蜂窝式汽封介绍
蜂窝密封的应用分解

2)转子易产生汽流激振。当汽封间隙出现不均时(实际
工作中很难避免),由于泄露量较大,产生激振的能量也大,对汽 轮机高压转子产生的汽流激振一旦发生就很难解决,危及机组安全 运行。
3)密封齿容易磨损或倒伏。为提高密封效果,即使梳
齿密封在安装时使用较小间隙,但在过临界转速等工况下,密封齿 很容易被磨损或倒伏,密封间隙在短时间内迅速扩大,致使轴端泄 漏严重。在汽轮机轴封中,还可能导致润滑油中进水。
, ,
15
五、国内蜂窝密封的应用
1、在国内电厂的应用
以发电汽轮机为例,在国内已经将 蜂窝密封成功应用于 5 万、 10 万、 20 万、 30万和60万机组,应用部位包括轴端密 封、级间密封和叶顶密封。最大叶顶蜂 窝密封的直径达到3200毫米。具体应用 如图5至图10所示。
蜂窝密封的应用
1
目录
一、蜂窝密封发展史
二、蜂窝密封结构与原理 三、与梳齿密封的对照
四、梳齿改蜂窝密封的改造方案
五、国内蜂窝密封的应用 六、小结
2
一、蜂窝密封发展史
蜂窝密封技术是航天工业针对高温及高压差工况下开发出 的高级密封技术。美国航天飞机、U2及F16战斗机上均应用了 蜂窝汽封。 自1983年起到本世纪初,美、日、德等多个发达国家对应 用于汽轮机蜂窝式密封已经有了不同程度的研究,申请了大 量专利。 1989 年起,美国的 Childs D 等人陆续发表了一系列 蜂窝密封的刚度和阻尼数据,提出蜂窝密封可提高汽轮机的 动力性能。 近 些 年 来 我 国 从 美 国 西 屋 公 司 进 口 的 300MW 、 350MW 、 600MW 及 650MW 核电机组上均采用此项新技术,效果甚佳。秦 皇岛市爱迪电力技术集团在 1999 年申报了国家专利 — 新型汽 轮机组级间密封及轴封装置(即 FW 蜂窝式密封),于 2002 年 步入工业性应用进程。 我国最新型的战斗机及民用飞机发动机上也大都采用该技 术,平均效率提高了10部密封上,不仅
四种汽封比较

蜂窝式汽封、布莱登汽封、接触式汽封、侧齿式汽封四种汽封比较目录一、布莱登汽封状况 (2)1、布莱登汽封结构 (2)2、布莱登汽封工作原理 (2)3、布莱登汽封结构实现的目的 (2)4、布莱登汽封实际应用状况 (3)⑴弧段闭合不拢情况较多 (3)⑵弧段也有张不开的情况 (4)⑶正常闭合时间未必在过临界转速之后 (4)⑷密封齿仍为梳齿式,密封效果差 (4)⑸密封齿为梳齿式,容易引起汽流激振 (4)⑹易产生胀差大 (5)5、布莱登汽封失败案例 (5)二、接触式汽封状况 (6)1、接触式汽封结构 (6)2、接触式汽封工作原理 (6)3、接触式汽封应用状态 (6)4、接触式汽封失败案例 (7)三、侧齿式汽封状况 (7)1、侧齿式汽封结构 (7)2、侧齿式汽封工作原理 (7)3、侧齿式汽封结构分析 (8)4、侧齿式汽封应用状况 (8)四、蜂窝式汽封状况 (9)(一)蜂窝式汽封结构说明 (9)(二)蜂窝式汽封的优点 (10)1、密封效果好、显著提高汽轮机组的效率 (10)2、不会引起汽流激振,安全性高 (10)3、不会出现掉台和被拉弯的现象 (10)4、间隙可调安装方便 (11)5、寿命长、安全性强、对轴无伤害 (11)6、在湿度较大的叶片顶部,装上蜂窝汽封,有效去除叶顶水分,保护叶片少受水蚀。
(11)一、布莱登汽封状况1、布莱登汽封结构2、布莱登汽封工作原理汽封分六段,弧段端面钻孔装有螺旋弹簧。
启机前,由于弹簧力的作用,使得各弧段张开,汽封间隙变大。
机组正常运行时,当蒸汽作用于汽封后面的压力大于弹簧力、汽封弧段重力及磨擦力的矢量和时,汽封弧段闭合,间隙变小。
3、布莱登汽封结构实现的目的布莱登汽封要解决的问题是启停机过程式中转速达到临界转速时转子的振动振幅最大,容易碰磨汽封齿片,因此在汽封环段端部加装弹簧,启停机时弹簧将各汽封孤段撑开,使密封间隙变大,而无法碰磨;正常运行时汽封背孤的蒸汽压力大于弹簧压力,弹簧被压缩,端面合拢又恢复正常间隙值。
12MW汽轮机中的接触式蜂窝汽封

大提高 了汽轮机组的热效率 。利用蜂窝 网格对汽流产生磨擦阻
尼效应 , 相 当于一层气垫 , 有助于减小 轴振 。蜂窝带中的蜂窝 网
格对气流 中的水 分具有结露作用 ,并且接触式蜂窝汽封在普通
梳齿汽封上改造 比较 方便 , 不用改变转子或汽封套结构 , 只需参
照原 汽 封 圈 的尺 寸 即 可 。
压参数 , 提高汽轮机效率 。
得到提高。 ②汽封齿 的背部设有单独的弹簧压力系统 , 具有 自动
跟踪转轴 , 尤其是汽轮机启动停止时 , 实现 自动跟踪 、 自动补偿 ,
完全无 间隙运行 。 ③ 接触汽封齿具有精确 限位装置 , 径 向后退量 2 . 5 m m, 径向前进量 0 . 5 m m, 具 有很高 灵敏度 , 适应转 轴偏摆及
四、 改造方案 1 . 前汽封改造的实施方案
作 者通联 :广州珠 江啤 酒股份有限公 司热电厂 广州市新
港 东路磨碟 沙大街 5 1 0 3 1 5
[ 编辑 利 文]
E— ma i 1 : z h z h w 9 9 @2 1 e n . t o m
针对 3 汽机前轴封泄漏 大的情况 , 将其前汽封的第七至十
扰流 的作用 。可有效地达到密封效果 , 减少做功汽体泄漏 , 在同
等 间隙 的情 况 下 ,其 泄 漏 量 比普 通梳 齿 汽 封 减 少 3 0 %~ 5 0 %, 大
接 触式 汽封
汽封 套
图 3 后汽封改造后结构 图 五、 改造后机组的运行情况 改造后 , 3 汽轮机汽封漏汽明显减少 , 由原来泄漏 0 . 4 t / h降 低至 0 . 1 t / h , 解决轴端 汽封 泄漏大的缺陷 , 有 效解 决了汽封漏汽 进入轴承室造成汽机润滑油乳化失效 ,减少了更换汽轮机润滑 油的损失 , 机组真空度提高 l k P a 。 W1 3 . 0 6 — 3 3
火电厂汽轮机组用新型密封技术——蜂窝式密封

◎ 窝式密封 的结构模 式是在 传统的迷宫式 ,梳 齿式汽封基 的旋流 。这旋流对迎头漏过 来的蒸汽就起到了阻碍作用 ,是沿轴 向漏 础上 ,转子不做任何改 变,只在 密封环 的 内表 面用 由正六面体形状的 泄蒸汽 的有效屏障 ,故蜂 窝式密封的封严效果是传统梳齿式汽封无法 蜂窝孔规 则排 列所成的蜂 窝带结构 。 比拟 的 。 4蜂窝式密封的封严效果量化值 关键词 :蜂 窝式密封 ;火电厂汽轮机组 ;节能 若 整台机 组全部汽封均改为蜂窝式密封的话 ,实践表 明所取得 的 随着 国民经济 发展 ,近些年来大型火电厂层出不穷 ,机组越来越 效益十分可观 : 多 ,环境破坏 的日趋恶化 ,迫使政府 加大 “ 节能减排 ”的工作力度 。 台2 0 0 M W 机 组 ,改 造 后 有 功 功 率 可 达 到 2 2 O M 1 v ) 作为火 电厂 ,提 高汽轮机 组的安全经 济效益就成为 “ 节能减排 ”的重 )有功功率增加1 0 % 要 内容 。而先进 的汽轮机 密封 技术则是该领域的重点攻关课题之一 。 台3 0 0 M W 机组 ,改造后有功功率可达到3 3 0  ̄ n v ) 蜂 窝 式 密 封 就 是 在 此 形 势 下诞 生 的一 种 先进 的密 封 技 术 。 1蜂 窝 式 密 封 概 述 轴 封 漏 汽 平均 减 少5 O 以上 。 汽轮机之 内效率的提 高为:冲动式汽轮机可提高1 . 2 %左右 此项技术于上个世纪9 O 年代初起源于美 国航天飞机液体燃料涡轮 泵 的密封上 。鉴于其先进性,不久被应 用在 军用 飞机领域 。 反 动 式 汽 轮机 可 提 高 1 . 8 %左 右 。 汽轮 机上采 用蜂 窝式 密封 ,最 早 出现在 美 国西屋 公司 的3 0 0 — 汽轮机的热耗平均降级5 g/k w h 标准煤 。 6 0 0 M W 亚 临界汽轮机组 的低 压缸湿度较 大的末几级动 叶片之顶部 的位 5蜂窝式密封 的安全性能优于传统汽封 置 ,其主 要功能为有效吸附蒸汽中的水滴 。减轻水力冲蚀 ,以保 护动 5 . 1 蜂 窝式密封的安全性 能主要表现在 以下诸点 : 叶 片 的安 全 。 5 . 1 . 1 被动安全性好 。鉴于蜂 窝带 的材质 是由0 . 0 5 — 0 . 1 O m m 厚的镍 国 内研究汽轮机用蜂窝式密封式 由上海丹迪 电力技 术有限公司帅 基耐高温合金箔板制成 ,质地较软 的材质 和其 正六边 形的结构模式 , 先于上世纪9 O 年代中期进行的 ,经过近十 多年 的研 究开 发,逐 步成为 即使动静发生摩擦 ,也不会使转子表面 受损 。由于其摩擦力小 ,不是 中国新一代汽轮机组用先进密封技术 ,己广泛应用在 国内四大汽轮机 足 以使转子发生热弯曲变形 ,故其被动安全性好 。 制 造厂的数干家火力发 电厂 , 目前该技术 己成为火 电厂 汽轮机组提高 5 . 1 . 2 破坏 性耐磨试验结 果:经研发单位 在模拟机上 的反复破坏 热 效 率 的 有 效手 段 和 节 能 减 排 的锐 利 武 器 。 性试验结果表明。蜂窝式密封为传统梳齿汽封耐磨性的2 . 5 倍。 2蜂窝式密 封的结构模式 5 . 1 . 3 蜂窝式密封对 轴径表面 的损伤程度仅为传统梳齿式汽封 的 蜂 窝式 密 封 的结 构 模 式 是 在 传 统 的迷 宫 式 , 梳 齿 式 汽 封 基 础 上 , 1 / 6。 转子不做任何改变 ,只在密封环 的内表面用 由正六面体形状的蜂窝孔 5 . 1 . 4 对转子安全稳定运 行的贡献 ,蜂 窝式密封 为传统梳齿式汽 规 则 排 列 所 成 的 蜂 窝 带 结 构 。蜂 窝带 是 由厚 度 仅 为 0 . O 5 一O . 1 O m m的海 封 的 2 倍。 5 . 1 _ 5 主动安全性优越。鉴于蜂 窝式密封 的真空钎焊 工艺技 术的 斯特镍基 耐高温合金箔板 ( H a s t e l l o y — x )在特殊成型设 备上制成的 先进性 ,蜂 窝带的焊 接质 量是无与伦 比的,根本不会脱落 。据近 十几 正 六 面 体 网 格 型 材 , 再经 过特 殊 加 工 设 备 而 制 成 的 。 原梳 齿式汽封 的高齿保 留且相 对位置不变 。 ( 但齿 的高度 稍有 降 年 的应 用 实 践 统 计 表 明 , 至 今 没 发 生 一例 蜂 窝 带脱 焊 现 象发 生 。 低) 。而在高齿之 间全部钎焊上蜂窝带,在真空钎焊炉中通过钎焊工艺 5 . 2蜂 窝 式 密封 技 术 的其 他 优 越 性 能 : 将 蜂 窝带 焊 在 母 体 密封 环 上 ,于 是 就 形 成 了蜂 窝 式 密封 。如 图 l 示。 5 . 2 . 1 有效除湿效果显著。尤其将蜂窝式密封安装在低压缸湿气 区叶顶 部位 ,可有效去除湿蒸汽 中的水滴 ,对 防止动 叶片 免受水力冲 蚀确保 动叶片长期安全运行卓有成效 。尤其对于核 电大型汽 轮机 组 , 此 项 优 点充 分 显 现 。 5 . 2 . 2 可有效消除气流激振 。由于气流在蜂窝孔 口处形成的涡流 对转 子有阻死作用 ,故蜂窝式密封是至今消 除气流激振 的最佳结构模 式。尤 其适用于超临界 、超超临界机组的高中压缸密封。 5 . 2 . 3 安装精度 高。蜂窝式密封环 背部两端 增设的径 向调增 块 , 图1 蜂 窝 式 密封 结构 可有 效的提 高密封环 的安装精度和现场安装时的调整工作速度。 5 . 2 . 4 改造 费用低 。因老式机组改造蜂窝式密封时并不需改变其 3 蜂窝式密封的封严机理 他部位,故改造周期短 ,大修期 间即可完成 。费用低廉,是节能 降耗 蜂窝式密封的封严效果之所 以优越是 由其结构模 式决定的。当压 的 最 佳 方案 。 力 蒸汽 沿 轴 向 间 隙 流 动 时 漏 泄 的蒸 汽 立 即充 满 蜂 窝 带上 的 蜂 窝 孔 , 蜂 6结 语 窝孔底 部是密闭的环体 ,蒸汽无处可去于是就立 即返 回蜂窝孔 口,这 综上所述 ,作为新 一代汽轮机 的密封技术,蜂窝式密封具有广泛 就 形成 了 涡 流 , 无 数 的 蜂 窝 孔 口的 涡 流 结 合 在 一 起 就 形 成 了 强 度 较 大 推广应用的价值。是火力发 电厂节 能减排提高效率的有效手段 。
蜂窝汽封安装应注意的问题

·64·
Industrial & Science Tribune 2012.(11).17
产业与科技论坛 2012 年第 11 卷第 17 期
中,保留高齿,在低齿地方用蜂窝带填满。 五、改造范围 4 号汽轮机全部轴封及通流部分汽封,两台小汽轮机的
轴封及隔板汽封( 见表 1) 。
表 1 4 号机蜂窝汽封改造范围
序号
部位名称
数量
1 汽轮机高压叶顶汽封
11
2 汽轮机高压进汽平衡活塞汽封
5
3 汽轮机高压排汽平衡活塞汽封
3
4 汽轮机中压叶顶汽封
9
5 汽轮机中压隔板汽封
8
6 汽轮机中压进汽平衡活塞汽封
2
7 汽轮机高中压轴端汽封
8
8 汽轮机低压叶顶汽封
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
10
9 汽轮机低压隔板汽封
12
10 汽轮机低压轴端汽封
8
11 小汽轮机隔板汽封
12
12 小汽轮机轴端汽封
14
合计
102 圈
六、改造方案 一是轴上原凸台式结构形状仍保留不变,即汽轮机转子 不须改变; 原汽封套( 汽封体) 及退让弹簧保持不变; 将原长 短齿交替形状的汽封环拆掉,换上蜂窝式密封即可。二是蜂 窝汽封安装结构不采用可调式,汽封块上不设计调整块; 现 场安装时不允许采用捻点的方式调整汽封间隙。三是蜂窝 汽封厂家人员根据设备制造厂的相关图纸资料设计、加工蜂 窝汽封,包括蜂 窝 带 规 格、型 式 的 选 用。 四 是 汽 封 环 本 体 材 质为 15CrMoAⅡ锻件,蜂窝汽封的蜂窝带由哈斯特镍基耐高 温合金制作,厚度为 0. 10mm,经热处理后有较低的硬度,不 会对与其相接触的任何钢质物件产生磨损,汽封蜂窝带在高 度方向有较高的强度,与转子接触时不会被压溃; 蜂窝带及 蜂窝带焊料采用了进口成品。 七、改造过程中应注意的问题 ( 一) 留出足够的轴向膨胀安全裕量。根据上海汽轮机 厂提供的机组热 膨 胀 曲 线,查 出 每 道 汽 封 处 的 转 子、静 子 在 启动、停机、甩负荷、正 常 运 行 工 况 下 的 热 膨 胀 值,认 真 核 对 汽封改造厂家要求的汽封的轴向间隙是否满足机组安全运 行的要求,在轴向 布 置 允 许 的 条 件 下,尽 可 能 将 轴 向 尺 寸 留
蜂窝式汽封介绍

蜂窝式汽封介绍一、蜂窝式密封技术的产生和发展早在上个世纪90年代初期,美国航天领域的科学家在研究航天飞机液体燃料蜗轮泵的密封问题时,通过试验发现蜂窝形状的密封可产生很好的封严效果。
于是蜂窝式密封便开始在航天飞机、飞机发动机及燃气轮机上推广应用。
美国西屋公司将蜂窝密封技术应用在汽轮机低压缸后几级湿度较大的部位,取得了很好的除湿效果,有效的保护了动叶片免受水力冲蚀。
近年来,蜂窝式密封技术应用在汽轮机上。
跨国集团进入中国的300MW350M W600MV及650MV核电机组上均采用此项新技术,效果甚佳。
二、窝式汽封的结构特点及其密封机理近年来,蜂窝汽封已逐渐取代梳齿迷宫汽封,成功应用于汽轮机组、燃气轮机、空气压缩机和飞机发动机等领域。
蜂窝汽封密封环的内孔表面由规整的蜂巢菱形状的正六边形小蜂窝孔组成,其蜂窝带结构见图1。
蜂窝汽封是以汽体通过蜂窝带时产生的阻尼来密封,见图2图1婵竟密封的结拘蜂窝汽封中正六边形的蜂窝孔是由厚度仅为0.05 ~0.10 mn t勺镍基耐高温合金经特殊加工手段制成蜂窝带而形成的,蜂窝的高度及蜂窝孔的大小根据一定的设计规范确定。
先将薄板加工成规整的蜂窝带,然后采用真空钎焊技术将蜂窝带钎焊(亦称光滑无渣焊接)在母体汽封环内表面上,因此具有良好的耐高温性能。
蜂窝带很薄,硬度也很小,不会对与其相接触的任何钢质物件产生磨损。
蜂窝带叠合成正六边形状,使其在高度方向上具有足够的强度,不会在接触时被压损。
因此,蜂窝汽封可与轴颈保持较小的配合间隙,达到良好的密封效果。
蜂窝带即使被磨损也依然保持蜂窝形式,不会因结构上的变化而影响密圭寸效果。
汽轮机蜂窝式汽封由镍基耐高温合金蜂窝带与环体组成,安装在静止部套上(汽封体)。
蜂窝式汽封的结构见图3、图4。
迷宫梳齿式汽封的结构模式是高低齿相间排列,而迷宫蜂窝式汽封的结构模式则是将低齿取消,在两高齿之间的槽道内全部钎焊蜂窝带;对斜齿或直齿式平齿轴圭寸将原迷宫梳齿式全部改为蜂窝带,并将蜂窝带焊接在环体上。
蜂窝密封原理【详解】

蜂窝密封原理
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1. 结构及原理
蜂窝式汽封组件包括汽封环、蜂窝带、调整块和调整垫片等部件。
其原理为:增加了密封的当量齿数,减少了泄漏量;蜂窝的吐纳作用阻滞流体泄漏,从而使泄露量减少;蜂窝状结构具有良好能量耗散功能,可形成阻碍沿轴向流动的工质泄漏的有效屏障。
2.特点
(1)蜂窝带由合金制成,耐高温、质地较软,与转子碰磨时,对转子伤害较轻;
(2)蜂窝带钎焊在曲径式汽封相邻高齿中间部位,尺寸较宽,轴上凸台始终对着蜂窝带,能保持良好的密封间隙;
(3)蜂窝式汽封的安装间隙可取原标准间隙的下限,密封间隙较小,此外蜂窝结构相对于曲径汽封的环形腔室可大大降低泄露蒸汽的流速,使涡流阻尼作用增强,进入蜂窝孔的蒸汽充满蜂窝孔后反流出,对迎面泄漏来的蒸汽产生阻滞作用,因此密封效果较好;
(4)每个蜂窝带都可收集水,并通过背部的环形槽将水疏出,提高湿蒸汽区叶片通道上的去湿能力,减少末几级动叶的水蚀,其缺点是易于结垢;
(5)蒸汽充满蜂窝孔后反流出,在轴的汽封套表面形成一层汽垫,增强了轴的振动阻尼,削弱轴的振动,阻碍了汽流激振的形成。
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汽封详细介绍种类和图片资料

一,汽封类型介绍汽封类型:传统汽封、刷式汽封、蜂窝汽封、布莱登汽封、DAS汽封、接触式气封,布莱登汽封、侧齿汽封、叶根汽封接触式油档、倾斜式蜂窝汽封(机组轴封间隙在0.30-0.60之间的比较多)。
第一代汽封是梳齿型汽封第二代汽封是接触式汽封,有布莱登汽封和蜂窝状型汽封,但布莱登汽封存在的很大的问题,在变负荷时存在卡涉现象。
第三代汽封是刷式汽封,在哈尔滨有一个公司生产接触式汽封实现了无缝汽封,不过这种汽封磨损比较严重,但汽封效果是最好的。
目前常见的汽封形式:梳齿汽封——汽轮机出厂时基本是梳齿;蜂窝汽封——国内厂家很多,有的电厂使用不能正常起机,个人感觉可以少量使用,低压轴封及低压叶顶,另外选择厂家很重要;布莱登汽封——美国技术,国内哈尔滨布莱登生产,抄袭国外技术,常在平衡环位置使用,其他位置均不适用,也有用在其他部位但效果不好;接触式汽封——哈尔滨通能专利,是从浮动油挡发展而来,两处的温度不一样,接触易引发振动等事故,如楼上所说要是真出点事划不来;侧齿汽封——大连华鸿专利,对梳齿的优化汽封,安全但效果有限,适合领导做创业绩项目使用;刷式汽封——南京某公司生产,抄袭国外技术,国内不成熟,现在的质量很差;铁素体汽封——概念汽封,梳齿汽封材质不同而已,成本低但售价高。
汽封效果好坏间隙很重要,选用的汽封要保证机组安全,然后调整合适的间隙。
二、文字加图片分析1、刷式气封局限性:运行后易倒伏,持久性比较差,进口合金钢丝周期比国产长。
这是一种新型刷封,是超越蜂窝汽封之上的刷式汽封,刷材料是钴基合金,耐高温,耐磨损,整个结构充分的考虑到了安全性能,目前已经好几个电厂改造使用,效果很不错的。
2、蜂窝气封局限性:成本高,制造难度大。
在线速度偏小的轴封和隔板气封中使用性价比不高。
容易堆积盐分和异物,使之失去扰流的功能。
高中压部分使用的时候容易吹损。
3、过桥浮动气封4、DAS气封主要优点;密封效果和耐久性优势明显。
(1)DAS的全称为DEC ADVANCED SEAL,意可解为东方集团先进汽封。
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蜂窝式汽封介绍
一、蜂窝式密封技术的产生和发展
早在上个世纪90 年代初期,美国航天领域的科学家在研究航天飞机液体燃料蜗轮泵的密封问题时,通过试验发现蜂窝形状的密封可产生很好的封严效果。
于是蜂窝式密封便开始在航天飞机、飞机发动机及燃气轮机上推广应用。
美国西屋公司将蜂窝密封技术应用在汽轮机低压缸后几级湿度较大的部位,取得了很好的除湿效果,有效的保护了动叶片免受水力冲蚀。
近年来,蜂窝式密封技术应用在汽轮机上。
跨国集团进入中国的300MW、350MW、600MW及650MW核电机组上均采用此项新技术,效果甚佳。
二、窝式汽封的结构特点及其密封机理
近年来,蜂窝汽封已逐渐取代梳齿迷宫汽封,成功应用于汽轮机组、燃气轮机、空气压缩机和飞机发动机等领域。
蜂窝汽封密封环的内孔表面由规整的蜂巢菱形状的正六边形小蜂窝孔组成,其蜂窝带结构见图1。
蜂窝汽封是以汽体通过蜂窝带时产生的阻尼来密封,见图2。
蜂窝汽封中正六边形的蜂窝孔是由厚度仅为0.05~O.10 mm的镍
基耐高温合金经特殊加工手段制成蜂窝带而形成的,蜂窝的高度及蜂窝孔的大小根据一定的设计规范确定。
先将薄板加工成规整的蜂窝带,然后采用真空钎焊技术将蜂窝带钎焊(亦称光滑无渣焊接)在母体汽
封环内表面上,因此具有良好的耐高温性能。
蜂窝带很薄,硬度也很小,不会对与其相接触的任何钢质物件产生磨损。
蜂窝带叠合成正六边形状,使其在高度方向上具有足够的强度,不会在接触时被压损。
因此,蜂窝汽封可与轴颈保持较小的配合间隙,达到良好的密封效果。
蜂窝带即使被磨损也依然保持蜂窝形式,不会因结构上的变化而影响密封效果。
汽轮机蜂窝式汽封由镍基耐高温合金蜂窝带与环体组成,安装
在静止部套上(汽封体)。
蜂窝式汽封的结构见图3、图4。
迷宫梳齿
式汽封的结构模式是高低齿相间排列,而迷宫蜂窝式汽封的结构模式则是将低齿取消,在两高齿之间的槽道内全部钎焊蜂窝带;对斜齿或直齿式平齿轴封将原迷宫梳齿式全部改为蜂窝带,并将蜂窝带焊接在环体上。
图3 迷宫蜂窝式汽封
图4 平齿蜂窝汽封
高低齿式蜂窝汽封是蜂窝技术和迷宫汽封的完美结合,其密封效应是迷宫效应和蜂窝效应的综合组成,是高效性、稳定性和安全性的完美结合,.主要设计思想是在原疏齿结构中,保留高齿,在低齿地方用蜂窝带填满,该结构有以下优点:
1)高齿依然保留,起节流密封效果,而气流经节流降压后进入蜂窝区,进一步加大密封效果,两种密封技术综合应用,起到最佳的效果。
汽旋原理图如下:
2)在设计中,蜂窝带加工成比原来的低齿高出一部分,即轴先同蜂窝接触而不同高齿接触,从而保护轴不被磨损。
3)在安装过程中,由于高齿高度大于蜂窝带,避免了蜂窝带被异物撞击损伤。
4)在高压侧,最外边高齿起到了保护作用,防止了工质对蜂窝带边缘的冲刷伤害。
5)可以根据用户的要求,设计不同形状的系列汽封,有针对性解决问题。
对用户来讲,可以用有限的资金解决最主要的问题,事半功倍。
三、蜂窝汽封同梳齿迷宫汽封比较
1、双向阻尼及汽旋效应
蜂窝汽封同梳齿迷宫汽封原理有着本质不同。
梳齿迷宫汽封以节流原理来密封,在梳齿迷宫汽封中,汽流周向旋转运动是引发机组轴系自激振动的主要原因,而蜂窝汽封的轴向网格可有效阻止这股汽流的流动。
轴及叶轮的高速旋转带动汽体切向运动,而汽封两侧的压差会使汽体沿轴向运动。
汽体在通过蜂窝表面时会遇到切向及轴向两个方向的阻力。
这样,在每个蜂窝孔表面形成强烈的汽旋,转速越高,压差越大,汽旋效应越强烈。
从宏观上看,宛如形成一个个具有很强张力的汽泡。
这些汽泡的单个运动很复杂,但整个蜂窝汽封带表面则形成一层具有很强张力及弹性的汽膜,产生相当大的阻力,阻止后面汽体进一步前移,产生良好的密封效果。
因为单个汽泡的直径非常小,不会对轴产生大的合力,反而能保证轴在运动中平稳运行。
蜂窝汽封切向及轴向都有阻尼,有效阻止了工质在周向的运动,可使轴系自激振动减至最小。
蜂窝汽封在结构上有所不同,当轴同蜂窝汽封体相接
触时,是一个很宽的密封面同轴向接触,相同的力作用于一个平面上,接触面局部压强很小,可保证汽封的有效退让,使弹簧片真正发挥作用。
因此,蜂窝汽封不仅具有较好的密封效果,而且能最大限度地保证机组稳定、安全运行。
2、热力学效应
蜂窝汽封热力学效应原理与梳齿迷宫汽封类似,只是汽流在进入各个蜂窝网格时,增大了汽流与汽封圈的热交换面积,使汽流的动能大为减弱。
同时,由于汽流会形成旋涡,将汽流向前的速度矢量转化为旋转矢量,从而进一步减少向前的动能。
因此,在同等轴向长度的密封范围内,蜂窝汽封泄漏量自然最小。
3、收缩效应
工质流经蜂窝带中的每个小网格与轴颈间的微小间隙时,由于制造蜂窝网格板材厚度仅为0.05~0.10 mm,流体产生收缩,流束截面变小,引起蒸汽的涡流和摩擦等局部阻力损失,使流过蜂窝带的蒸汽压力低于网格进汽压力,减小了蒸汽流动的势能。
4 、高效阻透汽效应
在一般梳齿迷宫汽封中,通过汽封间隙的汽流只能向一侧扩散,在膨胀室内不能充分进行这种动能向热能的转换,而靠光滑壁一侧有一部分汽流速度不减小或只略为减小,直接越过各齿顶流向低压侧,产生透汽效应。
试验证明,蜂窝汽封可使汽流的动能充分向热能转换,可有效减小透汽效应所带来的泄漏。
5、可以获得更小汽封间隙
蜂窝带的材质地柔软,具有可磨性,故径向间隙可以控制的比梳齿式迷宫汽封要小。
据进行的破坏性耐磨试验结果表明,蜂窝式汽封对轴的摩擦损伤程度仅为铁素体梳齿式汽封的l/6,即使发生动静摩擦,也不会伤及轴颈。
在同样的径向间隙值下,蜂窝式密封的漏汽流量比梳齿式密封少50~70% 。
对于高压缸轴封,可以保证安装时较小的密封间隙,从根本上解决轴端漏汽严重导致油中进水而引起透平油乳化的问题。
对于低压缸轴封,从结构上解决了因胀差引起的低齿掉台、高齿倒伏的问题,对确保凝汽器真空度,提高机组效率有显著作用。
6、可以保护末级叶片
除湿效果明显。
低压缸叶顶汽封采用蜂窝式汽封,利用蜂窝的网格结构把甩到蜂窝上的水珠吸纳住,通过蜂窝背板上的疏水槽将收集的水排走,降低了蒸汽温度,有效地保护低压缸末几级动叶片免受水力冲蚀,有利于动叶片的长期安全运行。
四、安全稳定性
1、能有效消除汽轮机转子的气流激振,确保机组运行的安全性和稳定性。
2、蜂窝带是质地柔软的六边形蜂窝网格,具有可磨损的优点,即使发生动静摩擦也不会损伤转子轴径表面以及叶片,有很好的安全性。
试验表明,铁素体汽封对轴径表面的伤害程度为蜂窝式密封的6倍。
3、有效地吸收蒸汽中的水分,保护动叶片免受水力冲蚀,延长叶片使用寿命。
4、试验表明,蜂窝式密封的耐磨寿命为铁素体梳齿式汽封的2.5倍,可确保至少一个大修期的使用。