侧齿汽封论文

1、侧齿汽封节能技术在汽轮机上的应用 曲莹军 李放 （ 抚顺发电厂 安生部处长， 抚顺发电厂 安生部汽机专工）摘要：本文阐述了一种新型结构的汽轮机汽封（侧齿汽封）。该汽封在不增加轴封段长度的前提下,可提高密封效率23%以上，有效提升汽轮机运行品质。关键词：汽轮机组；侧齿汽封; 热力试验报告 Side tooth labyrinth packing energy conservation technology on steam turbine application Ying jun Qu Fang Li * ( Fushun power plant peaceful department head

2、, * Fushun power plant peaceful steam engine specialization)Abstract: This article elaborated one kind of new structure steam turbine labyrinth packing (side tooth labyrinth packing). This labyrinth packing in does not increase the axis to seal the section length under the premise,May enhance the se

3、al efficiency above 23%, effectively promotes the steam turbine movement quality.Key word: Steamship unit; Side tooth labyrinth packing; Thermal energy test report前言： 汽轮机正常运行时，由于主轴穿出汽缸处存在径向间隙，因此在压差的作用下，高压端或高压缸两端，汽缸内的蒸汽会向外泄露；同时，低压端或低压缸的两侧，空气会漏入汽缸。漏汽损失的存在，使机组的热效率降低，做功能力下降，并增大凝结水的损失，从而影响机组的经济性。另外漏入的空气量

4、过多，会使汽轮机的真空降低，并增大抽汽的负荷。尽管采用轴封系统可使轴封漏汽得到回收，但却使蒸汽的能量贬值。因此减少汽轮机轴封漏汽量，受到了设计，制造及运行部门的普遍关注。 我单位于2005年7号机大修中采用了大连华鸿工业公司设计生产的TK系列侧齿汽封，获得了良好的改造效果，本文认为该产品应具有广泛的应用前景。1、密封原理51.1 设计原理带有侧齿的曲径轴封的示意图如图1所示。该型轴封打破常规齿型轴封的高齿低齿的结构特征，采用高齿低齿更高齿低齿的结构，并在高齿和更高齿上带有不同数量的侧齿。因此，在相同长度的轴封段内，蒸汽泄露时经过的轴封齿隙增加，路径复杂，使漏汽量减少。1.2 侧齿轴封漏汽量的计

5、算方法蒸汽在轴封齿内的流动类似于在不带斜切部分的喷嘴内的流动。由于通过轴封的蒸汽压力逐渐降低，密度逐渐下降，当一定量的蒸汽通过轴封时，汽流速度必然会逐渐增大，在最后一个轴封齿内达到最大值或达到临界速度。显然，不管蒸汽在最后1个齿隙内是否达到临界速度，其余各齿隙内汽流速度均小于临界速度1。现分别讨论其漏汽量的计算方法。1.2.1 若已知某轴段轴封前后的压力与，轴封间隙为，轴封的平均直径为，责轴封间隙面积为 通过第1个轴封间隙的蒸汽流量 为 (1)其中，分别为轴封齿出口的蒸汽流动速度和密度；k为蒸汽的绝热指数；为第1个轴封齿后的蒸汽压力；蒸汽在轴封齿内流动的流量系数；轴封间隙的面积。 由于轴封齿隙

6、两边蒸汽压差很小，于是可以将式(1)按照二项式展开，并略去高阶微量，则有 (2)又由于蒸汽在轴封中的流动属于节流过程，所以在定压比热保持不变的条件下，温度也近似保持不变，故上式可以写成 (3)亦对于第1个轴封齿，有对于第2个轴封齿，有 ········ 同样道路，对于第z个轴封齿，有 (4)分别写出第1个到第z个齿隙轴封漏汽量的关系式，并将各个等式两边相加，得 (5)令则有 (6） 式(6)就是蒸汽在最后1个轴封齿内汽流速度小于临界速度时，轴封齿漏汽量的计算公式。1.2.2 最后1个齿隙内达到临界速度此时，除最后1

7、个齿隙外，其余各齿隙的汽流速度均属于临界速度，故这些齿隙内的漏汽量为 (7)其中而对于最后1个轴封间隙，由于蒸汽达到了临界速度，所以，通过的流量为临界流量，因此 (8)对于过热蒸汽，k=1.3;即使是饱和蒸汽，其通过轴封节流后也变成热蒸汽。因为流过轴封各个间隙的流量相等，所以，由式(7)和式(8)相等可得 (9)将代入式(8)中，即可以得到最后1个轴封间隙内达到临界速度时的轴封漏汽量为 (10)1.2.3 临界状态的判别式 由以上分析可以看出，计算轴封漏汽量应该首先判断蒸汽在最后1个轴封齿内是否达到临界速度，故应该确定出其判别式。 当最后1个轴封齿内达到临界速度时，齿隙前后的压力比应该0.54

8、6。于是，考虑式(9)后，得 (11) 在实际计算时，将轴封段前后的压力与相比，如果比值小于或等于，则说明蒸汽在最后1个轴封齿内达到临界速度，此时轴封漏汽量应该采用式(10)进行计算；否则，说明蒸汽在最后1个轴封齿内未达到临界速度，轴封漏汽量应该采用式(6)进行计算。2、侧齿汽封简介侧齿汽封是大连华鸿工业公司专利产品。它是在传统汽封的基础上采用数控电火花工艺使汽封的侧面具有许多细小的齿，这样会产生极大的热力学效应和摩阻效应，气体在侧齿迷宫腔内涡动动能转化热能更彻底，密封效果有显著提高。2.1 汽封技术性能TK节点式侧齿迷宫汽封在原有汽封外形尺寸的基础上进行设计，不改变原有外形尺寸，只改变迷宫的

9、内部结构；安装调试方法与原汽封相同；在原有汽封齿的基础上采用特殊工艺加工出许多侧向齿，使原汽封的摩阻系数大大提高。2.2 节点侧齿迷宫汽封设计理念a) 安全为第一前提。设计时不改变原有汽封的外型加工尺寸，而从迷宫腔内部结构入手，汽封是通过迷宫腔的级级节流使蒸汽动能转化为热能的，在汽轮机设计时便已考虑到机组振动和实际几何尺寸的限制，从而汽封与轴的设计间隙基本上也已经是定值。所以提高密封效能的唯一途径即从热力学效应和摩阻效应入手。传统汽封密封机理是：压力气体经过齿间隙以后，可以顺滑的在迷宫腔内涡动，动能转化热能不彻底，因此可以在现有齿上加工出侧齿和底齿，相当于在有限的空间内加大了迷宫腔的大小，增加

10、摩阻效应，这样压力气体通过齿后动能转化更彻底。b) 节能是目的。如此的结构等同于在相同长度的轴向段内，蒸汽泄漏时经过的汽封齿数大大增加，漏汽量必然会减少。密封效率至少提高23%以上，机组的经济性大大提高。2.3 节点侧齿迷宫汽封特点1）绝对安全，同种材质、同种外型尺寸、不同内部结构的设计理念，保留原梳齿式汽封的稳定可靠性。2）高效节能，提高密封效率23%以上，节约大量能源。3）侧齿乃特殊工艺在汽封体上加工而成，为一有机整体，安全可靠。4）节点结构设计，避免环向汽隙激振引发机组振动。5）有效防止蒸汽外漏，防止轴承油质乳化。6）传统安装方式，无需培训。7）使用范围广泛，可以改造各类机型。3、 应用

11、实践 7号机于2005年8月8日开始大修，至9月15日大修结束。于9月17日，11时17分并网发电，为了鉴定该机组大修前后的汽耗率，热耗率，热效率等指标，我们分别在7月15日，9月21日做了修前修后的热力试验，其结果如下：3.1 设备主要技术规范型式：C25-35/10型 额定功率：25000kW 最大功率：30000kW额定转速：3000r/min 临界转速：1728 r/min 额定压力：3.43Mpa 额定温度：435 排汽压力：0.0057Mpa 给水温度：172 3.2 试验目的（一）通过试验计算出修前，修后机组的汽耗率，热耗率，热效率并进行修前修后的比较。（二）此试验因受运行条件的

12、限制，所以试验时运行系统为正常热力系统，除氧器，凝汽器禁止补软水。（三）测量方法1,试验时，负荷调准，稳定20分钟后开始记录，每隔5分钟记录一次共记5次。2,负荷，主汽量，汽温，汽压等数据测量均用现场现有的表计。（四）试验结果负荷汽耗率热耗量热耗率热效率真空端差KWkg/KwhGJ/hkJ/Kwh %Mpa20000(修前)5.95324.916245.8722.160.0831124000(修后)4.91325.213550.0826.570.0922.81.040.32595.794.410.0098.24、结论7号机通过此次大修，真空提高了，负荷增加了。真空比修前提高了0.009Mpa;真空严密性修前每分钟下降0.53Kpa,修后每分钟下降0.3Kpa;端差修前11,修后2.8;效率修前是22.16%,修后是26.57%,提高了4.41%.热耗率修前16245.87KJ/Kwh,修后是13550.08kJ/Kwh,降低了2595.79kJ/Kwh. 采用侧齿迷宫汽封能有效提高机组的经济性。本文认为该产品应具有广泛的应用前景。