Ｑ Ｑ： Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ 工程技术 汽轮机叶顶漏汽损失问题探讨 鲁华 （石家庄东方热电股份有限公司热电二厂 石家庄０５００６ １） 摘要：汽封性能的优劣，不仅影响机姐的经济性，而且影响机组可靠性。本文主要讨论了汽轮机叶顶漏汽损失问题，在分析传统齿形汽 封面对的问题基础上，重点对于改进型汽封的发展进行探讨，以期有利于改进汽轮机叶顶漏汽损失问题。 关键词：汽轮机 叶顶漏汽 齿形汽封 改进设计 中图分类号：ＴＫ２ ６ ３．３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１ ６７４－－０９８Ｘ（２０１ｏ）ｏ４（ｂ）－ｏ０８６－－０１ 汽封是汽轮机通流部分中减少蒸汽泄 低频振动问题，对汽封结构进行了改进设 传统汽封齿的汽封体材料为ｌ５ＣｒＭｏ， 漏的专用部件，为了减少汽轮机漏汽，提高 计，并相应调整汽封间隙。汽轮机高中压缸 其适用温度范围为５５０℃以下。当超过５５０ 汽轮机效率，汽轮机各制造厂普遍在汽轮 各级叶片顶部采用了顶盖式围带汽封装 ℃时，材料组织的不稳定性加剧，高温氧化 机上加装各种汽封。梳齿式汽封是至今使 置，围带上带长汽封齿，相对围带汽封齿的 速度增加，持久强度显著下降。超温过于频 造成汽封圈 用最广泛的汽封，包括隔板汽封、叶项汽封 静子部分装有凹槽，汽封齿与凹槽形成了 繁，往往会使汽封体发生变形，及汽缸端部汽封（亦称轴封）。汽封性能的优 高效能的迷宫式汽封。经改进前后汽封结 抱轴，进而发生弯轴事故。为节能降耗，提 这种迷宫式汽封密封效果好， 高机组的经济性和安全性，东汽提出了．对 劣，不仅影响机组的经济性，而且影响机组 构对比试验，可靠性。影响汽轮机效率的因素很多，例如 可使径向间隙选得较大（３ｍｍ～３．５ｍｍ），泄 汽封系统进行技术改造的方案，即高、中压 喷嘴损失、动叶损失、余速损失、摩擦损失及 漏增加并不明显增大 汽封结构改进后，首 缸采用铁素体汽封代替合金钢汽封，而低 漏汽损失等ｎ１。对于已经运行的机组，影响效 先解决了转子低频振动问题；其次这种结 压缸采用铜合金汽封代替原设计的合金钢 率的主要因素是运行工况及漏汽损失。更确 构的汽封在启动和停机时能避免产生动静 汽封，同样，铜汽封在低压缸叶可以采用较 切地说，是汽封间隙的变化。汽轮机汽封问 的摩擦，能保持原有的间隙，因而也保证了 小的安装间隙。新材料汽封已广泛应用于 隙每增加０．０５ｒａｍ，将使级效率下降０．４％～ 在运行过程中保持级效率不变。此外，叶顶 东汽新生产的３００ＭＷ、２００ＭＷ机组中。 ０．６％，而叶顶漏气损失占其中的８０％。汽轮机 按吸汽方式设计，提高了级效率。 采用叶顶汽封会使漏汽量减少。 ２．２西门子超临界汽轮机汽封结构 ２．６叶顶刷子汽封 在国外刷子汽封被广泛用于燃气轮机 １传统齿形汽封面对的问题 西门子公司为了提高机组的效率，对 和压气机的叶顶，哈尔滨汽轮机厂出产的 汽轮机的叶顶汽封改造采用了双重交错式 叶顶刷子汽封是国内研制较早的小间隙汽 汽轮机的传统汽封是直齿形的，主要 汽封结构，这种汽封结构可大大减少漏汽 封。它的汽封齿厚达ｌｍｍ，但该齿是由直径 用于隔板轴封，一般采用高低齿曲径式结 损失。当相对膨胀量较小时，动叶与汽缸之 仅为０．０５ｒａｍ的钢丝组成，汽封安装间隙为 构或斜平齿结构。它是由许多依次排列的 间和静叶与转子之间的汽封是迷宫式的， ０．１ｍｉＴｌ。刷子是由细金属丝组成的。由于金 汽封齿和小汽室组成，利用较多的汽封齿 转子和汽缸上有嵌入式汽封条，动叶和静 属丝紧密相压，因此通过细钢丝间的工质 与轴之间较小的间隙，组成一个个的小汽 叶通过机加工围带形成适当的配合型线。 极少，钢丝很密集。以刷子厚度为１ｍｌＴｌ，全 室，使一定压力的蒸汽，在这些汽室中逐级 在高相对膨胀区的汽封为“尖对尖”设计， 厚度中有ｌ６排细钢丝。每公分长的汽封刷 降低压力，来达到减少蒸汽泄漏的目的。传 其突出优点是允许轴系不受地相对膨 子中有细钢丝２４００根以上。如此致密的钢 统的齿形汽封一般每圈汽封分成六个汽封 胀。 丝阻断了工质的泄漏。每根钢丝一端固定， 弧段，每个汽封弧段的背部装有两片平板 ２．３美国布莱登汽封（可调间隙汽封） 丝长为？ｒａｍ～ｌＯｍｍ。每根钢丝就是～端为 这种汽封的工作特点是：启动时汽封 支点的梁，有极好的弹性。 弹簧片，弹簧片将汽封弧段压向汽轮机转 子，使得汽封齿与转子轴向间隙保持最小 环前后压差不大，在周向螺旋弹簧力作用 值，通常为０．５～０．９３５ｍｍ。在实际运行中， 下汽封环块向外张开，使动静部分达到最 由于汽封弧段的弹簧片长期处于高温高压 大间隙，避免了启动过程中由于振动及变 的蒸汽中，工作环境恶劣，在加上弹簧片本 形而导致的碰磨。随着机组升速加负荷，汽 身的材质的原因，在汽轮机检修中常常发 封环前后压差逐渐增大，汽封环块外径处 现因弹簧片弹性不良，汽封弧段被结垢卡 受到进汽侧（高压侧）压力作用，与内径处的 死，造成汽封间隙发生变化。这样在汽轮机 压力差也逐渐增大，最后这～压差足以克 启动后，就不一定能保持汽封设计中所规 服弹簧力。 定并在安装时已调整好的汽封间隙，从而 ２．４蜂窝式密封 导致蒸汽不正常泄漏，造成额外的漏汽损 近年来，美国西屋公司将蜂窝密封技 失，使汽轮机的效率降低。另外，由于汽封 术应用在汽轮机低压缸后几级湿度较大的 ３结语 在最近的２０多年里，汽轮机的通流部 分在计算流体力学的推动下有了许多改 进，性能有了一定程度的提高，但随着汽轮 机蒸汽参数的提高，漏汽损失成了制约汽 轮机效率提高的最主要因素。减少泄漏损 失便成为提高汽轮机效率的重要措施。研 究表明动叶叶顶漏汽损失对机组性能影响 很大，本文在传统齿形汽封面对的问题基 础上，主要探讨了改进型汽封的发展以期 ‘间隙变化不均，还可能会产生了额外的汽 部位，取得了很好的除湿效果，有效的保护 促进汽轮机不断提高。 流激振力 了动叶片免受水力冲蚀。蜂窝式密封的特 点：（１）当汽轮机胀差过大时，传统迷宫式汽 参考文献 ２改进型汽封的发展状况 封的低齿与对应的凸台要错开，或称汽封 ［１】李军，吕强，丰镇平，等．汽轮机动叶顶 针对传统齿型汽封暴露出来的问题， 齿掉台儿，低齿的作用受到肖０弱或消失。而 部间隙泄漏流动特性的数值模拟【Ｊ】．动 为了提高机组效率，近年来，国内外已逐步 蜂窝式密封则没有掉台儿的后顾之忧。（２） 力工程，２００７，２７（３）． 掀起了对老机组传统结构汽封的改造热 密封上的蜂窝带，不仅能耐高温，而且质地 【２］孟召军．弹性齿汽封叶顶碰摩对汽轮机 潮。国内逐步对已运行机组的汽封进行改 也较软，当与转子表面摩擦时，对转子无伤 运行稳定性的分析【Ｊ】．汽轮机技术， 造，出现了许多新型的汽封【２】。 ２００９，５ｌ（１）． 害。（３）传统汽封的低齿以齿尖密封（实际是 ２．１前苏联超临界汽轮机的汽封结构 减少漏汽），蜂窝密封要以凸台宽“密封”。 前苏联生产的超临界汽轮机由于转子 ２．５铁素体汽封和铜汽封 ８６ 科技仓０新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
