华能新疆吉木萨尔发电有限公司 新疆 乌鲁木齐 831700
摘要：汽轮机组在运行过程中需要始终保持装置的密封性，才能更好的利用蒸汽的压力，阻止蒸汽的泄露，提高汽轮机的运行效率。所以汽轮机上的汽封装置是非常重要的部件，汽封装置出现问题，汽轮机的效率就会直线下降。近年来国外在汽轮机的密封技术上不断的取得突破，但是中国在应用相关技术的时候出现了一些问题，比如汽封的锈蚀问题和弹簧的变形问题等。本文将对汽轮机密封技术的影响和作用加以剖析，然后总结总结汽轮机的各种密封技术。
关键词：汽轮机；密封技术；应用和发展
前言
汽轮机的密封分为三个部分，分别是轴端汽封、隔板汽封和叶顶汽封。轴端的汽封阻挡蒸汽从轴端流失，隔板汽封防止外界空气从隔板流入，叶顶汽封减少蒸汽的泄露量。从汽封的方式和原理来看，汽轮机汽封还能分为接触式密封和非接触式密封。随着相关技术的不断发展，各种新的密封方式不断涌现，汽轮机的密封效果也得到了改善，提高了电厂的经济效益。
一、汽轮机密封技术的影响和作用
经过多年的研究和发展，汽轮机的制造工艺和制造技术都有了长足的进步，现在的汽轮机其运转效率和稳定程度都已经比较高，但是仍然有一个问题困扰着汽轮机，使之不能达到尽善尽美的程度，这就是漏汽问题。蒸汽是汽轮机运转的动力，如果蒸汽不断的流失，那么汽轮机的效率就会大大受损。由于密封问题导致的漏汽情况占到所有漏汽情况的四成，严重制约着汽轮机的发展[1]。
（一）汽轮机高压缸处汽封产生漏气的影响
汽轮机的高压缸由于压力比较大，容易产生蒸汽从空气中外泄的情况。只要空气增加0.05mm，那么汽轮机的整体运行效率就会下降0.5%，增加能耗。如果产生了肉眼可见的缝隙，那么高压缸将难以继续工作。
（二）汽轮机低压缸处汽封产生漏气的影响
汽轮机低压缸的主要作用是让真空处保持真空状态，避免空气的混入，如果低压缸处产生漏气，就无法保证真空状态的稳定。真空每降低1kPa，就会让整个汽轮机的耗能增加0.9%，进而导致耗煤量的增加。同样的状态下，汽轮机的经济效益将会大幅下降。而且，如果蒸汽机组产生的力不足的话，那么电厂的能源就得不到满足，其用电需求也会飞速提高。
真空的降低也会让轴向产生变化，严重影响汽轮机的运行安全。低压缸的密封要引起我们的重视[2]。
二、汽轮机密封技术的应用
（一）传统的碳精环汽封和拉别令汽封
在汽轮机上添加碳精环是传统的密封方式之一，属于接触式汽封。由于磨损过快，可靠度有限，所以只适合小型的汽轮机。工作是的环境温度不宜超过300℃。而拉别令汽封的适用范围则更加广泛。拉别令汽封分为两种，一种是梳齿式汽封，一种是迷宫式汽封。这两种汽封允许的间隙一般不能超过0.6mm，如果超过了这个数字，就要及时的对密封装置进行检查和更换[3]。
（二）蜂窝式汽封
蜂窝式密封在梳齿式汽封上更进一步，及时是依然与汽轮机的转子产生摩擦，也不会对转子产生损坏和弯曲。这样能够始终保持转子的稳定性能，同时维持密封效果。蜂窝式汽封的性能取决于其内部的构件质量，比如芯格的尺寸和蜂窝的孔深。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆芯格的尺寸最好是1.6毫米，不管是尺寸太大还是尺寸太小都会对密封效果产生影响，需要要实践中反复摸索。蜂窝式汽封与梳齿式汽封相比，其密封效果取决于径向间隙，在不同的径向间隙下，蜂窝式汽封和梳齿式汽封的效果互有消长，需要我们根据实际情况来判断。
总的来说，蜂窝式汽封最重要的优点就是其柔软的特性使得在于转子发生摩擦的情况下不会产生过高的温度，也不会导致安全问题。目前许多的汽轮机都在使用蜂窝式汽封。
（三）刷式汽封
刷式汽封比拉别令汽封拥有着更大的优势，可以显著的降低汽轮机的蒸汽泄漏量，提高机组的运行效率。此外，刷式汽封还有许多优点，比如刷式汽封可以减小镜像支持轴承间的轴向长度，使得整体的密封结构更加紧凑、泄漏量更小，提高了可靠性，也延长了寿命。刷式密封采用钴基合金或者铬基合金来制造鬃毛丝，在密集的排列下能够有效的阻挡蒸汽的泄漏。
不同的鬃毛排列结构也有不一样的效果，如果将鬃毛组件与侧板焊接在一起，可以提高稳定度和耐久，如果把鬃毛包裹在金属丝上，然后固定在一个环形管内，然后放置在前后板之间，这样的方式更加灵活。在受热的时候，鬃毛与转子进行接触，由于鬃毛的特性特征，使得其顺着转子的径向偏移，由后板来限制挠曲[4]。
（四）可调式汽封
可调式汽封最大的特点就在于，可以根据具体情况进行相应调整，来做到不管汽轮机处于什么样的运行状态都能够保持密封效果。可调式密封通过对汽封和转子，进行合理的调节来提高稳定度和可陶行。在安装可调式汽封之后，可以更具汽封和转子间的径向间隙来调整。如果调整失去作用，会导致汽轮机组无法正常工作，最终导致停机。
可调式汽封的研究从上个世纪八十年代就开始了，在漫长的发展历程中出现了许多不同的技术，但是都是基于可调式汽封的精神来发展的。可调式汽封在各种汽轮机中得到了广泛的应用，许多工程公司都致力于各种可调式汽封的开发。比如GE公司的正压汽封、东芝公司的压力波纹管控制的可调式汽封等等。
另外，布兰登式汽封采用了另外一种思路实现了汽封的可调节。这种技术可以根据汽轮机不同部分的压力差来调整符合的变化，比较适合老式机组的改造。从多年的实际运行经验来看，布兰登式可调汽封确实可以提高汽轮机组的热效率，但是同时问题也是存在的。首先，布兰登式可调汽封有可能发生锈死的情况，第二，布兰登式可调汽封会在高温下发生变形，进而影响密封装置的工作。
三、汽轮机密封技术的发展前景
为了克服汽轮机密封技术的局限，各种技术都在不断的进行探索和实践，有的技术更耐高温，有的技术更耐高压，有的技术可以抑制气流激振，有的技术允许可接触的刷式汽封。各种技术的逐步应用不断的提高着汽轮机的安全性、可靠性和运行效率。但是面的各种技术有着明显的缺点，还有着充足的发展空间。未来的相关研究工作将继续在已有的基础上进行，不断的提高蒸汽轮机的密封技术。在发展技术的过程中，各种新的装置和配件也会被开发出来，比如冷却装置、抽气装置等。
结论
汽轮机的密封技术对于汽轮机的整体运行效率和安全性都有着重要的作用，各种各样的密封技术为汽轮机的密封提供了更多的选择，同时也带来了不一样的问题。本文首先介绍汽轮机密封技术对于汽轮机安全和运行效率的影响，然后依次研究了碳精环汽封和拉别令汽封、蜂窝式汽封等技术，最后就发展前景进行了展望。
参考文献
[1]阳虹,杨建道,李军,王金山,何阿平.刷式密封技术及在汽轮机改进设计中应用研究[A].农业部科技教育司.中国动力工程学会透平专业委员会2008年学术研讨会论文集[C].农业部科技教育司、:,2008:21.
[2]俞龙.回转式空气预热器刷式密封技术及铝蜂窝密封技术制造工艺研究[D].北京化工大学,2010.
[3]李金波.叶轮机械中基于蜂窝密封和合成射流技术的流场控制方法研究[D].北京化工大学,2008.
[4]谢旭阳.西屋引进型超临界600MW汽轮机组整体性能优化节能技术研究与应用[D].山东大学,2014.
[5]丁磊.厚壁环形蜂窝密封和孔型密封封严特性及吸气抑制叶片振动的研究[D].北京化工大学,2011.
[6]朱鹏达.弯叶片和汽封结构对汽轮机低压缸内部流动影响的数值研究[D].上海交通大学,2013.
论文作者:张凤雷
论文发表刊物:《电力技术》2016年第5期
论文发表时间:2016/10/15
标签：汽轮机论文; 技术论文; 调式论文; 蒸汽论文; 转子论文; 汽轮论文; 鬃毛论文; 《电力技术》2016年第5期论文;