东汽DAS汽封介绍.doc

开发背景●密封问题的设计研究在科学和技术领域都有非常重要的意义,对火力发电的主要设备汽轮机和燃气轮机以及航空和航天发动机等透平机械的设计尤为重要。随着节能减排的要求,机组的经济性越来越受到用户的重视,减小汽封泄漏量是其中非常重要的内容,泄漏量小的新型汽封的研发显得十分必要和迫切。●近十年来,随着参数、单机功率的不断提高以及机组频繁的调峰运行,几乎每年都有由于动、静部分发生严重摩擦而导致大轴弯曲的事故发生,给电厂带来重大的损失。●从保证机组经济性而言,要求漏汽量越少越好,也即汽封间隙越小越好;从保证机组运行安全而言,要求在各种状态下,汽封不和转子发生摩擦,或发生摩擦但对转子磨损小。因此对新型汽封要求泄漏量小、耐磨,而且对转子产生的附加作用力和损伤也要小。●东方汽轮机有限公司一直以来在汽轮机密封技术的研究上投入了大量的人力和财力,取得了许多的密封技术成果。应用背景●传统迷宫式密封的密封齿材料硬度较大,不能灵活动作,机组在运行过程中,由于转子的挠度和部件在高温下的热膨胀,密封齿很容易磨损转子表面,使转子弯曲,造成事故,所以传统密封的径向间隙一般取得较大,~。这使得常用的传统密封有如下一些缺点:,能量损耗严重。,使油中带水,破坏油质,调节部套锈蚀,影响机组安全。,造成空气内漏,降低低压缸及凝汽器真空。●接触式密封密封效果较好,但因其长期与转子表面接触,在机组运行时对转子轴表面的磨损较大,影响机组的安全性。●东方DAS(DECADVANCEDSEAL)汽封的诞生解决了因汽封问题引发的经济性和安全性之间的矛盾。其应用将会对汽轮机经济性的提高和节能减排作出巨大贡献。图2传统迷宫式汽封图1传统迷宫式汽封图3铁素体汽封东方DAS(DECADVANCEDSEAL)汽封特点介绍●常规铁素体汽封的汽封齿硬度较小,而且在高温下难以淬硬,对汽轮机转子磨损小,所以应用比较广泛。但正是由于其“软态”的优点,在机组运行过程中也容易被转子磨损,是汽封间隙变大,不能达到预期的密封效果。●东方DAS汽封(见图4)在常规铁素体结构的基础上的重大改进,弥补了铁素体汽封齿在机组运行过程中被转子磨损从而使汽封间隙变大的缺点,从而达到既对转子磨损小,又不容易被转子磨损的效果,保证其密封性能。东方DAS汽封结构中,DAS齿与转子之间的间隙B比常规齿2、~,DAS齿采用宽齿结构。图4东方DAS汽封结构示意图图5东方DAS汽封实物图●东方DAS汽封通过在各汽封弧段中用两个磨损保护汽封齿(DAS齿)替代两个常规汽封齿来减少汽封磨损。汽封磨损齿原理如图5所示。图6DAS汽封工作原理DAS安装在机组的静止部分及隔板等上面,在汽轮机启、停的过程中,由于过临界转速的影响,汽封齿有与转子产生摩擦的可能,因间隙B比间隙A小,所以DAS齿最先与转子接触产生碰摩,然后压缩汽封圈背部的弹簧,产生退让,不仅减轻了DAS齿的磨损,也保护了常规齿不与转子产生摩擦。从而保证在汽轮机正常运行时,常规齿的间隙A始终在设计值得范围内,从而保证了设计的密封效果。另一方面,由于间隙B比间隙A小,且DAS齿采用宽齿结构,材料也耐磨,即使与转子发生碰磨,其磨损量也非常小,运行时间隙B小于间隙A,整个汽封的泄漏量比传统设计的汽封泄漏量小,这样就可解决汽轮机各处汽封蒸汽泄漏量大的问题。通常情况下机组何时产生碰摩呢?以下是产生机组碰摩,导致蒸汽损失的三种基本运行阶段:*机组启动阶段在启动阶段,机组将通过临界转速,此时转子发生共振。这些振动理论上不会导致碰摩的发生,然而这样的理想状况几乎不存在,尤其是机组再次投入运行的时候。事实表明,通常正是这种情况下产生的碰摩导致汽封的损毁。传统汽封采用刚性弹簧来保持汽封圈的径向向内,然而弹簧所能提供的有限保护使机组在启动阶段发生的碰摩程度依然严重。DAS汽封采用柔性弹簧,仅需保证汽封圈在任何时刻和负载情况下的径向向内,提供施加于汽封圈弧段上的最小径向向心力。图7汽封圈受力分析图7所示是正常工况下汽封圈的受力分析。由图可知,存在一个径向向心力,该力大小为弹簧力和汽流作用力之和。在汽轮机高中压段,蒸汽作用力远大于弹簧力。在DAS汽封中,汽流力同样大于弹簧力。在汽轮机启动阶段,蒸汽作用力较小,因此此时径向向心力由“柔性弹簧”提供的弹簧力。传统汽封即使采用“柔性弹簧”也不能为汽封齿提供足够的保护,这是因为在机组启动或停机时,由于传统汽封所有汽封齿的间隙相同,当汽封和转子发生摩擦时,所有的汽封齿也同时和转子摩擦,这样汽封间隙就大于设计值,影响机组效率。DAS汽封采用保护DAS齿,这种汽封齿运行时间隙比常规汽封齿略小,当其接触机组的转子时将在转子的接触压力作用下压缩弹簧使汽封圈后退,从而保护