专利名称：汽轮机汽封的组合方法
技术领域：
本发明涉及一种汽轮机气封的组合方法，属于汽轮机技术领域。
背景技术：
影响汽轮机效率的因素很多，其中汽轮机通流动、静叶汽封和轴封漏汽是导致汽轮机效率降低的重要原因，特别是汽轮机参数越来越高，相同密封间隙下，通过级间汽封蒸汽密度升高，则质量流量增大。漏汽不仅使做功的动静叶被旁路，而且造成下一级主流道汽流扰动，双重负面效果影响级效率。现代汽轮机最常用的汽封仍为梳齿式结构，研究和实际应用发现，梳齿密封有其自身无法克服的缺陷。这种密封梳齿的径向间隙及轴向齿间距较大，齿间环形腔室的环向流动大大减少了涡流降速的效果，还是可能导致汽轮机产生蒸汽激振。即随着密封间隙的逐渐缩小，轴的自激振动越来越大，激振频率接近一阶频率。过大的振动破坏了已调节好的汽封间隙，使泄漏增大。轴的自激力产生原因是由于汽流进入梳齿密封的密封腔室时，不仅以很大的轴向速度通过各腔，而且还具有较大的周向速度分量，在各腔中形成螺旋形的流动方式；另外，转子与密封体在周向上的间隙不一样。由于密封腔室中的汽流有旋转，使周向压力分布的变化与转子和密封腔之间间隙变化不完全对应，最高压力点滞后于密封腔最小间隙一定角度。这样，流体作用在转子上的力可分解成一个与偏置方向相垂直的切向力， 该切向力将激励转子产生涡动。当激励力达到或超过一定值时，就会使转子产生强烈的振动。正是由于这个原因， 故设计梳齿密封时往往采取多加密封圈数及加大密封间隙的方法。特别是转轴汽封段采用凹、凸结构，汽封齿采用高、低齿结构相互配合，在汽轮机实际运行中出现差胀较大、汽缸跑偏、受热变形、上下缸温差大等异常情况时，汽封高齿轴向易产生碰磨而倒伏，低齿在凸台处轴向脱空严重影响密封效果。尤其是汽封齿采用CrMo 钢材料制作。与转子产生碰磨时，易使大轴产生热弯曲甚至永久变形。例如，较前的125MW、 200MW、300MW汽轮机出现的大轴弯曲事故，危及设备安全。目前，普遍的作法是把径向间隙放大，以牺牲经济性为代价，确保机组安全性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种方法设计合理，气封漏气少，汽轮机差胀小、受热不易变形、上下缸温差小，运行稳定的汽轮机气封的组合方法。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是一种汽轮机气封的组合方法，其步骤是
a、现场测绘高压进汽平衡环汽封、高压排汽平衡环汽封、中压进汽平衡环汽封及高压隔板汽封的尺寸要求；
b、按照步骤a中的尺寸要求分别加工可调式汽封的毛坯件；
C、将可调式汽封的毛坯件送达现场进行精加工，以保证其同心度和间隙要求，加工成可调式汽封，然后将可调式汽封分别安装；
d、现场测绘中压隔板汽封的尺寸要求；
e、按照步骤d中的尺寸要求加工侧齿汽封的毛坯件；
f、将侧齿汽封的毛坯件送达现场进行精加工，以保证其同心度和间隙要求，加工成侧齿汽封，然后将侧齿汽封安装；
g、现场测绘高压、中压轴封的尺寸要求；
h、按照步骤g中的尺寸要求分别加工接触式汽封的毛坯件；
i、将接触式汽封的毛坯件送达现场进行精加工，以保证其同心度和间隙要求，加工成接触式汽封，然后将接触式汽封分别安装；
j、现场测绘低压隔板、低压叶顶汽封及低压轴封的尺寸要求； k、按照步骤i中的尺寸要求分别加工蜂窝汽封的毛坯件；
I、将蜂窝汽封的毛坯件送达现场进行精加工，以保证其同心度和间隙要求，加工成蜂窝汽封，然后将蜂窝汽封分别安装。作为优选，本发明所述的接触式汽封为接触式铁素体汽封。本发明同已有的技术相比，具有以下优点和特点本发明的新型汽封的组合方式， 可以有效解决机组汽封漏汽偏大的问题，结合新型汽封的特点，综合考虑经济性、安全性和性价比，在不同位置选择最合适的汽封型式，最大限度的提高机组运行经济性和安全性。新型汽封的组合方式，在华电集团开展的机侧优化及整体优化项目中得到广泛应用，改造实施后，机组汽缸效率得到明显提高，在不影响机组安全性的前提下，提高了运行经济性，节能效果显著。本发明的组合方式，不是简单的适配，是经过精密的计算后，通过大量的实验和多次的试运行后，不断总结和调整，最后得到的最佳方案，能够有效的实现本发明的目的，解决现有技术存在的问题。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。实施例I : 本发明的汽轮机气封的组合方法为。现场测绘高压进汽平衡环汽封、高压排汽平衡环汽封、中压进汽平衡环汽封及高压隔板汽封的尺寸要求；按照尺寸要求分别加工可调式汽封的毛坯件；将可调式汽封的毛坯件送达现场进行精加工，以保证其同心度和间隙要求，加工成可调式汽封，然后将可调式汽封分别安装。现场测绘中压隔板汽封的尺寸要求；按照尺寸要求加工侧齿汽封的毛坯件；将侧齿汽封的毛坯件送达现场进行精加工，以保证其同心度和间隙要求，加工成侧齿汽封，然后将侧齿汽封安装。现场测绘高压、中压轴封的尺寸要求；按照尺寸要求分别加工接触式铁素体汽封的毛坯件；将接触式铁素体汽封的毛坯件送达现场进行精加工，以保证其同心度和间隙要求，加工成接触式铁素体汽封，然后将接触式铁素体汽封分别安装。现场测绘低压隔板、低压叶顶汽封及低压轴封的尺寸要求；按照尺寸要求分别加工蜂窝汽封的毛坯件；将蜂窝汽封的毛坯件送达现场进行精加工，以保证其同心度和间隙要求，加工成蜂窝汽封，然后将蜂窝汽封分别安装。为了减小汽封漏汽的影响，现代汽轮机设计者十分重视汽封的设计。近几年来，随着技术的发展从国外引进了多种新型汽封，较典型的如以燃气为介质的蜂窝汽封和刷式汽封；可调式汽封；接触式汽封；侧齿汽封等。尽管这些汽封结构型式不尽相同，但设计者的指导思想主要是想通过增加齿数、减小间隙、增加阻力，来提高密封效果，减小漏汽所造成的损失。可调汽封是将传统汽封块退让改进为由圆柱螺旋弹簧安装在两相邻汽封块垂直断面的结构型式。在自由和空负荷工况下，汽封块在螺旋弹簧的弹力作用下，汽封块张开， 可退让径向间隙I. 5_左右。随负荷增加，汽封块在背弧承受蒸汽压力的作用下，克服弹簧弹力，各级逐渐关闭，闭合后的径向间隙设计值为O. 25 O. 50mm，达到最小径向间隙。若各级汽封都能按设计正常闭合，其间隙值将小于现传统结构通流汽封O. 75mm的间隙值，从而减少了汽封漏汽量。若不能正常闭合，其间隙值为退让间隙I. 5mm加闭合间隙O. 25 O. 50mm，径向间隙总量为I. 75 2. 00mm，将大于传统汽封O. 75mm的间隙值。可调汽封齿的结构仍采用传统汽封的直齿结构，密封效果主要由径向间隙缩小来体现。可调汽封的结构设计思想比较新颖，但在汽轮机上的应用受到一些条件限制，其一是汽封使用处是否具有足够的压差，即仅能在汽封前、后高压差条件下使用；其二是随汽轮机单机容量增大，被密封处直径越来越大，若因汽轮机结构设计原因或某些异常工况出现较大上、下缸温差，而导致汽缸变形的情况，使该汽封不能正常工作。另一非常重要和关键的问题是安装工艺和弹簧质量以及弹簧在机组大修期内运行是否可能失效。汽封应用中两个最主要的问题是加工与安装工艺和弹簧质量及卡塞。由于机组工况、参数等多变，不可控因素增加。蜂窝汽封是针对高温、高压差工况而开发研制的一种可磨耗的先进密封结构。由高温合金蜂窝与背板组成，通过高温真空钎焊联接。主要应用于航空发动机和燃气轮机的轴封及叶栅端部间隙密封中。由于其良好的密封效果，因而在汽轮机中的应用逐步得到关注。蜂窝汽封根据蜂窝状阻汽原理设计，具有以下特点
1)蜂窝带由合金制成,耐高温、质地较软,与转子碰摩时伤害较轻；
2)密封效果较好，试验表明，在相同汽封间隙和压差的条件下，蜂窝式汽封比曲径汽封平均减小泄漏损失约30% 50% ；
3)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；
4)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。 透平蜂窝汽封结构通常工作在较恶劣的环境中，在特定的条件下与转子有碰磨的可能性，蜂窝汽封的可磨性除与制造工艺有关系外，还与蜂窝芯格尺寸的大小和六边形孔连片的薄厚及材料有密切关系。在材料、制造工艺一致的条件下，芯格尺寸越大、连片越薄， 蜂窝体可磨性越好。所以，对其制造技术和质量控制有严格的要求。蜂窝汽封制造质量，必须由先进而可靠的制造设备及检测设备和严格的工艺过程控制技术及质量保障体系等来保证。与传统的梳齿汽封相比，蜂窝汽封密封性能良好，并可以抑制密封流体的激振，改善转子的稳定性。蜂窝汽封在汽轮机中的应用，克服了传统汽封的不足。结构特点是将传统汽封低齿车削，由蜂窝状汽封取代，蜂窝由六边形孔连片组成，蜂窝汽封由于具有较宽的密封带，改变了传统梳齿汽封低齿齿数受结构限制只能布置很少的缺点，而且在差胀较大时保证不与凸台脱离。此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其配方、工艺所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。
权利要求
1. 一种汽轮机气封的组合方法，其步骤是a、现场测绘高压进汽平衡环汽封、高压排汽平衡环汽封、中压进汽平衡环汽封及高压隔板汽封的尺寸要求；b、按照步骤a中的尺寸要求分别加工可调式汽封的毛坯件；C、将可调式汽封的毛坯件送达现场进行精加工，以保证其同心度和间隙要求，加工成可调式汽封，然后将可调式汽封分别安装；d、现场测绘中压隔板汽封的尺寸要求；e、按照步骤d中的尺寸要求加工侧齿汽封的毛坯件；f、将侧齿汽封的毛坯件送达现场进行精加工，以保证其同心度和间隙要求，加工成侧齿汽封，然后将侧齿汽封安装；g、现场测绘高压、中压轴封的尺寸要求；h、按照步骤g中的尺寸要求分别加工接触式汽封的毛坯件；i、将接触式汽封的毛坯件送达现场进行精加工，以保证其同心度和间隙要求，加工成接触式汽封，然后将接触式汽封分别安装；j、现场测绘低压隔板、低压叶顶汽封及低压轴封的尺寸要求；k、按照步骤i中的尺寸要求分别加工蜂窝汽封的毛坯件；1、将蜂窝汽封的毛坯件送达现场进行精加工，以保证其同心度和间隙要求，加工成蜂窝汽封，然后将蜂窝汽封分别安装。
2.根据权利要求I所述的汽轮机气封的组合方法，其特征是所述的接触式汽封为接触式铁素体汽封。
全文摘要
本发明涉及一种汽轮机气封的组合方法，属于汽轮机技术领域。组合方法的选型为高压进汽平衡环汽封、高压排汽平衡环汽封、中压进汽平衡环汽封及高压隔板汽封采用可调式汽封；中压隔板汽封采用侧齿汽封；高压、中压轴封采用接触式铁素体汽封；低压隔板、低压叶顶汽封及低压轴封采用蜂窝汽封。本发明具有方法设计合理，气封漏气少，汽轮机差胀小、受热不易变形、上下缸温差小，运行稳定的优点。
文档编号F01D11/04GK102588007SQ201210080449
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月24日 优先权日2012年3月24日
发明者崔传涛, 常浩, 王宝玉, 赵玉柱 申请人:华电电力科学研究院