一种改进的布莱登汽封及其在汽轮机上的应用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种改进的布莱登汽封及其在汽轮机上的应用方法。
【背景技术】
[0002]布莱登汽封在汽轮机上有着广泛的应用。可调式汽封弧段结构与传统汽封弧段基本相同，只是进汽面上铣出一道引汽槽，其目的是使汽封弧段背面压力(汽封体沟槽内部压力)等于进汽侧压力。而在必要汽封弧段的端面上钻孔装入螺旋圆柱弹簧，其上下汽封环中间各有两只螺旋圆柱弹簧，共四只。弹簧的推力使得汽封弧段在没有蒸汽压力时呈开启状；汽封弧段与汽封体之间一般设计有2.5-3.0mm的退让距离，故汽封齿与轴就有3mm以上的间隙。因此布莱登可调式汽封设计不同于原有的传统汽封的设计，主要区别在于用四只螺旋圆柱弹簧，取代了十二片平板弹簧片。
[0003]布莱登汽封在汽轮机上应用时，其设计理念是在每个汽封弧段的结合部镶装有弹簧，汽封弧段在弹簧的作用下向外张开，使得汽封齿和转子之间留有足够的间隙，在启停机工况下，进入汽封背弧的汽压较小，还不能克服弧段弹簧的弹力，可以使汽封齿和转子间保持较大的间隙，不会引起启停机困难和碰磨，在正常运行状态时，通过导汽槽进入汽封背弧的压力升高，克服掉汽封弧段间的弹簧弹力使汽封弧段闭合起来。
[0004]目前，布莱登汽封在汽轮机上应用时，有些电厂发现效果不明显，揭缸检查发现有些汽封体不能闭合，原因是两片汽封弧段的端面间隙存在铁锈，导致汽封弧段不能闭合。铁锈产生的原因是锅炉水冷壁、过热器、再热器、蒸汽管道上的氧化皮脱落，这种脱落一般发生在机组启动或停止期间，在这两个期间水质含氧量超标，加剧了氧化腐蚀，同时开机或停机期间，由于蒸汽压力低，弹簧的推力使汽封弧段成开启状态，端面存在间隙。脱落的氧化皮以铁锈的形式，随着蒸汽流过汽封弧段端部间隙时，从蒸汽流中析出。当开机完成，开始带负荷时，蒸汽压力升高，通过汽封弧段进汽面上的的引汽槽，使汽封体沟槽内部压力升高，这个压力作为动力作用在汽封弧段背面上，克服汽封弧段与汽封体沟槽的摩擦力、两块汽封弧段端部弹簧的弹力、汽封弧段凹面蒸汽压力、出汽端蒸汽对汽封弧段背面的压力这四种力的合力，使汽封弧段关闭时，由于铁锈具有一定的体积，使汽封弧段不能关闭或全部关闭，导致汽封齿与轴之间的间隙增大，漏汽量增加。
[0005]从设计理念上分析，存在这种情况的原因是，设计时未充分考虑可调汽封弧段在开启时与机组启停阶段重合，而机组启停阶段蒸汽中的铁锈含量大，更容易进入可调汽封弧段之间的端面间隙。
【发明内容】
[0006]为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种改进的布莱登汽封及其在汽轮机上的应用方法，本发明通过一种套管，套在两块可调汽封弧段端部以防止铁锈进入间隙。
[0007]为实现上述目的，本发明的具体方案如下:
[0008]—种改进的布莱登汽封，包括:汽封弧段与弹簧，汽封弧段上开有导汽槽，导汽槽的一端接蒸汽来流方向，另一端接汽封背弧背面，汽封背弧镶在凹槽内，汽封背弧端部有弹簧依靠弹力支撑，在布莱登汽封弧段端面接口处安装有套管；
[0009]套管横向截面与汽封背弧截面相同，从纵向看，套管是圆环的一段，圆环中心直径与整圈汽封背弧直径相等，套管中心弧长等于两个汽封背弧开启时之间的间隙与两倍的汽封体截面厚度之和。
[0010]进一步的，套管内侧凹面上布置有汽封齿，汽封齿形状与汽封背弧上的汽封齿相同，套管外侧凸面上布置有开口槽，以容纳汽封背弧颈部。
[0011]进一步的，套管和弹簧采用容差小的一级品。
[0012]进一步的，所述套管与汽封弧段的材料相同，保证套管与汽封弧段具有相同的热膨胀系数，确保在高温下，套管与可调汽封弧段同步膨胀，防止套管与可调汽封弧段卡涩。
[0013]进一步的，每块可调汽封弧段两端的汽封齿不再设置，汽封弧段长度为可调汽封背弧的厚度，套管与可调汽封背弧各接触面之间的配合间隙应该保证在工作状态下滑动正常。
[0014]与原有的布莱登汽封相比，在可调式汽封弧段端面部分加装套管，以防止在开停机时，蒸汽流中的铁锈进入端部间隙。
[0015]一种改进的布莱登汽封在汽轮机上的应用方法，包括:
[0016]确定汽封体材料参数、加工尺寸、安装时两片汽封体的间隙长度并进行安装；
[0017]将套管套在两片汽封体的端部，压力达到要求后，汽封体相邻端深入套管，进入工作状态；压力降低后，汽封体在弹簧的作用下能够自由恢复到原有间隙；
[0018]将套管与对应的汽封弧段进行冷态配合性试验，以确保汽封弧段开关舒畅。
[0019]试验时，在汽轮机安装现场，在模拟工作状态下，对汽封背弧施加推力，检测汽封背弧能否在套管内滑动顺畅，进入工作状态；撤去推力后，汽封背弧能否在弹簧的作用下从套管中自由滑出，恢复原有间隙，如果滑动不畅，对套管与汽封背弧结合面进行光洁度处理，处理后重新进行试验，直到试验合格，然后，在试验的套管与汽封背弧上做好标记。
[0020]进一步的，配合性试验时，具体为:
[0021]1.确定安装现场的汽封弧段与获取的布莱登汽封参数相符；
[0022]2.每圈汽封弧段有四段端部间隙，对四段端部间隙进行测量记录；
[0023]3.在任意连续的三段端部间隙上安装套管；
[0024]4.向剩余的那段端部间隙中任一汽封弧段端部截面施加推力，在推力作用下，端部间隙扩大，当扩大到第2步记录的四段端部间隙之和时，认为三段连续的汽封弧段关闭，记录推力值，撤去推力后，汽封背弧在弹簧的弹力作用下从套管中自由滑出，恢复原有间隙值；
[0025]5.选取不同的连续三段加套管，重复第4步的过程，共测量得四个推力值，比较四个推力值，相差不大时认为滑动顺畅，否则对套管与汽封弧段两端的接触面进行处理，直到所测得推力相差不大，并且撤去推力后，汽封背弧在弹簧作用均能从套管中自由退出，恢复原有间隙，试验结果满意；
[0026]6.在试验的套管与汽封背弧上做好标记以便于复装，试验结束。
[0027]试验目的是保证套管与汽封背弧在工作状态下滑动灵活，试验方法是在模拟工作状态下，对汽封背弧施加推力，检测套管能否滑动顺畅，撤去推力后，套管能否在弹簧的作用下自由滑出。如果滑动不畅，对套管与汽封背弧结合面进行光洁度处理。试验合格后，在试验的套管与汽封背弧上做好标记。
[0028]本发明的有益效果:
[0029]1.在机组开停机时，蒸汽含氧指标不合格，导致锅炉水冷壁、过热器、再热器、蒸汽管道上的氧化皮脱落，它们以铁锈的形式随着蒸汽进入汽轮机通流部分，此时非常容易进入弹簧所弹开的可调汽封弧段端面之间的间隙，造成不能关闭，通过加装套管，防止了铁锈进入间隙；
[0030]2.套管做好后与对应的可调汽封弧段进行了冷态配合性试验，保证了滑动顺畅；
[0031]3.套管与汽封弧段的材料相同，保证套管与可调汽封弧段具有相同的热膨胀系数，在高温下套管与可调汽封弧段同步膨胀，确保了安装后，可调汽封弧段工作正常。
[0032]4.目前超临界及超超临界机组的开停机过程中，氧化皮脱落严重，影响了布莱登可调汽封的应用，加装套管后改进的布莱登可调式能够保证开合功能正常，扩大了应用范围。
[0033]总之，本发明从设计与试验角度，保证了改进的布莱登可调式汽封弧段开合不受铁锈的影响。
【附图说明】
[0034]图1布莱登汽封应用示意图，圆圈标出的是汽封弧段端部间隙。
[0035]图2布莱登汽封结构截面示意图。
[0036]图3工作状态套管与汽封背弧配合截面示意图。
[0037]图4套管横向截面图。
[0038]图5套管纵向示意图。
[0039]图中，1.第一汽封弧段，2.转子，3.弹簧，4.第二汽封弧段，5.导汽槽，6.汽封齿，7.套管，8.汽封体凹槽。
【具体实施方式】
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[0040]下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
[0041]如图1-3所示，一种改进的布莱登汽封，包括:设置在转子2上的第一汽封弧段1、第二汽封弧段4与弹簧3，汽封弧段上开有导汽槽5，导汽槽5的一端接蒸汽来流方向，另一端接汽封背弧背面，汽封背弧镶在汽封体凹槽8内，汽封背弧端部有弹簧依靠弹力支撑，在布莱登汽封弧段端面接口处安装有套管7 ;
[0042]如图4所示，套管7横向截面与汽封背弧截面相同，如图5所示，从纵向看，套管是圆环的一段，圆环中心直径与整圈汽封背弧直径相等，套管中心弧长等于两个汽封背弧开启时之间的间隙与两倍的汽封体截面厚度之和。
[0043]套管内侧凹面上布置有汽封齿，汽封齿形状与汽封背弧上的汽封齿相同，套管外侧凸面上布置有开口槽，以容纳汽封背弧颈部。套管和弹簧采用容差小的一级品。所述套管与汽封弧段的材料相同，保证套管与汽封弧段具有相同的热膨胀系数，确保在高温下，套管与可调汽封弧段同步膨胀，防止套管与可调汽封弧段卡涩。每块可调汽封弧段两端的汽封齿6不再设置，汽封弧段长度为可调汽封背弧的厚度，套管与可调汽封背弧各接触面之间的配合间隙应该保证在工作状态下滑动正常。
[0044]与原有的布莱登汽封相比，在可调式汽封弧段端面部分加装套管，以防止在开停机时，蒸汽流中的铁锈进入端部间隙。
[0045]一种改进的布莱登汽封在汽轮机上的应用方法，包括以下步骤:
[0046]步骤一:按照三次设计的要求，进行改进的布莱登汽封系统设计；
[0047]步骤二:对产品进行参数设计；
[0048]步骤三:进行产品进行容差设计，对改进的布莱登汽