一种具有气体悬浮效应的密封间隙自调整汽封装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有气体悬浮效应的密封间隙自调整汽封装置，属于汽轮机汽封 领域。
【背景技术】
[0002] 汽轮机作为火力发电厂的三大主设备之一，其效率很大程度影响着电厂的经济效 益，通过设备技术改造和完善机组运行方式，来提高机组运行效率成为有效途径。汽轮机通 流部分设计、制造技术日臻完善，漏汽损失已成为制约汽轮机效率提高的主要因素（占整机 组通流热效率损失的60%以上），所以提升汽封性能，减少汽轮机通流漏汽损失，对提高机 组运行效率至关重要。
[0003] 现有技术中，梳齿汽封是应用最为广泛的汽封技术。单道梳齿汽封的轴向宽度一 般设计为不大于60_，相应当量齿个数不多于10个(对于高低齿汽封，一个高齿记为一个当 量齿，两个高齿之间的低齿也记为一个当量齿，进一步说明，无论两个高齿之间的低齿有多 少个都记为一个当量齿），通过轴向上多个汽封齿实现逐步降压，以减少泄漏。
[0004] 梳齿汽封的突出优点是成本低廉、使用安全、密封效果较稳定，但这种稳定是低水 平的稳定。梳齿汽封安装时一般需预留0.5~0.8mm径向间隙，即便如此，依然无法避免汽轮 机启停过程中过临界转速振幅增大、汽缸受热不均引起变形等因素带来的过量磨损，一经 碰磨，间隙永久性扩大。多年来，如何缩小并保持较小的汽封间隙成为困扰本领域技术人员 的难题。
[0005] 汽轮机运行有其特殊性，近年来的研究报告，如华电电力科学研究院和上海汽轮 机厂共同出版的《汽轮机各部位新型汽封选型方案研究》指出："汽封的出路在能够根据汽 轮机组运行状态的改变而改变汽封间隙。比较科学的汽封应根据汽轮机组启停机和正常运 行两种状态，自动改变汽封间隙，同时分别满足两种状态下所需的安全间隙和经济间隙。一 般来说，汽轮机安全间隙是经济间隙的3~5倍。"
[0006] 在《汽轮机组汽封选型最佳组合方案标准化研究》一文中，也得出了如下结论：
[0008]现有技术中，能够实现上述间隙自调整特性的典型技术为布莱登汽封技术。布莱 登汽封取消了传统梳齿汽封背部的弹簧片，取而代之的是在每圈汽封弧段端面处至少安装 四只周向螺栓弹簧，并在每一个汽封弧段背部铣出一进汽槽，使汽封弧段背部的压力近似 等于上游高压侧压力。在汽轮机启停机阶段，汽封上下游压差较小，在周向弹簧的作用下， 汽封处于完全张开状态，汽封与转子之间保持较大的安全间隙，一般为2~4mm;在汽轮机正 常运行状态，汽封上下游压差增大，由进汽槽进入汽封弧段背部的蒸汽产生一较大的向心 闭合力，汽封随之闭合，汽封与转子之间保持较小的经济间隙，一般为0.3~0.5mm，进而实 现高效密封。
[0009] 然而，业内对布莱登汽封的实际应用效果褒贬不一，一般认为布莱登汽封可能存 在的问题至少包括：1、弹簧质量问题;2、汽封弧段不能完全合拢;3、布莱登汽封闭合后，仍 然存在类似于传统梳齿汽封一旦碰磨间隙永久性扩大的问题。
[0010]此外，汽流激振易发生在汽轮机高压转子上。已有的研究表明，汽封蒸汽激振力是 引起上述现象的主要原因。由于转子的动态偏心，引起汽封内蒸汽压力周向分布不均匀，并 伴随蒸汽的周向流动，产生垂直于转子偏心方向的合力，促使转子涡动，轻则造成汽封齿碰 磨，增大汽封泄漏，重则造成转子失稳，严重威胁机组的安全运行。
【发明内容】
[0011] 为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种具有气体悬浮效应的密封 间隙自调整汽封装置。
[0012] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
[0013] -种具有气体悬浮效应的密封间隙自调整汽封装置，包括多个汽封弧段、辅助密 封条和设在汽封弧段之间的弹簧;汽封弧段上设有汽封齿，总当量齿个数不少于10个;汽封 齿与转子表面配合形成密封间隙，高压侧汽封齿间隙大于低压侧汽封齿间隙；汽封弧段中 间位置分别设高压通汽槽和低压通汽槽，汽封弧段背部空腔分别连通高压侧和低压侧，高 压蒸汽和低压蒸汽通过辅助密封条阻隔。
[0014] 作为本领域的常规概念，汽封弧段沿径向由外圈到内圈包括依次相接的挂耳、脖 颈、汽封基体和汽封齿，挂耳的外圈表面称为大背弧，挂耳的内表面（即与汽封基体相对的 面)称为小背弧;应用时，上述汽封的挂耳与静子T型槽较宽的部分配合，上述脖颈与静子T 型槽较窄的部分配合;汽封弧段背部空腔指挂耳与静子T型槽配合形成的空腔。
[0015] 上述具有气体悬浮效应的密封间隙自调整汽封的汽封齿数较多、轴向宽度较宽， 主要应用于汽轮机高中压间过桥、调速级叶顶、高压第一级隔板、轴端内侧等汽封前后压差 较高的位置，由于汽封前后压差较高，为了减少泄漏量，这些位置需要设计更多的汽封齿， 对于现役机组，这些位置一般都设计多道传统梳齿汽封，安装空间相应较大。因此，本发明 单道汽封可替代传统的多道汽封，并保持汽封齿数以及轴向占用空间不变。优选，改造工程 中，本发明单道汽封替代两道传统汽封。
[0016] 上述具有气体悬浮效应的密封间隙自调整汽封的汽封齿包括高压侧汽封齿和低 压侧汽封齿。"高压"与"低压"的区分是以辅助密封条为界限的，辅助密封条上游定义为高 压侧，辅助密封条下游定义为低压侧。上述高压侧，汽封弧段背弧(外弧面)压力大于汽封基 体内壁（内弧面)压力，因此产生指向转子表面的闭合力；上述低压侧，汽封弧段背弧(外弧 面)压力小于汽封基体内壁（内弧面)压力，因此产生远离转子表面的开启力。上述闭合力和 开启力的相对大小主要取决于高压侧和低压侧的轴向宽度以及高压侧汽封齿和低压侧汽 封齿各自承担的压差。上述高压侧轴向宽度大于低压侧轴向宽度，上述高压侧汽封齿个数 大于低压侧汽封齿个数，且高压侧汽封齿间隙均大于低压侧汽封齿间隙，优选相差0.1~ 0.8mm。当汽封齿间隙均较大时，如高压侧汽封齿间隙为2.2mm，低压侧汽封齿间隙为2mm，则 高压侧汽封齿间隙与低压侧汽封齿间隙的比值接近1;当汽封齿间隙缩小时，高压侧汽封齿 间隙和低压侧汽封齿间隙缩小值相同，如高压侧汽封齿间隙为〇.3mm，低压侧汽封齿间隙为 0.1mm，但高压侧汽封齿间隙与低压侧汽封齿间隙的比值将变为3。正是由于高压侧汽封齿 间隙与低压侧汽封齿间隙的比值发生显著变化，才造成高压侧汽封齿和低压侧汽封齿各自 承担的压差发生显著变化。因此，对于已定结构的本发明汽封，上述闭合力和开启力的相对 大小随着汽封齿间隙变化而显著变化。在某一汽封齿间隙条件下，上述闭合力与开启力的 大小相当，此间隙即为设计密封间隙。若当前密封间隙显著大于设计密封间隙，闭合力远大 于开启力，本发明汽封将自动靠近转子表面，缩小密封间隙以减少泄漏;若当前密封间隙显 著小于设计密封间隙，开启力远大于闭合力，本发明汽封将自动远离转子表面，扩大间隙以 避免碰磨。正是上述这种特性，能保证汽封弧段始终悬浮于转子表面，既不会因密封间隙过 大而增加泄漏，又不会因密封间隙过小而产生碰磨。
[0017] 进一步说明，由于汽封弧段在压差作用下还受到较大的轴向推力，靠近或远离转 子表面均需克服轴向推力造成的静摩擦力，只有当上述闭合力与开启力的合力大于静摩擦 力时，汽封弧段才能实现自调整。此外，这种特性增加了汽封弧段的稳定性，避免汽封间隙 频繁调整。
[0018] 由于本发明汽封密封间隙的变化与保持是受压力驱动的，当汽轮机处于启停机状 态或极低负荷状态，汽封弧段前后无压差或压差过