一种由汽封齿间取压驱动密封间隙自调整的宽汽封的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种由汽封齿间取压驱动密封间隙自调整的宽汽封，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Ξ大主设备之一，其效率很大程度影响了电厂的经济效 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% W上），所W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60mm，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，W减少泄漏。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，但运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。
[0004] 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。"
[0005] 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：
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[0007]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黃片，取而代之的是在每圈汽封弧段端面处至少安装 四只周向螺栓弹黃，并在每一个汽封弧段背部锐出一进汽槽，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，在周向弹黃的作用下， 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屯、 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。
[0008] 然而，业内对布莱登汽封的实际应用效果褒贬不一。下表数据来自西安热工院公 开发表的《不同汽封结构在汽轮机的应用及效果评价方法》一文，选取了7台（A~G)同类型 的300MW汽轮发电机组，如表1所示，对比分析可知，部分布莱登汽封的实际应用效果并不理 想，与传统梳齿汽封相比，密封性能并未得到明显提升，反而在某些改造中增大了漏汽量。
[0009] 表1 07、08年度不同电厂汽轮机典型的过桥汽封改进前后试验
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[0011] 目前国内90% W上的机组存在过桥汽封漏汽量超标现象，超一半的机组过桥漏汽 量超设计值的1~4倍，而每超一倍将增大机组供电煤耗0.6~Ig/kWh，因此，通过汽封改进 提高汽轮机效率的收益相当显著。
[0012] 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。由于转子的动态偏屯、，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，产生垂直于转子偏屯、方向的合力，促使转子满动，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。已有研究还表明，减弱 或消除上述蒸汽压力周向分布不均导致的W及转子转动造成的汽封内蒸汽周向流动，可W 达到抑制汽流激振动的效果。
【发明内容】
[0013] 为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种由汽封齿间取压驱动密封 间隙自调整的宽汽封。
[0014] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
[0015] -种由汽封齿间取压驱动密封间隙自调整的宽汽封，包括汽封弧段和设在汽封弧 段之间的周向螺旋弹黃，汽封弧段上设有汽封齿，汽封弧段的轴向宽度大于60mm，汽封弧段 上当量齿个数不少于10个;汽封弧段的轴向宽度方向上，设有两个挂耳，且两挂耳间的汽封 弧段上设有取压孔，取压孔从汽封弧段背部通向相邻两汽封齿间。
[0016] 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;使用时，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。
[0017] 上述汽封弧段的轴向宽度指的是汽封基体的轴向宽度。上述周向螺旋弹黃放置在 汽封弧段端面的周向弹黃孔内。
[0018] 取压孔的数量根据需要设定，优选，取压孔总通流面积大于闭合状态下汽封齿漏 汽面积两倍w上。
[0019] 根据上述宽汽封前后的蒸汽参数W及自身结构参数确定取压孔的具体位置，取压 孔在汽封宽度方向上位于两侧挂耳之间，圆周方向上布置多个。当汽封前后蒸汽参数一定 时，上述取压孔越接近高压侧，上述宽汽封背部空腔的压力越高，所提供的向屯、闭合力越 大;越接近低压侧，上述宽汽封背部空腔的压力越低，所提供向屯、闭合力越小。当周向螺旋 弹黃因空间限制无法大幅调整其弹性系数时，驱动汽封闭合的向屯、闭合力可W通过取压孔 的位置进行调整(不同于布莱登汽封只能从高压侧取压），从而达到精确的匹配关系。
[0020] 上述匹配关系指上述向屯、闭合力与周向螺旋弹黃提供的反向作用力的大小关系， 当上述向屯、闭合力小于周向螺旋弹黃提供的反向作用力时，相应负荷下汽封处于张开状 态;反之，相应负荷下汽封处于闭合状态。
[0021] 将蒸汽在上述宽汽封中的流动当作绝热等洽过程。蒸汽流过每个汽封齿时节流加 速，然后在齿间腔室中产生满流，将汽流动能转化为热能，压力随之降低。根据连续公式，通 过每个汽封齿的蒸汽泄漏量是相同的，每个漏汽量都对应一条等流量曲线（或芬诺曲线）。 由上述相关理论可W确定从高压侧到低压侧，每相邻的两个汽封齿间的压力；除此之外，还 可W借助于数值模拟的方法确定每相邻的两个汽封齿间的压力。总之，汽封背部空腔的压 力可W由取压孔的位置决定，进而提供合适的向屯、闭合力，使汽封在规定负荷下闭合。
[0022] 上述汽封背部空腔指汽轮机静子与两侧挂耳及两侧挂耳之间形成的空腔部分。
[0023] 为保证上述宽汽封闭合，上述汽封背部空腔压力大于汽封前后压力的平均值。
[0024] 当上述宽汽封前后蒸汽压差为零或不够大时，各汽封弧段在周向弹黃的作用下远 离转子，密封间隙较大，此状态定义为张开状态；当前后蒸汽压差足够大时，施加在汽封上 的蒸汽压力克服周向螺旋弹黃的作用力，使各汽封弧段接近转子，密封间隙较小，此状态定 义为闭合状态。
[0025] 上述由汽封齿间取压驱动密封间隙自调整的宽汽封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、轴端内侧等密封前后压差较高的位置，由于密封前后 压差较高，为了减少泄漏量，运些位置需要设计更多的汽封齿，对于现役机组，运些位置一 般都设计多道传统梳齿汽封，安装空间相应较大;而本申请单道宽汽封可替代传统的多道 汽封，且可保持密封齿数W及轴向占用空间不变。
[0026] 申请人经研究发现传统布莱登汽封至少存在Ξ个问题会影响其使用效果，具体包 括：
[0027] 1)布莱登汽封应用中存在轴向偏斜的问题，导致汽封与T型槽配合处大量蒸汽泄 漏。进一步分析表明，汽封脖颈的宽度较窄时，发生轴向偏斜将是必然的；对于国产汽轮机 组，大部分汽封脖颈宽度值在20mmW下，极易造成上述问