自密封汽封动作点设定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽轮机汽封技术，具体是一种自密封汽封动作点设定方法。
【背景技术】
[0002]汽轮机是高速旋转的精密热功转换机械，在汽缸、隔板等静止件与转子、叶片等转动件之间设有一定轴向和径向间隙，以免机组运行时，动静部件发生碰撞，为了减小动静间隙漏汽，必须设置汽封装置，在保证不发生动静摩擦的前提下，汽封间隙尽可能小，以减少漏汽损失，提高机组热效率。
[0003]该汽封结构见图1(即图1-1、图1-2)，自密封汽封的间隙随汽轮机运行负荷变化自动调整，在汽轮机启、停过临界转速时，汽封离开汽轮机轴，汽封间隙最大，避免汽封与转子碰磨，当汽轮机运行带一定负荷(10%_20%额定负荷)时汽封开始闭合，工况稳定时汽封间隙维持最小值，以保证机组效率，汽封自动调整的闭、合动作点须预先设定。
[0004]自密封汽封依靠内径面蒸汽力和弹簧力开启，依靠外弧面蒸汽力关闭，自由状态下，在弹簧力作用下，汽封弧段处于张开状态，远离转子，机组启动时，随着蒸汽流量增加，当蒸汽压力克服弹簧力、摩擦力时汽封弧段逐渐关闭，与转子的径向间隙变小。停机时，随着蒸汽流量减小，在弹簧力作用下，推动汽封弧段远离转子，使汽封与转子之间的径向间隙达到最大值。
[0005]自密封汽封设计的关键是要找到汽封自动调整的动作点，依据该动作点才能确定弹簧参数，制造适合的弹簧，使汽封自动调整的动作点能满足实际工况的客观要求，从而保证机组效率。
[0006]要找到汽封自动调整的动作点，需要计算汽封前后压力，以前，计算汽封前后压力的方法比较简单，计算结果不真实，误差较大，使汽封开启/关闭的动作点不准确。主要问题是:
1、是根据100%的蒸汽参数按流量比例推导得到，没有按实际机组的启动运行及停机参数，运用气体动力学基本方程和流体运动速度规律进行热力计算。
[0007]2、没有根据实验系数修正计算值。
【发明内容】
[0008]针对上述问题，本发明提供了一种自密封汽封动作点的设定方法，利用启动或停机曲线的蒸汽参数，进行10%_20%额定负荷下的热力计算，得到各级汽封前后的压力值，再通过试验数据修正后进行弹簧设计，计算结果的准确性有较大提高。
[0009]本发明是这样实现的:
一种自密封汽封动作点的设定方法，包括步骤:
(1)、根据机组实际启动、运行曲线，找出汽轮机10%_20%额定负荷下的进汽蒸汽参数值；
(2)、按下式分别计算汽封前后压力、关闭力、摩擦力的值； Fi= JiXPiX (aXc+bXd)...........................(I)
式中:
F1-汽封进汽侧蒸汽压力作用于汽封弧段背部产生的作用力；
P1-汽封进汽侧蒸汽压力；
a-汽封背弧承压面所在节圆的半径；
b-汽封顶面与隔板配合面所在节圆的半径；
C-汽封进汽侧外弧承压面的轴向宽度； d-汽封颈部的轴向宽度；
31-圆周率；
?2 = JiXP2XaXe....................................(2)
式中:
F2-汽封出汽侧蒸汽压力作用于汽封弧段背部产生的作用力；
P2-汽封出汽侧蒸汽压力；
e-汽封出汽侧背弧承压面的轴向宽度；
F3= y(P1-P2)X3i(b2-f2)/4.....................(3)
式中:
F3-汽封摩擦力； μ-摩擦系数；
f-汽封齿尖所在节圆的半径；
(3)、按以上计算值进行模拟试验，对计算值进行修正；
(4)、设汽封圈开启的条件为
Fi+ F2<F3+ F4+ F5....................................(4)
设汽封圈关闭的条件为
Fi+ F2>F3+ F4+ F5....................................(5)
式中:
F4 -蒸汽在汽封圈内径面上产生的作用力；
F5-汽封圈弧段弹簧产生的作用力；
(5)、依据上述汽封圈开启、关闭条件，按下式计算值计算弹簧弹性力，制造相应的弹簧，安装在汽封上；
P = BEth35i/(313k)....................................(6)
式中:
P-弹簧片的弹性力；
B-弹簧片最大应力截面宽度；
Et-工作温度时弹性模量； h-弹簧片厚度； δι-弹簧片初挠度；
1-弹簧片变截面长度； k-弹簧片的长度系数。
[0010]在对计算值进行修正时，可通过调整汽封圈颈部的轴向位置，改变前、后背弧承压面的面积，从而改变汽封前、后背弧承压面作用力F^F2,满足动作点的要求。
[0011 ]本发明的有益效果是:针对自密封汽封动作原计算方法简单，有一定误差的问题，本发明提供一种自密封动作的计算方法，利用实际机组启动及停机曲线数据，进行10%-20%额定负荷下的热力计算，建立汽封开启或关闭关系式，选择试验修正数据，计算各级汽封前后压力值，汽封弹簧的开启力，通过调整自密封汽封圈颈部位置，改变蒸汽力大小，调整弹簧作用力。本发明为自密封汽封设计提供了较为准确的计算数据，使汽封关闭或开启的动作点得到有效保证。
【附图说明】
[0012]图1是自密封汽封结构图(其中:图1-1是主视图、图1-2是图1-1的A-A视图)
图2是某汽轮机启动运行曲线
图3是某汽轮机停机曲线
图4是汽封圈受力图
图5是汽封圈颈部位置调整示意图。
【具体实施方式】
[0013]本自密封汽封动作点的设定法，其步骤包括:
①确定汽封动作负荷点。
[0014]②利用实际机组启动运行曲线，得到10%_20%额定负荷下汽轮机进汽蒸汽参数。
[0015]③进行10%_20%额定负荷下热力计算，得到各级汽封前后压力值。
[0016]④计算汽封关闭力。
[0017]⑤计算汽封摩擦力、自重力。
[0018]⑥根据汽封开启或关闭条件及试验修正数据计算弹簧力。
[0019]⑦根据弹簧力条件计算弹簧特性数据。
[0020]⑧调整汽封圈颈部位置改变汽封蒸汽作用力。
[0021 ]汽封动作的负荷点设置为10%_20%额定负荷，选择10%额定负荷是由于汽轮机的转速已经超过转子二阶临界转速，选择20%额定负荷是为了尽可能减少低负荷工况下汽封漏汽量。
[0022I启动运行曲线，包括启动参数、启动运行过程，