一种空预器智能密封系统的制作方法

本实用新型属于空气预热技术领域，具体涉及一种空预器智能密封系统。

背景技术：

回转式空气预热器主要由中心轴、转子、装在转子格仓里的换热元件、转子外壳、过渡烟风道、顶部结构、底部结构、上部三块扇形板、下部三块扇形板、三块弧形板、支撑轴承、导向轴承、驱动装置等组成。最重要的部件是转子，转子由很多个径向隔板和环向隔板将转子分成若干个格仓，格仓内放置换热元件。转子旋转时通过换热元件实现烟气和空气之间的热交换。转子径向隔板上安装径向和轴向密封片。下部径向密封片与下部扇形板，上部径向密封片与上部扇形板，轴向密封片与弧形板在热态运行中接触或保持很小的距离，形成烟气和空气之间的密封。空预器的密封性能，是最重要性能指标之一，直接影响锅炉效率。

在热态运行状态下，空气预热器各部件均会因受热而发生膨胀，转子会变成蘑菇状，转子和扇形板、弧形板之间的间隙会变化，只有在热端径向密封片外径大约三分之二的长度上，密封片和扇型板的间隙随温度的升高而变大，其余所有间隙（包括热端径向内侧约三分之一的长度上和热端扇型板，冷端径向和冷端扇型板，轴向和弧型板，旁路和转子T型钢）都会变小。热态运行状态下，如果间隙过大，将导致空气预热器漏风率很大，如果间隙过小，将可能导致密封片和与之相对应的扇型板或弧型板产生摩擦，导至电流上升，如果摩擦过大，甚至会导至空气预热器卡死，机组停机。空气预热器的漏风率是影响锅炉运行效率的重要因素，所以空气和烟气之间的密封，显得尤为重要，空气预热器的密封技术，也是各空气预热器厂家的核心技术之一。

目前市场上，回转式空气预热器密封装置主要采用以下几种形式：

1、可调式密封。扇形板和弧形板是可以通过自动或手动调整的，其中扇形板大多可以自动调整。在回转式空气预热器上安装有扇形板调整执行机构，并且在扇形板附近装有间隙监测装置，当热态下间隙发生改变时，将间隙变化信号反馈至执行机构，执行机构动作，根据反馈信息调整扇形板，从而使间隙达到最佳状态。这种密封方式结构复杂，对运行要求高，可靠性不好，维护费费用高。哈锅、上锅、东锅等企业生产的空预器主要采用这种技术，由于维护要求高，调节部分存在漏风，这种密封技术很少在改造上使用，主要应用于与锅炉配套的新空预器上。

2、固定式密封。该技术有英国Howden公司拥有技术专利。根据回转式空气预热器运行参数，预先计算出热态下密封片和扇形板、弧形板之间的膨胀间隙，在安装时预留出来，以保证热态运行时膨胀以后达到最佳的密封状态。由于转子上的密封片跟扇形板、弧形板之间的冷态间隙是转子与扇形板、空气预热器顶底结构之间的“热膨胀差”，计算和调整方法复杂，施工要求严格。这种技术只被Howden公司掌握，并作为核心技术，通常不提供给客户冷态设定数据和设定方法。国内企业目前还无法精确计算出冷态间隙设定值，自行设定间隙往往存在较大偏差。固定式密封维护方便，可靠性好，但为了保证运行安全性，密封片只有1～3mm厚度，运行几年就因飞灰磨损和腐蚀需要进行更换，由于间隙设定的核心技术被垄断，电厂只能请专业公司再次进行间隙设定，费用高昂。同时由于冷态间隙的计算和调整仍然存在误差，扇形板和密封片之间仍然存在一定的泄漏间隙。由于是按满负荷运行状态计算的间隙值，在锅炉半负荷运行时，仍然存在漏风较大的情况，同时，当运行异常（如烟温异常）时，容易造成转子卡死的情况。英国Howden公司拥有该技术和专利，其新空预器和改造空预器占据了全球大部分的份额。科盛公司也基本采用该技术，但稍有改变。

3、弹片式（柔性）密封。密封片用弹性材料制作，以保证间隙改变时仍能很好地贴合静态密封面，保证密封。由于旋转式空气预热器处于长期持续运转状态，并且运行环境恶劣，弹性密封片长期处于摩擦、高温和反复受力状态，很容易造成弹性件失效，甚至疲劳断裂，需要经常更换。整块密封块折断，会造成更大漏风，而且转子旋转需要克服弹片阻力，使旋转阻力增大，增加了驱动装置耗电量。北京华能达、德国巴克杜尔等公司采用此种密封方式。

4、疏导式密封。该技术由东方工程等公司拥有专利并采用，能大幅降低测试漏风率，但节能效果不明显。

上述密封大多采用单一的密封方式，无法对转子“蘑菇壮”变形产生的间隙进行补偿，从而导致漏风率增大，空气预热效果降低。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种空预器智能密封系统。

为了达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：

一种空预器智能密封系统，包括转子，所述转子一端为冷端，另一端为热端，所述热端包括下沉段和靠近转子轴心的上升段。所述冷端和上升段设有柔性密封部件，所述转子一侧设有轴向密封部件。

工作中，随着转子温度上升，转子产生“蘑菇状”变形，上升段上升，冷端和轴向间隙变小，所以上升段、冷端和轴向均采用的柔性密封部件实现密封。

所述下沉段设有热端隔板，所述热端隔板的上方设有柔性密封部件，柔性密封部件和隔板之间设置有变态合金组件。变态合金组件由上变态合金层和下变态合金层组成，上、下变态合金层两端固连。所述柔性密封部件下部固连有底板，所述底板与上变态合金层固连，所述下变态合金层与热端密封板固连。

工作中，转子“蘑菇状”变形使下沉段下沉，产生间隙；同时，变态合金组件受热，上变态合金层向上弯曲，下变态合金层向下弯曲，从而支撑上方的柔性密封部件上升，弥补“蘑菇状”变形产生的间隙，进行密封。

所述轴向密封部件包括支撑板和设于支撑板上方的铰板，所述支撑板由底板和设置在底板两侧的支撑座组成。所述支撑座上连接有转轴，所述铰板一端与转轴套接，另一端固连有旋转板。所述支撑板下部固连有靠板，所述靠板一端向旋转板延伸，并与旋转板之间保持间隙。所述旋转板与靠板之间设有背簧，所述背簧下端与支撑板相接，所述背簧上端与设于旋转板上部的止块相对。

工作时，旋转板与弧形板接触，旋转板受压后通过铰板绕转轴转动一定角度，使背簧弯曲，受弯曲的背簧向旋转板施加弹力，使得旋转板与弧形板紧密贴合，形成密封。同时，铰板在转轴上转动可清除杂质，避免在使用中出现卡死的情况。

作为优选，所述下沉段占热端隔板长度的三分之二，上升段占热端隔板长度的三分之一。这样分布的下沉段和上升段与转子“蘑菇状”变形相适应，密封性能更佳。

进一步优选，空预器智能密封系统还包括与扇形板或弧形板固连的过渡板，所述过渡板断面为三角形。过渡板避免了各密封部件与扇形板或弧形板直接接触，从而降低磨损，提高寿命。

进一步优选，所述上、下变态合金层两端通过合页连接。

进一步优选，所述所述靠板向旋转板延伸一端为圆弧形。工作中背簧与靠板圆弧形一端接触，使背簧变形与圆弧形匹配，背簧受力均匀，不会产生应力集中，从而提高背簧使用寿命。

进一步优选，所述柔性密封部件包括密封板和密封板一侧固连的挡板，所述密封板和挡板之间设有弹簧板。弹簧板与扇形板接触产生弯曲，使弹簧板与扇形板紧密贴合，形成密封。此柔性密封部件，结构简单，制造方便，成本低。

进一步优选，所述柔性密封部件包括密封板和密封板一侧固连的挡板，所述密封板和挡板之间设有伸缩板，所述伸缩板包括弹簧端和设于弹簧端一侧的连接端，所述连接端设有腰形孔，所述弹簧端下部固连有弹簧。伸缩板与扇形板接触时，可压缩弹簧进行退让，避免与扇形板撞击，减少磨损；受压的弹簧向伸缩板施加弹力，使伸缩板与扇形板紧密贴合，形成密封。

本实用新型具有以下优点：

1、获得更好的密封效果。凡是要密封的位置，包括热端径向，冷端径向，轴向，热端旁路，冷端旁路都采用柔性接触式密封，没有漏风间隙。同时，变态合金组件能够弥补热态下转子蘑菇状变形后产生的间隙，使蘑菇状变形产生的间隙几乎不存在。此独特的密封适应方式，获得更好的密封效果，将漏风率方降至5％以下甚至更低。

2、更长的使用寿命。由于智能密封片采用了航空航天材料，可以远超过普通密封片的耐磨性能和冲击韧性，不会那样容易磨损，可以长期不用更换密封组件，使用寿命比其它形式密封片更长。

3、运行更加安全。即便发生空气预热器超温、着火等异常膨胀的情况，由于采用了韧性很好的航空材料，能适应较大的转子或扇型板、弧型板的热变形，不会导致空气预热器卡死，使运行更加安全。

4、检修维护工作更加简单。无需再对热态间隙进行计算，在回转式空气预热器制造或者改造、检修中，均不用再进行密封间隙计算，调整也变得简单、快捷，大大减少了安装、检修工作量。

5、密封调整时间大大缩短。由于采用了全新结构和全新密封调整工艺，空预器的密封调整施工工作量大大减小，施工时间也大大缩短。

附图说明

图1是本实用新型密封结构示意图

图2是图1中A处局部放大图

图3是图2中F-F向剖视图

图4是图3的爆炸图

图5是图1中B处局部放大图

图6是图5中G-G向剖视图

图7是图1中C处局部放大图

图8是图7中H-H向剖视图

图9是图8的爆炸图

图10是图7中变态合金组件（热态）结构示意图

图11是图1中D处局部放大图

图12是图11的侧视图

图13是图12中铰板的结构示意图

图14是图12的爆炸图

附图标记：1转子，2下沉段密封部件，3上升段密封部件，4轴向密封部件，5冷端密封部件，6扇形板，7过渡板，21热端隔板，22升降板，23下变态合金层，24上变态合金层，25第三垫板，26第二伸缩板，31第二密封板，32第二垫板，33弹簧板，41第三密封板，42支撑板，43转轴，44铰板，45旋转板，46靠板，47背簧，48止块，51第一密封板，52第一垫板，53第一伸缩板。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1：如图1所示的一种空预器智能密封系统，包括转子1和与扇形板6或弧形板固连的过渡板7。转子1上端为热端，下端为冷端，热端包括下沉段和靠近转子轴心的上升段，下沉段占热端隔板21长度的三分之二，上升段占热端隔板21长度的三分之一。下沉段设有下沉段密封部件2，上升段设有上升段密封部件3，冷端设有冷端密封部件5，转子一侧设有轴向密封部件4。

如图2-4所示的冷端密封部件5包括第一密封板51、第一垫板52和设于第一密封板51和第一垫板52之间的第一伸缩板53。第一伸缩板53的腰形孔内设有双头螺柱，并通过双头螺柱与第一密封板51、第一垫板52连接。第一伸缩板53上部连接有弹簧。

工作中，第一伸缩板53与过渡板7接触，第一伸缩板压缩弹簧，向下运动，当第一伸缩板53到达过渡板7最低处时，第一伸缩板53与扇形板6接触，形成密封。

如图5-6所示的上升段密封部件3包括第二密封板31、第二垫板32和设于第二密封板31和第二垫板32之间的弹簧板33。第二密封板31、第二垫板32和弹簧板33通过螺栓连接。

工作中，弹簧板33与过渡板7接触，弹簧板33发生弯曲，当弹簧板33到达过渡板7最低处时，弹性板33与扇形板6接触，形成密封。

如图7-9所示的下沉段密封部件2包括热端隔板21和设于热端隔板21上方的升降板22，热端隔板21和升降板22之间设置有变态合金组件。变态合金组件由上变态合金层24和下变态合金层23组成，上、下变态合金层两端通过合页连接。升降板下22部与上变态合金层24固连，所述下变态合金层23与热端密封板21固连。升降板22上部设有第三垫板25，升降板22和第三垫板25之间设有第二伸缩板26。第二伸缩板26的腰形孔内设有双头螺柱，并通过双头螺柱与升降板22、第三垫板25连接。第二伸缩板26下部连接有弹簧。

工作中，第二伸缩板26与过渡板7接触，第二伸缩板压缩弹簧，向下运动，当第二伸缩板26到达过渡板7最低处时，第二伸缩板26与扇形板6接触，形成密封。转子1升温后，“蘑菇状”变形使下沉段下沉，产生间隙。变态合金组件受热，上变态合金层24向上弯曲，下变态合金层23向下弯曲，如图10所示，支撑上方的升降板22上升。升降板22带动第二伸缩板26上升与扇形板6接触，弥补“蘑菇状”变形产生的间隙，进行密封。

如图11-13所示的轴向密封部件4包括第三密封板41和固连第三密封板41一侧的支撑板42。支撑板42由底板和设置在底板两侧的支撑座组成，支撑座上连接有转轴43，支撑板42上方设有如图13所示的铰板44，铰板44一端与转轴43套接，另一端固连有旋转板45。支撑板43下部固连有靠板46，靠板46一端为圆弧形，其向旋转板45延伸，并与旋转板45之间保持间隙。旋转板45与靠板46之间设有背簧47，背簧47下端与支撑板42相接，背簧47上端与设于旋转板45上部的止块48相对。

工作中，旋转板45与过渡板7接触，旋转板45受到压力，弯曲背簧47，并慢慢转动到一定角度，当旋转板45到达过渡板7最低处时，旋转板45与弧形板接触，弯曲的背簧47向旋转板45施加弹力，使得旋转板45与弧形板紧密贴合，形成密封。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。