新型蜂窝式汽封在汽轮机传统汽封改造中的应用

1 传统梳齿式汽封存在的缺陷为 了减少 汽轮机通流部位密封 间隙的漏汽损失 ，提高机组效率和安全可靠性 ，通常都装有密封装置。这些密封装置根据所处汽轮机的不 同部位分别称为轴端汽封、级间 (隔板 )汽封和叶顶汽封。它们贯常的技 术模式为梳 齿式结构 ∩细分 为迷宫式、斜齿式及镶嵌齿 片式等 。

梳齿式汽封由于加工工艺简单 、价格低廉 ，-直使用近 7O年历史 ，但 由于其结构模式、材质和加工工艺的固有缺陷，存在以下无法克服的弊端：(1)梳齿式汽封的密封原理是通过多级节流膨胀 以消耗汽流能量产生阻尼效果 ，从而达到减少蒸汽沿轴 向间隙泄漏的 目的，泄漏量较大，无法达到所要求的密封效果 。

这种结构当机 组启停过 临界转速或机 组异 常情况时转子振动大 ，容易使 汽封齿 被磨损 ；若运行人员操作不 当 ，会加大动静之 间的磨 损 ，使 汽封短齿 出现掉台”、而长齿则会被拉弯 而倒伏 ”，密封间隙更 大 ，所 以这 种密封 形式 容易产 生机 组运 行- 段时间后失 去密 封作用 ，而 且梳齿 被磨 损 的 同时也造成转 子轴 径磨伤 ，甚 至造 成大 轴弯 曲。同时 ，由于密封 效果 不好或 密封 失效还 常 常伴 随其它问题 ，如高压端蒸汽进入轴承箱油系统造成油中进水 (有的油质 乳化严 重 )；低压 端 空气 进入 汽轮机内 ，造成 真空 难保 ；级 间或叶顶 泄漏 严 重 ，造收稿 日期 ：2O13-01-05作者简介：谢 凡(1974～)，男 ，工程师.E-mail：695126030###qq.COtl成汽轮机效率大大降低等 。

(2)当汽封间隙出现不均时 (实际工作 中很难避免 )，由于泄漏量较大 ，产生激振 的能量也 大，汽流激振-旦发生就很难解决 ，危及机组安全运行。

(3)为确保机组运行安全，在检修过程中人为将汽封间隙放大以避免汽封齿与轴 的碰磨。然而由于蒸 汽的泄漏量与汽封 间隙成正 比，间隙增大必然导致机组漏气损失增加从而降低机组效率。

针对 目前 国内梳齿式汽封汽轮机组普遍存在的问题，采用了蜂窝式汽封技术对传统汽封进行了改造 ，取得了良好效果 。

2 蜂窝式汽封技术2.1 蜂窝式密封的结构所谓蜂窝式密封 ，即密封环的内表面是由正六面体形状的蜂窝孔规则排列而成的蜂窝带构成 。蜂窝带是 由厚度仅为 0.05mm-0.10mm 的海斯特镍基耐高温合金卞(Hastelloy-X)在特殊成型设备上制成的正六面体网格型材，再经特殊焊接设备而成的。根据密封环体尺寸制作而成的蜂窝带 (见 图1)，在真空钎焊炉中通过真空钎焊技术被焊接在母体密封环上 ，继而形成了蜂窝式密封(见 图 2)。

2.2 蜂窝式密封的密封机理蜂窝式密封 由高齿和高齿间的蜂窝带或全部是蜂窝带组成。由于特殊 的蜂窝腔室相 当于蜂窝式密封的当量次数增加 ，节流膨胀次数增加 ，密封性能增24 武汉工程职业技术学 院学报加很多，当轴 向漏汽通过蜂巢卞和轴之间的间隙时，气体快速通过蜂窝板顶 ，形成节流膨胀 ，气体动能急剧减弱，泄漏势能迅速降低 。

图 1 蜂窝带图 2 蜂 窝式 密 封经过节流膨胀后 的气体进入蜂窝密封腔室后 ，汽流进入各个小蜂窝格 内时，增大了气流与蜂窝薄板的热交换面积，气体动能随热的散失也逐渐减弱。

进入蜂窝密封腔室内的气流必将充满-个个蜂窝状凶中，而/I，L之根部是与环体钎焊在-起的，没有去处。在蜂窝孔 内扩散后膨胀反冲，在轴与蜂窝之间形成-段气膜 ，也有效阻止气体的泄漏 。那积聚在tl，L中的气体对迎头过来的气体必然产生强大的阻滞作用。这就是蜂窝式密封的密封机理。而且可以看出蜂窝式汽封比传统梳齿式汽封的密封原理更先进 。

2.3 蜂窝式汽封的优点正是 由于蜂窝式汽封的耐磨性及特殊的结构模式 ，蜂窝汽封有 以下优点 ：(1)密封效果好 、显著提高汽轮机组的效率1)蜂窝式汽封 因为是在汽封的长齿中间钎焊上蜂窝，齿的当量齿数成多倍增加 ，节流次数大大多于普通的梳齿式汽封 。密封效果增加 。

2)由于环形腔室被割裂成-个个蜂窝，蒸汽进入蜂窝后，进行回旋反冲 ，在轴表面形成强劲气膜 ，大大阻碍后部蒸汽前进 ，密封效果增强 。

3)由于环形腔室内-个个小蜂窝的存在 ，气流热能耗散加大 ，气流动能转化成热能耗散 ，密封性增加。

4)由于蜂窝带耐磨 ，蜂窝带不会有迅速被磨 的情况 ，间隙可以适当作小 ，密封性增强。

(2)不会引起气流激振 ，安全性高由于长齿间环形腔室被割裂成-个个小蜂窝，长齿问没有大能量 的环形气流 ，不存在轴表面切 向力不均的情况 ，有效抑制汽封流体激振，提高机组的运行稳定性。

(3)不会出现掉台和被拉弯的现象因为长齿 问 整个空 间全部 充满蜂 窝带 ，不 论是否操作 不 当胀差 大等情 况 ，蜂 窝带始 终对着 轴上 的凸台。更 由于 正六边形 结构 ，蜂窝 带 的刚度较大 ，不会 被吹倒 。而轴 上 凹槽 永运不 会碰 到蜂窝带 ，不存在 象梳齿 式汽封 长齿那样被 拉 弯的情况发 生 。

(4)间隙可调安装方便蜂窝汽封背弧处 ，有调整块和调整垫片，通过增加垫片可以调整汽封间隙，原汽封滑道不需作任何处理，方便快捷 。

(5)寿命长、安全性强、对轴无伤害(6)在叶顶处的蜂窝式汽封，蜂窝带的底部有疏水槽，水珠甩击后被蜂窝割裂在蜂窝 内漫反射动能消失 ，然后顺槽底流到底部疏水口，对除湿和防止叶顶的水蚀有 良好的作用 。

3 新型蜂窝式汽封在汽轮机传统汽封改造中的应用2010年 ，某能源总厂与成都爱迪 电力设备有限公司合作 ，采用新型蜂窝式汽封对该厂冶炼电站 1#汽轮发 电机汽封装置进行 了改造，经二年时间的使用，获得良好效果 。

3.1 改造设备的基本情况及主要性能参数该设备于 2008年 7月投产使用，汽封装置采用传统梳齿式汽封结构 ，改造前运行的二年时间内，汽封漏气严重 ，实 际真空度为 83 ，揭 盖检修 时发现该设备汽封装置 已严重破损(见图 3所示)。

设备的主要性能参数如下 ：型号 ：C12-3.43/O.785额定功率 ：12MW额定主汽压力 ：3.43MPa额定主汽温度 ：435℃额定转速 ：3000r/min- 阶临界转速 ：1698 r/min额定排汽压力 ：0.0062MPa3.2 设备改造前、后效果对比(1)改造前、后汽封装置的损坏情况的比较见图