刷式密封的性能和相关应用.
新型后挡板开孔刷式密封滞后效应与吹下效应数值研究
新型后挡板开孔刷式密封滞后效应与吹下效应数值研究简介在工程实践中,流体机械领域常常需要进行流动分析与优化设计。
其中,新型后挡板开孔刷式密封是一种常用的密封结构,在流体机械中起到重要的作用。
本文将探讨该密封结构与滞后效应、吹下效应之间的关系,并通过数值研究来验证其影响。
滞后效应的定义与影响因素滞后效应是指在流体通过密封间隙时,由于速度场非均匀分布所导致的压力梯度变化。
该效应会引起流体压力的非线性分布,从而影响密封性能。
滞后效应的大小与以下因素密切相关: 1. 后挡板开孔形状:开孔的尺寸、形状和布置方式会直接影响滞后效应的大小。
2. 流体性质:流体的黏性、密度等参数也会对滞后效应产生影响。
3. 流动速度:流体的速度与滞后效应呈正相关,流速越高,滞后效应越显著。
4. 压力差:流体的压力差也会对滞后效应产生影响,压力差越大,滞后效应越明显。
吹下效应的定义与影响因素吹下效应是指流体沿着密封壁面流动时,在密封壁面上形成的压力力线,该力线会产生一个吹下力,对插入件的密封性能产生一定影响。
吹下效应的大小与以下因素密切相关: 1. 后挡板开孔形状:开孔的位置、布置方式以及开孔尺寸会直接影响吹下效应的大小。
2. 流体性质:流体黏性、密度等参数也会对吹下效应产生影响。
3. 流动速度:流速的增加会增大吹下效应的大小,流速越高,吹下效应越显著。
4. 密封壁面结构:密封壁面的形状和材料特性也会对吹下效应产生影响。
数值研究方法数值模拟是研究和分析滞后效应与吹下效应的常用方法之一。
本研究将采用CFD (Computational Fluid Dynamics,计算流体力学)方法进行数值模拟。
具体的计算步骤如下: 1. 建立几何模型:根据实际后挡板开孔刷式密封结构的几何尺寸,利用计算机辅助设计软件建立几何模型。
2. 网格划分:将几何模型划分为网格单元,建立数值模拟计算网格。
3. 选择数值模型:根据流动特性选择适当的流动模型,如雷诺平均N-S方程、湍流模型等。
2014年刷式密封行业分析报告
2014年刷式密封行业分析报告2014年9月目录一、行业管理 (4)1、行业主管部门和监管体制 (4)2、行业主要法律法规及政策 (4)二、刷式密封在密封行业的地位、应用领域和市场容量 (5)1、刷式密封在密封行业的地位 (5)2、刷式密封的应用领域和市场容量 (5)(1)发电厂 (6)①电厂节能领域 (6)②燃气轮机领域 (7)(2)航空军事领域 (8)①军事领域 (9)②民航领域 (10)(3)水轮机领域 (10)(4)风机领域 (11)三、进入行业的主要障碍 (12)1、技术和人才壁垒 (12)2、资金壁垒 (12)3、量身定制化生产模式和运行经验壁垒 (13)4、营销网络壁垒 (13)四、影响行业发展的有利及不利因素 (13)1、有利因素 (13)2、不利因素 (14)(1)应用市场培育及技术推广时间较长 (14)(2)高端创新型人才的缺乏 (15)五、行业特征 (16)1、上下游行业发展状况对本行业发展前景的影响 (16)(1)上游行业的影响 (16)(2)下游行业的影响 (16)2、行业的周期性、季节性特征 (17)六、行业主要企业简况 (17)1、汽轮机刷式密封竞争市场 (17)(1)美国TurbCare(被西门子收购) (18)(2)法国阿尔斯通 (18)(3)美国GE (18)2、空气预热器刷式密封竞争市场 (18)(1)英国Howden (18)(2)北京华能达 (19)(3)上海科盛 (19)一、行业管理1、行业主管部门和监管体制高速动密封行业中的动密封子行业,介于接触型动密封和非接触型动密封之间的新的分支行业。
本行业主管部门是工业和信息化部,主要负责研究提出工业发展战略,拟订工业行业规划和产业政策并组织实施;指导工业行业技术法规和行业标准的拟定;指导行业结构调整、行业体制改革、技术进步和技术改造等工作。
目前并无政府机构或协会对刷式密封技术进行实际指导与协调,上海发电设备成套设计研究院是对此项技术进行研究的机构之一,该院主要从事火电、清洁能源(核电、燃气轮机发电)、新能源三大领域的共性技术、关键技术研究,承担了国家重大成套装备300MW、600MW 火电机组的技术引进、消化吸收和优化提高等重大装备研制计划;承担了国家及上海市重大科技攻关项目500 余项;承接了发电设备行业和电力行业企业委托的科技开发项目数千项。
刷式汽封(技术介绍)
通用电气 400 MW汽轮机安装刷式密封 – 1999年秋 “检修(并安装刷式密封)后机组性能提高了3.6% , 这远远超过了我们对一个 一般检修的期望, 刷式密封肯定对这个成就作出了贡献。
国内刷式密封的发展
刷式汽封在国内起步较晚,借鉴国外先进技
术及经验,在经过自主研发,结合国内机组状况 ,目前国内的刷封研究及技术已经成熟,并且已 经有专业生产刷式汽封的制造厂家,其产品已在 实际机组中得到运用,改造效果卓越,国内已经 有几十家电厂采用了刷式汽封改造,并取得了良 好的经济收益,目前正向全国推广运用……
江苏透平 科技高科技 有限公司以 其坚实的研 发能力、卓 越的产品品 质、优质的 客户服务深 得广大客户 的一直好评。
江苏透平部分工程产品介绍
刷式密封改造运行一个大 修周期后刷式密封图片
从图片中可以看出我公司的 产品经过一个大修周期(五年) 后,刷式密封的刷毛基本保持完 好,未出现掉毛、松散变形、倒 伏等现象。
国外刷式密封的使用情况
国外汽轮机应用刷式密封 运行了五年后的磨损情况
国外刷式密封使用后的效益
通用电气 375 MW 汽轮机安装刷式密封 –2004年秋
“ 使用了的刷式密封后,我们实现了热耗降低 3% ,高 压效率 提高 2.6% ,中压效率提高 2% 并且增加了 14 MW 的发电容量。 ” 通用电气 350 MW汽轮机安装刷式密封 –2003年春 “刷式密封使用非常成功。检修后机组获得了超过 3% 的效率提升” 。
自公司成立以来,我们就已为众多的客户提供了技术革新的完 美解决方案。我们热忱的欢迎更多的客户来了解我们,共同成长, 互惠双赢!
汽轮机刷式密封相关实验
相关实验一:
2008年3月24日到3月 28日,朗肯科技(江苏透平 前身,现研发中心)联合 浙江电力研究院对刷式密 封进行5天的试验
新一代刷式汽封资料
由于刷封
齿属于弹性
结构,很难铆
接牢固,由于
热态温度较
高,容易受热
膨胀后松动 甚至脱落,造 成安全隐患。
汽 封 齿
设
计
为
燕
尾
汽封齿前 挡板设计 2013-2015 为燕尾型, 年 间 对 宁 夏 采用自动 国 电 集 团 多 滚铆方式, 台 300MW 牢固又均 以 上 机 组 进 匀美观。 行改造,效果
优点
由于采用了特 殊工艺,可以对 所有高齿以及 低齿进行刷式 齿改造,改造后 密封效果更加 显著。
在 2013-2015 年间对徐州 地区多台 300MW 以上 机组进行改 造,效果卓越
徐州透平密封科技改进后的新一代刷式密封与传刷式汽封的对比
区
传统刷式汽封
别
缺点
新型刷式汽封
应用实例 优点
汽直 封齿 齿插 镶接 装后 方点 式铆
该产品被本 公司研发设 计中,尤其 对流体热力 学计算软件 的研发取得 阶段性的成 果,该技术 已被授权多 项专利。
汽传 封统 间调 隙整 调设 整备
徐州透平密封科技改进后的新一代刷式密封与传刷式汽封的对比
缺点
优点
1. 设 备 比 较
笨重,搬
运比较麻
烦
2. 每 个 弧 段
夹装和找
同心比较
慢,耗时
长
效果卓越, 切削速度比
可 以 大 大 减 少 其他加工方
汽 封 间 隙 调 整 法快 20 倍,
时间。
加工精度在
平 均 加 工 一 圈 0.02mm 以
汽 封 需 要 只 需 内.
要几分钟时间。
该产品获得多
项专利授权。
徐州透平密封科技改进后的新一代刷式密封与传刷式汽封的对比
刷式密封结构
刷式密封结构
刷式密封结构是一种常见的密封结构,它由一组刷子和一个密封槽组成。
刷子通常由刷毛和刷杆组成,刷毛可以是金属丝、尼龙丝或其他材料制成。
密封槽则是一个凹槽,通常位于机器的外壳和内部部件之间。
刷式密封结构的优点在于它可以有效地防止灰尘、水汽和其他杂质进入机器内部,从而保护机器的内部部件。
此外,刷式密封结构还可以减少机器的噪音和振动,提高机器的工作效率和稳定性。
刷式密封结构的安装非常简单,只需要将刷子插入密封槽中即可。
在安装过程中,需要注意刷子的长度和密封槽的深度,以确保刷子能够完全覆盖密封槽,并且不会与机器内部部件发生摩擦。
刷式密封结构的维护也非常简单,只需要定期清洗刷子和密封槽即可。
在清洗过程中,可以使用清洁剂和刷子来清洁刷子和密封槽,以确保它们的清洁度和密封性。
刷式密封结构是一种简单、有效的密封结构,它可以保护机器的内部部件,减少噪音和振动,提高机器的工作效率和稳定性。
在机器的设计和制造过程中,应该考虑采用刷式密封结构来提高机器的性能和可靠性。
刷式密封结构原理及在中速磨机座密封的应用
刷式密封结构原理及在中速磨机座密封的应用摘要:本文简述了刷式密封的结构与密封机理,刷式密封能起到很好的节流作用,消耗气流的能量,产生降压作用。
举例说明刷式密封在中速磨机座上密封中的应用,刷式密封能延长磨煤机检修周期,降低磨煤机和密封风机的单耗,提高提高了制粉系统运行的可靠性和经济性。
关键词:刷式密封结构原理中速磨机座密封应用改造某电厂2×1000MW燃煤机组,#6机机组于2008年12月20日正式投入商业运营,#7机组于2009年6月2日投入商业运营。
锅炉制粉系统磨煤机,采用北京电力设备总厂生产的ZGM133G中速辊式磨煤机。
目前磨煤机从机座密封处漏风(粉)非常严重,使磨煤机区域环境恶劣,对机组创优达标产生严重的影响。
2010年3月,利用#7机组检修期间对7D磨煤机机座上密封进行刷式密封应用改造,密封效果改善较为明显。
1 刷式密封的结构与密封机理1.1 刷式密封的结构原理刷式密封是一种柔性密封,能适应传动盘的瞬间径向变形或偏心运动,因此能做到在保证安全的前提下尽量减小密封间隙。
刷式密封的结构如图1所示。
图1 刷式密封的结构图刷式密封的刷环是由紧密排列的特种细金属丝组成的,每根钢丝就是一端为支点的梁,具有极好的弹性。
它们和转动设备相碰磨时,刷子可以弹性退让,不易被磨掉,能保证动静设备在小间隙甚至零间隙下安全运行。
即便设备变工况时,刷丝会跟随转动设备退让,但自己不会磨损;待转动设备稳定之后,又恢复良好的密封性能。
而传统刚性密封齿只要和转动设备碰擦就会很快磨掉,形成永久性的泄漏通道,增大了泄漏量。
实验证明,刷式密封的漏汽量是梳齿式密封的10%~20%。
1.2 刷式密封的密封机理减少间隙一直是密封技术最高的追求。
由于减少间隙就意味着减少泄漏,无论是迷宫式、蜂窝式还是刷式密封,其最终的结果无不是减少间隙。
刷式密封安装间隙甚至可以达到零间隙,这是以往所有的动密封所不能达到的,刷式密封的泄漏量仅为同轴径梳齿密封的1/5~ 1/10。
回转式空气预热器刷式密封技术的研究与应用
由 图 8可 以 看 出 . 同 等 条 件 下 . 直 线 型 丝 刷 在 用 式 密 封 比用 波 形 丝 刷 式 密 封 效 果 略 好
1 0 1 5 2 O 2 5 3 O
原 光滑 密 封 间 隙/ mm
23 实 验 小 结 .
通 过 4个 比 较 实 验 , 以 得 出 以 下 结 论 : 空 预 可 在 器 实 际 压 差 约 为 1 P 的 情 况 下 . = 式 密 封 改 造 0k a Jj H刷
ce r n e la a c
空预 器实际 压差接 近 的 1 P 0k a: 空 预 器 光 滑 密 封 间
隙取 为 2 0mm。
实 验 测 得 : 2 1 间 隙 光 滑 密 封 后 泄 漏 量 为 用 0r 1 11 3.
0. 607 m 3h /
.
不 同 刷 丝 束 厚 度 的 刷 式 密 封 后 泄 漏 量 如
图 6 刷 式 密 封效 果与 空预 器 光 滑 密 封密 封 间隙 的 关 系
F g 6 Re a in h p b t e r s e l f c n e i. l t s i e we nb u h s a e t d t o e a h s o t e l la a c f ip e e t r m o hs a e r n eo r r h a e c a
磐
图 7 密 封 刷 刷 丝 结构 示意
2 3 4 5
0 2
Fi 7 Stu t r i g a o e l g b u hwi g. r c u ed a r m f a i r s r s n e
刷 丝 束厚 度 / mm
为 探 求 刷 式 密 封 密 封 效 果 与 密 封 刷 刷 丝 形 状 的
刷式密封性能和耐久性试验研究
Su X io ng n a pi
( h n a gAeon ieReerh Isi t, h n a g 1 0 1 ) S e yn re gn sac n t ue S e yn 1 0 5 t
2 0 3 0 s 速 下 , 管 跑 道 表 面 涂 有 含 自润 滑 0 - 0 m/ 高 尽
材料的耐磨涂层 , 动接触 摩擦 下 的刷 丝 与涂层 还 滑 是会磨 损的 。此磨损 将 导致 刷式 密 封性 能下 降 , 甚
至 破 坏 密 封 的结 构 完 整 性 。 为 获 得 刷 式 密 封 在 各 个 工 作 阶段 的 工 作 性 能 , 并 验证 其 结 构 完 整 性 , 试 验 台 上 对 由 密 封 直 径 为 在 34 4 mm 的 自制 和 外 购 刷 环 所 组 成 的 刷 式 密 封 进 行 了 30 4 h的性 能 和 耐 久 试 验 。试 验 结果 表 明 , 自制 由 和外 购 刷 环 组 成 的 刷 式 密 封 在 密 封 特 性 上 基 本 相
层磨 损 导致 密 封特 性下 降 ,0 5 h后 , 磨损 量 变小 , 密封 特 性 基本 保 持 稳 定 , 明显 优 干 篦 齿 密 封 。刷 式 密 封 的 并
结构 完 整性 良好 。
关键 词 : 式密 封 刷 性 能试 验 耐 久试验
Expe i e a nv s i a i n fPe f r a e a r m nt lI e tg to o r o m nc nd
d tro ain o h r s e l e ̄t rm m rs n o tn u ig ii a 5 h, p cal h is 0 eeir t ft eb u h sa s e fo wo b u ha d c aigd rn t l 0 e e il t efrt1 h.Afe o r d n i s y t r
刷式密封的性能和相关应用.
刷式密封的性能和相关应用一、什么是刷式密封在涡轮机械中,刷式密封是作为篦齿密封换代产品的身份产生的。
传统的篦齿密封是间隙密封,其泄漏量较大,造成了涡轮机的效率损失较大。
而且篦齿密封不能弹性变形,转子的膨胀及跳动都容易造成永久性的磨损,造成泄漏量的进一步加大,涡轮机的性能也因此进一步下降。
为了克服篦齿密封的这两大缺点,刷式密封的概念被提出,它不仅泄漏小而且还能允许转子的膨胀和跳动。
刷式密封的优越性能是由其特殊的结构所决定的。
图1所示是它的图1 刷式密封的结构原理图结构原理图。
它是由刷环和转子通过接触配合实现密封的,因此泄漏较小,大量试验表明,它的泄漏量只有传统篦齿密封的10-20%。
刷环由前挡板、后挡板以及压紧在两者之间的刷束通过焊接形成,而刷束是由大量的细金属丝顺着转动方向排列形成的,它在转子膨胀或跳动时能进行弹性变形,不会造成密封面的严重磨损;如转子表面有耐磨涂层则能进一步减小这种接触磨损。
因此刷式密封具有了良好的动态适应性,允许转子的膨胀和跳动。
二、刷式密封对涡轮机械的性能提高正如前说述,刷式密封的特殊结构决定了它具有泄漏低和允许转子膨胀及跳动的两大优越性,所以在对涡轮机械的效率的提高上也是相当显著的:在航空发动机中,只将一处或几处关键部位的篦齿密封用刷式密封替换,就可以将发动机的推力提高1-3%,燃油消耗率下降了3-5%;在固定式燃气轮机中,只是在高压密封处采用刷式密封,就可以使机组功率输出提高1%左右,热耗率降低0.5%左右;在蒸汽轮机中,只在动叶顶部采用刷式密封就可以获得1%左右的效率收益。
刷式密封的工程应用不仅具有较高的经济性,对于在使用中的涡轮机械的性能提高方面还具有改造所需时间少、改造成本低的优越性。
同时,刷式密封具有可靠的安全性,易于更换,维修方便,同时由于它与转子是柔性接触,因此还可以改善转子的稳定性。
三、刷式密封的安装使用刷式密封在涡轮机械中一般安装在以下几个部位:级间,轴端、叶顶部位、内部隔板和轴承腔等,一般每一级上采用1个刷封,轴端采用3-6个。
刷式汽封介绍
南京信润科技有限公司于2007年初推出的一种 全新的封严产品-SUNRAY刷封: 脱胎于军转民技术,即航空发动机上的封严技 术应用到民用设备上来.
注:目前,推重比8一级发动机采用蜂窝封严结构,推重比10一级 发动机采用刷丝封严结构,提高推力1%-4%;所以,相对来说刷式密 封优于蜂窝密封。如F119(美国F22)和EJ200(欧洲”台风”)\(国 产歼10)的压气机和涡轮上均采用刷式封严结构。
传统汽封和刷式汽封的对比
传统汽封运行时的汽 流状态 刷式汽封运行时的汽 流状态
请注意齿磨损后的汽 流变化
请注意刷子工作后的 汽流变化
SUNRAY刷封技术指标 SUNRAY刷封技术指标
刷丝是0.08-0.15 ㎜的特种高温金 属,刷丝总厚度2㎜不等,可承受 的线速度超过305米/秒,耐温可达 690℃以上,可长期、稳定、安全运 行。 安装间隙只需设计值的1/2 设计调整块,安装方便、适应转子的瞬间偏心而灵活快速的退让。 零间隙密封 刷封是允许磨擦的,理论上是可以做到零间隙密封,甚 至负间隙 但考虑到一般转子没有特殊硬化处理,兼顾客户的担忧,我们 考虑把间隙最小降低到0.05㎜. 优异的密封性能 刷毛在汽流作 用下产生各种流动(紊流)状态消耗 了汽(气)体的能量降低了汽(气)体 的温度和压力,从而减少了泄漏。
和传统密封的比较
国外对刷式汽封在汽封试验装置中试验: 气流温度537℃(1000℉) 最大表面线速度366m/sec 压差2MPa(300psi) 结果:泄漏量只有间隙为20S的迷宫密封的 1/5,间隙为50S的迷宫密封的1/17。
和传统汽封的泄漏比较
传统汽封存在的问题
迷宫式密封效率较低 间隙无法做到设计值 易产生振动 安装时间隙无法调整
刷式汽封在汽轮机运行中的节能应用(周晓宇)
刷式汽封在汽轮机运行中的节能应用The Energy-saving Application of Brush Type Steam Seal in The running of SteamTurbine周晓宇丁勇能丁德江(杭州华电半山发电有限公司,浙江杭州310015) (Hangzhou Banshan Power Co.Ltd. Hangzhou,Zhejiang 310015) 摘要:通过对刷式汽封工作原理、结构特点,结合电厂的实际使用情况,根据机组A 级检修前后的热力试验,分析刷式汽封在电厂汽轮机中应用的实用性,在保障机组安全运行的条件下,提高轴端汽封、隔板汽封的径向密封间隙水平,以此来达到节能的目的。
ABSTRACT:With the study of principles of working and structural characteristics,combining with the actual use in the powerplant ,also,considering the thermal test before and after the checking and repairing of level A,the application feasibility of brush type steam seal in the power plant steam turbine has been studied.By improving the radial seal level of the steam seal at stub and clapboard,the purpose of energy saving can beactually achieved with the precondition of safety.关键词:汽轮机;刷式汽封;节能KEY WORDS: steam turbine,brush type steam seal,energy-saving前言:杭州华电半山发电有限公司#4 号机组系上海汽轮机厂生产的N125-13.24/535/535 型超高压凝汽式汽轮机。
刷式汽封
刷式密封情况介绍:刷式密封是近年发展起来的一种高效阻尼密封,其泄漏量是梳齿迷宫密封的1/5-1/10,并允许动静之间瞬态严重不同心而保持密封能力不变,既提高了机组效率,又改善了转子的稳定性,是现代先进透平机械发展的关键技术之一。
刷式密封一般用于动静件间的气体介质密封,在液体或粉尘等密封方面,效果也十分明显。
刷式密封的刷毛相对轴的旋转方向按一定倾斜角度规则排列,以减少刷毛的磨损,使刷毛更容易适应转子的制造误差和热变形等,并在转子瞬间大幅径向位移后迅速弹回,保持密封间隙不变。
刷式密封的刷丝主要采用钴基高温合金,具有低脆性、高韧性、保证运行过程中不折断,而高性能的焊接工艺保证刷丝的不脱落,经过精确计算设计的刷毛束厚度及高度保证高性能的封严性,刷丝材料和涂层材料的合理组合保证密封稳定、安全的运行。
1.刷式密封与迷宫式密封的区别:传统的迷宫密封为一种非接触式密封,不能杜绝泄漏,而是用逐级节流的方法来抑制泄漏,由于受设备轴向长度的限制,使迷宫密封泄漏量较大,并且迷宫密封的泄漏流量随着压差的增大而急剧上升,其密封效率急剧下降,据相关统计资料显示,汽轮机间隙每增加0.0254mm,平均功率损失约4~5kW 。
刷式密封可以改善转子的稳定性,使汽轮机或燃气轮机出力提高0.5%~6%(据改造数量、位置、机型、工况等因素,存在差异),刷式密封的出现,使得过去因安全原因不可以达到的小间隙甚至零间隙成为可能,这对机组效率的提高是非常显著的。
从某种角度看,在获得同样效率增量的情况下,改造汽封比改造叶片更节省成本和时间。
2.刷式密封与蜂窝式密封区别刷式密封与蜂窝密封均来源于飞机发动机。
蜂窝密封是第二代产品,刷式密封是最新的第三代产品。
刷式密封更先进,效果更好,可广泛应用于轴端,隔板,叶顶,油封等部位,而蜂窝密封受应用范围限制较多。
蜂窝密封从结构上讲还是一种刚性密封,一旦碰磨,就不可恢复,安装时,间隙控制得再小,过临界或异常震动等情况下就会将其间隙磨大,刷式密封是一种柔性密封,可自适应轴跳动,不会因过临界或异常震动等造成间隙永久变大。
端面刷式密封的研制及特性分析
文 章 编 号 : 10 0 2 (0 2 0 0 4 一o 0 5— 3 9 2 1 )4— 0 1 4
流
体
机
械
4 1
端 面刷 式 密 封 的研 制 及 特 性 分 析
张秋 翔 。 王为伟 , 李 岚 , 双喜 , 李 蔡纪 宁
( 北京化工大学 , 北京 10 2 ) 0 0 9
Vo 4 No 4, 01 1 0, . 2 2
.
刷环 、 前挡 板 、 档 板 、 子 及 转 子 上 的 Biblioteka 层 ( 后 转 耐 题:
磨 滑道 ) 成 。 组
( ) 阶段 各类 型 刷 式 密封 都 需 要刷 丝 自由 1现 端 与转 子表 面接 触 , 管 转 子 表 面 喷涂 着 一 层 耐 尽 磨 涂层 , 但是 长 时间 的磨损 会损 坏耐磨 涂层 , 刷 使
e d c lrt oai xs h h r ce i i f o o t sry d b a ,b h ar n e i t h o dr t i b u h p n iu a o r tt g a i .T e c a a t r t so t r o e to e ywe r r s ra g d m0 t hl 。t ev i ai r s n sc r n d u g y on
a d r tri o f e y d a tr r n—o t fr tr a d S n Ai n ts li g t e e p b e ,a n w e ln me a e b s n oo sc n i d b ime e n u u o o n O o . mig a ov n s r l ms e s a a d fc r h o h o u
刷式汽封的特点及应用
刷式汽封的特点及应用申先念,石伟伟江苏透平密封高科技有限公司,南京,中国Email: shenxn@摘要:介绍了刷式密封的结构特点和应用发展状况,研究了刷式密封的基本结构,分析了刷式密封的数学模型和密封机理,给出了刷式密封自国内外的应用情况,结合哈三电汽机组改造案例,分析了刷式密封设计过程中的参数选择及应注意的问题。
最后分析了刷式密封技术的经济效益,总结出刷式密封技术在未来的发展中具有重大的研究价值和工程应用价值。
关键词:节能,刷式密封,泄漏,汽轮机Brush type steam seal of the characteristics andapplicationsSHEN Xiannian, SHI WeiweiJiangsu turineseal high technology co.,LTD.,Nanjing,chinaEmail: shenxn@Abstract:The research and application development of brush seal.were summarized and the basic structure of brush seal was introduced.The brush seal’s mathematical model and mechanism were analysed.Give the application of brush seal at home and abroad,the case of steam turbine reconstruction in Electric power company of ha-san was included,the selection of brush seal parameter and the common problems that should be paid attention were analysed.At last,the economic benefits of using brush seal was analysed,and summarized the research value and the engineering application value in the future development.Keywords:energy-saving, Brush seal, leakage, steam turbine1.引言随着我国电力行业的发展,以及国家对节能减排的要求。
刷式汽封的结构特点及其在电厂改造中的应用
涂层
/
司0 / 隙
(
/— 、 转子转 向
图 1 刷 式 密 封 结 构
从 图 1可 以 看 出 , 式 密 封 主要 由前 挡 板 、 刷 后挡 板 和夹装 于 两者 之 间 密集 排 列 的刷 毛 组 成 。 刷 毛沿转 子旋 转方 向有 一定 倾 角 , 以减 少刷 毛 的 磨损 , 使刷 毛更 容 易适 应 转 子 热 变 形 、 造 误 差 制 等 问题 ,并在 喘 振 、 临 界转 速 等状 态 下 汽 轮 机 过 轴 在 瞬 间发 生 大幅度 径 向位移 时刷 毛可 弹 回 ,保
sm u t ne sy. i la ou l Ke wo ds:t am r ne; e r y s vi y r se Tu bi ne g a ng; b u h s al e kag r s e ;l a e
随着 汽轮 机蒸 汽 参 数 的 提高 , 汽损 失 成 为 漏
(in s ubn e l g — eh o g o , t . Naj g2 0 0 , hn ) J guT rieS a HihT c n l yC . L d, ni 10 0 C ia a o n
Ab ta t S r ct e f at r san w o ki i i eso r s ea s r c : t u ur e u e d r ng prncpl f b u h s land isapp iaton ath t lc i om e an br d d a oa
1 刷 式 密 封
1 1 结 构 .
持 密 封间 隙不变 。当刷 毛 与 轴过 盈 配 合 后 , 不会
出现永 久 性 的密 封 性 能损 伤 。上 游 高 压 流 体 经 过 刷封 后 , 游 为 低 压 , 挡 板 增 强 了刷 丝 束 的 下 后 刚性 , 如果 后挡板 设 计 不 当或 强 度不 够 极 易 使 刷
关于航空发动机密封技术的应用研究
关于航空发动机密封技术的应用研究摘要:本文通过详细介绍了刷式、指状密封技术、石墨密封技术以及气膜密封技术等三个方面应用技术的特点、优势以及应用策略,进一步针对现代化航空发动机密封技术开展全面探索和研究。
关键词:航空发动机密封技术;泄露问题;使用性能;石墨密封技术我国航空发动机生产技术不断发展和进步,其密封技术已经成为影响发动机使用寿命和应用功能的重要因素之一,所以从改革开放以来,我国始终励志于航空发动技术研究与优化,并且投人大量的人力、物力,进行了深入研究,相继开发了刷式密封、指状密封、气膜密封等多种不同结构的新型密封技术。
一、刷式、指状密封技术现阶段,航空发动机密封技术应用过程中,密封生产技术在发动机内部结构中产生了十分广泛的应用,所以针对现阶段航空发动机所产生的问题和性能不足,需要引进全新的密封技术。
其中刷式密封以及指状密封技术具有多个方面的技术优势,但是该技术在实际使用过程中同样存在着相似问题和不足。
近几年,我国航空发动机密封技术研究过程中需要集中解决密封滞后效应,但是在发动机设备长期运转环节上,其零部件基础密封支护则会导致系统转子不断产生摆动,进而造成其泄露问题不断严峻,加上刷式密封技术在使用之后,其结构钢化与压力闭合造成了设备磨损程度不断提高,最终产生了系统泄露问题,进一步产生了更多的系统功率损耗[1]。
航空发动机所产生的吹伏模式主要指的是气流经过刷丝时所产生的一种运行现状,并且致使气流物质顺着刷丝不断流动最终想一个方向产生应力,所以此种模式进一步增加了刷丝向密封性发展趋势发展和进步。
而此种技术模式能够进一步降低刷丝一端尾部与密封性跑道之间的密封程度,最终有效降低和减少能源之间的泄露。
同时在此种密封技术不断应用过程中,如果基础密封作用压力差距不断增加内部环境下,此种发展和技术模式同样会造成刷丝与密封作用压力差不断下降,适用此种技术同样会造成刷丝与设备之间的基础接触面积和范围不断增加,最终造成设备高度磨损,最终导致物质泄漏不断增加。
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刷式密封技术在回转式空气预热器中的应用摘要:针对茂名臻能热电有限公司300MW机组回转式空气预热器漏风率偏大,根据空预器热态变形和减小泄露面积的机理,采用刷式密封技术,在径向、轴向和环向密封片的位置安装刷式密封片,刷式密封片可以在于扇形板接触时可以产生弹性变形,能有效减小泄露面积,经过改造,漏风率从改造前A 侧10.6%和B侧11.1%分别降至5.1%和5.3%,取得了预期效果。
关键词:空气预热器;漏风率;刷式密封;改造;扇形板;降低;经济性1、概况及存在问题茂名臻能热电有限公司300MW机组空气预热器采用型号为LAP10320/3883的回转式空气预热器,转子直径130320毫米。
密封系统采用径向-轴向,径向-旁路双密封系统,以及扇形板自动跟踪调节系统。
但是在实际运行过程中,扇形板自动跟踪调节系统由于测点精确度受温度、积灰等影响,不能正常地准确跟踪调节,可靠性差。
由于扇形板难以自动跟踪调节,在冷态开炉和环境温度骤降等情况下,扇形板和径向密封片刮擦,电流波动较大,甚至空气预热器跳停,而手动调节过程费时费力,非常被动,;空气预热器设计漏风率7%,改造前实测漏风率为A侧10.6%、B侧11.1%。
,空预器存在的这些缺陷已经严重影响机组运行的安全性和经济性,改造势在必行。
2、刷式密封减小漏风的原理2.1漏风率的计算国际上习惯于用单位时间内泄漏的气体质量G来表示漏风量,则:这就是空气预热器漏风量的基本计算公式,式中△P为空气侧与烟气侧的压力差,公式中气体密度ρ是基本不变的。
因此,影响漏风的主要因素是:漏风系数K;间隙面积F;空气侧与烟气侧之间的压力差△P。
根据空气预热器的实际情况,主要影响漏风率的因素是转子热变形以后与密封框架的泄漏面积增大大,所以有效减小泄漏面积将极好的控制回转空预器的漏风率。
图1 转子热变形2.2 刷式密封的原理刷式密封是一种柔性密封,采用耐高温耐腐蚀性能极强的航天航空级合金材料制成刷丝,刷丝按一定的密度紧密排列,配合前后耐腐蚀性弹性护板,通过激光焊接与自适应密封片相连,顺空预器旋转方向安装主在转子的密封隔板上。
端面刷式密封性能分析
式 中 勋—— 其 它没有包 括 的粘性 项之 和 S—— 第 i ( 、 个 X Y或 z方 向 ) 量 方 程 中 动
的源项
3 3 ,
出 口边 界条 件 , 同时设 置 固定 壁 和旋转 壁面 条件 。
工质为空气 , 可视为理想可压缩气体 , 口为外界 出 空气 出 口压力 为大气 压 。
刷束 区的动量 方程 可 以写 为
p V =一Vp+tV V+5 +5 V・ x () 1
根 据 新 型 刷 式 密 封 的 实 际 工 况 条 件 设 定
FU N L E T操 作 参 数 。边 界 条 件 设 置 如 表 2所 示 , 刷 丝外径 为压 力 人 口边 界 条 件 , 丝 内径 为压 力 刷
式密封类似 , 以耐 高温耐磨 的刷丝作为主要 密封 件 , 靠排 列 紧密 的刷 丝 对 密 封 腔 与 转 子之 间 的 依
空 隙进 行 密封 , 泄 漏 气 体 造 成 流 动 阻 碍从 而达 对
到密封 效 果 的接触 式密 封 。端 面刷 式密 封不 仅可
以使摩 擦 无法 对 转 子 造成 破 坏 , 且还 能 使 刷 式 而 密 封适 用更 大 的转 子偏 移 。
关 键 词 : 刷 式 密 封 ; 能 分 析 ; 漏 量 性 泄
中 图分 类 号 : T 3 H16 文献 标 识 码 : A d i1 .9 9ji n 10 0 2 .0 2 0 . 1 o:0 36 /.s .0 5— 39 2 1.6 0 0 s
Pr pe t a yss o c us a o r y An l i fFa e Br h Se l
Ab t a t Ai n tc a a tr tc ffc r s e l oo sme im d l a e n tk n a h n l s d l n t e b u h sr c : mi ga h r ce i i so e b u h s a ,p r u d u mo e s b e e st e a ay i mo e h r s s a h a s i
刷式密封是现代先进机械发展的关键技术之一
刷式密封是现代先进机械发展的关键技术之一,刷式密封是一种能显著减少气体泄漏的新型动密封装置。
它是已沿用多年的篦齿密封的最简单、最实用、最有效的替换产品。
广泛应用于航空发动机、工业燃气轮机和汽轮机等叶轮机械,。
刷式密封在转子瞬间大幅径向位移后可保持密封间隙不变,其泄漏量是梳齿密封的 1/ 5~ 1/ 10 , ,能有效地提高航空发动机推力,降低耗油率, 使发动机耗油率降低约 2 %,并能改善转子运行的稳定性。
增加经济效益。
近年来,刷式密封技术正迅速推广到地面燃气轮机、汽轮机和压缩机中,并为之带来巨大的经济效益。
但我国对刷式密封研究较晚并且制造技术落后,使得国外公司垄断了刷式密封在世界上的应用市场。
因此,为使我国在刷式密封的市场上占有一席之地,刷式密封研究开发工作刻不容缓。
2、优势主要体现在动密封的工况,由于刷式密封与转动部件的接触面是由120根每平方毫米的金属丝组成,同时这些刷丝与转动部件有一定的倾斜角度,这种设计使得这些刷丝起到了无数个小弹簧的作用,有效的避免了因直接长时间高频率与转动部件碰磨后而导致密封件与转动部件之间密封间隙永久性增大。
采用非线性接触模型对刷式密封的迟滞特性及其影响因素进行了研究.采用点-面接触、梁-梁相交接触和梁-梁平行接触模拟了刷式密封中刷丝端部与转子表面接触、刷丝与背板边缘接触以及刷丝之间的接触,建立了刷式密封的非线性接触模型,并通过试验研究的刷式密封迟滞特性的数据验证了所建立模型的有效性.研究分析了刷丝径向刚度一定时,刷丝直径、刷丝长度和刷丝角度对刷式密封迟滞特性的影响规律,结果表明,刷丝端部压力计算值与理论值的比值可以更好地评定刷式密封迟滞特性的强弱.当刷丝直径保持不变时,随着刷丝角度的增加和刷丝长度的减小,刷式密封的迟滞特性越来越弱;当刷丝长度一定时,随着刷丝角度和刷丝直径的增加,刷丝的迟滞特性越来越弱;当刷丝角度一定时,不同刷丝直径和刷丝长度的刷式密封表现出相近的迟滞特性;当刷丝径向刚度一定时,刷式密封的迟滞特性强弱主要由刷丝角度决定.。
刷式密封结构
刷式密封结构
一、引言
刷式密封结构是一种常见的密封结构,它广泛应用于各种机械设备中。
它的主要特点是密封性好、使用寿命长、维护方便等。
本文将从结构、工作原理、应用等方面进行介绍。
二、结构
刷式密封结构主要由刷子、密封环、弹簧等组成。
其中,刷子是密封
结构的核心部件,它由若干个刷毛组成,刷毛的材料一般为耐磨、耐
高温的材料。
密封环是刷子的外壳,它的材料一般为金属或者陶瓷。
弹簧则起到固定刷子和密封环的作用。
三、工作原理
刷式密封结构的工作原理是利用刷子的刷毛与密封环之间的摩擦力和
弹簧的作用,使得密封环与轴之间形成一个密闭的空间,从而达到密
封的目的。
当轴旋转时,刷子的刷毛会与轴表面产生摩擦,从而形成
一个密闭的空间,防止液体或气体泄漏。
四、应用
刷式密封结构广泛应用于各种机械设备中,如泵、压缩机、风机等。
它的主要优点是密封性好、使用寿命长、维护方便等。
在工业生产中,刷式密封结构已经成为一种不可或缺的密封结构。
五、结论
刷式密封结构是一种常见的密封结构,它的主要特点是密封性好、使
用寿命长、维护方便等。
它广泛应用于各种机械设备中,如泵、压缩机、风机等。
在未来的发展中,刷式密封结构将会更加完善,为各种
机械设备的运行提供更好的保障。
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刷式密封的性能和相关应用
一、什么是刷式密封
在涡轮机械中,刷式密封是作为篦齿密封换代产品的身份产生的。
传统的篦齿密封是间隙密封,其泄漏量较大,造成了涡轮机的效率损失较大。
而且篦齿密封不能弹性变形,转子的膨胀及跳动都容易造成永久性的磨损,造成泄漏量的进一步加大,涡轮机的性能也因此进一步下降。
为了克服篦齿密封的这两大缺点,刷式密封的概念被提出,它不仅泄漏小而且还能允许转子的膨胀和跳动。
刷式密封的优越性能是由其特殊的结构所决定的。
图1所示是它的
图1 刷式密封的结构原理图
结构原理图。
它是由刷环和转子通过接触配合实现密封的,因此泄漏较小,大量试验表明,它的泄漏量只有传统篦齿密封的10-20%。
刷环由前挡板、后挡板以及压紧在两者之间的刷束通过焊接形成,而刷
束是由大量的细金属丝顺着转动方向排列形成的,它在转子膨胀或跳动时能进行弹性变形,不会造成密封面的严重磨损;如转子表面有耐磨涂层则能进一步减小这种接触磨损。
因此刷式密封具有了良好的动态适应性,允许转子的膨胀和跳动。
二、刷式密封对涡轮机械的性能提高
正如前说述,刷式密封的特殊结构决定了它具有泄漏低和允许转子膨胀及跳动的两大优越性,所以在对涡轮机械的效率的提高上也是相当显著的:在航空发动机中,只将一处或几处关键部位的篦齿密封用刷式密封替换,就可以将发动机的推力提高1-3%,燃油消耗率下降了3-5%;在固定式燃气轮机中,只是在高压密封处采用刷式密封,就可以使机组功率输出提高1%左右,热耗率降低0.5%左右;在蒸汽轮机中,只在动叶顶部采用刷式密封就可以获得1%左右的效率收益。
刷式密封的工程应用不仅具有较高的经济性,对于在使用中的涡轮机械的性能提高方面还具有改造所需时间少、改造成本低的优越性。
同时,刷式密封具有可靠的安全性,易于更换,维修方便,同时由于它与转子是柔性接触,因此还可以改善转子的稳定性。
三、刷式密封的安装使用
刷式密封在涡轮机械中一般安装在以下几个部位:级间,轴端、叶顶部位、内部隔板和轴承腔等,一般每一级上采用1个刷封,轴端采用3-6个。
另外,为了增加刷式密封使用的可靠性,一般将其与篦齿密封组合使用,即将多级篦齿中的一级用刷式密封替代。
如图2所示。
图2 刷式密封与篦齿密封的组合使用
在使用的安全性方面,目前单级刷式密封能承受最高温度为923K,最大线速度为366m/s,最大压比4.9(承压2.2MPa。
另外在耐高温和抗水汽腐蚀、接触摩擦时的脱落问题、气流冲刷下的刷丝排列有序性等方面,经过大量的工艺试验,确保了使用的安全性。
四、刷式密封的应用实例
早在1983年,英国Rolls Royce就在RB-199发动机上进行了首次成功的刷式密封试验。
1989年,该公司V2500-A1发动机成为刷式密封获取执照的第一台生产型航空发动机,之后刷式密封在世界各国生产的航空发动机中得到了广泛的运用。
刷式密封在航空发动机中的优越表现使其工程应用逐步扩展到地面涡轮机中,90年代中期英美德等国家都开始了刷式密封在地面涡轮机中应用的实验研究。
美国的GE公司已经将刷式密封成功地应用于固定式燃气轮机和汽
轮机中,到2005年为止,该公司已将刷式密封应用于70余个固定式燃气轮机中,其中有9个用于性能监测。
通过工程应用获得的刷式密封的使用位置与所得收益的对用关系见表1。
到2004年为止,GE公司已有8台具有级间、轴端、动叶顶部刷式
汽封组合的汽轮机组投入使用,其中有200MW的工业汽轮机组和900MW的大型电站汽轮机组。
通过工程应用获得的刷式密封在汽轮机中的使用位置与所得收益的对应关系见表2。
使用位置所得收益
1 高压密封件功率输出提高1%,热耗率降低0.5%
2 轴承气封出力提高0.3%,热耗率降低0.2%
3 喷嘴隔板内部气封出力提高1%,热耗率降低0.5%
表1 燃气轮机中使用刷式密封
使用位置效率收益(军用效率收益(工业
1 级间轴封0.5-1.2% 0.2-0.4%
2 动叶叶顶0.5-1.0% 0.7-1.1%
3 轴端汽封0.4-0.8% 0.4-0.8%
表2 蒸汽轮机中使用刷式密封
1999年,Tampa Eleatric Big Bend电站对其444MW的GE G2型汽轮机进行了刷式汽封改造,改造后电站测试显示,在大流量工况下,
汽轮机组出力增加了 3.6%。
由于机组在改造前的运行情况良好,因此电站将这些效率收益都归功于刷式汽封的采用。
在国内,哈尔滨汽轮机厂首先在其生产的200MW的汽轮机组上应用了刷式密封,南京汽轮电机(集团有限责任公司也与GE公司合作,在其生产的6000系列燃气轮机中采用了刷式密封。
上汽厂、东汽厂也都准备在各自生产的机组中使用刷式密封。
江西新余电厂和湖南来阳电厂已成功将刷式密封应用于哈汽厂生产的超高压
200MW汽轮机组中。
新余电厂在2000年大修期间将通流部分改造为刷式密封,运行一年后热力性能试验表明:高压部分内效率提高0.61%,中压部分内效率提高1.1%,热耗率降低31.03KJ/KWh。
机组循环效率提高0.25%左右。
来阳电厂在轴端采用了刷式汽封后,漏气量降低了70%左右。
浙江上虞电厂15MW汽轮机组在2006年2
月进行了刷式汽封的改造,机组的节能效果也相当明显,机组内效率比大修前提高3-4%。