各种汽封形式对比

各种新型汽封改造位置优化建议及评价
关键字：汽封, 刷式汽封, 改造位置, 优化建议, 性能对比
引言：
自汽轮机诞生以来，随着科学技术的发展，汽轮机设计思想和方法一直在不断进步。

目前的情况是，单独从叶片本身流动设计角度看，已经达到相当完善的程度，汽轮机的通流效率已经没有太大的提升空间。

为了进一步提高汽轮机的性能，仅通过改进叶栅的性能，对汽轮机内效率提高的作用非常有限。

影响汽轮机效率的因素很多，其中汽轮机通流动、静叶汽封和轴封漏汽是导致汽轮机效率降低的重要原因，特别是汽轮机参数越来越高，相同密封间隙下，通过级间汽封蒸汽密度升高，则质量流量增大。

漏汽不仅旁路作功的动（静）叶，而且造成下一级主流道汽流扰动，双重负面效果影响级效率。

为了减小漏汽的影响，现代汽轮机设计者十分重视汽封的设计。

现代汽轮机最常用的汽封仍为梳齿式结构。

近几年来，随着技术的发展从国外引进了多种新型汽封，较典型的如：以燃气为介质的蜂窝汽封和刷式汽封；可调式汽封；接触式汽封；侧齿汽封等。

尽管这些汽封结构型式不尽相同，但设计者的指导思想主要是想通过增加齿数、减小间隙、增加阻力，来提高密封效果，减小漏汽所造成的损失。

新型汽封介绍
1， 蜂窝汽封；
蜂窝式汽封最大特点是它的除湿能力，密封机理是当汽流经过蜂窝汽封时，在前进方向上遇到阻力，从而改变汽流方向，进入蜂窝带，产生涡流，形成阻尼效果，根据这一特性，建议在低压部分进行蜂窝汽封改造，如中压缸叶顶汽封，低压缸叶顶和隔板汽封。

优点：用在低压部分除湿效果好。

缺点：易磨损，间隙无法恢复，若间隙过小或膨胀不均会造成蜂窝带与转子（或围带）面接触，可能导致振动加剧甚至转子抱死的情况。

建议改造位置：低压叶顶或隔板汽封。

中压叶顶汽封。

制造厂家：国内蜂窝生产厂家较多，在此不做一一介绍。

2， 布莱登汽封；
布莱登汽封专利目前仍由美国公司持有，国内生产厂家受制于外国的技术垄断。

布莱登汽封工作原理是；汽轮机运行时，依靠各级前后的压差变化来克服弹簧弹力，起到调节汽封间隙的作用。

一般该汽封使用于高压部分隔板，因为在此处汽轮机级的前后压差可以满足需要，而中低压部分及轴封则不适用，而叶顶处直径过大，如果采用布莱登汽封，每相邻两块汽封处的接缝间隙预留将会很大，因此在此处形成的泄漏量未必能补偿汽封间隙调整后所获的收益。

优点：解决过临界震动大对汽封间隙造成永久增大的问题，能适应机组负荷的变化自动调整密封间隙。

缺点：对水质要求较高，但长期运行可能造成弹簧结垢，疲劳失效而无法长期保持灵敏的自调整效果，后期使用效果会降低。

建议改造位置：基于布莱登汽封对级前后压差的要求，一般只能改造在高压缸隔板位置，用在此处其效果发挥作用最大。

制造厂家：国内多家布莱登汽封代理商，目前这项专利人掌握在美方。

3， 侧齿汽封；
侧齿汽封是在梳齿汽封的一个高齿上进行改造，在垂直汽封齿的方向上再添加1-2道沿轴向方向的齿形，其原理是当气流遇到这种阶梯形齿的时候会形成涡流，起到阻尼作用。

但此种汽封受制于轴向间隙，侧齿位置不能高于低齿高度，改造空间有限，改造后对高齿齿根的强度要求将会提高。

优点：改造简单，无须其他条件要求，相对原来的梳齿汽封的密封效果有一定的改善。

缺点：未脱离原梳齿汽封的结构形态，属于硬齿汽封，仍然无法解决磨损后间隙永久性增大的问题，侧齿阻尼的效果也会间隙的增大而大打折扣。

建议改造位置：无特殊要求，如用在高压通流部分须慎重。

制造厂家：大连华鸿工业
4， 接触式汽封；
接触式汽封是在汽封块中间嵌入一圈能跟轴直接接触的密封片，并且能在弹簧片弹力作用下自动退让，以保证始终跟轴接触。

此种汽封用在轴封最外侧效果最佳，可以有效的提高机组真空，获得收益。

优点：可以与轴接触，属于柔性密封系列，能适应转子跳动，能长期保持间隙不变。

缺点：长期与轴面接触，摩擦生热，对材料的强度、物理特性等有较高要求，且产生的热量如不能及时排走，可能导致过热变形等，用在高温段须慎重。

建议改造位置：轴封最外侧（靠大气侧），此汽封用在此处既可以有效减少漏气，改善机组真空，并能顺着外界大气的漏入及时的带走热量。

制造厂家：代表厂家——哈尔滨通能电气股份有限公司（王长春接触式汽封）
5， 刷式汽封；
刷式密封最早应用于航空发动机上，后有GE公司运用在工业燃气式汽轮机上，应用效果显著。

90年代传入国内，开始在运用在蒸汽轮机上。

在原有汽封基础上加装一圈刷式密封条，此刷封条代替原来的高齿，高度要比原高齿要高，因减小了汽封间隙，从而减少了漏气，其刷封部分的刷丝是顺着转子旋转方向排列一圈耐高温的钴基合金丝，可以耐1200摄氏度以上的高温不变形，运行时，散开的刷丝束类似于防护林的风阻效果，起到密封效果，并且可以适应转子的瞬态跳动，恢复原有的汽封间隙，能长期保证使用效果。

因为刷丝有弹性，也不会对机组振动造成大的影响。

不受位置及压力的影响，应用范围较广，效果较明显。

优点：属于柔性密封，可以适应转子瞬态跳动而保持间隙不变，长期保证其密封效果，刷丝耐高温，使用寿命长，顺转子旋转方向有角度排列，可以减小摩擦振动，对机组安全性的影响较小。

缺点：刷丝价格昂贵，加工工艺要求较高，成本较高。

建议改造位置：高、中、低压缸轴封，中压缸隔板汽封，小汽轮机轴封等，用在过桥（中间）汽封处，或平衡环处须进行结构优化以承受此处前后压差较大的要求。

制造厂家：代表厂家——江苏透平密封高科技有限公司（国内专业刷封制造厂家）
6， DAS汽封；
此种汽封为东方汽轮机厂自主研制的先进性汽封（DAS为缩写）也叫“大齿汽封”，其结构形式与梳齿类似，但汽封块两侧的高齿部分齿宽加厚，它与轴的径向间隙略小于其它齿，并采用铁素体类材料将其嵌入汽封块中，与转子摩擦时产生的热量小，不易弯轴。

开机过临界时如产生碰磨就会先与大齿磨，由于它厚不易磨掉故不会磨到其它的齿，保证正常运行时的汽封间隙。

优点：密封间隙减小，结构物大的改动，用在各处其强度能都保证。

缺点：当与轴摩擦是仍会造成机组振动，但相对原梳齿结构，能保护其他齿形不遭破坏，密封效果会随运行时间有所下降。

建议改造位置：无特殊要求，用在过桥（中间）汽封、或平横盘处，可以承受前后较高压差，减小间隙，较少泄漏量。

制造厂家：东方汽轮机厂
结束语
1)汽封的特性和密封效果主要取决于三个因素，从当前实际使用中存在的问题分析，以影响效果的大、小为序，首先是，汽封安装结构型式；其次是，改造位置和数量
再次是，密封的径向间隙大小；
2)从试验结果表明：无论是哪一种新型汽封，均能达到较好的效果，但应根据各自的技术特点，结合汽轮机的结构和实际状况，因地制宜的使用。

关键是汽封的结构设计、加工工艺与质量和安装技术水平，否则无法达到应有的效果。

3)依据各缸内效率的高、低,判断与决策对汽封是否修复或更换和效果，不够科学和全面。

评估汽封的效果应根据汽轮机结构特点，改进前、后选用相同部位测点和试验条件,对测量数据进行综合分析判断。

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