柔性接触式密封演示

四、柔性接触式密封技术介绍
1、基本设计思想
将扇形板固定在某一合理位置，柔性接触密封系统安
装在径向转子格仓板上，在未进入扇形板时柔性接触式
密封滑块高出扇形板5mm-8mm 。当柔性接触式密封滑块
运动到扇形板下面时，合页式弹簧发生形变。密封滑块 与扇形板接触，形成严密无间隙的密封系统。当该密封 滑块离开扇形板后，合页式弹簧将密封滑块自动弹起， 以此循环进行。
0.05-0.2
355 275 0.3-2.5
使用温度（℃）
年磨损量（圆周处） mm 弹性模量E（×105 MPa）
-30-550
0.36 1.83
膨胀系数α (106)
切变模量G(×103 MPa)
10.72
80.4
3、弹簧
接触式密封技术的另一核心技术是弹簧，如 图所示，该弹簧为inconel X-750是以Al、Ti Nb强化的镍基合金，是inconel合金系统中早 期发展的应用广泛的合金之一。合金在980度 以下具有良好的强度、良好的抗腐蚀和抗氧化 性能，而且也有较好的低温性能，成形性能也 好，能适应各种焊接工艺。
电站锅炉空预器
北京华能达电力技术应用有限责任公司
引
言
回转式空气预热器在大中型电站锅炉上被普
遍采用，漏风率是其重要的经济指标之一。有效 控制空气预热器漏风率，可以从降低送、引风机 电耗和提高锅炉效率两个方面得到节能收益。因 而无论是国内外空预器生产厂家或广大的空预器 使用单位，都努力从不同方面降低空预器漏风率。
6.1不会形成密封间隙，扇形板与密封滑块间没有间隙，没有气流 通过，所以没有冲刷磨损问题，密封效果好，系统能长时间运 行．
6.2采用合页式弹簧,允许空预器转子在热态运行下有一定的圆端面
变形及圆周方向的变形．特别适合空预器的改造． 6.3自润滑合金高温下干磨擦系数μ ＝0.1．对主轴电机驱动电流影 响甚小，增加不超过1.5Ａ． 6.4工厂化生产,简化了现场安装的工艺程序，工期短、效果好．
2.3漏风回收
漏气回收的原理是加装抽吸风机。 缺点：1）可靠性低。 2）电流不下降。 3）投资大，回收期长。 2.4刷式密封 缺点：1）刷毛材料，弹性和硬度的选择要合理，刷毛 硬对扇形板的磨损会比较的严重，而刷毛软又很容易被 冲刷掉。 2）刷毛长期磨损，变形比较严重，致使密封间 隙变大，漏风率增大。
Q2 t2= 300℃
Q2
t1= 20℃
Q1
Q2 ’
三、空预器漏风控制发展及比较
1、发展
固定扇形板
↓
自动跟踪
↓
双密封、三密封、刷式密封、漏气回收
↓
柔性接触式密封
2、各种漏风技术比较
2.1 扇形板自动跟踪 优点：随时监控 缺点：1 )测量间隙不准确 空预器在热态运行时，其内部温度至少要考虑450℃的高温。 在高温下，系统的传动装置反应会有迟缓，测量间隙不准确，扇 形板不能准确的跟踪转子的热态变化，造成漏风增大。 2 )热态下曲线变化不吻合 空预器在热态运行时，由公式1可知，转子的蘑菇形变形是 一条开口向下的抛线；而扇形板在热态下也会有一定的变形，会 形成一个开口向上的抛线(具体线形还要根据受热情况而定，大 体的方向是向上的)，两条曲线的变形不吻合，在投入自动跟踪 系统的时候会有卡涩的现象，而且漏风依然会很大。 3 )测量装置易发生故障 空预器在热态下，测量装置要承受450℃的高温，容易发生 故障，需要定期维护。
2、自润滑合金
密封滑块采用一种高科技材料：自润滑合金，如图所示。此种材料高温无润 滑脂的条件下，可以达到很低的摩擦系数,具有耐磨损、耐高温、摩擦系数小、 安装方便及更换组件快捷的优点。
材料名称 密度ρ （g/cm3） 硬度（HB） 自润滑合金 7.54 450-800
干摩擦系数μ
抗压强度(MPa) 抗弯强度（MPa） 适用速度（m/s）
漏风比例：热端径向70%；携带漏风10%；其他 20%，包括（冷端径向、轴向、周向）。
3、空预器漏风对锅炉效率的影响
3.1增加引、送风机电耗。
3.2对锅炉排烟热损失的影响。
3.2.1冷端的漏风不增加锅炉排烟热损失，如图中Q1。 3.2.2热端的漏风Q2由入口风温20℃ 加热到300℃ ，漏到烟气侧 后经过空预器散热变为Q2’，即排烟温度。那么排烟温度与入口 风温之差便是热端漏风带走的热量。
2、合页组成



合页式组件转轴轴套：硬质合金，外部为#45碳钢。 合页式组件上下合页板材质：16Mn. 护瓦： 1Cr Ni Ti 铰链： 1Cr Ni Ti
18 9
18 9
3、施工时扇形板处理方法
3.1 针对200MW、300MW机组，扇形板和弧形门调整到合理位置 并固定，形成整体框架，减少漏风。 3.2 针对600MW、1000MW机组，提供并安装控制热端扇形板 “正常状态”和“停炉状态”两个状态的控制系统。
一、空预器变形的基本原理
空预器运行时，转子的上、下端面存在温度差,即 沿着转子高度方向上的温度梯度引起了转子上端 面外凸，下端面内凹转子的热态蘑菇状变形。其
间隙公式如下：
0 . 006
R H
2
t
二、空预器漏风量计算
1、携带漏风量的计算
L E 0 . 94 60 n
R
〉6.3~10.6 1098 1373
>10.6~ 12.7 1236
0.3~ 6.3 1030
>6.3~ 12.7 1000

≥
b
(MPa)
≤
4、安装示意图
在原有径向密封片上加装柔性 接触式密封组件，使密封滑块 和扇形板之间进行接触从而达 到控制漏风的目的。如图所示。
5、运行示意图
6、技术特点
2、磨损低。 3、周向密封片采用金属陶瓷技术。 4、扇形板与弧形门连接处采用复合钢板。
七、安装及施工
1、施工范围
1.1 修补冷端扇形板并调整到合理位置。 1.2 修补热端扇形板并调整到合理位置。 1.3 挖补修复弧形门，并调整到合理位置。 1.4 更换热端径向、冷端径向固定密封片。 1.5 热端径向隔仓安装柔性接触式密封装置。 1.6 冷端径向隔仓安装柔性接触式密封装置。 1.7 更换轴向密封片。 1.8 更换旁路密封片。 1.9 更换 “T”形钢，并车削。 1.10空预器其他漏风处理。 （包括伸缩节、隔仓板、静密封、壳体等）
H3 6 . 3 10 3 110 0 . 95 6500
八、经济效益分析
以300MW机组为例的经济效益分析
计算条件： 1）电流下降值：110A （包括送引风机、一次风机电流下降总和） 2）电动机电压: 6.3KV 3）机组容量：300MW 4）机组年运行小时：6000h 5）机组年利用小时：4000h 6）机组供电煤耗：330g/kwh 7）标准煤单价 : 700元/吨 8）改造前空预器漏风率：12% 9）改造后空预器漏风率：6% a）节电收益计算分析： 节约电量：W = 1.732×6.3× 1000 × 110×0.95× 6000 = 684.16万度 节约供电煤耗 ： 684.16万度× 330g/kwh/4000h ×300MW = 1.88g/kwh
2
rf
2
E a 0 . 85 R
来自百度文库
2
rp
2
K kg
/ h
式中：
L E —— 转子从空气侧旋转到烟气侧的仓格空间中空气携带到烟气中的量 （kg/h）； 0.94 —— 转子构件占据容积的修正系数； n —— 转子转速（r/min）； Ρ —— 进出口空气的平均速度（kg/m3）； R —— 转子内半径（m）； r —— 端板半径（m）； r p —— 转子中心筒半径（m）； E+a —— 传热元件篮子框架的最高线和最低线之间的距离（m）； 0.85—— 系数，受热元件的自由流量截面与转子横截面的比值； K —— 上下扇形板的密封面之间距离减去(E+a) (m).
b)减少锅炉排烟热损失的节煤收益： 空预器的三个漏风通道： 1）冷端漏风不引起排烟热损失增加； 2 ) 热端漏风引起排烟热损失增加； 3 ) 周向、轴向漏风引起排烟热损失增加。 一般漏风率下降14％,可以提高锅炉效率1％。 节约标准煤:330g/kwh× 0. 43％=1.42g/kwh。 c)年收益计算分析： 节约标准煤总量：1.88+1.42=3.3g/kwh。 年收益:M=4000小时×3.3g/kwh×300×10³ kw×700元/吨=277万元 d)静态投资回收期： T = 投资/M = 200/277= 0.72 说明： 计算条件的数据是参考改造过的300MW机组的给定的，只做参考。 一般电厂一年即可回收成本。
2.2双密封技术
双密封技术的改进有豪顿华公司48分仓技术和三密封技术。 缺点：48分仓和双密封技术需要对全部蓄热元件切割，工程量大， 容易积灰，传热面积减少1.5%。 三密封技术原理是一次风和烟气侧的扇形板加宽，保证扇形板下 有三道密封，缺点是扇形板加宽使流通面积减小，流速增加，而 磨损和流速是3次方的关系，所以空预器磨损严重，使用寿命减 少；而且漏风不稳定，存在严重的堵灰现象。 48分仓技术 双密封技术
f
2、直接漏风量计算
直接漏风主要取决于烟空气的压差和密封间隙。其公式如下：
L A 508 . 7 K A P
式中：
L
A
—— 各部分直接漏风量的总和（kg/h）;
A —— 计算处的泄露面积(m² );
ρ —— 计算处的空气密度（kg/m3）;
Δp —— 计算处的烟空气之间压差（Pa）; K —— 阻力系数，取用0.65.
五、空预器柔性接触式密封优点
1、磨损小。 2、漏风率低。 3、全负荷漏风率低。
柔性密封与硬性密封漏风率比较
六、技术保证
1、性能指标
1.1改造后的空预器漏风率（ECR工况），在一年内不大于6%， 并且保持稳定。一个大修期内（五年）不大于8%。 1.2 五年内发生质量问题由我方免费维修（含材料、人工、 差旅），并保证漏风率≤8%。 1.3 改造后空预器烟气压差较改造前增加值不超过65Pa。 1.4 改造后锅炉空气预热器驱动电机电流增加不高于1.5A。
X-750力学性能：(线材，美国宇航材料标准AMS)
品种 线材，1号硬度 15% 冷 加 工 50%~65% 冷加工 时 效 线材，弹簧硬度 30% 冷加工
状态
退火 时效
时效
时效
完全热处理
厚度（mm）
≤0.63 1059 1030
〉 0.63~12.7 892 113 8 1138
〈6.3 1314 1520