蜂窝气封

蜂窝汽封技术
蜂窝汽封是一项成熟的技术，已广泛应用于航天飞机、大功率火箭、军用及民用飞机和多种舰船的发动机，以及电力、石化行业的汽轮机、燃气轮机、压缩机之中，寿命是普通梳齿汽封的两倍以上，具有减少泄漏、提高转子稳定性、提高效率等多重优越性能。

通用、罗罗、西屋、三菱重工等世界著名航空及发电设备制造公司均采用了该项先进的汽封技术。

蜂窝汽封的特点：
<> 显著降低汽封的泄漏量，提高机组的效率；
<> 有效抑制汽封流体激振，提高机组的稳定性；
<> 保证叶片或蓖齿不会与机匣或缸体产生摩擦而发生危险；
<> 叶顶对应的缸体上安装蜂窝汽封可以有效去湿，减少水蚀，提高叶片的安全性；
<> 与铁素体汽封和布莱登汽封相比，蜂窝汽封不易倒伏，同时可以提供较大的阻尼来
抑制转子振动。

蜂窝汽封的适用范围：
<> 汽轮机两端的轴端汽封；
<> 汽轮机动叶顶部和汽缸之间的叶顶汽封；
<> 透平压缩机中的平衡盘汽封和段间汽封；
<> 我公司拥有强大的技术研究团队，建有专门的加工基地；
<> 我公司具有多年的科研和应用的经验，本产品已在全国众多大中小电厂大量应用，
技术已经十分成熟；
<> 蜂窝带的材料全部从美国进口，并全部采用空军军用的加工工艺和设备，质量和可
靠性很有保障。

应用实例：
<> 目前我们已经在600MW、300MW、200MW、75MW以及50MW 等各种新、老汽轮机中应用了蜂窝汽封。

辽阳石化、广州石化、芜湖电厂、金山电厂、兰州电厂、扬州电厂、平顶山电
厂、吴泾电厂等均已采用。

蜂窝汽封作为当今世界最先进的一种密封方式，在减少径向间隙值时，可借助于优化密
封蜂窝室几何参数的关系显著提高了涡轮机械的经济性，确保电厂的经济和安全效益。

在电力行业，蜂窝汽封主要安装在汽轮机低压缸的末级叶片的顶部密封上，不仅可以提
高效率，而且用蜂窝的网孔可以吸附水滴，从而有效除湿、保护叶片。

先进的金属蜂窝封严
结构是实现叶尖间隙密封的典型的封严结构之一，已广泛应用于汽轮机、燃气轮机的设计和
制造及技术改造。

蜂窝结构是可磨损材料，可以将叶尖与机闸间隙设计到最小值，从而减少
漏汽，提高效率和降低能耗，又可提高转动系统的稳定性，保证叶片不会与机匣或缸体产生
磨擦而发生危险。

通用、三菱重工等著名发电设备制造公司均采用了该项技术。

火力发电厂的蒸汽轮机通流系统各部位所采用的密封技术均为梳齿式结构，主要用作控
制泄漏量。

其密封机理是通过多级节流膨胀产生阻尼达到减少工质泄漏的目的。

其缺点是：
梳齿易磨损，间隙度大，泄漏增加，降低机组效率；同时齿片伤及轴表面，导致轴弯曲酿成
设备损坏事故，既不安全又不经济。

如能减小泄漏损失，汽轮机或燃气轮机的效率、功率将
得到有效提高，电厂将由此获得巨大的经济效益。

蜂窝汽封主要用蜂窝带、汽封体经特殊加工工艺组成一体。

蜂窝汽封带由六边形小蜂
窝孔组成，其中六边形蜂窝孔的对边距离为0.8-6mm，蜂窝深度为1.6-6mm.试验结果表明，蜂窝的尺寸对密封的动力特性系数有较大的影响，蜂窝密封产生主阻尼和刚度很大，稳定性
更好。

梳齿式汽封的密封效果不理想，一般是由过量间隙造成的，而因过量间隙造成的损
失占汽轮机总能量损失的50%。

采用蜂窝式汽封能有效抑制汽流在密封腔中周向流动，在
高压差、小间隙密封时，仍能保证机组的稳定运转，从而降低泄漏损失，提高机组效率。

蜂窝汽封可提高汽轮机的动力性能。

蜂窝式密封在结构上是由厚为0.05-0.10mm的海斯
特（Hasttelloy-X）高温合金制成正六边形的蜂窝状，以取代梳齿式密封的梳齿，具有耐磨损、不伤轴、寿命长、密封效果好等优点。

其密封机理是这种蜂窝状结构能产生很强的涡流
和屏障，从而形成很大的阻尼而达到阻止工质泄漏的密封效果。

实验表明，蜂窝式密封在最
小的材料质量下能保证密封具有最大的强度；允许在高压降下应用且不增加密封的尺寸；简
化了涡轮机组安装和修理时的装配工作，比梳齿密封具有更好的转子动力学特性。

蜂窝状密
封比梳齿式密封减少泄漏量，节能效果显著，安全经济，是该汽轮机领域的更新换代的技术。

提高涡轮和压气机经济性和可靠性的方法之一是减少与工质沿装置旋转零件和静止零
件之间各种间隙漏泄有关的损失。

与传统的迷宫密封相比，蜂窝状密封在最小的材料质量下
能保证密封具有最大的强度；允许在高压降下应用且不增加密封的尺寸；蜂窝结构的几何形
状应该根据能反映这些结构因素和状态参数影响的多因素试验进行优化。

近年来,蜂窝式密
封技术应用在汽轮机上。

跨国集团进入中国的300MW、350MW、600MW 及650MW 核电
机组上均采用此项新技术，效果甚佳。

蜂窝汽封和传统汽封的间隙比较，其主要特性在于可以极大地缩小汽封齿与转子间的间隙，甚至可以调整间隙为零，以减小漏汽量。

经有关专家计算：200MW 汽轮机组轴端采用
蜂窝汽封替换传统汽封，汽封间隙由原来的0.50mm～0.80mm调整到0.10mm～0.30mm。

机组热耗可降低40～60kJ/kWh。

蜂窝式密封技术介绍
何谓蜂窝式密封
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—0.20mm的海斯特镍基耐高温合金薄板（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
备焊接而成的。

其芯格尺寸为0.8mm～6mm，蜂窝深度为1.6mm～6mm, 芯格尺寸越小，板材越薄。

然后根据密封环体尺寸制作成的蜂窝带，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，即形成了蜂窝式密封。

工艺十分复杂。

蜂窝式密封是气流经过蜂窝带时产生湍流效应，增加气流阻尼作用，同时由
于蜂窝带的特殊结构还同时产生吸附效应，以及摩阻密封等功能，来达到良好的
密封效果
蜂窝式密封技术的产生和发展
早在上个世纪90 年代初期，美国航天领域的科学家在研究航天飞机液体燃
料蜗轮泵的密封问题时，通过试验发现蜂窝形状的密封可产生很好的封严效果。

于是蜂窝式密封便开始在航天飞机、飞机发动机及燃气轮机上推广应用。

近年来，美国西屋公司将蜂窝密封技术应用在汽轮机低压缸后几级湿度较大的部位，取得
了很好的除湿效果，有效的保护了动叶片免受水力冲蚀。

近年来,蜂窝式密封技术应用在汽轮机上。

跨国集团进入中国的300MW、
350MW、600MW及650MW核电机组上均采用此项新技术，效果甚佳。

电站汽轮机组传统梳齿式汽封的几种模式
为了减少汽轮机通流部位密封间隙的漏汽损失，以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，又可细分为迷宫式(图1)、斜
齿式(图2)及镶嵌齿片式(图3)等。

图一、迷宫式密封结构梳齿
传统梳齿式汽封的弊端:
上述三种类型的梳齿式汽封由于其结构模式及材质的固有缺陷，存在以下无法克
服的弊端：
1、迷宫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之目的。

由于齿间为环形腔室，环向流动大大减少
了涡流降速效果，其阻汽效果差，泄露量较大，无法达到所要求的密封效果；
2、当汽封间隙出现不均时（实际工作中很难避免），由于泄露量较大，产生激
振的能量也大，对汽轮机高压转子产生的汽流激振一旦发生就很难解决，危及机组安
全运行；
3、由于汽封间隙测量普遍采用压胶布等传统方法，精确度较差。

为确保机组运
行安全，多数电厂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，间隙增长必然导致机组漏气损失增加，从而降
低机组效率。

计算表明，汽轮机的泄漏损失占内部损失的30%左右，整个通流部分因
密封部位泄露造成的损失大约影响机组效率2%左右。

蜂窝式密封产品介绍
蜂窝式汽封是源于航天密封工艺，由于梳齿式汽封存在的诸多问题，寻找一种理
想的替代一直是国内外专家的努力方向。

蜂窝的独特结构从各种方面克服了传统汽封
存在的缺陷。

在设计原理上，做到了彻底的革命，继成功地在航天飞机、军用民用飞
机、燃气轮机等应用之后，我厂对蜂窝式汽封进行了重新设计改造，设计了全新的蜂
窝迷宫组合式汽封。

这种技术结合两种密封技术各自的优点，成为真正的、可以长期
在汽轮机上安全运行的理想密封产品。

高低齿式蜂窝汽封是蜂窝技术和迷宫汽封的完美结合，其密封效应是迷宫效应和蜂窝效应的综合组成，是高效性、稳定性和安全性的完美结合,.主要设计思想是在原疏齿结构中，保留高齿，在低齿地方用蜂窝带填满,该结构有以下优点：
汽旋原理图
1）高齿依然保留，起节流密封效果，而气流经节流降压后进入蜂窝区,进一步加大密封效果，两种密封技术综合应用，起到最佳的效果。

2）在设计中，蜂窝带加工成比原来的低齿高出一部分，即轴先同蜂窝接触而不同高齿接触，从而保护轴不被磨损。

3）在安装过程中，由于高齿高度大于蜂窝带，避免了蜂窝带被异物撞击损伤。

4）在高压侧，最外边高齿起到了保护作用，防止了工质对蜂窝带边缘的冲刷伤害。

5）我厂设计人员可以根据用户的要求，设计不同形状的系列汽封，有针对性解决问题。

对用户来讲，可以用有限的资金解决最主要的问题，事半功倍。

一、轴端汽封的改造方案
1、轴上原凸台式结构形状仍保留不变，即汽轮机转子不须改变；
2、原汽封套(汽封体)及退让弹簧保持不变；
3、将原长短齿交替形状的汽封环拆掉，换上蜂窝式轴端密封即可；
4、为了方便精确测量和调整汽封间隙，可将原不可调形式改为可调形式。

二、叶顶汽封的改造方案
目前，蜂窝式叶顶密封主要用在汽轮机低压缸后几级动叶片的顶部，可取得良好的除湿效果。

由于叶顶蜂窝式密封直径较大，须分若干弧段制造。

所以，须用螺栓将蜂窝式密封弧段固定于
预先在缸体上车制的沟槽内，并用垫片调整径向间隙，使其达到设计值（对于新机组，汽缸上
的沟槽可在出厂前加工）。

三、隔板内汽封的改造方案：
凡安装在具有环形套状结构隔板上隔板内汽封，均可改为蜂窝式密封。

只需将原汽封换成蜂
窝式密封即可，隔板和退让弹簧均不做改变。

敬告：直接在隔板内圆处镶嵌齿片的汽封模式不
能改为蜂窝式密封。

蜂窝式密封的优越性体现在以下几个方面：
经济效益
1、在同样的压力和间隙条件下，与传统梳齿式汽封相比，可减少约50%的泄漏损失。

2、300MW机组若实施蜂窝式密封整机改造，将使汽轮机机组效率提高约1%。