專利名稱：汽缸中分面密封結(jié)構(gòu)及密封方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽輪機的汽缸，特別涉及一種汽輪機汽缸的中分面密封結(jié)構(gòu)以及實現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)的密封方法。
背景技術(shù)：
汽輪機的汽缸一般為桶型結(jié)構(gòu)，分為上下兩個半缸體，其上下半缸體的結(jié)合面稱為中分面，在汽輪機運行的時候其中分面需要保持密封。對于任何汽輪機機組，汽缸中分面的密封對汽輪機的經(jīng)濟性有著至關(guān)重要的作用。如果中分面密封不嚴造成內(nèi)漏，將引起抽汽溫度高于設(shè)計值，從而使得整個機組的效率降低，單位發(fā)電量的用煤量上升，增加碳排放量。目前汽輪機汽缸的中分面多采用法蘭螺栓進行中分面的連接和密封，其利用螺栓伸長以后的緊力壓住中分面法蘭，使該處在汽輪機運行時存在接觸應(yīng)力，從而實現(xiàn)密封。這種技術(shù)應(yīng)用普遍，但是受限于螺栓材料和法蘭母材，螺栓緊力不可能無限增大，同時由于結(jié)構(gòu)空間的限制，螺栓的數(shù)量也受到一定限制，所以有時該技術(shù)實際密封效果并不理想，使得很多電廠機組運行效率低于設(shè)計值。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種成本低、密封效果好、便于實施的汽輪機中分面密封結(jié)構(gòu)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種汽缸中分面密封結(jié)構(gòu)，包括上、下兩個半缸體，所述上、下兩個半缸體通過螺栓連接，所述上半缸體或下半缸體的結(jié)合面上設(shè)有凹槽，所述凹槽內(nèi)設(shè)有密封條。優(yōu)選的，所述密封圈為“0”型密封條或“E”型密封條。本發(fā)明還公開了一種上述汽缸中分面密封結(jié)構(gòu)的密封方法，其包括如下步驟1)對象汽缸進行三維建模，運用有限元計算方法對汽輪機汽缸進行仿真計算，從理論角度分析可能出現(xiàn)中分面漏汽的區(qū)域和可能的張開間隙；2)打開汽缸，查找中分面的蒸汽沖刷痕跡，并調(diào)閱運行記錄尋找溫度異常區(qū)域，與步驟1)計算結(jié)果相印證，確定汽缸中分面的漏汽區(qū)域；3)根據(jù)步驟1)的計算結(jié)果及步驟2、確定漏汽區(qū)域周圍的環(huán)境溫度、工質(zhì)特性和壓差選取合適截面和材料的密封條；4)根據(jù)最惡劣工況、密封條前后壓差、機組起停次數(shù)對步驟幻選好的密封條進行疲勞校核計算，以確定該密封條在正常服役期內(nèi)滿足機組啟動的疲勞要求，不會發(fā)生損壞， 如不會發(fā)生損壞則進入步驟幻，如會發(fā)生損壞則轉(zhuǎn)入步驟幻重新選取密封條；5)在汽缸的中分面上開槽，安裝密封條。進一步的，在步驟4)進行密封條的疲勞校核計算時，首先通過有限元方法計算出密封條應(yīng)力循環(huán)的最大值，然后根據(jù)實驗確定該密封條的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Al，接著計算安裝該密封條的汽輪機汽缸在運行一個大修周期內(nèi)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)A2 ；如Al >A2，則該密封條在正常服役期內(nèi)滿足機組啟動的疲勞要求，不會發(fā)生損壞；如Al < A2，則該密封條在正常服役期內(nèi)不滿足機組啟動的疲勞要求，會發(fā)生損壞。上述技術(shù)方案具有如下有益效果本發(fā)明通過在汽輪機汽缸中分面加裝密封條， 利用密封條阻斷蒸汽泄漏的通路達到密封效果。相比傳統(tǒng)的螺栓密封技術(shù)，其密封效果好且受到結(jié)構(gòu)限制較少，可以廣泛應(yīng)用于各種無法布置螺栓的結(jié)構(gòu)中，并且非常易于實施，成本低廉。在汽缸的實際使用過程中，有時發(fā)生漏汽并不會在中分面上產(chǎn)生痕跡，因此本發(fā)明密封方法通過理論計算與實際檢測相結(jié)合的方式來確定漏汽區(qū)域，最大可能的確定漏汽區(qū)域，避免漏汽區(qū)域被遺漏。并且采用模擬計算的方法可大概確定漏汽區(qū)域間隙的大小，從而方便選取合適的密封條截面厚度，在對選取的密封條還要進行疲勞校核計算，以保證密封條在一個大修周期內(nèi)不會發(fā)生損壞，上述這些方法都可有效提高密封條的密封效果，進而提高汽輪機機組的效率。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖對本專利進行詳細說明。


圖1為本發(fā)明實施例采用“0”型密封條進行密封的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實施例采用“E”型密封條進行密封的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明密封方法的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細介紹。如圖1所示，該汽缸中分面密封結(jié)構(gòu)包括上半缸體1和下半缸體2，上半缸體1、下半缸體2通過螺栓連接，下半缸體2的結(jié)合面上設(shè)有凹槽3，凹槽3內(nèi)設(shè)有密封條4，該密封條4為一 “0”型密封條。凹槽3也可設(shè)置在上半缸體1上，密封條4也可采用“E”型密封條(如圖2所示)。本發(fā)明通過在汽輪機汽缸中分面加裝密封條，利用密封條阻斷蒸汽泄漏的通路達到密封效果。相比傳統(tǒng)的螺栓密封技術(shù)，其密封效果好且受到結(jié)構(gòu)限制較少，可以廣泛應(yīng)用于各種無法布置螺栓的結(jié)構(gòu)中，并且非常易于實施，成本低廉。如圖3所示，本發(fā)明還公開了一種上述汽缸中分面密封結(jié)構(gòu)的密封方法，其包括如下步驟首先，對象汽缸進行三維建模，導(dǎo)入通用的有限元分析軟件，運用有限元計算方法，進行前處理、分網(wǎng)格、根據(jù)工況加載邊界條件后，對汽輪機汽缸進行仿真計算，從理論角度分析可能出現(xiàn)中分面漏汽的區(qū)域和可能的張開間隙。然后，在對汽缸進行檢修時打開汽缸，查找中分面的蒸汽沖刷痕跡，并調(diào)閱運行記錄尋找溫度異常區(qū)域，將上述檢修數(shù)據(jù)與模擬仿真計算的可能漏汽的進行比較、印證，確定汽缸中分面的漏汽區(qū)域。因為在汽缸的實際使用過程中，有時發(fā)生漏汽并不會在中分面上產(chǎn)生痕跡，因此本發(fā)明密封方法通過理論計算與實際檢修數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式來確定漏汽區(qū)域，最大可能的確定漏汽區(qū)域，避免漏汽區(qū)域被遺漏，從而可有效保證密封的效果。漏汽區(qū)域確定好后，根據(jù)漏汽區(qū)域周圍的環(huán)境溫度、工質(zhì)特性和壓差選取合適材料的密封條。如在高壓缸內(nèi)，汽缸溫度最高能達到600攝氏度左右，密封前后壓差比較大， 而所需要密封的間隙相對較小，可以采用耐高溫鎳基合金材質(zhì)的0型密封條。如在低壓缸， 溫度比較低，密封前后壓差也比較小，但是蒸汽進入濕蒸汽區(qū)含水量很大，容易銹蝕金屬且所需要密封的間隙相對較大，則可以選用耐銹蝕不銹鋼材質(zhì)的E型密封條。因為在模擬仿真計算中以大概確定漏汽區(qū)域張開間隙的大小，因此可同時確定密封條截面的尺寸大小，從而保證密封條的密封效果。密封條確定好后，需根據(jù)最惡劣工況、密封條前后壓差、機組起停次數(shù)對密封條進行疲勞校核計算。因為密封條裝上汽缸后，在機組正常運行時會承受交變載荷，比如起停、 負荷變化等等。這些交變載荷會使密封條產(chǎn)生一個周期性的應(yīng)力，力學(xué)里叫這個周期性的應(yīng)力的過程為應(yīng)力循環(huán)。根據(jù)這些外部的條件和密封條的截面及材料，用有限元方法計算出這個應(yīng)力循環(huán)的最大值。每種材料對應(yīng)一個最大值的應(yīng)力循環(huán)有一個循環(huán)次數(shù)Al，該循環(huán)次數(shù)Al可由實驗得來。然后再看使用該密封條機組運行一個大修周期內(nèi)造成密封條應(yīng)力循環(huán)的循環(huán)次數(shù)A2有多少。如Al >A2時，則該密封條在正常服役期內(nèi)可滿足機組啟動的疲勞要求，不會發(fā)生損壞，這樣即可在汽缸的中分面漏汽區(qū)域開凹槽安裝密封條。如Al < A2時則該密封條在正常服役期內(nèi)不滿足機組啟動的疲勞要求，會發(fā)生損壞，這樣就需要重新選擇密封條。該密封方法采用模擬計算的方法可大概確定漏汽區(qū)域間隙的大小，從而方便選取合適的密封條截面厚度。在對選取的密封條還要進行疲勞校核計算，以保證密封條在一個大修周期內(nèi)不會發(fā)生損壞，上述這些方法都可有效提高密封條的密封效果，進而提高汽輪機機組的效率。以上對本發(fā)明實施例所提供的一種汽缸中分面密封結(jié)構(gòu)及密封方法進行了詳細介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實施例的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制，凡依本發(fā)明設(shè)計思想所做的任何改變都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種汽缸中分面密封結(jié)構(gòu)，包括上、下兩個半缸體，所述上、下兩個半缸體通過螺栓連接，其特征在于所述上半缸體或下半缸體的結(jié)合面上設(shè)有凹槽，所述凹槽內(nèi)設(shè)有密封條、
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽缸中分面密封結(jié)構(gòu)，其特征在于所述密封圈為“0”型密封條或“E”型密封條。
3.—種汽缸中分面密封方法，其特征在于，其包括如下步驟1)對象汽缸進行三維建模，運用有限元計算方法對汽輪機汽缸進行仿真計算，從理論角度分析可能出現(xiàn)中分面漏汽的區(qū)域和可能的張開間隙；2)打開汽缸，查找中分面的蒸汽沖刷痕跡，并調(diào)閱運行記錄尋找溫度異常區(qū)域，與步驟 1)計算結(jié)果相印證，確定汽缸中分面的漏汽區(qū)域；3)根據(jù)步驟1)的計算結(jié)果及步驟幻確定漏汽區(qū)域周圍的環(huán)境溫度、工質(zhì)特性和壓差選取合適截面和材料的密封條；4)根據(jù)最惡劣工況、密封條前后壓差、機組起停次數(shù)對步驟幻選好的密封條進行疲勞校核計算，以確定該密封條在正常服役期內(nèi)滿足機組啟動的疲勞要求，不會發(fā)生損壞，如不會發(fā)生損壞則進入步驟幻，如會發(fā)生損壞則轉(zhuǎn)入步驟幻重新選取密封條；5)在汽缸的中分面上開槽，安裝密封條。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽缸中分面密封方法，其特征在于在步驟4)進行密封條的疲勞校核計算時，首先通過有限元方法計算出密封條應(yīng)力循環(huán)的最大值，然后根據(jù)實驗確定該密封條的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Al，接著計算安裝該密封條的汽輪機汽缸在運行一個大修周期內(nèi)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)A2 ；如Al >A2，則該密封條在正常服役期內(nèi)滿足機組啟動的疲勞要求， 不會發(fā)生損壞；如Al <A2，則該密封條在正常服役期內(nèi)不滿足機組啟動的疲勞要求，會發(fā)生損壞。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽缸中分面密封結(jié)構(gòu)，包括上、下兩個半缸體，所述上、下兩個半缸體通過螺栓連接，所述上半缸體或下半缸體的結(jié)合面上設(shè)有凹槽，所述凹槽內(nèi)設(shè)有密封條。本發(fā)明通過在汽輪機汽缸中分面加裝密封條，利用密封條阻斷蒸汽泄漏的通路達到密封效果。相比傳統(tǒng)的螺栓密封技術(shù)，其密封效果好且受到結(jié)構(gòu)限制較少，可以廣泛應(yīng)用于各種無法布置螺栓的結(jié)構(gòu)中，并且非常易于實施，成本低廉。
文檔編號F01D25/28GK102322299SQ201110245419
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者胡怡豐, 蔣浦寧 申請人:上海電氣電站設(shè)備有限公司