一種具有氣體懸浮效應(yīng)的密封間隙自調(diào)整汽封裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有氣體懸浮效應(yīng)的密封間隙自調(diào)整汽封裝置，屬于汽輪機汽封 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽輪機作為火力發(fā)電廠的三大主設(shè)備之一，其效率很大程度影響著電廠的經(jīng)濟效 益，通過設(shè)備技術(shù)改造和完善機組運行方式，來提高機組運行效率成為有效途徑。汽輪機通 流部分設(shè)計、制造技術(shù)日臻完善，漏汽損失已成為制約汽輪機效率提高的主要因素（占整機 組通流熱效率損失的60%以上），所以提升汽封性能，減少汽輪機通流漏汽損失，對提高機 組運行效率至關(guān)重要。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，梳齒汽封是應(yīng)用最為廣泛的汽封技術(shù)。單道梳齒汽封的軸向?qū)挾纫?般設(shè)計為不大于60_，相應(yīng)當(dāng)量齒個數(shù)不多于10個(對于高低齒汽封，一個高齒記為一個當(dāng) 量齒，兩個高齒之間的低齒也記為一個當(dāng)量齒，進一步說明，無論兩個高齒之間的低齒有多 少個都記為一個當(dāng)量齒），通過軸向上多個汽封齒實現(xiàn)逐步降壓，以減少泄漏。
[0004] 梳齒汽封的突出優(yōu)點是成本低廉、使用安全、密封效果較穩(wěn)定，但這種穩(wěn)定是低水 平的穩(wěn)定。梳齒汽封安裝時一般需預(yù)留0.5~0.8mm徑向間隙，即便如此，依然無法避免汽輪 機啟停過程中過臨界轉(zhuǎn)速振幅增大、汽缸受熱不均引起變形等因素帶來的過量磨損，一經(jīng) 碰磨，間隙永久性擴大。多年來，如何縮小并保持較小的汽封間隙成為困擾本領(lǐng)域技術(shù)人員 的難題。
[0005] 汽輪機運行有其特殊性，近年來的研究報告，如華電電力科學(xué)研究院和上海汽輪 機廠共同出版的《汽輪機各部位新型汽封選型方案研究》指出："汽封的出路在能夠根據(jù)汽 輪機組運行狀態(tài)的改變而改變汽封間隙。比較科學(xué)的汽封應(yīng)根據(jù)汽輪機組啟停機和正常運 行兩種狀態(tài)，自動改變汽封間隙，同時分別滿足兩種狀態(tài)下所需的安全間隙和經(jīng)濟間隙。一 般來說，汽輪機安全間隙是經(jīng)濟間隙的3~5倍。"
[0006] 在《汽輪機組汽封選型最佳組合方案標(biāo)準(zhǔn)化研究》一文中，也得出了如下結(jié)論：
[0008]現(xiàn)有技術(shù)中，能夠?qū)崿F(xiàn)上述間隙自調(diào)整特性的典型技術(shù)為布萊登汽封技術(shù)。布萊 登汽封取消了傳統(tǒng)梳齒汽封背部的彈簧片，取而代之的是在每圈汽封弧段端面處至少安裝 四只周向螺栓彈簧，并在每一個汽封弧段背部銑出一進汽槽，使汽封弧段背部的壓力近似 等于上游高壓側(cè)壓力。在汽輪機啟停機階段，汽封上下游壓差較小，在周向彈簧的作用下， 汽封處于完全張開狀態(tài)，汽封與轉(zhuǎn)子之間保持較大的安全間隙，一般為2~4mm;在汽輪機正 常運行狀態(tài)，汽封上下游壓差增大，由進汽槽進入汽封弧段背部的蒸汽產(chǎn)生一較大的向心 閉合力，汽封隨之閉合，汽封與轉(zhuǎn)子之間保持較小的經(jīng)濟間隙，一般為0.3~0.5mm，進而實 現(xiàn)高效密封。
[0009] 然而，業(yè)內(nèi)對布萊登汽封的實際應(yīng)用效果褒貶不一，一般認(rèn)為布萊登汽封可能存 在的問題至少包括：1、彈簧質(zhì)量問題;2、汽封弧段不能完全合攏;3、布萊登汽封閉合后，仍 然存在類似于傳統(tǒng)梳齒汽封一旦碰磨間隙永久性擴大的問題。
[0010]此外，汽流激振易發(fā)生在汽輪機高壓轉(zhuǎn)子上。已有的研究表明，汽封蒸汽激振力是 引起上述現(xiàn)象的主要原因。由于轉(zhuǎn)子的動態(tài)偏心，引起汽封內(nèi)蒸汽壓力周向分布不均勻，并 伴隨蒸汽的周向流動，產(chǎn)生垂直于轉(zhuǎn)子偏心方向的合力，促使轉(zhuǎn)子渦動，輕則造成汽封齒碰 磨，增大汽封泄漏，重則造成轉(zhuǎn)子失穩(wěn)，嚴(yán)重威脅機組的安全運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供一種具有氣體懸浮效應(yīng)的密封 間隙自調(diào)整汽封裝置。
[0012] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
[0013] -種具有氣體懸浮效應(yīng)的密封間隙自調(diào)整汽封裝置，包括多個汽封弧段、輔助密 封條和設(shè)在汽封弧段之間的彈簧;汽封弧段上設(shè)有汽封齒，總當(dāng)量齒個數(shù)不少于10個;汽封 齒與轉(zhuǎn)子表面配合形成密封間隙，高壓側(cè)汽封齒間隙大于低壓側(cè)汽封齒間隙；汽封弧段中 間位置分別設(shè)高壓通汽槽和低壓通汽槽，汽封弧段背部空腔分別連通高壓側(cè)和低壓側(cè)，高 壓蒸汽和低壓蒸汽通過輔助密封條阻隔。
[0014] 作為本領(lǐng)域的常規(guī)概念，汽封弧段沿徑向由外圈到內(nèi)圈包括依次相接的掛耳、脖 頸、汽封基體和汽封齒，掛耳的外圈表面稱為大背弧，掛耳的內(nèi)表面（即與汽封基體相對的 面)稱為小背弧;應(yīng)用時，上述汽封的掛耳與靜子T型槽較寬的部分配合，上述脖頸與靜子T 型槽較窄的部分配合;汽封弧段背部空腔指掛耳與靜子T型槽配合形成的空腔。
[0015] 上述具有氣體懸浮效應(yīng)的密封間隙自調(diào)整汽封的汽封齒數(shù)較多、軸向?qū)挾容^寬， 主要應(yīng)用于汽輪機高中壓間過橋、調(diào)速級葉頂、高壓第一級隔板、軸端內(nèi)側(cè)等汽封前后壓差 較高的位置，由于汽封前后壓差較高，為了減少泄漏量，這些位置需要設(shè)計更多的汽封齒， 對于現(xiàn)役機組，這些位置一般都設(shè)計多道傳統(tǒng)梳齒汽封，安裝空間相應(yīng)較大。因此，本發(fā)明 單道汽封可替代傳統(tǒng)的多道汽封，并保持汽封齒數(shù)以及軸向占用空間不變。優(yōu)選，改造工程 中，本發(fā)明單道汽封替代兩道傳統(tǒng)汽封。
[0016] 上述具有氣體懸浮效應(yīng)的密封間隙自調(diào)整汽封的汽封齒包括高壓側(cè)汽封齒和低 壓側(cè)汽封齒。"高壓"與"低壓"的區(qū)分是以輔助密封條為界限的，輔助密封條上游定義為高 壓側(cè)，輔助密封條下游定義為低壓側(cè)。上述高壓側(cè)，汽封弧段背弧(外弧面)壓力大于汽封基 體內(nèi)壁（內(nèi)弧面)壓力，因此產(chǎn)生指向轉(zhuǎn)子表面的閉合力；上述低壓側(cè)，汽封弧段背弧(外弧 面)壓力小于汽封基體內(nèi)壁（內(nèi)弧面)壓力，因此產(chǎn)生遠離轉(zhuǎn)子表面的開啟力。上述閉合力和 開啟力的相對大小主要取決于高壓側(cè)和低壓側(cè)的軸向?qū)挾纫约案邏簜?cè)汽封齒和低壓側(cè)汽 封齒各自承擔(dān)的壓差。上述高壓側(cè)軸向?qū)挾却笥诘蛪簜?cè)軸向?qū)挾龋鲜龈邏簜?cè)汽封齒個數(shù) 大于低壓側(cè)汽封齒個數(shù)，且高壓側(cè)汽封齒間隙均大于低壓側(cè)汽封齒間隙，優(yōu)選相差0.1~ 0.8mm。當(dāng)汽封齒間隙均較大時，如高壓側(cè)汽封齒間隙為2.2mm，低壓側(cè)汽封齒間隙為2mm，則 高壓側(cè)汽封齒間隙與低壓側(cè)汽封齒間隙的比值接近1;當(dāng)汽封齒間隙縮小時，高壓側(cè)汽封齒 間隙和低壓側(cè)汽封齒間隙縮小值相同，如高壓側(cè)汽封齒間隙為〇.3mm，低壓側(cè)汽封齒間隙為 0.1mm，但高壓側(cè)汽封齒間隙與低壓側(cè)汽封齒間隙的比值將變?yōu)?。正是由于高壓側(cè)汽封齒 間隙與低壓側(cè)汽封齒間隙的比值發(fā)生顯著變化，才造成高壓側(cè)汽封齒和低壓側(cè)汽封齒各自 承擔(dān)的壓差發(fā)生顯著變化。因此，對于已定結(jié)構(gòu)的本發(fā)明汽封，上述閉合力和開啟力的相對 大小隨著汽封齒間隙變化而顯著變化。在某一汽封齒間隙條件下，上述閉合力與開啟力的 大小相當(dāng)，此間隙即為設(shè)計密封間隙。若當(dāng)前密封間隙顯著大于設(shè)計密封間隙，閉合力遠大 于開啟力，本發(fā)明汽封將自動靠近轉(zhuǎn)子表面，縮小密封間隙以減少泄漏;若當(dāng)前密封間隙顯 著小于設(shè)計密封間隙，開啟力遠大于閉合力，本發(fā)明汽封將自動遠離轉(zhuǎn)子表面，擴大間隙以 避免碰磨。正是上述這種特性，能保證汽封弧段始終懸浮于轉(zhuǎn)子表面，既不會因密封間隙過 大而增加泄漏，又不會因密封間隙過小而產(chǎn)生碰磨。
[0017] 進一步說明，由于汽封弧段在壓差作用下還受到較大的軸向推力，靠近或遠離轉(zhuǎn) 子表面均需克服軸向推力造成的靜摩擦力，只有當(dāng)上述閉合力與開啟力的合力大于靜摩擦 力時，汽封弧段才能實現(xiàn)自調(diào)整。此外，這種特性增加了汽封弧段的穩(wěn)定性，避免汽封間隙 頻繁調(diào)整。
[0018] 由于本發(fā)明汽封密封間隙的變化與保持是受壓力驅(qū)動的，當(dāng)汽輪機處于啟停機狀 態(tài)或極低負荷狀態(tài)，汽封弧段前后無壓差或壓差過