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汽轮机-蜂窝式汽封

发布时间：2019-04-29 14:21来源：伊顿浏览次数：1076
一、概述  
   蜂窝式汽封是较成熟的密封技术。此项技术源于美国航天飞机涡轮发动机液体燃料泵的密封，军、民用飞机上均普遍应用，大功率的鼓风机上采用此技术密封和消振。
   在汽轮机上应用蜂窝式汽封，一早出现在美国西屋公司汽轮机低压缸次末级、次次末级叶片顶部用以减轻叶片的水蚀。
   在国内，汽轮机专业何立东何博士于90年代发现了此项技术，经过研究、实验并把此项技术应用推广到汽轮机轴端、级间及叶顶，并于99年申请了国家专利。经过多年的试验研究，我公司进行了产业化。 
   2003年，哈尔滨汽轮机厂做了蜂窝式汽封与现在耐磨的梳齿汽封破坏性试验，在相同压力、转速扩轴径表面的光洁度和硬度的条件下，本次试验结论如下：
1、运行寿命：蜂窝式汽封的运行寿命(即耐磨损性能)是梳齿式汽封的2.5倍；
2、对轴径表面的摩擦阻尼之大小(摩擦系数的大小)；梳齿式汽封对轴径表面的摩擦阻尼为蜂窝式汽封的1.4倍
3、对轴径表面的摩擦损伤程度：
梳齿式汽封对轴径表面的摩擦损伤程度为蜂窝式密封的6倍。
4、对转子运行稳定性的影响：
在2000rmp以上的转速下，蜂窝式汽封对转子运行稳定性的贡献约为梳齿式汽封的2倍。
 
二、蜂窝式汽封结构说明
   所谓蜂窝式汽封，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-0.10mm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，再经特殊焊接设备而成的。根据密封环体尺寸制作而成的蜂窝带，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，继而形成了蜂窝式密封。如下图：         
三、蜂窝式汽封的优点
正是由于蜂窝式汽封的耐磨性及特殊的结构模式，蜂窝汽封有以下优点：
1、密封效果好、显著提高汽轮机组的效率
（1）蜂窝式汽封因为是在汽封的长齿中间钎焊上蜂窝，齿的当量齿数成多倍增加，节流次数大大多于普通的梳齿式汽封。密封效果增加。
（2）由于环形腔室被割裂成一个个蜂窝，蒸汽进入蜂窝后，进行回旋反冲，在轴表面形成强劲气膜，大大阻碍后部蒸汽前进，密封效果增强。
（3）由于环形腔室内一个个小蜂窝的存在，汽流热能耗散加大，汽流动能转化成热能耗散，密封性增加。
（4）由于蜂窝带耐磨，蜂窝带不会有迅速被磨的情况，间隙可以适当作小，密封性增强。 
2、不会引起汽流激振
由于长齿间环形腔室被割裂成一个个小蜂窝，长齿间没有大能量的环形气流，不存在轴表面切向力不均的情况，有效抑制汽封流体激振，提高机组的运行稳定性。
3、不会出现掉台和被拉弯的现象
因为长齿间整个空间全部充满蜂窝带，不论是否操作不当胀差大等情况，蜂窝带始终对着轴上的凸台。更由于正六边形结构，蜂窝带的刚度较大，不会被吹倒。而轴上凹槽永运不会碰到蜂窝带，不存在象梳齿式汽封长齿那样被拉弯的情况发生。
4、间隙可调安装方便
蜂窝汽封背弧处，有调整块和调整垫片，通过增加垫片可以调整汽封间隙，原汽封滑道不需作任何处理，方便快捷。
5、寿命长、对轴无伤害
蜂窝带对比目前耐磨、对轴伤害性小的的梳齿式汽封耐磨，对轴的伤害性更小。
6、在湿度较大的叶片顶部，装上蜂窝汽封，有效去除叶顶水分，保护叶片少受水蚀。
在叶顶处的蜂窝式汽封，蜂窝带的底部有疏水槽，水珠甩击后被蜂窝割裂在蜂窝内漫反射动能消失，然后顺槽底流到底部疏水口，防止叶顶的水蚀有良好的作用。
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一、概述  
   蜂窝式汽封是较成熟的密封技术。此项技术源于美国航天飞机涡轮发动机液体燃料泵的密封，军、民用飞机上均普遍应用，大功率的鼓风机上采用此技术密封和消振。
   在汽轮机上应用蜂窝式汽封，一早出现在美国西屋公司汽轮机低压缸次末级、次次末级叶片顶部用以减轻叶片的水蚀。
   在国内，汽轮机专业何立东何博士于90年代发现了此项技术，经过研究、实验并把此项技术应用推广到汽轮机轴端、级间及叶顶，并于99年申请了国家专利。经过多年的试验研究，我公司进行了产业化。 
   2003年，哈尔滨汽轮机厂做了蜂窝式汽封与现在耐磨的梳齿汽封破坏性试验，在相同压力、转速扩轴径表面的光洁度和硬度的条件下，本次试验结论如下：
1、运行寿命：蜂窝式汽封的运行寿命(即耐磨损性能)是梳齿式汽封的2.5倍；
2、对轴径表面的摩擦阻尼之大小(摩擦系数的大小)；梳齿式汽封对轴径表面的摩擦阻尼为蜂窝式汽封的1.4倍
3、对轴径表面的摩擦损伤程度：
梳齿式汽封对轴径表面的摩擦损伤程度为蜂窝式密封的6倍。
4、对转子运行稳定性的影响：
在2000rmp以上的转速下，蜂窝式汽封对转子运行稳定性的贡献约为梳齿式汽封的2倍。
 
二、蜂窝式汽封结构说明
   所谓蜂窝式汽封，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-0.10mm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，再经特殊焊接设备而成的。根据密封环体尺寸制作而成的蜂窝带，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，继而形成了蜂窝式密封。如下图：         
三、蜂窝式汽封的优点
正是由于蜂窝式汽封的耐磨性及特殊的结构模式，蜂窝汽封有以下优点：
1、密封效果好、显著提高汽轮机组的效率
（1）蜂窝式汽封因为是在汽封的长齿中间钎焊上蜂窝，齿的当量齿数成多倍增加，节流次数大大多于普通的梳齿式汽封。密封效果增加。
（2）由于环形腔室被割裂成一个个蜂窝，蒸汽进入蜂窝后，进行回旋反冲，在轴表面形成强劲气膜，大大阻碍后部蒸汽前进，密封效果增强。
（3）由于环形腔室内一个个小蜂窝的存在，汽流热能耗散加大，汽流动能转化成热能耗散，密封性增加。
（4）由于蜂窝带耐磨，蜂窝带不会有迅速被磨的情况，间隙可以适当作小，密封性增强。 
2、不会引起汽流激振
由于长齿间环形腔室被割裂成一个个小蜂窝，长齿间没有大能量的环形气流，不存在轴表面切向力不均的情况，有效抑制汽封流体激振，提高机组的运行稳定性。
3、不会出现掉台和被拉弯的现象
因为长齿间整个空间全部充满蜂窝带，不论是否操作不当胀差大等情况，蜂窝带始终对着轴上的凸台。更由于正六边形结构，蜂窝带的刚度较大，不会被吹倒。而轴上凹槽永运不会碰到蜂窝带，不存在象梳齿式汽封长齿那样被拉弯的情况发生。
4、间隙可调安装方便
蜂窝汽封背弧处，有调整块和调整垫片，通过增加垫片可以调整汽封间隙，原汽封滑道不需作任何处理，方便快捷。
5、寿命长、对轴无伤害
蜂窝带对比目前耐磨、对轴伤害性小的的梳齿式汽封耐磨，对轴的伤害性更小。
6、在湿度较大的叶片顶部，装上蜂窝汽封，有效去除叶顶水分，保护叶片少受水蚀。
在叶顶处的蜂窝式汽封，蜂窝带的底部有疏水槽，水珠甩击后被蜂窝割裂在蜂窝内漫反射动能消失，然后顺槽底流到底部疏水口，防止叶顶的水蚀有良好的作用。
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