刷式汽封(技术介绍)

浅谈汽轮机的汽封形式和特性汽轮机的传统汽封进行了改造和革新设计。

汽轮机汽封的特性和密封的效果各有不同，优缺点也不尽相同。

标签：汽轮机；汽封；优缺点近年来，随着汽轮机汽封技术的不断发展，为了减少漏气损失，提高机组安全和经济性，国内外对汽轮机的传统汽封进行了改造和革新设计，已经陆续出现了许多的新型汽封，下面对各种汽封的特点进行说明。

1、疏齿式汽封：它是传统汽轮机汽封形式，不能杜绝泄露，而是用逐级节流的方法来抑制泄露，目前被广泛应用。

优点是制造成本低、结构简单、安全可靠、易于安装。

缺点是由于在启、停机组时，机组会发生振动或气流激振等原因，会使汽封齿造成永久性磨损，导致密封间隙增加，造成漏气量增加，密封效果不好。

2、蜂窝汽封：是汽封的第二代产品，是在静子密封环的内表面上由规整的蜂巢形状的正六面体的小蜂窝孔状的密封带状物构成。

根据密封环尺寸制成的蜂窝带在真空钎炉中通过真空钎焊技术焊接在母体密封上，而形成了蜂窝式汽封。

蜂窝汽封由于具有较宽的密封带，改变了传统直形汽封低齿齿数由于受到结构限制，只能布置很少，还应保留汽封高齿。

相当于增加了汽封齿数量，加大了汽流阻力，提高了密封效果。

缺点是蜂窝汽封退让仍采用传统汽封的背部弹簧结构，安装间隙一般取传统汽封径向间隙设计值的上限。

易磨损，而且间隙无法恢复，若间隙过小或膨胀不均会造成蜂窝带与转子面接触，可能产生振动加剧，甚至转子抱死发生事故。

3、布莱登汽封：它是将螺旋弹簧安装在相邻汽封块的垂直断面，并在汽封块上加工出蒸汽槽，以便在汽封块背部通入蒸汽，汽封齿仍采用传统的梳齿式。

优点是解决了机组启、停机过程中存在转子过临界时振动过大，而造成汽封磨碰的问题。

能适应机组负荷的变化自动调整密封间隙，解决了过临界振动大对汽封间隙磨损，造成永久间隙增大的问题。

4、接触式汽封：是在传统梳齿式汽封块中间嵌入一圈能跟轴直接接触的密封片，并且能在弹簧片弹力的作用下自动退让，以保证始终与轴接触，属于柔性密封系列，能适应转子跳动，长期保持间隙不变。

刷式密封的性能和相关应用一、什么是刷式密封在涡轮机械中,刷式密封是作为篦齿密封换代产品的身份产生的。

传统的篦齿密封是间隙密封,其泄漏量较大,造成了涡轮机的效率损失较大。

而且篦齿密封不能弹性变形,转子的膨胀及跳动都容易造成永久性的磨损,造成泄漏量的进一步加大,涡轮机的性能也因此进一步下降。

为了克服篦齿密封的这两大缺点,刷式密封的概念被提出,它不仅泄漏小而且还能允许转子的膨胀和跳动。

刷式密封的优越性能是由其特殊的结构所决定的。

图1所示是它的图1 刷式密封的结构原理图结构原理图。

它是由刷环和转子通过接触配合实现密封的,因此泄漏较小,大量试验表明,它的泄漏量只有传统篦齿密封的10-20%。

刷环由前挡板、后挡板以及压紧在两者之间的刷束通过焊接形成,而刷束是由大量的细金属丝顺着转动方向排列形成的,它在转子膨胀或跳动时能进行弹性变形,不会造成密封面的严重磨损;如转子表面有耐磨涂层则能进一步减小这种接触磨损。

因此刷式密封具有了良好的动态适应性,允许转子的膨胀和跳动。

二、刷式密封对涡轮机械的性能提高正如前说述,刷式密封的特殊结构决定了它具有泄漏低和允许转子膨胀及跳动的两大优越性,所以在对涡轮机械的效率的提高上也是相当显著的:在航空发动机中,只将一处或几处关键部位的篦齿密封用刷式密封替换,就可以将发动机的推力提高1-3%,燃油消耗率下降了3-5%;在固定式燃气轮机中,只是在高压密封处采用刷式密封,就可以使机组功率输出提高1%左右,热耗率降低0.5%左右;在蒸汽轮机中,只在动叶顶部采用刷式密封就可以获得1%左右的效率收益。

刷式密封的工程应用不仅具有较高的经济性,对于在使用中的涡轮机械的性能提高方面还具有改造所需时间少、改造成本低的优越性。

同时,刷式密封具有可靠的安全性,易于更换,维修方便,同时由于它与转子是柔性接触,因此还可以改善转子的稳定性。

三、刷式密封的安装使用刷式密封在涡轮机械中一般安装在以下几个部位:级间,轴端、叶顶部位、内部隔板和轴承腔等,一般每一级上采用1个刷封,轴端采用3-6个。

刷式密封情况介绍:刷式密封是近年发展起来的一种高效阻尼密封，其泄漏量是梳齿迷宫密封的1/5-1/10，并允许动静之间瞬态严重不同心而保持密封能力不变，既提高了机组效率，又改善了转子的稳定性，是现代先进透平机械发展的关键技术之一。

刷式密封一般用于动静件间的气体介质密封，在液体或粉尘等密封方面，效果也十分明显。

刷式密封的刷毛相对轴的旋转方向按一定倾斜角度规则排列，以减少刷毛的磨损，使刷毛更容易适应转子的制造误差和热变形等，并在转子瞬间大幅径向位移后迅速弹回，保持密封间隙不变。

刷式密封的刷丝主要采用钴基高温合金，具有低脆性、高韧性、保证运行过程中不折断，而高性能的焊接工艺保证刷丝的不脱落，经过精确计算设计的刷毛束厚度及高度保证高性能的封严性，刷丝材料和涂层材料的合理组合保证密封稳定、安全的运行。

1.刷式密封与迷宫式密封的区别：传统的迷宫密封为一种非接触式密封，不能杜绝泄漏，而是用逐级节流的方法来抑制泄漏，由于受设备轴向长度的限制，使迷宫密封泄漏量较大，并且迷宫密封的泄漏流量随着压差的增大而急剧上升，其密封效率急剧下降，据相关统计资料显示，汽轮机间隙每增加0.0254mm，平均功率损失约4~5kW 。

刷式密封可以改善转子的稳定性，使汽轮机或燃气轮机出力提高0.5％~6％（据改造数量、位置、机型、工况等因素，存在差异），刷式密封的出现，使得过去因安全原因不可以达到的小间隙甚至零间隙成为可能，这对机组效率的提高是非常显著的。

从某种角度看，在获得同样效率增量的情况下，改造汽封比改造叶片更节省成本和时间。

2.刷式密封与蜂窝式密封区别刷式密封与蜂窝密封均来源于飞机发动机。

蜂窝密封是第二代产品，刷式密封是最新的第三代产品。

刷式密封更先进，效果更好，可广泛应用于轴端，隔板，叶顶，油封等部位，而蜂窝密封受应用范围限制较多。

蜂窝密封从结构上讲还是一种刚性密封，一旦碰磨，就不可恢复，安装时，间隙控制得再小，过临界或异常震动等情况下就会将其间隙磨大，刷式密封是一种柔性密封，可自适应轴跳动，不会因过临界或异常震动等造成间隙永久变大。

适用标准文案1、梳齿迷宫式汽封当前被宽泛应用于大、中、小型汽轮机的传统汽封主要为迷宫式汽封。

迷宫式汽封中依据断面的形状不一样常用的有枞树型汽封和梳齿式汽封。

此中梳齿式汽封因其汽封成本低、构造简单、安全靠谱且易于安装而被宽泛应用。

其构造以下列图：梳齿式迷宫汽封简图传统梳齿式迷宫汽封安装时径向空隙一般为 0.60~0.80mm，依据转子不一样状况，有时空隙更大。

尽人皆知梳齿汽封主要有以下弊端：汽轮机在起停机过程中过临界转速时，转子振幅较大，若汽封径向安装空隙较小，汽封齿很简单磨损。

因为轴封漏汽量较大（特别在汽封齿被磨损后），蒸汽对轴的加热区段长度有所增添，而且温度也有所高升，使胀差变大，轴上凸台和汽封块的高、低齿发生相对位移而倒伏，造成漏肚量增添，密封成效得不到保证。

汽封齿与轴发生碰磨时，瞬时产生大批热量，造成轴局部过热，甚至可能致使大轴曲折，所以在机组检修时，电厂只好把汽封径向空隙调大，以牺牲经济性为代价来保证机组的安全性。

曲径汽封环形腔室的不平均性，是产生汽流激振的重要原由，而汽轮机高压转子产生的汽流激振一旦发生就很难解决，危及机组的安全运转。

2、侧齿迷宫汽封：侧齿迷宫汽封是一种观点型汽封形式，汽封空隙与传统汽封同样，在现有汽封齿上加工出 1~2 个侧齿和底齿，相当于在很有限的空间内部分增添了迷宫腔的摩阻效应，对照传统汽封会有一些成效，但因为侧齿和底齿的尺寸过小，所以对汽封效率提升十分有限。

3、自调整汽封（布莱登汽封）跟着汽封技术的发展，又从美国引进一种新式可调式汽封——布莱登汽封。

这类汽封能够使汽封空隙调到更小的 0.35~0.45mm，运转中又能够防止转子过临界时振动过大而与汽封的擦碰。

布莱登汽封撤消了传统汽封背部的板弹簧，取而代之的是在每圈汽封弧段端面处加装了四只螺旋弹簧。

自由状态时，在弹簧力作用下，汽封弧块是处于张开状态而远离转子 , 机组启机时，跟着蒸汽流量的增添，作用在每圈汽封弧块背部的蒸汽压力渐渐增大，当这一压力中以战胜弹簧应力、摩擦阻力等时，汽封弧块开始渐渐封闭，直至处于工作状态，并一直保持与转子的最小空隙运转；停机时跟着蒸汽流量的减小，在弹簧应力作用下，推进汽封弧块远离转子。

刷式汽封的特点及应用申先念，石伟伟江苏透平密封高科技有限公司，南京，中国Email: shenxn@摘要：介绍了刷式密封的结构特点和应用发展状况，研究了刷式密封的基本结构，分析了刷式密封的数学模型和密封机理，给出了刷式密封自国内外的应用情况，结合哈三电汽机组改造案例，分析了刷式密封设计过程中的参数选择及应注意的问题。

最后分析了刷式密封技术的经济效益，总结出刷式密封技术在未来的发展中具有重大的研究价值和工程应用价值。

关键词：节能，刷式密封，泄漏，汽轮机Brush type steam seal of the characteristics andapplicationsSHEN Xiannian, SHI WeiweiJiangsu turineseal high technology co.,LTD.,Nanjing,chinaEmail: shenxn@Abstract:The research and application development of brush seal.were summarized and the basic structure of brush seal was introduced.The brush seal’s mathematical model and mechanism were analysed.Give the application of brush seal at home and abroad,the case of steam turbine reconstruction in Electric power company of ha-san was included,the selection of brush seal parameter and the common problems that should be paid attention were analysed.At last,the economic benefits of using brush seal was analysed,and summarized the research value and the engineering application value in the future development.Keywords:energy-saving, Brush seal, leakage, steam turbine1.引言随着我国电力行业的发展，以及国家对节能减排的要求。

三十三万千瓦机组刷式汽封技术应用研究【摘要】根据国家节能减排要求，部分电厂为降低汽轮机组发电煤耗对机组汽封系统进行改造，改造的形式有，梳齿汽封重新调整间隙；蜂窝汽封改造；增加J型密封齿圈数改造；布来登汽封改造；刷式汽封改造等，改造结果有的达到了预期效果，也有的没达到预期效果，还有因碰磨严重需进行揭缸处理的。

我厂三十三万千瓦机组节能改造选用刷式汽封，节能效果比较理想，机组经过8小时的启动磨合后顺利运行，因汽封改造降低发电煤耗约5g/kwh左右。

说明在改造过程中从选择刷式汽封类型到汽封结构设计是正确合理的，这种分析方法也可对其它电厂同类型技术改造有一定借鉴作用。

【关键词】刷式汽封；技术；应用0.引言达拉特发电厂330mw汽轮机是北京汽轮机厂与法国阿尔斯通公司合作生产的机组，型号：T2A-330-30-2F-1080。

汽机高、中、低压缸的工作效率设计值分别是84.65%、91.66%、86.13%。

实际运行中各缸的效率比设计值低2-3%，我厂机组汽封改后，高、中缸的效率达到84.864%、92.328%[1]、低压缸效率达到85.89%[2]，比修前分别提高2.354%、1.797%、1.42%，高、中压缸改造后煤耗降低了约3g/kwh。

低压缸改造后煤耗降低了约2g/kwh，以上计算的节煤量是按西安热工研究院有限公司提供试验报告中的数据进行计算[3]，数据显示，机组各缸效率变化1%对机组热耗影响如下：高压缸影响17.30kJ/（kW.h）；中压缸影响20.02kJ/（kW.h）；低压缸影响36.19kJ/（kW.h）。

通过计算汽封改造使得机组发电煤耗低了5g/kwh左右。

这种效果是比较理想的，说明我们选用刷式汽封进行提效改造是成功的，下面就改造过程中对汽封结构选择和工艺设计进行分析。

1.汽轮机通流间隙对汽缸效率的影响因素现在通过检修来提高汽轮机汽缸效率的方法主要是减小汽轮机通流部分的动静间隙，减小间隙就可减小间隙的漏汽量。