垫片高温密封失效原因分析

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同一膻力等级、不同温度下的压缩回弹曲线
用３同一预紧力、不同温度下泄漏率与介质压力的关系曲线
由图ｌ可见＋同一应力等级下，温度越高压缩 曲线越平坦，而回弹曲线越陡，这说明垫片加载和 卸载弹性模量均与温度有关。随着温度的升高， 垫片压缩鼍增大而回弹性能下降，蠕变加剧，垫片
ｔｅｎｌｐｅｒａｔｕｒｅ
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ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆａｒ ｃｈｏｏｓｉｎｇ
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２逆向通风冷却系统 与传统的汽轮发电机通风冷却系统不『司，空
率为２８２ＭＷ，还有可能增大。由于余热利用，加
上蒸汽轮机，就要求３００ＭＷ以上的空冷电机．具 体容最等级取决于热机，即由热机来决定电机。
冷汽轮发电机新系列首次采用丁逆向式（抽风式）
通风冷却系统，其最人特点是来自冷却器的冷风
直接进入电机进行冷却，并由风扇将风最从电机 中抽出送到冷却器，这样可避免冷风由风扇压进 电机时，将风扇本身的发热也同时带人电机。使
５
５
３提高绝缘导热性能 对于电机绝缘，特别要求导热性能还是首次，
是空冷机型新系列本身的特殊要求。对绝缘的传
统要求是介电性能、机械性能、耐热性能等，把导 热性能放在首位也是当今世界电机绝缘技术的发 展取得的新突破，并能满足这种要求。将Ａｌ：（）３ 微粒ｆ昆入环氧树脂胶中，在不降低其他（电、机、 热）性能的同时，可使这种高导热云母带的导热系 数提高到原来的ｌ ７倍。这对通风冷却效果和迅 速降低采州间接空冷的定于绕组温升非常有效。 此外，所采用的定于ＶＰＩ（整体浸渍）技术也有助 于定子绕组的有效散热和冷却。 ５．４采用３个并联支路 定子绕纰并联支路数增加到３十可以降低定
泄漏率和介质压力基本成线性关系，具有粘性流
体层流的一般特征，泄漏率随温度的升高而增大， 随残余压紧力增大而减小。
（下转＊３７ ｉ）
片材质、结构、温度、介质性质、加载卸载状态等多 种因素影响。
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万 方数据
燃气．蒸汽联合耩环电蛄安电规新系刭的并发
发电设钰（２００３Ｎｏ．６、
却系统的优化，要以最经济的风量有效地把电机 内部的热量散发出去，对风路布置、风道、风口的 结构尺寸、风扇的参数等进行优化设计，采用最先 进的冷却技术，把风景控制到最低限度，同时使风 阻减小，使风耗降低，从而提高电机的效率。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｖｉｅｗ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ｏｆ ｔｈｅ ｌｅａｋａｇｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅ
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状态下经长时间的应力作用都会发生蠕变。温
性能的主要因素。温度越高，蠕变量越太。垫片
应力越大，蠕变量也越大。但垫片温度对蠕变量 的影响比垫片应力的影响大得多。
１
度、时间、应力是影响垫片蠕变性能的主要因素。
温度越高，蠕变量越大；垫片应力越大，蠕变量越 大。但温度对蠕变量的影响较垫片应力大得多。
３密封性能及其泄漏 垫片密封性能是一项综合性髓指标，它受垫
㈦蒜苗ｉ：磊ｉ：罴表示蒯¨化．设备与管道
２００１，４３７万 Nhomakorabea数据由此可见，将来的发展趋势是继续开发３００ＭＷ
以上的这种产品。 我国虽然开发成功了最大为１７６ＭＶＡ的空 冷新系列，但从数量和容量上还满足不了国内市 场需求。哈尔滨电机Ｊ¨有限责任公司正在开发最 大容量为３００ＭＶＡ的这种电机，并将在提高风扇 效率、减薄绝缘厚度、提高绝缘导热系数、改善股 线换位技术等科研课题方面争取更大的突破。预 计不久的将来，中国的产品定将打人国际市场。
数关系。
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２结束语
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由以上分析可以得出：在同一预紧力等级下，
垫片的压缩量随温度的升高而增大；垫片回弹性
由图可见，温度、时间、应力是影响垫片蠕变
能随温度的增高而下降。垫片无论在常温或高温
万 方数据
发电设备（２００３Ｎｏ．６）
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能。以石墨复合垫片为例，图１表示了在同一应
力等级、不同温度Ｆ的压缩回弹曲线。
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以石墨复合垫片为例，图３表示ｒ在同一预 紧力、不同温度下泄漏率与介质压力的关系曲线。 由图可见，泄漏率随温度的升高而增大，随介质压
力的增大而增大。
电机的有效部件（如定子绕组等）的温度降低１０Ｋ
左右。然而这种先进的抽风方式要求转子轴上的 风扇应具有较高的性能。因为从转子表面抽出来 的气体受到转子旋转的牵引作用，这会削弱同向 旋转风扇的抽风作用，所以必须采用高效率高性 能的新型风扇。
（上接第２８丽）
参考文献：
［１］时黎馥垫片高温性能研究及其连接系统的紧密性评定
低风摩损耗，还能充分利用转子旋转产牛的离心 风压获得较高的通风效率。转子副槽为直槽式， 可以减轻加Ｔ难度，只要优选转子槽楔通风｝Ｌ尺 、Ｊ。，调整径向风沟风速分布，即可达到温升分布均 匀的目的。
５
６今后发展趋势
当今世界高效、节能、环保、可靠的燃气一蒸汽
联合循环电站发展很快，采用空气冷却的透平发 电机市场需求十分旺盛。当前燃气轮机的最大功
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发电设备（２００３Ｎｏ・６）
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垫片高温密封失效原因分析
李彦林，杜增辉， 叶晓东
（新疆克拉玛依石化公司热电厂，新疆克拉玛依８３４００３）
摘要：针对管道法兰连接中垫片的泄漏，通过研究垫片在高温状态下的力学性能和密封性能，分析ｒ高 温状态下拯片密封失效的原因，并在此基础上提出了垫片在高温状态下密封性能的基乖规律，可供高温管道 密封件的选择、管理及榆修借鉴。 关键词：热力系统；管道；阀ｆ】；密封垫片；高温泄漏 中圈分娄号：Ｉ＇Ｋ２８４ １ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—０８６Ｘ（２００３）０６ ００２７ ０２
良好的压缩性能是保证其表面与法兰面形成初始
密封的基本条件；在操作工况下，由于介质压力、
温度的影响，导致螺栓伸长和法兰变形，法兰密封 面和垫片间产生相对分离的倾向，垫片上的压紧 力减小，进而造成连接密封性能下降甚至产生泄
漏，所以要求垫片具有较好回弹能力以补偿密封 面间的分离。可见垫片压缩回弹性能对高温工况 下的法兰密封尤为重要。 不同垫片材料的高温压缩回弹性能相差较 大。理想的垫片材料应具有表面屈服性能好和整 体回弹性能好的综合特性，采用复合材料改进垫 片结构可达到上述要求，从而提高系统的密封性
０前言
在热力系统中，管道、阀门等总是在高温、高 压状态下运行，而其连接一般采用螺栓法兰连接， 垫片是其中重要的密封元件，它的密封性能直接 关系到系统的严密性，一旦系统严密性被破坏发 生泄漏，必将造成严重的后果。因此，高温下螺栓 法兰连接的严密性是目前工程实际亟待解决的问 题。
螺栓法兰连接的密封主要是通过垫片变形、 增加流体泄漏阻力实现的。在预紧过程中，垫片
１垫片高温性能及泄漏原因分析
垫片在高温状态下的性能可出压缩回弹性 能、蠕变性能、密封性能来表示。分别洋述如下：
１．１压缩回弹性能及其泄漏
收稿日期：２００２
Ｉ【ｌ ２４
作者简介！李彦林（】９６３），男，高级１＝程师．克拉玛似石化公司热电Ｊ 障检测薄研究。
Ｊ长，土要占Ｌ事动力与环境工程、石｛１ｌ｜化Ｔ及电力传动设备的故
分消失，引起连接系统中各受力元件的应力松弛， 从而导致连接系统密封失效。高温工况下这种情 况更加严重。以石墨复合垫片为例，图２表示了 在不同应力等级、不同温度下的蠕变曲线。
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罔４同一祖鹱Ｆ泄祸翠与介质压力和蛰片压紧应力的关系曲线
图中表明，泄漏率和介质压力基本成线性关
系，具有粘性流体层流的一般特征；泄漏率和垫片 残余压紧应力成负指数关系，残余压紧力越大，泄 漏率越小；泄漏率随温度的升高而增大，两者成指
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Ｘｉａｏ—ｄｏｎｇ
（Ｘｉｎｇｉｉａｎｇ Ｋｅｌａｍａｙｉ Ｐｅｔｒｏ—Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ’Ｓ Ｇｏｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐｏｗｅｒ
Ｐｌａｎｌ，Ｋｅｌａｍａｙｉ ８３４００３，Ｃｈｉｎａ）
以石墨复合垫片为例，图４表示了在同一温 度下泄漏率与介质压力和垫片压紧应力的关系曲 线。由图可见，在恒定温度下泄漏率随介质压力 的增大而增大，随垫片应力的增大而减小。
塑性变形量增加＋故回弹率下降。这是导致高温
连接泄漏的主要原因。 １．２蠕变性能及其泄漏
无论常温或高温状态下，垫片在长时间应力 作用下都会产生蠕变。垫片蠕变使其弹性变形部
１转子副槽直接冷却
采用在火容量氢内冷汽轮发电机ｒ开发和应
用已经比较成熟的转子副槽直接冷却先进技术，
并用窄气取代氢气作为冷却介质，从而节省ｒ大
量的与氢气有关的辅助设备。由于空气密度高达 氧气的７倍，为了有效降低风摩损耗和通风损耗， 对汽轮发电机的通风计算采用迭代法进行非线性 计算，特别是针对关键的三通结构，还采用了世界