一种适用于低负荷工况的改进型布莱登汽封的制作方法

本发明专利属于能源类汽轮机发电技术领域，涉及一种适用于参与深度调峰、经常处于低负荷工况(40％以下)运行的燃煤发电机组汽封。

背景技术：

布莱登汽封目前广泛应用于火力发电厂汽轮机汽封和轴封密封上。其原理是通过在进汽面上铣出一道引汽槽，使汽封弧段背面压力(汽封体沟槽内部压力)等于进汽侧压力。同时在汽封弧段的端面上钻孔装入螺旋圆柱弹簧，其上下汽封环中间各有两只螺旋圆柱弹簧，共四只。弹簧的推力使得汽封弧段在没有蒸汽压力时呈开启状，当蒸汽流量逐步增大，汽封弧段背面蒸汽作用力与汽封弧段的端面间的弹簧作用力相互平衡，汽封逐步关闭。

布莱登汽封的优点是机组启动过程中最易发生汽封磨碰工况时，汽封环打开，汽封间隙最大，可避免汽封与轴动静碰磨；当汽轮机运行工况稳定或带一定负荷时，汽封环闭合，汽封间隙达较小值，这对于电网调峰范围大、机组启停频繁是安全可靠的。

目前在汽轮机中应用的布莱登汽封，设计安装间隙一般为0.35±0.05mm，在蒸汽流量达到3％左右开始逐步关闭，在蒸汽流量达到30-40％汽封完全关闭。近年来，随着新能源发电比例逐步增加、外来电比例不断升高等影响，电网调峰能力要求越来越高，传统煤电机组也需要具备深度调峰能力。目前煤电机组深度调峰要求最低负荷已经从40％下探到30％甚至20％-25％。

在这个大背景下，布莱登汽封若在30-40％负荷段才完全关闭，将大大影响机组的经济性。并且汽封频繁开启和闭合，也将加剧汽封段结合面的磨损、加大汽封弹簧卡涩的风险。

再热式火电汽轮机有很大一部分是高中压合缸结构。过桥汽封即高中压缸平衡活塞处汽封，由高压侧过桥汽封和中压侧过桥汽封组成。由于高中压缸间过桥汽封处于高中压汽缸缸内的特殊位置，且高中压转子中部挠度较大，这种结构布置使得高、中压缸间轴封实际漏汽量往往比设计值(一般设计过桥漏汽量占再热蒸汽流量的2％)偏大，甚至达到设计值数倍，严重降低机组经济性。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种适用于低负荷工况的改进型布莱登汽封，解决高中压合缸结构的汽轮机在低负荷工况(40％以下)下，因过桥汽封未完全关闭造成的经济性下降、汽封故障率增高等问题。

这种适用于低负荷工况的改进型布莱登汽封，包括圆柱弹簧、汽封体和汽机转子；若干汽封体分布于汽机转子周围一圈，汽封体弧段的两侧断面均钻孔装入圆柱弹簧，汽封体弧段之间通过圆柱弹簧连接，弹簧长度为常规设计长度的65-75％，其中常规设计长度为5-6cm。

作为优选：汽封关闭状态下汽封体与汽机转子的间隙为0.75±0.05mm。

作为优选：四个弧形的汽封体组成一圈环状的汽封。

作为优选：连接汽封体的四个圆柱弹簧长度相等。

作为优选：汽封关闭状态下汽封体与汽封体之间相互贴合。

作为优选：汽封打开状态下汽封体与汽封体之间的间隙均相等。

作为优选：汽封体下部设有尖齿状结构。

作为优选：汽封体的进汽面上设有一道引汽槽。

本发明的有益效果是：

1、本发明缩短了汽封弹簧长度，一方面提高了机组经济性，另一方面避免了汽封的频繁开启和闭合，延长了汽封寿命，防止了频繁冲刷造成汽封段结合面漏汽、弹簧失效或卡涩等问题。

2、本发明增大了过桥汽封设计安装间隙，以适应长期低负荷运行需要，兼顾了机组的经济性和安全性。

附图说明

图1为本发明汽封圆柱弹簧示意图。

图2为本发明汽封端面结构示意图。

图3为本发明汽封与转子安装示意图。

附图标记说明：1——圆柱弹簧；2——汽封体；3——汽机转子；4——汽封与转子间隙。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

作为一种实施例，如图1-3所示，所述适用于低负荷工况的改进型布莱登汽封，通过调整汽封结构中弹簧长度、增大汽封安装间隙，使得汽封关闭时间提前，满足燃煤发电机组在深度调峰背景下长期低负荷运行要求，提高了机组经济性和安全性。其结构包括圆柱弹簧1、汽封体2、汽机转子3和汽封与转子间隙4。若干汽封体2分布于汽机转子3周围一圈，汽封体弧段的两侧断面均钻孔装入圆柱弹簧1，汽封体弧段之间通过圆柱弹簧1连接，弹簧长度为常规设计长度(常规设计长度为5-6cm)的65-75％(更具体的为70％)，使得机组在20％蒸汽流量下汽封即可完全关闭。

作为一种优选的实施例，在安装汽封体时，调整汽封体与转子之间的安装间隙，使得汽封关闭后，汽封的安装间隙(即汽封与转子间隙4)从原推荐的0.35±0.05mm放大至0.75±0.05mm(以东方汽轮机厂设计的过桥汽封为例，根据采用汽封形式(非布莱登汽封)的不同，一般设计过桥汽封间隙0.75～1.2mm(采用das汽封时，安装间隙为0.75mm))。

作为一种优选的实施例，四个弧形的汽封体2组成一圈环状的汽封，连接汽封体2的四个圆柱弹簧1长度相等。

作为一种优选的实施例，汽封关闭状态下汽封体2与汽封体2之间相互贴合；汽封打开状态下汽封体2与汽封体2之间的间隙均相等。

作为一种优选的实施例，汽封体2下部设有尖齿状结构。汽封体2的进汽面上设有一道引汽槽。

本发明的原理：在不同工况下，利用汽封背部受到的蒸汽作用力和圆柱弹簧的弹力之间的平衡，保持汽封间隙随蒸汽流量变化，并在蒸汽达到20％后汽封完全关闭，保障机组在低负荷段运行的经济性。

本发明的工作过程：机组启动和停机过程中，蒸汽流量小、汽封体受到的作用力不足，在弹簧力作用下汽封打开，汽封间隙自动放大，保障机组的安全稳定运行，该过程中属于非正常工况。当启动完成，汽封受到的蒸汽作用力逐步增大至与弹簧力平衡，汽封关闭，汽封与转子间隙处于最小值，此时过桥汽封与转子之间间隙为0.75±0.05mm，兼顾了机组的经济性和安全性。

本发明的优点：

1、通过缩短汽封弹簧长度，降低过桥汽封关闭负荷要求。当机组经常处于30％负荷段甚至更低负荷段运行时，势必要求布莱登汽封能提前关闭。因此，本发明提出通过缩短汽封弹簧长度至原设计长度的65-75％，使得机组在20％蒸汽流量状况下，汽封即完全关闭。这一方面提高了机组经济性，另一方面避免了汽封的频繁开启和闭合，延长了汽封寿命，防止了频繁冲刷造成汽封段结合面漏汽、弹簧失效或卡涩等问题。

2、增大过桥汽封设计安装间隙，适应长期低负荷运行需要。布莱登汽封弹簧长度缩短后，若其他参数不调整，打开状态下，其与转子之间的安装间隙势必将减小，这将造成机组在启动过程特别是过临界时的振动、动静碰磨等问题。因此，本发明提出增大汽封安装间隙，从原推荐的0.35±0.05mm放大至0.75±0.05mm。

技术特征：

1.一种适用于低负荷工况的改进型布莱登汽封，其特征在于：包括圆柱弹簧(1)、汽封体(2)和汽机转子(3)；若干汽封体(2)分布于汽机转子(3)周围一圈，汽封体弧段的两侧断面均钻孔装入圆柱弹簧(1)，汽封体弧段之间通过圆柱弹簧(1)连接，弹簧长度为常规设计长度的65-75％，其中常规设计长度为5-6cm。

2.根据权利要求1所述的适用于低负荷工况的改进型布莱登汽封，其特征在于：汽封关闭状态下汽封体(2)与汽机转子(3)的间隙为0.75±0.05mm。

3.根据权利要求1所述的适用于低负荷工况的改进型布莱登汽封，其特征在于：四个弧形的汽封体(2)组成一圈环状的汽封。

4.根据权利要求1所述的适用于低负荷工况的改进型布莱登汽封，其特征在于：连接汽封体(2)的四个圆柱弹簧(1)长度相等。

5.根据权利要求1所述的适用于低负荷工况的改进型布莱登汽封，其特征在于：汽封关闭状态下汽封体(2)与汽封体(2)之间相互贴合。

6.根据权利要求1所述的适用于低负荷工况的改进型布莱登汽封，其特征在于：汽封打开状态下汽封体(2)与汽封体(2)之间的间隙均相等。

7.根据权利要求1所述的适用于低负荷工况的改进型布莱登汽封，其特征在于：汽封体(2)下部设有尖齿状结构。

8.根据权利要求1所述的适用于低负荷工况的改进型布莱登汽封，其特征在于：汽封体(2)的进汽面上设有一道引汽槽。

技术总结
本发明涉及一种适用于低负荷工况的改进型布莱登汽封，包括：圆柱弹簧、汽封体和汽机转子；若干汽封体分布于汽机转子周围一圈，汽封体弧段的两侧断面均钻孔装入圆柱弹簧，汽封体弧段之间通过圆柱弹簧连接弹簧长度为常规设计长度的65‑75％，其中常规设计长度为5‑6cm；汽封关闭状态下汽封体与汽机转子的间隙为0.75±0.05mm。本发明的有益效果是：缩短了汽封弹簧长度，一方面提高了机组经济性，另一方面避免了汽封的频繁开启和闭合，延长了汽封寿命，防止了频繁冲刷造成汽封段结合面漏汽、弹簧失效或卡涩等问题；增大了过桥汽封设计安装间隙，以适应长期低负荷运行需要，兼顾了机组的经济性和安全性。

技术研发人员：郑渭建;童小忠;朱青国;吴恒刚;徐书德;顾伟飞;董益华;祝相云;陈杰
受保护的技术使用者：浙江浙能技术研究院有限公司
技术研发日：2021.03.09
技术公布日：2021.05.11