一種汽輪機的導流式多級次減壓汽封技術的製作方法

2023-05-26 18:56:16

本發明涉及一種減壓汽封技術領域，尤其涉及一種汽輪機的導流式多級次減壓汽封技術。

背景技術：

汽輪機是高速旋轉的大型、精密熱功轉換動力機械。在汽缸、隔板等靜體與主軸、葉片等轉體間必須預留一定的軸向和徑向間隙，以免機組在工作時動靜部件發生碰摩。為了減小汽封間隙的漏汽，必須設置汽封裝置，在保證不發生動靜摩擦前提下，使汽封間隙處於標準範圍內並趨向最小值。這樣才能保證多級汽輪機各級和各缸之間減少漏汽損失，提高機組熱效率。

在汽輪機熱功轉換的各項損失中，汽封漏汽損失佔有很大比重，對汽輪機的熱功轉換效率有重要影響。汽輪機出現一百多年來，其技術理論已日趨完善，在現有的汽輪機技術理論，製造工藝和應用材料基礎上，大幅度提高汽輪機內效率是不現實的，但是通過減小汽輪機汽封與轉子動靜配合間隙達到減少漏汽的目的，是提高汽輪機運行效率主要途徑，同時改造成本遠低於通流改造，尤其現代大容量高參數的汽輪機，間隙漏汽對汽輪機效率的影響更大。以國產引進型mw300機組為例，高中壓間汽封實際運行間隙均在0.8mm以上，根據實驗測得的數據，僅通過這部分汽封漏汽所造成的漏汽損失就使機組熱耗增加60kj/kwh以上，折合標準煤2克以上。因此減少汽封間隙漏汽對汽輪機效率的提高至關重要。

但是，汽輪機是高速旋轉機械，在減少通流間隙漏汽(即汽封漏汽)的同時又要兼顧到機組動靜碰磨的安全性。汽封是汽輪機動靜部件之間的過渡部件，極易因汽封體故障而引起汽輪機動靜部件之間直接摩擦碰 撞，傷及汽輪機大軸，嚴重時造成大軸永久性彎曲的重大事故。儘管機組運行中啟機不暢，甚至造成重大彎軸重大事故得原因可能是多方面的，但是結果所反映出來的根本原因是由於動靜碰磨所造成的，事故反映出來的是動靜間隙的問題。以mw200機組為例，80年代初期，彎軸現象時有發生，針對mw200機組的彎軸現象，90年原能源部下文要求電廠和將mw200機組前軸封部分汽封間隙調為1—1.2mm，以犧牲機組的經濟性來保證安全性。

汽封兼顧安全、經濟的雙重責任，所以人們一直在探求新的汽封結構型式，以解決既能夠大幅度提高密封性能、又能滿足機組安全運行這一長期困擾汽機專業人員的兩難問題。因此研究及推廣應用高效、安全的汽輪機汽封，一直是汽輪機專家們追求的目標，也是各汽輪機製造商及各發電廠追求的目標。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種汽輪機的導流式多級次減壓汽封技術，解決了現有的汽封技術易致故障而引起汽輪機動靜部件之間直接摩擦碰撞，傷及汽輪機大軸，嚴重時造成大軸永久性彎曲的重大事故的問題。

本發明採用如下技術方案：

一種汽輪機的導流式多級次減壓汽封技術，包括汽封主體、汽端、氣端、渦流腔室、盲端迷宮渦流腔室、開放迷宮渦流腔室、盲端彎管渦流腔室、開放彎管渦流腔室、導流齒、高齒、低齒、渦流腔室排齒、汽流入口、氣流出口、渦流減壓技術、氣壓平衡區間技術、導流式漸次減壓技術，其特徵在於:

所述汽封主體呈徑向軸對稱「工」字形，其軸向端以對稱軸對稱設有三組所述渦流腔室，所述汽封主體對稱軸的汽端一側設有兩個所述盲端迷宮渦流腔室，兩個所述盲端迷宮渦流腔室之間設有所述盲端彎管渦 流腔室，所述汽封主體對稱軸的氣端一側設有對應的所述渦流腔室均設有所述氣流出口；所述渦流腔室沿軸向設有所述低齒、汽流入口、導流齒和高齒，所述渦流腔室的壁面上設有渦流腔室排齒，其中所述開放迷宮渦流腔室和開放彎管渦流腔室的末端設有所述氣流出口，構成一種汽輪機的導流式漸次減壓汽封裝置的結構和結構特徵；

其技術特徵在於，

根據所述一種汽輪機的導流式漸次減壓汽封裝置的結構，在軸向上形成六個相對封閉的區間，當汽輪機運轉時，在軸心形成一個低氣壓區，高壓蒸汽快速衝入第一個設在所述汽端的所述盲端迷宮渦流腔室，受到所述高齒的阻擋後，在所述導汽齒和汽輪機高速運轉的離心力的作用下，瀉出的高壓蒸汽高速進入所述渦流腔室的迷宮，在所述低齒和所述渦流腔室排齒及汽輪機強大的作用下，形成複雜的渦流流道，充分延長蒸汽的在所述渦流腔室的停留時間，使得摩阻效應更大，增大了渦流降速的效果，減少蒸汽激振力引起的軸系振動，同時使所述盲端迷宮渦流腔室內氣壓迅速高於輪機汽室的氣壓，蒸汽返回汽輪機，同時有少部份蒸汽從高齒的間隙進入第二個相對封閉的區間，在第二個相對封閉的區間設有腔室小的所述盲端彎管渦流腔室，由於進入所述盲端彎管渦流腔室的蒸汽少，所以設置一個腔室小的所述盲端彎管渦流腔室，實現快速形成高壓渦流和延長渦流停留時間，有效封堵前一個相對封閉區間瀉出的蒸汽，第三個相對封閉區間用相同方法再次對瀉出蒸汽進行封堵，由於進入第三個相對封閉空間的蒸汽更少，所以採用腔體較大的盲端迷宮渦流腔室，主要是延長氣流在腔室內流動的時間，構成所述渦流減壓汽封技術；在第四到第六的所述氣端的三個區間，與所述汽端對稱設置三個形狀大小對應相同，但腔室末端設有所述氣流出口的渦流腔室，汽輪機運行時，汽輪機軸心區產生一個低壓區，空氣通過所述氣端的第一個所述 高齒的間隙，進入第六個相對封閉區間的所述開放迷宮渦流腔室，所以所述氣端設置的所述渦流腔室設置所述氣流出口，將吸入的空氣、蒸汽冷卻水和低溫蒸汽導出，有利於在所述汽端的第三個相對封閉區間的所述高齒兩邊形成氣壓平衡，極大地增大所述渦流腔室的容積、延長氣流在腔室內流動的時間，顯著提高了汽封的熱力學效應、摩阻效應和流束收縮效應等正效應，降低透氣負效應，構成一種汽輪機的導流式多級次減壓汽封技術。

進一步地，所述氣壓平衡區間技術由所述汽封主體上所述盲端迷宮渦流腔室、盲端彎管渦流腔室、盲端迷宮渦流腔室、開放迷宮渦流腔室、開放彎管渦流腔室、開放迷宮渦流腔室的排列方法構成，所述盲端迷宮渦流腔室和相鄰的所述開放迷宮渦流腔室的氣壓相對平衡。

進一步地，所述渦流腔室內通過建立的所述導流齒、低齒、渦流腔室排齒形成複雜的渦流流道，導流齒與高齒連接部分的所述渦流腔室的末端設計有汽流出口，使渦流腔室形成活腔，即時導出低溫蒸汽、蒸汽凝結水和空氣。

進一步地，利用數控及電火花加工技術，把所述渦流腔室設置成開放和/或盲端的多弧形迷宮和/或多弧形彎管的高低齒結構，極大地增大了內腔體的容積、粗糙程度、延長氣流在腔體內流動的時間。

本發明的有益技術效果是：

本發明公開了一種汽輪機的導流式多級次減壓汽封技術，解決了現有的汽封技術易致故障而引起汽輪機動靜部件之間直接摩擦碰撞，傷及汽輪機大軸，嚴重時造成大軸永久性彎曲的重大事故的問題。

本發明採用把渦流腔室設計成開放的多弧形迷宮和/或多弧形彎管與盲端的多弧形迷宮和/或多弧形彎管科學組合的技術方法，實現了結構簡單，增大了渦流降速的效果，減少蒸汽激振力引起的軸系振動，減輕 水汽對末級葉片的水蝕現象；極大增加了熱力學效應和摩阻效應，對氣流在內腔體的強烈紊流現象起到非常好的截流作用。克服了現有技術的不足。

附圖說明

圖1是本發明結構示意圖。

圖中所示：1-汽封主體、2-汽端、3-氣端、4-渦流腔室、5-盲端迷宮渦流腔室、6-開放迷宮渦流腔室、7-盲端彎管渦流腔室、8-開放彎管渦流腔室、9-導流齒、10-高齒、11-低齒、12-渦流腔室排齒、13-汽流入口、14-氣流出口。

具體實施方式

通過下面對實施例的描述，將更加有助於公眾理解本發明，但不能也不應當將申請人所給出的具體的實施例視為對本發明技術方案的限制，任何對部件或技術特徵的定義進行改變和/或對整體結構作形式的而非實質的變換都應視為本發明的技術方案所限定的保護範圍。

實施例

如圖1所示，一種汽輪機的導流式多級次減壓汽封技術，包括汽封主體1、汽端2、氣端3、渦流腔室4、盲端迷宮渦流腔室5、開放迷宮渦流腔室6、盲端彎管渦流腔室7、開放彎管渦流腔室8、導流齒9、高齒10、低齒11、渦流腔室排齒12、汽流入口13、氣流出口14。

首先在所述汽封主體1上設置所述汽端2、氣端3和渦流腔室4，再在所述渦流腔室4上設置所述導流齒9、高齒10、低齒11、渦流腔室排齒12、汽流入口13和/或氣流出口14，所述渦流腔室4包括所述盲端迷宮渦流腔室5、開放迷宮渦流腔室6、盲端彎管渦流腔室7、開放彎管渦流腔室8。然後在所述汽封主體1上由所述汽端2向所述氣端3依次設置 所述盲端迷宮渦流腔室5、盲端彎管渦流腔室7、盲端迷宮渦流腔室5、開放迷宮渦流腔室6、開放彎管渦流腔室8、開放迷宮渦流腔室6。完成一種汽輪機的導流式多級次減壓汽封技術的實施。

當然，本發明還可以有其他多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可以根據本發明做出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。