复合式密封技术简介.docx

复合式密封
复合式密封是梳齿式密封与刷式密封的组合，充分发挥了传统梳齿式密封与刷式密封的优点,其结构示意图如下：

复合式密封的技术成果
l 可靠的技术一直在航空发动机使用
l 此技术一直由美国公司垄断
l 经过大量的科研试验
l 目前已成功在汽轮机上应用
l 军工级产品
l 最先进的材料及焊接技术
l 最严格的检验程序
复合式密封的结构特点
l 复合式密封由梳齿与密封刷组成。密封刷由前面板、后面板和夹装在两者之间的以高密度耐高温合金丝为原料的刷毛组成，刷毛沿转子旋转方向有一定的倾角，以吸引转子的径向偏移，形成闭合状态。刷式密封使介质泄露主要发生在密集排列的细金属丝之间形成的微小缝隙中，这些缝隙所形成的曲折路径确保了流体在其中流动的不均匀性，使流体产生自密封效应，从而有效的减少泄露。
l 刷丝纤维材料采用进口Φ0.07mm的镍基耐高温合金 ；
l 刷沿轴转向成45～60 °角，采用激光焊接工艺，镶嵌在汽封环体上
l 汽封环体材料用原汽轮机厂设计同等材料或不低于原设计材料制成
l 制造成型后的刷丝厚度0.8 ～ 1.2mm，抗拉强850MPa；
l 刷封安装间隙按原梳齿式间隙设计值下限0.30 ～0.70mm(依据不同位置而定）。

复合式密封的工作原理
l 由于刷丝间空隙的不均匀性，均匀的来流进入刷丝束中就变得不均匀了，并且从紧密的刷丝束区域向疏松的刷丝束区域偏流，这些偏流在刷丝间逐渐形成同向流和射流，并产生随机的二次流和漩涡流。而当一射流遇到前面紧密的刷丝束，就会改变运动方向而变成和主流方向垂直的横向流动。正由于刷丝束破环流动而确保流动的不均匀性，使流体产生了自密封效应，横向流动代替向前流动显然是对流体自密封的重要贡献，它能使横流过刷子的总压降增大从而减小密封的泄漏。

l 无论是在环形的刷子中还是在线性的刷子中，其流动都存在4种基本形式，即同向流、射流、漩涡流和横向流。
l 当来流通过刷丝有一定间隙的区域一般就变成同向流或射流，而遇到刷丝周向没有间隙而轴向（横向）有间隙的区域就变成横向流，当同相流、射流或横向流进入一较大的空间隙区域就有可能产生漩涡流。
l 刷丝在流体流动过程中就像无数多的迷宫密封中的流齿，能很好的起到节流的作用，消耗汽流的能量产生降压作用。

l 通过运用多孔介质的泄露数值模型对刷式密封进行的研究，刷式密封的泄漏特点可解释为：由于压比的增大，刷子中刷丝的密度增加，刷丝之间的空隙减少而使有效的泄漏面积减少，使泄漏流动的阻力增大，从而使泄漏随压比增加的梯度降低；而当压比增大后又减小时，由于刷丝之间的摩擦阻尼作用，使泄漏随压比减小的变化滞后，从而使泄漏低于同压比增加时的泄漏值。密封刷在泄漏实验中的“迟滞”现象充分说明了其作为全新一代的密封形式的先进性及优越性。
改造方案:
轴端汽封的改造：
ü 轴封端原凸台式结构形状仍保留不变，即汽轮机转子的外形尺寸无须改变；
ü 原汽封套、汽封环及弹簧结构形状、材质不变；
ü 将原汽封平齿或高低齿环体中的一齿更换成刷式密封（复合式）；
ü 安装过程中的间隙测量，只需对原有梳齿间隙设计值下限进行测量（压胶布工艺）检验即可。
叶顶、隔板汽封的改造：
对于叶顶、隔板汽封（除镶齿不做改造外）与轴端汽封改造方法相同
复合式密封的技术优势
泄漏量小: 经过严格的实验测试泄漏率和泄漏量，实验证明复合式汽封的泄漏量是梳齿式汽封泄漏量的5% ~10%；
提高机组效率
使用经验数据显示：
ü 国外100MW～800MW汽轮机，同工况下普遍提高出力2.6～6%；
ü 航空发动机应用汽封刷后，航空发动机推力增大2%，耗油率降低2%左右；
ü GE在中国的燃气轮机的升级改造中，能提高燃机出力2%～5%；
ü 我国已改造的汽轮机缸效率普遍提高1.8～5.6%，热耗降低1.5～6%。
复合式密封的技术优势
有可靠的质量保证:
选择的高温合金丝具有耐高温、耐磨损、抗拉强度高的特点；先进的制造工艺确保刷环的质量。

复合式密封的安全性:
复合式密封在保证机组介质泄漏量最小的前提下由于密封刷毛的存在，可适应转子的瞬间振动，一旦与转子发生碰磨，密封刷不易磨损，并且对轴伤害轻微，防止因汽封与转子的碰磨引起的大轴弯曲。经过特殊工艺处理的刷丝可适应机组的长期运行，使用寿命不低于一个大修期。
复合式密封的经济性
ü 以4×300 MW容量电厂为例,年耗标煤量约为200万吨，年节约1% 燃煤是2万吨，以煤价500元/吨计算： 20000×500元 = 1000万元。
ü 以4×600 MW 容量电厂为例,年耗标煤量约为350万吨，年节约1% 燃煤是3.5万吨，以煤价500元/吨计算：35000×500元=3250万元。