侧齿汽封论文.docx

侧齿汽封节能技术在汽轮机上的应用
曲莹军◆李放＊
（◆抚顺发电厂安生部处长，＊抚顺发电厂安生部汽机专工）
摘要：本文阐述了一种新型结构的汽轮机汽封（侧齿汽封）。该汽封在不增加轴封段长度的前提下,可提高密封效率23%以上，有效提升汽轮机运行品质。关键词：汽轮机组；侧齿汽封;热力试验报告
Sidetoothlabyrinthpackingenergyconservationtechnologyonsteamturbineapplication
YingjunQu◆FangLi*
(◆Fushunpowerplantpeacefuldepartmenthead,*Fushunpowerplantpeacefulsteamenginespecialization)
Abstract:Thisarticleelaboratedonekindofnewstructuresteamturbinelabyrinthpacking(sidetoothlabyrinthpacking).Thislabyrinthpackingindoesnotincreasetheaxistosealthesectionlengthunderthepremise,Mayenhancethesealefficiencyabove23%,effectivelypromotesthesteamturbinemovementquality.
Keyword:Steamshipunit;Sidetoothlabyrinthpacking;Thermalenergytestreport
前言：
汽轮机正常运行时，由于主轴穿出汽缸处存在径向间隙，因此在压差的作用下，高压端或高压缸两端，汽缸内的蒸汽会向外泄露；同时，低压端或低压缸的两侧，空气会漏入汽缸。漏汽损失的存在，使机组的热效率降低，做功能力下降，并增大凝结水的损失，从而影响机组的经济性。另外漏入的空气量过多，会使汽轮机的真空降低，并增大抽汽的负荷。尽管采用轴封系统可使轴封漏汽得到回收，但却使蒸汽的能量贬值。因此减少汽轮机轴封漏汽量，受到了设计，制造及运行部门的普遍关注。
我单位于2005年7号机大修中采用了大连华鸿工业公司设计生产的TK系列侧齿汽封，获得了良好的改造效果，本文认为该产品应具有广泛的应用前景。
1、密封原理1.1设计原理
带有侧齿的曲径轴封的示意图如图1所示。该型轴封打破常规齿型轴封的高齿—低齿的结构特征，采用高齿—低齿—更高齿—低齿的结构，并在高齿和更高齿上带有不同数量的侧齿。因此，在相同长度的轴封段内，蒸汽泄露时经过的轴封齿隙增加，路径复杂，使漏汽量减少。

1.2侧齿轴封漏汽量的计算方法
蒸汽在轴封齿内的流动类似于在不带斜切部分的喷嘴内的流动。由于通过轴封的蒸汽压力逐渐降低，密度逐渐下降，当一定量的蒸汽通过轴封时，汽流速度必然会逐渐增大，在最后一个轴封齿内达到最大值或达到临界速度。显然，不管蒸汽在最后1个齿隙内是否达到临界速度，其余各齿隙内汽流速度均小于临界速度〔1〕。现分别讨论其漏汽量的计算方法。
1.2.1若已知某轴段轴封前后的压力与，轴封间隙为，轴封的平均直径为，责轴封间隙面积为

通过第1个轴封间隙的蒸汽流量为
(1)
其中，，分别为轴封齿出口的蒸汽流动速度和密度；k为蒸汽的绝热指数；为第1个轴封齿后的蒸汽压力；—蒸汽在轴封齿内流动的流量系数；——轴封间隙的面积。
由于轴封齿隙两边蒸汽压差很小，于是可以将式(1)按照二项式展开，并略去高阶微量，则有
(2)
又由于蒸汽在轴封中的流动属于节流过程，所以在定压比热保持不变的条件下，温度也近似保持不变，故上式可以写成
(3)
亦对于第1个轴封齿，有

对于第2个轴封齿，有

········
同样道路，对于第z个轴封齿，有
(4)
分别写出第1个到第z个齿隙轴封漏汽量的关系式，并将各个等式两边相加，得
(5)
令

则有

(6）

式(6)就是蒸汽在最后1个轴封齿内汽流速度小于临界速度时，轴封齿漏汽量的计算公式。
最后1个齿隙内达到临界速度
此时，除最后1个齿隙外，其余各齿隙的汽流速度均属于临界速度，故这些齿隙内的漏汽量为
(7)
其中

而对于最后1个轴封间隙，由于蒸汽达到了临界速度，所以，通过的流量为临界流量，因此
(8)
对于过热蒸汽，k=1.3;即使是饱和蒸汽，其通过轴封节流后也变成热蒸汽。
因为流过轴封各个间隙的流量相等，所以，由式(7)和式(8)相等可得
(9)
将代入式(8)中，即可以得到最后1个轴封间隙内达到临界速度时的轴封漏汽量为

(10)

临界状态的判别式
由以上分析可以看出，计算轴封漏汽量应该首先判断蒸汽在最后1个轴封齿内是否达到临界速度，故应该确定出其判别式。
当最后1个轴封齿内达到临界速度时，齿隙前后的压力