作者：與奮鬥（dòu）者同（tóng）行

汽輪機的運行頻率受多方麵因素的影響，而其中Z為常見的是汽輪機通流部分的前後軸封以（yǐ）及動靜葉汽封漏氣問題，從而降低了汽輪機組的運行效率。對此，為了降低汽（qì）封係統漏（lòu）氣問題對汽輪機運行效率的（de）影響，汽輪機設計技（jì）術人員（yuán）應該注重汽輪（lún）機汽封設計環（huán）節，做好設計工作，並結合實際對其進行科學有效的節能設計。

1　汽（qì）輪（lún）機汽封的（de）概述

在汽輪機正常運行（háng）的過程中，由（yóu）於其內部主軸在穿出汽缸（gāng）時存在一定的徑向間隙，再加上內外壓力差的作用力，致使其在（zài）主軸和隔（gé）板之間、汽缸（或（huò）隔板套）和動葉頂部（bù）之間的間隙處存在的級間蒸汽產生（shēng）自高壓（yā）端向著低壓端的泄漏問題。另外，在汽輪機中低壓缸的兩端或低壓端、高壓缸的兩端或（huò）高壓端（duān），同（tóng）樣存在著自內（nèi）向外的高壓蒸汽（qì）外泄問題，低（dī）壓（yā）缸空氣（qì）流入（rù）汽缸的狀況。

正是由（yóu）於這些問題的存在，使得汽輪機的各級效率不斷降（jiàng）低，真空、增大凝結水的損失不斷增（zēng）加（jiā），並提（tí）高了廠用電率，從而降低了汽輪機組對燃煤的利用率。所（suǒ）以在（zài）汽輪機（jī）的設（shè）計過（guò）程中（zhōng），應該注重對齒數的優化（huà），調整齒形曲徑減小間隙增強阻力，確保汽封係統可以實現較好的防漏（lòu）汽效果（guǒ），從而提升汽輪機的運行效能[1]。

現階段，在汽封係統（tǒng）的改造當中，主要以蜂窩汽封技術以（yǐ）及新興的刷式汽封技（jì）術為主。其中，刷式汽封技術具有漏量小、防漏效果明（míng）顯的優點，在保證密封效果的基礎上，對汽輪機靜葉與動葉之間的瞬態不同心也具備一定的包容性，具有較強的穩定性和安（ān）全（quán）性。隨著刷式汽封技術的不斷（duàn）完善和應用，得到了汽輪機節能改造的廣泛應用（yòng），並且取得了一定的成果。

2　蜂窩汽（qì）封技術以及（jí）刷式汽封技術的特點

2.1 蜂窩汽（qì）封（fēng）技術的（de）特點

相對（duì）刷式汽封技術，蜂窩（wō）汽（qì）封技術是一項相對更加成（chéng）熟的技術，該技術在飛機、船舶的汽輪機、壓縮機、燃氣輪機和發動機中具有較為廣泛（fàn）的應用。與普通梳齒汽封結構的使用壽命相比（bǐ），蜂窩汽封結構具有更長的（de）使用壽命，大約在普（pǔ）通梳齒汽封結構使用壽命的兩倍（bèi）以上，並（bìng）且（qiě）具有提高轉子（zǐ）穩定（dìng）性、減少泄漏量（liàng）、提升運行效率等多方麵的優勢特征。

汽輪機蜂窩式汽封的（de）製（zhì）造材料主要以鎳基耐高溫（wēn）合金為主，其結構包含了蜂窩帶（dài）和（hé）環（huán）體兩個部分，安（ān）裝在汽封體當（dāng）中。蜂（fēng）窩（wō）式汽封技術的特點主要體現在以下幾個方麵。

，較強的可磨性特點。蜂窩汽封主要是由中正六邊形的蜂窩（wō）孔構成，其厚度大約在0.05mm到0.10mm之間，對鎳基耐高溫（wēn）合金進行特殊的加工，並將其製作成蜂（fēng）窩帶而形成。由於蜂窩帶（dài）的材質較為柔軟，使得蜂窩帶具有較強的可磨性，從而增強對徑向間隙的控製能力，降低漏出量。

通過對相關實驗數據的查閱可以看出，蜂窩式汽封能夠有效降低對（duì）軸的磨損程度，不到鐵素體梳齒式汽封對軸造成磨（mó）損程度的兩成（chéng）。由於蜂窩帶材質的柔軟性，即便蜂窩帶與軸之間發生動靜摩擦，也不會對軸頸產生（shēng）損傷（shāng），有（yǒu）效增強了（le）汽輪機的安全性以及可靠性。

第二，高效密封特點。在徑向間隙值相同的前提下，蜂窩式（shì）汽（qì）封的漏氣量要（yào）比梳齒式少60%左右。在汽輪機汽封係統改造中應用蜂窩式汽（qì）封技術，不僅可以從結構上解決低壓缸軸端存（cún）在的高齒倒伏、低齒掉台問題，還能夠為（wéi）凝汽器的（de）真空度提供保障（zhàng），對機組效（xiào）率的增強存在著重要的作用。由此可見，將蜂窩汽封技術應用於汽輪機（jī）汽封係統節（jiē）能改造中可（kě）以得（dé）到更為顯著（zhe）的密封效果。

第三，雙（shuāng）向（xiàng）阻（zǔ）尼特點。由（yóu）於汽輪機中（zhōng）軸與葉輪的高（gāo）速旋轉，會產生氣（qì）體的切向運動，再（zài）加上汽封兩側存在（zài）的壓力差，使得氣體開（kāi）始軸向運（yùn）動。當氣（qì）體通過蜂（fēng）窩表（biǎo）麵（miàn）時，則會遇到軸向和切向阻力，能夠遏製工質（zhì）在周向的運動，從（cóng）而（ér）降低軸係的自激振動程度。蜂窩汽封的軸向網格能夠（gòu）控製氣流的軸向旋轉運動，避免汽輪機組內軸的（de）震動問題的出現，從（cóng）而確保轉子（zǐ）運行的可靠（kào）性和穩定性。同（tóng）時，在氣流進入蜂窩（wō）網格時會增加汽（qì）封圈和（hé）氣流間的熱交換麵積，有利於氣流動能的進一步削弱。

2.2 刷式汽封技（jì）術的特點

該技術（shù）是近些年新（xīn）興起的新型汽（qì）封技術，在航空方麵有著較為廣泛的應用，比如在我國的J10以及美國的F22、F16等（děng）戰鬥機所使用發動機（jī）中，均涉（shè）及到了刷式汽封技術。隨著該技術的不斷成熟和完善，已經（jīng）逐漸運用在民用燃氣式汽輪機、發動機等方麵。

當前階段，我國對該項汽封技術（shù）的（de）應用已進入了起步階段，與傳?汽封技術相比，刷式汽封技術具有更加顯著的優（yōu）勢特點，成為（wéi）傳統梳齒汽封Z為可行、適用的替代品，也是大型轉子器（qì）械設（shè）備汽封技（jì）術發展的主（zhǔ）要途徑，刷式汽封技術特點主要體現在以下幾個方麵。

，柔性密（mì）封特點。刷式汽封（fēng）屬於（yú）一種柔（róu）性密封，可以很好的包容轉子（zǐ）的偏心運動以及瞬間徑向變（biàn）形，從而可以在確保汽輪機安全（quán）的（de）前提下有效降低間隙（xì）大小。與此同時，由於轉子振動阻力的增強，能夠有效提（tí）升轉子（zǐ）的穩定性。另外，由於刷式汽（qì）封（fēng）的刷環是由（yóu）緊密（mì）排列的特種細金屬絲組成的（de），具有良好的彈性特征，這（zhè）些金屬（shǔ）絲與（yǔ）轉子接觸時，其彈性可以有效減少對轉子（zǐ）的（de）損耗，提升汽輪機組安全性。通過對相關（guān）試驗數據的（de）查（chá）閱可以（yǐ）看出，刷式汽封的漏氣量僅為梳齒式汽封的一成到兩成之間。

第二（èr），極強的自密封性特點。在刷式汽封中，無論是（shì）線性的刷子或是環形的刷子，氣體流動都是以射流、橫向流、同向流以及漩渦流的方式（shì）活動。氣流在通（tōng）過刷絲（sī）時，若該區域存在間隙時，則會形成（chéng）射流或者同（tóng）向流，當刷絲周圍沒有間隙而軸向有間隙時，則形成橫向流，在射（shè）流、橫向流或同向流（liú）進入到較大的空隙區域之後則有可能產生漩渦流。刷式汽封中的刷絲可以在流體流動中形成極強的密封效（xiào）果，能實現良好的節流作用，從而對氣流的動能進行消耗（hào），達成降（jiàng）壓的效果[2]。

第三，零間隙密封特點。我們知道，減小（xiǎo）間隙始終都是密封技術的目的所在，間隙的減小（xiǎo）可以（yǐ）有效降（jiàng）低泄漏量，之前所說的蜂窩式汽封就是為了減少間隙。同理，刷式汽（qì）封也是以減小間隙（xì）為目（mù）的，但與其他汽封（fēng）技術不同的是（shì），在汽輪機中應用刷式汽封技術可以達到零間隙的目的，這是其他（tā）汽封（fēng）技術所無法（fǎ）做到的。

3　汽輪機汽封係統節能改造案（àn）例分析

3.1 汽輪機汽封改造項目簡（jiǎn）述

以某公司汽輪機為（wéi）例。這一汽輪機是由東（dōng）方汽輪機有限公司生產製造，其（qí）型號為亞臨界、單軸、雙缸、一次中間再熱、雙排汽、抽汽供熱凝汽式汽輪機，其容量為300MW。該汽輪機組的（de）隔板、葉頂和（hé）軸端均（jun1）采用舊式的梳齒式汽封結構，由於汽輪機組運行年限較長，其汽封漏汽狀況也越（yuè）加明顯（xiǎn），致使其（qí）漏氣（qì）量越來越（yuè）多。因此，針對這一汽輪機組的運行情況，將應用刷式汽封技術對汽輪機組（zǔ）汽封係統進行改造和更（gèng）新。

3.2 改造項目與成效

在（zài）實際的改造過程中，主（zhǔ）要是對汽輪機中葉頂處以及低壓、中壓、高壓段隔板軸封方（fāng）麵的改造和更新，將這些部分（fèn）全部改為刷式汽（qì）封結構。中壓缸效率由改造前91.23%升（shēng）為91.49%;高壓缸效率由改造前80.31%升為81.89%;;五段油氣（qì）溫度由改造前295.1℃降為285.3℃;六段油汽溫（wēn）度由改（gǎi）造（zào）前220.5℃降為209.8℃;七段油汽溫度（dù）由改造前174.6℃降為157.4℃;試（shì）驗熱耗率由改造前8328kJ/（kW·h）降為8196kJ/（kW·h）;修正（zhèng）後熱（rè）耗（hào）率由改造前8338kJ/（kW·h）降為8110kJ/（kW·h）。

以上數據可以看出，在經過汽封改造更新之後，汽輪機組的（de）各項參數得到了進（jìn）一步的優化和改善，有效提高了汽輪機組的經濟（jì）性，改（gǎi）造後機組熱耗率約（yuē）為8196kJ/（kW·h），比改造前降低了128kJ/（kW·h）。相對改造前，改造後的機組中壓缸以及高壓缸效率分別增強了（le）0.26%和1.58%，對中壓以及高壓缸實現了較為良好的檢修效果。第五、六、七段的油（yóu）汽溫度得到了有效的降低（dī），分別減少了9.8℃、10.7℃、18.2℃，使（shǐ）低壓通流部分（fèn）實現了較好的汽封效（xiào）果。因此，結合汽輪機的實際情況和類型，應用刷式汽封（fēng）技術進行科學（xué）合理的節能（néng）改造（zào），不僅可以提高汽輪機的汽封性（xìng）能，還能（néng）有效（xiào）增強汽輪（lún）機的安全性和經濟性，增加發電企業的經濟效（xiào）益，從而實現節能減排的目標（biāo）。

4　結束語

隨著我國社會經濟的快速發展，對能源的需求量也在日益增加，雖然我國不斷提高對技術改造與（yǔ）產業結構（gòu）調整的扶持力度，但對（duì）能源資源的利用率仍（réng）然相（xiàng）對較低，對我國社（shè）會經（jīng）濟的進一（yī）步發展存在著明顯的阻礙（ài）作用[3]。其中，電力能源作為推動社會穩步前進的物質基礎，亦是確保工業穩定發展的（de）重要保障。因此（cǐ），還需要不斷加強對汽（qì）輪機汽封係統的節能改造和優化，提升（shēng）對汽輪機組的安全（quán）性和可靠性，增強對燃煤能源的利用率，提高發電（diàn）企業的經濟效（xiào）益，從而更好（hǎo）的滿足不斷增長的電力需求（qiú），為我國社會經濟的穩步發展提供積極的推動（dòng）作用。

參考（kǎo）文獻：

[1]夏躍林.淺析汽輪機汽封技術[J].內蒙古（gǔ）科技與經濟，2018（23）：84-85+87.

[2]付昶（chǎng），寧哲（zhé）.汽輪機汽封改造效（xiào）果評價方法[J].熱力發電（diàn），2016，45（12）：37-44.

[3]陳顯輝，雷曉龍，等.東方超臨界600MW汽輪機通流改造及性能評價[J].東方汽輪機，2018（2）

（轉自：集（jí）控運（yùn）行專業技術交流平台）