中心架减振调节汽轮机气封间隙的方法及减振装置制造方法及图纸

中心架减振调节汽轮机气封间隙的方法及减振装置，本发明专利技术涉及一种调节汽轮机动叶顶部气封间隙的方法及减振装置。它解决了现在减小汽轮机动叶顶部气封处漏气损失时，仅采用被动应对转子径向跳动带来其它不利因素的问题。方法和装置的方案是汽轮机达到正常转速后，调节设置在隔板内孔上的扶正器组件，使扶正器组件上的三个滚轮逐步向汽轮机主轴接近，以减小汽轮机主轴的径向跳动；推杆是具有长度方向弹性压缩的柔性杆，三个推杆在垂直于汽轮机主轴的平面内呈120度均分布置；滚轮设置在推杆前端；最后调节汽轮机动叶顶部气封组件，使动叶顶部气封组件的内孔表面向汽轮机叶片外表面逐渐收拢，最终形成二者之间的间隙在0.15至0.45毫米之间。

Method for damping and regulating clearance of steam turbine by central frame and damping device

The utility model relates to a method for damping and adjusting the air seal clearance of a steam turbine by a center frame, and relates to a method for adjusting the air seal clearance at the top of a steam turbine rotor blade and a damping device. The utility model solves the problem that only the passive radial rotor pulsation is taken to bring about other unfavorable factors when the leakage of the air seal at the top of the turbine rotor is reduced. Method and apparatus for solution is turbine reaches the normal speed, adjustable centralizer assembly is arranged in the inner hole of the plate, so that the three roller centralizer assembly approach to the turbine shaft, to reduce the turbine shaft radial runout; push rod is a flexible rod length of elastic compression, a push rod three is 120 degrees were arranged in a plane perpendicular to the spindle of the steam turbine; rollers are arranged on the front end of the push rod; the regulating steam turbine blade tip seal assembly, the tip seal assembly bore surface to the outer surface of the turbine blade gradually gathered, formed between the two gap between 0.15 to 0.45 mm.

【技术实现步骤摘要】
中心架减振调节汽轮机气封间隙的方法及减振装置
本专利技术涉及一种调节汽轮机动叶顶部气封间隙的方法及减振装置。
技术介绍
汽轮机是将蒸汽的热能转变为机械能的一种动力机械，级是其最基本的工作单元，在结构上每个级由喷嘴和其后的动叶栅所组成，蒸汽进入喷嘴后其热能转变为动能，然后进入动叶，给动叶片以冲击力，使叶轮旋转而输出机械功。大型汽轮机就是由多个级组成，每个级都有动、静两部分组成，因此整个汽轮机也就由动、静两部分组成。汽轮机的转动与静止部分之间必须有一定的间隙，以防相互摩擦。由于汽缸内外、隔板前后以及动叶两侧存在压差，而相应各处动静部分之间又必须保持一定间隙以使它们不致相碰，因此必须设置汽封装置。汽轮机的汽封根据安装的位置不同分为：轴端汽封(简称轴封)、隔板汽封和通流部分汽封，分别用来防止汽轮机的轴端、隔板和动叶顶部蒸汽的泄漏，其作用分别是防止外界空气进入汽轮机，与汽轮机内的蒸汽混合，减少蒸汽泄漏量，从而减少补水量和防止高位能的工作介质向低位能流动。作为汽轮机的易损件和必备部件，汽轮机的汽封越来越引起从事汽轮机设计的工程技术人员的关注。从汽轮机运行的测试结果可以看出，汽轮机级间蒸汽泄漏使得机组内效率降低，漏汽损失占级总损失的29％，其中动叶顶部漏汽损失则占总漏汽损失的80％，比静叶或动叶的型面损失或二次流损失还大，后者仅占级中损失15％。近年随着汽轮机汽封技术的不断发展，汽轮机运行的安全可靠性和机组热效率都得到相应的提高。为了减少漏气损失，提高机组安全和经济性，国内外有关部门对传统汽封进行改造和设计，已陆续出现了许多新型汽封。目前现有的汽封主要有以下几种：(一)疏齿式(迷宫式)汽封目前被广泛应用于大、中、小型汽轮机的传统汽封主要为迷宫式汽封。迷宫式汽封中，梳齿式汽封因其汽封成本低、结构简单、安全可靠且易于安装而被广泛应用。其结构如图3。由于该汽封产品是一种非接触式刚性密封，间隙太小，汽封齿就很容易和转子碰磨，而且还会因两个刚性碰磨而带来安全问题。使用中存在的问题有：(1)由于启机过临界、异常振动超差、气流激振等原因，都会使汽封齿造成永久性的磨损，导致密封间隙成倍的增加，也就是说，检修和安装时精心调整好的汽封间隙很有可能在第一次启动过临界时就被磨大了，对老机组而言，这种情况更加明显。因此考虑到转子过临界转速的振动，传统梳齿式迷宫汽封安装时径向间隙一般为0.60～0.80mm，根据转子不同情况，有的间隙更大。迷宫密封的泄漏流量随着压差的增大而急剧上升，其密封效率急剧下降，据相关统计资料显示，汽轮机间隙每增加0.0254mm，平均功率损失约4～5kW。(2)汽封齿与轴发生碰磨时，瞬间产生大量热量，造成轴局部过热，甚至可能导致大轴弯曲，所以在机组检修时，电厂只能把汽封径向间隙调大，以牺牲经济性为代价来确保机组的安全性。(3)在实际运行中由于汽封块的弹簧片长期处于高温高压的蒸汽中，工作环境恶劣，再加上弹簧片本身材质的原因，在汽轮机检修中常常发现因弹簧片弹性不良、汽封块因结垢被卡死造成汽封间隙发生变化。(4)曲径汽封环形腔室的不均匀性，是产生汽流激振的重要原因，而汽轮机高压转子产生的汽流激振一旦发生就很难解决，危及机组的安全运行。(二)蜂窝汽封蜂窝密封的节流原理是气流流经蜂窝时，在一定的流速和间隙下形成涡流，而产生阻尼效果。但在实际运行条件下，并不能满足涡流形成的条件，很难形成良好的涡流现象。其结构仍然是一种刚性密封，一旦碰磨就会造成永久性的磨损，而间隙随之增大。间隙过小时，启机容易抱轴，造成起机困难，间隙过大则密封效果差，因此蜂窝通常用于低压末级叶顶湿蒸汽区。蜂窝汽封退让结构仍采用传统汽封的背部板弹簧结构，所以安装间隙一般取传统汽封径向间隙设计值的上限。易磨损，间隙无法恢复，若间隙过小或膨胀不均会造成蜂窝带与转子(或围带)面接触，可能导致振动加剧甚至转子抱死的情况。(三)自调整汽封(布莱登汽封)布莱登汽封的工作原理是依靠各级前后的压差变化来克服弹簧弹力，起到调节气封间隙的作用。这就解决了传统气封存在的机组开、停机过程中存在的转子过临界时振动过大而造成气封碰和摩擦的问题，也解决了过临界震动大对气封间隙造成永久增大的问题，能适应机组负荷的变化自动调整密封间隙。一般该气封用于高压部分隔板，因为在此处汽轮机级的前后压差可以满足需要，而中低压部分及轴封则不适用，而叶顶处直径过大，如果采用布莱登气封，每相邻两块气封处的接缝间隙预留将会很大，因此在此处形成的泄漏量未必能补偿气封间隙调整后所获得的收益。另外，在启动与初始负荷阶段，气封环在弹簧作用下，处于全开位置，此时气封间隙最大，漏气量大，转子加热快，若气缸加热滞后，易出现较大的正胀差。另外，此种密封对水质要求较高。长期运行可能造成弹簧结垢，疲劳失效而无法长期保持灵敏的自调整效果，机组再次启动因间隙较小而出现动静碰摩，可能产生振动。(四)接触式汽封“接触式气封”是在传统梳齿式气封块中间嵌入一圈能跟轴直接接触的密封片，并且能在弹簧片弹力作用下自动退让，以保证始终跟轴接触，属于柔性密封，它能适应转子的跳动。但长期与轴面接触，摩擦生热，对材料的强度和物理特性等有较高要求，且产生的热量如果不能及时排走，可能导致过热变形等严重问题。(五)侧齿汽封是在梳齿汽封的一个高齿上进行改造，在垂直于汽封齿的方向上再添加1-2道沿轴向延伸的齿形。其原理是当气流遇到这种阶梯形齿的时候会形成涡流，起到阻尼作用。但此种汽封受限于轴向间隙，仍然无法解决磨损后间隙永久性增大的问题，侧齿阻尼的效果也会因为间隙的增大而大打折扣。(六)DAS汽封也叫“大齿汽封”。其结构与梳齿类似，但汽封块两侧的齿加高加厚，并采用铁素体耐磨材料。开机过临界时如果发生碰和摩擦，就仅与大齿碰擦，其它齿被保护，但该汽封与轴摩擦时会造成机组振动。(七)可调式汽封汽轮机过临界转速时，振动会加大，如果间隙过小，就会造成动静摩擦，影响安全。可调式密封是在启动过程中利用弹簧力使汽封弧形段维持较大间隙。当通过临界转速后，通过蒸汽压力压缩弹簧，使汽封弧形段间隙减小。可调式汽封仅解决了启停机过程中振动加大对汽封磨损的影响，但在机组运行中由其它因素造成的振动加大，可调式汽封无法避免摩擦。另外，弹簧在高温环境下的长期锈蚀很容易导致弹性失效，在实际应用中效果不理想。(八)刷式汽封刷式密封最早应用于航空发动机上，后有GE公司运用在工业燃气式汽轮机上。该密封中，介质泄漏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，从而减少泄漏。高密度的高温钴基合金细金属丝组成的刷毛，可以耐1200摄氏度以上的高温不变形。运行时刷丝束类似于防护林的风阻效果，起到密封效果。该汽封属于柔性密封，可以适应转子瞬态跳动而保持间隙不变。对机组安全性的影响较小。其缺点是：刷丝价格昂贵，加工工艺要求较高，成本较高。综上所述：(1)传统的疏齿式汽封和蜂窝汽封没有进一步再减小汽封间隙的可能，无法再进行减少漏气损失的设计。(2)自调整汽封和可调式汽封虽然可以通过自动或手动方式改变静子和转子之间的间隙，但是仅仅能够应对临界转速时的径向跳动突然增大；不能应对其它原因造成的转子径向跳动突然增大。另外该两种汽封中使用了弹本文档来自技高网...

【技术保护点】
中心架减振调节汽轮机气封间隙的方法，其特征在于该方法通过下述步骤实现：一、汽轮机启动；启动之前，汽轮机的动叶顶部气封组件的内孔表面与汽轮机叶片外表面之间的间隙在1.5至10毫米之间；二、达到正常转速后，调节设置在隔板内孔上的扶正器组件，使扶正器组件上的三个滚轮逐步向汽轮机主轴接近，以减小汽轮机主轴的径向跳动；所述扶正器组件包括三个滚轮、三个推杆、三个推进装置，所述三个推杆是具有长度方向弹性压缩的柔性杆，三个推杆在垂直于汽轮机主轴的平面内呈120度均分布置；滚轮设置在推杆前端，每个推杆的后端都设置一个推进装置，滚轮接触汽轮机主轴后，成二者对滚的线接触；三、调节汽轮机动叶顶部气封组件，使动叶顶部气封组件的内孔表面向汽轮机叶片外表面逐渐收拢，最终形成二者之间的间隙在0.15至0.45毫米之间；所述动叶顶部气封组件包括丝杠螺母机构、气封体、减速器和电机，动叶顶部气封组件镶嵌在汽轮机气室壳体的内壁中，电机通过减速器和丝杠螺母机构驱动气封体沿汽轮机主轴的径向方向运动。

【技术特征摘要】
1.中心架减振调节汽轮机气封间隙的方法，其特征在于该方法通过下述步骤实现：一、汽轮机启动；启动之前，汽轮机的动叶顶部气封组件的内孔表面与汽轮机叶片外表面之间的间隙在1.5至10毫米之间；二、达到正常转速后，调节设置在隔板内孔上的扶正器组件，使扶正器组件上的三个滚轮逐步向汽轮机主轴接近，以减小汽轮机主轴的径向跳动；所述扶正器组件包括三个滚轮、三个推杆、三个推进装置，所述三个推杆是具有长度方向弹性压缩的柔性杆，三个推杆在垂直于汽轮机主轴的平面内呈120度均分布置；滚轮设置在推杆前端，每个推杆的后端都设置一个推进装置，滚轮接触汽轮机主轴后，成二者对滚的线接触；三、调节汽轮机动叶顶部气封组件，使动叶顶部气封组件的内孔表面向汽轮机叶片外表面逐渐收拢，最终形成二者之间的间隙在0.15至0.45毫米之间；所述动叶顶部气封组件包括丝杠螺母机构、气封体、减速器和电机，动叶顶部气封组件镶嵌在汽轮机气室壳体的内壁中，电机通过减速器和丝杠螺母机构驱动气封体沿汽轮机主轴的径向方向运动。2.根据权利要求1所述的中心架减振调节汽轮机气封间隙的方法，其特征在于该方法还包括两组距离传感器和一组振动传感器，所述一组距离传感器设置在气封体上以实时测量气封体与汽轮机叶片外表面的间隙和汽轮机叶片外表面的径向跳动；所述另一组距离传感器分别设置在推杆的前端处，以实时测量滚轮与汽轮机主轴的距离和汽轮机主轴的径向跳动；一组振动传感器设置在推杆的前端处以采集振动数据。3.根据权利要求2所述的中心架减振调节汽轮机气封间隙的方法，其特征在于第二步骤中还包括下述技术手段，在滚轮趋近于汽轮机主轴的过程中，实时采集滚轮与汽轮机主轴的距离，控制每个滚轮与汽轮机主轴的距离相同；当扶正器组件上的某个滚轮已经接触汽轮机主轴后，实时采集汽轮机主轴的径向跳动，如果随着滚轮的持续进给，汽轮机主轴的径向跳动不再减小，则滚轮的进给停止。4.根据权利要求3所述的中心架减振调节汽轮机气封间隙的方法，其特征在于第三步骤还包括下述技术手段，在使动叶顶部气封组件的内孔表面向汽轮机叶片外表面收拢的过程中，实时采集气封体与汽轮机叶片外表面的间隙和汽轮机叶片外表面的径向跳动和振动传感器采集的振动数据，以保证间隙的数值始终大于径向跳动的数值，如果出现振动数据异常增大，则立即反向动作增大动叶顶部气封组件的内孔表面与汽轮机叶片外表面的距离，待振动数据恢复到异常增大之前时，再恢复操作。5.根据权利要求2所述的中心架减振调节汽轮机气封间隙的方法，其特征在于所述距离传感器选择电涡流位移传感器。6.根据权利要求2所述的中心架减振调节汽轮机气封间隙的方法，其特征在于所述振动传感器选择动圈式振动速度传感器。7.根据权利要求1所述的中心架减振调节汽轮机气封间隙的方法，其特征在于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：常立宏，王相军，张聪，
申请(专利权)人：华电能源股份有限公司富拉尔基发电厂，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23