自密封汽封动作点设定方法技术

本发明专利技术公开了一种自密封汽封动作点设定方法，其步骤包括：利用机组启动及停机的曲线数据，进行10%-20%额定负荷下的热力计算、建立汽封圈开启或关闭关系式、选择试验修正数据、计算各级汽封圈前后压力值、计算汽封弹簧开启力、计算汽封弹簧特性值。本发明专利技术为自密封汽封设计提供了较准确的计算数据，使汽封关闭或开启的动作点准确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽轮机汽封技术，具体是一种自密封汽封动作点设定方法。
技术介绍
汽轮机是高速旋转的精密热功转换机械，在汽缸、隔板等静止件与转子、叶片等转动件之间设有一定轴向和径向间隙，以免机组运行时，动静部件发生碰撞，为了减小动静间隙漏汽，必须设置汽封装置，在保证不发生动静摩擦的前提下，汽封间隙尽可能小，以减少漏汽损失，提高机组热效率。该汽封结构见图1（即图1-1、图1-2），自密封汽封的间隙随汽轮机运行负荷变化自动调整，在汽轮机启、停过临界转速时，汽封离开汽轮机轴，汽封间隙最大，避免汽封与转子碰磨，当汽轮机运行带一定负荷（10%-20%额定负荷）时汽封开始闭合，工况稳定时汽封间隙维持最小值，以保证机组效率，汽封自动调整的闭、合动作点须预先设定。自密封汽封依靠内径面蒸汽力和弹簧力开启，依靠外弧面蒸汽力关闭，自由状态下，在弹簧力作用下，汽封弧段处于张开状态，远离转子，机组启动时，随着蒸汽流量增加，当蒸汽压力克服弹簧力、摩擦力时汽封弧段逐渐关闭，与转子的径向间隙变小。停机时，随着蒸汽流量减小，在弹簧力作用下，推动汽封弧段远离转子，使汽封与转子之间的径向间隙达到最大值。自密封汽封设计的关键是要找到汽封自动调整的动作点，依据该动作点才能确定弹簧参数，制造适合的弹簧，使汽封自动调整的动作点能满足实际工况的客观要求,从而保证机组效率。要找到汽封自动调整的动作点，需要计算汽封前后压力，以前，计算汽封前后压力的方法比较简单，计算结果不真实，误差较大，使汽封开启/关闭的动作点不准确。主要问题是：1、是根据100%的蒸汽参数按流量比例推导得到，没有按实际机组的启动运行及停机参数，运用气体动力学基本方程和流体运动速度规律进行热力计算。2、没有根据实验系数修正计算值。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种自密封汽封动作点的设定方法，利用启动或停机曲线的蒸汽参数，进行10%-20%额定负荷下的热力计算，得到各级汽封前后的压力值，再通过试验数据修正后进行弹簧设计，计算结果的准确性有较大提高。本专利技术是这样实现的：一种自密封汽封动作点的设定方法，包括步骤：（1）、根据机组实际启动、运行曲线，找出汽轮机10%-20%额定负荷下的进汽蒸汽参数值；(2)、按下式分别计算汽封前后压力、关闭力、摩擦力的值；F1=π×P1×（a×c+b×d）………………………（1）式中：F1-汽封进汽侧蒸汽压力作用于汽封弧段背部产生的作用力；P1-汽封进汽侧蒸汽压力；a-汽封背弧承压面所在节圆的半径；b-汽封顶面与隔板配合面所在节圆的半径；c-汽封进汽侧外弧承压面的轴向宽度；d-汽封颈部的轴向宽度；π-圆周率；F2=π×P2×a×e………………………………（2）式中：F2-汽封出汽侧蒸汽压力作用于汽封弧段背部产生的作用力；P2-汽封出汽侧蒸汽压力；e-汽封出汽侧背弧承压面的轴向宽度；F3=μ（P1-P2）×π（b2-f2）/4…………………（3）式中：F3-汽封摩擦力；μ-摩擦系数；f-汽封齿尖所在节圆的半径；(3)、按以上计算值进行模拟试验，对计算值进行修正；(4)、设汽封圈开启的条件为F1+F2＜F3+F4+F5………………………………（4）设汽封圈关闭的条件为F1+F2＞F3+F4+F5………………………………（5）式中：F4-蒸汽在汽封圈内径面上产生的作用力；F5-汽封圈弧段弹簧产生的作用力；（5）、依据上述汽封圈开启、关闭条件，按下式计算值计算弹簧弹性力，制造相应的弹簧，安装在汽封上；P=BEth3δ1/(3l3k)………………………………（6）式中：P-弹簧片的弹性力；B-弹簧片最大应力截面宽度；Et-工作温度时弹性模量；h-弹簧片厚度；δ1-弹簧片初挠度；l-弹簧片变截面长度；k-弹簧片的长度系数。在对计算值进行修正时，可通过调整汽封圈颈部的轴向位置，改变前、后背弧承压面的面积，从而改变汽封前、后背弧承压面作用力F1、F2，满足动作点的要求。本专利技术的有益效果是：针对自密封汽封动作原计算方法简单，有一定误差的问题，本专利技术提供一种自密封动作的计算方法，利用实际机组启动及停机曲线数据，进行10%-20%额定负荷下的热力计算，建立汽封开启或关闭关系式，选择试验修正数据，计算各级汽封前后压力值，汽封弹簧的开启力，通过调整自密封汽封圈颈部位置，改变蒸汽力大小，调整弹簧作用力。本专利技术为自密封汽封设计提供了较为准确的计算数据，使汽封关闭或开启的动作点得到有效保证。附图说明图1是自密封汽封结构图（其中：图1-1是主视图、图1-2是图1-1的A-A视图）图2是某汽轮机启动运行曲线图3是某汽轮机停机曲线图4是汽封圈受力图图5是汽封圈颈部位置调整示意图。具体实施方式本自密封汽封动作点的设定法，其步骤包括：①确定汽封动作负荷点。②利用实际机组启动运行曲线，得到10%-20%额定负荷下汽轮机进汽蒸汽参数。③进行10%-20%额定负荷下热力计算，得到各级汽封前后压力值。④计算汽封关闭力。⑤计算汽封摩擦力、自重力。⑥根据汽封开启或关闭条件及试验修正数据计算弹簧力。⑦根据弹簧力条件计算弹簧特性数据。⑧调整汽封圈颈部位置改变汽封蒸汽作用力。汽封动作的负荷点设置为10%-20%额定负荷，选择10%额定负荷是由于汽轮机的转速已经超过转子二阶临界转速，选择20%额定负荷是为了尽可能减少低负荷工况下汽封漏汽量。启动运行曲线，包括启动参数、启动运行过程，由启动运行曲线得到10%-20%额定工况下的蒸汽参数，即蒸汽压力、温度、流量等数据，见图2、图3。10%-20%额定负荷下的热力计算是根据启动运行参数，运用气体动力学基本方程和流体运动速度规律进行热力计算，通过多级汽轮机热力计算，得到各级汽封前后压力值。算式如下：F1=π×P1×（a×c+b×d）………………………（1）式中：F1-汽封进汽侧蒸汽压力作用于汽封弧段背部产生的作用力；P1-汽封进汽侧蒸汽压力；a-汽封背弧承压面所在节圆的半径；b-汽封顶面与隔板配合面所在节圆的半径；c-汽封进汽侧外弧承压面的轴向宽度；d-汽封颈部的轴向宽度；π-圆周率；F2=π×P2×a×e………………………………（2）式中：F2-汽封出汽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自密封汽封动作点的设定方法，包括步骤：（1）、根据机组实际启动、运行曲线，找出汽轮机10%‑20%额定负荷下的进汽蒸汽参数值；(2)、按下式分别计算汽封前后压力、关闭力、摩擦力的值；F1 = π×P1×（a×c+b×d）………………………（1）式中：F1‑ 汽封进汽侧蒸汽压力作用于汽封弧段背部产生的作用力；P1‑汽封进汽侧蒸汽压力；a‑ 汽封背弧承压面所在节圆的半径；b‑ 汽封顶面与隔板配合面所在节圆的半径；c‑ 汽封进汽侧外弧承压面的轴向宽度；d‑ 汽封颈部的轴向宽度；π‑ 圆周率；F2 = π×P2×a×e………………………………（2）式中：F2‑ 汽封出汽侧蒸汽压力作用于汽封弧段背部产生的作用力；P2‑ 汽封出汽侧蒸汽压力；e‑汽封出汽侧背弧承压面的轴向宽度；F3 = μ（P1‑P2）×π（b2‑f2）/4 …………………（3）式中：F3‑ 汽封摩擦力；μ‑ 摩擦系数；f‑ 汽封齿尖所在节圆的半径；(3)、按以上计算值进行模拟试验，对计算值进行修正；(4)、设汽封圈开启的条件为F1+ F2＜F3+ F4+ F5………………………………（4）设汽封圈关闭的条件为F1+ F2＞F3+ F4+ F5………………………………（5）式中：F4 ‑ 蒸汽在汽封圈内径面上产生的作用力；F5 ‑ 汽封圈弧段弹簧产生的作用力；（5）、依据上述汽封圈开启、关闭条件，按下式计算值计算弹簧弹性力，制造相应的弹簧，安装在汽封上；P = BEth3δ1/(3l3k) ………………………………（6）式中：P‑弹簧片的弹性力；B‑弹簧片最大应力截面宽度；Et‑ 工作温度时弹性模量；h‑ 弹簧片厚度；δ1‑ 弹簧片初挠度；l‑ 弹簧片变截面长度；k‑ 弹簧片的长度系数。...

【技术特征摘要】
1.一种自密封汽封动作点的设定方法，包括步骤：
（1）、根据机组实际启动、运行曲线，找出汽轮机10%-20%额定负荷下的进汽蒸汽参数
值；
(2)、按下式分别计算汽封前后压力、关闭力、摩擦力的值；
F1=π×P1×（a×c+b×d）………………………（1）
式中：
F1-汽封进汽侧蒸汽压力作用于汽封弧段背部产生的作用力；
P1-汽封进汽侧蒸汽压力；
a-汽封背弧承压面所在节圆的半径；
b-汽封顶面与隔板配合面所在节圆的半径；
c-汽封进汽侧外弧承压面的轴向宽度；
d-汽封颈部的轴向宽度；
π-圆周率；
F2=π×P2×a×e………………………………（2）
式中：
F2-汽封出汽侧蒸汽压力作用于汽封弧段背部产生的作用力；
P2-汽封出汽侧蒸汽压力；
e-汽封出汽侧背弧承压面的轴向宽度；
F3=μ（P1-P2）×π（b2-f2）/4…………………（3）
式中：
F3-汽封摩擦力；
μ-摩擦系数；
f-汽封齿尖所在节圆的半径；
(3)、按以...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓东，王建伟，侯明军，唐丽丽，胥睿，莫琪辉，翟璇，
申请(专利权)人：东方电气集团东方汽轮机有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51