汽輪機(jī)汽封節(jié)能系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

李聰

摘要：汽輪機(jī)在目前的生產(chǎn)實(shí)踐中有重要的應(yīng)用，穩(wěn)定其運(yùn)行并強(qiáng)調(diào)汽輪機(jī)使用中的節(jié)能是目前大環(huán)境的要求。對(duì)汽輪機(jī)做具體分析發(fā)現(xiàn)其安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和汽封的性能優(yōu)劣有著重要的聯(lián)系，所以在當(dāng)前的生產(chǎn)大環(huán)境中，要進(jìn)一步的強(qiáng)調(diào)汽輪機(jī)的安全和經(jīng)濟(jì)利用，需要對(duì)汽封的節(jié)能系統(tǒng)做設(shè)計(jì)優(yōu)化，這樣，汽輪機(jī)使用才會(huì)更符合當(dāng)前社會(huì)節(jié)能減排的具體要求。文章就汽輪機(jī)汽封節(jié)能系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)做具體的分析和討論，旨在為實(shí)踐提供指導(dǎo)和幫助。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);汽封節(jié)能系統(tǒng);優(yōu)化設(shè)計(jì)

當(dāng)前的我國(guó)正處在經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)等也迫在眉睫。在這樣的大環(huán)境下，為了保證經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量，國(guó)際積極的強(qiáng)調(diào)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的節(jié)能環(huán)保，目的是要為綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展和可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展打好基礎(chǔ)。汽輪機(jī)在目前的生產(chǎn)實(shí)踐中利用廣泛，作用發(fā)揮巨大，但是對(duì)其的具體使用做分析發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)汽封性能不達(dá)標(biāo)會(huì)造成嚴(yán)重的能源消耗，這于節(jié)能要求滿足十分不利。所以為了更好的使用汽輪機(jī)，需要針對(duì)現(xiàn)階段汽輪機(jī)汽封系統(tǒng)實(shí)踐做節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)，這樣，汽輪機(jī)汽封系統(tǒng)的使用才會(huì)更具現(xiàn)代化價(jià)值。

一、汽輪機(jī)汽封系統(tǒng)的影響因素

從目前的具體分析來看，汽輪機(jī)汽封系統(tǒng)是否具有節(jié)能的效果主要是通過泄漏量計(jì)算結(jié)果進(jìn)行衡定，而從現(xiàn)實(shí)研究來看，影響泄漏量的因素主要有6個(gè)，分別是汽封間隙、汽封直徑、蒸汽初溫、初壓、汽封齒數(shù)和流量系數(shù)。在6個(gè)具體的影響參數(shù)中，壓力、溫度和汽封直徑這三個(gè)參數(shù)基本是不存在變化的，所以在實(shí)踐中為了減少泄漏量，一般采用的方法是增加汽封齒數(shù)。但是在汽封的齒數(shù)增加到一定的數(shù)量后，其對(duì)泄露量的影響會(huì)越來越小，此時(shí)再做分析發(fā)現(xiàn)對(duì)泄漏量影響比較大的因素是汽封間隙。基于汽封間隙做相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)汽封在采用剛體的情況下，汽封間隙較小雖然可以減少泄漏量，但是會(huì)增加汽封齒的磨損程度，這不利于汽封系統(tǒng)的持續(xù)性、長(zhǎng)期性利用。基于此，對(duì)汽輪機(jī)汽封系統(tǒng)節(jié)能的主要影響因素做分析與討論，發(fā)現(xiàn)具體的問題并基于問題確定設(shè)計(jì)改進(jìn)策略有突出的現(xiàn)實(shí)意義。

二、汽輪機(jī)汽封節(jié)能系統(tǒng)的優(yōu)化改造方案

從現(xiàn)階段的分析來看，出于汽輪機(jī)汽封系統(tǒng)節(jié)能的需要，可采用的改造方案共有5種。對(duì)這5種方案的實(shí)施優(yōu)勢(shì)和缺陷做具體的分析，這對(duì)于汽輪機(jī)汽封系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)優(yōu)化和改進(jìn)有重要的參考意義，以下是具體的介紹與分析。

第一種方案是采用疏齒汽封，這種方案的采用有兩方面的突出優(yōu)勢(shì)：1）其具有一定的控制泄露能力;2）流齒汽封的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，整體造價(jià)成本低廉。不過該方案也有突出的缺陷：1）雖然有控制泄露的能力，但是能力并不是很強(qiáng);2）在疏齒發(fā)生磨損后，汽封間隙很容易出現(xiàn)增大的情況。

第二中方案是使用蜂窩汽封，這種方案的突出優(yōu)勢(shì)是具有比較好的控制泄露能力，但是蜂窩汽封的整體結(jié)構(gòu)比較的復(fù)雜，造價(jià)成本比較高，再者，這種方案的具體改造周期比較的長(zhǎng)，所以效率性等不夠突出。

第三種方案是采用側(cè)齒汽封。這種方案的突出優(yōu)勢(shì)為：1）有比較好的控制泄露能力，2）結(jié)構(gòu)相對(duì)比較的簡(jiǎn)單。不過此種方案在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)當(dāng)側(cè)齒存在磨損的情況下，汽封的間隙會(huì)明顯的加大，這會(huì)導(dǎo)致泄漏量的增加。

第四種方案是采用刷式汽封。這種方案在測(cè)試分析中表現(xiàn)出了兩方面的突出優(yōu)勢(shì)：其一是控制泄露能力非常強(qiáng)，其二是汽封間隙能夠?qū)崿F(xiàn)0間隙。不過其也有存在的缺陷，具體為：1）結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性強(qiáng)，成本造價(jià)突出。2）改造周期比較的長(zhǎng)，效益較低;3）運(yùn)行中會(huì)存在掉毛的情況，進(jìn)而引發(fā)安全事故。

第五種方式是利用可調(diào)汽封，此方案的控制泄露能力比較的突出，同時(shí)在使用中可以實(shí)現(xiàn)汽封間隙的實(shí)時(shí)性調(diào)整。不過此種方案也有突出的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高以及改造周期長(zhǎng)的缺陷。同時(shí)，在運(yùn)行中可能會(huì)發(fā)生抱軸的情況，這于汽輪機(jī)安全運(yùn)行來講十分不利。

通過綜合對(duì)比，分析各種方案實(shí)施的經(jīng)濟(jì)性、安全性以及改造周期等，從最終的評(píng)價(jià)結(jié)果來看，側(cè)齒方案的綜合效果是最為突出的，所以在汽輪汽封系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)中以側(cè)齒汽封為核心。

三、汽封技術(shù)改造原理分析

基于側(cè)齒汽封節(jié)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)汽封技術(shù)的改造原理等作分析，具體的改造會(huì)更具實(shí)效性。原來的汽封系統(tǒng)采用的書疏齒汽封，而為了實(shí)現(xiàn)汽封系統(tǒng)節(jié)能，需要將疏齒汽封改變?yōu)閭?cè)齒汽封，所以汽封系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)等需要做改變。在具體設(shè)計(jì)的時(shí)候，不做汽封外形加工尺寸的改變，主要是從內(nèi)部入手做調(diào)整。具體為：在現(xiàn)有的齒上加工出許多側(cè)齒以及底齒，從而實(shí)現(xiàn)有限空間內(nèi)迷宮腔摩擦效應(yīng)的加大。實(shí)行這樣的設(shè)計(jì)改造后，壓力氣體在通過齒后動(dòng)能轉(zhuǎn)化會(huì)更加的徹底。簡(jiǎn)言之，如此的結(jié)構(gòu)等同于在相同長(zhǎng)度的軸向段內(nèi)，介質(zhì)經(jīng)過的汽封齒數(shù)有了明顯的增加，泄漏量必然會(huì)有所減少，如此，節(jié)能的目的得以實(shí)現(xiàn)，下圖是汽封系統(tǒng)改造前和改造后的對(duì)比分析圖。

明確的具體的改造原理之后，還需要對(duì)設(shè)計(jì)改造的過程做分析與討論。就具體的改造過程來看，主要分為四部分：1）研究分析并做設(shè)計(jì)方案確定。通過原有的汽封系統(tǒng)分析以及節(jié)能的具體要求討論，確定設(shè)計(jì)方案。2）做設(shè)計(jì)方案的可行性分析，確定細(xì)節(jié)。通過可行性分析進(jìn)一步的明確改造的操作等。3）改造。基于方案實(shí)施改造。4）評(píng)價(jià)與優(yōu)化。通過評(píng)價(jià)和優(yōu)化實(shí)現(xiàn)方案的準(zhǔn)確執(zhí)行[6] 。

結(jié)束語

綜上所述，汽封系統(tǒng)是汽輪機(jī)現(xiàn)實(shí)利用中不可缺少的重要組件，其性能的優(yōu)劣對(duì)汽輪機(jī)的綜合運(yùn)行有著非常重要的意義，所以強(qiáng)調(diào)汽封系統(tǒng)的分析與研究現(xiàn)實(shí)價(jià)值明顯。在當(dāng)前的社會(huì)環(huán)境下，節(jié)能環(huán)保杯重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)，而汽輪機(jī)過去使用的汽封系統(tǒng)在節(jié)能方面的表現(xiàn)表弱，所以基于節(jié)能做汽封系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化十分必要。

參考文獻(xiàn)：

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[6] 余帆，亢凱.汽輪機(jī)汽封系統(tǒng)節(jié)能改造分析[J].低碳世界，2016（35）：44-45.

（作者單位：中國(guó)長(zhǎng)江動(dòng)力集團(tuán)有限公司）