範軼韜
（河北（běi）鋼鐵集團宣鋼公司（sī）動力廠，河北張家口 075100）
摘 要：宣鋼動力廠1#TRT機組通過進行密封方式的改造，使得各種密封拆裝方便，可大大縮短檢（jiǎn）修時間（jiān），提高TRT的（de）可開動率。通過數值模擬分（fèn）析，驗證了蜂窩密封在減少泄漏量方麵的有效性。該文針對這一改造實（shí）例進行了細致（zhì）的梳理（lǐ）總結。
關鍵詞：機組密（mì）封；蜂窩式密封；數值模擬；改造實例
TRT-高爐（lú）煤（méi）氣（qì）餘壓透平發電裝置（Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit，以下簡稱TRT），宣鋼動力廠1#TRT是由陝鼓生產（chǎn）的，型號為：MPG14.8-244.1/17。目前機組運（yùn）行中存在的弊（bì）端主要有：較多情（qíng）況機組振（zhèn）動時有發生（shēng）；煤氣泄（xiè）漏超標以及因碳環密封卡澀造成起機困難。
1 機組密封現狀及存在隱（yǐn）患分析
1.1 機組（zǔ）密封現狀
目前機組采用的密封方式為：內部（裏側）為拉別令（lìng）汽封（J形齒密封-梳齒密封的一（yī）種），外部（外側）為碳環密封。
1.2 存（cún）在隱患分析
（1）密封件。拉別令密封此種密封方式有著自身（shēn）的缺陷（xiàn）。包括密封性差（chà）;齒易磨損從而（ér）導致密封失效以及易引起氣（qì）流（liú）激振。
（2）密（mì）封氣係統。密封氣係統，是在拉別令密（mì）封中間和碳環密封中（zhōng）間引入略大於介質壓力的氮氣進行強製密（mì）封。但由於轉子的高速旋轉和氣體的粘性，密封處轉子的表麵有（yǒu）強旋氣流，該處（chù）壓力實際上大於介質壓力並呈紊流（liú）狀態。在局部仍有大於密封氣壓的煤氣和（hé）氮氣混合氣泄漏於外。且由於拉別令密封密封效果差，密封氮氣容易失壓，失去強行堵塞的作用，煤氣容易泄漏出來。
（3）碳環密（mì）封。原碳環密封對安裝要求嚴（yán）格，容易出現碳（tàn）環碎裂及拉簧卡在碳（tàn）環槽內的情況，易引起機組振動及密封失效。因碳環後麵拉簧的作用，碳環始終與轉子接觸，對轉子產生一定的作（zuò）用力。在此力的作用下，使得轉子（zǐ）容易產生渦動，對機組的起動及安全運（yùn）行有潛在的威脅。
2 蜂窩式密封
2.1 蜂（fēng）窩式密封簡介
蜂窩式密（mì）封是一種非（fēi）接觸密封，這種汽封是由0.10mm厚的鎳基耐高溫合（hé）金防鏽金屬薄板製成像蜂巢一樣的正六（liù）棱形孔狀結構，並采用真空釺焊技術將蜂窩帶焊在汽（qì）封環母體上而形成蜂窩式密封並（bìng）在此過程中提高了（le）蜂窩帶的整（zhěng）體剛度。
2.2 蜂窩式密封的特點
（1）具有對（duì）軸保護作用。由於（yú）蜂窩式密封的特殊結（jié）構模式和質（zhì）地軟的特性，蜂窩式密封不會傷及所接（jiē）觸的軸徑（jìng）表麵。（2）密封效果佳。由於蜂窩帶的較軟特性，蜂窩式密封的安裝間隙可以取設（shè）計間隙的下（xià）限，密封間（jiān）隙小。（3）密（mì）封性能好。在相同間隙和壓力的條件下，蜂窩式密封比原梳齒式（shì）汽封平均減小泄漏損失50%～70%。提高了機組效率，具有顯著的經濟效益。（4）壽命長。蜂窩式密封的蜂窩帶本（běn）身非常（cháng）耐磨，運行壽（shòu）命長，能夠長期保持（chí）密封間隙，密（mì）封效果有長久性。（5）消除轉子渦振。介質（zhì）進入蜂窩後，可以在軸的表麵（miàn）形成一層具有（yǒu）一定剛度（dù）的氣墊，增強了軸的（de）振動阻尼，削弱軸（zhóu）的振動。
2.3 蜂窩式（shì）密封（fēng）的數值模擬
采用商業CFD軟件Fluent對蜂窩式密封的密封（fēng）效果進行數值（zhí）模擬。選取規格為對（duì）邊3.2mm，高度3.2mm的蜂窩式密封，其（qí）中軸直徑為170mm，轉速為3000r/min，密封與（yǔ）軸間距為0.3mm，密封長度（dù）為6個蜂窩單（dān）元。設定進口總壓分別為0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa，出口壓力為0.1MPa。
通過（guò）數（shù）值模擬對蜂窩式密封與梳齒式密封的密封效（xiào）果進行比較。其中，所選取（qǔ）的梳齒密封（fēng）與蜂窩密（mì）封具有相同的結構尺寸，其轉速與進出口壓力也與相應的蜂（fēng）窩密封相（xiàng）同。性能比較如表1所示。
從（cóng）表1中可以（yǐ）看（kàn）出，在（zài）相同的結構尺寸與氣動參數下，蜂窩式（shì）密封的密封效果（guǒ）明顯好於傳統的梳齒式密封，其泄漏量Z高能減少16%以上。如果能夠對具體問題的蜂（fēng）窩密封進行優化設（shè）計，其泄漏量可進一步減小。
3 改造實例
3.1 改造方案
將原來整體式汽封套結構改為滑道式汽（qì）封套和蜂窩汽封、鑲齒汽封三部分，蜂窩汽封及鑲（xiāng）齒（chǐ）汽封後部有彈簧，能夠實現退讓；蜂窩密封及梳齒（chǐ）密封均（jun1）做成可調式，通過加減墊片調整徑向間隙，調整方便靈活；碳環密封方式不（bú）變，但改變結構方式。安（ān）裝時方便、快捷，可以保持一個較小的間隙並防止碳（tàn）環碎裂及（jí）彈簧卡澀。
3.2 效果驗證
從（cóng）改造後的MPG14.8-244.1/170透平膨脹機各項運行指標，可得出效果驗證：（1）透平膨脹機（jī）改造密封方式後，端部密封效果良好（hǎo），機組的運行安全可靠性大（dà）大提高。（2）通（tōng）過透平改造前後的（de）氮氣耗量對比，機組改造（zào）後（hòu）氮氣耗量降低了60Nm3/h，具有一定的經濟效益。（3）蜂窩密封的（de）氣流激振比較小，對柔性轉子組機組的日常運行、開機過程有幫助；從改後的機組開機來看，機組衝臨界（jiè）轉速（sù）比較容易，機組振動也有所降低。
4 結論
TRT進行密封改造後（hòu），解決了（le）原拉別令密封存在的弊（bì）端。實踐證明在MPG14.8-244.1/170透平膨脹機中進行密封改（gǎi）造是可行的、必要的，改（gǎi）造是成功（gōng）的。
參（cān）考文獻
[1]何立東，葉小強，劉錦南.蜂窩密封及其應用的研究[J].中國機械工程，2005(10):18-19.
[2]沈慶根.迷宮氣封中的氣流激（jī）振（zhèn）及其反旋流措施[J].流體（tǐ）機械，1994(22): 7-12.
[3]葉小強，何立東（dōng），霍耿磊.蜂窩密封流場（chǎng）和泄漏特性的實驗研（yán）究[J].潤滑與密封，2006(11):77-90.
來（lái）源：《科技創新導報》2015年06期
