TRT端部密封改造实例分析

范轶韬

摘 要：宣钢动力厂1#TRT机组通过进行密封方式的改造，使得各种密封拆装方便，可大大缩短检修时间，提高TRT的可开动率。通过数值模拟分析，验证了蜂窝密封在减少泄漏量方面的有效性。该文针对这一改造实例进行了细致的梳理总结。

关键词：机组密封 蜂窝式密封 数值模拟 改造实例

中图分类号：TF083.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）02（c）-0077-01

TRT-高炉煤气余压透平发电装置（Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit，以下简称TRT），宣钢动力厂1#TRT是由陕鼓生产的，型号为：MPG14.8-244.1/17。目前机组运行中存在的弊端主要有：较多情况机组振动时有发生；煤气泄漏超标以及因碳环密封卡涩造成起机困难。

1 机组密封现状及存在隐患分析

1.1 机组密封现状

目前机组采用的密封方式为：内部（里侧）为拉别令汽封（J形齿密封-梳齿密封的一种），外部（外侧）为碳环密封。

1.2 存在隐患分析

（1）密封件。拉别令密封此种密封方式有着自身的缺陷。包括密封性差；齿易磨损从而导致密封失效以及易引起气流激振。

（2）密封气系统。密封气系统，是在拉别令密封中间和碳环密封中间引入略大于介质压力的氮气进行强制密封。但由于转子的高速旋转和气体的粘性，密封处转子的表面有强旋气流，该处压力实际上大于介质压力并呈紊流状态。在局部仍有大于密封气压的煤气和氮气混合气泄漏于外。且由于拉别令密封密封效果差，密封氮气容易失压，失去强行堵塞的作用，煤气容易泄漏出来。

（3）碳环密封。原碳环密封对安装要求严格，容易出现碳环碎裂及拉簧卡在碳环槽内的情况，易引起机组振动及密封失效。因碳环后面拉簧的作用，碳环始终与转子接触，对转子产生一定的作用力。在此力的作用下，使得转子容易产生涡动，对机组的起动及安全运行有潜在的威胁。

2 蜂窝式密封

2.1 蜂窝式密封简介

蜂窝式密封是一种非接触密封，这种汽封是由0.10mm厚的镍基耐高温合金防锈金属薄板制成像蜂巢一样的正六棱形孔状结构，并采用真空钎焊技术将蜂窝带焊在汽封环母体上而形成蜂窝式密封并在此过程中提高了蜂窝带的整体刚度。

2.2 蜂窝式密封的特点

（1）具有对轴保护作用。由于蜂窝式密封的特殊结构模式和质地软的特性，蜂窝式密封不会伤及所接触的轴径表面。（2）密封效果佳。由于蜂窝带的较软特性，蜂窝式密封的安装间隙可以取设计间隙的下限，密封间隙小。（3）密封性能好。在相同间隙和压力的条件下，蜂窝式密封比原梳齿式汽封平均减小泄漏损失50%～70%。提高了机组效率，具有显著的经济效益。（4）寿命长。蜂窝式密封的蜂窝带本身非常耐磨，运行寿命长，能够长期保持密封间隙，密封效果有长久性。（5）消除转子涡振。介质进入蜂窝后，可以在轴的表面形成一层具有一定刚度的气垫，增强了轴的振动阻尼，削弱轴的振動。

2.3 蜂窝式密封的数值模拟

采用商业CFD软件Fluent对蜂窝式密封的密封效果进行数值模拟。选取规格为对边3.2mm，高度3.2mm的蜂窝式密封，其中轴直径为170mm，转速为3000r/min，密封与轴间距为0.3mm，密封长度为6个蜂窝单元。设定进口总压分别为0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa，出口压力为0.1MPa。

通过数值模拟对蜂窝式密封与梳齿式密封的密封效果进行比较。其中，所选取的梳齿密封与蜂窝密封具有相同的结构尺寸，其转速与进出口压力也与相应的蜂窝密封相同。性能比较如表1所示。

从表1中可以看出，在相同的结构尺寸与气动参数下，蜂窝式密封的密封效果明显好于传统的梳齿式密封，其泄漏量最高能减少16%以上。如果能够对具体问题的蜂窝密封进行优化设计，其泄漏量可进一步减小。

3 改造实例

3.1 改造方案

将原来整体式汽封套结构改为滑道式汽封套和蜂窝汽封、镶齿汽封三部分，蜂窝汽封及镶齿汽封后部有弹簧，能够实现退让；蜂窝密封及梳齿密封均做成可调式，通过加减垫片调整径向间隙，调整方便灵活；碳环密封方式不变，但改变结构方式。安装时方便、快捷，可以保持一个较小的间隙并防止碳环碎裂及弹簧卡涩。

3.2 效果验证

从改造后的MPG14.8-244.1/170透平膨胀机各项运行指标，可得出效果验证：（1）透平膨胀机改造密封方式后，端部密封效果良好，机组的运行安全可靠性大大提高。（2）通过透平改造前后的氮气耗量对比，机组改造后氮气耗量降低了60Nm3/h，具有一定的经济效益。（3）蜂窝密封的气流激振比较小，对柔性转子组机组的日常运行、开机过程有帮助；从改后的机组开机来看，机组冲临界转速比较容易，机组振动也有所降低。

4 结论

TRT进行密封改造后，解决了原拉别令密封存在的弊端。实践证明在MPG14.8-244.1/170透平膨胀机中进行密封改造是可行的、必要的，改造是成功的。

参考文献

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