[发明专利]一种汽轮机轴端螺旋槽密封的自动调节装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于机械工程领域，涉及一种汽轮机轴端螺旋槽密封的自动调节装置及方法。

背景技术

汽轮机技术向高参数(高速、高压、高温)方向的发展及微电子学、计算机技术、先进加工技术、测量技术等相关技术的发展，促进了非接触式机械密封监控技术的研究与应用，并使密封系统对环境的自适应控制成为必要和可能。从测试系统发展史来看，测量仪器经历了由模拟式仪器、分立元件式仪器、数字式仪器到虚拟仪器的发展过程。目前，只有通过将先进的虚拟仪器技术引入非接触式机械密封监控中，在虚拟仪器测控技术的基础上，实现机电的有机结合，完成相关传感器的选型与安装，建立一套完整的非接触式机械密封的测试监控系统，才能做到密封的实时监控，保证汽轮机组的安全稳定运行。

在实际应用中，螺旋槽密封作为非接触式机械密封中的一种，其测量参数多为端面温度、端面膜厚等。温度测量中又以使用热电偶为多，当端面温度达到极限值时，控制系统通过调节限流阀增大冲洗量使温度值恢复到正常值范围之内。对于端面膜厚的测量常常使用电涡流传感器，调节端面膜厚的具体操作是通过改变开启力和闭合力等两种方式实现。其他一些参数的测量及控制还有待进一步研究。

螺旋槽密封的端面膜压变化对其密封的稳定性具有重要影响，对于端面膜压的测量最初采用开测压孔的方法，但是由于测压孔的存在会使开孔部位的液膜流场发生变化，从而在测量结果中引人误差，所以逐渐采用压力传感器来进行膜压的测量。

在非接触式机械密封中，螺旋槽密封通过表面造型技术在动环的密封端面上开设有各种螺旋槽，利用螺旋槽在密封端面上形成一个“端面泵”，将低压侧的密封介质泵送到高压侧的密封腔，从而实现被密封介质的零泄漏，消除对环境的污染；同时，由于密封端面之间无直接的固体摩擦磨损，从而使得其使用寿命大大延长、密封可靠性显著提高、运行维护费用下降、经济效益明显提高，这些优势使其在国内外各种旋转流体机械上得到推广使用。同时螺旋槽密封同样存在着很多问题，被密封介质与密封介质的压力变化对液膜的刚度及上游泵送量有很大的影响，为了使非接触式机械密封系统能够及时地根据被密封介质压力的变化做出最快的反应，最大程度地避免被密封介质的泄漏，需要一种实时监控系统，能够及时做出反应，保证密封系统的稳定运行。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种汽轮机轴端螺旋槽密封的自动调节装置及方法，其使密封系统能够及时地根据被密封介质压力的变化做出最快的反应，最大程度上避免密封的泄漏，填补了螺旋槽密封监控技术的空白。

为实现上述目的，本发明提供了一种汽轮机轴端螺旋槽密封的自动调节装置，包括旋转轴、压盖，以及动环和静环，螺旋槽密封安装在旋转轴上，所述压盖和旋转轴之间形成筒状密封腔，筒状密封腔内设置有与旋转轴固定连接的弹簧座，该弹簧座固定连接有弹簧，该弹簧的另一端连接前述动环，所述动环通过动环密封圈与旋转轴连接，所述静环通过静环辅助密封圈安装在压盖上，旋转轴贯穿其中，所述动环和静环在弹簧加载时相互贴合形成密封端面，在该密封端面和筒状密封腔内分别设置有压力传感器，该压力传感器的输出端连接有控制器，该控制器连接有介质供应泵。

作为本发明的优选实施例，所述弹簧依靠过盈配合带动动环旋转；

本发明还提供了一种汽轮机轴端螺旋槽密封的自动调节装置的调节方法，当密封安装好后，依靠弹簧的弹力，以克服动环密封圈与旋转轴之间的摩擦阻力，使动环端面与静环端面贴合在一起，此时有初始闭合力存在；当旋转轴开始旋转时，动环端面与静环端面之间的槽在黏性剪切作用下将密封介质泵入密封端面之间，端面膜压的增加使两密封端面分开，实现非接触运转，这时，通过实时安装在密封端面间及密封腔内的传感器实时测量各自的压力，将两个压力信号传输给控制器，通过控制器调节介质供应泵的压力来改变密封端面处的介质进口压力，最终使得密封端面内的最大压力等于被密封介质的压力，实现密封的零泄漏；

本发明汽轮机轴端螺旋槽密封的自动调节装置及方法至少具有以下优点：本发明在静环上正对于螺旋槽槽根处的位置安装压力传感器，实时测量螺旋槽槽根处密封介质的压力(即密封端面处的最大压力)，并在密封腔顶部安装传感器实时测量被密封介质的压力，将两个压力值及时反馈到控制器中，通过控制器来调节密封介质供应泵的压力，使得密封端面处的介质进口压力升高或降低，最终实现密封端面处的最大压力与被密封介质的压力相等，密封泄漏量为零的目标，本发明不仅能实时地控制密封的泄漏，而且可以避免密封端面的磨损，延长密封副的使用寿命。

附图说明