关于刷封在回转式空预器上应用的相关计算及试验研究

关于刷封在回转式空预器上应用的相关计算及试验研究

申先念

（江苏透平电力技术有限公司徐州221000）

摘要：本文根据相关理论计算结果，并结合空预器磨损试验台的相关试验数据进行分析，总结经验，优化结构，为电厂提供刷封在空预器上应用的最佳设计方案和相关技术参数的支持。

关键词：回转式空预器；刷封；计算；试验

引言：

随着刷封在电厂回转式空气预热器上的应用越来越广泛，原先一直困扰厂家的硬质密封磨损和漏风增大的问题逐渐得到解决，扇形板的磨损问题也基本得到了消除。随着刷封技术的发展与成熟，越来越多的厂家更加关注刷封在回转式空预器上应用后对运行电流的增加量，以及如何选择使用才能达到最好的经济效果。本文就从理论计算着手，并根据笔者专门设计的空预器磨损试验台上的相关试验数据进行分析，找出刷封在空预器上应用的最佳设计方案。以此为电厂提供空预器刷封改造项目上的相关设计方案和相关技术参数支持。

空预器刷封的相关计算

空预器刷封在工作时，刷丝与扇形板接触会产生摩擦，摩擦力做功，带来电功率的增加，引起驱动电机电流的增大。因此，空预器刷封设计时，就要考虑到这方面的影响因素。同时，空预器刷封使用时，在一定载荷作用下，其强度及变形量也须满足自身的设计要求，才能保证期运行期间的可靠性。

1.1摩擦力计算

以单根刷丝为分析对象，其工作时状况如图1所示。空预器刷封向左运动，与固定扇形板接触后，刷丝发生弯曲变形，直至刷丝顶部完全贴合扇形板，变形结束。刷丝由于弯板支撑的约束，变形只是发生在其自由端，因此可将此刷丝简化为图2所示力学模型计算。此时，刷丝受到来自于扇形板的摩擦力和扇形板给予刷丝的正压力共同作用，图中为刷丝自由端长度。

1.2空预器运行电流的增加

空预器安装刷封后，由于重量的增加和摩擦力的影响，其驱动电机的负荷会增加，导致电机电流的增加。根据安装经验可知，刷封改造后，其总质量与原密封想当，重量增加导致的电流增加量微乎其微，因此我们重点校核摩擦力对于空预器电机电流的影响。

1.3强度计算

实际运转中，刷封弯曲变形，由于刷丝束的后部有支撑，变形产生的弹力全部会施加在密封弹片上。因此对于密封片的强度及恢复性需做校核。

假设，弹片内部最大应力为，则许用应力：

（1）

联列式（18）（19）（20）也可以求出弹片的最小厚度：

（4）

以上是通过材料力学的观点进行计算，然而通过有限元分析的方法，能够更准确地校核强度和计算变形。在计算时，只需计算出即可准确地确定强度。

空预器刷封的相关试验

为了得到更充分的设计数据，笔者设计了一个模拟回转式空预器的密封试验平台，其结构如下该试验台具有以下功能：

空气预热器柔性密封试验平台

1、测试刷式密封的耐压能力，可通过工业显微镜观察刷封在受压作用下的变形和回弹状况；

2、测试刷封在不同过盈状态下的接触压强，建立密封片的磨损特性模型。

3、模拟实际转速，记录累计旋转圈数和试验时间，检测模拟扇形板和刷封的磨损程度，预估使用寿命。

4、测试不同条件下刷封的密封能力，建立空预器漏风特性模型。

根据电厂现有的常见回转式空预器型号，选取较为典型的刷封改造项目进行试验模拟分析，相关模拟测试如下：

备注：总扭矩按6片径向密封片同时与扇形板过盈计算。

结论

空预器刷封设计时，需要增加后支撑板，以防止在运行中随着负荷变化被扇形板压倒。

空预器刷封刷丝一般选取0.1-0.25mm，厚度在1.5-2.5mm，相对与支撑弹片挡板高度在12-20mm之间最为合宜。

刷封冷态安装时，平均过盈量一般在1mm左右，最大不超过3mm。

刷封安装后，启动电流会更随刷封过盈量增大而增大，第一次启动电流最大，运转稳定后会逐渐减小。

根据负荷变化，刷封改造后，正常运行时，驱动电机电流增加量一般不超过3A为最佳，负荷变化时，刷封过盈量会有变化，一般在80%负荷时，密封效果达到最优。

以上试验数据针对同类型机组及刷封改造方案相同的项目具有参考价值，不同机组虽有差别，但总体趋势较为吻合。建议电厂在空预器刷封改造过程中，充分考虑实际运行状况，结合以上计算和试验数据，考虑最佳的密封设计方案。

参考文献

[1]王科峰.300MW机组锅炉回转式空气预热器密封改造[J].技术交流与应用.第35卷第6期.2007.

[2]俞龙,何立东,王强.回转式空气预热器刷式密封技术的研究与应用[J].中国电力2010.43（6）.