自创天然巧构密封新章驱动工业迈向绿色征程

　　从生态鱼道获取灵感。生态鱼道的高流阻特征，取迷宫密封节制蒸汽泄露需求契合。对于生态鱼道而言，高水位的水流正在沉力感化下顺着鱼道向动，而较大的水流速度会对鱼类逆流逛动形成很大的阻力，若何通过增大鱼道内水流顺流阻力以实现较低的流速至关主要。下图中所示为一种典型的高流阻迷宫形生态鱼道，其由多个安插且具有高度差的圆缺形流道单位构成，相邻圆缺形流道呈交织状陈列而构成迷宫流道，两者之间通过较窄的裂缝流道相连通，一方面可操纵水流正在圆缺形流道内发生漩涡而加强流动阻力，另一方面通过较窄的连通流道减小畅通面积，进而达到减小流速的结果。基于此，提出仿鱼道双面交织迷宫密封新布局。一种典型的仿鱼道迷宫密封从体布局为由开设弧形迷宫齿的转子和静子所构成的密封副，且密封副概况迷宫齿沿轴向交织陈列，弧形齿顶风面取配对密封副上弧形齿背风面之间构成了雷同于生态鱼道的圆缺形鱼道单位的弧边密封腔，用于供气体正在齿腔内构成漩涡而耗散能量；弧形齿顶取配对密封副概况之间具有细小的密封间隙，用于发生局部流阻和减小畅通通道，其形似连通相邻鱼道单位的裂缝流道。速度场及热力学效应展开深度阐发。通过数值模仿取尝试丈量相连系，压力、流速变化纪律，以及能量和耗散机制，为密封布局优化供给多方面理论根据。

　　颠末不懈摸索，项目取得了丰盛的立异。正在布局设想上，仿鱼道齿形设想使蒸汽流动径复杂，无效降低泄露率；交织倾斜齿布局进一步加强能量耗散，提拔系统不变性。针对保守迷宫密封拆拆难题，开辟集拆式双面交织拆卸布局，简化安拆流程，缩短维修时间。正在测试手艺方面，平板零速试验和柱面带速试验为密封优化供给了精准数据。

　　煤电行业做为碳排放的 “大户”，其低碳成长对实现 “双碳” 方针至关主要。截至 2024 年 6 月，我国煤电拆机容量达 11。7 亿千瓦，占总发电拆机容量的 38。1%，发电量占比高达 61。9%，可见其正在能源范畴的主要地位。而汽轮机做为燃煤发电的环节原动机，密封安拆又做为汽轮机焦点部件，其手艺提拔迫正在眉睫。进一步地，正在包罗燃气轮机、各类压缩机和膨缩机正在内的透平机械轴端密封、级间密封手艺系统中，密封手艺更是间接关乎全体机组运转的经济性和靠得住性。

　　本文通过自创天然界中堤坝两侧为便利鱼类洄逛而设想的高流阻生态鱼道，立异地设想了一种仿鱼道双面交织迷宫密封新布局。通过商用软件数值模仿对比阐发了分歧齿形倾斜角下弧边和曲边仿鱼道迷宫密封的泄露特征，通过密封齿腔和间隙内速度场分布、湍动能耗散率和粘度分布阐发以分歧布局密封阻流控漏机理，研究了密封间隙、齿腔纵横比、进口系数和齿厚等环节几何参数对弧边仿鱼道迷宫密封泄露特征和流场分布的影响纪律，并辅以分歧齿形倾斜角下弧边仿鱼道槽迷宫密封泄露特征测试以取模仿成果对比验证。旨正在鞭策我国高端能源配备制制范畴的自从立异历程，为告竣“双碳方针”贡献的手艺支持力量，确保能源操纵高效化、碳排放降低化，积极帮力我国能源财产的绿色可持续成长转型。

　　正在全球向绿色低碳加快迈进的征程中，一项聚焦迷宫密封手艺优化的立异研究项目，正为工业设备的高效运转取节能减排供给环节帮力。

　　这里具体以流速阐发为例，当倾斜角β≤90°时，齿顶间隙处可见较着的流束收缩现象和齿顶漩涡区，导致支流现实畅通面积减小，如β=25°和90°的弧边仿鱼道密封齿顶漩涡最为较着，范畴最大，导致间隙支流通道宽度最窄，别离为0。46h和0。69h。不外弧边和曲边仿鱼道迷宫密封齿顶漩涡区的尺寸和强度随齿形倾斜角的增大而敏捷减小，而当β=135°时则无较着的齿顶漩涡区，间隙支流通道宽度最宽，为0。95h。因而，从图14的齿顶间隙气体流速来看，沿着泄露标的目的的齿顶气流平均流速逐步升高，且β=25°的弧边仿鱼道密封齿顶流速显著更低，而β=90°的曲边仿鱼道密封齿顶流速最大。

　　这些立异使用价值显著。以 600MW 亚临界机组汽轮机为例，采用该手艺后，每年可削减约 6。265 万吨二氧化碳排放，节约煤炭资本 2。5 万吨，创制经济效益达 2063。25 万元。该手艺将来无望正在石油化工、核电、航空航天等行业普遍使用，鞭策工业设备绿色升级。

　　这一立异研究凭仗巧妙的设想思、（做者！浙江工业大学 俞振涛）。