汽輪機汽封系統(tǒng)的工作原理

一、汽輪機汽系統(tǒng)系統(tǒng)的作用

(1)、汽輪機有靜子和轉子兩大部分.在工作時轉子高速旋轉，靜子固定，因此轉子和靜子之間必須保持一定的間隙，不使相互摩擦.蒸汽流過汽輪機各級工作時，壓力、溫度逐級下降，在隔板兩側存在著壓差。當動葉片有反動度時，動葉片前后也存在著壓差。蒸汽除了絕大部分從導葉、動葉的通道中流過做功外，一小部分會從各種間隙中流過而不做功，成為一種損失，降低了機組的效率。

(2)、轉子還必須穿出汽缸，支撐在軸承上，此處也必然要留有間隙。對于高壓汽缸兩端和中壓汽缸的前端，汽缸內(nèi)的蒸汽壓力大于外界大氣壓力，此處將有蒸汽漏出來，降低了機組效率，并造成部分凝結水損失。在中壓缸的排氣端和低壓缸的兩端因汽缸內(nèi)的蒸汽壓力低于外界的大氣壓力，在主軸穿出汽缸的間隙中，將會有空氣漏入汽缸中.由于空氣在凝汽器中不能凝結，從而降低了真空度，減小了蒸汽做功能力。(3)、為了減小上述各處間隙中的漏氣，又要保證汽輪機正常安全運行，特設置了各種汽封.這些汽封可分為通流部分汽封、隔板汽封和軸端汽封三大類。就工作原理來講，這三類汽封均屬迷宮式汽封。

1、隔板汽封：隔板汽封是汽輪機中的一個重要組成部分，主要用于減少隔板（或靜葉環(huán)）前后的漏氣，提高汽輪機的效率和經(jīng)濟性。以下是對隔板汽封工作原理和結構的詳細解釋：

（1）、工作原理

隔板汽封的工作原理主要基于迷宮式汽封的原理，即通過設計合理的間隙和通道，使漏汽在形成蒸汽曲徑通道及膨脹室中能量消耗盡量充分，從而達到減少漏氣損失的目的。具體來說，隔板汽封通過動靜部件之間的徑向間隙和軸向間隙的控制，以及汽封齒的設計，使漏汽在通過汽封時發(fā)生多次膨脹和節(jié)流，從而消耗其能量，減少漏氣量[1]。

（2）、結構

隔板汽封的結構與軸封相似，通常包括汽封環(huán)和汽封套兩部分。汽封環(huán)裝在隔板內(nèi)圓車出的槽道內(nèi)，而大軸或葉輪上則車出與汽封套配合的凹凸肩。這樣，當汽輪機運行時，汽封環(huán)與凹凸肩之間形成迷宮式密封，有效阻止蒸汽的泄漏。此外，隔板汽封的類型也有多種，包括機械密封、滑動密封和返液環(huán)等。機械密封通過機械方式實現(xiàn)密封，具有密封性能好、可靠性高、使用壽命長等優(yōu)點，但安裝維護難度大，成本也較高�；瑒用芊鈩t通過摩擦一致性實現(xiàn)密封，結構簡單、安裝維護方便、成本較低，但密封可靠性相對較低。返液環(huán)則利用靜壓原理實現(xiàn)密封，具有高密封性能、摩擦力小、壽命長等優(yōu)點，但對潤滑油品質和壓力有要求，成本也相對較高。綜上所述，隔板汽封是汽輪機中不可或缺的一部分，其工作原理和結構對于汽輪機的效率和經(jīng)濟性具有重要影響。在實際應用中，需要根據(jù)具體情況選擇合適的汽封類型和結構，并進行定期的檢測和維護。2、圍帶汽封圍帶汽封是汽輪機中的一個重要密封裝置，主要用于保護汽輪機轉子，防止蒸汽泄漏和進入軸承，從而確保汽輪機的穩(wěn)定運行并延長其使用壽命。以下是對圍帶汽封工作原理和作用的詳細解釋：

（1）、工作原理

圍帶汽封的工作原理基于高速旋轉的橡膠圍帶在摩擦中產(chǎn)生的熱量，這些熱量使蒸汽在圍帶周圍形成一個密封層。這個密封層在高速運動的軸承上形成一個壓力梯度，從而避免氣體的逸出和外界空氣的入侵。具體來說，當汽輪機轉子高速旋轉時，圍帶也隨之旋轉，其表面與蒸汽之間產(chǎn)生摩擦，進而產(chǎn)生熱量。這些熱量使得蒸汽在圍帶周圍凝結或形成一層氣膜，從而起到密封作用。

（2）、作用

1. 防止蒸汽泄漏：圍帶汽封的主要作用是防止蒸汽從汽輪機的高壓部分泄漏到低壓部分，減少能量損失，提高汽輪機的效率。

2. 保護軸承：蒸汽泄漏進入軸承會導致軸承溫度升高、潤滑不良，甚至損壞軸承。圍帶汽封有效阻止了蒸汽進入軸承，從而保護了軸承的正常運行。

3. 提高汽輪機穩(wěn)定性：蒸汽泄漏還會影響汽輪機的穩(wěn)定運行，如引起振動等。圍帶汽封減少了蒸汽泄漏，有助于提高汽輪機的穩(wěn)定性和可靠性。

4. 延長機器使用壽命：通過減少蒸汽泄漏和軸承損壞等問題，圍帶汽封有助于延長汽輪機的使用壽命，降低維護成本。

（3）、注意事項

間隙控制：圍帶汽封的密封效果與圍帶與轉子之間的間隙密切相關。間隙過大或過小都會影響密封效果，甚至導致汽封失效。因此，在安裝和維護圍帶汽封時，需要嚴格控制間隙大小。材料選擇：圍帶汽封的材料需要具有良好的耐高溫、耐磨損和耐腐蝕性能，以確保在惡劣的工作環(huán)境下仍能保持良好的密封效果。定期檢查和維護：圍帶汽封在使用過程中可能會受到磨損和損壞，因此需要定期進行檢查和維護。一旦發(fā)現(xiàn)汽封失效或損壞，應及時進行修復或更換。  綜上所述，圍帶汽封是汽輪機中不可或缺的密封裝置，其工作原理和作用對于汽輪機的穩(wěn)定運行和延長使用壽命具有重要意義。在實際應用中，需要嚴格控制間隙大小、選擇合適的材料，并定期進行檢查和維護。3、軸端汽封。
軸端汽封是汽輪機、燃氣輪機等旋轉機械中一種重要的密封裝置，其主要作用在于防止蒸汽、氣體或液體從軸的端部泄漏出來，同時阻止外部空氣或雜質進入設備內(nèi)部。以下是對軸端汽封的詳細解釋：

（1）定義與功能

軸端汽封，也被稱為shaft gland或shaft end seal，是在轉子兩端穿過汽缸的部位設置的密封裝置。它通過控制蒸汽（或氣體、液體）的壓力來阻止機內(nèi)蒸汽外泄或空氣漏入，從而確保設備的正常運行和效率。軸端汽封廣泛應用于各種工業(yè)設備中，如泵、閥門、壓縮機以及汽輪機、燃氣輪機等。

（2）、工作原理

軸端汽封的工作原理基于迷宮式密封的原理，通過設計合理的間隙和通道，使泄漏的蒸汽（或氣體、液體）在通過汽封時發(fā)生多次膨脹和節(jié)流，從而消耗其能量，減少泄漏量。具體來說，軸端汽封由多個汽封環(huán)組成，每個汽封環(huán)上加工有汽封齒，這些汽封齒與轉子表面形成迷宮式通道。當蒸汽（或氣體、液體）通過這些通道時，由于通道截面的變化，蒸汽（或氣體、液體）的速度和壓力會發(fā)生變化，從而消耗其能量，達到密封的效果。

（3）、結構特點

軸端汽封多為高低齒汽封，設計成多段結構，每段由若干個汽封環(huán)組成。相鄰兩段之間設置汽室，以便于蒸汽（或氣體、液體）的收集和排放。汽封齒是加工或鑲嵌在汽封弧段上的，汽封弧段又分可嵌裝在汽封體內(nèi)壁的環(huán)形槽道內(nèi)形成汽封環(huán)。整個汽封環(huán)由多個汽封弧段組成，并采用彈性支承，以確保汽封環(huán)與轉子表面的貼合度。此外，軸端汽封還設有壓塊、定位鍵等部件，以防止汽封弧段沿周向滑移和脫落。

（4）、重要性

軸端汽封在汽輪機、燃氣輪機等旋轉機械中起著至關重要的作用。它不僅可以防止蒸汽、氣體或液體的泄漏，減少能量損失和環(huán)境污染，還可以防止外部空氣或雜質進入設備內(nèi)部，保護設備免受腐蝕和損壞。此外，軸端汽封還影響著設備的運行穩(wěn)定性和安全性。如果軸端汽封失效或損壞，將會導致蒸汽、氣體或液體的泄漏量增加，甚至引發(fā)設備故障或事故。二、汽輪機汽封系統(tǒng)的組成。汽輪機汽封系統(tǒng)主要由多個組成部分構成，以確保汽輪機在運行過程中能夠有效地防止蒸汽泄漏和空氣漏入，從而提高汽輪機的效率和安全性。以下是對汽輪機汽封系統(tǒng)組成的詳細解釋：

1. 汽封本體

汽封本體是汽封系統(tǒng)的核心部分，通常由多個汽封環(huán)組成。這些汽封環(huán)安裝在汽輪機的動、靜部分之間，通過設計合理的間隙和通道，使蒸汽在通過時發(fā)生多次膨脹和節(jié)流，從而消耗其能量，減少泄漏量。汽封環(huán)的材質和形狀對汽封效果有重要影響，常見的材質包括碳精、不銹鋼等，形狀則包括迷宮式（曲徑式）、碳精環(huán)式和水封式等

2. 汽封蒸汽系統(tǒng)

汽封蒸汽系統(tǒng)為汽封提供必要的蒸汽，以維持汽封內(nèi)的壓力和溫度。該系統(tǒng)通常由主蒸汽、冷再熱和輔助蒸汽三個汽源組成，通過管道和閥門與汽封相連。在機組正常運行時，系統(tǒng)采用自密封形式供汽，即利用汽輪機的高壓蒸汽通過減壓閥后供給汽封。當主蒸汽或冷再熱蒸汽不足時，輔助蒸汽將作為備用汽源向汽封系統(tǒng)供汽[5]。

3. 汽封冷卻器

汽封冷卻器是汽封系統(tǒng)中的一個重要組件，用于冷卻和凝結從汽封泄漏出來的蒸汽。這些蒸汽在冷卻器中凝結成水，并通過排水系統(tǒng)排出。汽封冷卻器的存在有助于減少蒸汽泄漏對汽輪機的影響，并防止蒸汽進入軸承等關鍵部件[5]。

4. 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)用于監(jiān)測和調節(jié)汽封系統(tǒng)的運行狀態(tài)，確保其在安全、穩(wěn)定的范圍內(nèi)運行�？刂葡到y(tǒng)通常包括壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器等監(jiān)測設備，以及調節(jié)閥、安全閥等控制設備。當汽封系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，控制系統(tǒng)將自動啟動相應的保護措施，如降低蒸汽壓力、切斷蒸汽供應等，以防止事故擴大[5]。

5. 其他輔助設備

除了上述主要組成部分外，汽輪機汽封系統(tǒng)還可能包括一些其他輔助設備，如疏水器、過濾器、減壓閥等。這些設備在汽封系統(tǒng)的運行中發(fā)揮著重要作用，如排除系統(tǒng)中的水分和雜質、降低蒸汽壓力等[5]。綜上所述，汽輪機汽封系統(tǒng)是一個由多個組成部分構成的復雜系統(tǒng)。這些組成部分相互配合、協(xié)同工作，共同確保汽輪機在運行過程中的密封性和安全性。在實際應用中，需要根據(jù)具體需求和條件選擇合適的汽封類型和結構形式，并進行定期的檢查和維護以確保其正常運行。