汽轮机汽封系统的工作原理

一、汽轮机汽系统系统的作用

(1)、汽轮机有静子和转子两大部分.在工作时转子高速旋转，静子固定，因此转子和静子之间必须保持一定的间隙，不使相互摩擦.蒸汽流过汽轮机各级工作时，压力、温度逐级下降，在隔板两侧存在着压差。当动叶片有反动度时，动叶片前后也存在着压差。蒸汽除了绝大部分从导叶、动叶的通道中流过做功外，一小部分会从各种间隙中流过而不做功，成为一种损失，降低了机组的效率。

(2)、转子还必须穿出汽缸，支撑在轴承上，此处也必然要留有间隙。对于高压汽缸两端和中压汽缸的前端，汽缸内的蒸汽压力大于外界大气压力，此处将有蒸汽漏出来，降低了机组效率，并造成部分凝结水损失。在中压缸的排气端和低压缸的两端因汽缸内的蒸汽压力低于外界的大气压力，在主轴穿出汽缸的间隙中，将会有空气漏入汽缸中.由于空气在凝汽器中不能凝结，从而降低了真空度，减小了蒸汽做功能力。(3)、为了减小上述各处间隙中的漏气，又要保证汽轮机正常安全运行，特设置了各种汽封.这些汽封可分为通流部分汽封、隔板汽封和轴端汽封三大类。就工作原理来讲，这三类汽封均属迷宫式汽封。

1、隔板汽封：隔板汽封是汽轮机中的一个重要组成部分，主要用于减少隔板（或静叶环）前后的漏气，提高汽轮机的效率和经济性。以下是对隔板汽封工作原理和结构的详细解释：

（1）、工作原理

隔板汽封的工作原理主要基于迷宫式汽封的原理，即通过设计合理的间隙和通道，使漏汽在形成蒸汽曲径通道及膨胀室中能量消耗尽量充分，从而达到减少漏气损失的目的。具体来说，隔板汽封通过动静部件之间的径向间隙和轴向间隙的控制，以及汽封齿的设计，使漏汽在通过汽封时发生多次膨胀和节流，从而消耗其能量，减少漏气量[1]。

（2）、结构

隔板汽封的结构与轴封相似，通常包括汽封环和汽封套两部分。汽封环装在隔板内圆车出的槽道内，而大轴或叶轮上则车出与汽封套配合的凹凸肩。这样，当汽轮机运行时，汽封环与凹凸肩之间形成迷宫式密封，有效阻止蒸汽的泄漏。此外，隔板汽封的类型也有多种，包括机械密封、滑动密封和返液环等。机械密封通过机械方式实现密封，具有密封性能好、可靠性高、使用寿命长等优点，但安装维护难度大，成本也较高。滑动密封则通过摩擦一致性实现密封，结构简单、安装维护方便、成本较低，但密封可靠性相对较低。返液环则利用静压原理实现密封，具有高密封性能、摩擦力小、寿命长等优点，但对润滑油品质和压力有要求，成本也相对较高。综上所述，隔板汽封是汽轮机中不可或缺的一部分，其工作原理和结构对于汽轮机的效率和经济性具有重要影响。在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的汽封类型和结构，并进行定期的检测和维护。2、围带汽封围带汽封是汽轮机中的一个重要密封装置，主要用于保护汽轮机转子，防止蒸汽泄漏和进入轴承，从而确保汽轮机的稳定运行并延长其使用寿命。以下是对围带汽封工作原理和作用的详细解释：

（1）、工作原理

围带汽封的工作原理基于高速旋转的橡胶围带在摩擦中产生的热量，这些热量使蒸汽在围带周围形成一个密封层。这个密封层在高速运动的轴承上形成一个压力梯度，从而避免气体的逸出和外界空气的入侵。具体来说，当汽轮机转子高速旋转时，围带也随之旋转，其表面与蒸汽之间产生摩擦，进而产生热量。这些热量使得蒸汽在围带周围凝结或形成一层气膜，从而起到密封作用。

（2）、作用

1. 防止蒸汽泄漏：围带汽封的主要作用是防止蒸汽从汽轮机的高压部分泄漏到低压部分，减少能量损失，提高汽轮机的效率。

2. 保护轴承：蒸汽泄漏进入轴承会导致轴承温度升高、润滑不良，甚至损坏轴承。围带汽封有效阻止了蒸汽进入轴承，从而保护了轴承的正常运行。

3. 提高汽轮机稳定性：蒸汽泄漏还会影响汽轮机的稳定运行，如引起振动等。围带汽封减少了蒸汽泄漏，有助于提高汽轮机的稳定性和可靠性。

4. 延长机器使用寿命：通过减少蒸汽泄漏和轴承损坏等问题，围带汽封有助于延长汽轮机的使用寿命，降低维护成本。

（3）、注意事项

间隙控制：围带汽封的密封效果与围带与转子之间的间隙密切相关。间隙过大或过小都会影响密封效果，甚至导致汽封失效。因此，在安装和维护围带汽封时，需要严格控制间隙大小。材料选择：围带汽封的材料需要具有良好的耐高温、耐磨损和耐腐蚀性能，以确保在恶劣的工作环境下仍能保持良好的密封效果。定期检查和维护：围带汽封在使用过程中可能会受到磨损和损坏，因此需要定期进行检查和维护。一旦发现汽封失效或损坏，应及时进行修复或更换。  综上所述，围带汽封是汽轮机中不可或缺的密封装置，其工作原理和作用对于汽轮机的稳定运行和延长使用寿命具有重要意义。在实际应用中，需要严格控制间隙大小、选择合适的材料，并定期进行检查和维护。3、轴端汽封。
轴端汽封是汽轮机、燃气轮机等旋转机械中一种重要的密封装置，其主要作用在于防止蒸汽、气体或液体从轴的端部泄漏出来，同时阻止外部空气或杂质进入设备内部。以下是对轴端汽封的详细解释：

（1）定义与功能

轴端汽封，也被称为shaft gland或shaft end seal，是在转子两端穿过汽缸的部位设置的密封装置。它通过控制蒸汽（或气体、液体）的压力来阻止机内蒸汽外泄或空气漏入，从而确保设备的正常运行和效率。轴端汽封广泛应用于各种工业设备中，如泵、阀门、压缩机以及汽轮机、燃气轮机等。

（2）、工作原理

轴端汽封的工作原理基于迷宫式密封的原理，通过设计合理的间隙和通道，使泄漏的蒸汽（或气体、液体）在通过汽封时发生多次膨胀和节流，从而消耗其能量，减少泄漏量。具体来说，轴端汽封由多个汽封环组成，每个汽封环上加工有汽封齿，这些汽封齿与转子表面形成迷宫式通道。当蒸汽（或气体、液体）通过这些通道时，由于通道截面的变化，蒸汽（或气体、液体）的速度和压力会发生变化，从而消耗其能量，达到密封的效果。

（3）、结构特点

轴端汽封多为高低齿汽封，设计成多段结构，每段由若干个汽封环组成。相邻两段之间设置汽室，以便于蒸汽（或气体、液体）的收集和排放。汽封齿是加工或镶嵌在汽封弧段上的，汽封弧段又分可嵌装在汽封体内壁的环形槽道内形成汽封环。整个汽封环由多个汽封弧段组成，并采用弹性支承，以确保汽封环与转子表面的贴合度。此外，轴端汽封还设有压块、定位键等部件，以防止汽封弧段沿周向滑移和脱落。

（4）、重要性

轴端汽封在汽轮机、燃气轮机等旋转机械中起着至关重要的作用。它不仅可以防止蒸汽、气体或液体的泄漏，减少能量损失和环境污染，还可以防止外部空气或杂质进入设备内部，保护设备免受腐蚀和损坏。此外，轴端汽封还影响着设备的运行稳定性和安全性。如果轴端汽封失效或损坏，将会导致蒸汽、气体或液体的泄漏量增加，甚至引发设备故障或事故。二、汽轮机汽封系统的组成。汽轮机汽封系统主要由多个组成部分构成，以确保汽轮机在运行过程中能够有效地防止蒸汽泄漏和空气漏入，从而提高汽轮机的效率和安全性。以下是对汽轮机汽封系统组成的详细解释：

1. 汽封本体

汽封本体是汽封系统的核心部分，通常由多个汽封环组成。这些汽封环安装在汽轮机的动、静部分之间，通过设计合理的间隙和通道，使蒸汽在通过时发生多次膨胀和节流，从而消耗其能量，减少泄漏量。汽封环的材质和形状对汽封效果有重要影响，常见的材质包括碳精、不锈钢等，形状则包括迷宫式（曲径式）、碳精环式和水封式等

2. 汽封蒸汽系统

汽封蒸汽系统为汽封提供必要的蒸汽，以维持汽封内的压力和温度。该系统通常由主蒸汽、冷再热和辅助蒸汽三个汽源组成，通过管道和阀门与汽封相连。在机组正常运行时，系统采用自密封形式供汽，即利用汽轮机的高压蒸汽通过减压阀后供给汽封。当主蒸汽或冷再热蒸汽不足时，辅助蒸汽将作为备用汽源向汽封系统供汽[5]。

3. 汽封冷却器

汽封冷却器是汽封系统中的一个重要组件，用于冷却和凝结从汽封泄漏出来的蒸汽。这些蒸汽在冷却器中凝结成水，并通过排水系统排出。汽封冷却器的存在有助于减少蒸汽泄漏对汽轮机的影响，并防止蒸汽进入轴承等关键部件[5]。

4. 控制系统

控制系统用于监测和调节汽封系统的运行状态，确保其在安全、稳定的范围内运行。控制系统通常包括压力传感器、温度传感器、流量传感器等监测设备，以及调节阀、安全阀等控制设备。当汽封系统出现异常时，控制系统将自动启动相应的保护措施，如降低蒸汽压力、切断蒸汽供应等，以防止事故扩大[5]。

5. 其他辅助设备

除了上述主要组成部分外，汽轮机汽封系统还可能包括一些其他辅助设备，如疏水器、过滤器、减压阀等。这些设备在汽封系统的运行中发挥着重要作用，如排除系统中的水分和杂质、降低蒸汽压力等[5]。综上所述，汽轮机汽封系统是一个由多个组成部分构成的复杂系统。这些组成部分相互配合、协同工作，共同确保汽轮机在运行过程中的密封性和安全性。在实际应用中，需要根据具体需求和条件选择合适的汽封类型和结构形式，并进行定期的检查和维护以确保其正常运行。