汽輪機(jī)汽封系統(tǒng)的工作原理

一、汽輪機(jī)汽系統(tǒng)系統(tǒng)的作用

(1)、汽輪機(jī)有靜子和轉(zhuǎn)子兩大部分.在工作時(shí)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，靜子固定，因此轉(zhuǎn)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(guò)汽輪機(jī)各級(jí)工作時(shí)，壓力、溫度逐級(jí)下降，在隔板兩側(cè)存在著壓差。當(dāng)動(dòng)葉片有反動(dòng)度時(shí)，動(dòng)葉片前后也存在著壓差。蒸汽除了絕大部分從導(dǎo)葉、動(dòng)葉的通道中流過(guò)做功外，一小部分會(huì)從各種間隙中流過(guò)而不做功，成為一種損失，降低了機(jī)組的效率。

(2)、轉(zhuǎn)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(duì)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(lái)，降低了機(jī)組效率，并造成部分凝結(jié)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(huì)有空氣漏入汽缸中.由于空氣在凝汽器中不能凝結(jié)，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(jī)正常安全運(yùn)行，特設(shè)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(lái)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(jī)中的一個(gè)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(jī)的效率和經(jīng)濟(jì)性。以下是對(duì)隔板汽封工作原理和結(jié)構(gòu)的詳細(xì)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(guò)設(shè)計(jì)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(dá)到減少漏氣損失的目的。具體來(lái)說(shuō)，隔板汽封通過(guò)動(dòng)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(shè)計(jì)，使漏汽在通過(guò)汽封時(shí)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(jié)構(gòu)

隔板汽封的結(jié)構(gòu)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(chē)出的槽道內(nèi)，而大軸或葉輪上則車(chē)出與汽封套配合的凹凸肩。這樣，當(dāng)汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)，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(jī)械密封、滑動(dòng)密封和返液環(huán)等。機(jī)械密封通過(guò)機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)密封，具有密封性能好、可靠性高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但安裝維護(hù)難度大，成本也較高�；瑒�(dòng)密封則通過(guò)摩擦一致性實(shí)現(xiàn)密封，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝維護(hù)方便、成本較低，但密封可靠性相對(duì)較低。返液環(huán)則利用靜壓原理實(shí)現(xiàn)密封，具有高密封性能、摩擦力小、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)潤(rùn)滑油品質(zhì)和壓力有要求，成本也相對(duì)較高。綜上所述，隔板汽封是汽輪機(jī)中不可或缺的一部分，其工作原理和結(jié)構(gòu)對(duì)于汽輪機(jī)的效率和經(jīng)濟(jì)性具有重要影響。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體情況選擇合適的汽封類型和結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行定期的檢測(cè)和維護(hù)。2、圍帶汽封圍帶汽封是汽輪機(jī)中的一個(gè)重要密封裝置，主要用于保護(hù)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，防止蒸汽泄漏和進(jìn)入軸承，從而確保汽輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行并延長(zhǎng)其使用壽命。以下是對(duì)圍帶汽封工作原理和作用的詳細(xì)解釋：

（1）、工作原理

圍帶汽封的工作原理基于高速旋轉(zhuǎn)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?chē)�形成一個(gè)密封層。這個(gè)密封層在高速運(yùn)動(dòng)的軸承上形成一個(gè)壓力梯度，從而避免氣體的逸出和外界空氣的入侵。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，圍帶也隨之旋轉(zhuǎn)，其表面與蒸汽之間產(chǎn)生摩擦，進(jìn)而產(chǎn)生熱量。這些熱量使得蒸汽在圍帶周?chē)�凝結(jié)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(jī)的高壓部分泄漏到低壓部分，減少能量損失，提高汽輪機(jī)的效率。

2. 保護(hù)軸承：蒸汽泄漏進(jìn)入軸承會(huì)導(dǎo)致軸承溫度升高、潤(rùn)滑不良，甚至損壞軸承。圍帶汽封有效阻止了蒸汽進(jìn)入軸承，從而保護(hù)了軸承的正常運(yùn)行。

3. 提高汽輪機(jī)穩(wěn)定性：蒸汽泄漏還會(huì)影響汽輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，如引起振動(dòng)等。圍帶汽封減少了蒸汽泄漏，有助于提高汽輪機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性。

4. 延長(zhǎng)機(jī)器使用壽命：通過(guò)減少蒸汽泄漏和軸承損壞等問(wèn)題，圍帶汽封有助于延長(zhǎng)汽輪機(jī)的使用壽命，降低維護(hù)成本。

（3）、注意事項(xiàng)

間隙控制：圍帶汽封的密封效果與圍帶與轉(zhuǎn)子之間的間隙密切相關(guān)。間隙過(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響密封效果，甚至導(dǎo)致汽封失效。因此，在安裝和維護(hù)圍帶汽封時(shí)，需要嚴(yán)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(hù)：圍帶汽封在使用過(guò)程中可能會(huì)受到磨損和損壞，因此需要定期進(jìn)行檢查和維護(hù)。一旦發(fā)現(xiàn)汽封失效或損壞，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修復(fù)或更換。  綜上所述，圍帶汽封是汽輪機(jī)中不可或缺的密封裝置，其工作原理和作用對(duì)于汽輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行和延長(zhǎng)使用壽命具有重要意義。在實(shí)際應(yīng)用中，需要嚴(yán)格控制間隙大小、選擇合適的材料，并定期進(jìn)行檢查和維護(hù)。3、軸端汽封。
軸端汽封是汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)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(lái)，同時(shí)阻止外部空氣或雜質(zhì)進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部。以下是對(duì)軸端汽封的詳細(xì)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(zhuǎn)子兩端穿過(guò)汽缸的部位設(shè)置的密封裝置。它通過(guò)控制蒸汽（或氣體、液體）的壓力來(lái)阻止機(jī)內(nèi)蒸汽外泄或空氣漏入，從而確保設(shè)備的正常運(yùn)行和效率。軸端汽封廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備中，如泵、閥門(mén)、壓縮機(jī)以及汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)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(guò)設(shè)計(jì)合理的間隙和通道，使泄漏的蒸汽（或氣體、液體）在通過(guò)汽封時(shí)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(lái)說(shuō)，軸端汽封由多個(gè)汽封環(huán)組成，每個(gè)汽封環(huán)上加工有汽封齒，這些汽封齒與轉(zhuǎn)子表面形成迷宮式通道。當(dāng)蒸汽（或氣體、液體）通過(guò)這些通道時(shí)，由于通道截面的變化，蒸汽（或氣體、液體）的速度和壓力會(huì)發(fā)生變化，從而消耗其能量，達(dá)到密封的效果。

（3）、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

軸端汽封多為高低齒汽封，設(shè)計(jì)成多段結(jié)構(gòu)，每段由若干個(gè)汽封環(huán)組成。相鄰兩段之間設(shè)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(gè)汽封環(huán)由多個(gè)汽封弧段組成，并采用彈性支承，以確保汽封環(huán)與轉(zhuǎn)子表面的貼合度。此外，軸端汽封還設(shè)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(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械中起著至關(guān)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(zhì)進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，保護(hù)設(shè)備免受腐蝕和損壞。此外，軸端汽封還影響著設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性。如果軸端汽封失效或損壞，將會(huì)導(dǎo)致蒸汽、氣體或液體的泄漏量增加，甚至引發(fā)設(shè)備故障或事故。二、汽輪機(jī)汽封系統(tǒng)的組成。汽輪機(jī)汽封系統(tǒng)主要由多個(gè)組成部分構(gòu)成，以確保汽輪機(jī)在運(yùn)行過(guò)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(jī)的效率和安全性。以下是對(duì)汽輪機(jī)汽封系統(tǒng)組成的詳細(xì)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(gè)汽封環(huán)組成。這些汽封環(huán)安裝在汽輪機(jī)的動(dòng)、靜部分之間，通過(guò)設(shè)計(jì)合理的間隙和通道，使蒸汽在通過(guò)時(shí)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(zhì)和形狀對(duì)汽封效果有重要影響，常見(jiàn)的材質(zhì)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(gè)汽源組成，通過(guò)管道和閥門(mén)與汽封相連。在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)采用自密封形式供汽，即利用汽輪機(jī)的高壓蒸汽通過(guò)減壓閥后供給汽封。當(dāng)主蒸汽或冷再熱蒸汽不足時(shí)，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(gè)重要組件，用于冷卻和凝結(jié)從汽封泄漏出來(lái)的蒸汽。這些蒸汽在冷卻器中凝結(jié)成水，并通過(guò)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(duì)汽輪機(jī)的影響，并防止蒸汽進(jìn)入軸承等關(guān)鍵部件[5]。

4. 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)汽封系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，確保其在安全、穩(wěn)定的范圍內(nèi)運(yùn)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(cè)設(shè)備，以及調(diào)節(jié)閥、安全閥等控制設(shè)備。當(dāng)汽封系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，控制系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)的保護(hù)措施，如降低蒸汽壓力、切斷蒸汽供應(yīng)等，以防止事故擴(kuò)大[5]。

5. 其他輔助設(shè)備

除了上述主要組成部分外，汽輪機(jī)汽封系統(tǒng)還可能包括一些其他輔助設(shè)備，如疏水器、過(guò)濾器、減壓閥等。這些設(shè)備在汽封系統(tǒng)的運(yùn)行中發(fā)揮著重要作用，如排除系統(tǒng)中的水分和雜質(zhì)、降低蒸汽壓力等[5]。綜上所述，汽輪機(jī)汽封系統(tǒng)是一個(gè)由多個(gè)組成部分構(gòu)成的復(fù)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(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的密封性和安全性。在實(shí)際應(yīng)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(jié)構(gòu)形式，并進(jìn)行定期的檢查和維護(hù)以確保其正常運(yùn)行。