[科普中國]-汽封

裝設(shè)在汽輪機(jī)動、靜部分之間，減少或防止蒸汽外泄及真空側(cè)空氣漏入的裝置1。

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。汽封的結(jié)構(gòu)形式一般可分為曲徑汽封（迷宮汽封）、碳精汽封和水封三種。

汽封作用(一)

汽輪機(jī)有靜子和轉(zhuǎn)子兩大部分。在工作時轉(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。蒸汽流過汽輪機(jī)各級工作時，壓力、溫度逐級下降，在隔板兩側(cè)存在著壓差。當(dāng)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(dǎo)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(jī)組的效率。

(二)

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(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。

(三)

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。就工作原理來講，這三類汽封均屬迷宮式汽封。

注意事項(xiàng)汽封設(shè)計(jì)應(yīng)考慮：

①封汽阻力盡量大，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。

②動靜部件之間的徑向間隙盡量小，但不能相互碰磨。還要考慮如一旦碰磨，使其接觸面積盡量小，產(chǎn)生的摩擦熱量盡量少，且加大傳熱熱阻，不使周圍主件受熱變形的結(jié)構(gòu)。

③動靜部件之間的軸向間隙應(yīng)在汽輪機(jī)組起動、停機(jī)全過程中，動靜之間軸向不致碰磨，且留有其熱膨脹差及相對機(jī)械位移的余地。

根據(jù)上述原則，現(xiàn)代大型汽輪機(jī)汽封的成熟結(jié)構(gòu)為：早期使用的整體汽封、鑲片式汽封、無凸肩梳齒式汽封、蜂窩式汽封和可調(diào)式汽封。可調(diào)式汽封的汽封齒與轉(zhuǎn)子之間間隙隨著蒸汽壓力增加而減小，直到設(shè)計(jì)值。當(dāng)停機(jī)時，氣壓降低，由彈簧力的作用使汽封間隙回到最大值，以防止動靜之間碰磨。

汽封性能對機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和可靠性有著重要的影響。為降低漏汽損失，提高機(jī)組安全性和經(jīng)濟(jì)性，采用先進(jìn)汽封技術(shù)對原有的傳統(tǒng)汽封進(jìn)行改造是十分必要的2。

汽封分類汽輪機(jī)的汽封根據(jù)安裝部位的不同分為葉片汽封、隔板汽封和軸端汽封。

葉片汽封葉片汽封包括： 動葉片圍帶處和靜葉片或隔板之間的徑向、軸向汽封以及動葉片根部和靜葉片或隔板之間的徑向、軸向汽封。

隔板汽封隔板內(nèi)圓面或靜葉片環(huán)內(nèi)圓面與轉(zhuǎn)子或輪轂外圓面之間用來限制級與級之間的漏汽的汽封。

軸端汽封在轉(zhuǎn)子兩端穿過汽缸的部位設(shè)置適合不同壓力降的成組汽封，也稱為軸封。

汽封間隙徑向間隙如果粗略選取徑向間隙，可用計(jì)算公式δ=0.001d+（0.1~0.2）mm（δ為間隙值），為考慮軸的直徑、汽封的結(jié)構(gòu)及材料、汽封距支持軸承的支持軸承的形式及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向等諸多因素。

設(shè)計(jì)時可按下列數(shù)值選取（中、低壓汽輪機(jī)取較小值）：軸端汽封和隔板汽封的徑向間隙：鑲嵌片式為0.25~0.70mm（用黃銅或德國銀作汽封片時取較小值）；整車式為0.40~0.70mm；薄片式為0.40~0.65mm；樅樹形為0.25~0.50mm。

當(dāng)采用圓柱形或橢圓形支持軸承且轉(zhuǎn)動方向?yàn)轫槙r針時，左側(cè)徑向間隙應(yīng)比右側(cè)的大0~0.20mm，高壓前汽封及高壓級隔板汽封下部徑向間隙應(yīng)比兩側(cè)的大0.2~0.3mm。圍帶汽封徑向間隙：1.5~2mm。圍帶鉚釘頭與汽封體的徑向間隙：2.5~3.5mm。

軸向間隙通流部分和汽封軸向間隙值的選取以正常和事故情況下動、靜部分不發(fā)生軸向摩擦為原則，這一間隙值可以根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下轉(zhuǎn)子和汽缸的熱膨脹計(jì)算、隔板撓曲計(jì)算和汽輪機(jī)啟停時最大溫差所引起的脹差估算求出，也可參照汽輪機(jī)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)決定。

一般，軸向間隙的布置趨勢由推力軸承往后逐漸增大。目前，為了提高大容量汽輪機(jī)的啟停性能，縮短啟停時間，某些制造廠采用了放大通流部分和汽封軸向間隙，保持較小的汽封徑向間隙，葉根部位設(shè)置徑向式汽封等設(shè)計(jì)方案。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李雪梅 - 副教授 - 西南大學(xué)