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汽輪機汽封的工作原理

如題~~: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-01-19

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(一) 汽輪機有靜子和轉(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，又要保證汽輪機正常安全運行，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。 1--隔板汽封 2--圍帶汽封編輯本段二.汽封的結(jié)構(gòu) 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。由于后兩種在現(xiàn)代的汽輪機中很少應(yīng)用，所以下面僅介紹曲徑汽封的結(jié)構(gòu)。迷宮式汽封的結(jié)構(gòu)(表2-1) 迷宮式汽封按其齒形可分為平齒、高低齒和樅樹形等多種形式，按汽封齒的加工方法又可分為整車式、鑲嵌式和薄片式等。右圖是各種迷宮式汽封齒的結(jié)構(gòu)形式。 (a)--整車式平齒汽封,(b)(c)--整車式高齒汽封, (d)--鑲嵌片式汽封,(e)(f)--整車式棕樹形汽封(g)(h)(i)--薄片式汽封 (一).軸端汽封軸端汽封多為高低齒汽封，都設(shè)計成多段結(jié)構(gòu)，每段由若干個汽封環(huán)組成，相鄰兩段之間設(shè)置汽室，如下圖所示。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6~8段汽封弧段組成。汽封弧段采用彈性支承，即在每個弧段的外圓面上用銷子連接一個彈簧片，嵌入槽道后彈簧后彈簧片使弧段與槽道的支承面貼合。上汽封體中分面處裝有壓塊，以防汽封弧段沿周向滑移和脫落。下汽封體靠掛耳在汽缸凹槽兩側(cè)銑出的凹臺上，其底部通過焊接在汽缸凹槽內(nèi)的定位鍵同汽缸配合。汽封體上、下兩半部銷釘和螺釘固定在一起，在其水平接合面處的進汽側(cè)，每個環(huán)形槽道都開有進汽通道。汽封體在汽缸端部的固定方法與隔板套基本相同，但大型汽輪機最外端的汽封體一般用螺釘緊固在汽缸端面上，其中高溫高壓端的汽封體通過膨脹圈固定在汽缸上。薄片式汽封片用緊絲嵌在轉(zhuǎn)子上，或同時嵌在汽封環(huán)和轉(zhuǎn)子上。對于套裝轉(zhuǎn)子或組合轉(zhuǎn)子的套裝端，其汽封凸肩一般在汽封套上加工，然后熱套在主軸上。而整鍛轉(zhuǎn)子、焊接轉(zhuǎn)子或組合轉(zhuǎn)子的整鍛端，其汽封凸肩或汽封片直接在主軸上加工或鑲嵌，此時應(yīng)在主軸上對應(yīng)兩汽封環(huán)的軸向間隙處加工出膨脹槽。另外，某些汽輪機也采用樅樹形、游標(biāo)式、斜切式或徑向式等多種迷宮汽封作為軸端汽封。 (二).隔板汽封幾種常見的隔板汽封 (a)彈性、梳齒、曲折式,(b)彈性、鑲嵌、曲折式 (c)彈性、平齒式,(d)剛性、平齒式, 表2-1中 b)、(c)、(d)為常用的隔板汽封齒形式，其結(jié)構(gòu)可分為剛性汽封和彈性汽封兩種。彈性汽封在汽封弧端的背面裝有彈簧片，有時用拉彈簧頂替，某些汽封弧段背面還有調(diào)整墊片。剛性汽封一般只用于中壓汽輪機上。彈性隔板汽封的裝配結(jié)構(gòu)與軸端汽封相似。高壓部分常采用整車式隔板汽封；低壓部分常采用鑲嵌片式汽封，其汽封弧段和汽封片采用不同的材料。由于低壓部分有較大的脹差，低壓級隔板汽封的軸向間隙應(yīng)放大，甚至采用光軸或平齒汽封。 (三).圍帶汽封圍帶汽封設(shè)置在葉片頂部與隔板外緣的凸緣之間，常采用鑲嵌片式或薄片式平齒汽封，汽封片直接鑲嵌在凸緣上。也有在圍帶上直接車出汽封齒，對應(yīng)的靜止部分嵌上軟金屬制成的汽封環(huán)。在末幾級無圍帶的葉片上，將葉頂削薄，使動靜部分保持最小的徑向間隙。一般在葉片進汽側(cè)頂部和根部設(shè)置軸向汽封。葉頂?shù)妮S向汽封由圍帶端部車薄而成；葉根的軸向汽封通常在葉片進汽側(cè)根部車出牙齒形汽封齒。其結(jié)構(gòu)下圖。 1--噴嘴組，2--動葉柵，3--轉(zhuǎn)向?qū)~，5--圍帶徑向汽封，6--葉頂軸向汽封，7--葉根軸向汽封編輯本段三.汽封徑向間隙和軸向間隙 1.汽封徑向間隙如果粗略選取徑向間隙，可用計算公式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)計時可按下列數(shù)值選取(中、低壓汽輪機取較小值)：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)動方向為順時針時，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。 2.通流部分和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)運轉(zhuǎn)狀態(tài)下轉(zhuǎn)子和汽缸的熱膨脹計算、隔板撓曲計算和汽輪機啟停時最大溫差所引起的脹差估算求出，也可參照汽輪機運行經(jīng)驗決定。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)計方案。: 回答者：網(wǎng)友

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