汽轮机汽封及门杆漏汽系统

汽轮机汽封及门杆漏汽系统
1、汽封概述
作为高速旋转的的汽轮机，其动静部分必须留有一定的间隙，为了减小泄漏，必须安装防止泄漏的装置来提高汽轮机的工作效率，这种装置通常称为汽封。

密封从结构原理上讲，一般分为三种类型，即：迷宫式汽封、炭精环式密封和水环式汽封，炭精式密封和水环式密封属于接触式密封，仅在小功率机组上使用，而广泛使用在大功率汽轮发电机组上的是非接触式的迷宫式密封。

迷宫式汽封又称为拉别令汽封或曲径汽封，图2－11是几种迷宫式汽封的示意图。

汽封工作原理是：在合金钢环体上车制出一连串较薄的薄片，每一个扼流圈后一个膨胀室，当蒸汽通过时，速度加快，在膨胀室蒸汽的动能变化为热能，压力降低，比容增大，依此类推，在蒸汽通过多个扼流圈时，其每个扼流圈的前后压差就很小，泄漏量就降低很多。

图2－11几种迷宫式汽封的示意图
a）平齿迷宫式汽封（b）分级迷宫式汽封（c）双分级迷宫式汽封根据汽封装设的位置不同，汽封又分为下列几种：
1）叶栅汽封
主要密封的位置包括动叶片围带处和静叶片或隔板之间的径向、轴向以及动叶片根部和静叶片或隔板之间的径向、轴向汽封。

2）隔板汽封
隔板内圆面之间用来限制级与级之间漏气的汽封。

3）轴端汽封
在转子两端穿过汽缸的部位设置合适的不同压力降的成组汽封。

由于装设部位不同，密封方式不同，采用的汽封形式也不尽相同，通常叶片汽封和隔板汽封又称为通流部分汽封。

2、通流部分汽封
汽轮机的通流部分汽封主要作用是减少蒸汽从高压区段通过非做功区段漏向低压区断，保证尽可能多的蒸汽在通道内做功。

叶栅汽封相对于隔板汽封和轴端汽封，其汽封前后压差较小，装设部位狭小，因而结构简单，一般情况叶顶径向汽封梳齿嵌压在静止件上，它与围带维持着较小的间隙，构成简单的叶顶轴向汽封。

低压长叶片的往往不装设围带，采用减薄叶片的顶部厚度，缩小顶部间隙的办法减小漏汽。

叶根汽封一般有叶根直接车出齿尖与静止件构成。

对于大型汽轮发电机组，由于轴向长度较长，设置动叶叶根轴向汽封已失去意义，就将动静叶根汽封改为径向汽封，保证了轴向膨胀不受影响，又起到汽封作用。

隔板汽封相对与叶栅汽封，其前后的压差大，汽封梳齿较多，结构较为复杂。

最常见的汽封结构为，有装在隔板内孔的汽封圈和转子上的凸台形成。

其中汽封齿可直接和汽封圈一体车出，也可利用镶嵌的办法将梳齿固定在汽封圈上。

汽封圈沿圆周分成几段，有隔板水平结合面处装入隔板T型槽内，并用弹簧板将其压住，在T型槽的侧面开有小孔，运行时，蒸汽进入槽内，对汽封圈产生附加力，是汽封圈始终向心。

一般大型汽轮机组都采用弹性隔板汽封，梳齿呈现高低分布，蒸汽在汽封中流动成曲折形。

隔板汽封的径向间隙一般选用0.4～0.7mm之间，轴向的间隙可依据通流部分的轴向间隙考虑原则选取。

本汽轮机的叶栅汽封采用多齿汽封和椭圆汽封，在叶顶处安装两个高齿和两个低齿，形成迷宫效果以减小漏汽，因汽缸热变形主要在垂直方向上的。

椭圆汽封间隙在上下方向的间隙较大，而两侧间隙相对较小，这样，由于磨擦引起的转子振动发生的可能性就大大减小。

汽轮机通流部分示意图见图2－12 隔板汽封装在隔板内孔的汽封槽内，全周分六块，每块各用1片弹簧片向心顶住。

高中压缸、低压A缸各级汽封采用高低齿结构，低压B缸各级采用平齿汽封，上隔板两侧汽封块用销钉铆死在隔板内，并用样冲铆死。

隔板汽封有适当的退让间隙，当转子与汽缸偶有少许碰触时，可不致损伤转子或导致大轴弯曲。

图2－12汽轮机通流部分汽封的示意图
3、轴端汽封
汽轮机轴端密封装置有两个方面的功能，一是在汽轮机压力区段防止蒸汽外泄，确保进入汽轮机的全部蒸汽都沿汽轮机的叶栅通道前进做功，提高汽轮机的效率；二是在真空区段，防止汽轮机外侧的空气向汽轮机内泄，保证汽轮机组有良好的真空，降低汽轮机的背压，提高汽轮机的做功能力。

一般情况下每一个汽缸都有一组轴封，每组轴封有多段轴封组成，并配有相应的供汽系统。

图2－13是高低压缸轴端密封的系统示意图。

图2－14是本机组2号汽封组结构图。

图2－15是本机组高压缸端部汽封组结构图
图2－13 汽轮机轴封示意图
图2－14汽轮机2号汽封组结构图
图2－15汽轮机高压缸端部汽封组结构图
轴端密封的形式一般分成镶片式汽封和梳齿式汽封两种。

镶片式汽封主要是有镶于转子和汽封圈上的梳齿、汽封圈、汽封体组成，汽封圈分段装设在水平中分面的汽封体的T形槽中。

这种汽封结构。

由于制造工艺和材质的原因运行中往往发生汽封被吹倒和局部脱落的现象，达不到预期的目的。

梳齿形汽封的结构和隔板汽封的结构相同，根据汽封齿安装的位置不同，分成了三类：1）、汽封齿安装在转子上；2）、汽封齿安装在静子上；3）、汽封齿在定、转子上均安装。

主要优点是结构简单，便于加工，材质可以选用刚性较高的金属。

但这种汽封齿在摩擦时容易使转子局部过热而发生转子弯曲的现象。

本汽轮机的轴端密封采用梳齿式密封形式，高中压和低压A缸轴封采用高低齿结构，低压缸轴封采用平齿汽封，分段安装在轴封盒上，固定形式与隔板汽封相同。

汽封盒在安装时，也是遵循与汽轮机中心线一致的原则，下汽封盒通过挂耳挂在下汽缸相应洼窝处，挂耳的顶部与汽缸结合面应留一定的膨胀间隙。

轴封盒底部有纵向键定位。

上汽封盒与下汽封盒用销子和螺栓固定在一起。

高温区域使用的汽封片由铬-钼钢制成，低温区域使用的汽封由镍铜合金制成，汽封块弹簧片用铬-镍铁合金制成。

，上汽封盒汽封块用压板固定在轴封盒内。

本汽轮机高压外缸有三腔室密封（中压两个腔室），低压缸两个腔室，高中压内缸共有五个腔室，有一套压力、温度可调整的自密封系统供汽。

4、自密封概述
本汽轮机的轴端密封采用自密封系统。

自密封汽封系统是指在机组正常运行时，由高、中压缸轴端汽封的漏汽经喷水减温后作为低压轴端汽封供汽的汽轮机汽封系统。

在机组启动或低负荷运行阶段，汽封供汽由外来蒸汽提供。

该汽封系统从机组启动到满负荷运行，全过程均能按机组汽封供汽要求自动进行切换。

自密封汽封系统具有简单、安全、可靠、工况适应性好等特点。

1）系统组成及主要设备
本汽轮机的轴封系统采用压力和温度是自动控制的自密封系统，该系统向主机和给水泵汽轮机提供轴封蒸汽，设有轴封压力自动调整装置、溢流泄压装置和
轴封抽气装置，轴封用汽进口处设有永久性蒸汽过滤器。

轴封用汽系统包括轴封汽源切换用的电动隔绝阀、减压阀、旁路阀、泄压阀和其它阀门以及仪表、减温设备和有关附属设备等，系统供汽母管还设有一只安全阀，可防止供汽压力过高而危及机组安全。

另外设置一台100％容量的轴封蒸汽冷却器，两台100％容量的轴加风机，用以排出轴封蒸汽冷却器内的不凝结的气体，两台电动排气风机互为备用。

图2－16为本汽轮机的轴端自密封系统示意图。

2）自密封系统正常运行方式
轴封供汽采用三阀系统，即在汽轮机所有运行工况下，轴封供汽压力通过高压供汽调节阀、辅助汽源供汽调节阀和溢流调节阀这三个调节阀来控制。

A、辅汽供汽阀：考虑到机组启动前，主汽阀前可能没有合适的汽压和汽量，轴封的供汽由厂用辅汽系统供汽。

B、高压供汽调节阀：当机组甩负荷并且辅汽的汽源不能满足要求时，轴封的供汽由本机主蒸汽供汽。

C、溢流调节阀：当机组负荷大于60％左右时，由于高中压轴封的漏汽已大于低压轴封的用汽量，为保证低压轴封的压力，溢流调节阀开启，将多余蒸汽排至低压加热器或凝汽器。

另外，为满足低压缸轴封供汽温度要求，在低压轴封供汽母管上设置了一台喷水减温器，通过温度控制站控制其喷水量，从而实现减温后的蒸汽满足低压轴封供汽要求。

3）轴封系统的启动
A、在盘车、冲转及低负荷阶段
汽封供汽来自辅助汽源，供汽母管压力维持在0.124MPa。

B、机组负荷25%－60％
此时自动维持供汽母管压力0.127MPa。

C、负荷60%以上
高中压缸轴端漏入供汽母管的蒸汽量超过低压缸轴端汽封所需的供汽量。

此时，蒸汽母管压力升至0.130MPa，所有供汽站的调节阀自动关闭，溢流站调节阀自动打开，将多余的蒸汽通过溢流控制站排至汽机侧8号低压加热器。

若8号低压加热器事故或停运，可将多余蒸汽排至凝汽器。

至此，汽封系统进入自密封状态，汽封母管压力维持在0.13MPa。

D、当机组甩负荷时
若机组有符合温度要求的备用辅助汽源，汽封供汽母管压力降至0.124MPa，溢流调节阀关闭，汽封供汽由辅助汽源站供给。

若机组无备用辅助汽源或辅助汽源的参数达不到要求，此时辅助汽源，必须关闭辅助汽源站调节阀前的电动截止阀，汽封供汽母管压力降至0.118MPa时，高压供汽调节阀自动打开，供汽由主汽供汽站即高压汽源调节站供给。

E、在所有运行工况下，温度调节站均自动维持低压汽封腔室处温度在121～177℃之间。

冷段
抽汽
图2－16 自密封系统示意图
5、门杆漏汽系统简述
高压主汽阀门杆一档漏汽参与自密封、二档漏汽汇至轴封回汽到轴加；高压调节汽阀门杆一档漏汽到高排、二档漏汽到中排、三档漏汽参与自密封；中压调节汽阀门杆漏汽到炉疏扩，中压主汽阀门杆漏汽参与自密封；通风阀门杆一档漏汽到中排、二档漏汽参与自密封；BDV阀门杆一档漏汽到高排、二档漏汽参与自密封；小机主汽阀门杆漏汽汇至小机轴封回汽到轴加；小机调节汽阀门杆漏汽汇至小机轴封进汽之中。