常见的汽封简介

1、梳齿迷宫式汽封

目前被广泛应用于大、中、小型汽轮机的传统汽封主要为迷宫式汽封。迷宫式汽封中根据断面的形状不同常用的有枞树型汽封和梳齿式汽封。其中梳齿式汽封因其汽封成本低、结构简单、安全可靠且易于安装而被广泛应用。其结构如下图：

梳齿式迷宫汽封简图

传统梳齿式迷宫汽封安装时径向间隙一般为0.60~0.80mm，根据转子不同情况，有时间隙更大。

众所周知梳齿汽封主要有以下缺点：

汽轮机在起停机过程中过临界转速时，转子振幅较大，若汽封径向安装间隙较小，汽封齿很容易磨损。

由于轴封漏汽量较大（尤其在汽封齿被磨损后），蒸汽对轴的加热区段长度有所增加，并且温度也有所升高，使胀差变大，轴上凸台和汽封块的高、低齿发生相对位移而倒伏，造成漏气量增加，密封效果得不到保证。

汽封齿与轴发生碰磨时，瞬间产生大量热量，造成轴局部过热，甚至可能导致大轴弯曲，所以在机组检修时，电厂只能把汽封径向间隙调大，以牺牲经济性为代价来确保机组的安全性。

曲径汽封环形腔室的不均匀性，是产生汽流激振的重要原因，而汽轮机高压转子产生的汽流激振一旦发生就很难解决，危及机组的安全运行。

2、侧齿迷宫汽封：

侧齿迷宫汽封是一种概念型汽封形式，汽封间隙与传统汽封相同，在现有汽封齿上加工出1~2个侧齿和底齿，相当于在很有限的空间内部分增加了迷宫腔的摩阻效应，对比传统汽封会有一些效果，但由于侧齿和底齿的尺寸过小，所以对汽封效率提高十分有限。

3、自调整汽封（布莱登汽封）

随着汽封技术的发展，又从美国引进一种新型可调式汽封——布莱登汽封。这种汽封可以使汽封间隙调到更小的0.35~0.45mm，运行中又可以避免转子过临界时振动过大而与汽封的擦碰。布莱登汽封取消了传统汽封背部的板弹簧，取而代之的是在每圈汽封弧段端面处加装了四只螺旋弹簧。自由状态时，在弹簧力作用下，汽封弧块是处于张开状态而远离转子,机组启机时，随着蒸汽流量的增加，作用在每圈汽封弧块背部的蒸汽压力逐渐增大，当这一压力中以克服弹簧应力、摩擦阻力等时，汽封弧块开始逐渐关闭，直至处于工作状态，并始终保持与转子的最小间隙运行；停机时随着蒸汽流量的减小，在弹簧应力作用下，推动汽封弧块远离转子。使汽封与转子的径向间隙达到最大值。这就解决了传统汽封存在的机组开、停机过程中转子过临界时振动过大而造成汽封碰摩问题。

(1)结构形式：

自调整汽封的结构形式是将螺旋弹簧安装在两个相邻汽封块的垂直断面，并在汽封块上加工出蒸汽槽，以便在汽封块背部通入蒸汽，汽封齿仍采用传统的疏齿式。

(2)密封原理：

自调整汽封的密封原理是在自由状态和空负荷工况时，汽封块在螺旋弹簧的弹力作用下张开，使径向间隙达（1.75~2.00）mm，大于传统汽封0.75mm的间隙值，避免或减轻了机组起停过程中过临界转速时，由于振动及变形而导致的汽封齿与轴碰磨。随着负荷增加，汽封块背部所承受的蒸汽压力逐渐增大并克服弹簧张力，使汽封块逐渐合拢，径向间隙逐步减小，一般设计在20%额定负荷时，各级汽封块完全合拢，达到设计最小径向间隙（0.25~0.50）mm，小于传统曲径汽封的间隙值。

(3)安装部位：

自调整汽封的安装条件是汽封块背部须有足够大的压差，因此仅可以使用在高、中压缸隔板汽封和轴封，而低压部分不使用。

(4)使用中注意的问题：

1994年国内有关部门引进自调整汽封技术，从国内电厂汽封的实际改造情况来看，对自调整汽封应用效果的评价褒贬不一。自调整汽封应用中两个最主要的问题是弹簧质量和卡塞，对蒸汽品质要求较高。

1）冷态起动胀差较大，在起动和初始负荷阶段，汽封在弹簧作用下，处于全开位置，此时间隙最大，汽封漏气量大，转子加热快，若汽缸加热滞后，易出现较大的正胀差。

2）运行汽封块不能完全合拢，有些机组由于自调整汽封加工尺寸、弹簧质量或安装工艺等方面存在问题，使得机组在运行中汽封块不能完全合拢，因此需要实施时具有精湛的安装工艺。

3）起停机时汽封块打不开，若汽水品质差，通流积垢严重，汽封块被卡死，停机过程不能打开。再次起机时，因汽封间隙较小而出现动静碰磨，损伤齿、轴，并可能产生振动。

4、蜂窝汽封

上世纪90年代初，美国航天科学家在研究航天飞机液体燃料涡轮泵的密封问题时，试验发现蜂窝状的汽封可产生很好的密封效果，于是蜂窝式汽封便开始在航天飞机、飞机发动机及燃气轮机上推广应用。

所谓蜂窝式密封，是在静子密封环的内表面上由规整的蜂巢形状的正六面体的小蜂窝孔状的密封带状物构成，其材料是由厚度仅为0.05~0.10mm的海斯特镍基耐温薄板在特殊成型设备上制成的正六面体网格型材，再经过特殊焊接设备焊接而成，根据密封环尺寸制成的蜂窝带在真空钎炉中通过真空钎焊技术焊接在母体密封上，而形成了蜂窝式密封。如图所示

蜂窝汽封密封原理示意图

（1）蜂窝汽封的结构特点：

将传统汽封低齿车削，由蜂窝状汽封取代，蜂窝是由六边形孔边片组成，其芯格尺寸为0.8mm～2mm，板厚0.05mm～0.2mm，蜂窝深度为3mm～6mm。

蜂窝技术规范及参数

常用材料：Hastelloy X , Haynes 214 , Inconel 625, GH3030 , 1Cr18Ni9Ti , 0Cr18Ni9 , 1Cr17

其中HASTELLOY® X（又称哈氏合金）是一种镍-铬-铁-钼合金，该合金具有出色的抗氧化，加工及高温强度等综合性能。它具有优越的抗应力腐裂性。X 合金在650,760和870℃温度下经16,000小时加热后仍有良好的韧性。HASTELLOY®X 合金具有优越的成形及焊接性能，可锻造。由于它具有良好的韧性，可冷加工。

（2）密封原理：

当蒸汽通过汽封时，蒸汽会沿着转轴与汽封环疏齿及蜂窝之间的间隙向外流动，由于蒸汽本身带有一定的压力，所以当它通过这个间隙时，就会强力挤入蜂窝巢穴内，而每个蜂窝巢穴都形成了一个个的汽室，蒸汽压力的方向会在这些汽室的作用下得到改变并被削减；在低压叶顶使用蜂窝汽封还有除湿，保护叶片等作用。

（3）安装部位：

安装部位适用于高、中、低压缸的轴端和低压末两级的隔板、叶顶汽封。