汽轮机轴封系统全解

轴封一、轴封的作用在汽轮机大轴伸出汽缸的两端处和轴穿过隔板中心孔的地方，为了避免转动部件与静止部件的摩擦、碰撞，应留有适当的间隙。

但由于压力差的存在，在这些间隙处必然要产生漏汽，造成损失。

为了减少这些漏汽损失，在发生漏汽的部位都要装有轴封。

高压端部轴封的作用是减少高压汽缸向外漏汽；低压端部轴封的作用是防止空气漏入低压缸，破坏真空；隔板轴封的作用是减少级间漏汽，维持隔板前后的压力差。

轴封漏汽除了使损失增大外，严重时还会使汽轮机功率下降。

此外，对汽轮机的安全运行也有很大的威胁。

例如高压端部轴封漏汽过大，蒸汽会顺着轴流入轴承中，直接加热轴承同时使润滑油中混合水份，破坏轴承润滑，使轴承乌金熔化造成严重事故。

二、轴封的结构国产中、小型汽轮机的轴封都采用薄片型和高低齿型迷宫轴封。

三、端部轴封系统为了合理地利用轴封漏汽，提高机组的经济性，汽轮机端部轴封都设有一专门系统。

高压端轴封漏汽的压力较高、漏汽量大，可引到压力相当的汽轮机低压段中继续作功，也可以送入专门的轴封加热器或相近压力的回热加热器中加热凝结水，回收热量和凝结水，还可以引到低压端轴封室中作密封用蒸汽。

在小型汽轮机中为减化系统，只把高压端轴封漏汽引至低压端轴封中，多余的蒸汽可以送入凝汽器里。

四、轴封在运行中应注意的问题轴封的间隙很小，除因检修、安装和结构方面造成的故障外，由于运行上的问题也可能使轴封损坏，影响汽轮机正常工作。

1、轴封损伤的外部征状轴封信号管冒汽量异常增多，轴承润滑油中进水，轴封内部有碰触声响，严重时汽轮机振动加大。

2、造成轴封损伤的具体原因（1）转子受热弯曲或永久变形，引起轴封磨损。

情况多数是由于在停机不久转子热弯曲最大时再次启动所造成的。

有时也可能是由于汽轮机的振动较大，使汽轮机轴的局部地方与轴封摩擦所引起的。

（2）汽缸变形，轴封的某一侧磨损。

（3）汽缸保温不好，汽缸热膨胀不均匀，引起轴封的碰触、磨损。

（4）汽轮机长时间空转，排汽温度过高，突然又很快地升高负荷，使温度发生很大的变化，汽缸很快地被冷却，而下汽缸的支撑部分仍维持着较高的温度，这时轴封下半部将发生碰触、磨损并引起汽轮机的振动。

汽轮机轴封系统集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#生产培训教案主讲人：郑汉技术职称：工程师所在生产岗位：值长讲课时间： 2010 年 8月生产培训教案培训题目：汽轮机轴封系统培训目的：通过系统图的讲解，从系统构成、运行方式、阀门状态、隔离步序等方面，对所培训的系统全面梳理，迅速提高现有作业人员对系统的熟悉和掌握程度。

夯实人员技能基础，提高工作效率，保证生产安全。

内容摘要：一、汽机轴封系统图二、轴封系统介绍三、轴封系统投运四、润滑油中进水的原因五、防止油中进水的措施培训内容：一、我厂汽轮机轴封系统图二、轴封系统原理介绍1、轴封系统的功能轴封系统的功能是在转子穿出汽缸处，防止空气进入汽缸或蒸汽由汽缸漏出。

并回收汽机的汽封漏汽，利用其热量加热部分凝结水，同时还可抽出汽机轴封系统的气体混合物，防止蒸汽漏出到机房或油系统中去。

2、轴封原理在汽轮机起动和低负荷时（图A），所有汽缸中压力都低于大气压力。

密封汽供到“X”腔室，通过汽封片一边漏入汽轮机，另一边漏到“Y”腔室。

“Y”腔室由装于汽封冷却器上的电动机驱动的风机使之保持稍低于大气的压力。

从而使空气从大气通过外部汽封片漏到“Y”腔室。

漏泄蒸汽和空气混合物通过与汽封冷却器的连接管从“Y”腔室抽出。

当高压、中压或高、中压合缸的排汽压力超过“X”区的压力时，汽流在内汽封环发生相反流动。

随着排汽区压力增加，流量也增加，因此对于一个单独高压缸的汽封，在大约10%负荷时变成自密封，而对于一个中压或高、中压合缸的汽封，在大约25%负荷时变成自密封。

大于这一负荷，蒸汽从“X”区排出，通到汽封系统总管。

蒸汽再由总管流至低压汽封。

如有任何过剩的蒸汽，则通过溢流阀流到凝汽器。

主机轴封采用的是迷宫式汽封。

这种汽封由带汽封齿的汽封环，固定在汽缸上的汽封套和固定在转子上的轴套三部分组成。

这种汽封是通过把蒸汽的压力能转换成动能，再在汽封中将汽流的动能以涡流形式转换成热能而消耗。

生产培训教案主讲人：郑汉技术职称：工程师所在生产岗位：值长讲课时间： 2010 年 8月生产培训教案培训题目：汽轮机轴封系统培训目的：通过系统图的讲解，从系统构成、运行方式、阀门状态、隔离步序等方面，对所培训的系统全面梳理，迅速提高现有作业人员对系统的熟悉和掌握程度。

夯实人员技能基础，提高工作效率，保证生产安全。

内容摘要：一、汽机轴封系统图二、轴封系统介绍三、轴封系统投运四、润滑油中进水的原因五、防止油中进水的措施培训内容：一、我厂汽轮机轴封系统图二、轴封系统原理介绍1、轴封系统的功能轴封系统的功能是在转子穿出汽缸处，防止空气进入汽缸或蒸汽由汽缸漏出。

并回收汽机的汽封漏汽，利用其热量加热部分凝结水，同时还可抽出汽机轴封系统的气体混合物，防止蒸汽漏出到机房或油系统中去。

2、轴封原理在汽轮机起动和低负荷时（图A），所有汽缸中压力都低于大气压力。

密封汽供到“X”腔室，通过汽封片一边漏入汽轮机，另一边漏到“Y”腔室。

“Y”腔室由装于汽封冷却器上的电动机驱动的风机使之保持稍低于大气的压力。

从而使空气从大气通过外部汽封片漏到“Y”腔室。

漏泄蒸汽和空气混合物通过与汽封冷却器的连接管从“Y”腔室抽出。

当高压、中压或高、中压合缸的排汽压力超过“X”区的压力时，汽流在内汽封环发生相反流动。

随着排汽区压力增加，流量也增加，因此对于一个单独高压缸的汽封，在大约10%负荷时变成自密封，而对于一个中压或高、中压合缸的汽封，在大约25%负荷时变成自密封。

大于这一负荷，蒸汽从“X”区排出，通到汽封系统总管。

蒸汽再由总管流至低压汽封。

如有任何过剩的蒸汽，则通过溢流阀流到凝汽器。

主机轴封采用的是迷宫式汽封。

这种汽封由带汽封齿的汽封环，固定在汽缸上的汽封套和固定在转子上的轴套三部分组成。

这种汽封是通过把蒸汽的压力能转换成动能，再在汽封中将汽流的动能以涡流形式转换成热能而消耗。

在汽封前后压差及漏汽截面一定的条件下，随着汽封齿数的增加，每个汽封齿前后压差相应减少，这样流过每一汽封齿的流速就比无汽封齿时小的多，就起到减少蒸汽的泄露量的作用。

第四节 轴封及其系统在汽轮机中广泛采用齿形轴封阻挡各处的漏气，以提高汽轮机的效率。

在汽轮机的高压段常采用曲径轴封；在汽轮机的低压段常采用光轴轴封。

2. 4.1 齿形轴封齿形轴封分为高低齿轴封（又称曲径轴封）和平齿轴封（又称光轴轴封）两种。

（一）曲径轴封的工作原理图2.4.1（a ）为常见的曲径轴封示意图。

可把轴封看成是由许多狭小通道及相间的小室串联而成的，从侧面看去，即为许多环形孔口和环形汽室。

蒸汽从高压侧流向低压侧，当空气通过环形孔口时，由于通流面积变小，蒸汽流速增大，压力降低。

如果近似认为各轴封孔口的环形漏汽面积都相等，而且通过各孔口的蒸汽流量相同，则各孔口均有x x l l c A G ρμ=∆或常数==∆x x llc A G ρμ （2.4.4）蒸汽依次流过各轴封片时不断膨胀，蒸汽密度不断减小，在l A 和l G ∆不变得条件下，由式2.4.4可见蒸汽流速必然增大。

（二）齿形轴封漏汽量计算 1、曲径轴封漏汽量的基本计算公式（1）最后一片轴封孔口处流速未达临界速度，这时汽流孔口的流速为 xx pc ρ∆=2 （2.4.5）式中，x ρ为环形汽室x 处的蒸汽密度。

通过孔口的漏汽量可根据连续方程求得1222)(-∆≈∆=∆x x ll l p p A G ρρμ （2.4.6）式中，l A 为轴封孔口漏汽面积；l μ为轴封孔口漏汽量系数。

（2）最后一片轴封孔口处的流速已达临界流速根据喷嘴临界流量公式，当最后一片轴封孔口流速达到临界速度时，轴封漏汽量为1111.)12(---++=∆z z k k l l c l p k k A G ρμ （2.4.10）又因常数=--1100z z p p ρρ，故有21011.)12(G p p k k A z k k l l el --++=∆ρμ （2.4.11）当最后一片轴封孔口流速达到临界速度时，取k=1.3，则得最末一片中流速达临街速度时的轴封漏汽量为25.100.+=∆z p A G ll c l ρμ （2.4.16）2．轴封孔口流量系数在曲径轴封漏汽量计算的讨论中，蒸汽通过轴封孔口的流速是用渐缩喷嘴的流速公式来计算的，但实际上轴封孔口和渐缩喷嘴有一定差异，因此，应通过试验求取轴封孔口漏汽的流量系数1μ，以便对上述计算进行修正。

在汽轮机转子穿过外缸的部位，必须采取一些措施以防止空气漏入或蒸汽从汽缸漏出，汽封系统就是为了完成这一功能而设计的。

汽封系统示意图见附图。

在每个外缸两端装有大量环绕转子的汽封片，汽封片与转子表面仅留有防止在运行过程中发生接触的间隙。

在汽轮机启动和低负荷运行时，汽轮机各汽缸内的压力都低于大气压力。

供至端汽封高压腔室的汽封蒸汽在一侧面过汽封漏入汽轮机，在另一侧漏入端汽封低压腔室。

由装在轴封冷凝器上的电动风机使端汽封低压腔室维持稍低于大气压力。

因而，空气通过外汽封从大气漏入端汽封低压腔室，汽气混合物则通过一个与轴封冷凝器相连的接口从端汽封低压腔室被抽出。

当排汽压力超过端汽封高压腔室的压力时，通过内汽封环发生反向流动。

流量随着排汽压力的升高而增加。

因此，对于高中压合缸的各汽封来说，约在15%负荷时变成自密封。

此时，蒸汽从端汽封高压腔室排到汽封系统的联箱，再从联箱流向低压汽封。

如有任何多余的蒸汽，会通过溢流阀流往冷凝器，如有溢流，通常发生在高负荷下。

百万级核电汽轮机轴封控制系统解析摘要：结合对于百万级核电汽轮机轴封控制系统的调试，介绍关于轴封控制系统的设备组成、设备作用解析、控制方案、方案的实际应用，并着重的分析和阐述对于供汽调阀和溢流阀的特殊的控制方式和低压轴封供汽阀门的控制方案。

关键词：轴封；设备；控制方案；实际应用。

0.引言轴封系统主要是向主汽轮机轴封提供足够压力和流量的密封蒸汽，在汽轮机正常运行、启动和停止时，防止环境中的空气从轴封处漏入低压汽轮机或者高压缸的蒸汽漏入外界环境中，保证机组的高效率的稳定运行。

三菱汽轮机的轴封系统的高低压转子的端部都装有迷宫式汽封片，汽轮机轴和汽轮机轴封都采用迷宫式密封。

运行期间，蒸汽以充足的压力供应到汽封处，防止空气进入汽轮机和防止蒸汽溢出，造成工质损失，恶化运行环境。

本文结合了对百万级核电汽轮机调试实例，从轴封的控制方面出发，重点分析了其轴封的设备介绍、控制方案、系统介绍等方面的典型设计应用。

1.轴封系统的设备介绍1.1 系统组成：轴封系统主要是由三种减压阀来进行调节：一级减压阀即主供汽压力调节阀，二级减压阀即高、低压缸轴封供汽压力调节阀，另外一种压力调节阀即为溢流阀以及启动初期有辅助蒸汽提供轴封的手动阀门以及逆止阀等一系列的管道以及手动阀门以及轴封冷却器组成。

1.2 设备作用解析：机组运行过程中，低压缸的汽封处的排汽压力一直保持在真空状态。

在启动期间，轴封的蒸汽来自辅助蒸汽提供，在机组正常运行过程中，主要是接收来自主蒸汽提供的蒸汽供应轴封。

首先，在启动前期，核岛侧还不具备供应蒸汽的条件下，辅助蒸汽通过手动阀门来为轴封供应蒸汽，然后通过二级减压阀来调节高压缸和低压缸轴封入口的蒸汽压力恒定到30KPa。

当核岛处能够提供足够的蒸汽压力满足于轴封供应的条件下，将轴封供应的蒸汽切换到主供汽通道上，通过一级减压阀将蒸汽母管的压力调节并保持在1.45MPa上，通过二级减压阀再次调整蒸汽压力到30KPa上并稳定运行，当负荷上升到一定负荷要求的情况时，汽轮机高压缸处于子密封，溢流阀调节从高压缸轴封溢流到1号低压给水加热器。

汽轮机轴封与疏水系统1 轴封系统汽轮机轴封系统的主要作用是防止高参数的蒸汽沿高压段轴端向外泄漏，并防止空气沿低压段轴端进入低压缸破坏凝汽器真空。

本机共有前、后两组轴端汽封。

前、后轴端汽封均采用迷宫式汽封，具有良好的密封性能。

前、后轴端汽封的第一段漏汽接至SSR接口，第二段漏汽导入汽封加热器（CF）。

2 疏水系统汽轮机疏水系统的主要作用是在机组启动、停机、低负荷运行或低参数运行时，汽轮机本体、阀门、蒸汽管道等都可能凝聚凝结水。

这些凝结水必须及时疏泄出去，避免造成汽轮机进水，而引起水冲击，导致机器损坏。

因此，合理布置疏水系统管路并及时疏水是保证汽轮机安全运行的必要条件。

本机组在主汽阀和调节阀壳上均设有疏水口，汽轮机本体上在调节级后设有一疏水口，各压力级的疏水采用逐级自流的方式。

由于上述各疏水口的压力不同，因此，必须按压力高低顺序依次导出，以利于疏水畅通。

④排汽系统本小机采用下排汽方式。

排汽经由真空排汽管道，通过真空蝶阀和排汽接管进入主机凝汽器。

为保证机组正常运行，在后汽缸和排汽管道上均设有压力和温度测点，作为排汽压力和排汽温度的保护。

排汽压力和排汽温度的限制值见《汽轮机启动运行说明书》。

为减少管道对设备的作用力，排汽管道上应设置有压力平衡式万能膨胀节，用以吸收管道和设备的较大热膨胀。

用户在安装支、吊架时，应考虑选用适当的弹簧刚度和适当的预载，使得膨胀节能够补偿管道的膨胀，并使汽机排汽口受力符合要求。

⑤滑销系统汽轮机在启动、停机和运行时，由于温度的变化，会产生热膨胀。

滑销系统的作用就是为了使机组的动、静部分能够按照预定的方向膨胀，保证机组安全运行。

滑销系统简图见图8－12图8－12本机组的基架浇死在基础上，而小汽机靠后汽缸处左右两撑脚座落在已焊于基架上的两个挠性支架上，汽缸两撑脚上距排汽中心线向后197毫米处各有一定位销，用以固定汽缸与基架的相对位置，并以此作为机组的绝对死点。

前汽缸与后汽缸通过螺栓连成一体，并在前支持轴承处挠性地支撑在基架上。