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汽輪機(jī)汽封的工作原理
如題~~
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2017-01-19
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(一) 汽輪機(jī)有靜子和轉(zhuǎn)子兩大部分。在工作時(shí)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(guò)汽輪機(jī)各級(jí)工作時(shí),壓力、溫度逐級(jí)下降,在隔板兩側(cè)存在著壓差。當(dāng)動(dòng)葉片有反動(dòng)度時(shí),動(dòng)葉片前后也存在著壓差。蒸汽除了絕大部分從導(dǎo)葉、動(dòng)葉的通道中流過(guò)做功外,一小部分會(huì)從各種間隙中流過(guò)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(duì)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(lái),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(huì)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(lèi)。就工作原理來(lái)講,這三類(lèi)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(jī)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(shù)形等多種形式, 按汽封齒的加工方法又可分為整車(chē)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(chē)式平齒汽封,(b)(c)--整車(chē)式高齒汽封, (d)--鑲嵌片式汽封,(e)(f)--整車(chē)式棕樹(shù)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(jì)成多段結(jié)構(gòu),每段由若干個(gè)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(gè)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(gè)弧段的外圓面上用銷(xiāo)子連接一個(gè)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(tái)上,其底部通過(guò)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(xiāo)釘和螺釘固定在一起,在其水平接合面處的進(jìn)汽側(cè),每個(gè)環(huán)形槽道都開(kāi)有進(jìn)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(jī)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(guò)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(shí)嵌在汽封環(huán)和轉(zhuǎn)子上。對(duì)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(shí)應(yīng)在主軸上對(duì)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(jī)也采用樅樹(shù)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(jiàn)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(shí)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(jī)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(chē)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(jí)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(chē)出汽封齒,對(duì)應(yīng)的靜止部分嵌上軟金屬制成的汽封環(huán)。在末幾級(jí)無(wú)圍帶的葉片上,將葉頂削薄,使動(dòng)靜部分保持最小的徑向間隙。一般在葉片進(jìn)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(chē)薄而成;葉根的軸向汽封通常在葉片進(jìn)汽側(cè)根部車(chē)出牙齒形汽封齒。其結(jié)構(gòu)下圖。 1--噴嘴組,2--動(dòng)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(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(dòng)方向等諸多因素。設(shè)計(jì)時(shí)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(guó)銀作汽封片時(shí)取較小值);整車(chē)式為0.40~0.70mm;薄片式為0.40~0.65mm;樅樹(shù)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(dòng)方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí),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(jí)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(dòng)、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(shí)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(shì)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(shí)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。
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