CN102230397B - 蒸汽动力装置的汽封系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蒸汽动力装置的汽封系统，属于蒸汽动力装置技术领域,包括设置于汽轮机的缸体与转子之间的汽封体，所述缸体与汽封体之间设有径向间隙，所述缸体与汽封体之间设有密封环，所述缸体上在径向方向上设有环形凹槽，所述汽封体在沿轴向方向上设有环形凹槽，所述密封环约束安装于所述缸体的凹槽和汽封体的凹槽内，采用这种结构可以防止汽封体在膨胀时受损，从而影响汽封，造成蒸汽泄漏，从而也防止附近的轴承被蒸汽锈蚀，提高了设备的安全性。

Description

蒸汽动力装置的汽封系统

技术领域

本发明涉及蒸汽动力装置技术领域，尤其涉及蒸汽动力装置的汽封系统。

背景技术

在蒸汽动力装置中，通常为汽轮机，需要通过各种汽封装置保证机器的正常运行，通常有轴端汽封、隔板汽封和围带汽封，轴端汽封的作用是为防止转子的两轴端漏气，隔板汽封和围带汽封主要是防止级间漏气，传统设计中，轴端汽封中的汽封体固定在缸体的洼窝中，汽封体的外周面与缸体的内壁是紧靠在一起的，致使汽封体受热膨胀时会产生以下几个缺点：

（1）汽封体先受热，向外膨胀会受到缸体的限制，则膨胀值必然向内释放，容易造成其内孔变形，改变了汽封间隙，汽封齿与转子容易产生碰撞，并产生漏气，轴端漏气除会使热能损耗外，因其靠近前后轴承座，漏气会因蒸汽的附壁现象及前端轴承座因转子的高速旋转而略显负压，一旦漏气就会因以上原因进入轴承座，润滑油中长时间含水会使油乳化，除影响汽轮机油的固有特性外，还可能引起滑阀、油动机等重要部件的锈蚀，而造成卡涩，降低了机组的经济性和安全性；

（2）汽封体膨胀后会引发缸体中分面产生内张口，从而在此处造成漏气；

隔板汽封的主要作用是用来阻碍蒸汽绕过喷嘴造成的能量损失，并使叶轮上的径向推力增大，减少漏气量，保证蒸汽动力装置的效率，但是在传统汽封的形式下，随着机组投入使用的时间加长，隔板上安装的汽封环的汽封齿与转子之间的摩擦损耗及变形会逐渐增大，且隔板与叶轮和叶片之间存在轴向间隙，这样就造成漏气量不断增加，隔板与叶轮和叶片之间的间隙，会使从隔板喷嘴流出的蒸汽在间隙内扩散，降低蒸汽的使用效率，这也成为影响蒸汽动力装置效率的一个长期以来无法解决的难题；

围带汽封的主要是用来防止蒸汽绕过叶片顶部造成的能量损失，传统的设计中，围带和与其相配合的汽封环之间主要采用平齿汽封，较容易受损，导致漏气量比较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种蒸汽动力装置的汽封系统，它能够有效的降低蒸汽的泄漏，提高蒸汽动力装置的效率和使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种蒸汽动力装置的汽封系统，包括设置于汽轮机的缸体与转子之间的汽封体，所述缸体与汽封体之间设有径向间隙，所述缸体与汽封体之间设有密封环，所述缸体上在径向方向上设有环形凹槽，所述汽封体在沿轴向方向上设有环形凹槽，所述密封环约束安装于所述缸体的凹槽和汽封体的凹槽内。

作为一种改进，所述汽封体与缸体之间设有排气空腔，所述汽封体上设有用于将所述转子与汽封体之间的蒸汽排出的排气孔，所述排气孔连通所述排气空腔；所述缸体上设有抽气孔，所述抽气孔连通排气空腔。

作为一种改进，所述密封环设置于所述排气空腔的侧壁上。

作为一种改进，所述蒸汽动力装置的汽封系统还包括用于限制所述转子的末端叶片出口蒸汽流向下游汽封体的倒流环，所述倒流环固定安装于所述汽封体上。

作为一种改进，所述蒸汽动力装置的汽封系统还包括设置于所述缸体内的隔板与所述转子上的叶片之间的汽封部件。

作为一种改进，所述隔板上设置有凹槽，所述叶片上设置有与所述隔板的凹槽相匹配的凸起挡圈，所述汽封部件设置于所述隔板的凹槽与所述凸起挡圈之间。

作为一种改进，所述汽封部件包括第一汽封环，所述第一汽封环的一开口端嵌装于所述隔板的凹槽上，所述第一汽封环的另一开口端向所述凸起挡圈延伸。

作为一种改进，所述蒸汽动力装置的汽封系统还包括固定安装于所述转子的叶片上的围带和环绕所述围带且与所述围带形成蜂窝汽封的第二汽封环。

作为一种改进，所述蒸汽动力装置的汽封系统还包括用于将所述转子上的速度级叶片出口蒸汽导向所述隔板喷嘴的导流环，所述导流环固定安装于所述缸体上。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

由于所述缸体与汽封体之间设有径向间隙，且缸体与汽封体之间设有密封环，密封环可以防止蒸汽从汽封体与缸体之间泄漏，密封环约束安装在在汽封体和缸体的凹槽中，可以使密封环既在凹槽内密封又有膨胀间隙，因此汽封体受热膨胀时有自由膨胀的空间，不会和缸体之间发生相互作用力，从而可以防止汽封体的膨胀值向内释放，导致汽封体的内孔受到的挤压使内孔变形，防止汽封环的汽封齿与转子碰撞损坏，导致密封效果不好，引起漏气，同时也防止汽封体的膨胀对缸体产生一个向外的张力，造成缸体的中分面产生内张口漏气，这样就减少了蒸汽的泄漏，提高了蒸汽的利用率，从而提高了蒸汽动力装置的效率，防止蒸汽外泄对附近的前后轴承座也起到保护作用，使前后轴承的使用寿命增长。

通过排气孔可以将转子与汽封体之间的蒸汽抽出，可以在缸体的抽气孔上连接抽汽器和抽汽冷凝器，将抽出的蒸汽变成冷凝水送入热力系统重新利用，既可以保证转子与汽封体之间的汽封效果，还可以节约资源。

倒流环可以防止蒸汽流向汽封体，防止蒸汽的冲击力较大使汽封体的负荷较大，损坏汽封体，同时也防止汽封体膨胀过大，影响汽封效果。

由于隔板与所述转子上的叶片之间设有汽封部件，通过汽封部件可以阻止蒸汽绕过隔板的喷嘴从隔板与转子之间的空隙流入叶片中，造成蒸汽的热能损耗，这样就解决了当隔板上安装的汽封环与转子随使用时间的增长，二者之间相互磨损导致密封性降低，级间漏气量增大，从而导致蒸汽动力装置效率降低的问题；而且由于从隔板喷嘴出来的蒸汽要扩散至隔板与叶片之间的空隙，降低蒸汽的利用率，通过汽封部件可以减小蒸汽扩散的空隙，起到节流缩孔的效果，提高蒸汽的利用率，由于级间漏气量大大减少，因此级间压差小，轴向推力小，推力轴承负荷小，机组运行安全性高。

由于隔板汽封包括安装于所述隔板中部的汽封部件，所述汽封部件与所述叶片相对设置，可以提高隔板汽封的效果，可以在转子与隔板上的汽封环的密封效果降低时，防止蒸汽从转子和汽封环之间漏出，同时也防止蒸汽从隔板的喷嘴泄漏到隔板与叶片之间的空间去，相当于在每一级均起到了一次缩孔节流的作用，漏气量会逐级减少，汽轮机的效率也会相应提高。

由于隔板设置有凹槽，所述叶片设置有凸起挡圈，所述汽封部件设置于所述隔板的凹槽与所述凸起挡圈之间，通过隔板的凹槽和凸起挡圈配合可以使密封效果更好，同时也使汽封部件的安装较为方便。

由于汽封部件包括嵌装于所述隔板的凹槽上的第一汽封环，第一汽封环结构简单，制造容易，而且安装也较为方便。

由于围带与所述第二汽封环之间采用蜂窝汽封，汽封效果较好，使用寿命长。

由于所述蒸汽动力装置的汽封系统还包括用于将所述转子上的速度级叶片出口蒸汽导向所述隔板喷嘴的导流环，因此可以使蒸汽从速度级叶片中流出后准确进入隔板的喷嘴，减少能量的损失，提高蒸汽的利用率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例整体的结构剖视图；

图2是本发明实施例的汽封体的结构示意图；

图3是本发明实施例的隔板与转子的使用状态示意图；

图4是本发明实施例的图1中A处的放大图；

图中：1，密封环；2，汽封体；21，排气孔；3，缸体；4，转子；5，喷嘴组；6，第二汽封环；7，叶片；8，导流环；9，隔板； 10，凸缘；11，倒流环；12，第一汽封环；13，凸起挡圈。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图4共同所示，一种蒸汽动力装置的汽封系统，包括设置于汽轮机的缸体3与转子4之间的汽封体2，所述汽封体2与转子4之间安装有汽封环，所述汽封环与所述转子4之间采用梳齿迷宫式汽封，所述缸体3与汽封体2之间设有径向间隙，所述缸体3与汽封体2之间设有密封环1，所述缸体3上在径向方向上设有环形凹槽，所述汽封体2在沿轴向方向上设有环形凹槽，所述密封环1约束安装于所述缸体3的凹槽和汽封体2的凹槽内，为了使密封环1既能起到密封作用，又不影响汽封体2的膨胀，所述密封环1的一端面顶靠在所述缸体3的凹槽内壁上，另一端面与所述缸体3的凹槽内壁之间设有轴向间隙，所述密封环1与所述缸体3的凹槽内壁之间设有径向间隙，所述密封环1与所述汽封体2的凹槽的两侧壁相贴靠在一起，所述密封环1与所述汽封体2之间设有轴向间隙。

所述汽封体2与缸体3之间设有排气空腔，所述汽封体2上设有用于将所述转子4与汽封体2之间的蒸汽排出的排气孔21，所述排气孔21连通所述排气空腔；所述缸体3上设有抽气孔，所述抽气孔连通排气空腔，所述抽气孔与抽汽器和抽汽冷凝器相连接，所述抽汽冷凝器将冷凝后的冷凝水送入热力系统重新利用，节省了资源。

所述密封环1设置于所述排气空腔的侧壁上，为了安装方便，所述密封环1通常由两个密封环半体构成。

所述蒸汽动力装置的汽封系统还包括用于限制所述转子4的末端叶片7出口蒸汽流向下游汽封体2的倒流环11，所述倒流环11固定安装于所述汽封体2上。

所述蒸汽动力装置的汽封系统还包括设置于所述缸体3内的隔板9与所述转子4上的叶片7之间的汽封部件，所述隔板9上设置有凹槽，所述叶片7上设置有与所述隔板9的凹槽相匹配的凸起挡圈13，素数凸起挡圈13伸入所述隔板9的凹槽中，所述汽封部件设置于所述隔板9的凹槽与所述凸起挡圈13之间，所述汽封部件包括第一汽封环12，所述第一汽封环12的一开口端嵌装于所述隔板9的凹槽上，所述第一汽封环12的另一开口端向所述凸起挡圈13延伸，第一汽封环12与所述凸起挡圈13之间存在间隙，所述第一汽封环12的环面与隔板9的径向的平面呈45°角，所述第一汽封环12采用选用耐高温高压的不锈钢片制成。

所述蒸汽动力装置的汽封系统还包括固定安装于所述转子4的叶片7上的围带和环绕所述围带且与所述围带形成蜂窝汽封的第二汽封环6，由于与喷嘴组5相配合的速度级叶片7和与隔板9相配合的叶片7相距较远，为了降低蒸汽的能量损失，所述蒸汽动力装置的汽封系统还包括用于将所述转子4上的速度级叶片7出口蒸汽导向所述隔板9喷嘴的导流环8，所述导流环8固定安装于所述缸体3上，所述隔板9设有环绕叶轮外侧的凸缘10，所述第二汽封环6分别安装在导流环8和隔板9的凸缘10上。

采用上述结构以后，蒸汽动力装置的轴端漏气和级间漏气都大大减少，可以大大提高了蒸汽动力装置的效率，比同类产品的效率可以提高20%左右，经济效益极为可观，轴端漏气减少可以防止轴承等部位锈蚀，提高设备的寿命，也提高了设备使用的安全性，级间漏气少则级间压差小，轴向推力小，从而提高了机组运行的安全性。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.蒸汽动力装置的汽封系统，包括设置于汽轮机的缸体与转子之间的汽封体，其特征在于：所述缸体与汽封体之间设有径向间隙，所述缸体与汽封体之间设有密封环，所述缸体上在径向方向上设有环形凹槽，所述汽封体在沿轴向方向上设有环形凹槽，所述密封环约束安装于所述缸体的凹槽和汽封体的凹槽内，所述密封环的外周面与缸体之间设有径向间隙，所述密封环与所述缸体的凹槽之间设有轴向间隙，所述密封环与所述汽封体之间设有轴向间隙。

2.如权利要求1所述的蒸汽动力装置的汽封系统，其特征在于：所述汽封体与缸体之间设有排气空腔，所述汽封体上设有用于将所述转子与汽封体之间的蒸汽排出的排气孔，所述排气孔连通所述排气空腔；所述缸体上设有抽气孔，所述抽气孔连通排气空腔。

3.如权利要求2所述的蒸汽动力装置的汽封系统，其特征在于：所述密封环设置于所述排气空腔的侧壁上。

4.如权利要求1所述的蒸汽动力装置的汽封系统，其特征在于：所述蒸汽动力装置的汽封系统还包括用于限制所述转子的末端叶片出口蒸汽流向下游汽封体的倒流环，所述倒流环固定安装于所述汽封体上。

5.如权利要求1所述的蒸汽动力装置的汽封系统，其特征在于：所述蒸汽动力装置的汽封系统还包括设置于所述缸体内的隔板与所述转子上的叶片之间的汽封部件。

6.如权利要求5所述的蒸汽动力装置的汽封系统，其特征在于：所述隔板上设置有凹槽，所述叶片上设置有与所述隔板的凹槽相匹配的凸起挡圈，所述汽封部件设置于所述隔板的凹槽与所述凸起挡圈之间。

7.如权利要求6所述的蒸汽动力装置的汽封系统，其特征在于：所述汽封部件包括第一汽封环，所述第一汽封环的一开口端嵌装于所述隔板的凹槽上，所述第一汽封环的另一开口端向所述凸起挡圈延伸。

8.如权利要求7所述的蒸汽动力装置的汽封系统，其特征在于：所述蒸汽动力装置的汽封系统还包括固定安装于所述转子的叶片上的围带和环绕所述围带且与所述围带形成蜂窝汽封的第二汽封环。

9.如权利要求5所述的蒸汽动力装置的汽封系统，其特征在于：所述蒸汽动力装置的汽封系统还包括用于将所述转子上的速度级叶片出口蒸汽导向所述隔板的喷嘴的导流环，所述导流环固定安装于所述缸体上。