接触式汽封—“ 王常春汽封 ” 在汽轮机低压缸上的应用
王常春 李五四
( 1. 哈尔滨通能电气股份有限公司 黑龙江 哈尔滨 150090; 2. 霍州发电厂 山西 霍州 031413 )
摘要： 针对汽轮机采用的高低齿或斜平齿曲径汽封，存在漏空漏汽的问题，首次在汽轮机低压缸端部采用接触式
无间隙汽封—— “ 王常春汽封 ” ，对提高汽轮机真空系统严密性起到了较好的作用。
关键词：汽轮机；汽封结构改造；真空系统严密性；接触式无间隙；王常春汽封；
Abstract:
汽轮机凝结器真空系统严密性的好坏影响着汽轮机凝结器真空，从而影响汽轮机的经济性。凝结器漏入
50Kg/h空气时，凝结器真空下降 1KPa ，机组热耗增加 0.6%-0.8% 。目前多数机组都达不到汽轮机严密性标准（
小于400Pa/min）。
造成真空系统漏空的原因很多，主要有：系统管道、容器的焊缝开裂；系统阀门不严；以及高压缸前汽封、
排汽缸前后汽封漏空等。为保证有较好的严密性，在机组检修中都采用各种方法进行真空系统查漏堵漏工作，如
凝结器及系统注水查漏；调整汽封间隙；调整汽封供汽压力等。对于查漏堵漏工作来说，只要反复细心地做，一
般都能够****系统的漏点，达到设备系统本身严密性的要求，唯独对汽封装置漏空问题还不能从根本上解决。
为此，霍州发电厂与哈尔滨通能电气股份有限公司合作，在霍州发电厂 3 号汽轮机低压缸前后汽封上，首次
采用专利发明接触式无间隙汽封——“王常春汽封”，对原汽封进行改造，投入运行后使真空系统严密性达 到
74.3Pa/min ，取得很好的效果。
1、传统间隙汽封的结构特点
汽轮机的汽封装置，一般采用高低齿曲径式结构或斜平齿结构，它是由许多依次排列的汽封齿和小汽室组成
。利用较多的汽封齿与轴之间较小的间隙，组成一个个的小汽室，使一定压力的空气（蒸气），在这些汽室中逐
级降低压力，阻止空气漏入汽缸内。为了不使汽封齿与轴发生碰磨，这种结构的汽封间隙不可能做的很小，即为
间隙汽封，这就不可避免会泄漏。为此在设计时除了考虑汽封的结构外，还配置了汽封供汽系统，以达到减少漏
空量的目的。从供汽箱来的蒸汽进入汽封套的中段并分为 2 路，一路被吸入排汽缸；另一路溢出到汽封排气系统
，即用蒸汽的漏入与漏出阻止空气的漏入。但在实际运行中，这股汽封供汽压力很难调得合适，供汽压力大了蒸
汽漏到汽封体外，造成浪费或进入相邻的轴承室内污染润滑油，供汽压力小时就会发生漏气。虽然在汽封供汽系
统中，设置了压力调节装置，但其调节的依据只是以调节阀后的压力为参考，不能满足不同部位汽封的需要，所
以很难保证汽封不漏空。
2、接触式无间隙汽封的结构特点
根据传统汽封存在间隙的结构特点，一直以来人们在试图改变汽封齿的形式，增加齿数或缩小汽封与轴的径
向间隙来阻止漏汽，但不论如何改进都不能从根本上解决间隙汽封的漏汽（空）问题。鉴于此种汽封不完善的结
构形式，设计一种无间隙汽封是非常必要的，即汽封齿与汽轮机轴（汽封套筒）保持接触没有间隙。这样就能够
在较小的供汽压力下保证不向排汽缸内漏空，也不会向外漏汽。由于传统的汽封齿为金属材料，将其与轴摩擦势
必发热造成事故，同时也使汽封齿磨损，逐步又成为间隙汽封。所以在设计无间隙汽封时，选择合适的汽封齿材
质及其结构形式、位置极为重要。要求汽封齿的材质既要耐磨又要较金属软一些，要求其结构能够保证在与轴碰
磨时不发热，且汽封齿可以弹性退让，不至于与轴发生硬摩擦。根据这一要求设计出了接触式无间隙汽封结构——“王常春汽封” 。
接触式无间隙汽封的汽封齿材料为非金属材料，它可以耐温 700 ℃，耐磨性好且具有自润滑性能。它是装在
原有的汽封套的槽道中，利用原来的汽封环弹簧片，将接触式汽封环（体）向内推，保持在向心位置。接触式汽
封齿装在汽封环（体）的槽内也用一个弹簧将其向内推。定位螺钉安装在汽封环的孔中，用来限制汽封环的压出
量，设计限制压出量为 0.5mm ，向后退让量为 2.5mm ，即汽封环始终对轴有一个压紧力，并且当汽封环磨损达
到 0.5mm 时，定位螺钉就限制汽封环继续与轴摩擦。当汽轮机轴运行中产生振动或偏心时，汽封齿将随着轴心位
置的变化向内压出或向外退让，使汽封齿始终与轴接触保持无间隙。即使汽封齿磨损到一定程度时，轴与汽封齿
即达到似接触非接触，仍可保持无间隙状态。
接触式汽封环的位置设置的不同所起的作用也不尽相同，若布置在外侧（第四道），可以阻止外界空气漏入
及内侧蒸气漏出，但当供汽压力不足时会将抽汽器侧的空气倒吸回排汽缸内，仍然会影响真空。若布置在中间（
第三道），可以在供汽不足时阻止外界或抽汽器侧的空气被吸入，但不能阻止供汽的蒸汽被吸入排汽缸。高温蒸
汽进入会增加凝结器的热负荷，使排汽温度升高，影响凝结器真空。而将接触式汽封环布置在里侧（****道），
可以阻断排汽缸与外界的联系，既可以阻止外界空气的漏入，又可以减少供入蒸汽的吸入量。这里说的减少吸入
蒸汽量，是指从接触式汽封环接口，及与轴之间可能存在的不均匀间隙漏入的蒸汽。
3、汽封改造
霍州发电厂3号汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产的 N100-90/535型，2002年6月由东方汽轮机厂对低压缸进行改
造。在低压缸改造过程中，霍州发电厂与哈尔滨通能电气股份有限公司合作，利用他们的专利技术接触式无间隙
汽封——“王常春汽封”，对汽轮机低压缸端部斜平齿汽封改造，并结合该机汽封体实际结构尺寸和可靠性，将
接触式汽封环布置在低压缸前后汽封套的里侧 ( ****道 ) 汽封槽内，同时保持原汽封环的基本形状，在其中间
装置接触式汽封环。考虑到原设计的 0.5mm 预压紧量，对轴的摩擦力可能产生的不利影响，对原设计的结构进行
了改动，取消预压紧量，即使汽封块与轴保持零压紧量。
在原汽封环的中间加工一个“T”形槽，接触式汽封环装入“T”形槽中，其肩膀与“T”形槽接触，装配时以
“T”形槽限制接触式汽封环的位置，以此配制接触式汽封环与轴达到零间隙配合。保持原汽封环上的斜平齿的目
的是使其起到一定的阻汽的作用，假如接触式汽封环出现磨损，原汽封环仍可保持间隙汽封的作用，进一步提高
了汽封结构的可靠性。
4、改造效果
•汽封改造前真空系统严密性为 1000Pa/min。经过对汽封环改造，机组启动后进行了真空系统严密性试验。试验
时机组运行工况，负荷100MW，凝结器真空85.8KPa，前后汽封供汽压力为12KPa。停止射水泵运行 6 分钟，凝结
器真空下降到 85.4KPa ，即严密性为 66Pa/min在运行参数相同的工况下（射水泵运行），分别关闭低压缸前后
汽封供汽门，直到汽封供汽压力到零，凝结器真空没有变化（实际运行中保持汽封供汽压力为 3KPa 左右）。由
山西电力科学研究院进行的严密性试验结果为 74.3Pa/min，达到优的标准（＜133Pa/min ）。
•改造前汽封供汽压力为40KPa，汽封供汽流量为2900Kg/h，改造后汽封供汽压力为3Kpa左右，汽封供汽流量为
1339.6Kg/h，减少1560.4 Kg/h。
•改造前须两台射水泵运行，改造后一台射水泵即可保证凝结器真空达到****值。
5、结束语
通过对霍州发电厂3号汽轮机低压缸端部汽封改造及试验，证明新型接触式汽封起到了防止漏空漏汽的作用，
并且效果十分明显，达到了预期的目的。为提高汽轮机真空系统严密性，找到了一种有效的解决途径。是汽轮机
汽封结构的一项突破性技术创新，值得推广应用。 | 
