组件 123：轴封

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组件 123：轴封

规格

该组件表征一个轴的密封，它也包含了轴连接的端口，用来传递端口值。包含的方程对所有气态介质都有效。因此，该组件的应用不仅局限于蒸汽。

管道连接
1	泄露入口
2	泄漏出口
3	轴入口
4	轴出口

通用用户输入值应用物理公式显示示例

通用

"轴封 "组件对汽轮机轴管处的蒸汽泄漏进行建模。在设计模式下，可以指定几何数据和压差（计算出泄漏量）或泄漏量（计算出密封特性）。在（非设计）模拟模式下，泄漏量是作为密封特性与当前压差作为驱散斜度的函数来计算的。

由于蒸汽轮机和燃气轮机的温度非常高，转速也很高，非接触式迷宫密封仍然是电力行业轴封的典型选择。

下图是迷宫密封的几种典型配置（文献3）：

用户输入值

FMODE	计算模式的标志如父工况（子工况为可选项）表达式 =0: 全局 = 1: 本地非设计 = -1: 本地设计
FSPEC	设计模式规格的标志如父工况（仅对其子工况选项）表达式 =0: 给定质量流量(M1N) =1: 给定几何形状 =2: 外部设定质量流量
FIDENT	组件识别方式标志如父工况（仅对其子工况选项）表达式 =0: 没有识别方式 =1: 流量识别
FLAB	泄漏损失方程标志如父工况（子工况为可选项）表达式 =0: 马丁公式 =1: Egli公式
M1N	质量流量（标称）
NTEETH	齿数
CFLOW	密封流量系数
DIAM	轴直径
CLEARANCE	间隙
PF	泄漏系数
CAN	C*A值（标称值）

标记为蓝色的识别值是非设计计算参考量。在所使用的方程中，实际的非设计值参考这些量。如果这些识别值是流数据，那么这些值通常取自附加管道或计算值。

一般来说，所有的输入需要可见。通常会提供默认值。

更多关于输入域的颜色和描述的信息，请参见编辑组件\规格值

关于设计值与非设计值以及标称值的更多信息，请参见通用\接受标称值

物理应用

泄漏流量的计算基于Martin（文献1）和Egli（文献2）。

泄漏流量可定义如下

（方程1）

流量系数取决于密封的几何形状，其数量级为1，典型的数值是在0.4到2之间。

这个面积是轴直径和间隙的函数。

见（方程2）

迷宫密封系数的计算方法如下：

（方程2）

(Martin (文献1)) （方程3a）

(Martin (文献2)) （方程3b）

（方程4）

（方程5）

上述方程适用于：

（方程6）

（方程7）

如果压力比小于临界压力比，则流量保持不变，其值按临界压力比计算。

临界压力比的计算方法如下：

（方程8）

解此方程可得：

（方程9）

重要的是要使用LambertW（）函数的一个分支，它在区间内有一个解

下图1显示了根据马丁公式（方程2，方程3a，文献1）中b的描述。

图1：根据马丁公式（K=1），方程2的迷宫系数

EBSILON中的计算

将方程1与方程2合并，并将其替换为

（方程 10）

得到：

（方程 11）

为了在性能监测应用中使用该组件，增加了一个泄漏系数，该系数在设计条件下的值应为1。

（方程 12）

性能因子表示密封相对于初始状态的劣化，用相同条件下的泄漏流量之比来表示。

此外，所有的几何数据都可以简化为系数C*A。

（方程 13）

（方程 14）

1. 设计

在设计模式下，用户可以指定迷宫密封的几何尺寸，EBSILON将计算和C*A，或者用户设置程序将根据方程14来确定C*A。在设计模式下，泄漏系数被忽略（PF=1）。

齿数总是一个输入值。如果有足夠的数据（几个负载点），由于齿数明显影响曲線形狀，可以从图1中估計出來，。否則，齿数必須被假定。

2. 非设计

在非设计模式下，CA和n的标称值是固定的，因此泄漏流量按方程14计算。

参考文献

(1) Martin, H. M., "Steam Turbines”, The Engineer, London, 1913, p. 1610

(2) A. Egli, "The Leakage of Steam Through Labyrinth Seals” , Transactions American Society of Mechanical Engineers, Paper FSP-57-5, 1935

(3) EPRI Report, ”Replacement Interstage Seals for Steam Turbines”. EPRI, Palo Alto, CA: 2005. 1010214., http://mydocs.epri.com/docs/public/000000000001010214.pdf

(4) Andreas Matthias, ”Das Durchflussverhalten von Labyrinthdichtungen”, Dissertation TU-Wien, 1997, http://publik.tuwien.ac.at/files/pub-mb_5718.pdf

(5) Heinz K. Müller, ”Drossledichtungen für Gase”, www.fachwissen-dichtungstechnik.de, Kapitel 17 (http://www.fachwissen-dichtungstechnik.de/Kapitelseiten/Kapitel17.html )

(6) Walter Traupel, ”Thermische Turbomaschinen”, Band 1, Kapitel 10, Springer Verlag, 4. Auflage