1 工况背景
在汽轮机中，由于转子与静子间存在间隙，使得高品质的蒸汽从间隙中泄漏出去，减小了蒸汽的做功能力，造成汽轮机效率降低。汽封就是用于限制高压汽体泄漏的一种密封结构。作为汽轮机工作时的必要部件，汽封系统的作用主要包括：①防止蒸汽沿高、中压轴端向外泄漏，甚至窜人轴承箱导致润滑油进水；②防止空气漏人汽缸而破坏机组的真空。有研究表明，高压缸中叶顶泄漏损失和隔板泄漏损失分别占总损失的22%和7%，与静叶和动叶的型线损失之和或二次流损失之和（约30%）大致相等。因此，改进汽封结构设计，降低蒸汽泄漏损失成为世界各国在汽轮机研发设计和使用维护过程中的一项重要研究课题。
为提高机组的效率，在汽轮机行业中尝试应用了多种形式的汽封结构，如传统迷宫式、接触式、自调节式、刷式、蜂窝式等等。其中，利用自身曲折的齿状通道使工作蒸汽产生节流与热力学效应而达到密封效果的传统迷宫式汽封，因为结构简单而获得广泛采用。这种梳齿状的汽封在圆周结构上通常被分割成六个弧段，每个汽封弧段背部均装有两片平板弹簧片，可将汽封弧段压向汽轮机转子，使得汽封齿与转子轴径向间隙保持最小值，从而能够更有效地阻挡蒸汽泄漏。
2 问题描述
在传统迷宫式汽封的实际运行当中，由于汽封弧段、弹簧片长期处于工况恶劣的高温高压蒸汽中，以及本身材质等一系列问题的存在，会出现汽封弧段被结垢卡死，弹簧片弹性不良等现象，造成汽封间隙发生变化。
在汽轮机启停过程中，由于汽缸内外不均匀受热而变形，或过临界转速时，转子振幅较大等原因，均可能导致转子与汽封齿发生局部摩擦，甚至使转子发生瞬时弯曲现象而进一步加剧动静摩擦。尽管传统汽封圈背面装有弹簧片，当承受一定径向力时能够退让，但由于转子的线速度很高，弹簧片丝毫不能减少和避免外形尖薄的汽封齿的磨损，极小的径向力就可使汽封齿在瞬间被磨掉。这样汽轮机启动后，就不一定能保持汽封设计规定间隙或装调间隙，导致蒸汽非正常泄漏损失，有的甚至高达汽道全部热效率损失的80%。
过大的汽封间隙会造成汽轮机级间漏汽量大，降低汽轮机的效率；而汽封间隙太小，对机组安全性又很不利。一旦有些异常原因引起机组振动加大而启动困难、汽轮机转子摩擦加剧，造成转子弯曲事故时有发生，检修时不得已把汽封，特别是高压轴封间隙调得过大。针对传统汽封存在的上述问题，长期以来科研人员一直在生产实践中努力探索更好的解决办法，逐步创立了一些其它形式的汽封技术，但效果有限。研究人员依然期望能够获得更理想的密封节能效果，避免汽封对转子轴或叶顶造成磨损，以及能够自如地控制汽封系统，使其对转子轴或叶顶的偏移做出敏捷响应。因此，研究改进汽封结构，创新汽封密封形式仍然是一项重要而棘手的研究课题。
3 问题分解
在解决工程技术问题当中，应用好的创新平台有助于将设计引向正确的发展方向，大大优化研发进程。本文借助于TRIZ理论和亿维讯(IWINT)开发的计算机辅助创新软件Pro/Innovator5.0，充分利用其问题分解模块的分析工具，对初始问题进行层层剖析，将作为汽封技术核心的间隙问题从成因方面分解为需要相应解决的三个相关问题：
3.1 间隙初始值的确定问题
汽封间隙是汽封系统设计当中一个非常重要的参数。任何汽封在设计之初都需要综合汽封的类型、汽封系统复杂度、机组稳定性、蒸汽状态参数、制造与装配精度、使用环境等多个方面的因素来确定设计间隙的初始值。因此，要确定出合理汽封间隙初始值也具一定的有难度，往往需要经验的介入。
3.2 使用中的间隙调整问题
汽封在正常使用过程中，对间隙要求并非一成不变。在汽轮机的启动阶段易发生振动，要求径向间隙能够适当大一些；而一旦进入稳定运行阶段，为了尽可能减少能量损失，发挥汽封的作用，希望维持几乎为零的最小间隙，至少能够达到并保持既定的设计间隙。
