随着我国环保压力的增大,能效要求不断提高,燃煤机组采用超临界、超超临界蒸汽参数提高热力循环效率,采用先进汽封和减小汽封间隙提高汽轮机的相对内效率。超临界、超超临界汽轮机组新机和现役机组通流部分改造后,不少机组出现了高压转子振动和轴承瓦块温度随负荷增大恶化的问题,严重时危及机组运行安全,造成巨大的经济损失。汽封蒸汽对转子作用力是引发问题的主要因素,研究其相关影响因素对于解决上述问题具有重要意义。本文以某小直径、多级数、密齿型汽封的N660-25/600/600型超超临界汽轮机高压转子叶顶汽封为研究对象,基于Fluent计算流体力学仿真平台,建立三维流场计算模型,研究高压转子的力学特性。研究显示:转子在汽封中的偏心是汽封蒸汽对转子产生作用力的主要因素,转子旋转在汽封中产生压力周向不对称,对转子也会产生蒸汽作用力。在最小间隙指向最大间隙的坐标系中,转子偏心产生的蒸汽作用力以纵向分量为主,随转速变化较小;转子旋转产生汽封内周向压力不对称分布,所引起的蒸汽作用力以横向为主,随转速变化较大。汽封蒸汽对转子的作用力随偏心距增大而增大、随转速升高而增大。在相同偏心距下,汽封蒸汽对转子的作用力随汽封间隙减小而增大。汽封蒸汽对转子的作用力,随汽封前后压差的增大而增大。高压缸的蒸汽压力高、汽封前后的压差大,故高压转子所受的汽封蒸汽作用力远大于中、低压转子;机组负荷降低,通流部分压力下降、汽封前后压差减小,故汽封蒸汽对转子的作用力随机组负荷降低而变小。减小汽封间隙,可有效提高汽轮机通流部分的效率,除存在转子动静碰磨风险外,还存在汽封蒸汽对转子作用力增大的风险,在轴承对转子约束不强时,有可能引起转子振动和轴承瓦块温度问题。因此,减小转子在汽封中的偏心、合理配置汽封间隙是降低和控制汽封作用力的主要措施。