9FA联合循环汽轮机系统

2018/7/9,1,9FA联合循环汽轮机设备,2018年7月9日星期一,2018/7/9,2,内容介绍,概述汽轮机原理GE公司D10汽轮机本体结构凝汽设备及其系统D10汽轮机汽水系统,2018/7/9,3,2018/7/9,4,联合循环机组中使用的汽轮机与常规火电站使用的汽轮机工作原理相同，结构形式也相似。但在热力参数及系统、结构和调节上都具有一定的特点。一、联合循环汽轮机热力参数及系统上的特点联合循环中使用的汽轮机与同功率等级的常规汽轮机在热力系统上的主要差别有两个： (1)联合循环汽轮机的系统类型众多，目前，余热锅炉所采用的汽水系统大致有单压、双压和三压三种类型，双压和三压汽水系统又有再热和非再热之分。另外，各种系统又有带整体式除氧器和不带除氧器以及自然循环和强制循环之分。彼此之间的参数有很大差别；,概述,2018/7/9,5,(2)联合循环汽轮机的主蒸汽压力一般低于同功率常规汽轮机的主蒸汽压力。由于余热锅炉烟气侧的平均温度远远低于常规锅炉烟气侧的平均温度，其传热过程受到节点温差的严格限制，在一定的节点温差下，如果汽水侧压力过高，锅炉的排烟温度就不可能被降到较低的值，效率下降，余热锅炉中产生的蒸汽就会因此而减少。,2018/7/9,6,二、联合循环汽轮机结构特点,联合循环中使用的汽轮机，在结构上与常规汽轮机也有一定区别。其原因有以下几点：(1)汽轮机不再有回热抽汽，相反，在双压系统及三压系统中，还有蒸汽从中间汇入。这样汽轮机的排汽量与主蒸汽量相比，要多出30左右，而不是像在常规汽轮机中那样，排汽量与主蒸汽量相比减少3040。(2)联合循环中的汽轮机一般采用滑压运行方式。这是因为在联合循环中，汽轮机的功率须跟随着余热锅炉的产汽量和产汽参数的变化而变化，不参与功率调节，而滑压运行方式与此是最相适合的。(3)为了使联合循环机组能快速起停，要求汽轮机汽缸和转子加热快，差涨小，在结构设计和间隙设置方面都要特殊考虑。,2018/7/9,7,(4)采用外部汽源供汽、漏汽漏入通流方式的汽封系统由于无回热系统，汽封漏汽（包括阀杆漏汽）不能再象常规汽轮机那样，将漏汽接入外部加热器之中。汽轮机汽封系统用的汽源普遍采用外部汽源，一般为新蒸汽，经过汽封系统压力，温度调节后供给汽封用。（5）凝汽器重新设计由于排汽流量比常规汽轮机的排汽量增加了约30，同时大多数联合循环汽轮机为了适应快速起停的运行，要求凝汽器能接受汽轮机事故工况后的全部余热锅炉的蒸汽量，所以汽轮机的旁路多设计为100容量，这使得凝汽器在结构上也有增大的趋势。联合循环电厂的汽轮机，取消了复杂的回热系统后，整个电厂的布置变得简单，所以厂房高度，占地面积都有减小的趋势。这和前面所提及的凝汽器体积增大的趋势相矛盾。因此，凝汽器的布置除了向下排汽形式以外，又出现了轴向排汽，侧向排汽等多种形式，以适应不同的要求。,2018/7/9,8,三、联合循环汽轮机调节特点,汽轮机的功率仅占整个电厂的三分之一左右，如果电厂的功率由汽轮机单独承担调节，那么一方面是调节范围有限，另外也是不经济的。余热锅炉的产汽量随着燃气轮机排气的流量和温度的变化，汽轮机总是想方设法地利用这部分烟气能量而尽量多发电，所以汽轮机的输出功率跟随燃气轮机工况而变化。最终整个电厂的输出功率就由燃气轮机单独调节，电厂输出功率的调节也就简单地成为了燃气轮机燃料量的调节，其中汽轮机本身是不参与功率调节的。由于这特点，汽轮机可按照滑压运行的模式设计。在功率大于50%额定功率以上时，汽轮机进行阀门全开的滑压运行，此时调节阀不再参于压力调节。汽轮机不再参与电网的一次调频和二次调频，整个电厂一、二次调频由燃气轮机单独完成。采用“机跟炉”（Steam Tur-bine Following HRSG）的运行方式，这种方式体现在汽轮机设计上，即进汽部分采用全周进汽，不设调节级的结构。这不仅提高了通流效率，也使汽轮机有了更好的变工况性能。,2018/7/9,9,GE公司联合循环汽轮机的特点,GE的联合循环汽轮机4种标准型号的A型是与6FA, 7EA、7FA、9FA燃气轮机相配套的再热式汽轮机。SC型是与6B燃气轮机相配套的非再热式汽轮机。C型是与6B和7EA燃气轮机相配套的。D型通常是与2台7FA或9FA燃气轮机相配套的分缸模块化再热式汽轮机。,2018/7/9,10,GE 9FA联合循环D10蒸汽轮机特点,GE 9FA联合循环的蒸汽轮机型号为D10，为三压、一次中间再热、单轴、双缸双排汽、纯凝式机组。该型汽轮机在设计上有如下的特点： （1）采用径向汽封减小径向动静间隙，加大轴向动静间隙，即保证了运行时减少漏气、提高效率，又可防止在快速启动时由于膨胀不同步而引起动静之间的碰撞和摩擦。具体做法是在隔板静叶根部内圈处与轮缘动叶根部外圈处增设汽封。 （2）低压缸采用双层双流式向下排汽结构由于9FA联合循环汽轮机的蒸汽容积流量较大，所以就要求低压缸尺寸相应较大，并要保证其有足够的强度以及排气通道有合理的形状，以利用排气余速。为了使得低压缸巨大外壳温度分布均匀，不产生翘曲变形，所以D10汽轮机低压缸采用双层缸结构，外层缸采用钢板焊接结构，内缸采用铸造结构，这样可以减轻低压缸的重量，节约材料，增加刚度。同时采用双流式结构可以有效的平衡轴向推力。,2018/7/9,11,GE 9FA联合循环D10蒸汽轮机特点,（3）中压缸采用合缸方式。高温区集中在汽缸中部，使汽缸温度分布均匀，热应力降低，以及因温差过大而造成汽缸变形的可能性减小。同时，因前后轴端汽封均处于高中压缸排气部位，使两端的温度、压力均较低，从而减少了对轴承和端部汽封的影响，因而可以改善运行条件。与分缸设计比较，由于减少了一个端部轴段，可以缩短主轴长度，减少了轴封漏气量,提高了机组的效率。减少了一个汽缸和一个中间轴承座，简化了机组结构。可以平衡部分轴向推力。高中压缸采用合缸方式也有其缺点，它的推力轴承位于前轴承箱内，使机组的胀差不易控制，且合缸后的汽缸形状更复杂，经济性也会有所降低，所以不适宜在大容量机组中采用。,2018/7/9,12,GE 9FA联合循环D10蒸汽轮机特点,（4）汽缸的对称性。汽缸的结构设计成等强度变壁厚，不同压力段壁厚不同，在关键部位要控制其几何形状，以尽量减小汽轮机快速启停过程中的热变形和热应力。（5）高窄法兰结构。中分面螺栓尽可能靠近转子轴心，使法兰和螺栓比较容易加热和膨胀，以减少其内外温差造成的热应力。（6）全周进汽结构。保证进汽部分上下温度比较均匀，减少其热应力，主汽阀、调节阀、外接管道一般尽可能对称布置。,2018/7/9,13,GE 9FA联合循环D10蒸汽轮机特点,（7）通流部分用锥形通道。接近高温区的转子直径要设计的稍小一些，这样可以使在机组启停时，最关键部位的热应力最小。（8）低压补汽的流道和蜗壳型线要设计的光滑流畅，且流速低，以减少进汽压损。低压补汽与主气气流的温度差别要小，尽可能降低补汽与主气气流的混合损失。（9）先进高效的全三维叶型，动叶自带围带，保证子午面通道的光滑，低压各级长叶片采用弯扭联合成型，保证较高的级效率此外，末级叶片还采取了良好的强化措施防止水蚀。联合循环中汽轮机末几级蒸汽的湿度比火电厂汽轮机末几级蒸汽的湿度大，一般采用在湿度大的区域设置排泄孔、疏水捕捉栅等措施对蒸汽除湿，D10汽轮机末几级叶片采用了增设排泄孔的方法。,2018/7/9,14,GE 9FA联合循环D10蒸汽轮机特点,（10）汽机缸体、轴承箱及护套采用水平中分面型，以便于维护。汽缸设有检查孔，以便定期用内窥镜检查叶片的状况。本机具备不揭缸进行轴系动平衡的能力。（11）汽机转子为锻造结构，由四个径向轴承支撑，径向轴承为可倾瓦形式，可自对中。汽机采用全周进汽，不设调节级。（12）由于汽轮机、燃气轮机和发电机同轴布置，燃气轮机启动时，汽轮机也跟随一起转动，这时余热锅炉还没有产生满足参数要求的蒸汽进入汽轮机。随着转速的提高，汽轮机鼓风热量增加，汽轮机需要引入辅助蒸汽冷却低压通流部分。本机配备高压，中压和低压蒸汽旁路。,2018/7/9,15,D10汽轮机主要的技术规范,2018/7/9,16,哈动力158优化型汽轮机特点,D10型汽轮机是美国GE公司提供的9F级蒸汽轮机的型式，若按照我国汽轮机命名的规则，应命名为LN137-9.65/2.18/0.30/565/565/300型汽轮机。哈尔滨汽轮机厂在该型汽轮机的基础上，进行吸收改良，开发出的优化型汽轮机，内部编号为#158，其改进点主要有：将所有的轴向汽封改为径向汽封，降低了漏气损失，提高了各级的效率；将汽轮机的叶根由外包式倒纵树型叶根改为倒T型或纵树型叶根；将原末级叶片的拱形围带和其余叶片的铆接围带全部改为自带围带；末级叶片由原来的851mm加长到900mm，并采用了新型前掠叶片，降低了末级叶片的余速损失，提高了汽轮机的效率。,2018/7/9,17,图1-3 D10型和158型汽轮机的高压缸在结构上的异同,2018/7/9,18,图1-4 D10型和158型汽轮机的低压缸在结构上的异同,2018/7/9,19,第二章 汽轮机级的工作原理,1.按工作原理分级是汽轮机中最基本的作功单元，它是由喷管叶栅和与它相配合的动叶栅组成的。蒸汽在汽轮机级中以不同方式进行能量转换，便形成不同工作原理的汽轮机，即冲动式汽轮机和反动式汽轮机。（1）冲动式汽轮机：主要由冲动级组成，蒸汽主要在管嘴叶栅（或静叶栅）中膨胀，在动叶栅中只有少量膨胀。（2）反动式汽轮机：主要由反动级组成，蒸汽在管嘴叶栅（或静叶栅）和动叶栅中都进行膨胀，且膨胀程度大致相同。到目前为止在世界范围内主要存在以美国GE公司为代表的冲动式汽轮机和以Siemens、Alstom公司为代表的反动式汽轮机。本汽轮机采用冲动式设计，各级的大多数压降均产生在静叶内，从而将热能转换为动能，并作用在汽轮机动叶片上。这种设计做功能力大，可使机组级数最少，并更适于机组快速负荷变化。,2018/7/9,20,2.按热力特性分（1）凝汽式汽轮机：蒸汽在汽轮机中膨胀做功，做完功后的蒸汽在低于大气压力的真空状态下进入凝汽器凝结成水。若将蒸汽在汽轮机某级后引出再次加热，然后再返回汽轮机继续膨胀做功，这就是中间再热凝汽式汽轮机。（2）背压式汽轮机：汽轮机的排汽压力大于大气压力，排汽直接供热用户使用，而不进入凝汽器。当排汽作为其他中、低压汽轮机的工作蒸汽时，又称前置式汽轮机。（3）抽汽式汽轮机：从汽轮机中间某级后抽出一定的可以调整参数、流量的蒸汽对外供热，其余汽流排入凝汽器。可分为一次调整抽汽式汽轮机和两次调整抽汽式汽轮机。（4）抽汽背压式汽轮机：具有调整抽汽的背压式汽轮机，调整抽汽和排汽都分别供热用户。（5）多压式汽轮机：汽轮机的进汽不止一个参数，在汽轮机的某中间级前又引入其他来 源的蒸汽，与原来的蒸汽混合共同膨胀做功。,2018/7/9,21,二、汽轮机级的工作原理,级：汽轮机作功的基本单元，由静叶栅（喷管叶栅）和与之相配合的动叶栅所组成。,动叶栅将动能（或热能）转换成机械能。,喷管叶栅将热能转换成动能；,冲动式汽轮机级,动叶栅将动能（或热能）转换成机械能。,喷管叶栅将热能转换成动能；,级：汽轮机作功的基本单元，由静叶栅（喷管叶栅）和与之相配合的动叶栅所组成。,动叶栅将动能（或热能）转换成机械能。,喷管叶栅将热能转换成动能；,2018/7/9,22,一、蒸汽的冲动原理和反动原理,反动力：因汽流膨胀加速，对动叶栅施加一个与气流流出方向相反的反作用力（类似火箭），这个作用力叫做反动力。相应的级叫做反动级。其作用大小取决于动叶前后蒸汽压力变化。,冲动力：当一运动物体碰到另一静止的或运动速度较低的物体时，就会受到阻碍而改变其速度，同时给阻碍它的物体一个作用力，这个作用力称为冲动力。根据冲量定律，冲动力的大小取决于运动物体的质量和速度变化，质量越大，冲动力越大；速度变化越大，冲动力也越大。若阻碍运动的物体在此力作用下产生了速度变化，则运动物体就做了机械功。,反动力：因汽流膨胀加速，对动叶栅施加一个与气流流出方向相反的反作用力（类似火箭），这个作用力叫做反动力。相应的级叫做反动级。其作用大小取决于动叶前后蒸汽压力变化。,冲动力：当一运动物体碰到另一静止的或运动速度较低的物体时，就会受到阻碍而改变其速度，同时给阻碍它的物体一个作用力，这个作用力称为冲动力。根据冲量定律，冲动力的大小取决于运动物体的质量和速度变化，质量越大，冲动力越大；速度变化越大，冲动力也越大。若阻碍运动的物体在此力作用下产生了速度变化，则运动物体就做了机械功。,2018/7/9,23,O点级前的蒸汽状态点,O*点蒸汽等熵滞止到初速为零的状态点,1点喷管出口，p1喷管出口压力,2点动叶出口，p2动叶出口压力,ht*级的滞止理想比焓降,hn*喷管中的滞止理想比焓降,hb*动叶中的理想比焓降,级的热力过程线,s,h,0*,0,2,1,P0*,P0,P1,P2,hn*,ht*,hb,hb*,2018/7/9,24,二、级的反动度,蒸汽在动叶栅中膨胀时理想焓降hb和整个级理想滞止焓降ht*之比。,m增加，则hb增加，蒸汽对动叶的反动力也越大。,m称为级的平均反动度，是指在级的平均直径截面上的反动度，它由平均截面上喷嘴和动叶中的理想比焓降所确定。但实际上蒸汽参数沿叶高是变化的，在动叶不同直径截面上的理想比焓降是不同的，因此，反动度沿动叶高度亦不相同。,2018/7/9,25,三、汽轮机级的类型,轴流式级由以下几种分类方法：,（一）冲动级和反动级,1、纯冲动级（m=0）特点：蒸汽只在喷嘴叶栅中膨胀，在动叶栅中不膨胀而只改变流动方向。当不考虑损失时，动叶通道进出口压力相等，相对速度也相等。结构：动叶叶型对称弯曲，通道内各通流截面近似相同。做功能力大、效率低。,冲动力的切向分量大、轴向小,因为在动叶中蒸汽不膨胀，流态差+叶轮摩擦损失,2018/7/9,26,2、反动级 m=0.5特点：蒸汽在喷嘴和动叶中的膨胀程度相同。效率比冲动级高，但做功能力较小。结构：喷嘴和动叶采用的叶型相同，流道均为收缩型。,3、带反动度的冲动级：m=0.050.2特点：蒸汽的膨胀大部分在喷嘴叶栅中进行，只有小部分在动叶栅中进行，作功能力比反动级大，效率比纯冲动级高。现在的汽轮机没有纯冲动式的汽轮机，只有反动式和带有一定反动度的冲动式汽轮机。,2018/7/9,27,2018/7/9,28,二、蒸汽在动叶栅中的流动和能量转换过程,（一）动叶栅进出口速度三角形,绝对速度,相对速度,圆周速度,c1、a1为喷管计算的结果，,c0,p0,h0,c1,u,w1,p1，h1,u,1=1g,w2,p2，h2,u,c2,1=1g,2018/7/9,29,级的轮轴功率与轮周效率,对于一个具有反动度的冲动式汽轮机动叶栅，它不仅受到蒸汽冲动力F的作用，而且受蒸汽在动叶片内膨胀加速所产生的反动力F的作用，这两个力的合力F作用于动叶片上使叶轮旋转。在汽轮机计算中，通常把该力F分解成一个周向力Fu和一个轴向力Fz，如图2-5所示。,Pu= Fuu,蒸汽对动叶片的作用力周向力Fu在动叶片上每秒钟所做的功叫级的轮周功率Pu，它等于周向力Fu与圆周速度之积,2018/7/9,30,级的轮周效率与最佳速度比,一、级的轮周效率,定义：蒸汽在级内所作的轮周功Pu1与蒸汽在该级中所具有的理想能量E0之比。,汽轮机经济性的重要指标，但并非最终指标,n、b、c2喷嘴损失、动叶损失和余速损失与理想能量E0之比，称为喷嘴、动叶损失和余速能量损失系数。选定喷嘴和动叶后，、值基本确定，即n、b值确定。从速度三角形可知，动叶出口c2在轴向排汽时，余速损失最小，使余速损失最小的速度比（u/c1）称为最佳速度比。速度比是级的一个重要特性，直接影响级的轮周效率和做功能力。,2018/7/9,31,（二）反动级的轮周效率与最佳速比,（一）纯冲动级的最佳速度比,为保证级的最佳速度比，以获得最大的轮周效率，级的理想比焓降不能选得太大。若纯冲动级和反动级的平均直径相同，且均在最佳速比下工作，则它们的理想焓降之比为2: 1，即纯冲动级为反动级的倍。也就是说，纯冲动级可耗用较大的焓降，做功能力大，常被作为调节级用；而反动级耗用焓降小，做功能力小，因而反动式汽轮机级数较多。,2018/7/9,32,第二节 汽轮机级内损失和级效率,2018/7/9,33,（一）叶高损失hl,汽道上下两个端面上，离心力和压差不平衡，产生横向流动的二次流。二次流在近端面的背弧上与主流的附面层相互作用，使附面层剧烈增厚，并形成局部脱离；引起主气流产生横向补偿流动，在叶片背面与壁面的交界处形成了两个方向相反的旋涡区。,二次流损失与叶高密切相关，当l增加时，二次流在顶部和根部产生的涡流对主流的影响减弱，使叶高损失减少。（l15mm）控制手段：部分进汽增加叶高l；减小叶栅平均直径dm，增加叶高l；,2018/7/9,34,（二）扇形损失h,在较长的等截面叶片级中，环形叶栅的汽流参数和几何参数沿叶高变化较大，会产生偏离设计值的附加损失，统称扇形损失h ；扇形损失与径高比的平方成反比，越小，扇形损失越大，当812时，可采用等截面直叶片，但存在扇形损失；，因而可以略去pz2这样公式将变成如下形式：mo1mo=010（2-14）上式说明：当级组的级数较多时，级组前的压力与流量成正比变化。凝汽式汽轮机中间各级的级前压力均与流量成正比变化。,C,A,B,qm,1.0,p0,0,pz,0.8,0.6,0.4,0.2,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,2018/7/9,57,蒸汽流量变化对汽轮机各级焓降和效率的影响,级前后绝对温度变化不大时，凝汽式汽轮机中间级变工况时其焓降近似不变。 流量减小时，调节级焓降增加，末几级焓降减小。 反之亦然汽轮机各级的效率主要决定于速比，在设计工况下汽轮机各级均在最佳速比下工作，因而效率最高。变工况时中间级由于焓降基本不变，各级速比也近似不变，因而级的内效率也近似不变。调节级和末几级由于焓降发生变化，级的速比发生变化，偏离最佳速比。因而级的内效率下降。,2018/7/9,58,蒸汽流量变化对各级反动度的影响,当比焓降减小，喷管出口速度从c1降低到c11，从图中可以看出，w下降得更多，不能使从喷管流出的汽流全部进入动叶内，形成流动阻塞。显然，这是不符合流动连续方程的，级内热力参数将会自发调整，使动叶前p（hb、hn），因此，使动叶流额外加速，同时喷管汽流受抑制。,为了计算工况变动时汽轮机某些零件强度以及轴向推力变化，也必须知道级内反动度的变化规律。根据连续流动方程，,2018/7/9,59,工况变化对轴向推力的影响,汽轮机的轴向推力主要取决于叶轮前后的压力差。当蒸汽流量改变时，虽然占大多数的中间级压力比基本不变，但中间各级的级前后压力却随之变化，因而级前后的压力差将发生变化，使得轴向推力发生变化。如果蒸汽流量增加，则级前后压力随之升高，级前后压力差增大，轴向推力增加；反之，轴向推力减少。调节级和末几级的压力差变化正好相反，且伴随有焓降和反动度的变化，因而轴向推力变化情况比较复杂，但由于中间级占大多数，因此一般地说，多级汽轮机的轴向推力随蒸汽流量的增加而增加。其他引起轴向推力的增加的工况为：1.新蒸汽温度降低；2.水冲击；3.负荷突增；4.甩负荷；5.叶片结垢。,2018/7/9,60,第三章 GE公司D10汽轮机本体结构,D10汽轮机额定高压主蒸汽压力为9.58MPa，温度为565，高中压缸采用的是单层缸结构，低压缸分成内、外两层缸。,2018/7/9,61,高中压缸,2018/7/9,62,高中压缸,图3-2所示为D10汽轮机高中压缸剖面图。高中压缸合缸布置时，新蒸汽和再热蒸汽均由中间进入汽缸，高中压通流部分采用反向布置,即高温区在中间，改善了汽缸温度场分布情况。使汽缸温度分布较均匀，汽缸热应力较小，以及因温差过大而造成汽缸变形的可能性减小，同时也改善了轴承的工作条件；高中压缸的两端分别是高压缸排汽和中压缸排汽，压力和温度都较低，因此两端的外汽封漏汽量少，轴承受汽封温度的影响也较小，对轴承、转子的稳定工作有利；高中压缸通流部分反向布置，轴向推力可互相抵消一部分，再辅之增加平衡活塞，轴向推力也较易平衡，推力轴承的负荷较小，推力轴承的尺寸减小，有利于轴承箱的布置；采用高中压合缸，减少了径向轴承的数目(减少12个)，减少了汽缸中部汽封的长度，可缩短机组主轴的总长度。,2018/7/9,63,低压缸,2018/7/9,64,低压缸,图3-3所示为D10汽轮机低压缸的剖面图。低压缸为双分流布置，可相应减小质量并便于制造，其内缸放在排汽缸中。将通流部分设计在内缸中，使体积较小的内缸承受温度变化，而外缸和庞大的排汽缸则均处于排汽低温状态，使其膨胀变形较小。这种结构有利于设计成径向扩压排汽，使末级的排汽余速损失减小，并可缩短轴向尺寸。汽轮机低压转子分别与高中压转子和发电机转子连接。高中压转子的高压端通过一个中间轴与燃气轮机转子连接。因此，联合循环机组轴系为单轴布置。,2018/7/9,65,二、汽缸的支承和滑销系统,S109FA机组有4根转子，组成长达46m的刚性轴系。径向支承轴承是从燃气轮机端开始进行编号：T1和T2为燃气轮机支承轴承，T3和T4是蒸汽轮机高中压缸支承轴承，T5和T6是低压缸支承轴承，T7和T8是发电机支承轴承。动力系中的单推力轴承装在燃气轮机T2轴承箱中。装有T3轴承的高压前轴承箱通过轴向键和横向键固定在基础台板上，并用地角螺栓压紧，构成本机热膨胀的绝对死点。,2018/7/9,66,二、汽缸的支承和滑销系统,燃气轮机T1轴承座，座落在压气机前缸上，通过两个可调轴向拉杆刚性连接到蒸汽轮机前轴承箱上，将缸体连成整体。正常运行时，机组的合成净推力朝向发电机方向。燃气轮机架的轴向运动（由推力引起）受到拉杆和固定高压汽轮机前箱的限制。从而维持住设计蒸汽轮机级间间隙。汽轮机T3轴承装在高压前轴承箱中；T4轴承装在中轴承箱（亦称为排气罩伸长部）中。 中箱通过螺栓固定在排汽缸体上的垂直加工法兰上，然后密封焊接，成为排汽罩的整体部分。中箱的底座通过安装在底座和基础台板之间的一个轴向滑销的引导，可以在轴向基础台板上轴向自由滑动。高中压汽缸调端支撑在前箱上，电端支撑在中箱上。电端能沿轴向自由滑动以适应汽缸的热膨胀，而汽缸横向移动受到位于高中压汽缸和中箱之间的轴向滑销的限制。低压排汽缸支撑脚搁置在基础台板上，排汽缸由横向中心线上的横向键作轴向定位，但能在这个固定的参考点附近作轴向和横向的自由移动，以允许热膨胀。T5和T6低压透平轴颈轴承座与排汽缸焊接成为一个整体。排汽缸轴承箱支撑着低压内汽缸，由一个导向的塞块和键系统维持着内汽缸和排汽罩的对准，允许它们之间的热膨胀。,2018/7/9,67,高中压缸猫爪及前机箱,2018/7/9,68,中压缸后猫爪,2018/7/9,69,汽机前箱轴向定位,2018/7/9,70,隔板,GE公司冲动式汽轮机为隔板型结构，隔板主要由隔板体、静叶片和隔板外缘等几部分组成，典型的高中压缸隔板和低压缸隔板分别如图3-5和图3-6所示。,支承销,外环,内环,水平中分面,隔板喷嘴,蒸汽密封面,下半隔板,上半隔板,上下半隔板安装螺栓,前侧中心销（只在下半隔板有） A向视图,A向,水平连接键,汽封环扇段,后侧,2018/7/9,71,典型的低压级隔板,2018/7/9,72,汽封,曲径式汽封一般由汽封体（或汽封套）、汽封环及轴套（或带凸肩的轴颈）三部分组成，如图3-7所示。汽封体固定在汽缸上，内圈有T形槽道（隔板汽封一般不用汽封体，在隔板上直接车有T形槽）。汽封环一般由68块汽封块组成，装在汽封体T形槽道内，并用弹簧片压住。在汽封环的内圈和轴套（或轴颈）上，有相互配合的汽封齿及凹凸肩（如汽封齿为平齿，轴上没有凸肩），形成许多环形孔口和环形汽室。蒸汽通过这些汽封齿和相应的汽封凸肩时，在依次连接的狭窄通道中反复节流，逐步降压和膨胀。在汽封前后参数及漏汽截面一定的条件下，随着汽封齿数的增加，每个孔口前后的压差也相应减小，因而流过孔口的蒸汽量也必然会减小，从而达到减少漏汽量的目的。,2018/7/9,73,GE公司典型的汽封系统结构图,2018/7/9,74,原理：轴封抽气系统从靠近空气端的汽封盒内将密封汽（或气）抽走，并排到大气中。在两汽封外环之间保持少许真空。该系统连续地排出沿转子轴进入汽机的空气和密封蒸汽混合物。轴封系统由轴封抽气系统，密封蒸汽调节器，汽封盒，密封蒸汽母管组成。蒸汽经由模块上安装的轴封凝汽器（又称轴封加热器）冷却凝结，再排到低压疏水集管。电动风机，一用一备，将空气抽出，回到大气，同时风机节流阀调节系统真空。,轴封系统,2018/7/9,75,轴封系统,2018/7/9,76,轴承,因此，两平面间建立油膜的条件是：(1) 两平面间必须形成楔形间隙。(2) 两平面间有一定速度的相对运动，并承受载荷，平板移动的方向必须由楔形间隙的宽口移向窄口。(3) 润滑油必须有一定的黏性和充足的油量。润滑油的黏度越大，油膜的承载力越大，但油的黏度过大，会使油的分布不均匀，增加摩擦损失。温度过高会使油的黏度大大降低，以致破坏油膜的形成，所以必须有一定量的油不断流过，把热量带走。,2018/7/9,77,因此，两平面间建立油膜的条件是：(1) 两平面间必须形成楔形间隙。(2) 两平面间有一定速度的相对运动，并承受载荷，平板移动的方向必须由楔形间隙的宽口移向窄口。(3) 润滑油必须有一定的黏性和充足的油量。润滑油的黏度越大，油膜的承载力越大，但油的黏度过大，会使油的分布不均匀，增加摩擦损失。温度过高会使油的黏度大大降低，以致破坏油膜的形成，所以必须有一定量的油不断流过，把热量带走。,2018/7/9,78,轴颈转速越高，油膜内压力越大，将轴颈抬得越高，轴颈中心就处在较高的偏心位置。当转速成为无穷大时，理论上轴颈中心便与轴承中心重合。并且随着转速的升高，轴颈中心的偏心位置亦不相同，其轨迹近似一个半圆曲线。油楔中的压力分布如图3-13所示，在径向油楔进口处油压最低，随着润滑油的进入，油量逐渐增大，在最小油膜厚度处，油压达最大值，在油楔出口处，油压降低到零。在轴向，压力沿轴承长度呈抛物线规律，轴承长度的中间压力最大。最小油膜厚度应大于两侧相对运动表面的不平度，这样才能形成液体润滑。,2018/7/9,79,本机的高中压转子2侧的轴承和低压转子前轴承采用的是六可倾轴瓦轴承，低压转子后轴承采用短椭圆轴承。可倾瓦轴承的瓦块在工作时可以随转速、载荷及轴承温度的不同而自由摆动，在轴颈四周形成多个油楔，自动调整着各油楔间隙，使其达到最佳位置。增加支承柔性，还具有吸收转轴振动能量的能力，即具有很好的减振性。同时，可倾瓦轴承还具有承载能力大、功耗小及可承受各个方向的径向载荷、适应正反转动等优点。目前，越来越多的大功率机组采用了这种轴承。它的不足之处是结构复杂，安装检修较为困难、成本较高等。椭圆形轴承的结构与圆柱形轴承基本相同，只是轴瓦的内孔侧面间隙加大了，并呈椭圆形。由于轴承上部间隙减小，除下部的主油楔外，在上部又增加了一个副油楔。由于副油楔的作用，压低了轴心位置，使轴承的工作稳定性得到了改善；由于轴承侧面间隙的加大，使油楔的收缩更剧烈，有利于形成液体摩擦及增大了轴承的承载能力。这种轴承的比压一般可达1.17196MPa。椭圆形轴承在中、大型机组上得到广泛的应用。,2018/7/9,80,推力轴承的工作原理可用图3-18来说明：当转子的轴向推力经过油层传给瓦片时，其油压合力Q并不作用在瓦片的支承点O上，而是偏在进油口一侧。因此合力Q便与瓦片支点的支反力R形成一个力偶，使瓦块略微偏转形成油楔。随着瓦片的偏转，油压合力Q逐渐向出油口一侧移动，当Q与R及作用于一条直线上时，油楔中的压力便与轴向推力保持平衡状态，在推力盘与瓦片之间建立了液体摩擦。,2018/7/9,81,本机的推力轴承经常与支持轴承合为一体，称为推力支持联合轴承。图3-19为一有代表性的联合轴承结构图。,2018/7/9,82,后缸（排汽缸）喷水装置,机组在启动、空载及低负荷特别是在高背压下运行时，因蒸汽通流量较小，不足以将叶片摩擦鼓风产生的热量带走，致使排汽缸蒸汽温度升高。由于低压缸的支撑面和中分面不在同一水平面上，同时低压缸缸体巨大，因此，低压缸有可能出现过热和排汽缸变形等严重后果。为了保证机组安全运行，在低压缸内设置了喷水装置，以便在排汽缸温度升高时使用轴加后的凝结水进行喷淋，以降低排汽缸温度。9FA排汽罩喷水系统的运行是全自动的，Mark VI控制系统通过三个温度变送器(TE-21 0A/B/C)监测排汽缸温度。如果温度超过135(57），那么将给AOV-WSV发送一个4-20mA信号以开始打开阀门。当温度达到175（79）时，AOV-WSV将被完全打开。AOV-WSV的位置与排汽缸温度成正比。 后缸（排汽缸）喷水系统主要需要控制到雾化喷嘴的凝结流量，由气动低压缸喷水控制阀、滤网、压力表、压力堵板、压力选择开关及压力选择变送器组成。上图3-20显示所有的管道。,2018/7/9,83,2018/7/9,84,转子（高中压转子：上图，低压转子：下图 ）,2018/7/9,85,D10汽轮机转子材料为CrMoV钢，属于常规材料，并在传统温度下运行。因此对于对流布置的高压/中压缸，在高温的作用下，一般需要对再热部分的第一级和/或第二级叶轮及叶片燕尾区域进行外部冷却。冷却用的蒸汽是从第六高压级中抽出，并从中跨汽封处引入。为了提高冷却效果，在混合之前，将中跨汽封漏汽的一部分抽出。这种高压/中压段对流布置的再热级叶轮及叶片燕尾区域的冷却方式，如下图所示。,2018/7/9,86,动叶片,GE公司D10汽轮机典型的高压直叶片(a)和低压扭曲叶片(b),2018/7/9,87,D10汽轮机851mm标准型末级动叶片拉金和围带,2018/7/9,88,盘车装置,作用：（1）停机后，防止转子受热不均产生热弯曲而影响再次启动或损坏设备。在停机后汽缸上部与与下部之间存在温差，在启动冲转之前一般需要汽封送汽，这些蒸汽进入汽缸后大部分在汽缸上部，也会造成汽缸上、下部之间温差，若转子静止不动就会产生弯曲变形，因此必须盘动转子；（2）启动前盘动转子，可以用来检查汽轮机是否具备运行条件（如是否存在动静部分之间摩擦及主轴弯曲变形是否符合规定等）。（3）盘车也可以减少启动功率，对联合循环的机组来说，具有尤为重要的意义。,2018/7/9,89,盘车机构的组成,主要部件包括减速齿轮组件、盘车电动机、啮合电动机、用来