驱动式背压汽轮机介绍.doc

目 录一、用途及应用范围1二、主要技术规格及主要经济指标1三、本体结构说明2四、调节保安系统说明3五、汽水系统5六、安装说明1七、汽轮机运行及维护7八、其他1127一、用途及应用范围本工业汽轮机是本所积多年来生产制造背压式小汽轮机和舰用汽轮机设计、制造和运行的经验之后，以美国埃理奥特公司（ELLOTT）制造的DYR型工业汽轮机基本尺寸不变为基础，采用半寇蒂斯级设计思想的小型工业汽轮机，使效率提高约13%（试验后定）。 本工业汽轮机将用于大庆化肥厂，用来驱动半贫液泵，也可以广泛地使用于炼油、化工、化肥、冶金、轻工和能源等工业部门中拖动各种泵类和发电等旋转机械，汽轮机排出的背压蒸汽经管道引向热用户，可供给各种工艺流程中所需的蒸汽。二、主要技术规格及主要经济指标本机为单级三列半寇蒂斯级背压式汽轮机，见表1。表1主要技术规格及主要经济指标额定设计功率776KW蒸汽进口压力4.0MPa （绝对）蒸汽进口温度330排汽压力0.45MPa （绝对）设计转速3640 r/min最大连续转速3820 r/min临界转速5870 r/min转子旋转方向沿蒸汽流动方向为逆时针方向额定工况汽耗率13.92 kg/kwh额定工况有效效率57.5%汽轮机转子重量190 kg汽轮机总重(2677) kg汽轮机上半重量(550) kg汽轮机尺寸LxBxH1466x1250x1202三、本体结构说明 本汽轮机本体结构见下图，具体结构名称见表2。1. 转子本汽轮机转子采用传统的中压汽轮机结构、套装式转子，由主轴和三列叶轮等组成。主轴和叶轮均用优质中碳鉻钼钢锻压制成。动叶片采用不锈钢带叶冠铣制而成，以外包倒T形叶根装入叶轮。叶轮轮面采用锥形结构，具有加工简便、重量轻的特点，当装好动叶片，作静平衡后，以一定过盈量红套在主轴上，并用定位圈固定。转子动平衡重量可在第一和第三列叶轮颈部外侧磨削去除。后端汽封与主轴锻成一体，前端汽封套筒红套在主轴上。前汽封和隔板汽封的密封疏齿直接车在叶轮轮毂和汽封套筒上。单列深沟球轴承套在主轴前端，可承受不大的轴向推力，并起轴向定位作用，调速器小轴上装有飞锤式危急遮断器和测速齿轮，用螺纹拧在主轴前端，压紧球轴承并用销钉固定，调速器小轴则用十字接头和伍德瓦特(woodward)调速器相连接。功率从主轴后端输出。前支持轴承轴颈为60，后支持轴承轴颈为65，前、后轴承中心距离为720。2. 汽缸为便于汽轮机的安装和加工制造，汽缸具有一个水平中分面，汽缸下半具有一个垂直中分面，因此将汽缸分成三部分，由汽缸上半、汽缸下半前部和汽缸下半后部组成。汽缸水平和垂直中分面均以法兰和螺栓刚性连接起来，均采用碳钢铸件。汽缸下半前部设有蒸汽室，蒸汽进口法兰在轴向与组合汽阀相连，蒸汽进口公称内经为100；在蒸汽室的后壁上开槽，用来放置喷嘴组新蒸汽仅从下部输入，部分进汽度约为0.11。汽缸下半后部侧向布置公称内经300的排汽口，以法兰和螺栓与外部管路系统相连。汽缸的前部布有两组前汽封，前汽封安装在直接车在汽缸上的汽封槽之中，并用弹簧压紧。 表2主要结构名称序号名称序号名称1前轴承座14后轴承座2危急遮断器15后支持轴承3甩油环16甩油环4前支持轴承17喷嘴组5碳环汽封组件18弹性支板6转子总图19调速器7前汽封20组合汽阀8第一列叶轮叶片21危急遮断器连杆9第二列隔板22自动油位器10第二列叶轮叶片23调节阀连杆11第三列隔板24测速传感器12第三列叶轮叶片25汽阀座架13汽缸总图26转速表汽缸的前、后端还布置四组碳环汽封组件，汽封体的下半直接装入汽缸的槽中，而汽封体上半除用螺栓与下半连接之外，还用螺栓拧紧在汽缸的两侧端面上。在汽缸下部的两端有疏水孔，用管子将疏水引出。在汽缸内部有安装隔板的两个槽道。在汽缸排汽侧上方设有安全信号阀，等排汽压力超过0.5MPa时，汽笛将允许排出蒸汽并发出声音报警；在汽缸下半前部蒸汽室内还备有手动阀一只，允许手动拧开，让备用喷嘴进行工作后增加出力。在汽缸下半前部前汽封后还设有一根内径为20的连接管，与汽缸下半后部排汽口相连，从而减小轴向推力并使从前汽封漏出的蒸汽继续被利用。汽缸下部前、后端有弧形凸肩，并有止口和前、后轴承座用螺栓相连接，用此止口的同轴度来保证汽缸中心和前、后轴承座的中心相一致，并用假轴校核，最后用销子来定位。3. 隔板隔板分上下两半，因部分进汽度仅为0.12和0.14左右，故隔板喷嘴仅布置在隔板下半部的中部。在隔板下半中部铣出一个弧形槽道，在其首部铣出一个填块槽，这要比安放标准喷嘴的槽大些，在安装时将末块喷嘴、标准喷嘴和首块喷嘴依次装入，最后修配装入填块，并要求喷嘴间的接触间隙不大于0.05mm，等隔板喷嘴装完后，再与隔板体焊在一起，增加隔板的抗弯能力。隔板用配准轴向定位销安放在汽缸的隔板槽道中，使隔板轴向定位；水平方向用装在汽缸上定位键伸出的平台，嵌在隔板相应的槽中，并用调整螺钉来找中心；隔板下半的下部有一个槽，用来和汽缸底部的键相配，使隔板横向得以定位。这就是从三方向使隔板定位和与主轴中心线相一致。在隔板和汽缸径向留有约2mm间隙，使隔板在受热后能自由膨胀。为了减少漏气损失，在隔板上还装有7齿和9齿不等的隔板汽封。4. 碳环汽封组件碳环汽封组件分别布置在汽缸的两端，组件的汽封体上半固定在汽缸上部，用螺栓连接；组件的汽封体下半直接镶在汽缸下半的槽中。汽封体的上、下半用螺栓连接，其中一对螺栓兼作定位螺栓用。在汽封体内装有四组碳环，每组碳环有三块组成（每块120），待碳环装入转子中后，用弹簧沿圆周压紧。在沿蒸汽流动方向最外侧的一组碳环，开有疏水孔（或环形槽道）以允许漏气从上部冒汽口漏出和下部疏水口流出。5. 前、后轴承座前轴承座采用碳钢铸件，内装单列深沟球轴承和甩油环供油的支持轴承、以此定位转子轴向和径向支承转子，在前轴承座还装有危急遮断器连杆和测速传感器等。在箱体侧面装有自动油位器，可以自动补充油量，作为润滑油损耗的补充（滑油采用GB11120-1989 L-TSA 68），箱体底部的排油口，用来在检修时排油。箱体内设有水套和冷却油箱油温用的盘管装置。前轴承座底部与弹性支板相连接，其下部直接与基础底板用螺栓紧固。弹性支板与后轴承座的基础一起组成汽轮机的支承和膨胀体系。汽轮机的死点在后部，当汽轮机运行受热后，允许汽轮机向前膨胀。后轴承座也采用碳钢铸件，内装甩油环供油的支持轴承。箱体内设有水套。后轴承座下部除有固定螺栓与基础底板相连外，另有两个拉杆螺柱与汽缸下半后部紧固。6. 支持轴承和推力轴承支持轴承采用甩油环供油的圆轴承，利用转子旋转带动甩油环转动，将润滑油甩到轴颈上，以冷却轴颈，其特点是结构简单、安装调整方便且不设供油系统。由于本机组的轴向推力不大，因此采用单列深沟球轴承起到转子定位作用，还可承受不大的推力。7. 测速传感器和转速表汽轮机转速采用SFS-Z4型传感器测量，该传感器为非接触型探头。按该产品使用说明安装在前轴承箱调速小轴的测速齿轮位置。选用SFSD-5P型盘装数字式转速表。该转速表具有集成度高、工作性能好、抗干扰能力强、结构简单、维修方便等特点，采用AC220V电源。四、调节保安系统说明1. 调速系统1.1 调速系统构成本机调速系统由组合汽阀、调速器和调节阀连杆等组成。调速器是由美国wood ward公司供货，为TG-17型，属机械液压式，专门用于小型汽轮机调速。该调速器结构牢固、防风雨设计、自备供油，可以在恶劣环境下长期运行。调速器的输入轴插入汽轮机转子前端的十字接头中，固定在前轴承座端盖上。汽轮机的转动给调速器提供了工作动力并输入了实际运行转速信号。调速器经内部动作后输出角位移，位移与调节连杆相连，带动组合汽阀中的调节汽阀，控制进入汽轮机的蒸汽流量，进而控制汽轮机转速。以上构成了完整的自动调速系统。运转前组合汽阀的主汽门处于全关位置，调节汽阀处于全开位置。1.2 调节系统工作原理调速器外壳上有转速设定机构，启动运行中进行汽轮机转速的设定。机组采用主汽门启动。启动时，在主汽门关闭情况下，首先设定转速。转速应在24004000r/min范围内设定，此时调速汽阀全开。手动操作组合汽阀的手轮，打开主汽门，蒸汽经主汽门和调节汽阀开始进入汽轮机逐步升高转速。此后按运行的要求进行各档保速、定时暖机后进一步升速。当转速升至设定转速时，调节汽阀开始关小，此时开始由自动调节系统控制机组在设定转速下自动运行。然后把主汽门全部打开。运行中当机组转速降低时，调速器加大输出增加调节汽阀的进汽量使转速升高；转速升高时，减小进汽量使转速降低，以此使机组在精度要求的范围内稳定运行。如想改变机组的运行转速，需按要求重新进行转速设定。2. 组合汽阀组合汽阀由主汽门和调节汽阀二部分组成，二者的壳体铸在一起，分别通过法兰连接在主蒸汽管和汽轮机进汽口之间，下部设弹性支承。 主汽门是汽轮机蒸汽的总闸门，控制汽轮机的全部进汽。其用途主要有二，一是启动时逐步开启，配合调节汽阀控制汽轮机的进汽流量进而控制转速；二是当危急情况下自动或手动快速关闭，切断进汽停机，保证汽轮机安全。其开关靠螺纹传动、手轮手动操作。使用前必须首先挂闸，也就是顺时针旋转手轮，此时阀碟轴向不动，导向套筒上升，直至与转轴挂钩。挂钩后再逆时针旋转手轮即可开阀直至全开；顺时针旋转即可关阀，直至全关。主汽门除启动时需控制开度调节转速外，一般在运行中均处于全开全关位置。当危急情况出现，转轴转动与导向套筒脱扣，主汽门在弹簧力作用下迅速关闭停机。调节汽阀是一个无座的套筒式阀门，其阀碟和阀杆刚性相连，阀杆与调节连杆连接，在调节系统控制下，改变阀门开度，自动调节汽轮机进汽流量进而自动调节转速。3. 保护系统保护系统中最重要的保护项目是超速保护，为此专设超速自动保护系统，它是保证汽轮机安全运行，防止发生飞车事故的重要装置；它由危急遮断器、危急遮断连杆，以及组合汽阀上的主汽门构成。危急遮断器为飞锤式，它装于汽轮机前端与主轴相连的调速小轴上，可以感知汽轮机的转速。飞锤动作转速按约定设计值为430040r/min，在低于此转速下飞锤所产生的离心力小于弹簧的预紧力，飞锤不会击出；当达到动作转速时，离心力将大于弹簧预紧力，使飞锤击出，打在危急遮断连杆的顶杆上，产生一定的位移，通过连杆使主汽门上的转轴旋转使主汽门脱扣，快速关闭，切断主蒸汽，致使降速停机，避免事故发生。降速后离心力开始减小，降到一定转速时飞锤自动缩回到原来的位置。如要重新开启主汽门需按“2”节组合汽阀所述，重新挂闸，然后实施其它开机步骤。新机投运前应进行自动超速试验，以检验飞锤飞出转速的正确性以及其它机构动作的灵敏性。通常，由于制造安装中难免存在误差，一次试验难以完善，因此需再次甚至多次调整。为此，“危急遮断器CX10.2”设计图上给出了调整所需参考数据。为避免其它事故发生，当由于某种意外原因需要紧急停机时，可通过手动拍下危急遮断器连杆的脱扣手柄，使主汽门脱扣，迅速停机。超速试验应先进行手动，后进行自动，只有在手动合格的情况下，才能进行自动试验，以确保试验中的安全。五、汽水系统关于汽水系统的布置见下图。1. 进、排汽管路进汽管路公称内径100，从外网接到组合汽阀进口，采用法兰螺栓连接。组合汽阀出口法兰与汽缸下半前部进汽法兰相连接，蒸汽进入喷嘴室后作功。蒸汽作功后经公称内径300的排汽管，通过法兰和螺栓与外网系统相连接。2. 汽封疏水管路a) 前、后碳环汽封组件上部有冒汽管，直接通向大气。b) 下部有疏水口与汽缸相连接，汽缸前、后部有疏水管25x2.5，从本体上接出后，与外部疏水系统相连接（或直接排入水沟）。c) 蒸汽室疏水（M22x1.5）、排汽腔疏水(M27x2)和组合汽阀疏水(M22x1.5)应分别与系统疏水相连接。d) 组合汽阀阀杆漏气(M22x1.5)、调节汽阀阀杆漏气(M22x1.5)可以与汽缸下半后部的备用口相连或与疏水系统相连。结合该汽轮机在大化现场的实际运行情况，对于汽封疏水管路的起机操作参照上图，说明如下：由于诸疏水及排汽管路均接于同一排汽总管上，同时开启将造成压力相对较低的6、9号（见上图）汽封疏水管路出现蒸汽倒灌现象，基于此情况起机操作应做如下调整：1）暖机后，1、2、3、4、5、7、8号管路均全部开启，进行疏水同时，6、9号汽封疏水管路关闭，蒸汽冲转汽轮机，汽轮机低速运行，此过程用时5-10分钟；2）在1、2、3、4、5、7、8号管路疏水完成后，缓慢提升汽轮机转速到1200-1500r/min区间，关闭1、2、3、4、5、7、8号管路，6、9号汽封疏水管路开启，进行疏水，此过程用时5-7分钟；3）待6、9号汽封疏水管路排水完成后，进一步提升汽轮机转速到1800-2000 r/min区间，此时3号管路完全关闭，1、2、4、5号管路视现场阀杆漏汽实际情况微量开启，6、9号保持全开，7、8号管路微量开启，此时观察汽封漏汽实际情况，对1、2、4、5、7、8号管路进行调控，此过程用时依据系统要求，当系统要求增加负载时（倒机），此过程结束。4）待汽轮机接近全负荷运行时（倒机结束），6、9号保持全开，3、7、8号管路关闭，1、2、4、5，视阀杆漏汽实际情况，如阀杆漏汽较少可全关，如阀杆漏汽量较大可微量开启。3. 冷却水管路前轴承盖冷却水进口（G3/8）、前轴承盖冷却水出口（G3/8）、前轴承座冷却水进口（G3/4）、前轴承座冷却水出口（G3/4）、前轴承座冷却盘管进出口（G1/2）、后轴承盖冷却水进口（G3/8）、后轴承盖冷却水出口（G3/8）、后轴承座冷却水进口（G3/4）和后轴承座冷却水出口（G3/4）分别与外网水系统的进水和出水管路相连接。 六、安装说明本说明只对本机组的主要设备特点对安装工作做一简要说明，安装单位和使用单位可根据现场实际情况，参考有关部颁标准和企业标准编制出安装规程。1. 安装前的准备工作a) 要熟悉本机组各设备的构造特点和图纸，汽轮机主要零部件的热膨胀和通流部分的允许间隙；b) 检查安装时所需的工具以及垫料、辅助材料；检查动力、照明等设施，并均通过安全检查；c) 准备基础的垫板（用厚度大于20mm的钢板），按汽轮机安装平面图尺寸，配钻8xM18和汽阀座架的4xM8。d) 将垫板找平，再与土建基础或试验台架固定连接（必要时可用楔形垫铁来找平，以后轴承为水平，使汽轮机前端扬度约0.03mm/m，横向坡度约0.03mm/m，找平完毕后将垫铁与垫板点焊固定），成为汽轮机的安装基础。（要求与汽轮机接触的垫板的表面光洁度为3.2m以上，平面度0.02mm）2. 汽轮机的安装a) 前轴承座下半和弹性支板用螺栓连接，再固定在基础垫板上；b) 汽缸下半后部要先装好与后轴承座相连的两根螺柱，将螺栓穿入后轴承座相应的孔内，安放好轴承座下半；c) 起吊汽缸下半（汽缸下半的前、后部已联好不再分开），就位于前、后轴承座中间，注意前、后端部与前、后轴承座的止口相配合，并初步拧紧螺栓。（喷嘴组应在下汽缸内装毕）d) 用平尺和水平仪等进行汽缸找平、找中心，检查汽缸的汽封洼窝和轴洼窝。（水平仪的指示应接近于零，前端扬度约0.03mm/m，横向坡度约0.03mm/m）e) 装轴承和试装转子并进行检查（或先用假轴找中）；检查转子在轴承上的接触情况；f) 检查汽轮机转子与拖动机械转子对中 汽轮机转子输出轴与半联轴节相连接，利用对中心工具或千分表和拖动机械上的另一半联轴节，进行对中和调整（利用弹性支板和后轴承外侧的限位螺钉调整和调整垫片来进行）。g) 装隔板下半，装碳环汽封及拉紧弹簧；h) 装转子，检查转子与隔板对中的情况，检查汽封和隔板汽封间隙；i) 检查通流部分间隙，用调整单列双沟球轴承两侧垫片的厚度来调整转子与静子的轴向间隙。（调整毕，装上甩油环）j) 装汽缸上半。（之前隔板上半应先装入上汽缸并对中）（装碳环汽封体上半，或已与汽缸上半连接完毕）k) 装轴承上半，装前后轴承盖。（装相应的危急遮断器连杆，测速传感器及转速表等）l) 装组合汽阀、汽阀座架、调速器和调节阀连杆。m) 与相应的机械设备相连接（装联轴节）。n) 轴承上注入少量滑油，手动盘动转子看转动是否灵活，无碰擦，各部分的间隙是否合适。o) 经过全面检查，通流部分间隙、轴承间隙、汽封间隙等合格之后，紧固汽缸水平中分面螺栓，汽缸和前、后轴承座的连接螺栓和销钉，紧固基础螺栓和定位销。（在弹性支板和后轴承底部，应有限位螺钉，在弹性支板的外侧三个侧面和后轴承座外侧三个侧面，调整后并固定）p) 汽水系统管路连接。q) 装压力表、温度表等测量仪表。r) 向前、后轴承座内注油，装上自动油位器。s) 汽轮机组准备试运行。3. 安装主要数据a) 通流部分表3通流部分主要数据序号名称动静叶片轴向间隙a (mm)1第I级1.20-1.502第II级1.30-1.603第III级1.40-1.70b) 隔板安装 表4隔板安装部分主要数据序号名称间隙(mm)1隔板在汽缸槽中的轴向间隙a0.05-0.102隔板外径与汽缸内径的间隙b23隔板与汽缸的横向定位间隙c+d0.05-0.104调整螺钉与水平中分面间隙e和f0.5-15隔板上半与搭子间隙g1 注：其中序号4要求隔板定位后，调整螺钉要3点反边敛缝c) 前汽封与隔板汽封安装表5前汽封与隔板汽封安装部分主要数据径向间隙轴向间隙adbc0.06-0.100.06-0.101.53.5d) 碳环汽封安装表6碳环汽封安装部分主要数据 名称径向间隙a第1和第2环0.02-0.035第3和第4环0.035-0.05注：顺蒸汽流动方向分第1、2、3、4环e) 汽缸与转子找正（可直接用转子找正，也可以用假轴找正）表7汽封洼窝中心的偏移（装上汽封体）a-b不大于0.050.04-0.06表8隔板相对于转子轴线的偏移 a-b不大于0.050.04-0.06 表9二转子的中心偏移与二端平面的平行度部分主要数据二转子的中心偏移二端平面的平行度不大于不大于不大于不大于f) 轴承安装 表10轴承安装部分主要数据顶部间隙a(mm)两侧间隙b或c(mm)前轴承0.10-0.150.05-0.075后轴承0.11-0.160.055-0.08单列深沟球轴承球轴承和转子凸肩间隙a=0两侧垫片厚度理论值b=4、c=4g) 危急遮断器安装数据七、汽轮机运行及维护本说明仅包括本汽轮机组运行及维护需注意及遵守的主要项目，用户可根据本说明和有关部颁标准、企业标准等，结合本单位具体情况编制出现场运行及维护规程。1. 启动前的准备工作a) 仔细检查本汽轮机组及所属系统和设备，确认机组安装（或检修）工作已全部结束，附近地面的杂物已清除和清扫完毕。b) 各种使用仪表，校验无误，并与检测系统准确联接。c) 前、后轴承座内充滑油到正常油位，油质检验合格，确信调速器按要求灌好使用油。d) 对汽水系统进行检查：组合汽阀开闭灵活、轻便，活动后关闭；（在主蒸汽管的隔离阀关闭的前提下）排汽管路上的隔离阀关闭，疏水阀及排空阀开启；安全信号阀已调试并安装好。轴承座及轴承的冷却水系统已接好。e) 危急遮断器已装好，测速传感器和转速表已装毕。（转速表可装在前轴承座附近，就地安装和固定，便于观察和控制，也可以连到控制室的仪表盘上）f) 检查危急遮断器连杆和调节阀连杆的外部状况和转动支点的润滑情况。g) 手动盘动转子能转动并无碰擦现象。（盘车时应同时向前、后轴承座上的注油孔注油，此时保持正常油位，而且转子和拖动机械是断开的）h) 蒸汽进汽隔离阀前暖管完毕，打开排汽管路的隔离阀，逐渐开大主蒸汽进口的隔离阀直至全开。2. 空负荷试运行a) 先在调速器上设定转速，然后旋转手轮缓慢开启主汽门，同时利用前后轴承上的（M16）注油孔，向前后轴承注油，此时应通过自动油位器底部放油螺塞，保持正常油位。待转子转动后立即关闭，转子旋转保持在一定速度，仔细测听内部声音，检查通流部分，轴封是否有不正常声音，开启和关闭反复多次之后，使转子和汽缸得到缓慢暖热。（暖机时间约30分钟）。b) 等到一切正常后，再缓慢打开主汽门，使转速保持在300-500r/min进行低速暖机，历时5分钟，此时检查汽轮机内部声音，观察轴承温度的的变化和机组膨胀及振动情况。c) 低速暖机后再逐渐开大主汽门，使转速在5分钟内升速到1200r/min，稳定后再次进行检查。当甩油环随转子转速升高正常工作（甩油）时，可以停止向前后轴承注油，持续注油时限待定。d) 在1200r/min稳定运行5分钟之后，若一切正常，则可缓慢升速，在5分钟内升速到3640r/min稳定运行。 在此过程中，若发现不正常现象，如机组剧烈振动、轴承油温显著升高，应迅速查明原因并采取措施，甚至用手动摇臂使主汽门跳闸而关闭停机。e) 等机组在设计转速稳定运行后，要关闭主蒸汽管路、汽缸、喷嘴室和调节级后、排汽管路上的直接疏水阀。f) 确信汽轮机空负荷正常运行后，进行调节系统和保安系统试验。（危急遮断器动作转速为 r/min）g) 机组试运行后，机组应进行分介检查后并重装。3. 带负荷运行汽轮机空负荷运行及调节保安系统试验合格后，可按空负荷试运行启动方式启动，待达到设计转速后进行带负荷运行，考核运行时间为72小时。4. 汽轮机在运行中的维护和检查a) 经常保持设备清洁。（正式投入营运之前，汽缸外部包上绝热材料，使用方自行解决）设备和管路上的绝热材料要小心维护。b) 定期检查和校准各种仪表c) 定期检查滑油质量，定期检查前、后轴承座，更换新油。本汽轮机采用68号汽轮机油（GB11120-1989 L-TSA 68 防锈汽轮机油）d) 定期检查汽水管路和冷却水系统。e) 最低启动油箱油温30，运行中的轴承供油油温保持在50以上，报警瓦温95，停机瓦温100。f)