汽缸及其热膨胀.doc

汽缸及其热膨胀一、 汽缸的作用和构造汽缸的作用主要是将汽轮机的通流部分（喷嘴、隔板、转子等）与大气隔开，保证蒸汽在汽轮机内完成其作功过程。汽缸通常制成具有水平中心分面，上半叫上汽缸，又称大盖，下半叫下汽缸。它们之间有法兰，用螺栓联接在一起。法兰接合面要求很高，必须保证严密不漏汽。为了减少优质材料的消耗，还将汽缸分为高、低压两半，高压汽缸由于其中的蒸汽压力、温度都较高，故使用较好的铸钢制造，低压汽缸一般用铸铁制造。高低压汽缸之间，有一垂直接合面，用螺栓联接在一起。汽缸所用的材料主要决定于蒸汽的温度，普通铸铁只适用于25以下；当蒸汽温度在250300左右时，则可采用铸钢或经过一定热处理的优质铸铁；蒸汽温度在300400时，必须使用铸钢；当温度达到400500时，应使用合金钢。二、汽缸的受力分析（1）由于汽缸内外的压力差，使汽缸壁上承受一定的作用力。高压缸中蒸汽压力高于大气压。汽缸壁受着向外的张力；低压缸中蒸汽压力低于大气压，汽缸壁受着向内的压缩力。由于汽轮机负荷变化时各级的压力发生变化，所以汽缸壁的受力情况也发生变化。（2）隔板和喷嘴加于汽缸的力。这是由于隔板两侧的压力差及汽流流过喷嘴时对其产生的反作用力所引起的。这个力也随着负荷的变化而变化。（3）汽缸及汽缸上各固定部件的重量。（4）轴承座与汽缸铸成一体或轴承用螺栓联接在下汽缸上的机组，转子的重量和转子转动时的不平衡力也要加到汽缸上。（5）小型机组的主汽门、新蒸汽管与汽缸联接，这些部件对汽缸盖也有作用力。（6）汽缸在运行中存在温度差而引起的热应力。汽缸的热应力和热变形（汽缸各处受热后的变形）在负荷剧烈变动时（如迅速停机、急速启动和暖机不良的情况下启动）最大，也最危险。所以，汽轮机的运行方式、方法一定要根据机组各部分的受热情况来确定。三、汽缸的热膨胀及滑销系统汽轮机在启动、停机和负荷改变时，汽缸各部分的温度要发生很大的变化。随着温度变化，汽缸要发生相应胀缩，如果汽缸胀缩不能合理地进行，将会造成以下问题：（1） 汽缸金属热应力过大，以致引起汽缸变形和裂纹，造成汽轮机振动加剧，汽缸漏汽，严重时使汽缸无法工作；（2） 汽缸内轴向或径向间隙改变，有时会造成汽封和动、静叶的摩碰等严重故障。为了满足运行要求，汽缸的热膨胀应满足以下要求：a温度变化时，汽缸和转子的中心必须始终保持一致，不能因此引起振动和动、静部件的摩擦；b温度变化时，不会引起汽缸、轴承座等有关部件的变形、破裂；（3） 汽轮机转子和静止部分的轴向间隙合乎要求，保证运行的安全和经济。为了满足上述要求，在汽缸、轴承座和机座间设置有滑销系统。滑销系统中包括有引导汽缸沿横向膨胀的横销；引导汽缸沿轴向膨胀并推动前轴承座轴向移动时，保持轴承座与汽缸中心线一致的纵销；引导汽缸沿垂直方向膨胀，并保持汽缸和轴承中心一致的立销。图314示出了国产N6351型国产汽轮机的滑销系统。该机组高压缸用半圆法兰与前轴承座连接，通过它把汽缸部分重量加在前轴承座上。低压缸通过两侧的机脚支承在两侧机座上。在高压缸的半圆法兰上设有一个垂直的圆柱销和二个水平的圆柱销；在低压缸两侧的机脚与机座的接合面上，各有一个圆柱横销，用以引导汽缸的横向膨胀。这两个横销中心的连线与汽轮机纵中心引的交点就是该汽轮机的热膨胀死点，汽轮机就以该死点为基准，汽缸的各部分沿着销子限定的方向向前后、左右膨胀。一般汽轮机的汽缸热膨胀死点都设在凝汽器中心线附近，这是为了在汽轮机热膨胀时，不会影响汽缸排汽口与凝汽器接合面连接的严密性。由于汽缸的热膨胀死点在排汽口附近，所以汽缸的纵向膨胀是由低压端向前轴承方向，并通过半圆法兰推动前轴承座向前移动。这个移动量通常称为绝对膨胀量。为了保证前轴承座移动时中心线不致偏斜，在前轴承座与机座接合面之间还设有纵销。在后轴承座下部设有一个立销，用以引导汽缸在垂直方向热膨胀。为了保障汽缸的热膨胀，前轴承座与机座和后机脚与机座的连接螺栓均不能拧得太紧，并在螺栓和螺栓孔的配合上，应考虑沿汽缸热膨胀方向上留有一定的间隙，如表32所示。为了保证滑销系统的正常工作，各滑销与销槽间一定要保持清洁，不允许有油污卡涩现象，根据某些机组的运行经验，可在滑销接触面上定期加入油脂。四、汽缸在运行中应注意的问题汽缸的变形和裂纹是汽缸运行中可能发生的主要问题。虽然这种问题不常见，但若一旦发生将要造成严重后果,因此不可轻视。为预防上述情况发生，现将其发生的原因及运行中的注意事项分析如下：1、怎样在运行中发现汽缸变形（1） 汽缸变形时，可能造成汽缸水平或垂直接合面不严密而漏汽。这种漏气多发生在高、低压端轴 封附近。有时因蒸汽漏入轴承中而使润滑迅速受到破坏。（2） 低压缸变形可能造成空气漏入凝汽器，使真空遭受破坏。（3） 汽缸变形严重时，会造成轴封的磨损和汽缸内动、静部分的碰撞，并使机组的振动加大。2、造成汽缸变形的原因(1)运行时，汽缸温度长时间超过材料允许温度。(2)汽缸隔板与汽缸内壁的径向间隙过小，使隔板膨胀时顶住汽缸。(3)汽缸外部的保温材料不好或部分脱落，造成汽缸各部温度偏差过大，或在冬季汽轮机车间打开了一面窗户使冷风吹到汽缸一侧。(4)滑销卡涩，不能保证汽缸的正常膨胀。3、怎样发现汽缸裂纹汽缸出现裂纹后，往往首先使汽缸保温材料局部潮湿、渗水，然后逐渐漏汽；低压汽缸出现裂纹会漏入空气，使真空下降。4、汽缸产生裂纹的原因(1)汽缸材料质量不好，尤其是老、旧汽轮机的铸铁材料因蠕胀而裂开。(2)汽轮机运行方式不合理，如在暖机不良的情况下开机；负荷经常剧烈变动；汽轮机常受水冲击；排汽温度过高时，汽缸突然受冷（如循环水泵停止工作导致真空过低排汽温度较高时，突然又投入循环水泵）。(3)汽轮机长期剧烈地振动。(4）转动部件损伤后，强力地冲击汽缸。鉴于以上种种造成汽缸损伤的原因，所以在汽轮机运行中应注意以下几点：（1） 按汽缸材料和结构特点，科学地规定其工作最高温度界限，运行时严格注意，不允许长时间超过此温度；（2） 定期监视汽缸