汽轮机本体结构介绍.ppt

汽轮机本体结构 目录 一 汽缸 进汽部分 滑销系统二 喷嘴组 静叶环 静叶持环三 转子四 动叶片五 汽封与轴封六 轴承箱与轴承七 盘车装置 一 汽缸 进汽部分 滑销系统 气缸的作用 将高温高压的蒸汽与大气隔开 形成能量转换的环境 在其内部支撑和固定喷嘴组静叶持环 隔板套 静叶环 汽封等静止部件与转子部件形成汽轮机的通流部分 在其外部连接进汽 排汽 回热抽汽及疏水等管道 一 汽缸 进汽部分 滑销系统 气缸的结构 汽缸多做成水平对分形式 即分为上 下汽缸 水平结合面用法兰螺栓连接 高 中压缸双层缸结构a 分摊压差与温差b 节约贵金属c 减少漏气d 结构复杂 一 汽缸 进汽部分 滑销系统 一 汽缸 进汽部分 滑销系统 气缸的结构 低压缸结构a 缸体尺寸大 保证刚度 承受真空负荷b 三层缸体c 末级叶片出口处设置扩压导流环d 外缸提供向凝汽器排气的通道 一 汽缸 进汽部分 滑销系统 一 汽缸 进汽部分 滑销系统 进气部分外缸上的进汽管与内缸中的喷嘴室的连接 进汽管要先穿过外缸 再接到内缸 而运行中内外缸间又产生膨胀 不能将进汽导管同时固定再内外缸上 同时又要保证小的间隙 不至使大量蒸汽外漏 一 汽缸 进汽部分 滑销系统 进气部分 一 汽缸 进汽部分 滑销系统 进气部分 一 汽缸 进汽部分 滑销系统 滑销系统支撑基础必须稳固 其固有频率应避开汽轮发电机的工作转速 汽缸与轴承座应有良好的刚性 以免变形 保证各汽缸在机组启动 运行 停机的过程中温度变化时能自由膨胀和收缩 静子与转子中心线保持一致 避免动 静部分之间的间隙消失以致发生动静摩擦 一 汽缸 进汽部分 滑销系统 滑销系统外缸支撑a 猫爪 汽缸延伸出的水平法兰支撑在轴承座上b 台板 汽缸或排汽室伸出的撑脚支撑在台板上内缸支撑 一 汽缸 进汽部分 滑销系统 滑销系统猫爪a 上猫爪 上缸延伸出的 上下缸连接螺栓要承受下缸重量 且安装 维护不方便 b 下猫爪 下缸延伸出的 上下缸连接螺栓不承受下缸重量 且安装 维护方便 c 下猫爪非中分面支撑 下猫爪中分面支撑和上猫爪支撑 一 汽缸 进汽部分 滑销系统 滑销系统 a 下猫爪支撑b 下猫爪中分面支撑c 上猫爪支撑 一 汽缸 进汽部分 滑销系统 滑销系统 1 上缸猫爪2 下缸猫爪3 安装垫片4 工作垫片5 水冷垫铁6 定位销7 定位健8 紧固螺栓9 压块 一 汽缸 进汽部分 滑销系统 滑销系统纵销 保证汽缸的横向位置 引导汽缸和轴承箱沿轴向自由膨胀 横销 保证汽缸的轴向位置 引导汽缸沿横向自由膨胀 立销 引导汽缸沿垂直方向自由膨胀 角销 也叫角压板 防止轴承箱在滑动时一端翘起 死点 横销中心线与纵销中心线的交点 一 汽缸 进汽部分 滑销系统 滑销系统 1 纵销2 角销3 台板联系螺栓4 定中心梁5 轴向定位板6 横向定位板7 推拉杆 二 喷嘴组 静叶环 静叶持环 喷嘴组 汽轮机较多采用喷管调节配汽方式 因此汽轮机的第一级喷管 首级静叶 通常都根据调节阀的个数成组布置 这些成组布置的喷管称为喷管组 中参数汽轮机 采用的由单个铣制的喷管叶片焊接而成的喷管组 高参数汽轮机 采用的整体铣制焊接而成或精密挠铸而成的喷管组 二 喷嘴组 静叶环 静叶持环 单个铣制的调节级喷管组及其装配 a 单个铣制喷管 b 喷管组段的装配 c 喷管组段的展开1 内环2 喷管3 外环4 螺钉5 垫片6 首块7 末块8 隔筋 二 喷嘴组 静叶环 静叶持环 静叶环 反动式汽轮机隔板 冲动式汽轮机隔板 固定静叶片 喷管叶片 并将汽缸内间隔成若干个汽室 安装在气缸或隔板套上 a 隔板外缘b 静叶片c 隔板体 二 喷嘴组 静叶环 静叶持环 焊接隔板1 静叶片喷嘴2 内围带3 外围带4 隔板外缘5 隔板体6 焊缝 二 喷嘴组 静叶环 静叶持环 铸造隔板图铸造隔板的静叶片 二 喷嘴组 静叶环 静叶持环 隔板用销钉支持定位 二 喷嘴组 静叶环 静叶持环 隔板用悬挂销和键支承定位 二 喷嘴组 静叶环 静叶持环 反动式汽轮机采用鼓式转子 动叶片直接安装在转鼓上 静叶环装在汽缸内壁或静叶持环上 所以该类型的机组没有叶轮和隔板 而采用静叶环和静叶持环结构 二 喷嘴组 静叶环 静叶持环 低压缸静叶持环分布图 三 转子 汽轮机转子可分为轮式转子和鼓式转子两种基本类型 轮式转子装有安装动叶片的叶轮 鼓式转子则没有叶轮 或有叶轮但其径向尺寸小 动叶片直接装在转鼓上 通常冲动式汽轮机采用轮式转子 反动式汽轮机为了减小转子上的轴向推力 采用鼓式转子 三 转子 三 转子 套装转子 三 转子 整锻转子 三 转子 组合转子 三 转子 焊接转子 三 转子 转子上的动叶栅与对应的静叶环上的喷嘴叶栅构成汽轮机的通流部分能量转换单元 转子工作时高速旋转 它除了要转换能量 传递扭矩外 还要承受旋转时自身质量产生的离心力作用 因此要高强度金属材料制成 在高温区工作的转子 要采用耐高温耐热高强度材料 为了提高通流部分的效率 转子与静子之间要保持小的间隙 要求转子制造精密 装配精确 三 转子 下面是一台西屋亚临界600MW机组的转子介绍 一根高压转子 一根中压转子 两根低压转子和中间轴与发电机组成汽轮机 发电机轴系 各转子连接端均由与转子一体的法兰式联轴器 采用螺栓刚性连接 高压转子和中压转子为铬钼钒钢30Cr1Mo1V整锻转子 低压转子为铬钼钒钢30Cr2Mo2V整锻转子 高 中 低压转子均无中心孔 避免了开中心孔导致孔面工作应力增加 使得机组工作应力降低改善了机组的启动性能 缩短了启动时间 三 转子 三 转子 高压转子上有一调节级和11级压力级 调节级为冲动式 其余压力级采用反动式 三 转子 由于反动级动叶片前后压降比较大 采用转鼓式结构 即使这样 转子上所承受的轴向推力仍然大大高于冲动式汽轮机 所以为了减小转子所承受的总的轴向推力 在进汽端设置了平衡活塞 平衡活塞就是加大了直径的第一段轴封 就是在转子上加工有与汽封环高 低对应的凸肩 由于凸肩两侧的蒸汽压力不同 因此在凸肩上产生一个由高压指向低压方向的力 三 转子 三 转子 中压转子为双流9级 采用双流设计 不仅提高了动叶的安全性 也使级的每组通流部分均匀变化 满足最佳速比要求 获得较高的效率 另外由于无平衡活塞而降低了漏汽损失 三 转子 中压叶片通流图 三 转子 低压转子都为双流7级 由于蒸汽进入低压缸后 蒸汽在低压段由于密度减小使容积流量显著增大 其容积流量成倍增加要求级平均直径有较大的增加 为符合要求 前5级为鼓式 末两级采用盘式叶轮结 而且有效地减轻转子重量 三 转子 低压叶片通流图 三 转子 联轴器用以将汽轮机 发电机组的各转子互相连成一根轴系并传递扭矩 轴向力和转子热膨胀位移等 联轴器连成轴系时 应使轴系形成一条平滑的曲线 常用的联轴器形式有刚性联轴器 半挠性联轴器和齿性联轴器 三 转子 刚性联轴器 三 转子 半挠性联轴器 四 动叶片 叶型部分 按照蒸汽经过叶片时的膨胀程度来分为冲动式叶片和反动式叶片 按照截面积变化分为等截面叶片和变截面叶片 叶根部分 T型 叉型和枞树型 叶顶部分 安装围带 也称复环 和拉金 拉筋 安装围带是为了减小叶片工作弯应力 调整叶片自振频率 减少叶顶漏汽 四 动叶片 四 动叶片 四 动叶片 四 动叶片 四 动叶片 四 动叶片 四 动叶片 拉筋的作用是增加叶片的刚性 以改善其振动特性 拉筋为6 12mm的实心或空心金属圆杆 穿在叶型部分的拉筋孔中 拉筋与叶片间可以采用焊接结构 焊接拉筋 也可以采用松装结构 松装拉筋或阻尼拉筋 通常每级叶片上穿1 2圈拉筋 最多不超过3圈 四 动叶片 五 汽封与轴封 为了减少蒸汽泄漏和防止空气漏入 需要有密封装置 通常称为汽封 汽封按其安装位置的不同 可分为通流部分汽封 隔板 或静叶环 汽封 轴端汽封 反动式汽轮机还装有高 中压平衡活塞汽封和低压平衡活塞汽封 汽封的机构多种多样 目前大型汽轮机普遍采用迷宫式汽封 五 汽封与轴封 在装汽封环的相应转子上有一系列的台阶形汽封槽 汽封环上加工有汽封齿 汽封齿有高齿和低齿 二者相间排列 分别对者转子上的凹槽和凸肩 汽封环一般有多块组成 置于汽封槽内 并用弹簧片压住 低压部分汽封环上的汽封齿做成平齿转子相配表面亦为平圆柱面 其结构比高 低齿汽封简单 汽封齿尖端很薄 即使动 静间发生磨擦 其产生的热量也不大 且汽封环是有弹簧片压住 磨碰时能作径向退让 汽封齿间隙在总装时修正 五 汽封与轴封 五 汽封与轴封 通流部分汽封 五 汽封与轴封 通流部分汽封动叶栅顶部和根部的汽封叫通流部分汽封 包括动叶叶顶部围带 复环 处的径向汽封和动叶根部处的汽封 它是用来阻止蒸汽从动叶栅两端泄漏 五 汽封与轴封 静叶环汽封汽轮机静叶环 隔板 内环之间的汽封称为静叶环汽封 由于泄漏的蒸汽不是以正确的方向和速度进入动叶 会引起进入动叶汽流的混乱而使级的效率降低 故在静叶内环与转子之间装有汽封 以减少蒸汽从此处的泄漏 五 汽封与轴封 静叶环汽封 五 汽封与轴封 平衡活塞汽封在转子通流部分的对侧 加大高压外轴封的直径 这个鼓形部分称为平衡活塞 在活塞的两端作用着不同的蒸汽压力 以产生相反方向的轴向推力 为了防止平衡活塞两侧不同压力的蒸汽泄漏量过大 也设置了轴封 这就是平衡活塞轴封 五 汽封与轴封 轴端汽封转子穿过汽缸两端处的汽封称为轴端汽封简称轴封 用以防止蒸汽漏出和空气漏入汽轮机 蒸汽从汽缸内漏出造成工质和能量损失 污染环境 并且会加热近旁的轴径或串进轴承座而使润滑油带水 恶化油质 空气漏入汽缸内影响凝汽器的真空使冷源损失增加 还会增加真空泵负荷 机组效率下降 五 汽封与轴封 低负荷时轴封工作流程 五 汽封与轴封 高负荷时轴封工作流程 六 轴承箱与轴承 前轴承座位于机组高压缸的调阀端 为一钢板焊接的长方箱形结构 它支承高压转子 并在转子接长轴上装置主油泵轮及危急遮断器 前轴承座还装有差胀 转速 振动 偏心监视及键相器的传感器 此外 还装有危急遮断控制器及试验装置 前轴承座有内部油管路系统 向安装于前轴承座内 外的部件供油 前轴承座之电机端两侧有凸台 用于支承高压缸猫爪 猫爪搁置于凸台的支承键上 六 轴承箱与轴承 六 轴承箱与轴承 中轴承座 位于高压缸和中压缸之间 在其中装有 2和 3径向轴承 分别支承高压转子及中压转子 中轴承座内还装有推力轴承 转子轴向位移与振动监视仪的传感器 中轴承座调阀端和电机端两侧各有二支座 用来支承高压缸及中压缸猫爪 描爪搁置于支座的支承键上 六 轴承箱与轴承 六 轴承箱与轴承 轴承分为支持轴承和推力轴承两种类型 径向支持轴承用来承搁转子的重量和旋转的不平衡力 以保持转子旋转中心与汽缸中心一致 从而保证转子与汽缸 汽封 厢板等静止部分的径向间隙正确 推力轴承承受蒸汽作用在转子上的轴向推力 并确定转子的轴向位置 以保证通流部分动静间正确的轴向间隙 所以推力轴承被看成转子的定位点 或称汽轮机转子对静子的相对死点 六 轴承箱与轴承 汽轮机转子的重量和轴向推力都很大 旋转速度又高 支撑轴承和推力轴承都采用以动压液体润滑理论为基础的滑动轴承 借助具有一定压力的润滑油在轴径与轴瓦间形成的油膜建立起润滑 这种轴承承载力大 适用寿命长 制造加工容易 可靠性好 可以满足汽轮机安全稳定工作的需要 六 轴承箱与轴承 动压油膜形成的三个条件是 在两个滑动表面之间具有楔形间隙 两个滑动表面必须有一定速度的相对运动 最后一项是必须具有一定的粘度 以便能粘附于滑动表面上 六 轴承箱与轴承 对于已经设计好的轴承来讲 最重要的是严格按照厂家要求调整轴承间隙 这样才可以使油膜形成 防止损坏轴承 吸收轴颈的受热膨胀量 使轴承能够承受极小的倾斜和弯曲 而不导致损坏 其间隙的大小与轴承的形式和尺寸以及轴颈的速度有关 同样调整间隙也是工程上处理运行故障的有效调整手段 六 轴承箱与轴承 支持轴承支持轴承的型式很多 常用的有圆筒形轴承 椭圆形轴承 三油楔轴承和可倾瓦轴承等 高中压缸转子的径向轴承采用可倾瓦轴承 1低压缸前轴承的上半为圆柱形 下半为两块可倾瓦 1低压缸后轴承 2低压缸前 后轴承这3只辅承均为径向圆柱形轴承 六 轴承箱与轴承 圆筒形轴承 1 3 轴瓦 2 螺钉 4 7 垫片 5 10 轴承垫块 6 定位销 8 轴承限位销 9 热电偶 六 轴承箱与轴承 椭圆形轴承 六 轴承箱与轴承 三油楔轴承 1 调整垫片 2 节流孔 3 带孔调整垫铁 4 轴瓦体 5 内六角螺钉 6 止动垫圈 7 高压油顶轴进油 六 轴承箱与轴承 可倾瓦轴承 六 轴承箱与轴承 可倾瓦轴承 1 轴瓦 2 轴承体 3 轴承体定位销 4 定位销 5 外垫片 6 自位垫块 7 内垫片 8 轴承体定位销 9 螺塞 10 轴承盖螺栓 11 弹簧 12 14 挡油板 13 轴承盖 15 螺栓 16 挡油环限位销 17 油封环 18 油封环销 六 轴承箱与轴承 推力轴承 1 球面座 2 挡油环 3 调节套筒 4 推力轴承瓦块安装环 5 反向推力瓦 6 正向推力瓦 7 出油挡油环 8 进油挡油环 9 拉弹簧 七 盘车装置 盘车装置的作用在汽轮机冲转前和停机后使转子转动 以避免转子受热和冷却不均而产生热弯曲 盘车前盘动转子 可以检查动静部件间是否有摩擦 润滑油系统工作是否正常及主轴弯曲是否过大等 用来检查汽轮机是否具备正常启动条件 对盘车装置的要求既能盘动转子 又能在汽轮机转子冲转后转速高于盘车转速时自动脱开并使盘车装置停止转动 七 盘车装置 盘车投入