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300 MW 中间 再热空 冷凝 汽轮机

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1 第一章 汽轮机本体 第一章 汽轮机本体 汽轮机是以水蒸气为工质 将蒸汽的热能转变为机械能的一种高速旋转式原 动机 与其他类型的原动机相比 它具有单机功率大 效率高 运转平稳 单位 功率制造成本低和使用寿命长等一系列优点 它不仅是现代火电厂和核电站中普 遍采用的发动机 而且还广泛用于冶金 化工 船运等部门用来直接拖动各种泵 风机 压缩机和船舶螺旋桨等 在现代火电厂和核电站中 汽轮机是用来驱动发 电机生产电能的 故汽轮机和发电机合称为汽轮发电机组 全世界发电总量的 80 左右是由汽轮发电机组发出的 除用于驱动发电机外 汽轮机还经常用来驱 动泵 风机 压缩机和船舶螺旋桨等 所以汽轮机是现代化国家中重要的动力机 械设备 汽轮机设备是火电厂的三大主要设备之一 汽轮机设备包括汽轮机本体 调 节保安及供油系统和辅助设备等 第一节 概述 第一节 概述 KN300 16 7 537 537 型 300MW 中间再热空冷凝汽式汽轮机为亚临界 单轴 中间再热 双缸双排汽 空冷凝汽式汽轮机 采用数字电液调节系统 即 DEH 操作简便 运行安全可靠 高中压部分采用合缸反流结构 低压部分采用双流反 向结构 主蒸汽从锅炉经 1 根主蒸汽管到汽机房后通过 Y 型异径斜插三通分别到达 汽轮机两侧的主汽阀和调节汽阀 并由 6 根挠性导汽管进入设置在高压外缸的喷 嘴室 6 根导汽管对称地接到高中压外缸上 下半各 3 个进汽管接口 高压缸部分由 1 级单列调节级 冲动式 和 11 级 反动式 所组成 主蒸 汽经过布置在高中压缸两侧的2个主汽阀和6调节汽阀从位于高中压缸中部的上 下各 3 个进汽口进入喷嘴室和调节级 然后再流经高压缸各级 高压部分蒸汽由高压第七级后的向上的 1 段抽汽口抽汽至 1 高压加热器 高压缸排汽从下部排出经再热冷段蒸汽管回到锅炉再热器 其中部分蒸汽由 2 段抽汽口抽汽至 2 高压加热器 从锅炉再热器出来的再热蒸汽经由再热热段蒸 汽管到达汽轮机两侧的再热主汽阀与再热调节汽阀 并从下部两侧进入中压缸 中压缸全部采用反动式压力级 分成 2 部分 共为 9 级 其中中压第 1 至 5 级静叶装于中压 1 静叶持环上 中压第 6 至 9 级静叶装于中压 2 静叶持环上 中压 1 静叶持环装于中压内缸上 中压 2 静叶持环装于高中压外缸上 中压缸第 5 级后出来的一部分蒸汽 经过高中压外缸下半的 3 段抽汽口抽汽 至 3 高压加热器 中压缸向上排汽经 1 根中低压连通管导入低压缸中部 同时 中压缸排汽的 下部有一个抽汽口 通过这个抽汽口将一部分蒸汽抽至除氧器及厂用汽 低压缸采用双流反动式压力级 共 2 7 级 蒸汽从低压缸中部进入 然后 分别流向两端排汽口进入下部排汽装置 因对称双流 故低压转子的轴向推力基 本平衡 对转子上产生的轴向推力几乎为零 末级叶片长为 665 在低压缸调阀端的第 1 3 5 级和低压缸电机端的第 1 3 5 级后分别设有 完全对称的抽汽口 抽汽至低压加热器 其中 第 1 级后的 5 段抽汽口抽至 5 低压加热器 第 3 级后的 6 段抽汽口抽至 6 低压加热器 第 5 级后的 7 段抽汽 口抽至 7 低压加热器 低压缸的排汽分别流向两端的排汽口排入直接空冷汽轮机的排汽装置 汽机 2 本体及各加热器的疏水也流入此排汽装置 此排汽装置与低压缸用不锈钢补偿节 连接 以吸收低压缸与排汽装置横向及纵向热膨胀 从排汽装置引出一条直径为 DN6000mm 的排汽主管道 管外壁设加固环的焊 接钢管 排汽主管道水平穿过汽机房至 A 列外 分为两条水平管 从水平管上接 出 6 条上升支管 垂直上升 上升至空冷凝汽器顶部 每台机的空冷凝汽器布置 在散热器平台之上 平台标高为 42m 24 个空冷凝汽器冷却单元分为 6 组 垂直 A 列布置 每组有 4 个单元空冷凝汽器 其中 3 个为顺流 1 个为逆流 逆流空 冷凝汽器放置在单元中部 24 台冷却风机设置在每个冷却单元下部 抽真空管道接自每组冷却器的逆流冷却单元的上部 运行中通过水环真空泵 不断地把空冷凝汽器中的空气和不凝结气体抽出 保持系统真空 凝结水经空冷 凝汽器下部的各单元凝结水管汇集至主凝结水竖直总管 经内置于排汽装置中的 小除氧器除氧后接至排汽装置下的凝结水箱 24 台冷却风机为调频风机 根据环境温度的高低 通过自动装置调节风机转 速而保证机组安全连续运行 凝结水采用二级反渗透精处理装置 设置二台 100 容量凝结水泵互为备用 为了汇集空冷凝汽器中的凝结水 系统中设有一个凝结水箱 凝结水箱的容积按 接纳各种启动疏水和溢流疏放水来考虑 凝结水自凝结水箱出口 经凝结水泵进 入凝结水精处理装置 经 100 处理后再经一台轴封加热器 三台低压加热器进 入无头除氧器 轴封加热器及三台低压加热器的凝结水管道均有旁路 以避免有 个别低压加热器因故停运时 过多影响进入除氧器的凝结水温度 由于采用直接空冷机组 其运行背压高 为保证汽轮机有足够的新蒸汽供应 采用 3 50 容量电动给水泵的方案 正常运行时二台运行 一台备用 备用电 泵采用双电源控制 给水经给水泵升压后经过 3 台高压加热器加热后 进入锅炉 产生蒸汽来冲转汽轮机 高压加热器设置为大旁路 当高压加热器解列后机组功 率仍可达到 300MW 机组配有 35 容量的两级串联旁路系统 其控制在 DCS 中执行 本机的辅机冷却水采用辅机冷却机力通风塔冷却 设有 3 台辅机冷却水泵 补充水来自工业泵房 主机润滑油系统使用主轴传动的主油泵及电动机带动的辅助油泵供油 主轴 传动的主油泵装在前轴承箱内 当汽轮机接近或达到额定转速时 与油箱内的注 油器配合供油 当润滑油压下降到规定值时 电动机带动的交流辅助油泵接替工 作 当交流电源中断或油泵故障时 直流电动机带动的辅助油泵就作为紧急备用 泵投入运行 采用 3 台顶轴油泵 供 3 4 5 6 号轴承 润滑油系统的大多数管道采用套装油管 油管外层为保护套管 兼作回油管 套管内是一根或多根小口经管子 本机组的控制油采用高压抗燃油 系统中不设循环泵及再生泵 汽轮机的调 节控制采用数字式电液调节系统 DEH DEH 能对机组的转速 包括起动 升速 甩负荷 和功率进行连续调节 并能满足机组协调控制系统对汽轮机的要求 DEH 具有一系列安全保护功能 如超速 达到 110 额定转速 推力轴承磨 损 凝汽器真空低 轴承油压低 EH 油压低时均可自动停机 机组转速达到 103 时还能短时关闭高 中压调汽门 即超速保护 OPC 本机组具有较完善的汽轮机监视仪表系统 TSI 这些仪表可供在起动 运 行和停机阶段进行监视 其输出可以显示或记录 监视项目包括 汽缸绝对膨胀 3 胀差 转子轴向位移 转子偏心 振动振幅及相位角 转速和零转速等 本汽轮机属于反动式汽轮机 故各级之轴向推力较大 为了减小轴向推力 除了在通流部分设计中采用反向流动及双流布置之外 还在转子结构上采用了平 衡活塞及汽封 从而大大减小了轴向推力 而剩余的轴向推力则由推力轴承来承 担 推力轴承设于前轴承座内 在推力轴承处形成转子的相对死点 在低压汽封电机端轴承箱处装有胀差指示器 监视机组胀差状态 高中压及 低压部分均为内外缸结构 汽轮机静子死点位于距离低压缸排汽中心线 600 并朝向调阀端的一点 低 压缸的底脚自由地放在低压缸基础台板上 通过纵销和横销 保证其在各个方向 的自由膨胀 高中压缸的前轴承座则自由地安放在前轴承座基础台板上 籍前轴承座与台 板之间的导键 使前轴承座只能在台板上沿汽轮机纵向中心线滑动 前轴承座两 侧共 2 只压板将前轴承座压住以防止跳动 高中压外缸两端有 H 形定中心梁 通过它与前轴承座和低压外缸 调阀 端 轴承箱连接 在汽缸热胀时起推拉作用 同时又保证了汽缸与轴系的中心不 变 高中压外缸的下缸有 4 个猫爪支撑在前轴承座和低压缸 调阀端 的轴承箱 垫块上 猫爪为悬挂式结构 支承面与汽缸中分面在同一平面上 从而避免因猫 爪热胀引起的汽缸走中 高中压转子的 1 2 号轴承和低压转子的 3 4 号轴承采用可倾瓦式 它具有 良好的稳定性 可避免油膜振荡引起的轴承损坏 推力轴承采用自位式 它能自动调整推力瓦块负荷 稳定性好 此外 通过 推力轴承壳体的定位机构 可测量并调整推力轴承的间隙 高中压转子与低压转子之间采用刚性联轴器连接 两个联轴器间装有垫片 安装时可调整转子的轴向位置 低压转子与发电机转子之间也采用刚性联轴器连接 在低压转子电机端装有 盘车用大齿轮 该齿轮同时也作为联轴器垫片调整汽轮机转子与发电机转子的轴 向位置 盘车装置在启动时可自动脱开 同时可手动或自动投入进行连续盘车 一 主要技术规范 一 主要技术规范 铭牌出力 发电机出线端 300MW 机组型式 单轴 双缸双排汽 直接空冷凝汽式 额定参数 1 主汽门前蒸汽压力 16 7MPa 2 主汽门前蒸汽温度 537 3 中联门前蒸汽压力 3 367MPa 4 中联门前蒸汽温度 537 5 排汽压力 16Kpa 6 最终给水温度 272 7 额定转速 3000rpm 旋转方向 从汽轮机端向发电机端看为顺时针 设计气温 冷却方式 单元制空气直接冷却机力通风 负荷性质 带基本负荷并具有调峰能力 机组布置方式 室内纵向布置 4 机组安装检修条件 机组运转层标高 12 6m 行车起吊高度 10m 从水平中 分面到吊钩支撑点 周波变化范围 48 5 50 5Hz 机组运行方式 变压运行或定压运行 二 本机主要技术参数和特点 二 本机主要技术参数和特点 汽轮机发电机组能在下列条件下安全连续运行 发电机输出额定功率 300MW 当采用静态励磁 扣除各项所消耗的功率 此工况称为铭牌出力工况 TRL 此工况下的进汽量称为铭牌进汽量 此工况为出力保证值的验收工况 1 额定主蒸汽及再热蒸汽参数 所规定的汽水品质 2 进汽量为 1013 827t h 3 背压 16KPa 4 补给水率 3 5 所规定的最终给水温度 6 回热系统全部正常投入运行 7 发电机效率不低于 99 额定功率因数 0 85 额定氢压 汽轮机进汽量等于铭牌进汽量 在下列条件安全连续运行 此工况下 发电机输出功率 称为最大保证出力 T MCR 此工况称为最大保证工况 1 额定主蒸汽及再热蒸汽参数 所规定的给水品质 2 进汽量为 1013 827t h 3 设计背压 35KPa 4 补给水率为 0 5 所规定的最终给水温度 6 回热系统全部正常投入运行 7 发电机效率 99 功率因数为 0 85 额定氢气 汽轮机能在调节阀全开 VWO 其它条件同 2 对汽轮机的进汽量大于 1 03 1 05 倍铭牌进汽量 此工况称为 VWO 工况 此工况为汽轮机进汽能力保证 值的验收工况 当机组功率为 300MW 时 除进汽量以外其它条件同 2 时 称为机组的 热耗率验收 THA 工况 此工况为热耗率保证值的验收工况 在汽轮机背压为阻塞背压值下 其它条件同 2 时 此工况称为阻塞背 压工况 汽轮机能在此工况条件下安全连续运行 在汽轮机主汽 再热蒸汽为额定参数及背压为 16KPa 当全部高加停用 时机组仍能连续发出 300MW 本机主要技术规范及热力参数 型号 KN300 16 7 537 537 型式 亚临界中间再热 两缸两排汽 直接空冷凝汽式 额定功率 300MW 主蒸汽额定参数 16 7MPa 537 额定进汽量 1014t h 最大进汽量 1064t h 设计汽温 5 额定背压 16KPa 满发最高背压 35KPa T MCR 工况 允许最高背压 65KPa 转速 3000rpm 转向 从机头看为顺时针 给水系统 7 级回热抽汽 采用 3 50 电动给水泵 汽封系统 自密封系统 汽轮机通流级数 高压 11 级 中压 9 级 低压 2 7 级 共 35 级 汽轮机能承受下列可能出现的运行工况 1 汽轮机轴系能承受发电机出口母线突然发生两相或三相短路或单相短路 重合或非同期合闸时所产生的扭矩 2 汽轮机甩负荷后 允许空转时间不少于 15 分钟 3 汽轮机能在额定转速下空负荷运行 允许持续空负荷运行的时间 至少 能满足汽轮机起动后进行发电机试验的需要 4 汽轮机允许长期运行的最高排汽温度为 80 5 汽轮机允许在 5 额定功率至 VWO 工况功率之间运行 汽轮机不允许运行或不允许长期运行的异常工况 1 背压超过 65KPa 2 当自动主汽门突然脱扣关闭 发电机仍与电网并列时 汽轮机背压为 60 65KPa 范围内 具有 1 分钟无蒸汽运行的能力 而不致引起设备上的损坏 倒拖时间限制在 1 分钟内 3 蒸汽参数偏离及变化值 主汽及再热汽压力 主汽压力 再热压力 时间 年平均 105 额定 压力 在保持年平均 105 额 定 压 力 的 情 况 下 允许 106 额定压 力 在高压进汽正常 参数下达最大流量 进汽 压力等于 105 额定压力 的 高 压 缸 排 汽 压 力 的 125 任何 12 个月运行期 内 主汽及再热汽温度 主汽温度 再热温度 时间 年平均温度 额定 温度 在保持年平均温 度 额定温度的情况 下 允许温度 额定温 度 8 年平均温度 额定 温度 在保持平均温度 额定温度的情况下 允许 温度 额定温度 9 任何 12 个月运行期 内 主汽及再热汽阀 2 个主汽阀 2 个再热阀 时间 6 在保持表 2 温度 下 通过两个主汽阀的 蒸汽温差 14 在保持表 2 温度下 通过两个再热主汽阀的 蒸汽温差 14 任何 12 个月内运行 期内 主汽压力 主汽压力 时间 105 额定压力 p 130 额定压 力 在 12 个月的运行期内累积额定温度 28 T 同主汽温度 不允许 主汽及再热汽阀 2 个主汽阀 2 个再热阀 时间 通过两个主汽阀的 蒸汽温差 42 同主汽阀要求 15 分钟 且发生 这种工况间隔时间大于 4 小时 4 汽轮机允许在 48 5 50 5Nz 范围内连续运行 5 汽轮机运行时振动要求 正常运行时转子轴颈振动双振幅值 76 m 振 动大于 127 m 报警 振动大于 254 m 跳闸 转速达到第一临界转速振幅值应小 于 150 m 汽轮机的零部件 不包括易损件 的设计使用寿命不少于 30 年 在其 寿命期内能承受下列工况 冷态启动 停机 72 小时以上 且汽缸金属壁温已低于该测量点满负荷时金 属壁温值的 40 以下 300 次 温态启动 停机 10 72 小时 且壁温为原值的 40 80 1000 次 热态启动 停机 10 小时以下 且壁温为原值的 80 以上 3000 次 极热态启动 停机小于 1 小时 且壁温为接近原值 150 次 负荷阶跃 负荷变化大于 10 12000 次 十一 整套机组半年试生产后的第一年 可用小时数大于 7000 小时 强迫 停机率少于 5 第二年及以后 机组的年可用小时数 7500 小时 强迫停机率少 于 1 且连续运行不少于 180 天 十二 汽轮机大修间隔不少于 5 年 机组可用率大于 99 十三 机组的允许负荷变化率为 从 100 50 MCR 不小于 5 min 从 50 20 MCR 不小于 3 min 20 MCR 以下 不小于 2 min 允许负荷在 50 100 MCR 之间的负荷阶跃为 10 7 十四 机组排汽压力到 65KPa 时不允许机组带负荷持续运行 时间限制为 15 分钟 额定负荷下持续运行允许的最大背压值为 35KPa T MCR 工况流量 调节级后压力与高压缸排汽压力的比值大于 1 7 报警 大于 1 8 停机 高压缸排 汽温度的允许值 421 监视段压力带最大负荷的极限值 13 4MPa 十五 任何运行条件下 各轴承的回油温度不得超过 65 各轴承回油管 上有观察孔及温度计插座 运行中各轴承设计金属温度不超过 90 但乌金材 料允许在 110 以下长期运行 轴承座上设置测量大轴弯曲 轴向位移 胀差和 膨胀的监测装置 装设测量轴承在垂直 水平二个方向上以及大轴振动的装置 十六 盘车装置是自动啮合型的 能使汽轮发电机转子从静止状态转动起 来 并能在正常油压下以足够的转速建立起轴承油膜 盘车转速为 2 51rpm 盘 车装置提供一套压力开关和压力联锁保护装置 防止在油压建立之前投入盘车 盘车装置正在运行而供油中断时能发出报警 以及当油压降低到不安全值时能自 动停运 当汽轮机冲转后 盘车能自动脱开 十七 汽机安全监测保护系统 TSI 监测项目齐全 性能可靠与机组同时 投入运行 十八 汽轮机设有成熟可靠的危急保安系统 防止超速 危急保安器设有两 套 其中一套为机械式 另一套是电气式 动作值为额定转速的 110 112 复 位转速高于额定转速 危急保安器还设有可靠的动作指示器 并设有运行中能活 动危急保安器的试验装置 十九 从危急保安器动作到主汽阀门和再热汽阀门完全关闭的时间小于 0 3 秒 各级抽汽逆止门的紧急关闭时间小于 1 秒 汽轮机组分别在单元控制室操作 台上及汽机就地设置手动紧急停机操作装置 二十 汽轮机额定负荷各级抽汽参数 参考 抽汽级数 流量 kg h 压力 MPa a温度 允许最大抽 汽量 Kg h 第一级 至 1 号高加 60836 5 754 381 0 165000 第二级 至 2 号高加 73431 3 741 324 1 200000 第二级 至厂用汽 第三级 至 3 号高加 33133 1 7825 440 100000 第四级 至除氧器 22300 0 923 348 3 150000 第四级 至厂用汽 0 923 348 3 第五级 至 5 号低加 37301 0 6232 301 6 95000 第六级 至 6 号低加 43738 0 2765 207 8 60000 第七级 至 7 号低加 39477 0 0822 94 2 23000 二十一 汽轮机组轴瓦 参考 轴瓦 号 轴颈尺寸直径 宽度 mm 轴瓦 型式 轴瓦受力 面积cm 2 瓦压 MPa 失稳转 速 rpm 设计轴瓦 温度 1 304 8 215 9 可倾瓦658 1 66 不失稳 90 2 355 6 250 可倾瓦889 1 41 不失稳 90 8 3 482 6 406 可倾瓦1959 1 49 不失稳 90 4 482 6 337 8 可倾瓦1630 2 23 不失稳 90 推力 轴承 447 454 可倾瓦943 8 0 807 4000 低压转子 rpm 1650 4000 发电机转子 rpm 850 2360 28 机组外形尺寸 m m m 17 4 10 4 6 95 29 启动及运行方式 启动 定 滑 定 运行 定压或滑压 变压运行负荷范围 30 95 30 定压 变压负荷变化率 min 5 3 31 最高允许背压值 Kpa 65 最高允许排汽温度 121 噪声水平 db A 85 32 润滑油系统 主油泵型式 离心式 主轴拖动 润滑油牌号 油系统装油量 kg 主油泵出口压力 MPa 轴承油压 MPa 主油箱容量 m 3 油冷却器 型式 台数 表面式 2 100 顶轴油泵型式 顶轴油泵制造厂 顶轴油泵出口压力 MPa 顶轴油泵供油量 kg h 33 液力控制系统 抗燃油泵型式 台数 台 柱塞式变量泵 2 抗燃油牌号 抗燃油系统装油量 kg 抗燃油泵出口压力 MPa a 抗燃油泵供油量 kg h 抗燃油箱容量 m 3 抗燃油冷却器型式台数 台 2 10 34 盘车装置 盘车转速 rpm 2 51 盘车电动机容量 电压 kw V 30 380 盘车停止时汽缸 转子最高温度 150 35 轴封有无自密封系统 有 36 汽轮机性能保证 T MCR MW THA 工况热耗值 KJ kwh 8197 9 轴振动值 mm 0 076 37 汽轮机特性数据 缺 第二节 汽缸及滑销系统 第二节 汽缸及滑销系统 汽轮机本体结构是指汽轮机设备的主要组成部分 它由静止部分和转动部分 组成 静止部分包括汽缸 喷嘴室 隔板 隔板套 或静叶持环 静叶栅 汽 封 轴承 轴承座 机座 滑销系统及有关紧固件等 转动部分包括主轴 叶轮 或轮鼓 动叶栅 联轴器及其紧固件等 汽缸即汽轮机的外壳 是汽轮机静止部分的主要部件之一 它的作用是将汽 轮机的通流部分与大气隔绝 以形成蒸汽能量转换的封闭空间 以及支承汽轮机 的其它静止部件 如隔板 隔板套 喷嘴室等 汽缸内安装有转子 隔板套 隔板 汽封体以及其它零部件 在汽缸外部接有进汽管道 排汽管道等 汽缸不 仅承受着缸内外汽体的压差以及汽缸本身和装在其中零部件的重量等静载荷 而 且运行中由于在汽缸的轴向 径向温度分布不均匀 特别是机组快速启动 停机 和工况较大幅度变化时 将引起温度的大幅度变化 从而在汽缸和法兰中产生很 大的温度应力和热变形 因此汽缸承受着的主要负荷有 蒸汽压力 蒸汽流动产生的轴向推力和反推力 汽缸 转子 隔板及隔板套等部件质量引起的静载荷和由于转子振动引 起的交变动载荷 汽缸 法兰 螺栓等部件因温差引起的热应力 主蒸汽管道 抽汽管道 排汽管道对汽缸产生的作用力 汽缸虽然承受着基本上不变的静载荷 但是由于汽流力 温度 比容等参数 的变化 汽缸仍是汽轮机中重量大 形状复杂 影响较大的重要部件 因此汽缸 的结构形状和支承方式是需要通过精心设计的 以便在温度变化时能确保汽缸可 以自由地 对称地并按一定方向移动 膨胀 使其承受的热应力和变形量减至 最小值 一般来说 汽缸承受的热应力及汽缸的热变形在允许的范围能不致造成永久 变形和动 静部分摩擦 汽缸 尤其是汽缸的高压部分 常处于较复杂的热应力 作用下 汽缸承受的热应力是造成汽缸变形 裂纹损坏的最危险应力 它不但数 值较大 而且往往难以预先从理论上作准确计算 汽缸在运行中由于蒸汽的加热 和各部件之间存在的温差 会产生显著的热变形 因此 必须保证汽缸和汽缸内 各部件能自由膨胀 同时又要保持静止部分同转动部分处于同心状态和合理的间 隙 为了保证汽缸在较大应力作用下的运行安全 就应该在结构 强度 材料和 热处理等方面都满足一定的要求 对汽缸设计的主要要求是 11 对高中压缸及其结合面应有良好的严密性 并具有足够的强度和刚度 保证 各部分受热时自由膨胀及通流部分有较好流动性能 对低压缸要有足够的强度和良好的气动特性 使末级叶片排汽的余速损失尽 量减小 此外还应考虑尽量减薄汽缸壁厚度和连接法兰宽度 并力求使汽缸做得形状 简单 结构对称 易于制造 便于安装 运行和检修 由于汽轮机的形式 容量 蒸汽参数及制造厂家的不同 汽缸的构造也有各 种形式 例如 根据蒸汽参数的不同可分为高压缸 中压缸 低压缸 按汽缸数 目的多少可分为单缸 双缸或多缸汽轮机 按每个汽缸的层数分为单层缸 双层 缸 按汽缸形状可分为有水平接合面的或无水平接合面的 圆筒形或球形的 按 制造方法可分为铸造的或焊接的 按通流部分在汽缸内的布置方法可分为顺向布 置 反向对头布置 对称分流布置等等 不同的机组有不同结构特点的汽缸 对于大功率机组的高中压缸 结构设计 中的主要问题是如何使汽缸得到一个良好的 对称的简单形状 以及避免用特别 宽厚的水平中分面法兰 以便尽量减小汽缸的热应力和热变形 同时还要保证足 够的刚度 减少膨胀等机械作用力引起的变形 汽缸高中压部分的布置方式一般有两种 一种是合并在一个汽缸内 通常称 为合缸 另一种是分成两个汽缸 通常称为分缸 一般来说 300MW 及以上的机组 可以采用分缸也可以采用合缸方案 汽缸一般为水平中分形式 上 下两个半缸通过水平法兰用螺栓紧固 汽缸 通过猫爪或撑脚支承在轴承座或基础台板上 汽缸的外部连接有进汽管 排汽管 和抽汽管等管道 国产 300MW 机组通常设计为高中压合缸和两个低压缸 根据汽 缸的工作条件不同 汽缸可设计制造成单层缸 双层缸和三层缸 汽缸的形状大 体上可分为圆筒形 圆锥形 和阶梯圆筒形 汽缸的形体设计应力求简单 均匀 对称 以期能顺畅地膨胀和收缩 以减小热应力和应力集中 并且具有良好的密 封性能 本机组的汽缸结构形状及其支撑方法都经过精心设计 使其在温度变化时能 自由和对称地膨胀 从而将变形的可能性减少至最小 高中压采用合缸结构 高压与中压通流部分反向布置 高中压缸内布置有高 压内缸和中压内缸 以减小外缸缸壁温差 这种结构和布置的优点是 高中压部分的进汽均在汽缸中部 即高温集中在汽缸中部 并且又采用 双层结构 使热应力较小 高中压缸的两端分别是高压缸排汽和中压缸排汽 压力温度都较低 因 此两端汽封漏汽较少 轴承受汽封温度的影响也较小 高中压通流部分反向布置 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 推力轴承的尺寸便小 有 利于轴承座的布置 采用高中压合缸 可缩短主轴的长度 减少轴承数 采用双层结构 可以把巨大的蒸汽压力分摊给内外两层缸 减少了每层 缸的压差和温差 缸壁和法兰可以相应减薄 在机组启停及变工况时 其热应力 也相应减小 因此 有利于缩短启停时间和提高负荷的适应性 高中压缸内还设有 3 个静叶持环 以安装各级静叶 20 级动叶装于转子上 与静叶一起形成了高中压通流部分 各叶片采用了新型的可控涡叶型 使高中压 效率得到了很大的改善 12 由于在整个机组内低压部分的温差最大 本机组的低压部分为双层缸结构 用于承受由于进汽口与排汽装置之间产生的温差 整个低压缸由 1 个外缸及 1 个内缸组成 低压缸是冷作焊接件 以保证大型静止部件均匀的壁厚 且减少热 应力 本结构提供了足够大的排汽容积 以使叶片受到的激振力最小 一 高中压外缸 一 高中压外缸 高中压外缸采用铬钼钢铸件 在中分面处分开 形成上缸和下缸 其中设有 6 个高压进汽口 上 下半各 3 个 通过 6 根挠性管道与调节阀出口相连 蒸汽 从焊于进汽口的蒸汽室向高压缸供汽 一个高压排汽口设在高中压缸调阀端的下 部 两个中压进汽口位于高中压缸中部下半 而中压排汽口则位于高中压缸电机 端的上部 汽缸上开有数个抽汽口 其中 1 抽汽口设在汽缸的上半部 其余设 在汽缸的下半部 这些抽汽口供各加热器及除氧器使用 其中一个 489 的大 抽汽口设在中压排汽口的下部 将一部分蒸汽抽至除氧器或厂用汽 高中压外缸内部装有高 中压内缸 高 中压静叶持环 高 中压平衡活塞 汽封及前后端汽封 汽缸两端壁处还设有开孔 以供现场动平衡时安装平衡螺塞 高中压缸采用下猫爪水平中分面支承 外缸是由 4 个与下缸端部铸成一体的 猫爪所支承 在电机端 这些猫爪支承在低压外缸调阀端下半轴承座的键上 在 键上可以自由滑动 在调阀端 汽缸猫爪也同样支承在前轴承座的键上 可以自 由滑动 猫爪的支撑面与汽缸水平中分面相一致 当猫爪受热膨胀时 不会引起 汽缸水平中分面的变化 这就保证了汽轮机动 静部分间的径向间隙不受影响 从而提高了运行安全性 在每一端 外缸用一个 H 型梁并用螺栓和定位销连接到汽缸和临近的轴承座 上 这些梁使汽缸相对于轴承座可保持正确的轴向和横向位置 中轴承座与调阀 端低压缸端部汽封连接 低压端部汽封通过补偿器与低压外缸相连 调阀端的前 轴承座可在其机座上轴向自由滑动 但为了防止横向移动 由一纵向键放在它和 机座之间的纵向中心线上 任何歪斜或升起倾向都受到压板的限制 压板与轴承 座之间有足够的装配间隙 可允许轴向自由移动 汽缸离开轴承座的任何倾向都 受到每个猫爪上的双头螺栓所限制 这些螺栓装配时在其周围和螺母下都有足够 间隙 以便使汽缸猫爪能随温度变化而自由移动 采用下半缸倒挂猫爪结构的优点是消除了下半缸重量 保温层重量以及管道 作用力对汽缸中分面螺栓的影响 从而降低了螺栓应力 保证了中分面的汽密性 高中压缸的水平中分面用大双头螺栓连接 为了使每个螺栓都有适当的应 力 它们必须预紧 以产生一定的应力 汽缸中分面经过精加工 在表面和金属 相接触面进行标准水压试验和泵汽试验时都能保持紧密贴合 高压外缸上还设有多个热电偶测点 测量汽缸的金属和蒸汽温度以控制启动 及防止汽缸进水 监测汽缸进水的热电偶上 下缸成对设置 当汽缸进水时 将 会出现上 下缸温差过大现象 超过一定值时 机组会报警或跳闸以防损坏转子 和叶片 二 高 中压内缸 二 高 中压内缸 高压内缸为铬钼钢铸件 为一具有中分面的鼓状圆桶结构 该结构简单对称 热应力小 内缸上 下半用法兰螺栓连接固定 高压内缸用固定于下半缸的支撑键支托于外缸水平中分面的下垫片处 并有 上垫片限制其向上窜动 从而保证了内缸的水平位置 其轴向定位是借助于凸肩 的配合 横向是靠位于顶部和底部的中心定位销和外缸定位的 这样 既能保持 内缸轴线的正确位置 又允许其自由膨胀 13 高压内缸内装有高压平衡活塞汽封和高压静叶持环 高压平衡活塞汽封与内 缸的支承方式亦设置支承键 为防止蒸汽侵蚀 内缸的中分面螺栓 支撑键 垫 片 和定位销均采用不锈钢材料 内缸下半底部开有疏水孔 通过环形挠性疏水管穿过外缸引出 用来排去内 缸进汽腔的积水 在内缸上开有热电偶孔 测量第一级蒸汽及金属温度 用测得的内缸金属温 度来代替高压转子第一级温度 用测得的金属温度与蒸汽的温差和预先规定的变 化相比较 来控制汽轮机的启动与负荷变动 以达到限制转子热应力的目的 图 1 1 喷嘴室横截面图 高压喷嘴室进口都焊在内缸上 靠喷嘴室的键槽镶嵌在内缸上 下半的凸缘 上定位 这样汽缸受热均匀 可减小热应力 而且高温 高压蒸汽只作用在喷嘴 室 汽缸承受的只是调节级后降低了的蒸汽参数 故汽缸可采用低一级的材料制 造 同时 喷嘴室受热后 在圆周方向和径向均可自由膨胀 既可保证喷嘴室和 汽缸的对中 也消除了喷嘴室对汽缸的附加热应力 如图 1 1 为喷嘴室横截面图 1 6 表示 6 个调门的位置 调门开启的顺序为 1 2 调门首先开启 依次为 4 5 6 3 高中压缸采用双层缸结构时 进入汽轮机的蒸汽管道要先穿过外缸再接到内 缸上 由于内外缸的蒸汽参数和材质不同 在运行中 内 外缸有相对膨胀 因 此导汽管就不能同时固定在内缸和外缸上 而必须一端做成刚性连接 另一端做 成活动连接 并且不允许有大量的蒸汽外漏 因此要求进汽导管在穿过内外缸时 既要保证良好的密封 又要保证内 外缸之间能自由膨胀 为此 目前国内外大 型机组多采用滑动密封式进汽导管 进汽套管焊接于外缸接口上 在现场安装时 套筒接管与来自调节汽阀的主蒸汽管相焊接 与内缸进汽口用钟罩式汽封环及压 圈相连 如图 1 2 中压内缸的定位同高压内缸定位 中压内缸内装有中压 1 静叶持环和中压 平衡活塞汽封 而中压 2 静叶持环装于高中压外缸上 持环的支撑方式与内缸 在外缸的支撑相似 即能保证同心又可自由膨胀 为防止蒸汽侵蚀 中压内缸的中分面螺栓 支撑键 垫片和定位销均采用不 锈钢材料 在汽缸上钻有孔 在现场进行动平衡时 往转子上装平衡螺塞 三 低压外缸 三 低压外缸 低压外缸提供向排汽装置排汽的流道 在外缸的内部装有一个内缸 它们将 内缸的反作用力矩传递至基础上 并承受所有安装于外缸上部件的结构荷重 此 14 外 低压外缸还必须承受真空负荷 使其不产生过大的变形而影响动 静部分间 隙 图 1 2 机组高压进汽部分结构 低压外缸为碳钢板的大型焊接结构 它是汽轮机本体中尺寸最大的部件 为 了减轻其重量和保证真空条件下的刚度 上半采用了大 小圆弧构成的薄壁拱顶 端壁焊有撑管 下半为端壁与侧壁构成的长方形框式结构 在接近中分面处依赖 四周连续座架得以加强 在排汽接口处 沿纵向与横向焊上加强肋与撑管来增强 刚性 由于低压外缸的温度较低 运行中的差胀引起中心变化较小 因此 可采用 非中分面的支承方式 轴承座与四周座架一起支承于基础台板上 尺寸庞大的低压外缸因受加工和运输条件的限制 增加了垂直中分面 将外 缸分成上 下半 3 块 在制造厂内组装后拆开装运 待至电厂现场后再拼装紧固 在座架底板上沿纵向凹凸和横向的方孔 与浇入基础的对中元件相匹配而构 成机组的滑销系统 在中轴承座与高中压缸之间设有 H 形定中心梁 它们将各缸 沿轴向的膨胀联系在一起 吊去外缸上半 即可检修低压缸内部 在外缸下半内腔侧壁上焊有人梯 以 便于人员进入进行安装与检修 外缸上半有 4 个 人孔 每端两个 可在不开缸 情况下 进入作内部检查 两个排大气隔膜阀位于外缸上半的顶部 正常运行时 阀的盖板被大气压紧 当凝汽器真空被破坏而超压时 蒸汽能冲开盖板 撕裂铅 隔膜向大气排放 通常铅隔膜在压力为 MPA 被破坏 低压外缸内装有一个内缸 进汽导流环和排汽导流环 外缸端壁中心孔处装 有端汽封 由汽封供汽系统往汽封输送压力稳定的蒸汽进行密封 而汽封排汽则 送往汽封冷却器 在上半缸汽封波纹管法兰上面设有导管 以供现场作转子动平衡时安装平衡 螺塞之用 连通管与外缸连接采用不锈钢薄板焊接的 形胀缩节 它能补偿相互 间的差胀 四 低压内缸 四 低压内缸 低压内缸包括进汽部分 构成低压缸的高温区 在内缸中间装有进汽导流环 15 它构成了进汽通道 并保护转子免受气流直接冲刷 低压内缸为碳钢焊接结构 除两端半环为铸件外 其余均为钢板 采用侧板 将内缸分成不同的抽汽腔室 两侧板之间焊有撑杆 以此来保证结构的刚性 内 缸进汽口经连通管接头与低压进汽管相连接 其截面由圆形逐变为腰圆形 低压 内缸两半用螺栓紧固 在上半外圆两侧设有窗口 以便拧紧内部中分面螺栓 待 装配后用盖板封死 内缸借助下半中分面法兰两侧之凸边支承于外缸之凸台上 低压内缸顶部进汽口与低压外缸的配合为榫槽配合定位 并设有调整垫片 在内 缸底部垂直中心位置设有定位销 并设有调整垫片 内缸两端的环上装有对称的第 1 7 级隔板 低压内缸上半顶部有圆形窗口 与低压外缸进汽口相匹配 下半底部有 5 个抽汽口 低压内缸下半低压进汽中心 线正下方的 1 孔 为低压第 1 级后抽汽口 为 5 低压加热器抽汽口 下半近中 心线对角线布置的 2 孔 为低压第 3 级后抽汽口 用于 6 低压加热器 远中心 线对角线布置的 2 孔 为低压第 5 级后抽汽口 用于 7 低压加热器 内缸两端固定有排汽导流环 它与外缸的锥形端壁结合 形成排汽扩压通道 借助于扩压作用 可充分利用末级蒸汽的排汽速度 将速度能转化为压力能 从 而提高汽轮机的效率 排汽降温用喷水装置固定于排汽导流环出口的外缘上 当 转速达到 2600r min 时 喷水自动投入 直至机组带上 15 负荷 五 汽轮机的滑销系统 五 汽轮机的滑销系统 汽轮机在启动 停机和运行时 汽缸的温度变化较大 将沿长 宽 高几个 方向膨胀或收缩 由于基础台板的温度升高低于汽缸 如果汽缸和基础台板为固 定连接 则汽缸将不能自由膨胀 为了保证汽缸能定向自由膨胀 并能保持汽缸 与转子中心一致 避免因膨胀不畅产生不应有的应力及机组振动 因而必须设置 一套滑销系统 在汽缸与基础台板 汽缸与轴承座和轴承座与基础台板之间应装 上滑销 以保证汽缸自由膨胀 又能保持机组中心不变 根据滑销的构造形式 安装位置和不同作用 滑销可分为横销 纵销 立销 斜销 角销 猫爪横销等 如图 1 3 为机组的滑销系统 低压外下缸撑脚与台板之间的位置靠 4 个滑销 来定位 滑销位置如下 在低压缸两侧的横向中心线上各有 1 个横销 在汽缸支 承上及基础台板上铣有矩形销槽 横销装在基础台板的销槽中 它与汽缸支承的 销槽间留有间隙 左右两侧的间隙应不小于 0 5 横销的作用是保证汽缸在横 向的正确膨胀 并限制汽缸沿纵向的移动以确定低压缸的轴相位置 保证汽缸在 运行中受热膨胀时中心位置不会发生变化 在低压缸前后两端的纵向中心线上各 有 1 个纵销 其作用是保证汽缸在纵向正确膨胀 并限制汽缸沿横向移动 以确 定低压缸的横向位置 纵销中心线与横销的交点形成整个汽缸的膨胀死点 在汽 缸膨胀时 该点始终保持不动 汽缸只能以此点为中心向前 后 左 右方向膨 胀 高 中压外下缸的 4 个猫爪下都有横销与前轴承座和中间轴承座相连 以确 定汽缸与轴承座的轴向相对位置 在猫爪上还设有压板 猫爪和横销以及猫爪和 压板之间留有 0 04 0 08 的间隙 以保证高 中压缸在横向自由膨胀 猫爪 横销还能随汽缸在轴向膨胀和收缩 推动轴承座向前或后移动 以保持转子与汽 缸轴向相对位置不变 在高 中压外下缸前后两端各有一 H H 型中心推拉梁 如图 通过螺栓 定位销等分别使高 中压缸与其前 后轴承座连成一体 用于传递汽 缸膨胀和收缩时的推拉力 并保证汽缸相对与轴承座正确的轴向和横向位置 16 图 1 3 机组滑销系统 在前轴承座下设有纵销 该销位于前轴承座及其台板间的轴向中心线上 允 许前轴承座作轴向自由膨胀 但限制其横向移动 因此 整个机组以死点为中心 通过高 中压缸带动前轴承座向前膨胀 故前轴承座的轴向位移就表示了高 中 低压缸向前膨胀值之和 推力轴承处测得的轴向膨胀为高 中 低压缸的绝对膨 胀 在轴承座与基础台板滑动面间有耐磨块 并可定期向滑动 摩擦面间加润滑 油 当汽轮机启动加热或停机冷却以及负荷变化时 汽缸和转子 产生热膨胀或 冷却收缩 由于转子的受热和冷却速度较快 使汽缸与转子产生明显的温差 从 而两者产生相对膨胀 使其轴向动静间隙发生变化 汽缸与转子相对膨胀的差值 称为胀差 转子轴向膨胀大于汽缸轴向膨胀 叫做正胀差 反之称为负胀差 上海汽轮机厂的 300MW 机组推力轴承在前轴承箱内 因此 机组在加热过程 中 转子向发电机方向膨胀 而汽缸死点在低压缸纵销和横销中心线的交点上 因此 高 中压缸向调阀端膨胀 在高压部分 由于转子向发电机端膨胀 而高 压静叶持环随汽缸向调阀端膨胀 故胀差值应小于高压部分各级动静间的轴向间 隙 若超过了安装时的冷态轴向间隙值 就会导致动静部分之间发生摩擦 造成 事故 而在中压部分 中压静叶持环随汽缸向调阀端膨胀 而转子向发电机端膨 胀 转子和汽缸的膨胀结果 会使各级动 静之间的轴向间隙增大 而使本级动 叶与下级静叶之间轴向间隙减小 为此胀差量应由后者决定 六 中 低压连通管 六 中 低压连通管 中压缸的排汽从其上部正中的排汽口排出后 有 1 根直径为 1219 的中 低压连通管引到低压缸中部 中低压连通管结构如图 1 4 所示 连通管由钢板卷 曲后焊接而成 为了使汽流在管内流动时压损尽可能小 在每个斜接的弯管中 装入一组由多个叶片组成的导流叶片环 以使汽流平稳地改变方向 减小汽流流 动阻力 17 图 1 4 中低压连通管 为了吸收连通管与汽缸间轴向热膨胀差 连通管的直管段上装有 3 组铰接型 膨胀节 其结构如图所示 该组膨胀节由 4 块弹性模板构成 但各部位实际模板 的数目由该膨胀节所必须吸收的膨胀量所定 安装时 中低压连通管采用冷拉 以便在汽轮机运行期间减小热应力 在连通管的顶部装有人孔门 供检查和维修 用 人孔门不用时 必须密封盖紧 七 低压缸喷水装置 七 低压缸喷水装置 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 致使排汽缸温度升高 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将凝结水喷入排 汽口 以降低排汽缸温度 喷水装置的结构大体为沿低压缸前后端末级叶片外部布置的四个呈圆弧段 喷水管 每个喷水管上设有四个雾化喷头 喷头以一定的倾斜角对准排汽缸一侧 当排汽缸温度升高时 开启冷却水 减温水 达到降低排汽缸温度的作用 图 1 5 低压缸喷水装置系统图 18 低压缸喷水装置采用自动控制 当低压缸前后端任一侧排汽温度到达 80 时 电接点双金属温度计接通电路 电动截止阀开启 来自除盐装置后的凝结水 经 16 个雾化喷头形成雾状水帘喷入排汽缸 使排汽缸温度下降 喷水压力 喷水量 当低压缸前后两侧的排汽温度均低于 65 时 电动截止阀关闭 停止喷水 喷水装置系统如图 1 5 第三节 转子与盘车装置第三节 转子与盘车装置 汽轮机的转动部分总称为转子 主要由主轴 轮盘 或轮鼓 动叶及联轴 器等组成 它是汽轮机最主要的部件之一 起着工质能量转换及扭矩传递的任务 转子的工作条件相当复杂 它处在高温工质中 并以高速旋转 它不仅承受着叶 片 叶轮 主轴本身质量离心力所引起的巨大应力以及由于温度分布不均匀引起 的热应力 而且还要承受巨大的扭转力矩和轴系振动所产生的动应力 因此要求 转子具有很高的强度 按主轴与其它部件间的组合方式 转子可分为套装转子 整锻转子 整锻转 子 套装转子和焊接转子四种类型 按有无叶轮分 可分为轮式和鼓式两种 轮 式转子具有装置动叶的叶轮 鼓式转子动叶片直接装在转鼓上 通常 冲动式汽 轮机转子采用轮式结构 反动式汽轮机采用鼓式转子 一 高中压转子 一 高中压转子 高中压转子是由整体合金钢锻件加工而成的无中心孔转子 采用有中心孔转 子主要是为了去除转子锻压时集中在轴心的夹杂物和金相疏松部分 以保证转子 的强度 随着锻压技术的提高 现代大型汽轮机转子都采用无中心孔转子 无中 心孔转子的结构与相同情况下的有中心孔转子相比较 中心部位最大切向应力可 减小 1 2 有计算还表明 转子的蠕变应力也大为降低 转子寿命也将得以延长 转子制造后须进行高速动平衡及超速试验 在转子两端轮盘面和中部均设有 螺孔 用于加平衡螺塞来补偿转子的不平衡量 高速动平衡及超速试验均在制造 厂专门的高速动平衡机上进行 在真空室内试验可减少拖动功率 并可防止叶片 的摩擦鼓风发热 若在电厂现场调换转子零件或其它原因而可能造成不平衡时 均可直接在电厂现场进行平衡 这样就大大简化了电厂现场找动平衡的工作程 序 目前这种不开缸找轴系动平衡的结构已被普遍采用 高中压转子为双流结构 高压与中压为反流布置 转子支承于两个径向轴承 上 跨距为 5639 装好叶片的转子重约 24 4 吨 高压包括 1 级枞树形叶根的 调节级及 11 级 T 型叶根的压力级 因高中压部分的压力级均为反动式 为避免 轴向推力过大 各压力级均无叶轮 采用鼓式转子 各级动叶直接装入转子上开 出的叶片槽中 该种型式叶根密封性能好 中压共 9 级 从强度要求出发 采用 了枞树形叶根 各轮盘间的转子外圆有一系列高低齿槽 以供装隔板汽封 在各 级动叶围带处 均装有径向汽封 在转子两端有成组高低槽用于安装汽封 以防 各级间漏汽及蒸汽的外泄 该机组为反动式 工作时会产生很大的轴向推力 为了平衡高中压转子的轴 向推力 本机组采用高压级组和中压级组反向布置 高中压进汽均从高中压缸中 部进入 并设置了三个平衡活塞 即转子中部的高中压平衡活塞和高压排汽侧的 低压平衡活塞 分别对高压通流部分和中压通流部分产生的轴向推力加以平衡 因高中压转子高温段工作条件恶劣 为减小金属材料的蠕变变形及降低启动 过程中的热应力 需对这一区域的转子进行冷却 为此对于主蒸汽和再热蒸汽进 19 口处的转子部位采用了较低温度的蒸汽来冷却 其冷却结构如图 1 6 图 1 6 调节级区内转子的冷却 从图 1 6 可以看出 主蒸汽进口处的转子是利用调节级后的蒸汽来冷却的 新蒸汽在调节级内膨胀做功后 一小部分蒸汽依靠抽吸作用 经由调节级叶轮斜 孔流过高温区转子表面 对转子进行冷却 之后进入高压部分压力级 这种结构 的采用 使得转子在机组正常工作时能得到冷却 如在额定工况时 主蒸汽温度 为 537 而调节级后的蒸汽温度仅有 500 而在启动过程中 又可使转子得 到迅速加热 以提高启动速度 缩短启动时间 图 1 7 再热蒸汽进口区转子的冷却结构 从图 1 7 可以看出 再热蒸汽进口区内转子的冷却结构 该区域的转子同样 也是利用调节级后的蒸汽来冷却的 该区的转子和中压第一级动叶叶根处利用中 压中压平衡活塞的漏汽来冷却 其中一部分冷却汽流在中压第一级静叶后与主汽 流相汇合 另一部分通过中压第一级动叶根部的通道进入中压第二级 这样中压 第二级的转子表面也完全被冷却蒸汽覆盖 从而使中压第而级前的转子不与高温 蒸汽接触 转子温度比进口再热蒸汽温度低很多 转子调阀端连接转子延伸轴 其上装有推力盘 主油泵轮并与危急遮断器小 轴相连 二 低压转子 二 低压转子 低压转子由整端合金钢锻件加工而成 无中心孔 与高中压转子一样 低压 20 转子在加工装配后 亦要进行动平衡和超速试验 以尽量消除引起运行振动的不 平衡因素 同样低压转子亦可直接在电站现场进行平衡 低压转子为双流对称结构 保证了通流部分的推力平衡 无需采用其它平衡 措施 转子支承于两径向轴承上 跨距为 5650 装好叶片的转子重量约为 39 6 吨 低压转子为双流 7 级 前 5 级为鼓式 末两级由于压差较小 而采用叶轮结 构 它可有效地减轻转子重量 在轮缘上加工出侧装枞树形叶根槽 该类叶根具 有较大的承载能力 各级之间装有隔板汽封 动叶顶部装有围带汽封 此外 在 转子两端轴肩处装有前后端汽封 可以防止大气漏入排汽腔室内 在转子末级盘的外侧有凸肩 凸肩以下的斜面上有平衡螺塞孔 以供现场动 平衡之用 三 联轴器 三 联轴器 联轴器是连接汽轮机各转子及发电机转子的重要部件 联轴器一般可分为 刚性 半挠性和挠性三种 目前大功率汽轮机各转子的连接普遍采用了刚性联轴 器 挠性联轴器具有较强的挠性 所以容许被连接转子有相对较大的偏心 对 振动传递不敏感 但由结构复杂 传递的扭矩也小 半挠性联轴器允许与被连接转子之间有一定的偏心 并允许相连的转子之 间有一定的偏心 允许相连的两转子有微小的轴向位移 刚性联轴器其结构简单 连接刚性强 轴向尺寸短 工作可靠 不需要润 滑 没有噪音 除可传递较大的扭矩外 还可传递轴向推力和径向力 其缺点是 不允许被连接的两个转子在轴向和径向有相对位移 所以对两轴的同心度要求严 格 制造与安装的少许偏差都会使联轴器承受不应有的附加应力 从而引起机组 较大的振动 而且其对振动的传递比较敏感 为现场查找振动的原因增加了困难 图 1 8 高 中压转子和低压转子联轴器 1 联轴器垫片 2 联轴器螺栓 3 联轴器螺帽 4 防鼓风盖板 5 垫圈 6 螺帽 转子电机端与低压转子端部两个法兰用配合螺栓刚性地连接在一起 形成刚 性联轴器连接 低压转子两端均有联轴器 它们与转子制成一体 转子调阀端与 高中压转子刚性连接 电机端与发电机转子刚性连接 低压转子与发电机两联轴 器间装有盘车大齿轮 该齿轮同时作为联轴器垫片 可调整低压转子与发电机转 子的相对位置 以保证所需的动静间隙 21 图 1 9 低压转子与发电机转子联轴器 1 发电机联轴器 2 中间轴 3 联轴器垫片 4 盘车大齿轮 5 防鼓风盖板 6 螺帽 7 联轴器螺帽 8 9 联轴器 10 专用垫圈 11 低压转子联轴器 联轴器传递扭矩 轴向推力 横向剪切负荷与弯矩 两转子之间配有垫片 联轴器凸缘与垫片凹口相匹配以达到定中心之作用 借助于改变联轴器垫片厚 度 可调整各转子的相对位置 以保证所需的动静间隙 为了拆去垫片 转子必 须作轴向移动 使相邻转子之间两半联轴器分离 直至脱开定位凸缘 为此在两 半联轴器设有顶开螺钉孔 两个半联轴器之间的精确对中和正确的装配方法均极其重要 转子在轴承中 就位前 需用平板检查半联轴器平面 在正确对中后 应该洗净联轴器所有零件及配合螺钉孔 装上垫片 移动其 中 1 根转子来使两个半联轴器端部连在一起 禁止用螺钉将它们连在一起 装上 螺钉并用常规方法逐步紧固 转子在轴承上就位前 需用平板检查各联轴器端 如果发现任何毛刺或擦伤 都应修刮掉 但不得使用锉刀 检查所有螺孔 刮面等 并除去发现的任何毛刺 当这一工作完成时 清洗所有联轴器并匹配好各螺钉孔 当各转子和盘车大 齿轮吊装就位时 要确保正确对准整个部套的各匹配记号 安装时根据 轴系找 中图 之要求 移动转子 使各半联轴器在一起 禁止用螺钉将它们拉在一起 把联轴器螺钉装入正确的螺孔中 同时确认各螺钉打印过标记的一端均应装在联 轴器的调阀端一侧 四 转子的临界转速 四 转子的临界转速 在汽轮机转子制造和装配过程中 不可避免地会存在局部的质心偏移 当转 子转动时 这此质心会偏移产生的离心力就成为一种周期性的激振力作用在转子 上 使其产生受迫振动 当激振力的频率与转子系统在转动条件下的自振频率相 接近时 转子就会产生共振 此时转速就称为转子的临界转速 它在运行中表现 为 汽轮机起动长速过程中 在某个特定的转速下机组振动急剧增大 超过这一 转速振动便迅速减少 在

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