汽轮机结构：第一节汽缸.ppt

二 进汽部分与汽缸 一 进汽部分汽轮机的进汽部分就是高压缸的前端 即从调节汽阀到调节级喷嘴这段区域 对多缸汽轮机包括 高压进汽部分和中压进汽部分 它主要包括蒸汽室 调节汽阀的 主蒸汽导汽管 导汽管与汽缸的连接部分 阀门和喷嘴室 是汽轮机中承受蒸汽压力和温度最高的部分 导汽管 将通过调节汽阀的蒸汽送进汽轮机的喷嘴室 喷嘴室 将蒸汽送进汽轮机通流部分的直接部套 上面固定有汽轮机的第一级喷嘴 组 调节汽阀 用来改变进入到汽轮机的蒸汽量 调节汽轮机的转速或功率 并控制第一级的通流面积 高压调节汽阀 主汽阀 汽轮机保护装置的主要执行元件 起保护汽轮机安全的作用 一 进汽部分的布置方式 1 阀门布置情况高压联合汽阀 包括高压主汽阀和高压调节汽阀 表示方法 TV GV 或 MSV CV 中压联合汽阀 CRV 包括中压主汽阀 RSV 和中压调节汽阀 IV 600MW超临界汽轮机高压进汽部分 高压联合阀 中联门 进汽喷嘴布置 1 高压主汽阀 概述a 大型机组为减小流动损失 在主汽阀前边的蒸汽管道上不再装设电动主汽阀及其它阀门 因此主汽阀就是汽轮机进汽的总阀门 b 汽轮机正常运行时 主汽阀全开 汽轮机停机时 主汽阀关闭 C 主汽阀的主要功能是 运行中当汽轮机的任一遮断保护装置动作时 主汽阀应能快速关闭 实现停机 机组启动时用于预暖调节阀腔室 预启阀开启进行预暖 也可以通过设置旁路阀进行预暖 另外还可以对汽轮机的进汽量进行控制 d 要求主汽阀完成关闭动作的时间 0 2s 高压主汽阀结构示意图 1 阀盖 2 预启阀 3 阀碟 4 阀杆 5 阀壳 6 阀杆套筒 7 阀座 8 阀座前疏水 9 阀座后疏水 10 阀杆漏汽 11 弹簧室 12 油动机 2 高压调节汽阀 概述a 各调节汽阀的出口通过导汽管分别与高压缸的四个喷嘴蒸汽室相连接 b 汽轮机正常运行时 通过调节汽阀来改变进入到汽轮机的进汽量 从而改变汽轮机的负荷 3 中压联合汽阀 概述a 中压主汽阀与中压调节汽阀组合成一体就称为中压联合汽门 简称中联门 b 中压主汽阀属保护装置 它不参与负荷调节 其阀门位置只有全开和全关两个位置 汽轮机复位后即可开启该阀 c 中压调节汽阀只在蒸汽旁路系统投入的情况下 调节中压缸的进汽量 高负荷下旁路系统关闭时 中压调节汽阀处于全开状态不参与调节 以避免引起蒸汽节流损失 中联门结构示意图 1 主汽阀阀杆 2 阀杆套筒 3 中联门阀壳 4 主汽阀阀碟 5 预启阀 6 主汽阀阀座 7 阀杆 8 配汽杠杆 9 阀杆套筒 10 阀盖 11 调节阀预启阀 12 碟阀套筒 13 调节阀阀碟 14 滤网 15 17 弹簧室 16 18 油动机 二 汽缸 汽缸是汽轮机的外壳 一 汽缸的作用 是将汽轮机的通流部分与大气隔开 形成蒸汽能量转换的封闭空间 以及支承汽轮机的其他静止部件 如隔板 静叶环 隔板套 静叶持环 汽封等部件 固定进汽 排汽 抽汽管道 二 汽缸结构整体概述 1 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 2 为便于加工和运输 汽缸也常以垂直结合面分成几段 并通过法兰螺栓连接 大机组主要用于低压缸 3 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 排汽 抽汽等管道 4 大功率汽轮机都设计成多缸结构 如原国产300MW机组为四缸结构 高压缸 中压缸 低压缸A与B 国产引进型300MW机组为两缸结构 高中压合缸与低压缸 国产亚临界600MW机组为四缸结构 即由高压缸 中压缸 低压缸A与B组成 国产超临界600MW机组为三缸结构 即由高中压合缸 低压缸A与B组成 超超临界600MW机组为两缸结构 即由高中压合缸 低压缸组成 5 根据每个汽缸的工作条件不同 汽缸可以设计成单层缸 大机组还要有隔板套 主要用于中压缸 双层缸 反动式汽轮机还可以有静叶持环 高 中 低压缸都可以采用 和三层缸 主要是低压缸 6 汽缸的形状大体上可分为圆筒形 圆锥形和阶梯圆筒形 三 汽缸的受力与要求 受力 1 承受本身和装在其内部零部件的重量 2 承受内外压差的作用力 3 承受沿汽缸轴向和径向温度分布不均匀而产生的热应力 4 承受隔板前后压差的作用力和蒸汽通过喷嘴时的反作用力 要求 应保证汽缸有足够的强度和刚度 通流部分有较好的流动性能 各部分受热时能自由膨胀且中心不变 形状简单对称 并尽量减小热应力 四 高中压缸的工作特点 1 高 中压缸内温度很高 高压缸还承受着蒸汽的高压作用 如超临界600MW汽轮机的新蒸汽参数为24 2MPa 560 调节级喷嘴出口参数可达为16MPa左右 温度530 左右 2 高参数 大功率汽轮机的高压缸多采用双层结构 有的机组甚至中压缸也采用双层缸 3 在双层缸的内 外缸夹层中可以通以一定压力和温度的蒸汽来加热和冷却外缸 内缸主要承受压力变化 起压力容器的作用 外缸主要承受温差的变化 4 采用双层缸优点 1 每层汽缸承受的压差和温差减少 汽缸壁和法兰的厚度减薄 2 加快了启 停速度 有利于改善机组变工况运行的适应性 3 外缸的材料可以比内缸低一个等级而节约了优质耐热合金钢 缺点 增加了安装 检修工作量 冲动式汽轮机 高压缸结构 中压缸结构 冲动式 高 中压合缸结构 五 低压缸 包括 低压通流部分和排汽室 1 低压缸的工作特点 1 尺寸 大功率汽轮机低压缸的工作压力低 但排汽容积流量很大 使低压缸的尺寸很大 2 排汽口 为了增大汽轮机的功率 排汽口数目多 3 强度 刚度 低压缸内蒸汽的压力比较低 但进出口温度差比较大 缸体强度一般没有什么问题 其结构设计时的重要问题是保证刚度 4 流动性 保持良好的流动性 以减小排汽损失 并将排汽动能转换成为压力能 降低排汽压力 提高蒸汽作功能力 5 热膨胀 低压缸进排汽温差大 体积庞大 热膨胀也是一个主要问题 2 解决方法 1 低压缸一般采用钢板焊接结构和对称分流 来满足大排汽通道的要求 并用加强筋加固 2 排汽室采用径向扩压结构 减小排汽损失 保证有良好的流动性 3 低压缸采用双层或三层缸结构 内缸承受高温 外缸接触的是排汽温度 3 低压缸的结构 1 双层结构的低压缸1 内缸 2 外缸 3 排汽室 4 扩压器 5 汽轮机后轴承 6 隔板及隔板套 7 扩压管斜前壁 8 进汽口 9 低压转子 2 低压缸 3 国产引进型300MW汽轮机低压缸 三层 1 外缸 2 次内缸 3 内缸 4 静叶持环 5 静叶及静叶环 6 动叶 4 低压缸顶部的密封 低压缸进汽通道与低压外缸及第二层内缸之间采用了顶部密封结构 有利于补偿低压三层汽缸之间的相对膨胀和中低压连通管的膨胀 1 进汽通道 2 外缸 3 次内缸 5 低压缸的喷水装置 设置原因 汽轮机启动 空负荷及低负荷运行时 由于蒸汽流量小 不能带走鼓风摩擦所产生的热量 使排汽缸温度升高 汽缸变形 引起机组振动或发生事故 工作过程 喷水管沿着末级叶根布置在下半圆周上 其上钻有两排喷水孔 将水顺着汽流呈一定的倾斜角喷入排汽缸空间 起降温作用 温度高于80 自动投入 或机组转速达600r min投入 带15 负荷后自动停止 6 连通管 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 以使汽流平稳的改变方向 减小汽流流动阻力 上部有检查维修用的人孔门 3 国产引进型300MW汽轮机 不设法兰螺栓加热装置 主要原因有 1 法兰螺栓直径小 节距密 且尽可能靠近汽缸内壁 2 外缸两侧设计成温差大而压差小 可采用较薄的缸壁和较窄的法兰 内缸两侧温差小而压差大 主要承受压应力 而沿壁厚的温度剃度减至最小 3 该机组的动 静间隙较大 可增大胀差的限制值 三 汽缸的支承 单缸汽轮机的支承分为高压侧支承和低压侧支承 多缸汽轮机的支承分为高压缸支承 中压缸支承或高中压缸支承 低压缸支承 不仅有外缸支承 还有内缸支承 外汽缸通过其外伸的搭脚 猫爪 支承在轴承座或基础台板上 内汽缸通过搭脚支承在外缸水平结合面的凸台或凹槽上 四 滑销系统 设置原因 汽轮机在启动 停机和工况变化时 温度变化较大 将产生膨胀和收缩 为了保证汽缸能定向自由膨胀 并能保持与转子中心一致 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 1 滑销系统的组成 组成 主要由横销 纵销 立销 角销组成 横销 引导汽缸沿横向滑动 并在轴向起定位作用 高 中压缸猫爪与轴承座之间设有横销 低压缸搭脚与台板之间设有横销 左右各一个成对出现 纵销 引导轴承座和汽缸沿轴向滑动 并限制轴向中心线横向移动 安装在轴承座底部与台板之间及低压缸两端与台板之间 低压轴承座与低压外下缸一体时 立销 引导汽缸沿垂直方向膨胀 并与纵销共同保持机组的轴向中心不变 安装在汽缸与轴承座之间及低压缸尾部与台板之间 低压轴承座与低压外下缸分离时 死点 纵销中心线与横销中心线的交点为汽缸膨胀的固定点 死点 凝汽式汽轮机的死点多布置在低压排汽口的中心或附近 死点可以是一个 两个或三个等 2 汽轮机各部位滑销 a 立销 b 猫爪横销 c 横销 纵销 d 角销 3 国产引进型300MW汽轮机滑销系统 1 纵销 2 猫爪横销