汽轮机本体结构特点 文档

1、汽轮机本体结构特点,目录,?,A.,汽轮机两大流派简介,?,B.,汽轮机本体,?,C.,汽轮机叶片,?,D.,转子,?,E.,汽缸,?,F.,隔板,?,G.,汽封,?,H.,轴承,A.,汽轮机两大流派简介,?,冲动式汽轮机,：冲动式汽轮机指蒸汽主要在静叶中进行,膨胀增加流速，蒸汽热能被转换为动能，进入动叶栅改,变流动方向，推动叶栅作周向运动，蒸汽的动能进一步,转化为机械能。为了改善蒸汽在动叶中流动的合理性，,现代冲动式汽轮机各级均具有一定的反动度（一般在,5%30%,的范围内），即蒸汽在动叶片中也发生很小的,一部分膨胀，从而使汽流得到一定的加速作用，但仍算,作冲动式汽轮机。,?,反动式汽轮机,

2、：指蒸汽不仅在喷嘴中，而且在动叶片中,也进行膨胀的汽轮机，反动式汽轮机的动叶片上不仅受,到由于汽流冲击而产生的作用力，而且受到蒸汽在动叶,片中膨胀加速而产生的作用力。反动度在,0.5,左右。反,动式汽轮机反动度常取,0.5,以使动叶和静叶可取相同叶,型，从而简化制造工艺。,A.,汽轮机两大流派简介,?,两种技术各有优缺点，其中欧洲以反动式汽轮机为主流,（如,SIEMENS,），美、日以冲动式汽轮机为主流,(,如,GE,、三菱重工），国内以杭汽集团为龙头，杭汽股份,以反动式为主，中能公司做冲动式汽轮机。对于两种技,术相互比较来说，效率高低并不是由做功原理不同决定,的，影响效率的因素有很多：如（,

3、1,）叶型开发能力的,高低；（,2,）工况参数，适用范围是否是叶型开发的最,佳工况；（,3,）机械加工水平，装配水平的高低。（,4,）,本身两种技术各自存在的一些优缺点。,A.,汽轮机两大流派简介,?,冲动式具有较大的热,-,功转换能力，并且变工况性能好，,所以两类汽轮机都采用冲动级作为第一级（调节级）。,中、小型汽轮机常采用复速级作为第一级，它是在一个,叶轮上装有两列动叶，在两列动叶之间装有导向叶片。,由喷嘴射出的高速汽流在第一列动叶内将一部分动能转,变为机械功；经过导向叶片改变流动方向后，再进入第,二列动叶片继续作功，利用了一部分余速动能。因此复,速级的焓降及作功能力比单列级更大。,杭汽股

4、份西门子反动式汽轮机结构和中能公司冲动式,汽轮机结构也是如此。杭汽股份反动式汽轮机均采用单,列冲动式调节级，而中能公司根据设计参数的不同，在,低参数时（如,1.0MPa,280,）也采用单列冲动式调节,级，但在中温中压（如,3.43MPa,，,435,）或者高温高,压（,8.83MPa,，,535,）时，采用双列复速级，这样使,机组在保证效率的前提下，能减少压力级数，提高转子,刚性，使临界转速能避开运行转速。,A.,汽轮机两大流派简介,?,反动式汽轮机与冲动式汽轮机结构上最大的不同，冲动,式汽轮机的动叶片出、入口侧比较薄，中间比较厚，从,入口到出口，流道截面积基本不变；反动式汽轮机叶片,入口侧

5、比较厚，出口侧比较薄，流道从入口到出口横截,面积逐渐缩小后再逐渐扩大。,A.,汽轮机两大流派简介,?,相反，冲动式级，动叶前后压差小，可以做成叶轮式，,这样，转子直径可以做小，使隔板漏汽量减少，隔板漏,汽少导致的效率提高完全可以弥补叶轮面磨擦的负面影,响。少量的漏汽通过平衡孔流入下一级，不影响动叶中,的流动，这也是优点。,?,冲动式在保证最佳速比的情况小，每级可以吸收较大的,焓降，使级数减少，机身较短，降低成本，减少汽机房,尺寸，降低土建成本。但主轴加工量的增加又使制造成,本有一定的增加。,A.,汽轮机两大流派简介,?,加工成本的比较：因为反动式汽轮机级数大大多于冲动,式汽轮机，一般说来反动式

6、汽轮机的级数约为冲动式汽,轮机,23,倍，故加工成本来说，相同参数的汽轮机，反,动式加工成本稍高于冲动式汽轮机；,A.,汽轮机两大流派简介,?,效率的比较：,（,1,）高温高压，高转速的背压机组比较：反动式汽轮,机效率较高；,（,2,）中温中压、低温低压低速（冷凝、背压）汽轮机,组比较，冲动式汽轮机效率高；,（,3,）反动式汽轮机末级余速损失较大，故冷凝机组的,排汽压力设计偏高；冲动式汽轮机排汽压力设计可以偏,低，增加了一定的效率。故在冷凝机组的比较上，要根,据实际机型情况来决定。,B.,汽轮机本体,?,汽轮机本体是汽轮机设备的主要组成部分，它由转子,和静子组成。,?,转子包括动叶、叶轮、主轴

7、、联轴节及紧固件等旋,转部件。,?,静子包括汽缸、蒸汽室、喷嘴室、隔板、隔板套、汽,封、轴承、轴承座、轴承座座架、底盘、滑销系统及,有关紧固零件等。,C.,汽轮机叶片,?,叶片的结构和分类,叶片按用途可分为,动叶片（又称工作叶片，简称叶片）,静叶片（又称喷嘴叶片）,动叶片安装在转子叶轮（冲动式汽轮机）或转鼓（反,动式汽轮机）上，接受喷嘴叶栅射出的高速汽流，把,蒸汽的动能转换成机械能，使转子旋转。,C.,汽轮机叶片,?,叶片的组成,由叶根、工作部分（或称叶身、叶型部分）、叶顶,连接件（围带或拉金）组成。,C.,汽轮机叶片,?,叶根,紧固动叶，使其在经受汽流的推力和旋转离心力作用,下，不致于从轮缘

8、沟槽里拔出来。,常用的结构型式有：,T,型、叉型和枞树型等,。,C.,汽轮机叶片,?,叶根,叶,根,结,构,（,a,）,T,型叶根；（,b,）外包凸肩,T,型叶根；,(c,）菌型叶根；,（,d,）外包凸肩双,T,型叶根；（,e,）叉型叶根；（,f,）枞树型叶根,C.,汽轮机叶片,?,叶型,叶型部分是叶片的基本部分，它构成汽流通道。,C.,汽轮机叶片,?,叶型,（,a,）等截面直叶片,（,b,）变截面扭曲叶片,1,叶顶；,2,叶型；,3,叶根,C.,汽轮机叶片,?,叶片连接件,用围带、拉金连在一起的数个叶,片,用围带、拉金将全部叶片连结在,一起,不用围带、拉金连结的叶片,成组叶片（叶片组）,整圈

9、连接叶片,单个叶片,(,自由叶片,),C.,汽轮机叶片,?,叶片连接件,围带或拉金的作用,可增加叶片刚性,降低叶片蒸汽力引起的弯应力,调整叶片频率,。,围带还构成封,闭的汽流通道,防止蒸汽,从叶顶逸出,。,有的围带还做出,径向汽封和轴向汽封，,以减少级间漏汽,C.,汽轮机叶片,?,叶片连接件,（,a,）整体围带；（,b,）铆接围带,C.,汽轮机叶片,?,叶片连接件,拉金一般是以,6,12mm,的金属丝或金属管，穿在叶身,的拉金孔中。拉金与叶片之间可以是焊接的（焊接拉,金），也可以是不焊接的（松拉金）。,拉金处在汽流通道中间，将影响级内汽流流动，同时，,拉金孔削弱了叶片的强度，所以在满足振动和强

10、度要,求的情况下，有的长叶片可设计成自由叶片。,D.,转子,?,转子是汽轮机的最重要的部套，他的工作条件比较复,杂。在设计中，重点需要关注的是临界转速和强度。,这两方面在实际运行过程中主要体现在升速时跨临界,和超速时跳闸停机两方面的保护。这两方面，临界转,速确定了汽轮机运行的稳定性，强度方面确定了汽轮,机运行的安全性。任何一方面出现问题均是没法补救,的，故我们在设计中需要重点关注这两方面的问题，,在实际使用中也需对这两方面重点关注，尤其是试车,阶段，必须明确确定该机组的临界转速和跳闸转速，,以免因这方面的疏忽造成重大事故。,（,1,）按制造工艺的不同：分为套装转子、整锻转子、组,合转子。一般来

11、说，中温中压进汽参数的发电汽轮机，基,本上采用,套装转子,。高速工业驱动汽轮机采用,整锻转子,。,高参数进汽参数的发电汽轮机采用,组合转子,，即前半部分,采用整锻转子，后半部分采用套装转子。,（,2,）按临界转速是否在运行转速范围内，分为,刚性转子,和,柔性转子,。在启动过程中，刚性转子启动就很方便，不,存在跨临界区域，而柔性转子因需要快速的跨临界，故要,求用户在实际启动过程中，要充分暖机，为快速跨临界作,好准备。,（,3,）按形状来分：,转轮型转子,和,转鼓型转子,。,D.,转子,D.,转子,套装转子的叶轮、轴封套、联轴节等部件是分别加,工后红套在阶梯形主轴上的。各部件与主轴之间采,用过盈配

12、合，以防止叶轮等因离心力及温差作用引,起松动，并用键传递力矩,D.,转子,整锻转子的叶轮、轴封套和联轴节等部件与主轴,是由一整锻件车削而成，无热套部件，这解决了,高温下叶轮与主轴连接可能松动的问题。,D.,转子,焊接转子采用分段锻造，焊接组合，它主要由若,干个叶轮与端轴拼合焊接而成。,D.,转子,组合转子高温段采用整锻结构，而在中、低温段采,用套装结构，形成组合转子，以减小锻件尺寸,。,D.,转子,?,转轮型转子叶片装在叶轮上，叶轮紧固在轴上，蒸汽对,叶片的作用力靠叶轮传给轴，转子级数较少，每一级中,蒸汽的热焓降较大，一般应用在冲动式汽轮机上。,?,转鼓型转子的叶片直接装在转鼓上，蒸汽对叶片的

13、作用,力靠转鼓传给轴，这种转子结构简单，弯曲度小，适用,于级数多，每级热焓降不大和要求强度较大的反动式汽,轮机上。,D.,转子,鼓式转子,汽缸根据所处位置不同可以分为,高压缸、中压缸、低压,缸,。,根据工艺不同，可以分为,铸造缸,和焊接缸。一般来说，,发电机组因设计参数比较固定，本体修改比较少，为了,缩短加工周期和降低加工成本，一般采用铸造缸。而驱,动机组因变化比较多，排缸一般设计成,焊接排缸,。,还有一种就是因排汽压力比较高，为防止前后缸接缸处,漏气，做成,整体缸,。,E.,汽缸,E.,汽缸,?,汽缸的作用,除了安装静子外，最重要的一个作用是将蒸汽和大气隔,开，形成能力转换的环境。,E.,汽

14、缸,?,汽缸的支承,汽缸的支承方式,猫爪支承,台板支承,下猫爪支承,上猫爪支承,非中分面猫爪支承,中分面猫爪支承,E.,汽缸,?,汽缸的支承,下猫爪支承,（,a,）非中分面支承；（,b,）中分面支承,1,猫爪；,2,横销；,3,轴承座；,4,汽缸中分面,E.,汽缸,?,汽缸的支承,上猫爪支承,1,上缸猫爪；,2,下缸猫爪；,3,安装垫铁；,4,工,作垫铁；,5,水冷垫铁；,6,定位销；,7,定位销；,8,紧固螺栓；,9,压块,E.,汽缸,?,汽缸的支承,内缸的支承方式,中分面支承,非中分面支承,E.,汽缸,?,汽缸的支承,台板支承,E.,汽缸,?,滑销系统,1.,作用,（,1,）保持汽缸和转子

15、中心一致，避免因热胀导致中心,变化，引起机组振动或动静相擦；,（,2,）保证汽缸能自由膨胀，以免发生过大应力引起变,形；,（,3,）使转子和静子部分轴向和径向间隙符合要求,.,E.,汽缸,?,滑销系统,2.,分类,立销,用于引导汽缸垂直方向位移,纵销,用于引导汽缸、轴承箱水平轴向位移,横销,用于引导汽缸、轴承箱水平横向位移,猫爪横销,保持汽缸与轴承箱之间的轴向位置不,变，同时引导汽缸水平横向膨胀。,角销,用于限制轴承箱与台板脱离,E.,汽缸,?,滑销系统,E.,汽缸,?,滑销系统,F.,隔板,?,作用,隔板用以固定汽轮机各级的静叶片和阻止级间漏汽，,并将汽轮机通流部分分隔成若干个级。它可以直接

16、安,装在汽缸内壁的隔板槽中，也可以借助隔板套安装在,汽缸上。隔板通常做成水平对分形式，其内圆孔处开,有隔板汽封的安装槽。,为了适应结构上的需要，冲动式汽轮机在汽缸上装有,支承隔板的隔板套，而反动式汽轮机在汽缸上装的是,支承静叶环的静叶持环。,F.,隔板,?,分类,隔板的分类,焊接隔板,铸造隔板,铸钢隔板,铸铁隔板,F.,隔板,?,分类,（,a,）普通焊接隔板；（,b,）带加强筋的焊接隔板,1,隔板外环；,2,外围带；,3,静叶片；,4,内围带；,5,隔板体；,6,径向汽封；,7,汽封槽；,8,加强筋,F.,隔板,?,分类,铸造隔板,1,外缘；,2,静叶片；,3,隔板体,F.,隔板,?,隔板套,

17、将相邻几级隔板装在一个隔板套中，然后将隔板套装,在汽缸上，上下隔板套之间采用螺栓连接，隔板套在,汽缸内的支承和定位采用悬挂销和键的结构。隔板套,通过其下半部分两侧的悬挂销支承在下汽缸上，隔板,套的上、下中心位置通过改变垫片的厚度来实现，其,左右中心位置靠隔板套底部的平键或定位销来定位。,为保证隔板套的热膨胀，它与汽缸凹槽之间一般留有,mm,的间隙，隔板在隔板套或汽缸内的支承和定,位也是采用悬挂销和键支承定位结构。,F.,隔板,?,隔板套,1,上隔板套；,2,下隔板套；,3,连接螺栓；,4,上汽缸；,5,下汽缸；,6,悬挂销；,7,垫片；,8,平键；,9,定位销；,10,顶开螺钉,F.,隔板,?

18、,隔板套,F.,隔板,?,静叶环和静叶持环,反动式汽轮机没有叶轮和隔板，动叶片直接嵌装在转子,的外缘上，静叶环装在汽缸内壁或静叶持环上。,G.,汽封,按安装部位,轴端汽封,隔板汽封,通流部分汽封,?,类型,G.,汽封,?,类型,按定位方式,固定汽封,可活动汽封,G.,汽封,?,类型,按结构形式,碳精式汽封,水封式汽封,曲径式汽封,梳齿形,枞树形,J,形,蜂窝形,G.,汽封,?,作用,1,）轴端汽封,高压端的作用是减少蒸汽向外漏汽；低压凋汽封的作用,是防止空气漏入排汽缸破坏真空（冷凝机组）或者是防,止蒸汽向外漏气（背压机组）。,G.,汽封,?,作用,2,）隔板汽封,减少级间漏气，维持隔板前后的压

19、力差。,G.,汽封,?,作用,3,）通流部分汽封,减少叶片上部和下部漏气。,G.,汽封,?,结构,（,a,）高低齿,（,b,）平齿,（,c,）斜平齿,G.,汽封,?,结构,（,a,）前轴封,（,b,）后轴封,（,c,）隔板汽封,G.,汽封,?,结构,J,型密封,G.,汽封,?,结构,蜂窝形密封,G.,汽封,?,结构,布莱登密封,1-,弹簧；,2-,汽封体；,3-,汽封环；,4-,汽封套；,5-,用于汽封环背面加压的切口,G.,汽封,国产的中小型汽轮机的汽封都采用薄片型和高低齿型,迷宫汽封。汽封环分成,46,块，装在汽封体上用弹簧片,压紧。弹簧片的作用是箍紧汽封环，并保证轴与汽封,环碰撞时，汽封

20、片能有一定的退让余地，防止汽封和,主轴损坏。,前后汽封各有调整垫片，用以调整汽封片轴向间隙。,因为转子的相对胀差的存在，前后汽封片轴向间隙不,完全一样。,H.,轴承,汽轮机轴承,径向支持轴承,推力轴承,径向支持轴承用来承担转子,的重量和旋转的不平衡力，,并确定转子的径向位置，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、隔板等静止部分,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。,H.,轴承,?,径向支持轴承,按轴承支承方式,固定式,自位式,H.,轴承,?,径向支持轴承,按轴承油楔数量,圆筒形轴承,（,1,个油楔）,椭圆形轴承,（,2,个油楔）,三油楔轴承,（,3,个油楔）,袋式轴承,可倾瓦轴承,3-6,油楔,H.,轴承,?,径向支持轴承,圆筒形轴承,1,一轴瓦；,2,一调整垫铁；,3,一垫片；,4,一节流孔板；,5,一油,挡；,6,一进油口；,7,一锁饼；,8,一连接螺栓,H.,轴承,?,径向支持轴承,椭圆形轴承,H.,轴承,?,径向支持轴承,三轴楔轴承,1,一调整垫片；,2,一节流孔,35,；,3,一带孔调整