汽轮机拆装与检修PPT课件

1、第一节 汽轮机的结构与作用v汽缸的结构v汽缸的支撑及滑销系统第1页/共85页汽缸的结构 汽缸是汽轮机的外壳，它是汽轮机静止部分最主要的部件之一。汽缸内部装有喷嘴、转子、隔板等部件，形成封闭的汽室，隔绝外界大气。 根据汽缸内部蒸汽的参数，蒸汽流动的特点，材料的情况，一般将汽缸分为高压、中压、低压三部分。 按汽缸内部蒸汽参数，蒸汽流动特点，材料的情况，较小功率的汽机基本设计制造成单缸体，而大功率（100MW以上）则是多缸体。第2页/共85页汽缸的支撑及滑销系统 汽缸的支撑大多采用猫爪结构。猫爪就是从下（或上）汽缸两侧水平法兰延伸出两个爪子（或在前后伸出四个爪子），搭在轴承箱上，而轴承箱坐落在基础台

2、板上。 猫爪的支撑方式分为两种：上猫爪支撑（适用于高参数机组）；下猫爪支撑（适用于中参数机组）。 上猫爪结构可以保证法兰中分面与支撑面一致，但这种方式对安装、检修不变。第3页/共85页上猫爪支撑 汽轮机正常工作时是由上汽缸伸出的猫爪来支撑，称为工作猫爪，下汽缸由水平法兰螺栓紧在上汽缸上。在机组安装检修过程中，当上汽缸组装前，下汽缸靠自己伸出的猫爪来支撑，这个猫爪称为安装猫爪。它下部有一块垫块称为安装垫块，在上汽缸组合好以后，就不起支撑作用，可将安装垫块取出保存。猫爪下设有水冷垫块，用冷水带走猫爪传来的热量，既减少汽缸温度对支撑面高度的影响，又改善了轴承的工作条件。第4页/共85页汽轮机的结构

3、汽轮机组排气室的体积、质量都较大，直接坐落在基础台板上。排气室端的轴承箱大多数与排气室焊接（或铸造）成一体。但对于大容量的高压机组则采用排气室与轴承座分别坐落在基础台上的结构方式。 有些机组（例如100MW机组）高压缸在前后采用猫爪的同时，在高压缸后部左下侧有一个与下汽缸相连的弹簧支座，其底座固定在基础板上。弹簧支座的作用是承受高压缸汽流反力矩的作用，以减轻左侧猫爪的负荷及其支座的单位压力，避免基础台板损坏和损害汽缸的自由膨胀。第5页/共85页滑销系统 为了使汽缸在长、宽、高几个方面上膨胀自如，保证汽轮机与发电机转子与静止部分以及轴承座中心一致，避免因膨胀不均匀造成不应有的应力和变形及伴同而生

4、的振动，在汽缸和轴承座上设有一系列的滑销，构成汽轮机的滑销系统。 汽轮机的滑销系统一般有横销、纵销、立销、角销、斜销和联系螺栓等组成。第6页/共85页滑销系统 纵销是沿汽轮机中心线设置在前轴承箱和两个低压缸的基架与台板之间，使汽缸在纵向上只能沿纵销规定的方向前后移动，保证汽缸在运行中受热膨胀时中心位置不会发生变动。 汽轮机的纵销和低压缸的横销有一交点，通常将此点称为汽轮机的死点。汽缸只能以死点为中心向前后、左右进行膨胀。 在前轴承箱和台板之间设有角销（压板），它的作用是保证前轴承箱在台板上沿汽轮机中心线向前后移动遇到不正常阻力时不致脱离台板而翘起。第7页/共85页胀差（相对膨胀） 由于汽轮机运

5、行中汽缸与转子的热膨胀值不可能完全相同，它们两者的差值称之为胀差，或称相对膨胀。大多数情况都是转子比汽缸膨胀伸长的多，这时的胀差称为正胀差，反之称为负胀差。第8页/共85页某600MW机组滑销系统台板发电机发电机轴向定位键横向定位键低压低压高中压横向键推力轴承膨胀膨胀膨胀膨胀汽轮机轴向定位键前轴承座安装台板静子部件的膨胀转子膨胀第9页/共85页某600MW机组滑销系统 前轴承箱导向键配合间隙 前轴承箱压板配合间隙 第10页/共85页第二节 汽缸拆装及检修 汽缸法兰结合面螺栓的拆装及检修 汽轮机揭上缸 汽轮机翻上缸 汽缸的检修工艺 汽轮机扣上缸第11页/共85页汽缸法兰结合面螺栓的拆装及检修 汽

6、轮机使用的螺栓都在较高的温度（高压机组400以上）和上百个大气压下工作，因此，对其紧力和拆装工艺的要求很严格，稍有疏忽就容易损伤螺栓，甚至引起严重的设备事故。 螺栓的冷紧和热紧 人工冷紧螺栓的方法一般是用套管接长板子来紧，很少用锤击方法。这是因为锤击方法很难控制紧力，且锤击方向不正确还会对螺栓施加很大的冲击力。第12页/共85页汽缸法兰结合面螺栓的拆装及检修 在300-500以上高温下工作的螺栓，拧紧时必须施加一定的紧力。这就是初紧力，在初紧力作用下产生的应力称为初紧应力。 螺栓上由于受到这种应力相应产生一定数量的弹性变形，当设备投入运行后，在高温和应力作用下，螺栓将随时间的增长而逐渐地由弹性

7、变形转变成塑性变形，即随时间增长螺栓对法兰紧力逐渐减少，这种现象称为应力松弛。 螺栓进过规定的工作时间后，所剩下的应力称剩余应力。第13页/共85页汽缸法兰结合面螺栓的拆装及检修 人工拧紧方法劳动强度大、工效低，有条件的地方应尽量采用机械方法。目前，国内的生产安装检修企业使用较先进的工具主要有液压扭矩扳手、液压拉伸器和气动（冲击）扳手。 液压扭矩扳手的最大扭矩达到80kNm，液压拉伸器的最大拉伸力达到4080kNm，气动（冲击）扳手的最大扭矩达到57kNm。 对较大螺栓，一般将螺栓拉伸后，根据制造厂的要求拧紧。目前螺栓拉伸的方法有螺栓加热法和直接用液压拉伸器拉伸法。第14页/共85页液压扭矩扳

8、手中空液压扭矩扳手驱动轴式液压扭矩扳手第15页/共85页气动冲击扳手第16页/共85页液压拉伸器第17页/共85页汽缸法兰结合面螺栓的拆装及检修 液压拉伸器松紧螺栓是利用液压活塞以等于或稍大于螺栓紧力来拉伸螺栓后，利用拨棍通过支撑套上预留的孔轻松地拧紧螺帽。当卸去油压后，螺帽就承受螺栓的拉力，螺栓的紧固工作即告完成。 螺栓加热拉伸法是一直惯用的方法。通常对于M52以上的螺栓，所需的拧紧力矩非常大，仅使用冷紧的方法不易达到要求。因此，大螺栓的拧紧都是先进行冷紧，施加一定的冷紧力矩，然后进行热紧，即加热螺栓使之伸长后，将螺帽旋转指定弧长。第18页/共85页螺栓的松紧顺序 汽缸法兰螺栓拧紧的顺序是以

9、易于消除汽缸上下法兰面间隙为原则，松螺栓的顺序应以防止消除汽缸上下法兰间隙所引起的法兰变形的力量集中到最后拆卸的一个螺栓上为原则。 法兰面间隙主要是由下汽缸自重产生垂弧造成的。高压汽缸一般约为0.2-0.8mm。另外，由于法兰面接触不良和在拧紧螺栓过程中对法兰产生压延作用，在未紧螺栓的地方也会出现间隙。第19页/共85页法兰螺栓结构 为了使汽轮机适应高温高压的工作条件，保证汽缸水平法兰结合面的严密性，法兰做得远较汽缸壁厚，并且法兰螺栓的紧力和强度。 另外，为了保证法兰结合面的严密性，常采用减少螺栓的节距（即增加螺栓格数）、法兰螺栓内移和增加螺栓长度的方法，可减小法兰螺栓的紧力和增大螺栓的弹性变

10、形。 法兰螺栓内移，又具有法兰宽度小、材料省和降低法兰内外壁温差的优点。增加螺栓长度可采用在钟罩形螺帽与法兰表面间加装特别高垫圈的方法。第20页/共85页拆装螺栓注意事项 1.解体时，对于汽缸螺栓应等调节级处壁温降到80以下，对于各阀门应等阀门体温度降到100以下，才允许拆卸结合面螺栓。 2.拆卸螺栓前几小时，应将柴油浇到螺纹间，浸软螺纹间的锈垢和氧化物，减少螺纹咬死程度。 3.对大螺栓（一般M52以上），螺帽及特殊厚度的垫圈，在拆卸前后应按号做好清晰标记。第21页/共85页拆装螺栓注意事项v4.4.设备解体后，用钢丝刷和柴油清洗螺栓上的锈垢，再用细锉刀及刀型油石修理螺杆螺纹、垫圈及螺帽底部的

11、碰伤及毛刺。v5.5.汽缸螺栓组装前，应适量涂抹黑铅粉或二硫化钼粉等防咬涂料。第22页/共85页第二节 汽缸拆装及检修汽轮机揭上缸 1.吊汽缸前的准备工作 2.汽轮机揭上缸过程 3.汽轮机吊装过程中的注意事项第23页/共85页揭上盖完毕第24页/共85页汽轮机翻上缸 汽轮机翻上缸就是将上缸进行180的翻转。 汽轮机翻上缸的方法，一般有两种：单钩翻上缸和双钩翻上缸。 中小型机组，可采用单钩翻上缸的方法，这种方法安全性较差。 大型机组采用双钩翻上缸的方法。对于外形比较规则的缸体，可采用空间翻转法；对于形状不规则的缸体，可采用空间挽点翻转法。第25页/共85页汽缸的检修工艺 1.汽缸结合面的检修 一

12、般包括检查结合面的严密性，分析结合面泄漏的原因和处理结合面间隙的方法。汽缸结合面严密性的检查方法汽缸结合面发生泄漏的原因及处理方法 泄漏情况： a涂料质量不好，内有坚硬的粒沙、铁屑等。 b螺栓紧力不足或紧螺栓的顺序不合理。 c汽缸法兰变形。第26页/共85页汽缸结合面出现间隙时的处理方法 1.研刮结合面 首先用长平尺或塞尺检查上汽缸结合面变形情况。若变形在0.1mm以内，以上缸为基准，研刮下汽缸结合面；若上汽缸变形超过0.1mm，应先用长平尺将上缸研平，再以上缸为基准研刮下汽缸结合面。 下汽缸结合面研刮的方法有两种：一种是在汽缸法兰螺栓不拧紧的情况下稍微推动大盖前后移动，根据研磨着色来修刮结合

13、面，这种方法主要适用于刚性结构。第27页/共85页汽缸结合面出现间隙时的处理方法 另一方法在法兰螺栓拧紧的情况下，根据塞尺检查结合面严密性测出的间隙值及压出的红丹印痕来修刮结合面，这种方法主要适用于尺寸大刚性较小的汽缸。 研刮结合面的处理方法即彻底又可靠，但工作量大，往往延长机组检修工期。另外经常研刮结合面，会使汽缸内孔变成椭圆，甚至发生偏斜。因此，只在法兰结合面大面积出现间隙时，如机组初投产的前几年，由于制造残留的内应力，法兰发生较大变形时采用。第28页/共85页汽缸结合面出现间隙时的处理方法 喷漆修补结合面局部间隙。 喷漆是利用专门的喷枪，借高速高温气体将金属或非金属逐渐熔解并吹成微细的雾

14、点，喷涂在经毛糙处理的工件表面。这种工艺的优点是，被喷工作温度很低（70-80），不会发生变形，不受材料的焊接性能限制。喷漆层具有一定的孔隙度，其密度为材料本身密度的85%-95%，它与工件表面为机械结合。结合强度依工艺及材料不同，为5-50MPa。第29页/共85页常见喷漆工艺 氧乙炔火焰喷漆工艺 等离子喷漆工艺第30页/共85页汽缸裂纹的检修 1.汽缸裂纹的检查方法 对汽轮机加工面的检查，多采用砂轮打磨后，用10%-15%硝酸水溶液分浸，再用4-10倍的放大镜进行观察的方法。对裂纹深度的测定多用钻孔法。这种方法简单易行，不需任何仪器，但工作条件艰苦，工作量大而繁重。对于个别典型或较严重的裂

15、纹，为准确查找裂纹原因，可用射线或超声波检查，此外，还应作金相显微观察及测量裂纹附近金属硬度等工作。第31页/共85页汽缸裂纹的检修 裂纹比较集中分布的部位： 各种交界面处，如汽缸壁薄厚变化处，调节汽门座、抽汽口与汽缸连接处，隔板套槽道洼窝等处；汽缸法兰结合面，多集中在调节级前的喷嘴室区段及螺栓孔周围；制造厂原补焊区。 产生裂纹的原因 1.铸造工艺方面 2.补焊工艺不当 3.运行方面原因第32页/共85页汽轮机扣上缸 1.扣上缸前准备工作 2.试扣上缸 3.扣上缸的过程第33页/共85页第三节 转子 转子结构 叶片 联轴器第34页/共85页转子结构 转子是汽轮机转动部分的总称，它由大轴、叶轮、

16、叶片及其他部件所组成。 转子形式主要分为：套装转子、整煅转子和焊接转子。 套装转子 套装转子的主轴一般都加工成阶梯形，叶轮最常用热套或其他方式套装在主轴上。多适用于中、低参数的冲动式汽轮机，这种结构便于加工制造并节省金属。某些高参数大容量机组的中、低压转子也有部分采用套装转子的工艺第35页/共85页转子结构 整煅转子 这种转子的叶轮、主轴及其他主要部件是在一整体煅件上加工成的。整煅转子常用作大型汽轮机的高、中压转子，这是因为： 1.高温蒸汽可能引起套装转子叶轮和轴之间的松动； 2.整煅转子结构紧凑，装配零件少，可缩短汽轮机的长度； 3.高压级中，转子直径和圆周速度相对较小，有可能采用等厚度叶轮

17、的整煅结构； 4.转子刚性较好； 5.启动适用性好。第36页/共85页转子结构 焊接转子 这种转子由几只鼓形轮和两个端轴焊接组成。焊接转子具有煅件尺寸小、重量轻、强度高、刚度大、结构紧凑的优点，但要求材料有较好的焊接性能，要求焊接工艺很高，焊接质量要经过严格检查。第37页/共85页汽机高中压转子第38页/共85页汽机低压转子第39页/共85页转子的测量 1.轴弯曲的测量 2.转子晃动测量 3.转子瓢偏测量第40页/共85页直轴的方法 1.机械加压法直轴 把轴放在V形铁上，轴的凸面向上并使最大弯曲记号对准压力机的压头。校直后一般不需要进行热处理，但精度不高，常用于阀杆、小型水泵轴及其他棒类的校直

18、。 2.捻打直轴法 通过捻打轴弯曲处的凹面，使该处金属延伸，将其校直，此法直轴精度高，应力小，不会产生裂纹，但只适用于弯曲不大，直径较细的轴。第41页/共85页直轴的方法 3.局部加热法直轴 对于弯曲不大的碳钢或低合金钢轴，用局部加热法直轴，既省时又省事。 4.局部加热加压法直轴 此法在加热前先加压，冷却后再卸压，效果较前几种都好。但不适合高合金钢及经淬火的轴，而且稳定性较差，在运行中还会产生弯曲。第42页/共85页直轴的方法 5.内应力松弛法直轴 此法将轴的最大弯曲处的整个圆周加热到低于回火30-50，接着向轴的凸起部位加压，使其产生一定的弹性变形。在高温下作用于轴的应力逐渐减小，同时弹性变

19、形逐渐变为塑性变形，从而使轴直过来。这样校直后的轴具有良好的稳定性，尤其是对于用高合金钢锻造成焊接的轴，用这种方法直轴最为可靠。第43页/共85页叶片 叶片工作部分的横截面形状称为叶型，其周线称为型线。 1.等截面直叶片 叶型沿高度方向是完全相同的。加工比较简单，制造成本低。这种叶片只适用于离心力不大，即叶片短而圆周速度较低的场合，普遍用于汽轮机的高压级。第44页/共85页叶片 2.变截面扭叶片 型线沿叶高变化的扭叶片，至叶根截面起叶型的厚度和宽度逐渐减小。典型的变截面扭叶片是低压末级叶片。加工困难，制造成本高。第45页/共85页叶片 叶根形式及复环、围带 叶根需要承受交变应力和离心力两种应力

20、，而且应力集中对叶根影响极大。根据叶片受力大小，采用不同形式的叶根。现在常有的叶根结构形式有T形、外包T形、双T形、叉形和枞树形。第46页/共85页叶片 复环及围带 叶顶部分的结构有三种：有铆钉头的，复环与叶片一体的和叶顶削薄的。 叶片的连接方式 一般短叶片用复环连接，中等长度叶片用复环和拉金连接。长叶片的连接方式，多采用将复环与叶片铣成一体，一般将两个叶片在顶部和根部焊成组。第47页/共85页为汽轮机“洗澡”第48页/共85页为汽轮机“洗澡”第49页/共85页联轴器 汽轮发点机组的轴借助联轴器彼此相连，用以传递扭矩，而在几个转子合用一个推力轴承的多缸汽轮机中还传递轴向力。 刚性联轴器 按制造

21、方法分为整锻的和套装的，按结构方式分为平面的和有止口的。 整煅联轴器结构简单，制造方便，强度高，传递转矩大。 对于有套装部件的转子只能采用套装联轴器。第50页/共85页联轴器 刚性联轴器的缺点是对两轴的同心度要求严格，要求两半连轴器的端面偏差不大于0.02-0.03mm，圆周偏差不大于0.04mm；一个转子的振动能通过联轴器传到另一个转子上，这给分析指出振动原因增加了困难。 半挠性联轴器 这种联轴器可以补偿相连两轴线的少许弯折。一般多用于连接发电机转子。该种连轴器的端面偏差不大于0.05mm，圆周偏差不大于0.06mm。第51页/共85页联轴器 挠性联轴器 应用最广泛的联轴器是蛇形弹簧联轴器。

22、这种联轴器靠弹簧的弹性形变和两半联轴器之间的相对角位移来缓和扭矩的冲击作用的。多被用于连接各自有推力轴承的两个汽轮机转子。第52页/共85页联轴器 联轴器的检查与检修 联轴器的测量 转子常见故障及处理第53页/共85页第四节 喷嘴、隔板和隔板套 喷嘴结构 隔板和隔板套结构 隔板及隔板套的清理和检修 隔板常见的缺陷处理第54页/共85页喷嘴、隔板和隔板套 喷嘴 大型汽轮机的喷嘴室均为整体铸造结构，每个喷嘴室通过锥面、卡环与内缸连接，喷嘴室的周向和竖直方向均有导向键，可以保证自由膨胀和进气中心不变。 隔板和隔板套 隔板的结构形式很多，但都可以大致分为轮缘、喷嘴、本体等部分。大型汽轮机常用的结构形式

23、有铸钢隔板、焊接隔板、铸铁隔板三种。第55页/共85页喷嘴、隔板和隔板套 隔板的吊装 隔板的清理与检修 隔板结合面的严密性检查 隔板常见的缺陷处理 1.喷嘴片被打击弯曲损坏 2.隔板的裂纹 3.叶轮与隔板发生磨损第56页/共85页第五节 汽封 汽封的结构 汽封的工作原理 轴封和隔板汽封间隙的测量与调整 流通部分汽封间隙的测量与调整第57页/共85页汽封的结构 汽封分类 按用途分类：轴端汽封（轴封）、隔板汽封和流通部分汽封。 按结构分类：迷宫式（曲径式）、炭精环式和水封式。第58页/共85页常用汽封 J形汽封（伞柄式汽封）高中压缸前后端 梳齿形汽封 流通部分汽封环第59页/共85页汽封的工作原理

24、第60页/共85页轴封和隔板汽封间隙的测量与调整 1.汽封间隙对机组经济性影响 2.汽封轴向间隙的测量和调整压胶布测量法用塞尺直接测量法利用假轴的测量方法汽封辐向间隙的调整 3.汽封轴向间隙的测量与调整第61页/共85页流通部分汽封间隙的测量与调整汽缸内动静部件之间的间隙统称为通流部分间隙 1.流通部分间隙的测量 水平中分面两侧通流部分间隙 汽缸上部和下部的通流部分轴向间隙 叶片顶部汽封片的径向间隙 速度级喷嘴、动叶片及导叶环之间的轴向间隙 2.通流部分间隙的调整第62页/共85页第六节 汽轮机组找中心 转子按轴颈扬度配置方式 找中心方法第63页/共85页汽轮机组找中心 汽轮机组找中心常称为按

25、连轴器（或靠背轮）找中心。 汽轮机组找中心的目的： 使汽轮机组的转动部件（转子）和静止部件（隔板、汽缸、汽封等），在运行时，其中心偏差不超过规定的数值，以保证不发生碰撞、摩擦。 使汽轮发电机组各转子的中心连接成为一根连续的曲线，以保证各转子通过联轴器连接成一根连续的轴，避免发生振动。第64页/共85页转子按轴颈扬度配置方式 1.转子静弯曲度的测量 2.转子按轴颈扬度的配置方式 3.转子按轴封洼窝找中心第65页/共85页找中心方法 1.汽轮机组安装时常用的找中心的方法 2.机组大修中常用的找中心方法 3.汽轮机组找中心的步骤 调整汽缸洼窝中心 调整隔板、轴封洼窝中心 转子按联轴器找中心第66页/

26、共85页转子按联轴器找中心 1.找中心工具及量具 2.两转子偏差值的测量 3.转子中心误差值的计算 4.转子误差的调整第67页/共85页第七节 轴承 轴承的种类及结构 滑动轴承的工作原理 滑动轴承的检修第68页/共85页轴承定义与分类 轴承是与轴颈相配合，并对轴起支撑和定位作用的零件，在运转中相对转动件之间产生摩擦，是支承转体的部件。 常规机械设备采用的轴承可分为滑动轴承和滚动轴承。第69页/共85页滚动轴承 滚动轴承具有摩擦阻力小、起动灵敏、效率高、润滑简便和易于互换等优点，应用较广泛。 其缺点是，承受载荷能力小，抗冲击能力较差，高速时出现噪声，工作寿命也不及液体摩擦的滑动轴承。第70页/共85页滑动轴承一般大功率的动力设备常优先选用滑动轴承，它具有以下优点： 1.能承受重载与冲击载荷，抗振能力强，减震性能好； 2.运行可靠，突发性事故少，在发生事故前有明显预兆，使用寿命可以与主机匹配； 3.不需要特殊材料，便于制造、安装、检修及运行中的维护，运行时噪声低。第71页/共85页滑动轴承不足之处： 1.摩擦能耗高于滚动轴承； 2.对轴的精度、表面粗糙度要求高，对轴瓦的刮削工艺要求严； 3.需有专门的油系统，增加了检修的工作量； 4.对油质及润滑油参数均有严格要求。第72页/共85页滑动轴承第