汽轮机 - 结构

1、汽轮机本体结构 v通流部分通流部分：汽轮机本体中作功汽流的通道称为汽轮机的通流部分包括主汽门、调节汽门、导管、进汽室、各级喷嘴和动叶及汽轮机的进汽管。v汽轮机本体包括静止和转动两大部分。l静止部分：静止部分：汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承和滑销系统等；l转动部分：转动部分：主轴、叶轮和叶片等组成的转子。一、通流部分总体布置v缸的数目：单缸、多缸v排汽口的数目：单排汽口、多排汽口v轴的数目：单轴、双轴汽轮机的发展历程：单级、多级、多缸、双轴多级：功率、压差增大的要求。多缸：功率、流量增大的要求。双轴：功率、流量增大，排汽口增多，若仍用单轴，则轴变长，刚度下降。LPHP单缸单排汽口双缸单排汽口LPL

2、P四缸三排汽口HPIPLPLP双缸双排汽口LPHPLPHPIPLPLPLP四缸四排汽口HPIPLPLPLPLPHPIPLPLP四缸四排汽口二. 汽轮机本体的基本特点1、采用多汽缸结构、采用多汽缸结构v级数和转子的长度增加使转子刚性降低，将转子分成若干段，采用多汽缸结构2、采用多排汽口、采用多排汽口v提高汽轮机单机功率的途径3、采用双轴系结构、采用双轴系结构v为解决大功率汽轮机排汽口增多使转子过长的困难，可以设计成双轴系结构。4.高中压缸采用分流合缸方式高中压缸采用分流合缸方式v当一次再热机组的功率不是很大时，可把高压、中压通流部分配置在一个共同的汽缸内，采用此种布置的优点是：1高温区集中在汽缸

3、中部，两端温度压力较低，从而减少了对轴承和端部汽封的影响；2与分缸设计相比，可缩短主轴长度，减少轴封漏气；3可部分平衡轴向推力。二. 汽轮机本体的基本特点(续)高中压缸合缸5、多层汽缸结构、多层汽缸结构v太厚的汽缸壁会产生过大的热应力6、加长低压级叶片长度、加长低压级叶片长度v提高单机功率的有效途径一. 汽轮机本体的基本特点(续)多层汽缸结构 旧型旧型新型新型加长低压级叶片长度三. 汽轮机的静止部分（一）汽缸v汽轮机的外壳，是汽轮机的重要静止部件之一。根据汽缸进口处蒸汽参数的不同，可以将汽缸分成高压缸、中压缸和低压缸。汽缸的作用1将高温、高压的蒸汽与大气隔开，形成能量转换的环境；2内部包容隔板

4、、喷嘴叶栅及转子部件，共同构成汽轮机的通流部分；3承受安装在内部各零件的重量，管道的安装拉力，运行时汽缸内外的压差，汽缸内外温度变化产生的热应力以及连接管道热状态改变时对汽缸的作用力；4端部装有汽封，形成严密的汽室，防止蒸汽外漏，在低压部分防止空气漏入；5汽缸上加工有抽汽口，与回热抽汽管道加热系统一起完成回热循环，加热给水，提高循环热效率。汽缸汽轮机下缸及转子图（二）汽缸的支承方式 HP Turbine IP Turbine 内缸的支撑 （三）、 滑销系统（结构、作用）和汽轮机的热膨胀 v一）滑销系统的基本结构 v1) 纵销v位置： 轴承座底部和台板之间v结构：轴承座底部和台板开矩形纵向槽，中

5、间装入长条形销（键）v作用：限制轴承座横向运动，确保轴承座在汽缸膨胀推动下严格地沿纵向移动。 2）横销 v汽缸支撑横销：猫爪横销或（低压缸与基座）位置：轴承座上端面、汽缸两端结构：轴承座上端面开矩形横向槽，汽缸两端支撑处加工成横向长条形或开槽，配销作用：引导汽缸横向膨胀，限制汽缸、轴承座之间的纵向相对运动确保膨胀中不发生纵向偏斜。v轴承座底部横销位置：轴承座底部和台板之间结构：轴承座底部和台板开矩形横向槽，中间装入长条形销（键）作用：限制轴承座纵向运动，和横销共同锁死轴承座。 3) 立销v位置：轴承座纵向内端面中心处（横向）、汽缸两端中心处（横向）。v结构：轴承座纵向内端面中心处（横向）焊T形

6、销，汽缸前端中心（横向）处焊U形槽v作用：限制汽缸、轴承座之间中心的相对运动v4) 角销v位置：前轴承座底部纵向凸出边沿上v结构：类似角铁状，压在轴承座底部纵向凸出边沿上v作用： 防止前轴承座纵向滑动过程中翘起，确保座底面与台板紧密接触，轴承中心线与地面平行，转子中心线与地面平行. v5) 斜销v位置：低压缸撑脚和基座之间v结构：撑脚和基座开槽，配销v作用： 引导低压缸横向、纵向膨胀的叠加。 二） 滑销系统的作用 v转子和汽缸（轴承座和台板）同心的保证v汽缸均匀、对称膨胀。横向中分面上各点膨胀运动中仍然保持为中分面。三）胀差v1) 胀差的定义：启动、停机过程中因为转子、汽缸的质面比和加热条件不

7、同导致的轴向热膨胀的差值。v2) 胀差的危害：动、静部分轴向间隙减小。v3) 胀差的计算：l相对=l转子-l汽缸v4) 胀差的特征：推力盘处为0，离推力盘越远，胀差越大。v5) 汽轮机结构设计：离推力盘越远，隔板、轮盘轴向间隙越大。v6) 转子轴向热膨胀的相对死点：推力瓦v7）胀差的测量：各缸轴承处，测量转子和轴承（汽缸）之间位移。冷态推力盘靠在非工作面上时为0，转子多膨胀为正，多收缩为负。v8）胀差保护动作值的依据：离推力盘最远，离胀差测点最近处的轮盘、隔板冷态轴向间隙（推力盘靠在工作面上时）某300 MW汽轮机的滑销系统 （四）喷嘴和隔板1、隔板v隔板用于固定喷嘴叶片，并将整个汽缸内部空间

8、分隔成若干个汽室。v由隔板体，喷嘴叶栅和隔板外缘等部分组成v中小型汽轮机常将隔板直接安装在汽缸内壁的隔板槽中，大型汽轮机常将相邻几级隔板装在一个隔板套中，然后将隔板套固定在汽缸内壁上。v为了安装和拆卸方便，隔板沿水平中分面对分为上、下两半块，称上、下隔板。 概念:v喷嘴又称静叶片，实际上它就是相邻两静叶片所形成的汽流通道，其作用是将蒸汽的热能变为动能。隔板静叶实物隔板静叶实物2喷嘴反动式汽轮机静叶栅v概念：概念：轴承是汽轮机的一个重要组成部件，承受转子的重量和未平衡的轴向推力。有支持轴承和推力轴承两种类型。v支持轴承作用：支持轴承作用：支持转子的重量并确定转子在汽缸中的径向位置；v推力轴承作用

9、推力轴承作用：承担转子上未平衡的轴向推力并确定转子在汽缸中的轴向位置。v汽轮机的轴承都采用以液体摩擦为理论基础的轴瓦式滑动轴承。（五）轴承1. 圆柱形滑动轴承工作原理 2支持轴承 v根据轴承乌金内圆形状，可分为圆柱形轴承、椭圆形轴承和可倾瓦轴承等。 (a) (a) 椭圆形轴承椭圆形轴承 (b) (b) 可倾瓦轴承可倾瓦轴承 3推力轴承 四汽轮机的转动部分 v转动部分包括: 动叶栅、叶轮（或转鼓）、主轴动叶栅、叶轮（或转鼓）、主轴和联轴器以及紧固件和联轴器以及紧固件等旋转部件。v蒸汽作用在叶片上的力矩，通过叶轮、主轴和联轴器传递给发电机。v汽轮机的转动部分统称为转子，它是汽轮机的重要部件之一，起

10、着工质能量转换及扭矩传递的作用，它汇集了各级动叶栅上得到的机械能并传给发电机（或其他机械）v转子的工作条件相当复杂，它处在高温工质中，以高速旋转承受着离心力所引起的巨大应力、蒸汽作用在其上的轴向推力以及由于温度分布不均匀引起的热应力，还要承受巨大的扭转力矩和轴系振动所产生的动应力。（一）转子汽轮机转子高压转子高压转子低压转子低压转子1.套装转子2.整锻转子 3.焊接转子 组合转子 （二）叶轮 v概念概念:用来装置叶片并将汽流对叶栅的作用力所产生的扭矩传递给转子。v位置位置：装于主轴或与主轴联成一体，装上动叶片后置于汽缸内。v结构：结构：套装转子上的叶轮有轮缘、轮体和轮毂三部分组成。整锻转子和焊

11、接转子上的叶轮只有轮缘和轮体两部分。正在套中的叶轮 （三）叶片 v动叶片：在汽轮机工作过程中随汽轮机转子一起转动的叶片称工作叶片，作用是把蒸汽的动能转变成机械能，使转子旋转。 v静叶片安装在隔板或汽缸上；动叶片安装在叶轮或转鼓上。 安装在高压转子上的叶片安装在高压转子上的叶片 动叶片的结构型式动叶片的结构型式 v叶根：将动叶片固定在叶轮或转鼓上的连接部分，它的结构应保证在任何运行条件下都能牢固地固定。v叶型：相邻叶片的叶型部分构成汽流通道。v叶顶：汽轮机的短叶片和中长叶片通常在叶顶用围带连在一起，构成叶片组。长叶片在叶型部分用拉金连接成组，或者围带和拉金都不用，成为自由叶片。1叶根 T型叶根

12、(a)T(a)T型叶根；型叶根；(b)(b)外包外包T T型叶根；型叶根；(c)(c)双双T T型叶根；型叶根；(d)(d)装入装入T T型叶根的切口型叶根的切口 纵树型叶根 纵树型纵树型叶根承叶根承载能力载能力高高 叉型叶根 叉型叶根强度高、适应性好。检修时可以单独拆换个别叶片，所以被大功率汽轮机末几级广泛采用。但装配时比较费工；由于整锻转子和焊接转子的工作空间小，给钻铆钉孔带来了困难，所以这两种转子一般不用叉型叶根。 2叶身 v叶身是动叶片的主要部分，它构成汽流通道。它的横截面形状称作叶型，叶型的周线称为型线。 (a)(a)冲动式叶片；冲动式叶片； (b)(b)反动式叶片反动式叶片 3叶顶

13、结构 围带围带拉金拉金（四）盘车装置1、概念 在汽轮机不进蒸汽时驱动转子以一定转速旋转的设备称为盘车装置。 2、位置、位置 安装在汽轮机转子与发电机转子连接处的轴承箱上。盘车装置外观盘车装置外观 3、盘车装置的作用、盘车装置的作用v在汽轮机启动冲转前或停机后，让转子以一定的转速连续转动，以保证转子均匀受热或冷却，从而避免转子产生热弯曲；启动前盘动转子，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。4、特点、特点 操作简便，投入平稳，对高压油顶起要求低。功耗低，备有电液操作系统，可以实现电动盘车。 （五）联轴器1、概念 又称靠背轮，连接汽轮机转子或汽轮机转子与发电机转子的重要部件。2、作用 连接汽轮机转子或汽轮机转子与发电机转子的重要部件，用来传递扭矩和轴向力。3、分类 刚性联轴器、半挠性联轴