蒸汽透平原理结构及操作指南

1、蒸汽透平操作指南概述本操作指南中描述的应用于尿素装置的SAC1-8型透平，通过联轴器和轴承箱驱动两段离心式压缩机2MCL606和2BCL306/A。上述设备安装于同一基面。透平的正常工作需要的动力蒸汽压力为43巴。设备的布置图将在后页的简图中给出。透平的操作条件将会在本部份的后页中给出。该操作指南包括制造特色、控制、安全和设备监控，设备的操作维护，润滑油系统、安装、维护工具。透平的辅助设备和选用的仪表相关资料另外提供。设备的安装组装指南将在第2部分中第一节中设备基础安装注意事项中提供。BASEPLAILCOIPLL'GkOPLEX2.0MSIISiTE.lMTLRRINESACl-&#

2、187;cmPLI、GCOlHINGKOPLEXKOPLEXOMHL5MsHCEMHIMGAL(OMFRESOR2MCL"GGEARBOXBURGE.TREBE.FD以34thDICHAKGE兄LErRRGAICOMPRESSORIOI%nMIOtH窖teamjMEIlitSI(TlOhKNIW%<IJOSI*HtRGkSrdSICHCNIXJEC1IS2ndDISCHARGE3rdDISCHARGEKAiiAlST2ndSt(TIOS4msi:匚1titiiiiij«iii压缩系统安装简图主要尺寸和重量主要尺寸见下图名称重量KgN透平SAC1-81800017658

3、0透平转子180017658压缩机2MCL606550005395502MCL606转子250024525压缩机2BCL306A8500833852BCL306A转子1401373.4压缩系统安装简图透平型号：SAC1-8编号：190.057透平运行数据（设计值）额定功率（A.P.I）KW10611最大连续转速RPM7133新蒸汽压力正常Bara43.0最高Bara45.0最低Bara41.0新蒸汽温度正常C387最高C394最低c380抽气压力正常Bara25.0注气压力正常Bara4.1乏汽压力正常Bara0.2透平蒸汽消耗表SOL19436/4蒸汽透平隔热隔热是在透平的表面部分区域采用棉

4、被包裹避免于环境直接接触。这些棉被需采用不锈钢铁丝系牢。隔热方案整个透平除表冷器部分外都需要做隔热处理，控制阀和紧急事故停车阀的保温固定在基础上，蒸汽管线采用铝包裹石棉保温。特别注意，隔热棉应该紧密贴附于设备表面，避免形成空气夹层。设备的边缘和配管需要根据外部轮廓进行相应的变化。仪表探头必须露出隔热层。当仪表密集时，应该在块状隔热层上提供仪表探头孔。对于田系歹U透平（SC,SANC,SAC,SNC,SANC,SGC,SGDF欣表的接线端应采用毛料或类似编制物缠绕保温。隔热层应该在确认法兰无泄漏后安装。棉被的选择a）对于蒸汽温度低于450c的区域，应采用60miff的隔热棉被。b）对于蒸汽温度高

5、于450c的区域，应采用90miff的隔热棉被。1ROTOR2OITERCASING3FRONTSUPPORT4REARSIPPORTSAC透平概述设计：透平缸体和导叶蒸汽从轴向进入透平，通过速关阀，进入到进气室。进气室是一个与上缸体连接的短管，高调阀安装在该腔室中。透平的缸体分为注汽段和乏汽段。背压式透平与全凝式透平结构相似都具有注气段。根据新蒸汽品质不同，注气段的缸体厚度不同。注气段的尺寸正好与乏汽段的连接尺寸吻合。SAC透平乏汽段通过螺栓与注气段连接。透平的缸体是水平破分。上下缸体通过法兰面用螺栓连接起来。内缸体SAC透平具有内缸体，一般采用轴向破分，也存在垂直破分段。才用对称的设计，使

6、其具有相同的热膨胀。因为内缸体一般采用可弯曲的片装结构支撑，用来释放热膨胀。上下缸体上的横向和轴向的滑销系统，保证了内缸体的与外缸体的相对位置。内缸体通过一个L形的短管与进气室相连接，其特点是允许短管自由膨胀。下缸体具有两个压力平衡区域，用来补偿五个喷嘴室上下的压力平衡。喷嘴组和进气腔都连接在外缸体上。喷嘴组被设计成半弧形，与外缸体连接。在调节段，下缸体被设计成一个整体避免过多的泄漏。喷嘴被固定在喷嘴模块上，喷嘴组与蒸汽室独立连接，同时也作为平衡asguideforbalancedrumgland。导叶持环通过加工的凹槽安装在外缸体上，它们通过定位键确定横向位置，通过垫片调节高度。支撑SAC透

7、平的外缸体通过前后端轴承和排气端左右两边的猫爪分别支撑。外缸体的垂直方向上的调整通过调整垫片调整支撑平面和支架的垫片来完成。装配螺栓法兰与支架间的间隙允许缸体轴向和旁向上自由膨胀。下缸体的中心位置是通过导向键来确定的，同时导向键的存在允许缸体在垂直方向上自由的膨胀。缸体的死点位置在后端支撑上。下缸体可以通过前端轴承座与前端支撑架之间的滑动来释放热膨胀，通过左右的猫爪来释放横向热膨胀。以保持转子和汽缸轴向的相对位置不变。透平的转子通过轴承支撑在径向与外缸体保持相对独立。径向轴承才用的多油楔或可倾式轴承，也是一种巴氏合金轴承。轴承的轴向位置通过径向和推力联合轴承来确定。它是一种既能够径向支撑，也能

8、够平衡轴向推力巴氏合金轴承。转子的热膨胀是向排气缸方向的。而透平缸体的膨胀在在后端支撑相反的方向，因此当两者温度接近时，膨胀差将会非常小。透平的转子和叶片透平的转子是铸造的。除了调节级外，叶片都采用反动式。叶片有根部，除低压缸采用的是扭转叶片，冷凝段采用锻造叶片外其余叶片都采用实锻铣制而成。drumstages级的叶片采用T型叶根，调节级和凝气式透平末级采用叉形叶根。导向叶片是用冷拉材料制造而成，叶根使用尖端分叉型。叶尖密封和轴封轴的径向上的密封带和导叶持环上相反方向上的密封带组成了迷宫式密封。在轴穿出外缸体的部分都采用了这种密封形式，不但起到了密封的作用，还不限制轴的自由热膨胀。在密封内部，

9、从间隙泄漏的蒸汽被释放到一个压力较低的区域，这样限制了泄漏到大气中蒸汽的量。凝汽式透平被还在此设计了密封蒸汽，以保持足够的真空。管理和控制在新蒸汽的入口安装了一个或者两个速关阀用来控制蒸汽进入蒸汽室。正常操作时，控制油反方向顶住弹簧，保证速关阀打开。紧急情况下，控制油泄压，速关阀立即关闭。控制阀用来控制进入透平蒸汽的量从而控制输出功率或者转速。高调阀用来控制新蒸汽的量，低调阀用来控制抽气段后进入低压缸的蒸汽量，它们都是采用的油动式液压伺服系统。控制阀通过一个杠杆机构来调节，连接于蒸汽室的两根阀杆，从而控制阀门开度。控制系统的控制脉冲电液转换器安装在前端轴承架上。SAC1-8型透平主要部件命名1

10、 .前端外部支撑2 .外缸体3 .乏汽缸体4 .后端外部支撑5 .高调阀6 .低调阀7 .速关阀8 .前端径向轴承9 .后端径向轴承10 .推力轴承11 .转子12 .高压段内缸体13 .低压段内缸体14 .高压段导叶持环15 .低压段导叶持环16 .前端密封环17 .后端密封环18 SUPPORTFORFRONTPICK-UP挡油环19 SUPPORTFORREARPICK-UPSACLi5TEA1IILRBIXETRAXTR.LT1OSSIMPLIHLDDRAWIXG透平缸体：外缸体以下这些部件安装在外缸体上：高压缸内缸体、定位环diffuserholdingring，低压缸内缸体，低压缸

11、导页持环和密封环。外缸体是由前、后和中间三部分组成，它们可能是整体的也可能是用螺栓连接起来的。组装式的缸体后段可以采用不同的材料。除此之外，外缸体还可以根据不同的压力分为多段。在不同的压力段用连板隔开嵌有不同内缸体或导叶持环。一致的叶片设计，通过不同的联合形式，形成不同长度的导向叶片。使得采用不同新蒸汽、抽气、乏汽压力成为可能。外缸体从轴向剖分成上下两部分。高压缸体上部支撑。上下缸体通过螺栓和法兰面连接在一起。Theoutercasingisaxiallysplitintwohalves.TheH.P.toppartrestswithitsbracketsontheforwardcasings

12、upport.whilethebottompartisassembledtothetoppartattheflangedjointbyscrewandstuds.Theexhaustsectionbottompartrestswithitsbracketsontherearsupports,whilethetoppartisassembledtothebottompartattheflangedjointbyscrewandstuds.1调节阀杆孔2安装导向叶片持环的凸缘3排气段4安装后密封体连板5安装后轴承座的支板6后汽缸导向装置7法兰螺栓孔8安装导向叶片持环的连板9前端缸体支撑10安装前密

13、封连体板11新蒸汽进口12调节阀座Fig+1-TuibiiKOutercasing高压段内缸体喷嘴室从水平面上剖分为上下两部分，其上安装有喷嘴组和隔板汽封。喷嘴室用来导引经过调节阀来的蒸汽进入叶轮腔室。喷嘴室安装在外缸体上。用来支撑喷嘴室的定位销Eccentricguide支撑在外缸体的底部。喷嘴室底部左右两边用调整垫片来调整高度。喷嘴室通过上面的圆周凹槽装配在相对应的外缸体支撑板上。支撑板也决定了轴的位置。oitterCASINGCIRCUMFERENTIAL GROOVEPACKING GLANDSTEAM FLOW DIRECTIONNOZZLEECCENTRIC GUIDESTEAM

14、CHAMBER (LOWER HALF)OUTER CASMG (LOWER)STEAM CHAMBER (UPPER HALF)ADJUSTING PLATESDETAfl. A-A低压缸内缸体喷嘴室从水平面上剖分为上下两部分，其上安装有喷嘴组和隔板汽封。喷嘴室用来导引经过调节阀来的蒸汽进入叶轮腔室。喷嘴室安装在外缸体上。用来支撑喷嘴室的悬挂销Eccentricguide支撑在外缸体的底部。喷嘴室底部左右两边用调整垫片来调整高度。喷嘴室通过上面的圆周凹槽装配在相对应的外缸体支撑板上。支撑板也决定了轴的位置。INNERCASINGL.P.Thenozzleschamber,dividedint

15、wohalves,alongthehorizontalcenterplane,containsthenozzlegroupsandsupportsthepackingglandaroundthebalancedrum.Itservesforguidingthesteamflowfromthecontrolvalvenozzlesintothewheelchamber.Thenozzleschamberisassembledintheoutercasing.Eccentricguidearrangedbetweennozzleschamberandoutercasingatbottom,aswe

16、llasshims(plates)undertherightandleftsideofnozzleschamberbottomhalveserveasradialadjustment.Itisinsertedwithitscircumferentialgrooveintoacorrespondingsupportingweboftheoutercasing;thewebassuresalsoaxialposition.STEAM FLOW IJtRECHONNOZZLESDEI AIL AvUPPER HALF OF OUTER CASINGSTEAM CHAMBER (UPPER HALF)

17、STEAM CHAMBER (UPPER HALF)Sl'KAM CTIAMRER (LOWER HALFADJUSTINGPLATEPACKING HLA1MDCIRCUMFERENTIAL GROOVE透平缸体：高压段导叶持环导叶持环上安装有透平静叶。导叶持环通过其上面的一个与外缸体上连板相对应的凹槽装配于外缸体上。这个连板也用来固定轴的位置。导叶持环通过调整如图A-A所示的垫片来调整相对应的高度。外缸体底部的定位支撑销确定了导叶的排列，同时能够防止导叶的跟随旋转。TURBINECASINGS:GUIDEBLADECARRIER(H.P.)Theguidebladecarriera

18、ccommodatestheguidevanesoftheturbineblading.Itisinsertedwithitscircumferentialgrooveintoacorrespondingsupportingweboftheoutercasing.Thewebisusedalsoforaxialpositioning.TheguidebladecarriersareadjustedtothecorrectheightbyappropriatethicknesswhichareplaceduponthemountinglugsasshowninDetailA-Aofthisdwg

19、.Eccentricguidepin(s)projectingfromthelowerhalfoftheoutercasingpermitsthealignmentinradialdirectionandservesalsoforlockingthecarrieragainstrotation.CIRCUMTORENnAL GROOVEGUIDE BLADE CARRIEROUTER CASING (UPPER)BLADE (S)OUTER CASINGdetail a-aouter casingECCENTRIC GUIDETYPICAL DWGGUWE BLADE CARJIEER (LO

20、WER)THICKNESS透平缸体结构：低压导叶持环低压导叶持环上有透平静叶。导叶持环通过其上面的一个与外缸体上连板相对应的凹槽装配于外缸体上。该连板同时也起到了固定轴位置的作用。导叶持环通过调整如图A-A所示的垫片来调整相对应的高度。如图B-B所示调整螺栓套spacer手口调整螺栓用来将导叶持环锁在外缸体上，来维持导叶持环的正确高度。TURBINECASINGS:GUIDEBLADECARRIER(L.P.)Theguidebladecarrier(L.P.)accommodatestheguidevanesoftheturbineblading.Itisinsertedwithitscir

21、cumferentialgrooveintoacorrespondingsupportingweboftheoutercasing.Thewebisusedforaxialpositioning.TheguidebladecarrierisadjustedtothecorrectheightbyappropriateshimswhichareplaceduponthemountinglugsshownindetailA-Aofthisdwg.Adjustedspacersandsettingscrewshelptomaintainthecorrectheightbylockingtheguid

22、ebladecarriertotheupperhalfoftheoutercasing(DetailB-B).11 OUTER CASINGOUTER CASING (UFPER)DETAIL B-B汽封目的汽封就是在轴和轴相对应的密封表面上嵌上密封带或轴表面上制造梳状密封带，组成的固定缸体和旋转转子之间没有机械接触的密封装置。这些连续的迷宫式的密封带起到了能量转换的作用。将流体的势能转换为动能，动能在一系列的密封结构中被消耗。这样的密封装置运动部件与固定部件没有任何接触，而少量的蒸汽泄漏是可以接受的。f ig. 1 - Pnckiu C*D Drotor sb a ft withcrtulk

23、ed-in sealing sn ipsFig-2-Packingglnud:rotorshaftwithcoinblikeprojections设计汽封被轴向被分成两部分，它们被有效的固定，防止旋转和保持两部分之间位置的相对固定。不锈钢的密封带，通过方形截面的特殊工具嵌在汽封内表面凹槽上。正压汽封用汽封来密封透平缸体内高压气体时，大部分的泄漏蒸汽将会在梳齿密封的中段被消耗掉。自由很小一部分泄漏的蒸汽会漏入收集凹槽，排放到大气中。凹槽收集段的轴上有一鱼鳍一样的装置，在离心力的作用下将汽封末端的大气吸入到收集凹槽，与泄漏的蒸汽一起排放到大气，这是一种非常有效的方法，防止密封蒸汽从汽封泄漏出来进入

24、到旁边的轴承箱，并加热轴承。负压汽封负压汽封就是要阻止正压流体通过汽封漏入到负压区。与正压汽封不同的是汽封的结构不是要吸入泄漏的蒸汽，而是要在汽封中通入微正压的密封蒸汽。密封蒸汽将汽封分隔成两部分。一部分进入到透平的缸内，另一部分泄漏到收集槽与空气一起被抽气器抽出冷凝。1 Casing2 Glandbush3 Caulkin9material4 Packingring5 TurbineshaftThisdwgisvalidonlyfortypeHGFig.3-Designofthepackinggland冷凝液排放汽封内由于蒸汽的泄漏和密封蒸汽的冷凝将会在汽封结构内形成冷凝液，形成的冷凝液通过

25、汽封结构底部的孔有效排除。透平转子(凝汽式)设计透平的转子一般由三部分组成，前段3-6级，套装叶轮段7-9级，后段10-14级。功能通过透平的转子动叶和缸体上的静叶的配合将蒸汽的热能转化为机械能。结构如图1所示是SAC型透平的典型结构，其特征如下：转子为整体铸造结构，控制级叶轮(7和7A)和推力盘(3)铸造而成。转子由两个压力润滑径向轴承支撑(4和11)。Afterthefrontjournalbearingcomethestripsfortheouterglandbush(5)andtheinnerbush(6).Themainbalancingplanesarelocatedinfront

26、oftheinnerglandbush,afterthefinalrowofmovingblades,andbetweenthetwo(16).Inadditiontherearesecondarybalancingplanesinfrontoftheouterglandbush(17).3 .推力盘4 .前端径向轴承接触面5 .前端外部汽封段6 .前端内部汽封段7 .调节段冲动叶轮Impulsewheelbladerimofregulatingstage7A调节段冲动叶轮Impulsewheelbladerimofregulatingstage8 鼓式叶轮段Drum-bladingsecti

27、on9 .低压叶轮段10 .后汽封段11 .后径向轴承接触表面14联轴器锥面Coupling-flangecone16主配重面17后端辅助配重面917图1透平转子典型结构叶片概述透平叶片的作用是将热能转换为机械能。透平的叶片在透平的效率和可用性上起着决定性作用。因此制造商都在不遗余力的在改进叶片的外形和强度。自从围带的应用，所有的调节级和反应级reactionstagestf入式叶片的设计都不用在考虑振动的频率问题了，因为围带的存在极大的减少了叶片的振动降低了有害的振幅图1装有叶片的转子的一部分为了降低振动扭曲式的低压段叶片采用了拉筋如钛合金不锈钢拉筋将整个叶片连接起来。调节级透平设计了一个调

28、节级，它的冲动式叶片允许从喷嘴来的蒸汽流量的变化。调节级在透平的控制中起着不可或缺的作用。它允许蒸汽以最大量经过调节阀进入到膨胀级。调节级的两种类型的叶片叶根单叉式和叶根多叉式反应级Fig.2反应级在调节级后, 外形和扭曲角度。叶片的工作时存在50%的反动作用。动叶和静叶都具有相同Fig.3-RotorbladeFig.4-Groupofguideblades动叶片如图3的倒T形叶片采用实心材料铳制而成，将根部插入轴的安装凹槽后用黄铜填充固定。这些叶片被设计成安装完成后，除了安装空间外无任何多余的空间。一个带有销钉的锁定叶片，被用来锁定所有的叶片而不形成任何间隙。导向叶片（静叶片）导向叶片采用

29、冷拉材料制作而成。叶片根部尖端分叉，它们通过安装位置上的凹槽保证正确的间隔，使用怫钉将所有的叶片怫合成一组。低压段叶片透平低压段的最后两三级叶轮采用标准尺寸叶片组合而成。叶片的尺寸选择的依据是无论末级轴向速度是多少，在获得最大流量的同时漏失率最小。必须考虑叶片根部和顶部的不同的圆周速度，与其一样叶片的扭曲长度也必须考虑。无论是T形叶根还是叉形叶根的叶片在径向安装槽内都是通过锥度销或者底部西卜保证叶片不被甩出。叶翼都被加工的很薄是为了防止失速和形成大液滴。最后一级叶片问间隙较大是为了通过加大流通面积雾化小液滴，外残留的液滴提供足够的加速空间，减少液滴对叶尖的冲击。Fig.5-L.Pstagewi

30、thT-rootbladesFig.6-L,P,stagemthfork-rootblades叶尖密封如果透平带50%的反动，则动叶和静叶间压力同时降低。压力的变化将会在叶片和固定的缸体间的间隙产生一些蒸汽流量，发生泄漏。为了降低泄漏量，必须采取有效的叶尖密封。叶片顶部的围带提供径向凹槽，与缸体上的密封带一起形成一个有效的迷宫密封如图7Fig.7-Blade-tipseals转子上的围带是采用铳制的实心材料与叶片怫合在一起组成的。导叶持环和叶轮外部的围带都才用不锈钢制造而成，它们适应较大的前后压差。另一方面，如果因为不正常膨胀原因造成围带和密封带之间的接触，这些密封带将有足够的变形来承担，避免

31、了损坏事故的发生。这些密封带如果发生磨损或者变形在正常的检修过程中非常容易更换。前端轴承座功能前端轴承座主要用来安装径向轴承和推力轴承，同时也用来支撑缸体。设计前端轴承座被水平剖分成两部分。下半部分通过螺栓连接在透平的安装基板上，安装螺栓的孔具有一定的间隙（9）,用来释放轴承座产生的热膨胀。2紧急停车系统安装位置Openingforemergencytrippingdevice4 径向轴承挡板Supportingwebofjournalbearing6 径向轴承润滑油入口Oilinlettojournalbearing7 基座滑动键沟Keywayforslidingkeyofsupportpl

32、ate8 出油口Oildrain9轴承座安装条形螺栓孔Elongatedholeforbearingpedestalmountingscrew10 推力轴承润滑油入口Oilinlettothrustbearing11 透平缸体紧固螺栓孔Tappedholeforturbine-casingfasteningscrew12推力轴承支撑挡板Supportingwebofthrustbearing13危机保安器安装位置Flangeforemergencyspeedgovernoradjustment图1前端轴承支撑条形孔可以让轴承座沿着轴向自由滑动，释放热膨胀。轴向的键（7）保证了轴承座在轴向滑动。

33、在轴穿过轴承的位置，有油封环防止油泄漏出来。6、8、10所示的法兰用来安装润滑油的进出口管线。附件轴承座上部钻的孔用来安装紧急停车装置（2）和一些监控设备，如热电偶和振动传感器。13这两个法兰盲面是用来安装危机保安器serveforadjustingtheemergencyspeedgovernor.推力轴承目的推力轴承是用来平衡轴向的，平衡盘平衡过后的剩余轴向力。以及由轴承箱传来的轴向推力。剩余的轴向力的大小主要由透平的负荷决定。除此之外，推力轴承还用来确定轴与透平缸体的相对位置。详细资料包含在辅助设备附件中。推力轴承典型结构推力轴承可以起到支撑透平转子作用，它们被安装在各自的轴承座上。推力

34、轴承是一种可倾斜式强制润滑轴承。润滑油在压力的作用下从径向润滑油孔送入轴承表面和接触面上，从侧面回油。表面熔铸有白合金轴承基块A与块铁B作为一个整体与两个油环F一起被安装在轴承外壳C上。推力瓦块可以在轴承外壳内做轴向的摆动，从而减小转子的振动。垫块用螺栓D固定在轴承壳内。轴承外壳的下半部分用定位销钉固定在轴承座上，防止轴承的跟随旋转。铁制成的轴承外壳C水平剖分成两部分，推力瓦块和垫块用螺栓连接起来固定在轴承外壳内。轴承下半部分外壳通过防转销钉固定在轴承座上。冷凝式透平后部支座功能透平后部支撑结构主要是轴承箱和排气缸支撑架。包括后端内部轴承支撑和透平排气缸支撑和透平转子支撑。Therearsup

35、portelements-bearinghousingandsupportbracketsoftheexhaustcasing,rearinnerbearingsupport,supportplates-serveforsupportingtheturbinecasingandtheturbinerotorandfortheiralignmentrelativetoeachother.设计透平缸体是通过后端排气支架支撑，该支架通过螺栓连接在透平安装基板上。在固定的螺母下的垫片具有一定的间隙，支架上的固定排气缸的螺孔也比螺杆的外径大，以利于自由膨胀。在支撑机架和安装面板上，具有一个滑动键槽，以保

36、证后缸体受热后能够在轴向自由滑动。后轴承座通过沉头螺钉与后缸体连接在一起在垂直方向上通过调整垫片调整高度，横向与后缸体的下部猫爪一起滑动。后端轴承座被水平剖分成两部分。用来安装支撑转子的径向轴承。朝向透平的方向轴承座用有油封环。轴承座的上半部分被用来安装电、压转换器，盘车器灯装置。1径向轴承基座表面Seatingsurfaceforjournalbearing2油气排放法兰Flangeforvapourduct3 排气缸Exhaustcasing4 基板Baseplate5 润滑油入口Oilinlet6 轴承支座Bearingcasing7 缸体导向器Casingguide前端轴承密封环目的轴承密封环的作用是在轴穿过透平缸体轴承支座的地方起到密封作用。设计轴承密封环水平剖分