2汽轮机转动部分

1、汽轮机的转动部分一、汽轮机的叶片 叶片的结构 叶片按用途可分为动叶片和静叶片。叶片由叶型、叶根和叶顶三部分组成。（一）、叶型 叶型部分是叶片的基本部分，由它构成汽流通道。为了提高能量转换效率，叶片断面型线及其沿叶高的变化规律应符合气体动力学的要求。 按叶型部分的横截面变化规律，可把叶片分为:等截面叶片(直叶片）和变截面叶片（扭曲叶片）。P87Lb5C1020 按工作原理不同分为:冲动式叶片和反动式叶片。（二）、叶根 叶根是叶片与轮缘相连接的部分，它的结构应保证在任何运行条件下叶片都能牢靠地固定在叶轮上，同时应力求制造简单、装配方便。常用的叶根型式有：T型叶根菌型叶根叉型叶根枞树型叶根P87Lb

2、5C1021T型叶根这种叶根结构简单、加工方便、工作可靠为短叶片普遍采用。它的缺点是叶片的离心力对轮缘两侧截面产生弯矩，使轮缘有张开的趋势。故将叶根和轮缘上做成凸肩形。菌型叶根这种叶根和轮缘的载荷分配比T型叶根合理，因而强度较高，但因加工复杂，其应用不如T型叶根广泛。 以上两种叶根属于周向装配式叶根。这类叶根的轮缘槽上开有一个或两个缺口，叶片就从这些缺口一片片依次装入轮缘槽中。最后装在缺口处的叶片叫做封口叶片，研配装入后用两个铆钉固定在轮缘上。 周向装配式叶根的缺点是当个别叶片损坏时，不能单独拆换，而必须将部分或全部叶片拆下重装。叉型叶根 这种叶根的叉尾直接插入轮缘槽内，并用两排铆钉固定叉尾数

3、可根据叶片离心力大小选择。叉型叶根强度高、适应性好，被大功率汽轮机末几级广泛采用。叉型叶根加工方便，便于拆换，但装配时比较费工，且轮缘较厚，钻铆钉孔不便，所以整锻转子和焊接转子不宜采用。枞树型叶根 这种叶根沿轴向直接装入轮缘相应的枞树槽中。这种叶根承载能力强叶根齿数可根据离心力大小决定，同时拆装容易，故被大功率的调节级和末几级采用。但由于其加工面多，精度要求高，所以受到限制。（三）、叶顶 汽轮机同一级中,用尾带、拉金连在一起的数个叶片称之为成组叶片（叶片组）；用尾带、拉金将全部叶片连接在一起的称之为整圈连接叶片；不用尾带、拉金连接的叶片称单个叶片或自由叶片。尾带、拉金的作用 采用尾带、拉金可增

4、强叶片刚性，降低叶片的弯应力，调整叶片的频率。尾带还构成封闭的汽流通道，防止蒸汽从叶顶逸出，有些尾带还作出径向汽封和轴向汽封，以减少级间漏汽。 另外装设尾带、拉金可以改变叶片的自振频率从而避开共振，还能减少叶片的振幅，提高叶片的振动安全性。尾带根据固定方式不同分为焊接尾带铆接尾带 拉金用来将叶片连接成叶片组。拉金通常作成棒状（实心拉金）或管状（空心拉金）。在一级叶片中，一般有12圈拉金，最多不超过3圈拉金。 当设计为自由叶片时，要将叶顶削薄，以减轻叶片重量，并防止运行中与汽缸相碰时损坏叶片。一般长叶片设计为自由叶片。叶片损伤的类型： 叶片损伤一般有机械损伤、水击损伤、腐蚀及锈蚀损伤和振动断裂等

5、。P88Lb5C1027 拉金一般是以612mm的金属丝或金属管，穿在叶身的拉金孔中。拉金与叶片可以是焊接，也可以是松动的。由于拉金影响汽流流动，且拉金孔削弱叶片强度，故在满足叶片振动和强度的情况下，可设计自由叶片。 在湿蒸汽区域内工作的级冲蚀现象最为严重，一般发生在动叶片进汽侧叶片顶部。 在汽轮机的末几级中，蒸汽速度逐渐增大，水分在隔板静叶出汽边处形成水滴，水滴运动速度低于蒸汽速度，因此，进入动叶片时发生与动叶背弧面侵蚀。叶片越长，叶顶圆周速度越大，水滴撞击动叶背弧面的速度也越高。由于离心力作用，水滴向叶顶集中，故叶顶背弧面水蚀严重。P177Lb3F4015 为了提高抗水蚀能力，在水蚀严重的

6、部位（叶片进口边背面上部）常采用抗水蚀能力的措施，具体做法有：镀硬铬、堆焊硬质合金层、焊硬质合金覆面或表面强化处理、热处理等。其硬化层长度最好不超过150mm。叶 片 振 动 叶片是一个弹性体，当突受外力作用后，叶片将产生自由振动，其频率称为叶片的自振频率（或称固有频率）。叶片的自振频率取决于叶片的尺寸、材料及叶片固定方式等因素。当叶片受到周期性的外力（激振力）作用时就会发生强迫振动。若叶片的自振频率等于或倍于激振力的频率，叶片就会发生共振现象，使叶片的振幅增大，甚至造成叶片损坏。引起叶片振动的原因在汽轮机工作中，沿圆周方向汽流的不均匀将对叶片产生激振力，引起叶片振动。激振力按其频率分为：低频

7、激振力-第一类激振力高频激振力-第二类激振力低频激振力-第一类激振力低频激振力是由于在轮周上有若干处汽流不均匀（大小或方向），叶片每经过此处受到一次扰动而产生的。原因如下：采用喷嘴配汽方式时，第一级喷嘴沿圆周布置成若干个弧段，当叶片经过相邻喷嘴弧段的间隔时，没有蒸汽作用，引起一次扰动而产生激振力。采用部分进汽时，叶片经过不进汽的弧段时，没有蒸汽作用，引起一次扰动而产生激振力。上、下隔板结合处的静叶由于结合不良引起汽流变化，产生激振力。个别喷嘴或导叶由于制造或装配工艺误差，引起汽流不均匀，产生激振力。级后局部汽流参数变化（节距不均匀、级后有抽汽口或排汽口有筋条存在等），产生激振力。 低频激振力对

8、长叶片的影响较大，因为叶片较长时，其自振频率较低，在低频激振力的作用下容易引起共振。注 意!常见叶片调频方法改善叶根的研合质量或捻铆叶根，增加叶片安装紧力以提高刚性；改善围带或拉金的连接质量；改变叶片组的叶片数；加装拉金；在叶片顶部钻减荷孔。P99Lb3C4082高频激振力-第二类激振力 由于喷嘴出口边缘有一定厚度，使叶片每经过一个喷嘴时，所受的蒸汽作用力就要突然变化一次，因而产生一次激振力，由于喷嘴的数量较多，故激振力的频率较高称为高频激振力。高频激振力对短叶片的影响较大，因短叶片的自振频率较高，在高频激振力的作用下容易引起共振。叶片振动的共振安全率 为了保证叶片振动的安全性，必须使汽轮机的

9、工作转速避开叶片的共振转速Nd。考虑到在共振转速附近叶片的振幅仍然很大，汽轮机工作转速有一定变化以及由于运行工况改变时，叶片工作温度将发生变化，叶片频率也将随之变化等原因，要求转速避开一定的范围，这个转速范围称为共振安全率。P96Lb4C3067二、汽轮机的转子汽轮机的转动部分总称转子 转子处在高温工质中，并以高速旋转，因此它承受着巨大的热应力和拉引力以及一些力矩。转子是由主轴、叶轮、动叶栅、连轴器等组成。转子是将蒸汽的热能和动能转变为旋转的机械能并传递给发电机。转子的结构汽轮机转子可分为：轮式转子、鼓式转子轮式转子：装有安装动叶轮的叶轮，多用 于冲动式汽轮机。鼓式转子：没有叶轮，动叶片直接装

10、在轮 鼓上，多用于反动式汽轮机。转子 轮式转子又分为： 套装转子 整锻转子 组合转子 焊接转子 叶轮与主轴分别制造，然后热套在轴上。这种转子加工方便、材料利用合理，叶轮和主轴的锻件质量容易保证，但是它不宜在高温条件下工作，快速启动适应性差。因为材料的高温蠕变和过大的温差会使叶轮与主轴间的过盈配合消失，发生松动。因此它使用于中低压汽轮机或高压汽轮机的低压段。套装转子整 锻 转 子 整锻转子由整体锻件加工而成。它的叶轮、联轴器、推力盘与主轴为一整体，因而不会出现叶轮等零件高温下可能松动的现象。此外，它的结构紧凑，强度和刚度都比同一外形尺寸的套装转子高。但是，整锻转子的生产需要大型锻压设备，而且加工

11、要求很高，贵重材料消耗量很大。使用于高温区工作的转子。 整锻转子的中心通常打有100mm的中心孔，其目的主要是便于检查锻件质量，同时也可以将锻件中心材质差的部分去掉，防止缺陷扩展，以保证转子强度。注 意组 合 转 子 组合转子它的高压部分为整锻式，中压部分为套装式。这种转子兼有上述两种转子的优点，广泛用于高参数、大容量的机组中压转子上。 焊 接 转 子 焊接转子由若干个实心轮盘和两个端轴拼焊而成。这种转子的优点是强度高、相对重量轻、结构紧凑、刚度大，而且能适应低压部分需要大直径的要求，因而常用作大型汽轮机的低压转子。转子的临界转速转子的临界转速：在汽轮发电机组的启动或停机过程中，当转速达到某一

12、数值时机组出现剧烈振动，而越过这一转速后，振动又减少到正常值，这个使机组产生剧烈振动的转速称为转子的临界转速。P93Lb4C1054 机组的工作转速可以高于或低于临界转速，工作转速高于临界转速的转子称为挠性转子；工作转速低于临界转速的转子称为刚性转子。为了保证转子的工作安全，要求工作转速必须高于或低于临界转速2535%以上。对挠性转子，在运行操作时，应迅速通过临界转速，否则将造成转子的损坏。在工作转速内轴系会有几个临界转速 组成轴系的各个转子的尺寸和质量分布不同，因而一阶临界转速各不相同，设计时都要经过严格的计算。各个转子的临界转速（包括发电机转子的一阶和二阶临界转速）都将在整个轴系的转速变化

13、中表现出几个临界转速。P175Lb3F3009转子在运行中应注意的问题 汽轮机转子在制造前后都是经过极为严格检验的，所以大轴由于制造原因产生的变形、裂纹是很少见的。但是，转子因运行操作不当，发生事故的可能性却是常见的。运行中转子发生的主要事故是大轴弯曲。! 大轴弯曲的原因汽轮机停机后没有及时投入盘车；汽轮机启动时操作不合理；（如：轴封供汽时间过长、暖机时间不够充分）由于运行时振动较大，造成转子弯曲；在安装或检修时，叶轮、轴套等套装件在轴上装配尺寸不对，紧力不合适，运行一段时间后，因轴内应力过大而弯曲变形。汽轮机转子发生断裂的原因 损坏机理主要是低周疲劳和高温蠕变损伤。 运行问题，主要是超速和发

14、生油膜振荡。 材料和加工问题，主要是存在残余应力、 白点、偏析、夹杂物、气孔等，材质不均 匀性和脆性，加工和装配质量差。P175Lb3F3010三、盘 车 装 置盘车装置：在汽轮机启动冲转前和停机后， 使转子以一定的转速连续地转 动，以保证转子均匀受热和冷 却的装置称为盘车装置。盘车装置的作用防止转子受热不均匀产生热弯曲而影响再次启动或损坏设备；可以用来检查汽轮机是否具备运行条件。对盘车装置的要求： 盘车装置既能盘动转子，又能在汽轮机转子转速高于盘车转速时自动脱开，并使盘车装置停止转动。汽轮机的盘车装置分为：低速盘车（35转/分） 高速盘车（4070转/分）汽轮机采用高速盘车的优缺点优点是：

15、高速盘车的鼓风作用，可使机内各 部分金属温差减少； 高速盘车可使轴瓦形成油膜，减少 轴瓦干摩擦。缺点是：盘车装置结构复杂，并且必须装配高压油顶轴装置，且容易发生故障。因此，大型机组又有改向采用低速盘车的趋势。四、联 轴 器 联轴器又叫做靠背轮，用来连接汽轮机的各个转子以及发电机转子，并将汽轮机的扭矩传给发电机。联轴器一般有三种形式：刚性联轴器 半挠性联轴器 挠性联轴器刚性联轴器装配式刚性联轴器：联轴器（又称对轮）用热套加双键分别装在相对的轴端上，对准中心后再一起铰孔，并用配合螺栓紧固，以保证两个转子同心，螺栓、螺孔分别打有相应编号，不能互换。整锻式刚性联轴器：它的联轴器与主轴成一整体。这种联轴

16、器的强度和刚度均较装配式高，也无松动危险。刚性联轴器的优缺点 刚性联轴器结构简单、尺寸小；工作时不需要润滑，无噪音；用在多缸汽轮机上还可以节省主轴承以缩短机组长度。多用于高压转子与中压转子、中压转子与低压转子之间的连接。 刚性联轴器的缺点是传递振动和轴向位移，找中心要求高，制造和安装少许有偏差都可能引起机组较大的振动。半挠性联轴器 半挠性联轴器，联轴器1与主轴锻成一体，对轮2则用热套加双键套装在相对的轴端上。两对轮之间用一波纹筒形半挠性套筒连接起来，并配以螺栓紧固。波纹筒形半挠性套筒在扭转方向是刚性的，在弯曲方向是挠性的。这种联轴器广泛用来连接汽轮机转子与发电机转子。半挠性联轴器的优缺点 半挠性联轴器由于使用了弹性较好的