汽轮机本体检修课件(第四讲)

第六节汽轮机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。

一、轴承工作原理油膜润滑的基本原理由于汽轮机轴承是在高转速、大载荷的条件下工作，因此，要求轴承工作必须安全可靠，要求摩擦力小。为了满足这两个要求，汽轮机轴承都采用以油膜润滑理论为基础的滑动轴承。这种轴承采用循环供油方式，由供油系统连续不断地向轴承供给压力、温度合乎要求的润滑油。转子的轴颈支承在浇有一层质软、溶点低的巴氏合金（牌号为Chsnsb11-6），俗称乌金的轴瓦上，并作高速旋转。为了避免轴颈与轴瓦直接摩擦，必须用油进行润滑，使轴颈与轴瓦间形成油膜，建立液体摩擦，从而减小其间的摩擦阻力。摩擦产生的热量由回油带走，使轴颈得以冷却。能承受较大的载荷，高转速、保持油膜稳定，轴瓦的磨擦损失小。汽轮机轴承的基本要求习题18油膜的形成原理假如有不平行的Ａ、Ｂ上下两平面构成楔形，其四周充满油，Ｂ平面固定不动，Ａ板上承受ｐ的载荷且以一定的速度移动时，由于油的粘性将润滑油带入油楔里。当带入油楔里的油量与油楔中流出的油量相等时，在油楔中的油就产生与载荷ｐ的大小相等而方向相反的作用力Ｆ，将Ａ板微微抬起，于是在两平面的油楔中建立了油膜，Ａ板就在油膜上滑行，而不会与Ｂ平面产生干摩擦，从而油膜起到了润滑作用。两平面间建立油膜的条件是两平面之间必须形成楔形间隙两平面之间有一定速度的相对运动，并承受载荷，平板移动方向必须由楔形间隙的宽口移向窄口润滑油必须具有一定的粘性和充足的油量轴承中液体摩擦的建立以圆筒形轴瓦为例：轴瓦直径是大于轴颈直径的，在静止状态下，轴颈置于轴瓦底部，轴颈圆心0/在轴瓦中心0的正下方，轴颈与轴瓦之间构成自上而下的楔形截面间隙。当连续向轴承内提供足量的润滑油，并使轴颈高速旋转(图示为顺时针向旋转)，右侧楔形间隙中有粘性的润滑油附在轴颈上一起转动，并带动各层油一起转动，而且将润滑油由宽口带向窄口，楔形间隙的进油量大于出油量，并且由于润滑油几乎不可压缩，使积聚在狭窄的楔形间隙中产生油压，当油压超过轴颈上的载荷时，就抬起轴颈，轴颈抬起后，楔形间隙增大，油压有所下降，轴颈又下落一些，直至楔形间隙内油压与轴颈上载荷平衡，轴颈便稳定在一定位置上旋转。此时，轴颈与轴瓦间有油膜隔开，建立了液体摩擦，使轴承稳定工作。

(a)轴在轴承中构成楔形问隙(b)轴心运动轨迹及油楔中的压力分布(周向)(c)油楔中的压力分布(轴向)二、径向支持轴承分类习题19圆筒形轴承

圆筒形轴承的合金内孔是一个圆筒，它是最普通的轴承形式之一。其结构简单，润滑油的消耗量和摩擦损失都较小。但它只在下部形成一个油楔，在高速轻载的工作条件下，油膜刚度差。右图为固定式圆筒形轴承，轴承是由上下两半组成，并用螺栓和止口连接成一整体。下轴承支持在三个用碳钢制成的垫铁上，垫铁用螺钉与轴瓦固定在一起，垫铁与轴承之间装有垫片，采用增减垫片厚度来调整轴承中心的位置，上瓦顶部的垫铁和垫片用来调整轴承与轴承盖之间紧力。润滑油通过轴承水平面下方垫铁进油孔进入，节流孔板用来调节进油量。润滑油进入轴承后，随着轴颈旋转先经轴承顶部间隙，再经轴颈和下瓦之间的间隙，然后从轴承两端泄出，由轴承座油腔返回油箱。

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；8一连接螺栓椭圆形轴承

椭圆形支持轴承的合金表面呈椭圆形，椭圆的长轴在水平对口位置。轴承的上部和下部各有一个楔形油楔，转子旋转时两油楔相互作用可得到较好的油膜刚度，使转子不易在垂直方向产生振动，近年来被广泛采用。但椭圆形轴承耗油和摩擦损失都大于圆筒形轴承。椭圆形轴承在各种容量的低压转子上普遍采用。（a）整体结构（b）合金表面形状示意三油楔轴承

(a)示意图；(b)油楔压力分布图；(c)结构图

1一调整垫片；

2一节流孔φ35；3一带孔调整垫铁；4一轴瓦体；5一内六角螺钉；6一止动垫圈；7一高压油顶轴进油三油楔支持轴承的轴瓦有三个长度不等的油楔，上瓦有两个油楔，下瓦有一个油楔，它们所对应的角度分别为θ1=105o~110o，θ2=θ3=55o~58o。设计中为了使油楔分布合理，上、下瓦结合面M—M不放在水平位置上(现为检修方便有的已改为放置在水平位置)，与水平面倾斜一个角度φ，一般φ为35o，并用销子锁牢。轴颈旋转时，三个油楔都建立起油膜，油膜力作用在轴颈的三个方向，如图中的F1、F2、F3。下部大油楔产生的油压力F1起承受轴颈上载荷的作用，上部两个小油楔产生的压力F2、F3使轴运转平稳，由于三个油楔的力相互作用，使轴承抗振性提高。轴承中除固定油楔面及排油沟外，都是光滑连续的圆柱面。固定油楔两端的窄面称为阻油边，使固定油楔不与外界直接相通，以减少轴端泄油，增加承载能力。可倾瓦轴承

可倾瓦支持轴承是密切尔式的支持轴承。一般由3～5块或更多块能在支点上自由倾斜的弧形瓦块组成，如图所示。瓦块在工作时可以随着转速或载荷及轴承温度的不同而自由摆动，在轴颈四周形成多油楔。若忽略瓦块的惯性、支点的摩擦阻力及油膜剪切摩擦阻力等影响，每个瓦块作用到轴颈上的油膜作用力总是通过轴颈中心的，故而不易产生轴颈涡动的失稳分力，因而具有较高的稳定性，它甚至可完全消除油膜振荡的可能性。可倾瓦支持轴承的减振性能很好、承载能力较大、摩擦功耗小，能承受各个方向的径向载荷，相对三油楔轴承，其结构好，制造简单，检修方便，因而它越来越多地被现代大功率汽轮机所采用。1一轴承瓦块；2一轴承体；3一轴承体定位销；4一定位销；5一外垫片；6一调整垫块；7一内垫片；8一轴承体定位销；9一螺塞；10，11一轴承盖螺栓；13一轴承盖；12，14一挡油板；15一螺栓；16一挡油环限位锖；17一油封环；18一挡油环销；19一弹簧可倾瓦轴承袋式轴承

(a)两半轴瓦合在一起；(b)两半轴瓦中分面填垫片；

(c)加工完成后去掉垫片该轴承是单套式结构，通过四块调整垫块定位于轴承座内。轴承的进油口设置在水平中分面附近，润滑油从右面顺转子旋转方向进入轴承；回油从两端泄出，进入泄油槽，通过泄油小孔排入轴承的油腔室。轴承底部开有顶轴油孔，顶轴油囊最深处的深度为0．2mm。轴承顶部有一锁定销，防止轴瓦与轴颈一起转动。在轴瓦底部还设置有测温元件。二、推力轴承对于反动式汽轮机，蒸汽在各级中产生的轴向推力较大。为了减小轴向推力，除了在通流部分设计中采用反向流动及双流外，还在转子结构上采用了平衡活塞，从而大大减小了轴向推力，而剩余的轴向推力则由推力轴承来承担。主要不同点金斯布里推力轴承与密切尔推力轴承主要不同处是瓦块能自位，推力瓦块背后有两排支承块(上、下支承块)，工作中使每块瓦块均匀受载荷，能自动调整分配受力，而传统采用的密切尔推力轴承最大缺点是每块瓦上吃力不均匀，很难调整，就是调整也不能达到吃力均匀的效果。看来，大型汽轮机采用金斯布里型推力轴承是目前的趋势。推力盘推力瓦块东方汽轮机厂600MW机组双推力盘密切尔推力轴承

独立式推力轴承独立式推力轴承装于高、中压转子中间。推力盘两侧各装有挂在安装环上的12块工作瓦块和非工作瓦块。安装环靠在能自位的球面座上。正向和反向推力分别作用在工作瓦块及非工作瓦块上。推力—支持联合轴承1一调整圆环；2一工作瓦块；3一非工作瓦块；4—6一油封;7一推力盘；8一支撑弹簧

9，10一瓦块安装环；11一油挡为保证轴向推力均匀地分配至各个轴瓦上,通常选用球面支承轴承。润滑油从支持轴承下瓦调整垫片中心孔引入，经过轴承环形室，一路顺中分面进入支持轴瓦，另一路经过油孔A、B分别流向推力盘两侧的工作瓦片和非工作瓦片中去。最后两路油分别经泄油孔C、D流回油箱，在泄油孔D上装有针形阀以调节润滑油量。金斯布里推力轴承

1—推力瓦块；2、6—调整块；3—调整块固定螺栓；4—支持环；5—外壳；7—外壳衬板；8、13—油封环；9—调整块销子；10—下部调整块；11—防转键固定螺栓；12—防转键；14—节流孔螺栓；15—螺母推力轴承单独安装在高中压缸端部的前轴承座内，并具有两层调整块，因而有良好的自位性能

工作原理转子的轴向推力通过推力盘传递到瓦块上，推力盘与用螺栓连接在汽轮机转子端部的短轴加工成一整体。在其两侧各安装有６块推力瓦块１，推力瓦块则由调整块2、6支承，并一起装在有水平中分面的支承环中，用定位销９支承定位。通过６块调整块的摆动使瓦块巴氏合金面的负荷中心处于同一平面，受力均匀，这就放宽了对全部瓦块的厚度必须严格相同的要求，便于加工。即使推力轴线与轴承座内孔不完全平行时，通过调整块的位移，仍可使负荷均匀地分布在推力瓦块上。推力轴承也是根据油膜润滑原理工作的，由于推力瓦块和调整块的局部接触，使瓦块在圆周方向上倾斜，与推力盘平面之间形成油楔。当推力盘随主轴旋转时，油被带入楔形间隙中，随着间隙的减小，油被挤压，油压逐渐增加，以承受转子的轴向推力。只有当楔形出口处的最小油膜厚度大于两金属表面的不平度时，才能形成液体润滑。因此在安装或检修时，对推力盘与推力瓦块接触面必须仔细研刮。支承环沿水平中分面分为两半，装在轴承外壳中，并通过支承环键螺钉来防止支承环和轴承外壳的相对移动。轴承外壳制成两半，在水平中分面处分开，用螺栓和定位销连接在一起。轴承外壳被安装在轴承座中。为防止轴承外壳在轴承座中转动，在轴承外壳上下两部的水平面处均有凸缘插入定位机构，以固定轴承外壳的轴向位置。

推力瓦块油膜形成原理与两平板间油膜形成原理相同。汽轮机静止时，推力瓦表面与推力盘表面平行，如图（a）所示。当汽轮机转动时，推力盘带着油进入间隙，当转子产生轴向推力时，间隙中油膜受到压力，传递给瓦块，起初油压合力Q没有作用在瓦块的支承肩上，而是偏在进油口一侧，如图

(b)所示。合力Q与支承肩之间形成一个力偶，使瓦块偏转，形成油楔。随着瓦块的偏转，油压合力Q向出油口一侧移动，当Q力移至支承肩处时，瓦块才保持平衡位置，油楔中油压与推力盘上轴向推力保持平衡状态，如图(c)所示。推力盘与推力瓦之间形成液体摩擦。推力瓦块油膜形成原理(a)静止时推力盘与推力瓦表面平行；(b)合力Q与支承肩形成力偶，(c)油压与轴向推力平衡，油膜形成习题20第七节汽轮机盘车装置盘车装置概念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（1）防止转子受热不均产生热弯曲而影响再次启动或损坏设备。（2）机组启动前盘动转子，可以用来检查机组是否具备运行条件（如是否存在动静部分之间摩擦及主轴弯曲变形等）。（3）机组启动冲转时，可以减小蒸汽对叶轮的冲击作用。盘车的作用国内机组主要安装电动盘车为主习题21具有螺旋轴的电动盘车装置分为通过齿轮进行一次减速的盘车装置通过蜗轮进行一次减速的盘车装置它既能盘动转子，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。对盘车装置的要求

通过齿轮进行一次减速的盘车装置

1一电动机；2一联轴器；3一小齿轮；4一大齿轮；5一螺旋轴；6一啮合齿轮；7一叉杆；8一手柄；9一润滑油门；10一行程开关；11一凸缘；12一盘车齿轮；13一保险销构造电动机1与小齿轮3由弹性联轴器2连接,在小齿轮轴的两端装有两只能承受轴向推力的滚动轴承,大齿轮4和啮合齿轮6装配在同一个螺旋轴5上。大齿轮4借助于销子固定在轴上，啮合齿轮6滑套在带有两只390斜度的螺旋键的螺旋轴5上。啮合齿轮6(相当于螺帽)通过叉杆7沿着螺旋轴5(相当于螺杆)作轴向移动的同时自身转动，与盘车齿轮12啮合后即可启动盘车装置。螺旋轴5的两端同样设有能承受轴向推力的滚动轴承。叉杆和外部的盘车手柄8用轴连在一起，并用键嵌在该轴上。推动手柄8可以改变啮合齿轮在螺旋轴上的位置，并同时控制润滑油错油门9和电动机行程开关10。工作原理电动机1通过小齿轮3、大齿轮4、啮合齿轮6及盘车大齿轮12完成两次减速后带动汽轮机主轴旋转。盘车装置的投入或退出是通过啮合齿轮在杠杆系统操纵下水平轴向移动而实现的。杠杆系统的动作由手柄8控制。1—小齿轮；2—大齿轮：3——啮合齿轮；4——盘车大齿轮；

5——电动机；6——螺旋轴通过蜗轮进行一次减速的盘车装置1一电动机；2一弹性联轴器；3一蜗杆轴；4一蜗轮；5一啮合齿轮；6一蜗轮轴；7一盘车齿轮通过蜗轮进行一次减速的盘车装置有的没有保险插销，而有一个油动的伺服机，投人自动化程度更高，可以手动投入也可自动投入。自动投入盘车时，通过按钮将控制油路的电磁阀门打开，润滑油开始流动工作，压力油进入伺服机，伺服机执行机构直接作用在叉杆上，使其旋转带动啮合齿轮靠向盘车大齿轮，啮合齿轮的轮齿与大齿轮的切入端做成具有一定的倾斜角度，切入点部位很薄，所以很容易切入。当啮合齿轮刚好切入盘车大齿轮时，随叉杆一起旋转的外侧手柄也恰好压到行程开关上，行程开关接通，盘车电动机开始旋转，啮合齿轮继续切入，当完全与盘车大齿轮啮合时，啮合齿轮也刚好靠到凸肩上，此时啮合齿轮变为主动齿轮，带动转子旋转。具有摆动齿轮的盘车装置(a)盘车装置的传动系统；(b)盘车系统脱开时各部件位置1一小齿轮；2一大齿轮；3一中间轴齿轮；4一摆动齿轮；5一盘车齿轮；6一锁紧销；7一手轮；8一曲柄；9一压弹簧；lO一连杆；11一拉杆；

12一摆动壳；13一行程开关；14一顶杆；15一盘形弹簧电动机与齿轮1之间装有摆线针轮减速器进行一次减速，再通过齿轮1、齿轮2、齿轮3、齿轮4及齿轮5减速。盘车装置的投入或退出是通过摆动壳连同摆动齿轮在杠杆系统操纵下的上下摆动实现的。杠杆系统的动作由操作手轮控制。第八节汽轮机本体疏水系统概述汽轮机组在启动、停机和变负荷工况下运行时，蒸汽与汽轮机本体和蒸汽管道接触时受热或被冷却，蒸汽被冷却后，当蒸汽温度低于与蒸汽压力相对应的饱和温度时，凝结成水，若不及时排出凝结水，它会存积在某些管段和汽缸中。运行中，由于蒸汽和水的密度、流速都不同，管道对它们的阻力也不同，这些积水可能引起管道发生水冲击，轻者使管道振动，产生噪声，噪声污染环境；重者使管道产生裂纹，甚至破裂。更为严重的是，一旦部分积水进入汽轮机，将会使动叶片受到水的冲击而损伤，甚至断裂，使金属部件急剧冷却而造成永久变形，甚至使大轴弯曲。设置本体疏水系统的目的

为了有效地防止汽轮机进水事故和管道中积水而引起的水冲击，必须及时地把汽缸中和蒸汽管道中存积的凝结水排出，以确保机组安全运行。同时还可回收洁净的凝结水，这对提高机组的经济性是有利的。为此，汽轮机都设置有本体疏水系统习题22疏水系统包括

汽轮机的高、中压自动主汽阀前后

各调节汽阀前后

内外缸及抽汽逆止阀前后

轴封供汽母管

阀杆漏汽管汽缸法兰螺栓加热联箱

疏水管道、阀门和容器等300MW机组汽轮机本体疏水系统的形式（１）汽轮机本体疏水按高、中、低压三种参数分别接入３台高、中、低压本体疏水扩容器，疏水经扩容冷却后分汽水两侧进入凝汽器。如上海汽轮机厂生产的老机型和改进型300MW机组及东方汽轮机厂生产的最初两台300MW机组的本体疏水系统均属此种方式。这种疏水方式与直接向凝汽器疏水相比有如下优点：在扩容器内完成了汽水分离，可避免对凝汽器喉部和热井的水冲击；阀门集中，便于控制，使