汽輪機本體結構特點

1、汽輪機本體結構特點設備維護部-汽機專業(yè)目錄n一.汽輪機類型n二.汽輪機本體n三.汽輪機葉片n四.轉子n五.汽缸n六.隔板n七.汽封n八.軸承一一. .汽輪機類型汽輪機類型l汽輪機的分類 1. 按工作原理分 沖動式?jīng)_動式汽輪機-由沖動級組成，蒸汽主要在噴嘴中膨脹，在動葉中只有少數(shù)膨脹?，F(xiàn)代沖動式汽輪機各級的反動度一般在5%30%的范圍內(nèi)。 反動式反動式汽輪機-由反動級組成，蒸汽在噴嘴和動葉中膨脹程度相同。由于反動級不能做成部分進汽，故調(diào)節(jié)機采用單列沖動機或復速級。反動式汽輪機反動度常取0.5，以使動葉和靜葉可取相同葉型，從而簡化制造工藝。 一一. .汽輪機類型汽輪機類型l汽輪機的分類 2. 按熱

2、力特性分 凝汽式凝汽式汽輪機-排汽在高度真空狀態(tài)下進入凝汽器凝結成水，有些小汽輪機沒有回熱系統(tǒng)，成為純凝汽式汽輪機。 背壓式背壓式汽輪機-排汽直接用于供熱，沒有凝汽器。當排汽作為其他中低壓汽輪機的工作蒸汽時，稱為前制式汽輪機。 調(diào)節(jié)抽汽式調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機-從汽輪機某級后抽出一定壓力的部分蒸汽對外供熱，其余排汽仍進入凝汽器。由于熱用戶對供熱壓力有一定的要求，需要對抽汽壓力進行自動調(diào)節(jié)，故稱為調(diào)節(jié)抽汽。根據(jù)用戶需要，有一次調(diào)節(jié)抽汽和兩次調(diào)節(jié)抽汽。目前燃氣聯(lián)合循環(huán)機組正在廣泛高排抽汽，它用雙閥控制方式，可以兼顧機組發(fā)電和供熱兩種方式。一一. .汽輪機類型汽輪機類型l汽輪機的分類3. 按汽流方向分 軸

3、流式汽輪機-組成汽輪機的各級葉柵沿軸向依次排列，汽流方向的總趨勢是軸向的，絕大多數(shù)汽輪機都是軸流式汽輪機。（本項目） 輻流式汽輪機-組成汽輪機的各級葉柵沿半徑方向依次排列，汽流方向的總趨勢是沿半徑方向。一一. .汽輪機類型汽輪機類型l汽輪機的分類4. 按進汽參數(shù)分 低壓汽輪機 新蒸汽壓力小于1.5MPa 中壓汽輪機 新蒸汽壓力為2.0-4.0MPa 高壓汽輪機 新蒸汽壓力為6.0-10.0MPa 超高壓汽輪機 新蒸汽壓力為12.0-14.0MPa（本項目12.50） 亞臨界汽輪機 新蒸汽壓力為16.0-18.0MPa 超臨界汽輪機 新蒸汽壓力大于22.2MPal汽輪機的類型代號 N: 凝汽式

4、C: 一次調(diào)節(jié)抽汽式 CC: 兩次調(diào)節(jié)抽汽式 B: 背壓式 CB: 抽汽背壓式 H: 船用 Y: 移動式 k: 空冷式一一. .汽輪機類型汽輪機類型二二. .汽輪機本體汽輪機本體l汽輪機本體是汽輪機設備的主要組成部分，它由轉動部分和靜止部分組成。 轉動部分包括動葉、葉輪、主軸、聯(lián)軸節(jié)及緊固件等旋轉部件。靜止部分包括汽缸、蒸汽室、噴嘴室、隔板、隔板套、汽封、軸承、軸承座、軸承座座架、底盤、滑銷系統(tǒng)及有關緊固零件等。三三. .汽輪機葉片汽輪機葉片l葉片的分類靜葉片（又稱噴嘴葉片），靜葉片安裝在隔板上，蒸汽噴嘴中膨脹加速，把蒸汽熱能轉換成動能。動葉片（又稱工作葉片，簡稱葉片），動葉片安裝在轉子葉輪（

5、沖動式汽輪機）或轉鼓（反式汽輪機）上，接受噴嘴葉柵射出的高速汽流，把蒸汽的動能轉換成機械能，使轉子旋轉。三三. .汽輪機葉片汽輪機葉片l葉片結構由葉根、工作部分（或稱葉身、葉型部分）、連接件（圍帶或拉金）組成。三三. .汽輪機葉片汽輪機葉片三三. .汽輪機葉片汽輪機葉片三三. .汽輪機葉片汽輪機葉片l葉片結構葉根 緊固動葉，使其在經(jīng)受汽流的推力和旋轉離心力作用下，不致于從輪緣溝槽里拔出來。 常用的結構型式有： T型、叉型和樅樹型等 。 葉 根 結 構（a）T型葉根；（b）外包凸肩T型葉根；(c）菌型葉根；（d）外包凸肩雙T型葉根；（e）叉型葉根；（f）樅樹型葉根三三. .汽輪機葉片汽輪機葉片l

6、葉片結構T型葉根結構簡單、加工方便、工作可靠為短葉片普遍采用。它的缺點是葉片的離心力對輪緣兩側截面產(chǎn)生彎矩，使輪緣有張開的趨勢。故將葉根和輪緣上做成凸肩形。菌型葉根葉根和輪緣的載荷分配比T型葉根合理，因而強度較高，但因加工復雜，其應用不如T型葉根廣泛。三三. .汽輪機葉片汽輪機葉片l葉片結構T型和菌型葉根屬于周向裝配式葉根。這類葉根的輪緣槽上開有一個或兩個缺口，葉片就從這些缺口一片片依次裝入輪緣槽中。最后裝在缺口處的葉片叫做封口葉片，研配裝入后用兩個鉚釘固定在輪緣上。周向裝配式葉根的缺點是當個別葉片損壞時，不能單獨拆換，而必須將部分或全部葉片拆下重裝。三三. .汽輪機葉片汽輪機葉片l葉片結構叉

7、型葉根葉根的叉尾直接插入輪緣槽內(nèi)，并用兩排鉚釘固定叉尾數(shù)可根據(jù)葉片離心力大小選擇。叉型葉根強度高、適應性好，被大功率汽輪機末幾級廣泛采用。叉型葉根加工方便，便于拆換，但裝配時比較費工，且輪緣較厚，鉆鉚釘孔不便，所以整鍛轉子和焊接轉子不宜采用。三三. .汽輪機葉片汽輪機葉片l葉片結構樅樹型葉根葉根沿軸向直接裝入輪緣相應的樅樹槽中。這種葉根承載能力強葉根齒數(shù)可根據(jù)離心力大小決定，同時拆裝容易，故被大功率的調(diào)節(jié)級和末幾級采用。但由于其加工面多，精度要求高，所以受到限制。三三. .汽輪機葉片汽輪機葉片l葉片結構葉型 葉型部分是葉片的基本部分，它構成汽流通道。三三. .汽輪機葉片汽輪機葉片（a）等截面直

8、葉片 （b）變截面扭曲葉片 1葉頂； 2葉型； 3葉根 三三. .汽輪機葉片汽輪機葉片l葉片結構連接件單個葉片(自由葉片)，成組葉片（葉片組），整圈連接葉片， 。三三. .汽輪機葉片汽輪機葉片l葉片結構圍帶或拉金的作用圍帶和拉金增加葉片剛性,降低葉片蒸汽力引起的彎應力,調(diào)整葉片頻率 。圍帶還構成封閉的汽流通道,防止蒸汽從葉頂逸出 。圍帶還做出徑向汽封和軸向汽封，以減少級間漏汽。三三. .汽輪機葉片汽輪機葉片l葉片結構圍帶類型 整體圍帶鉚接圍帶彈性拱形圍帶三三. .汽輪機葉片汽輪機葉片l葉片結構拉金（筋）拉金一般是以612mm的金屬絲或金屬管，穿在葉身的拉金孔中。拉金與葉片之間可以是焊接的（焊接

9、拉金），也可以是不焊接的（松拉金）。在一級葉片中，一般有12圈拉金，最多不超過3圈拉金。拉金處在汽流通道中間，將影響級內(nèi)汽流流動，同時，拉金孔削弱了葉片的強度，所以在滿足振動和強度要求的情況下，有的長葉片可設計成自由葉片。三三. .汽輪機葉片汽輪機葉片l葉片結構拉金類型實心焊接拉金實心松裝拉金空心松裝拉金剖分松裝拉金Z裝拉金三三. .汽輪機葉片汽輪機葉片l葉片汽蝕汽蝕部位，在濕蒸汽區(qū)域內(nèi)工作的級沖蝕現(xiàn)象最為嚴重，一般發(fā)生在動葉片進汽側葉片頂部。三三. .汽輪機葉片汽輪機葉片l葉片汽蝕汽蝕原因 在汽輪機的末幾級中，蒸汽速度逐漸增大，水分在隔板靜葉出汽邊處形成水滴，水滴運動速度低于蒸汽速度，因此，

10、進入動葉片時發(fā)生與動葉背弧面侵蝕。葉片越長，葉頂圓周速度越大，水滴撞擊動葉背弧面的速度也越高。由于離心力作用，水滴向葉頂集中，故葉頂背弧面水蝕嚴重。三三. .汽輪機葉片汽輪機葉片l葉片汽蝕防止措施在水蝕嚴重的部位（葉片進口邊背面上部）常采用抗水蝕能力的措施，具體做法有：鍍硬鉻、堆焊硬質(zhì)合金層、焊硬質(zhì)合金覆面或表面強化處理、熱處理等。其硬化層長度最好不超過150mm。三三. .汽輪機葉片汽輪機葉片l 葉片振動振動原因 葉片是一個彈性體，當突受外力作用后，葉片將產(chǎn)生自由振動，其頻率稱為葉片的自振頻率（或稱固有頻率）。葉片的自振頻率取決于葉片的尺寸、材料及葉片固定方式等因素。當葉片受到周期性的外力（

11、激振力）作用時就會發(fā)生強迫振動。若葉片的自振頻率等于或倍于激振力的頻率，葉片就會發(fā)生共振現(xiàn)象，使葉片的振幅增大，甚至造成葉片損壞。三三. .汽輪機葉片汽輪機葉片l 葉片振動葉片調(diào)頻方法改善葉根的研合質(zhì)量或捻鉚葉根，增加葉片安裝緊力以提高剛性； 2）改善圍帶或拉金的連接質(zhì)量； 3）改變?nèi)~片組的葉片數(shù)； 4）加裝拉金； 5）在葉片頂部鉆減荷孔。四四. .轉子轉子l作用將蒸汽的熱能和動能轉變?yōu)樾D的機械能并傳遞給發(fā)電機。l組成轉子是由主軸、葉輪、動葉柵、聯(lián)軸器等組成四四. .轉子轉子l分類按制造工藝的不同：分為套裝轉子、整鍛轉子、組合轉子。一般來說，中溫中壓進汽參數(shù)的發(fā)電汽輪機，基本上采用套裝轉子。

12、高速工業(yè)驅動汽輪機采用整鍛轉子。高參數(shù)進汽參數(shù)的發(fā)電汽輪機采用組合轉子，即前半部分采用整鍛轉子，后半部分采用套裝轉子。按臨界轉速是否在運行轉速范圍內(nèi)，分為剛性轉子和柔性轉子。在啟動過程中，剛性轉子啟動就很方便，不存在跨臨界區(qū)域，而柔性轉子因需要快速的跨臨界，故要求用戶在實際啟動過程中，要充分暖機，為快速跨臨界作好準備。（本項目為柔性轉子）按形狀來分：轉輪型轉子和轉鼓型轉子。四四. .轉子轉子l套裝轉子套裝轉子的葉輪、軸封套、聯(lián)軸節(jié)等部件是分別加工后紅套在階梯形主軸上的。各部件與主軸之間采用過盈配合，以防止葉輪等因離心力及溫差作用引起松動，并用鍵傳遞力矩 四四. .轉子轉子l整鍛轉子整鍛轉子的葉

13、輪、軸封套和聯(lián)軸節(jié)等部件與主軸是由一整鍛件車削而成，無熱套部件，這解決了高溫下葉輪與主軸連接可能松動的問題。整鍛轉子的中心通常打有100mm的中心孔，其目的主要是便于檢查鍛件質(zhì)量，同時也可以將鍛件中心材質(zhì)差的部分去掉，防止缺陷擴展，以保證轉子強度。四四. .轉子轉子l焊接轉子焊接轉子采用分段鍛造，焊接組合，它主要由若干個葉輪與端軸拼合焊接而成。 四四. .轉子轉子l組合轉子組合轉子高溫段采用整鍛結構，而在中、低溫段采用套裝結構，形成組合轉子，以減小鍛件尺寸 。 四四. .轉子轉子l葉輪作用 安裝動葉片并將動葉片上的轉矩傳遞給主軸。結構 輪緣：開有安裝葉片的葉根槽； 輪面：將輪緣和輪轂或主軸連成

14、一體，開有平衡孔； 輪轂：減小葉輪內(nèi)孔應力的加厚部分；四四. .轉子轉子l葉輪按葉輪斷面的型線分類 1）等厚度葉輪：加工方便，軸向尺寸小，但強度低，通常用于葉輪直徑較小的高壓部分； 2）錐形葉輪：加工方便，強度高； 3）等強度葉輪：無中心孔，強度最高，但加工要求高，多用于輪盤式焊接轉子。四四. .轉子轉子等厚度葉輪等厚度葉輪錐形葉輪錐形葉輪等強度葉輪等強度葉輪l葉輪四四. .轉子轉子l聯(lián)軸器作用 連接汽輪機的各轉子及發(fā)電機轉子，并傳遞轉子上的扭矩。類型 1） 剛性聯(lián)軸器 優(yōu)點：剛性高，傳遞扭矩大；結構簡單，尺寸?。粶p少了軸承個數(shù)，縮短了機組長度，廣泛應用于大功率汽輪機。 缺點：傳遞振動和軸向位

15、移，對轉子找中心要求高四四. .轉子轉子剛性聯(lián)軸器四四. .轉子轉子剛性聯(lián)軸器四四. .轉子轉子l聯(lián)軸器類型2）半撓性聯(lián)軸器 特點：有一定的彈性，可吸收部分振動，允許兩轉子的中心有少許偏差。用來連接汽輪機轉子與發(fā)電機轉子。四四. .轉子轉子半撓性聯(lián)軸器四四. .轉子轉子l聯(lián)軸器類型3）撓性聯(lián)軸器特點：撓性聯(lián)軸器有較強的撓性，它允許兩轉子有相對的軸向位移和較大的偏心，對振動的傳遞也不敏感，但傳遞功率小，并且結構較為復雜，需要有專門的潤滑裝置，因此一般只有在中小機組上采用，或用在小汽機與給水泵的連接上。主要有齒形聯(lián)軸器和蛇形彈簧聯(lián)軸器。四四. .轉子轉子l轉子缺陷主軸彎曲 原因：原因：1）汽輪機停

16、機后沒有及時投入盤車；2）汽輪機啟動時操作不合理；（如：軸封供汽時間過長、暖機時間不夠充分）3）運行時振動較大，動靜之間摩擦；4）在安裝或檢修時，葉輪、軸套等套裝件在軸上裝配尺寸不對，緊力不合適，運行一段時間后，因軸內(nèi)應力過大而彎曲變形。四四. .轉子轉子l轉子缺陷轉子斷裂 原因：原因： 1）損壞機理主要是低周疲勞和高溫蠕變損傷。 2）運行問題，主要是超速和發(fā)生油膜振蕩。 3）材料和加工問題，主要是存在殘余應力、白點、偏析、夾雜物、氣孔等，材質(zhì)不均勻性和脆性，加工和裝配質(zhì)量差。五五. .汽缸汽缸l作用 除了安裝靜子外，最重要的一個作用是將蒸汽和大氣隔開，形成能力轉換的環(huán)境。l分類汽缸根據(jù)所處位

17、置不同可以分為高壓缸、中壓缸、低壓缸。根據(jù)工藝不同，可以分為鑄造缸（高壓缸）和焊接缸（低壓缸）。 還有一種就是因進汽壓力比較高，為防止前后缸汽封處漏氣，做成整體缸，高中合缸結構。五五. .汽缸汽缸l中低壓合缸五五. .汽缸汽缸l結構汽缸上布置有進汽口、配汽機構、噴嘴箱、排汽口、疏水口、抽汽口、軸承箱、檢查口、機腳、加強筋等，內(nèi)部安裝著隔板和隔板套、汽封等部件。l要求汽缸有足夠的強度和剛度、通流部分有較好的流動性能、各部分受熱時能自由膨脹且中心不變、形狀簡單對稱，還應盡量減小熱應力。五五. .汽缸汽缸l結構 水平對分的上半缸和下半缸，通過法蘭螺栓連接。1-蒸汽室；2-導汽管；3-上汽缸；4-排汽

18、管口；5-法蘭；6-下汽缸；7-抽汽管口 五五. .汽缸汽缸l高、中壓缸高、中壓缸工作特點： 缸體承受蒸汽的高溫、高壓作用，熱應力和熱變形較 大，通常采用雙層結構。雙層缸優(yōu)點： 每層汽缸承受的壓差和溫差減少，汽缸壁和法蘭的厚 度減薄，從而減小了啟、停及工況變化時的熱應力， 加快了啟、停速度，有利于改善機組變工況運行的適 應性。五五. .汽缸汽缸l低壓缸 工作特點：保證足夠的剛度和良好的流動特性，盡量 減小排汽損失。 采用鋼板焊接結構，并用加強筋加固； 排汽室采用徑向擴壓結構，以充分利用排汽余速動 能； 低壓缸進、出汽溫差大，為使外殼溫度分布均勻，可 以采用雙層甚至三層結構。五五. .汽缸汽缸l

19、 低壓缸噴水減溫裝置噴水減溫裝置 在汽輪機啟動、空負荷及低負荷運行在汽輪機啟動、空負荷及低負荷運行時，蒸汽流量很小，不足以帶走因鼓風摩擦時，蒸汽流量很小，不足以帶走因鼓風摩擦產(chǎn)生的熱量，使排汽溫度升高，排汽缸溫度產(chǎn)生的熱量，使排汽溫度升高，排汽缸溫度升高，引起汽缸的熱變形，使汽輪機動、靜升高，引起汽缸的熱變形，使汽輪機動、靜部分中心不一致，造成機組振動或發(fā)生事故。部分中心不一致，造成機組振動或發(fā)生事故。因此，有的汽輪機在排汽缸上裝設了噴水減因此，有的汽輪機在排汽缸上裝設了噴水減溫裝置，以防止排汽缸溫度過高。溫裝置，以防止排汽缸溫度過高。五五. .汽缸汽缸l進汽部分 高壓缸的前端，即從調(diào)節(jié)閥到調(diào)

20、節(jié)級噴嘴這段區(qū)域，是汽輪機的進汽部分，它包括蒸汽室和噴嘴室，是汽輪機中承受壓力和溫度最高的部分。五五. .汽缸汽缸l汽缸法蘭、螺栓加熱裝置作用：減小汽缸、法蘭及連接螺栓間的溫差，縮短啟、停時間。1、2-蒸汽連接口；3-平面槽；（a）高壓外缸法蘭；（b）、（c）法蘭螺栓加熱流程汽輪機法蘭螺栓加熱裝置示意圖 五五. .汽缸汽缸l滑銷系統(tǒng)作用 （1）保持汽缸和轉子中心一致，避免因熱脹導致中心變化，引起機組振動或動靜相擦； （2）保證汽缸能自由膨脹，以免發(fā)生過大應力引起變形； （3）使轉子和靜子部分軸向和徑向間隙符合要求.五五. .汽缸汽缸l滑銷系統(tǒng)分類（1）立銷 用于引導汽缸垂直方向位移（2）縱銷

21、用于引導汽缸、軸承箱水平軸向位移（3）橫銷 用于引導汽缸、軸承箱水平橫向位移（4）貓爪橫銷 保持汽缸與軸承箱之間的軸向位置不變，同時引導汽缸水平橫向膨脹（5）角銷 用于限制軸承箱與臺板脫離五五. .汽缸汽缸l滑銷系統(tǒng)六六. .隔板隔板l 作用 隔板用以固定汽輪機各級的靜葉片和阻止級間漏汽，并將汽輪機通流部分分隔成若干個級。它可以直接安裝在汽缸內(nèi)壁的隔板槽中，也可以借助隔板套安裝在汽缸上。隔板通常做成水平對分形式，其內(nèi)圓孔處開有隔板汽封的安裝槽。六六. .隔板隔板l分類 隔板分為二類，一種為焊接隔板，另一種為鑄造隔板。焊接隔板六六. .隔板隔板l分類 鑄造隔板1外緣；2靜葉片；3隔板體六六. .

22、隔板隔板l隔板套將相鄰幾級隔板裝在一個隔板套中，然后將隔板套裝在汽缸上，上下隔板套之間采用螺栓連接，隔板套在汽缸內(nèi)的支承和定位采用懸掛銷和鍵的結構。七七. .汽封汽封l分類按安裝部位1）軸端汽封2）隔板汽封3）通流部分汽封按定位方式1）固定汽封2）可活動汽封七七. .汽封汽封l作用 1）軸端汽封 高壓端的作用是減少蒸汽向外漏汽；低壓端汽封的作用是防止空氣漏入排汽缸破壞真空（冷凝機組）或者是防止蒸汽向外漏氣（背壓機組）。七七. .汽封汽封l作用 2）隔板汽封 減少級間漏氣，維持隔板前后的壓力差。1隔板2葉輪3汽封塊 七七. .汽封汽封l作用 3）通流部分汽封 減少葉片上部和下部漏氣。七七. .汽

23、封汽封l結構梳齒形汽封（a）高低齒 （b）平齒 （c）斜平齒七七. .汽封汽封l安裝結構汽封環(huán)分成46塊，裝在汽封體上用彈簧片壓緊。彈簧片的作用是箍緊汽封環(huán)，并保證軸與汽封環(huán)碰撞時，汽封片能有一定的退讓余地，防止汽封和主軸損壞。七七. .汽封汽封l安裝結構梳齒形汽封（a）高低齒梳齒形汽封；（b）平齒梳齒形汽封1-汽封環(huán)；2-汽封體；3-彈簧片；4-汽封套七七. .軸承軸承l(wèi)汽輪機軸承徑向支持軸承徑向支持軸承用來承擔轉子的重量和旋轉的不平衡力，并確定轉子的徑向位置，以保持轉子旋轉中心與汽缸中心一致，從而保證轉子與汽缸、汽封、隔板等靜止部分的徑向間隙正確。推力軸承推力軸承承受蒸汽作用在轉子上的軸向推力，并確定轉子的軸向位置，以保證通流部分動