汽輪機課件：隔板、汽封、軸承

隔板、汽封、軸承

一、噴嘴噴嘴：是汽輪機通流部分的重要部件。把蒸汽的熱能轉變成動能，使蒸汽膨脹降壓，增加流速，按一定的方向噴射出來的推動動葉片而做功。

噴嘴組：第一級噴嘴根據(jù)調(diào)節(jié)閥的個數(shù)成組布置（調(diào)節(jié)級）沖動級的噴嘴裝在隔板上反動級的靜葉裝在靜葉持環(huán)上二、隔板隔板的作用：隔板又叫噴管板，將汽輪機的各個壓力級予以分隔，各級的隔板分為上、下兩半，分別嵌裝在上汽缸和下汽缸的環(huán)形凹槽內(nèi)，有時，也可先把相鄰幾級的隔板鑲裝在一個隔板套里，然后再將隔板套固定于汽缸體上。隔板的結構形式：焊接隔板

------高中壓部分焊接處鑄造隔板-------低壓部分隔板套：把相鄰幾級隔板裝在隔板套內(nèi)，再將隔板套裝在汽缸中簡化汽缸結構，便于抽汽口的布置，使汽缸軸向尺寸減小，并且為不同種汽輪機汽缸通用化創(chuàng)造了條件但是隔板套的采用會增大汽缸的徑向尺寸，同時也增加了水平中分面法蘭的厚度，延長汽輪機啟動時間。靜葉持環(huán)反動式汽輪機采用鼓式轉子，動葉片直接安裝在轉鼓上，靜葉環(huán)裝在汽缸內(nèi)壁或靜葉持環(huán)上，所以該類型的機組沒有葉輪和隔板。靜葉環(huán)靜葉持環(huán)靜葉持環(huán)#2中持#1中持中壓內(nèi)缸高平活塞高壓內(nèi)缸高壓持環(huán)噴嘴組中平活塞高排活塞高中壓汽缸半缸全貌三、汽封1.作用：為了減少蒸汽泄漏和防止空氣漏入2.汽封的分類汽封按其安裝位置的不同，分為通流部分汽封、隔板(或靜葉環(huán))汽封、軸端汽封。

1）軸封轉子穿過汽缸兩端處的汽封，簡稱軸封。高壓軸封的作用是防止蒸汽漏出汽缸，造成工質損失，惡化運行環(huán)境，導致軸頸受熱或沖進軸承使?jié)櫥唾|劣化；低壓軸封的作用是防止空氣漏入汽缸，破壞凝汽器的正常工作，影響凝汽器真空。

高中壓缸軸端汽封分為前汽封（高壓缸汽封）和后汽封（中壓缸汽封），均有內(nèi)汽封和外汽封組成。內(nèi)軸封套外軸封套回汽口供汽口供汽腔室回汽腔室供汽腔室回汽腔室缸內(nèi)缸外低壓軸封：密封汽通過汽封體下半一個管道送至供汽腔室，一部分流向缸內(nèi)進入凝汽器，另一部分蒸汽與外界空氣一起流向回汽腔室，進入軸加，從而在汽封與轉子間充滿蒸汽，形成密封，防止空氣進入低壓缸。隔板汽封3.汽封的結構：梳齒形、J形（也叫傘柄形）和樅樹形幾種型式。平齒—低壓軸封和低壓隔板

高低齒汽封---高壓隔板和高壓軸封1、蜂窩式汽封

蜂窩式汽封主要靠汽流在各蜂窩中形成渦流來進行密封，蜂窩帶由厚度為0.05-0.1mm的海斯特鎳基耐高溫合金薄板加工成正六角形孔狀結構。有研究表明：同樣的條件下，蜂窩汽封的蒸汽泄漏量僅為梳齒汽封的25%中壓缸汽封以及軸端汽封安裝的均是蜂窩汽封。改進型汽封2、刷式汽封

刷式汽封就是在疏齒式汽封的基礎上增加一道刷絲，刷絲與轉子的間隙可以做到疏齒的1/3，甚至更小，蒸汽在經(jīng)過刷絲時會產(chǎn)生復雜的紊流，使蒸汽產(chǎn)生自密封效應，從而有效減少泄漏。低壓缸以及平衡活塞的汽封均采用刷式汽封，二期高壓缸平衡活塞則采用刷式蜂窩組合式汽封，密封效果則更好。3.可調(diào)汽封—布萊登汽封停機時，彈開；運行時，關閉四、軸承汽輪機的軸承徑向支持軸承軸向推力軸承承擔轉子的重量和不平衡重量產(chǎn)生的離心力，并確定轉子的徑向位置，保證轉子中心與汽缸中心一致，以保持轉子與靜止部分間正確的徑向間隙。平衡蒸汽作用在轉子上的軸向推力，并確定轉子的軸向位置，以保證通流部分動靜間正確的軸向間隙。推力軸承是轉子的定位點，或稱相對死點軸承座外觀推力軸承外觀1.軸承的工作原理：汽輪機都是采用具有液體摩擦的滑動軸承。工作時，在軸頸和軸瓦之間形成油膜，建立起液體摩擦，以保證機組安全平穩(wěn)地工作（即正常工作時，軸頸支承在油膜上，起潤滑作用；還起冷卻作用，帶走摩擦產(chǎn)生的熱量和轉子傳遞的熱量）。（1）兩表面之間必須形成楔形間隙；（2）兩表面之間充入足夠的具有一定壓力和粘性的潤滑油；（3）兩表面之間要有相對運動，且運動方向是使?jié)櫥蛷男ㄐ伍g隙的寬口流向窄口。建立油膜需要的條件（1）機組轉速：轉速高，油膜厚；反之則薄。（2）潤滑油溫度：溫度低，油膜厚；反之則薄。（3）軸承軸向長度：軸向長度長，油膜厚；反之則薄。影響油膜厚度的因素：2.軸承的油膜振蕩A點：失穩(wěn)轉速A點至A2點：半速渦動軸頸中心發(fā)生頻率等于當時轉速一半的小振動

A2點以后：油膜振蕩軸頸中心發(fā)生頻率等于轉子第一臨界轉速的大振動

A1點：第一臨界轉速---共振油膜振蕩：當轉速升高到2倍第一階臨界轉速后，半速渦動的頻率正好和轉子的第一階臨界轉速重合，渦動被放大，振幅急劇增加的劇烈振動。油膜振蕩的特點——油膜振蕩的慣性效應：一旦發(fā)生油膜振蕩，隨著轉速的升高軸頸的渦動頻率和振幅不再發(fā)生變化的現(xiàn)象油膜振蕩的危害：一旦發(fā)生油膜振蕩，會引起軸承油膜破裂、軸頸與軸瓦碰撞甚至損壞；還會激發(fā)轉子共振，可能導致轉軸損壞。半速渦動的危害：半速渦動時，雖然振幅不大，不會破壞油膜，但長期工作，會引起零件的松動和疲勞破壞。油膜振蕩的防止和消除基本方法：提高轉子的第一階臨界轉速和失穩(wěn)轉速。具體措施：（1）增加軸承比壓；比壓，就是軸承載荷與軸承垂直投影面積（軸承長度X直徑）之比。比壓越大，軸頸浮的越低，相對偏心率越大，軸承穩(wěn)定性越好（2）增大軸瓦工作弧段的橢圓度；（3）在下瓦適當位置開泄油槽，降低油楔壓力；（4）提高潤滑油的溫度；（5）減小軸瓦頂部間隙，增大上瓦烏金寬度；（6）采用穩(wěn)定性好的軸瓦。4.支持軸承的結構：按照軸瓦的形狀分類圓筒形軸承1個油楔橢圓形軸承2個油楔三油楔軸承3個油楔可傾瓦軸承3-6個油楔（1）圓筒形軸承圓筒形軸承軸瓦內(nèi)孔呈圓柱形，靜止狀態(tài)下，軸承頂部間隙約為側面間隙的兩倍，工作時軸頸下形成一個油膜。圓筒形軸承固定式自位式固定式圓筒形支持軸承它用在50MW、100MW等汽輪機上。軸瓦1是由上、下兩半組成的，它們用螺栓8和止口連接起來。下瓦支持在三塊墊塊2上，墊塊2用螺釘與軸瓦固定在一起，中間的墊片3是用來為軸瓦找中心用的，增減它的厚度就可以調(diào)整軸瓦的徑向位置。上瓦頂部的墊塊2和墊片3則用來調(diào)整軸瓦與軸承蓋之間的緊力。泄油孔頂軸油孔下軸瓦軸瓦一般用優(yōu)質鑄鐵鑄造，在軸瓦內(nèi)部車出燕尾槽，其上澆以ChSnSb11－6錫基軸承合金（巴氏合金）。自位式圓筒瓦----低壓缸后軸承其特點是結構簡單，潤滑油的消耗量以及摩擦損失都較小。軸承體外形呈球面型，它的下半有3個球面墊塊，直接支撐在球面座上，當轉子軸頸傾斜時，可以自動調(diào)位。球面墊塊在檢修時要求與球面座對研，接觸點達到75%它用在25MW等汽輪機上

球面墊鐵進油孔（2）橢圓形軸承------雙油楔軸承

該瓦特點是頂隙較小，側隙偏大，轉子旋轉時在其上部和下部各形成一個油楔，以獲得較好的油膜剛度，使轉子不宜在垂直方向上產(chǎn)生振動，但其油耗和摩擦損失都大于圓筒形軸承。（3）三油楔軸承應用在國產(chǎn)125MW、300MW汽輪發(fā)電機組上有三個長度不等的油楔，上瓦二個、下瓦一個上、下瓦結合面不是放在水平位置上，而是與水平面傾斜一個角度φ，一般φ=35°下部大油楔產(chǎn)生的壓力起承受載荷的作用，上部兩個小油楔產(chǎn)生的壓力將軸瓦向下壓，使轉軸比較穩(wěn)定地在軸瓦中旋轉，具有良好的抗振性。

（4）可傾瓦支持軸承

由3～5或更多塊能在支點上自由傾斜的弧形瓦塊組成瓦塊在工作時可以隨著轉速或載荷及軸承溫度的不同而自由擺動,在軸頸四周形成多油楔。每個瓦塊作用到軸頸上的油膜作用力總是通過軸頸中心的，故而不易產(chǎn)生軸頸渦動的的失穩(wěn)分力，因而具有較高的穩(wěn)定性，它甚至可完全消除油膜振蕩的可能性。引進300ＭＷ機組5.推力軸承：（1）密切爾式推力軸承的工作原理

當轉子的軸向推力經(jīng)過油層傳給瓦片時，其油壓合力Q并不作用在瓦片的支承點O上，而是偏在進油口的一側，如圖中（a）所示。因此合力Q便與瓦片支點的支反力R形成一個力偶，使瓦塊略微偏轉形成油楔，隨著瓦塊的偏轉，油壓合力Q逐漸向出油口一側偏移，當Q與R作用在一條直線上時，油楔中的壓力便與軸向推力保持平衡狀態(tài)，如圖中（b）所示，在推力盤與瓦片之間建立了液體摩擦。（2）推力軸承的結構

軸承的推力瓦片分為工作瓦片和非工作瓦片（又叫定位瓦片），各有10片左右。工作瓦片承受轉子的正向推力，非工作瓦片承受轉子的反向推力。國產(chǎn)引進優(yōu)化型300MW汽輪機的推力軸承單獨安裝在高中壓缸端部的前軸承座內(nèi)推力盤低壓側推力盤推力盤瓦塊背后有均壓環(huán)（調(diào)整快），使每塊瓦塊均勻受力，具有良好的自位性能。瓦塊均壓環(huán)瓦片背面有一條突起的肋，使瓦片可以繞它略微轉動，從而在瓦片工作面和推力盤之間形成楔形間隙，建立液體摩擦6.支持--推力聯(lián)合軸承軸向位移測量盤推力盤絕對死點推力盤為相對死點脹差：當汽輪機啟動加熱或停機冷卻以及負荷變化時，汽缸和轉子都會產(chǎn)生熱膨脹或冷卻收縮。由于轉子的受熱表面積比汽缸大，且轉子的質量比相對應的汽缸小，蒸汽對轉子表面的放熱系數(shù)較大，因此在相同的條件下，轉子的溫度變化比汽缸快，使轉子與汽缸之間存在膨脹差。而這差值是指轉子相對于汽缸而言的，故稱為相對膨脹差，簡稱脹差。

在機組啟動加熱時，轉子的膨脹大于汽缸，其相對膨脹差值被稱為正脹差。而當汽輪機停機冷卻時，轉子冷卻較快，其收縮亦比汽缸快，產(chǎn)生負脹差。負脹差說明了機組有汽缸膨脹快、轉子膨脹得慢的情況。

熱正冷負注意點：這里應當指出的是，脹差不是先測量出轉子的膨脹量，再測出汽缸的膨脹量，二者做差。

脹差是轉子和汽缸的相對膨脹之差，它所表征的是機組的動靜間隙的大小，因為汽輪機是由動葉和靜葉交錯布置構成的，所以脹差太大和太小都會引起動靜部分的碰磨，該廠規(guī)定脹差范圍是＋15.7～－1.9。缸脹（絕對膨脹）整個機組以死點為中心，通過高、中壓缸帶動前軸承座向前膨脹。前軸承座的軸向位移就表示了高、中、低壓缸向前膨脹值之和，一般說來，汽缸對座架的膨脹值稱為絕對膨脹值，所以推力軸承處測得的軸向膨脹就稱為高、中、低壓缸的絕對膨賬，這就是我們通常所說的缸脹.缸脹測點一般在前軸承箱的左右兩側。

轉子的死點:

該廠機組推力軸承布置在前軸承箱內(nèi)，機組正常運行中，由于高壓缸前后壓差大于中壓缸前后壓差，而低壓缸由于對稱布置其軸向推力基本相互抵消，布置在高壓缸排汽和中壓缸入口的兩個平衡活塞可抵消大部分軸向推力，但仍還有部分剩余的推力依然存在，因此，機組軸向推力整體表現(xiàn)指向機頭，布置在前箱靠近機頭的推力瓦就是工作瓦，也就是說正常運行中工作瓦承受軸向推力，而非工作瓦是不承受軸向推力的。因此，工作的推力軸承（工作瓦）的位置就是轉子相對于汽缸膨脹的死點。轉子、汽缸的膨脹：在機組加熱過程中，轉子向發(fā)電機方向膨脹。而汽缸死點在低壓缸縱銷和橫銷中心線的交點上，高、中壓缸向調(diào)速器端膨脹。

在高壓部分：由于轉子向發(fā)電機端膨脹，與汽流流動方向相反，而高壓靜葉持環(huán)隨汽缸向調(diào)速器端膨脹，這樣相對膨脹差為負脹差。脹差值應小于高壓部分各級軸向間隙值，若超過了安裝時的冷態(tài)軸向間隙值，就會導致動、靜部件之間發(fā)生摩擦，造成事故。如圖中所示，假設機組在啟動中，則△1減小，△2增大，因此在啟動和運行中必須嚴密控制脹差的變化。

在中壓部分：中壓靜葉隨汽缸向調(diào)速器端膨脹，而轉子向發(fā)電機端膨脹，與汽流流動方向一致，產(chǎn)生正脹差。轉子和汽缸膨脹的結果，會使各級靜葉和動葉之間的軸向間隙增大，而使本級動葉與下級靜葉之間軸向間隙減小，為此脹差量應由后者決定。圖中△3增大，△4減小。

脹差的監(jiān)測：通常在汽輪機上設置有脹差監(jiān)測表，用來連續(xù)監(jiān)測轉子相對于汽缸的膨脹量。該廠的脹差監(jiān)測表設在4#軸承