傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)改造項(xiàng)目汽輪機(jī)培訓(xùn)教材解讀

1、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)改造項(xiàng)目汽輪機(jī)培訓(xùn)教材培訓(xùn)人：萬樹文第一講 工業(yè)汽輪機(jī)概述工業(yè)汽輪機(jī)是以蒸汽為工質(zhì)，將蒸汽熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的動(dòng)力機(jī)械，它具有單機(jī)功率大、效率高、轉(zhuǎn)速高、調(diào)速方便、使用壽命長、運(yùn)行安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，因此，被廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金等行業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和資源的開發(fā)，新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝不斷地引進(jìn)，我國石油化工工業(yè)也得到飛速發(fā)展，逐漸形成了石油化工裝置設(shè)備的新特點(diǎn)，即大型化、單系列、自動(dòng)化、智能化，引進(jìn)與國產(chǎn)的工業(yè)汽輪機(jī)在石油化工裝置中都得到了廣泛的利用。石油化工裝置大多采用工業(yè)汽輪機(jī)作為原動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)、 風(fēng)機(jī)、 泵及發(fā)電機(jī)等工作機(jī)械。 為了提高石油化工裝置的獨(dú)立性， 減

2、少對電網(wǎng)的依賴性， 提高開工率， 一般都建有汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的自備電站， 既供熱又供電， 這樣可減少遠(yuǎn)距離輸電和送汽，既解決本裝置生產(chǎn)和生活的用汽，又可綜合利用本裝置資源，如生產(chǎn)過程的余熱、 余料等， 這種熱電聯(lián)合的自備電站經(jīng)濟(jì)效益很明顯， 自備發(fā)電與公用發(fā)電并存，如有裕量還可以向公用電網(wǎng)送電。第一節(jié) 工業(yè)汽輪機(jī)裝置的基本組成一、工業(yè)汽輪機(jī)的定義工業(yè)汽輪機(jī)是指工業(yè)企業(yè)中驅(qū)動(dòng)用汽輪機(jī)與自備電站發(fā)電用汽輪機(jī)的總稱，即指除公用電站汽輪機(jī)和船舶用汽輪機(jī)以外的各種類型的汽輪機(jī)。工業(yè)汽輪機(jī)的應(yīng)用范圍：2、1 、 廠礦企業(yè)的自備供熱發(fā)電用的汽輪機(jī)；石油化工、冶金等行業(yè)裝置中用于驅(qū)動(dòng)泵、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等工作機(jī)械

3、的汽輪機(jī)；3 、自備電站用于驅(qū)動(dòng)鍋爐給水泵和風(fēng)機(jī)的汽輪機(jī)；4 、船舶用的各類輔助動(dòng)力用汽輪機(jī)。二、工業(yè)汽輪機(jī)的特點(diǎn)工業(yè)汽輪機(jī)的應(yīng)用范圍十分廣泛， 使用場合各不相同， 對進(jìn)排汽參數(shù)、 功率、轉(zhuǎn)速以及布置型式和調(diào)節(jié)特性等方面， 也都有各種不同的要求， 因此品種非常繁雜， 型式多樣。 目前汽輪機(jī)產(chǎn)品已系列化生產(chǎn)， 最大程度地滿足用戶對工業(yè)汽輪機(jī)的需求，其主要特點(diǎn)是：1 、使用范圍寬廣，易實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，具有較大的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍，通常為額定轉(zhuǎn)速的 -10%+15% ， 特殊情況可達(dá)額定轉(zhuǎn)速的 -40%+30% ， 增加了調(diào)節(jié)手段或操作的靈活性。2 、汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速高、變轉(zhuǎn)速范圍大，轉(zhuǎn)速范圍可達(dá)3000160

4、00r/min, 可用來直接驅(qū)動(dòng)工作機(jī)械；3 、適用于各種工作環(huán)境，滿足防塵、防暴和防腐蝕等的特殊要求， 無易燃、易爆危險(xiǎn)；4、品種繁多，規(guī)格齊全。根據(jù)用戶要求，不同的轉(zhuǎn)速、功率、進(jìn)、抽和排汽壓力、溫度及流量等技術(shù)參數(shù)，可選擇不同的機(jī)組布置方式；5、適用于有較高自動(dòng)化要求的工業(yè)流程；6、蒸汽來源溫度、操作可靠、運(yùn)行安全平穩(wěn)、效率高，并能利用工廠的余熱。7、汽輪機(jī)也存在輔助設(shè)備多，如油路系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、汽封系統(tǒng)等，起動(dòng)時(shí)間長，冷態(tài)起動(dòng)需要暖管、排液、暖機(jī)等。三、工業(yè)汽輪機(jī)裝置的基本組成工業(yè)汽輪機(jī)裝置的基本組成如圖所示， 由四個(gè)主要設(shè)備組成，即鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器和鍋爐給水泵。度I - I I4汽

5、，孔乂胄的M表好成J- i j i。五輪糖；*r.心4fl血胤程*Jt*電料.,屐立跋.北本”; 7慍加榆木*1、鍋爐鍋爐是產(chǎn)生高溫高壓蒸汽的設(shè)備，水在鍋爐內(nèi)吸收燃料（煤、燃油或天然氣） 燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量后變成高溫高壓蒸汽。過熱器用來將鍋爐汽包來的飽和蒸汽繼 續(xù)加熱，在原有的壓力下提高蒸汽的溫度，變成過熱蒸汽。2、汽輪機(jī)汽輪機(jī)是利用蒸汽對外做功的設(shè)備。從過熱蒸汽出來的高溫高壓過熱蒸汽，流經(jīng)汽輪機(jī)后，蒸汽在噴嘴中和動(dòng)葉中不斷膨脹將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，進(jìn)而在動(dòng)葉中又將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，由汽輪機(jī)的軸端輸出，用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵以 及自備電站發(fā)電機(jī)等工作機(jī)械。蒸汽在膨脹過程中壓力、溫度不斷降低。最后排

6、 入凝汽器。3、凝汽器凝汽器又稱為冷凝器，是凝汽式汽輪機(jī)中工質(zhì)的低溫放熱源。 在工業(yè)汽輪機(jī) 內(nèi)做完功的蒸汽排到凝汽器內(nèi)，在一定壓力下將汽化潛熱釋放給冷卻水，蒸汽凝結(jié)成水， 并形成凝汽器中真空。 凝結(jié)水由凝水泵抽出， 經(jīng)鍋爐給水泵再送回鍋爐。作為鍋爐給水。凝汽器的作用： 一是將作完功的蒸汽回收， 凝結(jié)成水后再供給鍋爐， 循環(huán)使用， 這樣可以降低運(yùn)行成本， 提高經(jīng)濟(jì)效益， 保證蒸汽質(zhì)量， 減少對設(shè)備的腐蝕；二是建立并保持汽輪機(jī)排汽口的高度真空， 增大蒸汽的可用焓降， 從而提高汽輪機(jī)的功率和循環(huán)熱效率， 這樣對汽輪機(jī)的功率和汽輪機(jī)裝置的經(jīng)濟(jì)性具有重大的影響。 通常每臺(tái)凝汽式汽輪機(jī)配置一臺(tái)凝汽器， 但

7、也有幾臺(tái)汽輪機(jī)共用一臺(tái)凝汽器。背壓式汽輪機(jī)的排汽壓力高于大氣壓， 它的排汽可供其他用汽單位利用， 所以不需要凝汽器。4、鍋爐給水泵鍋爐給水泵的作用是消耗一部分功率用來完成熱力循環(huán)中的壓縮過程， 經(jīng)凝結(jié)水的壓力提高， 送入鍋爐， 鍋爐給水泵的運(yùn)行情況對裝置的經(jīng)濟(jì)性和安全性都有重大的影響。常用的鍋爐給水泵多為多級(jí)離心泵。從圖中可以看出，汽輪機(jī)裝置中有3 個(gè)封閉的回路。1 、汽水回路水在鍋爐內(nèi)吸收燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量后， 變?yōu)楦邷馗邏赫羝?汽輪機(jī)經(jīng)高溫高壓蒸汽中的一部分能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械功， 向外界輸出驅(qū)動(dòng)工作機(jī)械旋轉(zhuǎn)。 蒸汽的壓力和溫度隨之降低， 然后排入凝汽器中被冷卻水凝結(jié)成凝結(jié)水， 再由鍋爐給水

8、泵加壓送入鍋爐。這樣，就構(gòu)成了一個(gè)鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器和鍋爐給水泵組成的封閉回路， 工質(zhì)在這個(gè)回路里不斷地進(jìn)行水變汽， 汽變水的變化過程。 這個(gè)回路就是汽水回路，這是汽輪機(jī)裝置中一個(gè)主要回路。2、空氣煙氣回路空氣進(jìn)入鍋爐后和燃料一起產(chǎn)生燃燒過程變成煙氣， 高溫?zé)煔庠阱仩t內(nèi)將一部分熱量傳給水和蒸汽后溫度降低， 燃燒后的煙氣經(jīng)鍋爐尾部煙道、 除塵器后由吸風(fēng)機(jī)抽出并經(jīng)煙囪排入大氣。同時(shí)，新鮮空氣不斷地進(jìn)入鍋爐參加燃燒。3、冷卻水回路冷卻水由冷卻水池或冷卻塔經(jīng)冷卻水泵加壓進(jìn)入凝汽器， 在凝汽器中吸收排汽的汽化潛熱后，冷卻水溫度升高，排入冷卻水池中進(jìn)行冷卻，形成封閉回路。在一個(gè)動(dòng)力裝置中有上述三個(gè)不同工

9、質(zhì)構(gòu)成的獨(dú)立封閉回路， 這是汽輪機(jī)裝置的一個(gè)特點(diǎn)。 回路多， 使整個(gè)裝置變得復(fù)雜， 但對裝置的運(yùn)行性能也產(chǎn)生深刻的影響， 這樣可以減少裝置中各主要設(shè)備彼此之間的相互影響， 有利用保持汽輪機(jī)裝置的主要工作熱性的穩(wěn)定性。 例如， 當(dāng)外界負(fù)荷發(fā)生變換的時(shí)候， 可以調(diào)節(jié)空氣煙氣回路和冷卻水回路，使汽水回路中的工質(zhì)的進(jìn)出口參數(shù)不變。第二節(jié) 工業(yè)汽輪機(jī)的分類汽輪機(jī)類別和型式很多，可按熱力特性、工作原理、蒸汽初壓、結(jié)構(gòu)形式和用途等進(jìn)行分類。一、按熱力熱性分類1 、凝汽式汽輪機(jī)蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹做功后， 全部排入凝汽器， 排汽壓力在低于大氣壓的真 空狀態(tài)下凝結(jié)成水。這類汽輪機(jī)廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金、電力行業(yè)

10、。Mft(At*傣工亞甘M咋工京人第葩海1-2 汽式汽鴕機(jī)票耐j .IjflfeUkAIbdtta2、抽汽凝汽式汽輪機(jī)蒸汽在抽汽式汽輪機(jī)中膨脹做功時(shí)，從中間某一級(jí)抽出進(jìn)入熱力官網(wǎng)供給工業(yè)或熱用戶使用，其余蒸汽繼續(xù)在后幾級(jí)膨脹做功后排入凝汽器。若抽汽壓力可以在某一范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，稱為調(diào)節(jié)抽汽汽輪機(jī)。這類汽輪機(jī)廣泛應(yīng)用于石油化工裝置。生產(chǎn)用汽的抽汽壓力一般為0.781.56MPa,生活用汽的抽汽壓力一般為0.0680.245MPa3、背壓式汽輪機(jī)蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹做功后，在大于一個(gè)大氣壓的壓力下排出汽缸，可供工業(yè)或熱用戶采暖用汽。當(dāng)排汽供給其他中、低壓汽輪機(jī)使用時(shí)，稱為前置汽輪機(jī)。4、抽汽背壓式

11、汽輪機(jī)為滿足不同用戶的需要，在抽汽背壓式汽輪機(jī)中間某一級(jí)抽出部分壓力較高 的蒸汽，進(jìn)入熱力管網(wǎng)供給工業(yè)用戶使用，其余大部分蒸汽在汽輪機(jī)后面幾級(jí)繼續(xù)膨脹做功后，以較低的壓力排入管網(wǎng)，供給工業(yè)或熱用戶采暖供汽。ai 5熱汽端晦州5、混壓（多壓）式汽輪機(jī)除引進(jìn)新蒸汽外，還將生產(chǎn)工藝過程中多余蒸汽用管路注入汽輪機(jī)中的某一中間級(jí)內(nèi)，與原來的蒸汽一起工作。這樣可以從多余的工藝蒸汽中獲得能量， 得 到一部分有用功，實(shí)現(xiàn)蒸汽熱量的綜合利用，這種汽輪機(jī)稱為注入式汽輪機(jī)，也 稱為多壓式或混壓式汽輪機(jī)。二、按工作原理分類1 、沖動(dòng)式汽輪機(jī)蒸汽主要在噴嘴葉柵 （或靜葉柵） 中進(jìn)行膨脹， 在動(dòng)葉柵中只有少量的膨脹。2、

12、反動(dòng)式汽輪機(jī)蒸汽在噴嘴葉柵（或靜葉柵）和動(dòng)葉柵中都進(jìn)行膨脹，且膨脹程度相同。三、按結(jié)構(gòu)型式分類1 、單級(jí)汽輪機(jī)通流部分只有一級(jí)（單列、雙列、三列）組成的汽輪機(jī)稱為單級(jí)汽輪機(jī)。一般為背壓式汽輪機(jī)， 可作工業(yè)驅(qū)動(dòng) （泵、 風(fēng)機(jī)等輔助機(jī)械） 用， 也可帶動(dòng)發(fā)電機(jī)。2、多級(jí)汽輪機(jī)這種汽輪機(jī)通流部分由兩個(gè)以上的級(jí)組成的汽輪機(jī)稱為多級(jí)汽輪機(jī)。 由于其功率大、轉(zhuǎn)速高、效率高、廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金、輕紡、制糖等部門?？勺鳛楸硥菏健⒛?、抽汽背壓式和混壓式汽輪機(jī)。四、按新蒸汽的參數(shù)分類（按汽輪機(jī)的進(jìn)汽壓力分類）低壓汽輪機(jī)（1.21.5MPa） ；中壓汽輪機(jī)（24MPa）;高壓汽輪機(jī)（610MPa）;超高壓

13、汽輪機(jī)（1214MPa）;亞臨界7輪機(jī)（1618MPa）;超臨界汽輪機(jī)（22.2MPa 以上）的汽輪機(jī)。五、按汽輪方向分類1 、軸流式汽輪機(jī)蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)基本上沿軸向流動(dòng)，流動(dòng)總體方向大致與轉(zhuǎn)子相平行。2、輻流式汽輪機(jī)蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)基本上徑向流動(dòng)，流動(dòng)總體方向大致與轉(zhuǎn)子垂直。3、周流（回流）式汽輪機(jī)蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)大致沿著輪周方向流動(dòng)的小功率汽輪機(jī)。六、按用途分類1 、工業(yè)驅(qū)動(dòng)用汽輪機(jī)單純驅(qū)動(dòng)用汽輪機(jī)僅用來驅(qū)動(dòng)各種工業(yè)機(jī)械， 不向外界供汽。 汽輪機(jī)多為凝汽式， 可以變轉(zhuǎn)速運(yùn)行。主要用于石油化工、冶金和自備電站鍋爐給水泵等。驅(qū)動(dòng)并供熱汽輪機(jī)用來驅(qū)動(dòng)各種工業(yè)機(jī)械，同時(shí)向外界供汽，以滿足其他用途（動(dòng)力

14、、工業(yè)或生活） 。汽輪機(jī)為背壓式或抽汽背壓式或抽汽凝汽式可以變速運(yùn)行的汽輪機(jī)。主要用于石油化工、冶金部門等。2、工業(yè)電站汽輪機(jī)單純發(fā)電用汽輪機(jī)工廠自備動(dòng)力電站中驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)， 不向外界供汽。 汽輪機(jī)為凝汽式， 定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。主要應(yīng)用于石油化工、冶金和制糖、造紙等輕工業(yè)部門。發(fā)電并供熱用汽輪機(jī)用于工廠自備動(dòng)力電站驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，并向外界供汽。汽輪機(jī)為抽汽背壓式、抽汽凝汽式或背壓式，定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。主要應(yīng)用于石油化工、冶金和制糖、造紙等輕工業(yè)部門。七、按蒸汽流道數(shù)目分類1、單流道汽輪機(jī)全部排汽都通過末級(jí)的汽輪機(jī)2、雙流道或多流道汽輪機(jī)蒸汽在兩個(gè)或多個(gè)并列的汽流中分流的汽輪機(jī)八、按能量傳遞方式分類1、直聯(lián)式汽輪

15、機(jī)汽輪機(jī)直接與工作機(jī)械相連。招*7先牌式客埼離心排的汽粒機(jī)蛆唱曲2、帶變速齒輪箱的汽輪機(jī)汽輪機(jī)通過變速齒輪箱與工作機(jī)械相連。傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)改造項(xiàng)目的幾臺(tái)汽輪機(jī)性能以及特點(diǎn)介紹1、丙烯機(jī)組：凝汽式汽輪機(jī)，汽輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速7975r/min ,額定功率：6148KW ,額定進(jìn)汽壓力：2.3MPaG ,進(jìn)氣溫度：380 C ,耗汽量 29.74t/h , 排氣溫度49 C,排汽壓力0.012MPaA 。2、甲醇合成循環(huán)機(jī)：凝汽式汽輪機(jī)，3、甲醇循環(huán)泵：凝汽式汽輪機(jī)第二講工業(yè)汽輪機(jī)的工作原理汽輪機(jī)是用蒸汽來做功的旋轉(zhuǎn)式原動(dòng)機(jī)。來自鍋爐或熱網(wǎng)的蒸汽，經(jīng)主汽閥、 調(diào)速閥進(jìn)入汽輪機(jī)，依次高速流經(jīng)一系列環(huán)形配置的

16、噴嘴（或靜葉柵）和動(dòng)葉柵而 膨脹做功推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將蒸汽熱能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，冉將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械功。 這便是汽輪機(jī)簡單的工作原理。蒸汽在工業(yè)汽輪機(jī)中，進(jìn)行兩個(gè)能量的轉(zhuǎn)換過程，蒸汽的熱能在噴嘴內(nèi)轉(zhuǎn)換 脹部分直接由熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。為汽流動(dòng)能，動(dòng)葉片又將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能而對于反動(dòng)式葉片，蒸汽在動(dòng)葉膨蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)進(jìn)行的能量轉(zhuǎn)換通常是通過沖動(dòng)原理和反動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)，由于動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的方式不同，便有不同工作原理的汽輪機(jī)。一、汽輪機(jī)的工作原理1、沖動(dòng)作用原理及反動(dòng)作用原理在沖動(dòng)式汽輪機(jī)中，蒸汽在噴嘴中產(chǎn)生膨脹、壓力降低，速度增加，熱能轉(zhuǎn) 變?yōu)閯?dòng)能。高速汽流流經(jīng)動(dòng)葉片時(shí)，由于汽流方向的改變，產(chǎn)生對動(dòng)葉片的

17、沖擊 力，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)做功，將蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械功， 這種利用沖動(dòng) 力的做功原理，稱為沖動(dòng)作用原理。圖2沖動(dòng)式汽輪機(jī)動(dòng)葉片的分析圖圖3蒸汽微團(tuán)作用在葉片上的離心力動(dòng)葉片工作示意圖：如果我們用一個(gè)直立的平板，讓高速汽流沖擊到它的表 面上，平板由于受到汽流的沖擊作用而發(fā)生運(yùn)動(dòng)。但因在平板的表面附近產(chǎn)生了 很大的擾動(dòng)和渦流損失，使蒸汽中大量的有用能量不能得到很好的利用以至造成 浪費(fèi)。所以經(jīng)過大量的實(shí)踐改進(jìn)，現(xiàn)代的汽輪機(jī)的動(dòng)葉片都做成彎曲形。 如果要 產(chǎn)生最大的作用力，就要使蒸汽的噴射方向與動(dòng)葉片的運(yùn)動(dòng)方向一致， 然后再轉(zhuǎn) 一個(gè)180 而離開動(dòng)葉片，如圖2所示，這時(shí)動(dòng)葉片受到的沖擊力如圖

18、3所示。汽流以Ci的速度流向曲面，它相當(dāng)于汽輪機(jī)的動(dòng)葉片，并能沿平行于汽流的方向移動(dòng)。汽流進(jìn)入彎曲流道內(nèi)弧所構(gòu)成的汽道后，便沿著內(nèi)弧逐步改變其流動(dòng)方向，最后流出汽道時(shí)的速度為 C2,方向恰與C1方向相反。當(dāng)汽流流過曲面 時(shí)，實(shí)際上作圓周運(yùn)動(dòng)，因此組成汽流的每一個(gè)蒸汽微團(tuán)都受到葉片所作用給它 的一個(gè)向心力，同時(shí)葉片受到汽流給它一個(gè)大小相等、方向相反的反作用力。在 這里就是一個(gè)離心力。假如汽流微團(tuán)的離心力用向量表示。在 1點(diǎn)處的離心力Pi可分解成軸向分力P1Z及運(yùn)動(dòng)方向上的分力P1U,在2點(diǎn)處的離心力P2也可 以分解成P2Z和P2U。軸向分離P1Z和P2Z恰好相互抵消，因?yàn)榇硕Υ笮∠嗟取?方向相

19、反，且共同作用在一個(gè)葉片的同一條支線上。 同樣，其它點(diǎn)的軸向分力也 相互抵消，因此汽流的離心力在軸向上的分力之和為零，即P1Z + P 2Z+=0在彎曲面運(yùn)動(dòng)方向上的分力之和等于 P,即P1U+P2U+ =P在這個(gè)P力的作用下，彎曲面（葉片）向右運(yùn)動(dòng)，通過葉輪及軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)。力P稱為沖動(dòng)力，若帶動(dòng)壓縮機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)等機(jī)械，就可以輸出機(jī)械功。 這就是沖動(dòng)式汽輪機(jī)的工作原理，采用沖動(dòng)原理工作的汽輪機(jī)稱為沖動(dòng)式汽輪 機(jī)。1、轉(zhuǎn)軸2、葉輪3、動(dòng)葉片4、噴嘴圖1單級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)示意圖實(shí)際上， 由于機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面的限制， 噴嘴不可能裝在兩個(gè)動(dòng)葉片之間， 從 噴嘴流出來的氣流不能與動(dòng)葉片的運(yùn)動(dòng)方向完全相同

20、， 而成一個(gè)夾角。 動(dòng)葉片也不是一個(gè)對稱的半圓弧， 而是由好幾段曲線組成， 一般是圓弧和拋物線弧。 這樣，雖然蒸汽推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)的作用力有所減小，但其工作原理仍然相同。2 、反動(dòng)作用原理由牛頓第三定律， 一物體對另一物體施加一作用力時(shí)， 這個(gè)物體必然受到與其作用力大小相等、 方向相反的反作用力。 這個(gè)反作用力稱為反動(dòng)力， 利用反動(dòng)力做功的原理，稱為反動(dòng)作用原理。例如：火箭發(fā)射時(shí)，燃料燃燒產(chǎn)生的高壓氣體以很高的速度從火箭尾部噴出， 在噴出的同時(shí)高速汽流給火箭一個(gè)與氣流大小相等、 方向相反的作用力， 推動(dòng)火箭向前運(yùn)行。 這種氣體以很高的速度從容器內(nèi)流出并給容器一個(gè)與汽流方向相反的作用力，此力便為反動(dòng)

21、力。圖示。 反動(dòng)式汽輪機(jī)中的一個(gè)級(jí)的斷面示意圖。 蒸汽在靜葉柵中膨脹后達(dá)到較高的速度， 蒸汽離開靜葉柵后， 進(jìn)入動(dòng)葉柵氣道， 沿著汽道壁的內(nèi)弧改變方向，因此動(dòng)葉片就受到由于沖動(dòng)原理產(chǎn)生的沖擊力，記為 P 沖；又由于汽流在動(dòng)葉柵汽道內(nèi)從P1 膨脹降壓至P2 ，因而動(dòng)葉片上又受到由于反動(dòng)原理而引起的反作用力 P 反 的作用。 P 沖 與 P 反 的合力為Pu 。此外，動(dòng)葉片前后有壓差也引起一個(gè)軸向力 P 軸 。 Pu 與 P 軸 的合力為 P 總 ，這就是作用在動(dòng)葉片上的力。沿動(dòng)葉片運(yùn)動(dòng)方向的分力，使動(dòng)葉片向右移動(dòng)，并做機(jī)械功。因此，作用在反動(dòng)式汽輪機(jī)的級(jí)的動(dòng)葉片上的力， 既有沖動(dòng)力， 也有反作用

22、力。 也就是反動(dòng)式汽輪機(jī)既利用沖動(dòng)作用原理，又利用反動(dòng)作用原理。1-導(dǎo)向葉片2-動(dòng)葉片3-平衡活塞 單級(jí)反動(dòng)式汽輪機(jī)示意圖2、單級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)如圖1所示，葉輪上裝配一圈動(dòng)葉片與噴嘴配合在一起， 構(gòu)成一個(gè)做功的簡單機(jī)械。我們把由噴嘴和與其配合的動(dòng)葉片構(gòu)成的汽輪機(jī)做功的單元稱級(jí)。由一個(gè)級(jí)組成的汽輪機(jī)叫單級(jí)汽輪機(jī)。單級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，主要由轉(zhuǎn)子、葉輪、動(dòng)葉柵和汽缸等組成。單級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)由于功率?。ㄒ话阍?00800kw ），轉(zhuǎn)速高、效率低，常用來驅(qū)動(dòng)功率不大的汽動(dòng)離心式油泵、汽動(dòng)給水泵 3-7單沖動(dòng)K汽輪機(jī)1養(yǎng)IUV小陽I- fi 2 f 崎，?-砌刎UtaMBBi 3 AM.* 1氣W2-

23、K沖動(dòng)大汽飛機(jī)的， .看宜.指431或M.-L，.時(shí)事酊4*a*3、單級(jí)反動(dòng)式汽輪機(jī)動(dòng)葉片安裝在轉(zhuǎn)鼓上，軸、平衡活塞及轉(zhuǎn)鼓組成轉(zhuǎn)子。靜葉片安裝在汽缸上, 與進(jìn)、排汽管等組成靜子。單級(jí)反動(dòng)式汽輪機(jī)仍然是由一列靜葉片和一列動(dòng)葉片 組成。ffi ： - to 7曲式蛇機(jī)時(shí)0*戶*一去葉律tflIK *卜15前弊依挖施h*用4、速度級(jí)汽輪機(jī)在單級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)中，當(dāng)汽流離開葉片還具有很高的速度時(shí)，這部分排汽 的動(dòng)能如果不能很好地利用將造成余速損失，從而降低汽輪機(jī)的效率。為充分利 用排汽的余速，減少這部分損失，就制造了速度級(jí)汽輪機(jī)。它比單級(jí)沖動(dòng)式汽輪 機(jī)對蒸汽能量的利用更加充分。圖示：具有雙列速度級(jí)的單級(jí)

24、汽輪機(jī)。 葉輪上裝有兩列動(dòng)葉片，葉片之間裝 有導(dǎo)向葉片7,導(dǎo)向葉片的安裝位置與噴嘴的安裝位置向?qū)?yīng)。這樣從第一列動(dòng) 葉片流出的汽流所具有的動(dòng)能，在第二列動(dòng)葉片中加以利用，減少了動(dòng)能損失。速度級(jí)汽輪機(jī)和單級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)一樣，蒸汽的全部膨脹是在一級(jí)噴嘴中進(jìn) 行。其不同的是第一列動(dòng)葉片和排汽動(dòng)能可進(jìn)一步得到利用，所有速度級(jí)汽輪機(jī) 的功率比單級(jí)汽輪機(jī)要大一些。速度級(jí)汽輪機(jī)可以使用較大的始降，結(jié)構(gòu)比較簡單，運(yùn)行、維護(hù)方便。但由 于始降大、蒸汽在噴嘴和動(dòng)葉柵的流速高。再加之速度級(jí)裝了導(dǎo)向葉片，汽流要 經(jīng)過多次轉(zhuǎn)向，因而增大了流動(dòng)損失，所以它的效率低于單列級(jí)效率。在中、小 功率的多級(jí)汽輪機(jī)上，可以利用雙列速

25、度級(jí)始降大的特點(diǎn)， 將其制作成多級(jí)汽輪 機(jī)的第一級(jí)，從而減少多級(jí)汽輪機(jī)的級(jí)數(shù)，可以簡化結(jié)構(gòu)、縮小體積，同時(shí)因高 壓段汽壓、汽溫下降較多，汽缸可用較差材料制造。汽輪機(jī)向高參數(shù)、大功率和高效率的方向發(fā)展，因此，單級(jí)汽輪機(jī)已不適應(yīng) 需要。由若干個(gè)沖動(dòng)級(jí)依次迭加設(shè)置而成的多級(jí)汽輪機(jī)，稱為多級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)。 因?yàn)檎羝拷?jīng)過一級(jí)其壓力都要下降一次，所以這種級(jí)稱為壓力級(jí)。由于多級(jí)汽輪機(jī)的蒸汽始降是分配給每一壓力級(jí)，所以可在各級(jí)始降不大， 即每一級(jí)的蒸汽流速不高，噴嘴、葉片損失都較小的情況下，使汽輪機(jī)整機(jī)得到 較高的效率，所以在汽輪機(jī)級(jí)數(shù)增多的條件下， 可使新蒸汽壓力、溫度得到適當(dāng) 地提高，為提高循環(huán)熱效率創(chuàng)

26、造條件。在多級(jí)汽輪機(jī)中，由于流經(jīng)各級(jí)后的蒸汽壓力逐漸降低， 蒸汽比體積逐漸增 大，為保證蒸汽的流通，噴嘴和動(dòng)葉片的通流面積也應(yīng)隨之逐漸增大， 所以隨著 蒸汽的不斷膨脹，各級(jí)噴嘴和動(dòng)葉的高度是隨著蒸汽壓力的降低不斷增大的。多級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)中各級(jí)隔板前后都存在壓力差，為減少隔板內(nèi)孔與軸之間 的間隙的漏汽，在隔板內(nèi)孔與軸之間裝有汽封。為提高沖動(dòng)式汽輪機(jī)的效率，在 動(dòng)葉中蒸汽有少量的熱始降，也就是使動(dòng)葉有一定的反動(dòng)度。多級(jí)汽輪機(jī)的功率是各級(jí)功率之和，因此多級(jí)汽輪機(jī)的功率可按需要做得很 大，級(jí)數(shù)做得很多。圖2-12摹*動(dòng)式人安機(jī)削I2小金.一曲也地片.* 粗：事用； W -硒幡MJE 1 1*祥*%，（

27、*軟6、多級(jí)反動(dòng)式汽輪機(jī)汽輪機(jī)的動(dòng)葉片都直接裝在輪鼓上， 在兩列動(dòng)葉之間裝有靜葉，靜葉像噴嘴 一樣安裝在汽缸內(nèi)壁上。動(dòng)葉與靜葉的斷面形狀基本一致。 蒸汽不斷流經(jīng)各級(jí)靜 葉和動(dòng)葉，一直在膨脹、壓力不斷下降，比體積不斷增大。直到蒸汽流經(jīng)最末一 級(jí)動(dòng)葉片后，從排汽管排出。由于蒸汽的比體積隨壓力的降低而增加， 因此，葉片的高度相應(yīng)增加，使通 流面積逐漸增大，以確保蒸汽順利流過。由于反動(dòng)式汽輪機(jī)的動(dòng)葉前后都存在壓 力差，因而在整個(gè)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生很大的軸向推力。 為保證動(dòng)、靜葉片之間的軸向問 隙、減少軸向推力，所以在轉(zhuǎn)子前部裝有平衡活塞。 平衡活塞前的空間用一聯(lián)通 管和排汽管連接，使平衡活塞產(chǎn)生一個(gè)向前的軸向

28、推力，平衡轉(zhuǎn)子的軸向推力加1 1門 斤動(dòng)點(diǎn)八,於M J . 1P1-IEA. J &l I * *f- * AAIL T-卓*，-二、汽輪機(jī)級(jí)的反動(dòng)度近代常用的汽輪機(jī)，實(shí)際上用的是帶反動(dòng)度的沖動(dòng)式汽輪機(jī)。在這種汽輪機(jī)中，動(dòng)葉柵中也有汽流膨脹，但比噴嘴中的膨脹程度小些。一般常用反動(dòng)度表示， 所謂反動(dòng)度，就是在動(dòng)葉柵中蒸汽膨脹的程度占級(jí)中總的應(yīng)該膨脹程度的比例 數(shù)，或是在動(dòng)葉柵中的理想始降與總始降之比，常用P表示反動(dòng)度。純沖動(dòng)式級(jí)的p=0 ;反動(dòng)級(jí)的p=0.5 ;帶反動(dòng)度的沖動(dòng)式級(jí)的 0 p0.5。 帶有不大反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí)使用最廣泛，它可以提高沖動(dòng)式汽輪機(jī)的效率。三、汽輪機(jī)級(jí)的類型根據(jù)蒸汽在汽輪機(jī)

29、級(jí)通流部分的流動(dòng)方向，汽輪機(jī)可分為軸流式和幅流式汽 輪機(jī)兩種，工業(yè)汽輪機(jī)大多數(shù)采用軸流式，軸流式汽輪機(jī)通常有下列幾種分類方 法。1、沖動(dòng)級(jí)和反動(dòng)級(jí)根據(jù)反動(dòng)度的不同，級(jí)可分為以下幾種：純沖動(dòng)級(jí)：反動(dòng)度p=0的級(jí)稱為純沖動(dòng)級(jí)，特點(diǎn)是蒸汽只在噴嘴中膨脹， 而在動(dòng)葉中不膨脹只改變流動(dòng)方向，其葉片的形式為對稱葉片，所以動(dòng)葉片進(jìn)、 出口壓力及其相對速度均相等。純沖動(dòng)級(jí)做功能力大、流動(dòng)功率低，現(xiàn)代汽輪機(jī) 均不采用純沖動(dòng)級(jí)。純反動(dòng)級(jí)：反動(dòng)度p=0.5的級(jí)稱為反動(dòng)級(jí)，特點(diǎn)是蒸汽膨脹一半在噴嘴葉珊 中進(jìn)行， 另一半在動(dòng)葉柵中進(jìn)行。 由于噴嘴型線與動(dòng)葉型線完全一致， 所以蒸汽在噴嘴和動(dòng)葉中的膨脹程度也相同。 反動(dòng)級(jí)

30、的效率比沖動(dòng)級(jí)效率高， 但做功能量小。帶反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí)： 為提高沖動(dòng)式汽輪機(jī)的效率， 沖動(dòng)級(jí)應(yīng)具有一定的反動(dòng)度（0 p0.5）,這種級(jí)的反動(dòng)度一般在0.050.20之間。沖動(dòng)式汽輪機(jī)的前幾級(jí)的反動(dòng)度不大于 10%15% ，最后幾級(jí)的反動(dòng)度可達(dá)20%30% 。蒸汽膨脹大部分在噴嘴中進(jìn)行， 而只有小部分在動(dòng)葉片中進(jìn)行。 帶不大反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí)應(yīng)用最廣泛。速度級(jí)（雙列速度級(jí)） ：速度級(jí)又稱為復(fù)速級(jí)或寇蒂斯級(jí)，速度級(jí)除有雙列速度級(jí)外，還有三列速度級(jí)。速度級(jí)常用于單級(jí)汽輪機(jī)和多級(jí)汽輪機(jī)的第一級(jí)。2、壓力級(jí)和速度級(jí)按照蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子機(jī)械能的過程不同， 還可以將級(jí)分為壓力級(jí)和速度級(jí)。壓力級(jí):在可以利用的

31、蒸汽能量很大的情況下，只有一個(gè)級(jí)不能充分利用這些能量。 因此， 由噴嘴和動(dòng)葉片組成的級(jí)串聯(lián)在同一根軸上， 將蒸汽的能量分別在若干個(gè)級(jí)中加以利用。 從結(jié)構(gòu)來看， 就是一列噴嘴和一列動(dòng)葉片， 其后又是一列噴嘴和一列動(dòng)葉片， 這樣逐次排列下去。 在第一列噴嘴進(jìn)口處的蒸汽壓力最高，以后逐級(jí)降低， 這就是常見的多級(jí)汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)形式， 其中的每個(gè)級(jí)， 都叫做壓力級(jí)。速度級(jí)： 除壓力級(jí)外， 在有些汽輪機(jī)上還設(shè)有速度級(jí)。 速度級(jí)又叫復(fù)速度級(jí) 或寇蒂斯級(jí)， 比壓力級(jí)在結(jié)構(gòu)上復(fù)雜一點(diǎn)。 雙列速度級(jí)的單級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)比單 級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)對蒸汽能量的利用更充分一點(diǎn)3、調(diào)節(jié)級(jí)和非調(diào)節(jié)級(jí)按級(jí)通流面積是否隨負(fù)荷大小而變化，

32、汽輪機(jī)的級(jí)可分為可調(diào)節(jié)級(jí)和非調(diào)節(jié) 級(jí)。調(diào)節(jié)級(jí)：采用噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)中，第一級(jí)的通流面積是能隨負(fù)荷變化而改 變的，這種改變的另一個(gè)原因是采用部分進(jìn)汽，稱它為調(diào)節(jié)級(jí)。調(diào)節(jié)級(jí)可以是復(fù) 速級(jí)也可以是單列級(jí)。一般中小型汽輪機(jī)用復(fù)速級(jí)作為調(diào)節(jié)級(jí)， 而大型汽輪機(jī)常 采用單列沖動(dòng)級(jí)作為調(diào)節(jié)級(jí)。非調(diào)節(jié)級(jí)：通常通流面積是不隨負(fù)荷變化而改變的級(jí)稱為非調(diào)節(jié)級(jí)，非調(diào)節(jié)級(jí)既可以是全周進(jìn)汽也可以是部分進(jìn)汽。四、噴嘴噴嘴是將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能的具有特定形狀的流道，具有一定壓力和溫 度的蒸汽流經(jīng)噴嘴時(shí)，由于噴嘴的截面形狀沿汽流方向發(fā)生變化， 使其壓力、溫 度和始均有所降低，而其速度和比體積增加。噴嘴的結(jié)構(gòu)型式有漸縮噴嘴和縮放

33、噴嘴。漸縮噴嘴因?yàn)槌袚?dān)的始降較小，所 以多用于沖動(dòng)式汽輪機(jī)的中間級(jí)，以滿足這類級(jí)的始降不大，噴嘴出口是亞音速 汽流的需要。縮放噴嘴因承擔(dān)的始降大，多用于單級(jí)汽輪機(jī)和多級(jí)汽輪機(jī)的第一 級(jí)與最末級(jí)，滿足級(jí)中燃降大、噴嘴出口是超音速汽流的需要。 但縮放噴嘴工作 效率低、不易加工制造，故只用于少數(shù)必須裝縮放型噴嘴的地方。 一般汽輪機(jī)中盡量選用斜切噴嘴代替縮放噴嘴，獲得超音速汽輪，但是替代有限在汽輪機(jī)中，為了使蒸汽順利進(jìn)入動(dòng)葉柵流道，噴嘴軸線在出口處與動(dòng)葉的 運(yùn)行方向之間形成一定的角度，因此噴嘴出口都有一段斜切部分，這種噴嘴稱為 斜切噴嘴。由于蒸汽在漸縮斜切噴嘴中能夠膨脹到低于臨界壓力獲得超音速汽 流，

34、因而擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，特點(diǎn)是比縮放噴嘴具有制造工藝簡單、 變工況時(shí)工作 穩(wěn)定的特點(diǎn)，因而在實(shí)際應(yīng)用中盡可能采用漸縮斜切噴嘴代替縮放噴嘴。五、汽輪級(jí)的級(jí)內(nèi)損失及效率蒸汽在級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)變過程中影響蒸汽狀態(tài)的各種損失稱為級(jí)內(nèi)損失，包括噴嘴損失、動(dòng)葉損失、余速損失、葉高損失、撞擊損失、扇形損失、摩擦損失、部 分進(jìn)汽損失、濕氣損失及漏氣損失等。上述各種損失均使級(jí)的效率下降。噴嘴損失和動(dòng)葉損失統(tǒng)稱為葉柵損失，蒸汽在噴嘴中流動(dòng)時(shí)存在的損失稱為 噴嘴損失，主要包括噴嘴表面不光滑，蒸汽與噴嘴壁之間摩擦；蒸汽分子運(yùn)行速 度不同，存在速度梯度，蒸汽分子之間摩擦損失；汽流脫離噴嘴壁時(shí)的渦流損失。余速損失：蒸汽離開動(dòng)葉片時(shí)

35、，仍具有一定的速度即余速，蒸汽在本級(jí)內(nèi)并 沒有將動(dòng)能全部轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，而是存在余速損失，這種排汽動(dòng)能損失稱為余速 損失。葉高損失：靜、動(dòng)葉柵端部的損失稱為葉高損失， 本質(zhì)上仍是噴嘴和動(dòng)葉的 流動(dòng)損失。扇形損失：等截面葉片是沿圓周布置成環(huán)形葉柵，葉柵的槽道斷面呈扇形, 因此在葉頂和葉根部分的圓周速度、節(jié)距和蒸汽參數(shù)都不同于動(dòng)葉平均直徑處的 數(shù)值。由于沿葉高的柵距、圓周速度及汽流參數(shù)的變化而引起的損失， 稱為扇形 損失。葉輪摩擦損失：葉輪在蒸汽中高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，克服摩擦而消耗的功，稱為摩擦 損失。產(chǎn)生摩擦損失的根本原因是由于蒸汽具有黏性造成的。部分進(jìn)汽損失：由于部分進(jìn)汽而產(chǎn)生的附加損失，由鼓風(fēng)損失和斥

36、汽損失組 成。濕氣損失：凝汽式多級(jí)汽輪機(jī)的末幾級(jí)在濕蒸汽區(qū)域內(nèi)工作而產(chǎn)生的附加損 失，稱為濕汽損失。漏氣損失：蒸汽通過汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與靜子動(dòng)、靜部分之間的間隙產(chǎn)生泄漏而引 起的損失，稱為漏氣損失?？煞譃楦舭迓鈸p失、軸端漏氣損失、葉頂漏氣損失 等。第三講汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)及各部件的用途汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，主要是通過噴嘴把熱能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能， 通過動(dòng)葉柵（由 相同葉片按一定幾何規(guī)律排列而成的組合體稱為葉柵，分為動(dòng)葉柵和靜葉柵）把 動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。因此，噴嘴一般做成靜止零件，用各種不同的方法固定在汽 缸上，形成汽輪機(jī)的靜止部分；而動(dòng)葉柵則安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，形成汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子 部分。所以汽輪機(jī)主要是由轉(zhuǎn)子、靜子兩大

37、部分組成的。（汽輪機(jī)裝配動(dòng)畫）一、轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子部分，也就是汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，靠固定于汽缸上的前后兩個(gè)軸承支撐。 它由主軸、葉輪或轉(zhuǎn)鼓、動(dòng)葉片、平衡活塞、止推盤、盤車器等部件組成，并通過聯(lián)軸器與被驅(qū)動(dòng)機(jī)械相連。轉(zhuǎn)子做高速旋轉(zhuǎn)，把蒸汽作用到葉片上的力矩傳遞 給驅(qū)動(dòng)機(jī)械，達(dá)到對外做功的目的。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子按結(jié)構(gòu)型式可分為輪式轉(zhuǎn)子和鼓式轉(zhuǎn)子兩種，輪式轉(zhuǎn)子適用于沖 動(dòng)式汽輪機(jī)。鼓式轉(zhuǎn)子主軸中間部位尺寸較大， 外形像鼓筒一樣，轉(zhuǎn)鼓外緣加工 有軸向溝槽，動(dòng)葉片直接安裝在周向溝槽內(nèi)，這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，彎曲度小，通 常應(yīng)用于動(dòng)葉片前后有一定壓差，級(jí)數(shù)多每級(jí)熱燃降不大和要求強(qiáng)度較大反動(dòng)式 汽輪機(jī)，由于其軸向推動(dòng)力較大

38、，一般裝有平衡活塞。輪式轉(zhuǎn)子按制造工藝的不 同可分為套裝轉(zhuǎn)子、整鍛轉(zhuǎn)子、組合轉(zhuǎn)子和焊接轉(zhuǎn)子等幾種型式。一般來說，中 溫中壓進(jìn)汽參數(shù)的發(fā)電汽輪機(jī)，基本上采用套裝轉(zhuǎn)子。高速工業(yè)驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)采用 整鍛轉(zhuǎn)子。高參數(shù)進(jìn)汽參數(shù)的發(fā)電汽輪機(jī)采用組合轉(zhuǎn)子， 即前半部分采用整鍛轉(zhuǎn) 子，后半部分采用套裝轉(zhuǎn)子。套裝轉(zhuǎn)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(dòng)，并用鍵傳遞力矩整鍛式轉(zhuǎn)子：整鍛轉(zhuǎn)子的葉輪、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(dòng)的問題。 整鍛轉(zhuǎn)子的中心通常打有

39、（J100mm的中心孔，其目的主要是便于檢查鍛件質(zhì)量，同時(shí)也可以將鍛件中心材質(zhì)差的部分去掉，防止缺陷擴(kuò)展，以保證轉(zhuǎn)子強(qiáng)度。焊接轉(zhuǎn)子：焊接轉(zhuǎn)子采用分段鍛造，焊接組合，它主要由若干個(gè)葉輪與端軸拼合焊接而 成。組合式轉(zhuǎn)子:組合轉(zhuǎn)子高溫段采用整鍛結(jié)構(gòu)，而在中、低溫段采用套裝結(jié)構(gòu)，形成組合轉(zhuǎn)子，以減小鍛件尺寸。1S1 、危急保安器孔2 、主推力盤3 、付推力盤 4 、前徑向軸承軸頸 5 、前汽封 6 、平衡活塞汽封 7 、調(diào)節(jié)級(jí) 8 、壓力級(jí) 9 、中間汽封10 、低壓級(jí)11 、后汽封 12 、后徑向軸承軸頸13 、盤車棘輪14 、盤車油輪動(dòng)輪 15 、聯(lián)軸器軸段16 、主端平衡面17 、前端輔助平衡面

40、鼓式轉(zhuǎn)子各部件用途介紹（ 1 ）危急保安器孔：危急保安器是汽輪機(jī)的機(jī)械式超速保護(hù)設(shè)備，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速超出設(shè)定的脫扣轉(zhuǎn)速時(shí)， 它產(chǎn)生動(dòng)作， 通過遮斷油門關(guān)閉速關(guān)閥和調(diào)節(jié)汽閥。危急保安器孔就是飛錘飛出的地方。（ 2 ）主推力盤：其作用是承受轉(zhuǎn)子的軸向推力，確定、保持轉(zhuǎn)子正確的軸向位置。（ 3 ） 副推力盤： 是承受主推力盤平衡軸向推力后所剩余的少部分軸向推力。（ 4 ）前徑向軸承軸頸：利用前徑向軸承支承轉(zhuǎn)子的部位。（ 5 ）前汽封：用于防止、減少高壓端汽缸內(nèi)蒸汽的外泄漏，防止高溫蒸汽漏入軸承座引起軸承溫度升高及潤滑油乳化。（ 6 ）平衡活塞汽封：在多級(jí)汽輪機(jī)的高壓端，加大其軸封直徑，以便在端面上產(chǎn)生平

41、衡活塞的作用。 平衡活塞兩端環(huán)形面積上作用著不同的蒸汽壓力。 在這個(gè)壓差作用下產(chǎn)生與汽流相反方向的軸向推力， 即減小軸向推力， 使軸向推力在推力軸承的許用承載范圍之內(nèi)。平衡活塞汽封屬內(nèi)汽封。（ 7 ）調(diào)節(jié)級(jí)：調(diào)節(jié)級(jí)稱作速度級(jí)。當(dāng)汽輪機(jī)采用噴嘴調(diào)節(jié)時(shí)，第一級(jí)的進(jìn)汽截面積隨負(fù)荷的變化而相應(yīng)變化， 因此通常稱噴嘴調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的第一級(jí)為調(diào)節(jié)級(jí)。（ 8 ）壓力級(jí)：除調(diào)節(jié)級(jí)外，其它各級(jí)統(tǒng)稱為非調(diào)節(jié)級(jí)或壓力級(jí)。壓力級(jí)是以機(jī)組中合理分配的壓力降或焓降為主的級(jí)。9）中間汽封：作用是在不同的膨脹段之間起分隔、密封作用，中間汽封 屬內(nèi)汽封。（ 10 ）低壓級(jí)：用來回收經(jīng)調(diào)節(jié)級(jí)做功后的蒸汽還具有的一定的能量。（ 11

42、）后汽封：為了防止空氣經(jīng)軸封片漏入汽缸，必須引用壓力稍高于大氣壓力的蒸汽來封住軸封通道。（ 12 ）后徑向軸承軸頸：利用后徑向軸承支承轉(zhuǎn)子的部位。（ 13 ）盤車棘輪：盤車投運(yùn)時(shí)，在杠桿的施力端向下按壓，杠桿以支座為支點(diǎn)撬起拉桿，框架向上移動(dòng)，當(dāng)插槽嵌入棘輪繼續(xù)上行時(shí)，就迫使棘輪、轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)。（ 14 ）盤車油輪動(dòng)輪：由主油泵或單獨(dú)的盤車油泵輸出的壓力油從軸承座側(cè)面供入， 經(jīng)內(nèi)接油管進(jìn)入噴嘴環(huán)， 從噴嘴中高速噴射的壓力油沖擊油輪動(dòng)輪葉片做功，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。（ 15 ）聯(lián)軸器軸段：用于聯(lián)接汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和被驅(qū)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子（或齒輪箱主動(dòng)軸） ，傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩。（ 16 ）主端平衡面：對轉(zhuǎn)子的動(dòng)不平衡進(jìn)行

43、校正。（ 17 ）前端輔助平衡面：輔助平衡面不僅在廠內(nèi)做動(dòng)平衡時(shí)使用，而且為現(xiàn)場不開缸進(jìn)行動(dòng)平衡校正提供了方便。2 、轉(zhuǎn)子的性能要求為使轉(zhuǎn)子能安全可靠的運(yùn)行，必然滿足下列條件：A、必然有一定的強(qiáng)度，以滿足支持自身重量和傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求。B、必須經(jīng)過嚴(yán)格的動(dòng)平衡，以免高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生過大的離心力引起汽輪機(jī) 振動(dòng)和損壞。C、必須使汽輪機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速和運(yùn)行轉(zhuǎn)速避開一定距離，以免發(fā)生共振。D 、必須安裝平衡盤、推力盤和軸套，用以平衡轉(zhuǎn)子的軸向推力和并使轉(zhuǎn)子在軸向定位。3 、轉(zhuǎn)子的軸向推力及其平衡蒸汽在汽輪機(jī)的通流部分膨脹做功時(shí)， 轉(zhuǎn)子上受兩部分力， 一部分叫做輪周力， 是產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩對外做功的有益力； 另一部分

44、沿葉輪軸從高壓端指向低壓端， 企圖推動(dòng)轉(zhuǎn)子向汽流方向運(yùn)動(dòng)， 所有葉輪軸向力之代數(shù)和， 就是整個(gè)轉(zhuǎn)子的軸向推力。 轉(zhuǎn)子的軸向推力一般要采取措施平衡掉大部分， 剩余的部分由推力軸承承擔(dān)。如果推力過大， 就會(huì)影響軸承壽命， 嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒壞軸瓦， 引起轉(zhuǎn)子上動(dòng)靜部分碰撞，以致?lián)p壞機(jī)器，因此，在運(yùn)行中必須嚴(yán)密監(jiān)視轉(zhuǎn)子軸向推力變化，確保機(jī)組安全運(yùn)行。一般來說，作用與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向推力來源于以下幾種因素：a、葉輪兩側(cè)的壓力差。b 、動(dòng)葉片上的軸向力。c、軸上各處直徑不同引起的受力。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子所受軸向推力很大，高壓汽輪機(jī)（反動(dòng)式）可達(dá)到幾百噸，為確保機(jī)組的安全運(yùn)行，一般采取下列措施平衡軸向力：a、使用推力軸承

45、。目的是固定轉(zhuǎn)子在氣缸中的位置，承受轉(zhuǎn)子上的少部分軸向推力。b 、使用平衡活塞或平衡盤。如圖所示，在轉(zhuǎn)子通流部分對側(cè)，將轉(zhuǎn)子做成階梯形， 以產(chǎn)生相反的軸向推力， 此階梯凸臺(tái)就叫平衡活塞。 其右側(cè)為高壓蒸汽，左側(cè)與汽室相同， 受低壓蒸汽作用， 因而產(chǎn)生向左的軸向力， 以平衡部分軸向力。對沖動(dòng)式汽輪機(jī)因其總的軸向推力不大， 一般將高壓汽封套直徑做大些， 也可以起到類似的作用c、開平衡孔。由于汽輪機(jī)葉片兩側(cè)存在壓力差，在輪盤上開有貫通兩側(cè)的小孔，即平衡孔，可減少輪盤上的軸向推力。平衡孔一般開57個(gè)奇數(shù)孔，以免在葉輪同一直徑上形成對稱孔，影響葉輪強(qiáng)度。另外開奇數(shù)孔對減輕葉輪震動(dòng) 也有好處。但此法會(huì)使汽

46、輪機(jī)效率有所降低。d、采用相反流量布置。如圖所示，使蒸汽在高低壓缸或各區(qū)域內(nèi)流向相反， 而產(chǎn)生反方向的軸向推力，以相互抵消而達(dá)平衡。4、轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)在升降速過程中，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)因質(zhì)量中心偏移產(chǎn)生的離心力就成為周期性激振力作用于轉(zhuǎn)子上，使之產(chǎn)生受迫振動(dòng)，當(dāng)激振力的頻率，即某個(gè)轉(zhuǎn)子自 身的彎曲自振頻率相同時(shí)即產(chǎn)生共振，使振動(dòng)加劇，此轉(zhuǎn)速即為轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速不止一個(gè)，通常可能遇到的是第一、第二階臨界轉(zhuǎn)速。工作轉(zhuǎn)速一般要求離開臨界轉(zhuǎn)速，汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子在臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域停留時(shí)間過長會(huì)造成強(qiáng)烈振動(dòng)，乃至損壞機(jī)器，造成嚴(yán)重后果，因此在升速過程中，應(yīng)快速平穩(wěn) 地通過臨界轉(zhuǎn)速。臨界轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于

47、轉(zhuǎn)子的材質(zhì)、制造和裝配。按轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)速的相對關(guān)系，將轉(zhuǎn)子分為剛性轉(zhuǎn)子和撓性轉(zhuǎn)子。當(dāng)轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速低于其第一臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子稱為剛性轉(zhuǎn)子，這種轉(zhuǎn)子在升速時(shí)不發(fā)生共振。當(dāng)轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速高于第一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子稱為撓性轉(zhuǎn)子，這種轉(zhuǎn)子在升速時(shí)應(yīng)迅速通過臨界轉(zhuǎn)速。5、葉輪作用是安裝動(dòng)葉片并將動(dòng)葉片上的轉(zhuǎn)矩傳遞給主軸。 由輪緣：開有安裝葉片的葉根槽；輪面：將輪緣和輪轂或主軸連成一體，開有平衡孔；輪轂：減小葉輪內(nèi)孔應(yīng)力的加厚部分三部分組成。按照輪面的斷面的型線，可將葉輪分為等厚度 葉輪、錐形葉輪、等強(qiáng)度葉輪等。等厚度葉粒(1)等厚度葉輪：加工方便，軸向尺寸小，但強(qiáng)度低，通常用于葉輪直徑 較小的高壓部分

48、；(2)錐形葉輪：加工方便，強(qiáng)度高；(3)等強(qiáng)度葉輪：無中心孔，強(qiáng)度最高，但加工要求高，多用于輪盤式焊 接轉(zhuǎn)子。6、葉片葉片分為動(dòng)葉片(又稱工作葉片，簡稱葉片)和靜葉片(又稱噴嘴葉片)動(dòng)葉片安裝在轉(zhuǎn)子葉輪（沖動(dòng)式汽輪機(jī)）或轉(zhuǎn)鼓（反動(dòng)式汽輪機(jī)）上，接受噴嘴 葉柵射出的高速汽流，把蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。葉片由葉根、工作部分（或稱葉身、葉型部分）、連接件（圍帶或拉筋）組成。葉根：緊固動(dòng)葉，使其在經(jīng)受汽流的推力和旋轉(zhuǎn)離心力作用下， 不致于從輪 緣溝槽里拔出來。常用的結(jié)構(gòu)型式有：T型、叉型和楓樹型等。1） T型葉根：結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、工作可靠為短葉片普遍采用。它的缺 點(diǎn)是葉片的離心力對輪

49、緣兩側(cè)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。2）菌型葉根：葉根和輪緣的載荷分配比 T型葉根合理，因而強(qiáng)度較高，但 因加工復(fù)雜，其應(yīng)用不如T型葉根廣泛。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(gè)或兩個(gè) 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(gè)怫釘固定在輪緣上。 周向裝配式葉根的缺點(diǎn)是當(dāng)個(gè) 別葉片損壞時(shí)，不能單獨(dú)拆換，而必須將部分或全部葉片拆下重裝。3）叉型葉根：葉根的叉尾直接插入輪緣槽內(nèi)，并用兩排怫釘固定叉尾數(shù)可 根據(jù)葉片離心力大小選擇。叉型葉根強(qiáng)度高、適應(yīng)性好，被大功率汽輪機(jī)末幾級(jí) 廣泛采用

50、。叉型葉根加工方便，便于拆換，但裝配時(shí)比較費(fèi)工，且輪緣較厚，鉆 怫釘孔不便，所以整鍛轉(zhuǎn)子和焊接轉(zhuǎn)子不宜采用。4）楓樹型葉根：葉根沿軸向直接裝入輪緣相應(yīng)的楓樹槽中。這種葉根承載能力強(qiáng)葉根齒數(shù)可根據(jù)離心力大小決定，同時(shí)拆裝容易，故被大功率的調(diào)節(jié)級(jí)和末幾級(jí)采用。但由于其加工面多，精度要求高，所以受到限制。*一1*iwM嵯葉型：葉型部分是葉片的基本部分，它構(gòu)成汽流通道葉頂部分：葉頂處將葉片連接成組的圍帶和在葉型部分將葉片連接成組的拉筋（金）。汽輪機(jī)高壓段的動(dòng)葉片一般都裝有圍帶，低壓段多設(shè)有拉筋。圍帶主要有整體圍帶和外加圍帶兩種，外加圍帶是一條35mm 厚的扁平金屬帶，用葉片頂端的怫釘將圍帶怫接在葉片上

51、， 在葉片頂部形成一層蓋板，通常420個(gè) 葉片用1條圍帶連接起來，形成一個(gè)葉片組。整體圍帶和葉片的葉型部分、葉根 部分是一個(gè)整體，是由同塊鋼材銃制出來，常用于高壓缸。拉金一般是以 6 12mm 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（焊接拉金），也可以是不焊接的（松拉金）。在一級(jí)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(jí)內(nèi)汽流流動(dòng)，同 時(shí)，拉金孔削弱了葉片的強(qiáng)度，所以在滿足振動(dòng)和強(qiáng)度要求的情況下， 有的長葉片可設(shè)計(jì)成自由葉片圍帶或拉筋可增加葉片剛性，降低葉片蒸汽力引起的彎應(yīng)力，調(diào)整葉片頻率圍帶還構(gòu)成封閉的汽流通道，防止蒸汽從葉頂逸出

52、。有的圍帶還做出徑向汽封和 軸向汽封，以減少級(jí)間漏汽。二、靜子部分即汽輪機(jī)的靜止部分，包括汽缸、前后支承軸承、推力軸承、噴嘴組、隔板、 支撐與滑銷系統(tǒng)、汽封系統(tǒng)和機(jī)座等。A、汽缸（機(jī)殼）汽缸的作用是支撐轉(zhuǎn)子、容納并通過蒸汽，將汽輪機(jī)通流部分（噴嘴、轉(zhuǎn)子、 隔板等）與大氣隔開，保證蒸汽在機(jī)內(nèi)完成其做功過程。 根據(jù)所處位置不同可以 分為高壓缸、中壓缸、低壓缸。根據(jù)工藝不同，可以分為鑄造缸和焊接缸。一般 來說，發(fā)電機(jī)組因設(shè)計(jì)參數(shù)比較固定，本體修改比較少，為了縮短加工周期和降 低加工成本，一般采用鑄造缸。而驅(qū)動(dòng)機(jī)組因變化比較多，排缸一般設(shè)計(jì)成焊接 排缸。還有一種就是因排汽壓力比較高，為防止前后缸接缸處

53、漏氣，做成整體缸。汽缸上布置有進(jìn)汽口、配汽機(jī)構(gòu)、噴嘴箱、排汽口、疏水口、抽汽口、軸承 箱、檢查口、機(jī)腳、加強(qiáng)筋等，內(nèi)部安裝著隔板和隔板套、汽封等部件。要求有 足夠的強(qiáng)度和剛度、通流部分有較好的流動(dòng)性能、各部分受熱時(shí)能自由膨脹且中心不變、形狀簡單對稱，還應(yīng)盡量減小熱應(yīng)力。水平對分的上半缸和下半缸，通過法蘭螺栓連接。沿軸向分為高、中、低壓段，各段之間用法蘭螺栓連接。高、中壓缸：缸體承受蒸汽的高溫、高壓作用，熱應(yīng)力和熱變形較大，通常采用雙層結(jié)構(gòu)。 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(shí)的熱應(yīng)力，加快了啟、停速度，有利于改善機(jī)組變工況運(yùn)行的適應(yīng)性。低壓缸

54、： 保證足夠的剛度和良好的流動(dòng)特性， 盡量減小排汽損失。 采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)， 并用加強(qiáng)筋加固； 排汽室采用徑向擴(kuò)壓結(jié)構(gòu)， 以充分利用排汽余速動(dòng)能；低壓缸進(jìn)、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(jié)構(gòu)。進(jìn)汽部分： 高壓缸的前端， 即從調(diào)節(jié)閥到調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴這段區(qū)域， 是汽輪機(jī)的進(jìn)汽部分，它包括蒸汽室和噴嘴室，是汽輪機(jī)中承受壓力和溫度最高的部分。B、支撐與滑銷系統(tǒng)：目的是承受汽缸重力， 并使汽缸在受熱狀況下的熱膨脹有一定方向。 汽缸的支承方式一般有貓爪支承、 臺(tái)板支承和撓性板支承。 臺(tái)板支承通過排汽缸外伸的撐角直接放置在座架上。 貓爪支承是汽缸通過水平剖分面法蘭所伸出的貓爪支承在軸承座

55、上，撓性板支承是用撓性板代替前軸承座和排汽缸兩側(cè)的座架滑動(dòng)面。滑銷系統(tǒng)是保證汽缸和轉(zhuǎn)子中心一致， 避免因熱脹導(dǎo)致中心變化， 引起機(jī)組振動(dòng)或動(dòng)靜相擦； 保證汽缸能自由膨脹， 以免發(fā)生過大應(yīng)力引起變形； 使轉(zhuǎn)子和靜子部分軸向和徑向間隙符合要求。 由于構(gòu)造、 安裝位置和作用的不同， 可分為橫銷、縱銷、立銷、貓爪橫銷、角銷、斜銷等。凝汽式汽輪機(jī)的“死點(diǎn)”多布置在低壓汽缸排汽口的中心線或其附近， 由于 冷凝器懸掛在后缸的下面，重量重、尺寸較大，當(dāng)汽輪機(jī)受熱膨脹時(shí)，不希望在 熱膨脹時(shí)冷凝器發(fā)生移動(dòng)，所以絕對死點(diǎn)在低壓汽缸排汽口的中心線。C、噴嘴組和隔板：噴嘴作用如前所述，它是將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的重要部件； 隔板則使各組 葉輪在單獨(dú)的蒸汽室中運(yùn)行，達(dá)到熱能的充分利用。隔板用以固定汽輪機(jī)各級(jí)的靜葉片和阻止級(jí)間漏汽，并將汽輪機(jī)通流部分分 隔成若干個(gè)級(jí)。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。為 了適應(yīng)結(jié)構(gòu)上的需要，沖動(dòng)式汽輪機(jī)在汽缸上裝有支承隔板的隔板套， 將相鄰幾 級(jí)隔板裝在一個(gè)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(jié)構(gòu)。隔板套通過其下半部分兩側(cè)的懸掛銷支承在下汽缸上， 隔板套的上、下中心位置通