汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)及零件強(qiáng)度

1、1第四章 汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)及零件強(qiáng)度哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2n 汽輪機(jī)本體由轉(zhuǎn)動(dòng)部分和靜止部分組成。汽輪機(jī)本體由轉(zhuǎn)動(dòng)部分和靜止部分組成。 轉(zhuǎn)動(dòng)部分稱為轉(zhuǎn)子，主要部件有動(dòng)葉片、主軸和葉輪（反轉(zhuǎn)動(dòng)部分稱為轉(zhuǎn)子，主要部件有動(dòng)葉片、主軸和葉輪（反動(dòng)式汽輪機(jī)為轉(zhuǎn)鼓）、聯(lián)軸器等；動(dòng)式汽輪機(jī)為轉(zhuǎn)鼓）、聯(lián)軸器等； 靜止部分稱為靜子，主要部件有汽缸、隔板、軸承和汽封靜止部分稱為靜子，主要部件有汽缸、隔板、軸承和汽封等。等。n 作用：蒸汽動(dòng)能轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子機(jī)械能的重要部件。作用：蒸汽動(dòng)能轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子機(jī)械能的重要部件。n 要求：良好的流動(dòng)特性，足夠的強(qiáng)度和完善的振動(dòng)特性。要求：良好的流動(dòng)特性，足夠的強(qiáng)度和完善的振動(dòng)特性

2、。第一節(jié) 動(dòng)葉片3一、動(dòng)葉片的結(jié)構(gòu)一、動(dòng)葉片的結(jié)構(gòu) 動(dòng)葉片由葉型、葉根、葉頂三部分組成。動(dòng)葉片由葉型、葉根、葉頂三部分組成。（一）葉型（一）葉型 葉型是動(dòng)葉片的基本部分，相鄰葉片的葉型部分構(gòu)成通道。葉型是動(dòng)葉片的基本部分，相鄰葉片的葉型部分構(gòu)成通道。（二）葉根部分（二）葉根部分 葉根部分是將動(dòng)葉片固定在葉輪或轉(zhuǎn)鼓上的連接部分。葉根部分是將動(dòng)葉片固定在葉輪或轉(zhuǎn)鼓上的連接部分。1、T型葉根型葉根n 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，被短葉片普遍采用；優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，被短葉片普遍采用；n 缺點(diǎn)：在葉片離心力作用下，葉根對(duì)葉輪兩側(cè)產(chǎn)生彎矩；缺點(diǎn)：在葉片離心力作用下，葉根對(duì)葉輪兩側(cè)產(chǎn)生彎矩；n 裝配：

3、周向埋入法。裝配：周向埋入法。4動(dòng)葉片的結(jié)構(gòu)動(dòng)葉片的結(jié)構(gòu)（a a）等截面直葉片；（）等截面直葉片；（b b）變截面扭曲葉片）變截面扭曲葉片葉頂葉型葉根葉型葉根567T T型葉根型葉根外包外包T T型葉根型葉根 雙雙T T型葉根型葉根 裝入裝入T T型葉根的切口型葉根的切口叉型葉根叉型葉根墊片圓銷樅樹型葉根樅樹型葉根82 2、叉型葉根、叉型葉根n 優(yōu)點(diǎn)：叉尾數(shù)目可根據(jù)葉片離心力大小選擇，因而強(qiáng)度高，優(yōu)點(diǎn)：叉尾數(shù)目可根據(jù)葉片離心力大小選擇，因而強(qiáng)度高， 適應(yīng)性好。同時(shí)加工簡(jiǎn)單，更換葉片方便。適應(yīng)性好。同時(shí)加工簡(jiǎn)單，更換葉片方便。n 裝配方法：從徑向插入輪緣上的叉槽中，并用鉚釘固定。裝配方法：從徑向

4、插入輪緣上的叉槽中，并用鉚釘固定。n 缺點(diǎn)：裝配工作量大，且需要較大的軸向空間，限制了它在缺點(diǎn)：裝配工作量大，且需要較大的軸向空間，限制了它在n 整段轉(zhuǎn)子和焊接轉(zhuǎn)子上的應(yīng)用。整段轉(zhuǎn)子和焊接轉(zhuǎn)子上的應(yīng)用。n 應(yīng)用：多用于大型汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)級(jí)和末幾級(jí)。應(yīng)用：多用于大型汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)級(jí)和末幾級(jí)。 93 3、樅樹型葉根、樅樹型葉根n 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：葉根的齒數(shù)可按葉片上載荷來(lái)選擇，因此承載能力葉根的齒數(shù)可按葉片上載荷來(lái)選擇，因此承載能力 大，強(qiáng)度適應(yīng)性好，拆裝方便。大，強(qiáng)度適應(yīng)性好，拆裝方便。 n 缺點(diǎn)：加工復(fù)雜，精度要求高。缺點(diǎn)：加工復(fù)雜，精度要求高。n 裝配方法：葉根沿軸向裝入輪緣上的樅樹型槽中。裝配方法：

5、葉根沿軸向裝入輪緣上的樅樹型槽中。n 應(yīng)用：主要用于載荷大的葉片，如末級(jí)葉片等。應(yīng)用：主要用于載荷大的葉片，如末級(jí)葉片等。 10 末級(jí)葉根安裝實(shí)物圖末級(jí)葉根安裝實(shí)物圖調(diào)節(jié)級(jí)葉根實(shí)物圖調(diào)節(jié)級(jí)葉根實(shí)物圖末級(jí)扭葉片實(shí)物圖末級(jí)扭葉片實(shí)物圖葉片實(shí)物圖葉片實(shí)物圖11（二）葉頂（二）葉頂n 葉片組：葉片組：汽輪機(jī)的短葉片和中長(zhǎng)葉片通常在葉頂用圍帶連汽輪機(jī)的短葉片和中長(zhǎng)葉片通常在葉頂用圍帶連接在一起，構(gòu)成葉片組。接在一起，構(gòu)成葉片組。n 自由葉片：自由葉片：當(dāng)長(zhǎng)葉片在葉型部分不用圍帶和拉金時(shí)，成為當(dāng)長(zhǎng)葉片在葉型部分不用圍帶和拉金時(shí)，成為自由葉片。自由葉片。 1 1、圍帶、圍帶n 作用作用：（1 1）減小葉片工

6、作的彎應(yīng)力；）減小葉片工作的彎應(yīng)力；（2 2）增加葉片剛性，調(diào)整葉片的自振頻率，以避開共振；）增加葉片剛性，調(diào)整葉片的自振頻率，以避開共振；（3 3）使葉頂封閉，避免蒸汽從汽道頂部逸出；）使葉頂封閉，避免蒸汽從汽道頂部逸出；12（4）有的圍帶裝設(shè)了汽封，減小了級(jí)內(nèi)漏汽損失。）有的圍帶裝設(shè)了汽封，減小了級(jí)內(nèi)漏汽損失。n 形式：整體圍帶，鉚接或焊接圍帶，彈性拱形圍帶；形式：整體圍帶，鉚接或焊接圍帶，彈性拱形圍帶；2、拉金、拉金n作用作用：增加葉片剛性，改善其振動(dòng)性能。增加葉片剛性，改善其振動(dòng)性能。n缺點(diǎn)缺點(diǎn)：（1）處于蒸汽通道中，增加了蒸汽流動(dòng)損失；）處于蒸汽通道中，增加了蒸汽流動(dòng)損失；（2）拉金

7、孔會(huì)削弱葉片強(qiáng)度；）拉金孔會(huì)削弱葉片強(qiáng)度；13 整體圍帶鉚接圍帶彈性拱形圍帶14實(shí)心焊接拉金實(shí)心松裝拉金空心松裝拉金剖分松裝拉金Z裝拉金1516二、葉片的受力分析二、葉片的受力分析離心拉應(yīng)力離心力靜應(yīng)力離心彎應(yīng)力葉片受力穩(wěn)定部分氣流彎應(yīng)力氣流力交變部分動(dòng)應(yīng)力n 拉應(yīng)力：葉型部分的離心拉應(yīng)力、圍帶和拉金離心力拉應(yīng)力：葉型部分的離心拉應(yīng)力、圍帶和拉金離心力n 彎應(yīng)力：汽流作用力、離心力產(chǎn)生的彎應(yīng)力、圍帶和拉金彎應(yīng)力：汽流作用力、離心力產(chǎn)生的彎應(yīng)力、圍帶和拉金對(duì)葉片產(chǎn)生彎應(yīng)力對(duì)葉片產(chǎn)生彎應(yīng)力17n 作用：匯集各級(jí)動(dòng)葉柵所得到的機(jī)械能并傳給發(fā)電機(jī)。作用：匯集各級(jí)動(dòng)葉柵所得到的機(jī)械能并傳給發(fā)電機(jī)。n 組

8、成：軸、軸頸、密封軸、推力環(huán)、聯(lián)軸節(jié)、輪盤（或轉(zhuǎn)組成：軸、軸頸、密封軸、推力環(huán)、聯(lián)軸節(jié)、輪盤（或轉(zhuǎn)鼓）、工作葉片、汽輪機(jī)超速保護(hù)裝置的脈動(dòng)油泵輪等附件。鼓）、工作葉片、汽輪機(jī)超速保護(hù)裝置的脈動(dòng)油泵輪等附件。對(duì)于反動(dòng)式單流路汽輪機(jī)還布置有平衡活塞。對(duì)于反動(dòng)式單流路汽輪機(jī)還布置有平衡活塞。n 受力：蒸汽作用力、離心力、熱應(yīng)力、軸系的振動(dòng)應(yīng)力。受力：蒸汽作用力、離心力、熱應(yīng)力、軸系的振動(dòng)應(yīng)力。第二節(jié) 轉(zhuǎn)子套裝轉(zhuǎn)子18一、轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)一、轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)（一）輪式轉(zhuǎn)子（一）輪式轉(zhuǎn)子 輪式轉(zhuǎn)子主軸上裝有葉輪，動(dòng)葉片安裝在葉輪上，通常輪式轉(zhuǎn)子主軸上裝有葉輪，動(dòng)葉片安裝在葉輪上，通常用于沖動(dòng)式汽輪機(jī)。用于沖動(dòng)式汽輪

9、機(jī)。1、套裝轉(zhuǎn)子、套裝轉(zhuǎn)子n 葉輪與主軸分別加工制造，裝配時(shí)將葉輪熱套在軸上。葉輪與主軸分別加工制造，裝配時(shí)將葉輪熱套在軸上。 n 特點(diǎn)：加工方便、能合理利用材料、質(zhì)量容易得到保證，在特點(diǎn)：加工方便、能合理利用材料、質(zhì)量容易得到保證，在高溫或大溫差情況下容易松動(dòng)。高溫或大溫差情況下容易松動(dòng)。n 應(yīng)用：一般用于中壓汽輪機(jī)和高壓汽輪機(jī)的低壓部分。應(yīng)用：一般用于中壓汽輪機(jī)和高壓汽輪機(jī)的低壓部分。192 2、整鍛轉(zhuǎn)子、整鍛轉(zhuǎn)子n 葉輪、聯(lián)軸器等與主軸為一整體，由整體鍛件加工而成。葉輪、聯(lián)軸器等與主軸為一整體，由整體鍛件加工而成。n 特點(diǎn)：不會(huì)出現(xiàn)葉輪等零件松動(dòng)問(wèn)題，結(jié)構(gòu)緊湊，強(qiáng)度和特點(diǎn)：不會(huì)出現(xiàn)葉輪等

10、零件松動(dòng)問(wèn)題，結(jié)構(gòu)緊湊，強(qiáng)度和剛度較高；但鍛件尺寸大，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和加工工藝要求高，剛度較高；但鍛件尺寸大，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和加工工藝要求高，貴重材料消耗大。貴重材料消耗大。n 應(yīng)用：大容量汽輪機(jī)高、中壓轉(zhuǎn)子。應(yīng)用：大容量汽輪機(jī)高、中壓轉(zhuǎn)子。203 3、組合轉(zhuǎn)子、組合轉(zhuǎn)子 高壓部分采用整段式、低壓部分采用套裝式。高壓部分采用整段式、低壓部分采用套裝式。 214 4、焊接轉(zhuǎn)子、焊接轉(zhuǎn)子n 由若干個(gè)實(shí)心輪盤和兩個(gè)端軸焊接而成。由若干個(gè)實(shí)心輪盤和兩個(gè)端軸焊接而成。n 特點(diǎn)：強(qiáng)度高、剛度大、相對(duì)重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等，但對(duì)特點(diǎn)：強(qiáng)度高、剛度大、相對(duì)重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等，但對(duì)焊接工藝要求高。焊接工藝要求高。 22（二

11、）鼓式轉(zhuǎn)子（二）鼓式轉(zhuǎn)子n 鼓式轉(zhuǎn)子沒(méi)有葉輪或有葉輪徑向尺寸也很小，除調(diào)節(jié)級(jí)外，鼓式轉(zhuǎn)子沒(méi)有葉輪或有葉輪徑向尺寸也很小，除調(diào)節(jié)級(jí)外，其它各級(jí)動(dòng)葉片安裝在轉(zhuǎn)鼓上，可縮短軸向長(zhǎng)度和減小軸向其它各級(jí)動(dòng)葉片安裝在轉(zhuǎn)鼓上，可縮短軸向長(zhǎng)度和減小軸向推力，主要用于反動(dòng)式汽輪機(jī)。推力，主要用于反動(dòng)式汽輪機(jī)。n 為了減小高溫區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)子的金屬蠕變變形和熱應(yīng)力，需要為了減小高溫區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)子的金屬蠕變變形和熱應(yīng)力，需要對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行冷卻。對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行冷卻。23二、轉(zhuǎn)子上的主要零部件二、轉(zhuǎn)子上的主要零部件（一）葉輪（一）葉輪1 1、葉輪的結(jié)構(gòu)、葉輪的結(jié)構(gòu)n 作用：安裝動(dòng)葉片并將動(dòng)葉片上的轉(zhuǎn)矩傳遞給主軸。作用：安裝動(dòng)葉片并將動(dòng)葉

12、片上的轉(zhuǎn)矩傳遞給主軸。n 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 輪緣：開有安裝葉片的葉根槽；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；輪轂：減小葉輪內(nèi)孔應(yīng)力的加厚部分；24n 按葉輪斷面的型線分類按葉輪斷面的型線分類 等厚度葉輪：加工方便，軸向尺寸小，但強(qiáng)度低，通常用于等厚度葉輪：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。葉輪直徑較小的高壓部分。等厚度葉輪等厚度葉輪錐形葉輪錐形葉輪 等強(qiáng)度葉輪等強(qiáng)度葉輪 錐形葉輪：加工方便，強(qiáng)錐形葉輪：加工方便，強(qiáng)度高；度高； 等強(qiáng)度葉輪：無(wú)中心孔

13、，等強(qiáng)度葉輪：無(wú)中心孔，強(qiáng)度最高，但加工要求高，強(qiáng)度最高，但加工要求高，多用于輪盤式焊接轉(zhuǎn)子。多用于輪盤式焊接轉(zhuǎn)子。25（二）聯(lián)軸器（二）聯(lián)軸器( (靠背輪靠背輪) )作用：連接汽輪機(jī)的各轉(zhuǎn)子及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，并傳遞轉(zhuǎn)子上的作用：連接汽輪機(jī)的各轉(zhuǎn)子及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，并傳遞轉(zhuǎn)子上的扭矩。扭矩。1、剛性聯(lián)軸器、剛性聯(lián)軸器 n 優(yōu)點(diǎn)：剛性高，傳遞扭矩大；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸??；減少了優(yōu)點(diǎn)：剛性高，傳遞扭矩大；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸?。粶p少了軸承個(gè)數(shù)，縮短了機(jī)組長(zhǎng)度，廣泛應(yīng)用于大功率汽輪機(jī)。軸承個(gè)數(shù)，縮短了機(jī)組長(zhǎng)度，廣泛應(yīng)用于大功率汽輪機(jī)。n 缺點(diǎn)：傳遞振動(dòng)和軸向位移，對(duì)轉(zhuǎn)子找中心要求高。缺點(diǎn)：傳遞振動(dòng)和軸向位移，對(duì)轉(zhuǎn)子找

14、中心要求高。2、半撓性聯(lián)軸器、半撓性聯(lián)軸器n 特點(diǎn)：有一定的彈性，可吸收部分振動(dòng)，允許兩轉(zhuǎn)子的中特點(diǎn)：有一定的彈性，可吸收部分振動(dòng)，允許兩轉(zhuǎn)子的中心有少許偏差。用來(lái)連接汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。心有少許偏差。用來(lái)連接汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。26套裝式剛性聯(lián)軸器套裝式剛性聯(lián)軸器 整鍛式剛性聯(lián)軸器整鍛式剛性聯(lián)軸器主軸對(duì)輪螺栓盤車齒輪墊片對(duì)輪對(duì)輪波形套筒螺栓螺栓半撓性聯(lián)軸器半撓性聯(lián)軸器27三、轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速三、轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速：臨界轉(zhuǎn)速：是指當(dāng)外界干擾的頻率等于轉(zhuǎn)子的固有振動(dòng)頻率是指當(dāng)外界干擾的頻率等于轉(zhuǎn)子的固有振動(dòng)頻率時(shí)的轉(zhuǎn)速。此時(shí)出現(xiàn)共振現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)，噪聲增時(shí)的轉(zhuǎn)速。此時(shí)出現(xiàn)共振現(xiàn)

15、象，轉(zhuǎn)子發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)，噪聲增大，振幅不斷增加，破壞軸承的正常工作，可使汽輪機(jī)造成大，振幅不斷增加，破壞軸承的正常工作，可使汽輪機(jī)造成嚴(yán)重?fù)p害事故。嚴(yán)重?fù)p害事故。（一）等直徑均布質(zhì)量轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速（一）等直徑均布質(zhì)量轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速AEIlinc2230EI 抗彎剛度抗彎剛度i1，2，3E E：材料彈性模數(shù)：材料彈性模數(shù)I I：橫截面的形心主慣性矩：橫截面的形心主慣性矩l l：轉(zhuǎn)子的跨度：轉(zhuǎn)子的跨度A A：轉(zhuǎn)子橫截面積：轉(zhuǎn)子橫截面積：材料密度：材料密度28（二）汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速（二）汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速n等直徑均布質(zhì)量轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速公式仍然適用；等直徑均布質(zhì)量轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速公式仍然適用；n單跨

16、轉(zhuǎn)子單跨轉(zhuǎn)子：汽輪機(jī)中每一根轉(zhuǎn)子兩端都有軸承支承。：汽輪機(jī)中每一根轉(zhuǎn)子兩端都有軸承支承。n軸系軸系：汽輪機(jī)各跨轉(zhuǎn)子及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間用聯(lián)軸器連接起：汽輪機(jī)各跨轉(zhuǎn)子及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間用聯(lián)軸器連接起來(lái)，就構(gòu)成了一個(gè)多支點(diǎn)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，稱為軸系。來(lái)，就構(gòu)成了一個(gè)多支點(diǎn)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，稱為軸系。n軸系的臨界轉(zhuǎn)速比單跨轉(zhuǎn)子相應(yīng)階次的臨界轉(zhuǎn)速高，且聯(lián)軸系的臨界轉(zhuǎn)速比單跨轉(zhuǎn)子相應(yīng)階次的臨界轉(zhuǎn)速高，且聯(lián)軸器剛性越好，臨界轉(zhuǎn)速提高得越多。軸器剛性越好，臨界轉(zhuǎn)速提高得越多。 n轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的大小還受到工作溫度和支承剛度等因素的轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的大小還受到工作溫度和支承剛度等因素的影響。影響。29（三）轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的校核標(biāo)準(zhǔn)（三

17、）轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的校核標(biāo)準(zhǔn)n 剛性轉(zhuǎn)子剛性轉(zhuǎn)子：一階臨界轉(zhuǎn)速高于正常工作轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子；：一階臨界轉(zhuǎn)速高于正常工作轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子；n 撓性轉(zhuǎn)子撓性轉(zhuǎn)子：亦稱柔性轉(zhuǎn)子，一階臨界轉(zhuǎn)速低于正常工作轉(zhuǎn)：亦稱柔性轉(zhuǎn)子，一階臨界轉(zhuǎn)速低于正常工作轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子。速的轉(zhuǎn)子。n 轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的校核標(biāo)準(zhǔn)：轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的校核標(biāo)準(zhǔn)： 1 1、剛性轉(zhuǎn)子：、剛性轉(zhuǎn)子：nc1(1.21.25)n0，但不允許在，但不允許在2n0附近。附近。 2 2、撓性轉(zhuǎn)子：、撓性轉(zhuǎn)子：1.4ncnn00.7nc（n+1） n0 工作轉(zhuǎn)速工作轉(zhuǎn)速 nc 臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速30一、汽缸的作用一、汽缸的作用n 作用：作用： 汽缸是汽輪機(jī)的外殼，將進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸

18、汽與大氣隔開，汽缸是汽輪機(jī)的外殼，將進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽與大氣隔開，形成蒸汽能量轉(zhuǎn)換的封閉汽室；形成蒸汽能量轉(zhuǎn)換的封閉汽室；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、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。板和隔板套、汽封等部件。n 要求：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、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(jiǎn)單對(duì)稱，還應(yīng)各部分受熱時(shí)能自由膨脹且中心不變、形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，還應(yīng)盡量減小

19、熱應(yīng)力。盡量減小熱應(yīng)力。第三節(jié) 汽缸311-1-蒸汽室；蒸汽室；2-2-導(dǎo)汽管；導(dǎo)汽管；3-3-上汽缸；上汽缸；4-4-排汽管口；排汽管口；5-5-法蘭；法蘭；6-6-下汽缸；下汽缸；7-7-抽汽管口抽汽管口 323334二、汽缸的結(jié)構(gòu)二、汽缸的結(jié)構(gòu)n 水平對(duì)分的上半缸和下半缸，通過(guò)法蘭螺栓連接。水平對(duì)分的上半缸和下半缸，通過(guò)法蘭螺栓連接。n 沿軸向分為高、中、低壓段，各段之間用法蘭螺栓連接。沿軸向分為高、中、低壓段，各段之間用法蘭螺栓連接。1.1.高、中壓缸高、中壓缸工作特點(diǎn)：缸體承受蒸汽的高溫、高壓作用，熱應(yīng)力和熱變形工作特點(diǎn)：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

20、結(jié)構(gòu)。較大，通常采用雙層結(jié)構(gòu)。n 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 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，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，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。有利于改善機(jī)組變工況運(yùn)行的適應(yīng)性。3536 由于外缸受到夾層蒸汽的冷卻，工作溫度較低，可采用較由于外缸受到夾層蒸汽的冷卻，工作溫度較低，可采用較低等級(jí)的材料，節(jié)約了優(yōu)質(zhì)耐熱合金鋼。低等級(jí)的材料，節(jié)約了優(yōu)質(zhì)耐熱合金鋼。n 缺點(diǎn)：增加了安裝、檢修工作量。缺點(diǎn)：增加了安裝、檢修工作量。2 2、低壓缸、低

21、壓缸n 工作特點(diǎn)：保證足夠的剛度和良好的流動(dòng)特性，盡量減小工作特點(diǎn)：保證足夠的剛度和良好的流動(dòng)特性，盡量減小排汽損失。排汽損失。 采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，并用加強(qiáng)筋加固；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；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)。用雙層甚至三層結(jié)構(gòu)。37 國(guó)產(chǎn)國(guó)產(chǎn)300MW雙層結(jié)構(gòu)低壓缸雙層結(jié)構(gòu)低壓缸1內(nèi)缸；內(nèi)缸；2外缸；外缸；3排汽室；排汽室；4擴(kuò)壓器；擴(kuò)壓器；5汽輪機(jī)后軸承；汽輪機(jī)后軸承；6隔板套；隔板套

22、；7擴(kuò)壓管斜前壁；擴(kuò)壓管斜前壁；8進(jìn)汽口；進(jìn)汽口；9低壓轉(zhuǎn)子低壓轉(zhuǎn)子 38 噴水減溫裝置噴水減溫裝置 在汽輪機(jī)啟動(dòng)、空負(fù)荷及低負(fù)荷在汽輪機(jī)啟動(dòng)、空負(fù)荷及低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，蒸汽流量很小，不足以帶走運(yùn)行時(shí)，蒸汽流量很小，不足以帶走因鼓風(fēng)摩擦產(chǎn)生的熱量，使排汽溫度因鼓風(fēng)摩擦產(chǎn)生的熱量，使排汽溫度升高，排汽缸溫度升高，引起汽缸的升高，排汽缸溫度升高，引起汽缸的熱變形，使汽輪機(jī)動(dòng)、靜部分中心不熱變形，使汽輪機(jī)動(dòng)、靜部分中心不一致，造成機(jī)組振動(dòng)或發(fā)生事故。因一致，造成機(jī)組振動(dòng)或發(fā)生事故。因此，有的汽輪機(jī)在排汽缸上裝設(shè)了噴此，有的汽輪機(jī)在排汽缸上裝設(shè)了噴水減溫裝置，以防止排汽缸溫度過(guò)高。水減溫裝置，以防止排汽缸

23、溫度過(guò)高。噴水減溫裝置噴水減溫裝置1-1-進(jìn)水管；進(jìn)水管；2-2-噴水管噴水管393.3.進(jìn)汽部分進(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受壓力和溫度最高的部分。4. 4. 汽缸法蘭、螺栓加熱裝置汽缸法蘭、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(shí)作用：減小汽缸、法蘭及連接螺栓間的溫差，縮短啟、停時(shí)間。間。40噴嘴箱的構(gòu)造噴嘴箱的構(gòu)造411 1、2-2-蒸汽連接口；蒸汽連接口；3-3

24、-平面槽；平面槽；（a a）高壓外缸法蘭；（）高壓外缸法蘭；（b b）、（）、（c c）法蘭螺栓加熱流程）法蘭螺栓加熱流程汽輪機(jī)法蘭螺栓加熱裝置示意圖汽輪機(jī)法蘭螺栓加熱裝置示意圖 42三、汽缸的支承三、汽缸的支承u 與軸承座連成一體與軸承座連成一體 中小型汽輪機(jī)的高壓缸，多采用垂直的半圓法蘭與前軸中小型汽輪機(jī)的高壓缸，多采用垂直的半圓法蘭與前軸承座連成一體。在法蘭面上，采用一只立銷和兩只橫銷定位，承座連成一體。在法蘭面上，采用一只立銷和兩只橫銷定位，使其在汽缸受熱面變形后，仍能和軸承座之間保持準(zhǔn)確的中使其在汽缸受熱面變形后，仍能和軸承座之間保持準(zhǔn)確的中心位置。而低壓缸的低壓側(cè)和汽輪機(jī)的中軸承箱

25、鑄成一體，心位置。而低壓缸的低壓側(cè)和汽輪機(jī)的中軸承箱鑄成一體，低壓后部由左右兩個(gè)支承腳支在低壓缸的座架上。低壓后部由左右兩個(gè)支承腳支在低壓缸的座架上。43n 44u 貓爪支撐貓爪支撐 汽輪機(jī)高、中壓缸一般通過(guò)水平法蘭兩端伸出的貓爪支汽輪機(jī)高、中壓缸一般通過(guò)水平法蘭兩端伸出的貓爪支撐在軸承座上，成為貓爪支撐。分上缸貓爪支撐和下缸貓爪撐在軸承座上，成為貓爪支撐。分上缸貓爪支撐和下缸貓爪支撐。支撐。n 下缸貓爪支撐下缸貓爪支撐 利用下缸伸出的貓爪作為承力面搭在軸承座兩側(cè)的支撐塊利用下缸伸出的貓爪作為承力面搭在軸承座兩側(cè)的支撐塊上，并用壓塊壓住，以防抬起。上，并用壓塊壓住，以防抬起。 特點(diǎn)：支撐方式簡(jiǎn)

26、單，安裝、檢修方便，造成動(dòng)、靜部分特點(diǎn)：支撐方式簡(jiǎn)單，安裝、檢修方便，造成動(dòng)、靜部分徑向間隙變化。徑向間隙變化。 一般應(yīng)用于高壓以下的汽輪機(jī)的支撐。一般應(yīng)用于高壓以下的汽輪機(jī)的支撐。45n上缸貓爪支撐上缸貓爪支撐采用這種支撐方式的汽缸上、下缸都有貓爪，以上缸貓爪采用這種支撐方式的汽缸上、下缸都有貓爪，以上缸貓爪作為工作貓爪，支撐面與汽缸水平中分面一致，屬于中分作為工作貓爪，支撐面與汽缸水平中分面一致，屬于中分面支撐。面支撐。優(yōu)點(diǎn)：汽缸的中心線位置沒(méi)有變化，較好地保持汽缸與轉(zhuǎn)優(yōu)點(diǎn)：汽缸的中心線位置沒(méi)有變化，較好地保持汽缸與轉(zhuǎn)子中心一致；但是安裝檢修比較復(fù)雜，增加了螺栓的受力，子中心一致；但是安裝

27、檢修比較復(fù)雜，增加了螺栓的受力，使法蘭結(jié)合面產(chǎn)生張口。使法蘭結(jié)合面產(chǎn)生張口。應(yīng)用超高壓以上的高、中壓缸支撐。應(yīng)用超高壓以上的高、中壓缸支撐。46n 4748u 上層缸體的內(nèi)缸支撐上層缸體的內(nèi)缸支撐49四、滑銷系統(tǒng)四、滑銷系統(tǒng)n 縱銷：位于軸承座滑動(dòng)接觸面上，導(dǎo)引軸承座和汽缸沿軸方縱銷：位于軸承座滑動(dòng)接觸面上，導(dǎo)引軸承座和汽缸沿軸方向膨脹。向膨脹。n 橫銷：位于軸承座、汽缸座架滑動(dòng)接合面及貓爪處，導(dǎo)引軸橫銷：位于軸承座、汽缸座架滑動(dòng)接合面及貓爪處，導(dǎo)引軸承座或汽缸沿橫向膨脹，并與縱銷配合決定汽缸膨脹的死點(diǎn)。承座或汽缸沿橫向膨脹，并與縱銷配合決定汽缸膨脹的死點(diǎn)。n 立銷：位于汽缸和軸承座連接處，導(dǎo)

28、引汽缸沿垂直方向膨脹。立銷：位于汽缸和軸承座連接處，導(dǎo)引汽缸沿垂直方向膨脹。5051525354第四節(jié) 噴嘴組及隔板n噴嘴組和隔板上實(shí)際都安裝有汽輪機(jī)噴嘴（靜葉）。噴嘴組和隔板上實(shí)際都安裝有汽輪機(jī)噴嘴（靜葉）。n噴嘴組是調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴根據(jù)不同的進(jìn)汽弧段按組固定在噴嘴噴嘴組是調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴根據(jù)不同的進(jìn)汽弧段按組固定在噴嘴室上形成的。室上形成的。n隔板是固定或安裝壓力級(jí)噴嘴的部件。壓力級(jí)的噴嘴一般隔板是固定或安裝壓力級(jí)噴嘴的部件。壓力級(jí)的噴嘴一般都裝在隔板上，然后再安裝到汽缸內(nèi)壁上。實(shí)際就是安裝都裝在隔板上，然后再安裝到汽缸內(nèi)壁上。實(shí)際就是安裝噴嘴（靜葉）的部件。噴嘴（靜葉）的部件。55一、噴嘴組一、噴嘴

29、組n 作用：安裝調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴（靜葉）的部件。作用：安裝調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴（靜葉）的部件。n 制造：精密鑄造；整鍛銑制焊接制造：精密鑄造；整鍛銑制焊接 整鍛銑制的焊接結(jié)構(gòu)噴嘴組具有較高精度，密封性能和熱整鍛銑制的焊接結(jié)構(gòu)噴嘴組具有較高精度，密封性能和熱膨脹性能比較好，廣泛應(yīng)用于高參數(shù)汽輪機(jī)，但制造工藝復(fù)膨脹性能比較好，廣泛應(yīng)用于高參數(shù)汽輪機(jī)，但制造工藝復(fù)雜，費(fèi)工又費(fèi)料。雜，費(fèi)工又費(fèi)料。 精鑄工藝噴嘴組的噴嘴汽道形狀可以不受機(jī)械加工工藝的精鑄工藝噴嘴組的噴嘴汽道形狀可以不受機(jī)械加工工藝的限制，而且還可節(jié)省材料，使機(jī)械加工量大為減少，應(yīng)用也限制，而且還可節(jié)省材料，使機(jī)械加工量大為減少，應(yīng)用也比較廣泛；其缺點(diǎn)是

30、噴嘴組精度有待進(jìn)一步提高。比較廣泛；其缺點(diǎn)是噴嘴組精度有待進(jìn)一步提高。5657二、隔板二、隔板n 作用：隔板用以固定汽輪機(jī)各級(jí)的靜葉片，并將汽輪機(jī)的作用：隔板用以固定汽輪機(jī)各級(jí)的靜葉片，并將汽輪機(jī)的汽缸分割成若干個(gè)汽室。汽缸分割成若干個(gè)汽室。n 結(jié)構(gòu)：隔板通常做成水平對(duì)分形式。隔板內(nèi)圓孔處開有汽結(jié)構(gòu)：隔板通常做成水平對(duì)分形式。隔板內(nèi)圓孔處開有汽封安裝槽，減小隔板的漏汽損失。封安裝槽，減小隔板的漏汽損失。n 組成組成 沖動(dòng)級(jí)隔板：隔板外緣，噴嘴（靜葉），隔板體；主要形沖動(dòng)級(jí)隔板：隔板外緣，噴嘴（靜葉），隔板體；主要形式有焊接式和鑄造式；式有焊接式和鑄造式； 反動(dòng)級(jí)隔板：隔板外緣，噴嘴（靜葉）反動(dòng)

31、級(jí)隔板：隔板外緣，噴嘴（靜葉）5859（一）沖動(dòng)級(jí)隔板（一）沖動(dòng)級(jí)隔板1 1、鑄造隔板、鑄造隔板n 噴嘴葉片先加工完成，在澆注隔板體時(shí)將葉片放入其中一體噴嘴葉片先加工完成，在澆注隔板體時(shí)將葉片放入其中一體鑄出。上下中分面有平面和斜面兩種。鑄出。上下中分面有平面和斜面兩種。n 優(yōu)點(diǎn)：加工容易，成本低。優(yōu)點(diǎn)：加工容易，成本低。n 缺點(diǎn)：表面光潔度較差，使用溫度也不高。缺點(diǎn)：表面光潔度較差，使用溫度也不高。2 2、焊接隔板、焊接隔板n 先將已成型的噴嘴葉片焊接在內(nèi)外圍帶之間，組成噴嘴弧，先將已成型的噴嘴葉片焊接在內(nèi)外圍帶之間，組成噴嘴弧，然后再焊接上隔板外緣和隔板體。然后再焊接上隔板外緣和隔板體。n

32、 優(yōu)點(diǎn)：剛性好、強(qiáng)度大、靜葉汽道內(nèi)形狀準(zhǔn)確、光潔度高。優(yōu)點(diǎn)：剛性好、強(qiáng)度大、靜葉汽道內(nèi)形狀準(zhǔn)確、光潔度高。60（二）反動(dòng)級(jí)隔板（二）反動(dòng)級(jí)隔板n 與沖動(dòng)級(jí)隔板相比，反動(dòng)級(jí)隔板與沖動(dòng)級(jí)隔板相比，反動(dòng)級(jí)隔板沒(méi)有隔板體部分，又稱為靜葉環(huán)。沒(méi)有隔板體部分，又稱為靜葉環(huán)。61三、隔板套三、隔板套n 隔板不直接安裝在汽缸上，而是幾個(gè)隔板裝在一起形成一隔板不直接安裝在汽缸上，而是幾個(gè)隔板裝在一起形成一個(gè)隔板套，反動(dòng)式汽輪機(jī)稱靜葉持環(huán)。隔板套再裝到汽缸上。個(gè)隔板套，反動(dòng)式汽輪機(jī)稱靜葉持環(huán)。隔板套再裝到汽缸上。n 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)化汽缸結(jié)構(gòu)，減小汽輪機(jī)的軸向尺寸，便于抽汽優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)化汽缸結(jié)構(gòu)，減小汽輪機(jī)的軸向尺寸，便于抽

33、汽口的布置，還使機(jī)組啟停及負(fù)荷變化過(guò)程中，汽缸的熱膨脹口的布置，還使機(jī)組啟停及負(fù)荷變化過(guò)程中，汽缸的熱膨脹較均勻，減小了熱應(yīng)力和熱變形。較均勻，減小了熱應(yīng)力和熱變形。n 缺點(diǎn)：增加了汽缸的徑向尺寸，使水平法蘭厚度增加，延缺點(diǎn)：增加了汽缸的徑向尺寸，使水平法蘭厚度增加，延長(zhǎng)了機(jī)組的啟動(dòng)時(shí)間。長(zhǎng)了機(jī)組的啟動(dòng)時(shí)間。621-1-上隔板套上隔板套2-2-下隔板套下隔板套3-3-螺栓螺栓4-4-上汽缸上汽缸5-5-下汽缸下汽缸63第五節(jié) 汽封一、汽封的作用一、汽封的作用n 作用：減小漏汽損失作用：減小漏汽損失n 裝設(shè)的位置裝設(shè)的位置 1 1、軸封：轉(zhuǎn)子穿出汽缸兩端處；、軸封：轉(zhuǎn)子穿出汽缸兩端處； 2 2、

34、隔板汽封：隔板內(nèi)圓與轉(zhuǎn)子之間，用來(lái)阻止蒸汽經(jīng)隔、隔板汽封：隔板內(nèi)圓與轉(zhuǎn)子之間，用來(lái)阻止蒸汽經(jīng)隔板內(nèi)圓繞過(guò)噴管流到隔板后而造成能量損失；板內(nèi)圓繞過(guò)噴管流到隔板后而造成能量損失； 3 3、通流部分汽封：動(dòng)葉頂部和根部的汽封，用來(lái)阻止動(dòng)、通流部分汽封：動(dòng)葉頂部和根部的汽封，用來(lái)阻止動(dòng)葉頂及葉根處的漏汽。葉頂及葉根處的漏汽。64二、汽封的結(jié)構(gòu)二、汽封的結(jié)構(gòu)n 梳齒形汽封梳齒形汽封 優(yōu)點(diǎn)：梳齒間薄，若轉(zhuǎn)子與汽封發(fā)生碰撞，產(chǎn)生的熱量不優(yōu)點(diǎn)：梳齒間薄，若轉(zhuǎn)子與汽封發(fā)生碰撞，產(chǎn)生的熱量不會(huì)過(guò)大，汽封環(huán)被彈簧片壓著，有退讓作用，對(duì)轉(zhuǎn)子的損傷會(huì)過(guò)大，汽封環(huán)被彈簧片壓著，有退讓作用，對(duì)轉(zhuǎn)子的損傷小。小。 缺點(diǎn)：平齒汽封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，阻汽效果差。缺點(diǎn)：平齒汽封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，阻汽效果差。n形汽封形汽封 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊；汽封片薄軟，安全性好；優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊；汽封片薄軟，安全性好； 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：汽封片薄軟，承壓能力差，需要的片數(shù)較多；汽封汽封片薄軟，承壓能力差，需要的片數(shù)較多；汽封易損壞，拆裝不便。易損壞，拆裝不便。653、其他汽封、其他汽封 布萊登活動(dòng)汽封、護(hù)衛(wèi)式汽封、接觸式汽封、蜂窩式汽封布萊登活動(dòng)汽封、護(hù)衛(wèi)式汽封、接觸式汽封、蜂窩式汽封形汽封形汽封66梳齒形汽封梳齒形汽封（a a）高低齒梳齒形汽封；（）高低齒梳齒形汽封；（b b）平齒梳齒形汽封）平齒梳齒形汽封1-1-汽封環(huán)；汽封環(huán)