熱能與動(dòng)力工程專業(yè)英語譯文第三章

1、第三章 蒸汽輪機(jī)3.1 引言蒸汽輪機(jī)是最重要的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)之一，是發(fā)電領(lǐng)域的主要原動(dòng)機(jī)。本文簡(jiǎn)單討論了作為蒸汽輪機(jī)發(fā)電廠部件之一的蒸汽輪機(jī)的作用。對(duì)于一個(gè)簡(jiǎn)單的蒸汽輪機(jī)發(fā)電廠，第一個(gè)部件就是把蒸汽提高到汽輪機(jī)所需壓力和溫度的蒸汽鍋爐。蒸汽鍋爐接受經(jīng)過不同回?zé)岷蜔峄厥昭b置提高了溫度的給水。在大多數(shù)電廠中，采用了過熱蒸汽；大型電廠中，蒸汽在汽輪機(jī)的一些級(jí)中膨脹后，要經(jīng)過一次或兩次再熱。 過熱蒸汽經(jīng)過調(diào)節(jié)閥進(jìn)入蒸汽輪機(jī)。蒸汽輪機(jī)總是多級(jí)汽輪機(jī)，根據(jù)汽輪機(jī)容量的大小采用一個(gè)或多個(gè)缸。 在汽輪機(jī)中膨脹后的蒸汽在凝汽器中以低壓凝結(jié)（0.0035 到 0.007 MPa）。凝結(jié)水以及抽汽用泵打入鍋爐。3.1.

2、1 蒸汽輪機(jī)的類型蒸汽輪機(jī)可用以下方式分為許多類型。根據(jù)流向 軸向 徑向根據(jù)膨脹過程 沖動(dòng)式 反動(dòng)式 沖動(dòng)反動(dòng)混合式根據(jù)級(jí)的個(gè)數(shù) 單級(jí) 多級(jí)根據(jù)汽輪機(jī)入口結(jié)構(gòu) 全周進(jìn)汽 部分進(jìn)汽根據(jù)汽流個(gè)數(shù) 單流 雙流 單軸或雙軸根據(jù)轉(zhuǎn)速 N=3000rpm, f=50Hz N=3600rpm, f=60Hz N=1500rpm 變速機(jī)組根據(jù)應(yīng)用 發(fā)電 工廠用 船用根據(jù)蒸汽參數(shù) 低壓汽輪機(jī)，采用壓力為0.12 到 0.2 MPa的蒸汽; 中壓汽輪機(jī)，蒸汽壓力達(dá)到0.2 MPa； 高壓汽輪機(jī)，采用壓力為到16.8 MPa或更高壓力，溫度為535或更高溫度的蒸汽； 超臨界壓力汽輪機(jī)，采用蒸汽壓力為22.2 MPa

3、或大于此壓力。 沖動(dòng)式汽輪機(jī)沖動(dòng)式汽輪機(jī)是指在轉(zhuǎn)子中沒有流體靜壓頭改變的汽輪機(jī)。轉(zhuǎn)子葉片僅僅引起能量的傳遞而沒有任何能量的轉(zhuǎn)變。由壓能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能或動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴耗艿哪芰哭D(zhuǎn)換僅僅發(fā)生在靜葉片中。如在沖動(dòng)式汽輪機(jī)中，高速流體的動(dòng)能傳遞到轉(zhuǎn)子上僅僅由于作用在轉(zhuǎn)子上的流體沖動(dòng)力。圖3-1給出了典型的沖動(dòng)級(jí)速度三角形圖。動(dòng)葉出口蒸汽的相對(duì)速度(W2)小于動(dòng)葉入口的相對(duì)速度(W1)。這表示了在動(dòng)葉中發(fā)生了動(dòng)能向機(jī)械功的轉(zhuǎn)化。由于在沖動(dòng)式汽輪機(jī)中轉(zhuǎn)子葉片通道不會(huì)引起流體的任何加速，在葉片表面由于附面層的增加引起流體分離的機(jī)率要大一些。由此，沖動(dòng)式汽輪機(jī)中轉(zhuǎn)子葉片通道的損失較大，導(dǎo)致了較低的級(jí)效率。uC1w1w

4、2C2uuC1w1w2C2u 沖動(dòng)級(jí)速度三角形圖 圖.3-2 反動(dòng)級(jí)速度三角形圖U=動(dòng)葉輪周速度, m/s c1 =動(dòng)葉入口蒸汽的絕對(duì)速度, m/sC2 =動(dòng)葉出口蒸汽絕對(duì)速度, m/s w1 =動(dòng)葉入口蒸汽的相對(duì)速度, m/sw2 =動(dòng)葉出口蒸汽相對(duì)速度, m/s3.1.3 反動(dòng)式汽輪機(jī)渦輪機(jī)械級(jí)的反動(dòng)度定義為轉(zhuǎn)子中發(fā)生的壓頭改變與整級(jí)的全部壓頭改變之比。 在轉(zhuǎn)子葉片通道和靜子葉片通道都有壓頭改變的渦輪機(jī)或級(jí)稱作為反動(dòng)式渦輪機(jī)或反動(dòng)級(jí)。其中，在靜葉和動(dòng)葉中都有能量的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)子上既有能量傳遞又有能量轉(zhuǎn)變。因此在反動(dòng)式汽輪機(jī)中，由于流體的連續(xù)加速及較低的損失，它的效率應(yīng)當(dāng)高一些。 反動(dòng)度為50%

5、或一半的渦輪機(jī)有一些特殊的特點(diǎn)。反動(dòng)度為50%的軸流式渦輪機(jī)和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子和靜子上的葉片對(duì)稱。對(duì)于反動(dòng)度為50%的級(jí)，可看出它的出口和入口速度三角形也是對(duì)稱的。圖3-2給出了典型的反動(dòng)級(jí)的速度三角形。動(dòng)葉出口的蒸汽相對(duì)速度(W2)大于動(dòng)葉入口的蒸汽相對(duì)速度(W1)：這是由于動(dòng)葉的焓降導(dǎo)致通過動(dòng)葉的速度增加。3.1.4 多級(jí)汽輪機(jī)后面可以看到，當(dāng)轉(zhuǎn)速給定時(shí)，在渦輪機(jī)械的一級(jí)中，流體能量水平的改變是有限的。這對(duì)于渦輪機(jī)、壓縮機(jī)、泵和吹灰器是一樣的。因此，在能量水平改變很大的應(yīng)用中，采用了多級(jí)。 在多級(jí)汽輪機(jī)中，可僅采用沖動(dòng)級(jí)或采用反動(dòng)級(jí)或沖動(dòng)級(jí)和反動(dòng)級(jí)的組合。沖動(dòng)式汽輪機(jī)可采用許多壓力級(jí)承擔(dān)大的壓降

6、或許多速度級(jí)承擔(dān)高的動(dòng)能。還可同時(shí)采用速度級(jí)和壓力級(jí)。在一定的壓縮機(jī)中，同一個(gè)機(jī)械上采用了軸向流動(dòng)的級(jí)和靜向流動(dòng)的級(jí)是有意義的。不同的級(jí)可安裝在一個(gè)或多個(gè)軸上。在大型汽輪機(jī)中，鍋爐出口和凝汽器入口的蒸汽壓差非常大。如果汽輪機(jī)中只有一個(gè)級(jí)，那么就需要采用一個(gè)高轉(zhuǎn)速的直徑很大的轉(zhuǎn)子，這不僅會(huì)使制造困難，而且會(huì)引起嚴(yán)重的強(qiáng)度和支承問題。一般說來，一個(gè)多級(jí)蒸汽輪機(jī)基本由下面幾部分組成：（1） 汽缸，為了便于裝配和拆卸，通常汽缸在水平中分面分開為兩半，這兩半由螺栓連接，用于支承靜止葉片系統(tǒng)。（2） 轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子上有動(dòng)葉片安裝在葉輪上，以及還有葉輪。（3） 軸承箱 置于汽缸中，用于支承軸（4） 調(diào)節(jié)系統(tǒng) 依

7、靠控制蒸汽流量，調(diào)節(jié)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速和出力，還有用于軸承潤(rùn)滑的油系統(tǒng)和一組安全裝置（5） 聯(lián)軸器 用于轉(zhuǎn)子的連接，并與發(fā)電機(jī)相連；（6） 管道 與汽缸入口蒸汽供給管道、汽缸出口排汽系統(tǒng)相連。3.2 汽缸結(jié)構(gòu)汽輪機(jī)汽缸實(shí)質(zhì)上是一個(gè)壓力容器，在水平中心線的兩端支撐它的重量。設(shè)計(jì)中要求在汽缸的橫斷面上，能承擔(dān)管道的應(yīng)力，而且沿汽缸的長(zhǎng)度方向，要有一定的剛性從而維持汽輪機(jī)動(dòng)靜部分準(zhǔn)確的間隙。汽缸由于內(nèi)部通道的需要使得其設(shè)計(jì)復(fù)雜。所有的汽缸都從水平中分面分開，從而使轉(zhuǎn)子能放入汽缸內(nèi)和汽缸裝配為一個(gè)整體。在汽缸的水平結(jié)合面上，設(shè)置了巨大的法蘭和螺栓用以承擔(dān)壓力。相比汽缸的其余部分，相對(duì)厚重的法蘭對(duì)溫度變化的反應(yīng)

8、較慢，導(dǎo)致了不同的膨脹率，產(chǎn)生了溫度應(yīng)力和變形，盡管這些在汽輪機(jī)中已采用了法蘭加熱蒸汽使其減至最低程度。軸封汽室和蒸汽出入通道使得應(yīng)力進(jìn)一步復(fù)雜。高壓和中壓汽缸都是鑄造結(jié)構(gòu)，并且在橫截面上采用圓形結(jié)構(gòu)從而使得應(yīng)力達(dá)到最小。法蘭、螺栓、蒸汽出入通道和其他特征盡可能布置成對(duì)稱結(jié)構(gòu)，從而減少熱不對(duì)稱和由此引起的變形。低壓汽缸可以采用裝配結(jié)構(gòu)或裝配與鑄造組合的結(jié)構(gòu)。和所有的壓力容器一樣，汽缸在制造完后要進(jìn)行液壓試驗(yàn)檢查設(shè)計(jì)的完善性，液壓試驗(yàn)要進(jìn)行最高工作壓力150%的壓力試驗(yàn)。3.高壓汽缸圖3-3高壓缸軸向剖面圖 許多現(xiàn)代汽輪機(jī)，蒸汽壓力超過10MPa并且功率大于100 MW,，采用了雙層缸結(jié)構(gòu)的高壓

9、汽缸。這是因?yàn)楦邏焊准纫袚?dān)熱和壓應(yīng)力，而又能靈活運(yùn)行，這時(shí)設(shè)計(jì)單層缸結(jié)構(gòu)是困難的。對(duì)于雙層缸結(jié)構(gòu)，缸間充滿了處于排汽參數(shù)的蒸汽，從而使得每層缸都能設(shè)計(jì)成承擔(dān)小溫差和小壓差的結(jié)構(gòu)。在雙層缸間靠近排汽端設(shè)置了擋板，這個(gè)擋板是內(nèi)缸鑄件的一部分。擋板向外延伸幾乎達(dá)到外缸，但沒有與外缸封住。高壓缸的紊流排汽在擋板的作用下排入排汽管道，避免冷卻內(nèi)缸；這減小了內(nèi)缸進(jìn)汽端的溫差及由此引起的應(yīng)力。從高壓缸進(jìn)汽端內(nèi)缸和轉(zhuǎn)子間軸封泄漏的蒸汽用管子排向高壓缸排汽處，從而使得雙層缸間充滿了處于排汽狀態(tài)的蒸汽，并且通過外缸軸封泄漏在雙層缸間維持小流量的蒸汽流動(dòng)。較小的壓差可以采用較薄的汽缸，這一點(diǎn)以及雙層缸結(jié)構(gòu)的較大的

10、表面積，使得汽輪機(jī)在啟動(dòng)時(shí)能較快的暖機(jī)。另外薄汽缸還易于鑄造，并且可能有較少的缺陷。在一些汽輪機(jī)中，采用了反向流葉片，其中蒸汽在其膨脹過程中的某處，從缸間返回以相反的方向繼續(xù)流過最后的級(jí)。這種布置導(dǎo)致了較高的缸間壓力和溫度，在外缸應(yīng)力增加的代價(jià)下減少了熱內(nèi)缸的應(yīng)力。另外這種結(jié)構(gòu)還使得以缸間參數(shù)抽汽的抽汽口結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且減少了高壓轉(zhuǎn)子的凈推力。在一些現(xiàn)代汽輪機(jī)中，為了進(jìn)一步減少熱內(nèi)缸的應(yīng)力以及熱變形，采用了三層缸結(jié)構(gòu)，內(nèi)缸置于一個(gè)沒有水平結(jié)合面的筒狀套筒中，（這種）內(nèi)缸應(yīng)力小，可以做得相對(duì)薄，這樣法蘭也不厚，而包著它的筒狀汽缸應(yīng)力相對(duì)高。然而，由于筒狀汽缸沒有法蘭，厚度均勻，因此即使相對(duì)薄，仍可

11、承擔(dān)（一定的）應(yīng)力。三層缸的這種形式，其中一個(gè)缺點(diǎn)是在裝配和拆卸高壓汽缸時(shí)麻煩。在裝配中，需要把轉(zhuǎn)子裝入內(nèi)、外下缸中，之后把內(nèi)上缸裝配好，然后把轉(zhuǎn)子和內(nèi)缸一塊吊起，置于一個(gè)特殊的夾具上，使得筒狀汽缸穿過。套好后，放下置于外缸的下半部分上，最后把上半外缸扣上即可。蒸汽進(jìn)汽管道通過外缸，將蒸汽送入到內(nèi)缸的進(jìn)汽部分。進(jìn)汽部分由內(nèi)缸的一部分形成，這樣確保入口蒸汽不直接與轉(zhuǎn)子接觸，而是必須首先流過噴嘴和第一列動(dòng)葉柵。 當(dāng)主蒸汽溫度超過538時(shí)，有時(shí)會(huì)采用由耐熱合金鋼制造的單獨(dú)噴嘴室結(jié)構(gòu)，這樣可以避免汽缸與最高溫度的蒸汽接觸。這種單獨(dú)噴嘴室結(jié)構(gòu)取代了進(jìn)汽部分，把蒸汽從入口管道送入第一級(jí)噴嘴。一些國外機(jī)組采

12、用噴嘴調(diào)節(jié)代替了節(jié)流調(diào)節(jié)。對(duì)于噴嘴調(diào)節(jié)，汽輪機(jī)的進(jìn)汽部分分成幾部分，每部分由順序開啟的調(diào)節(jié)閥控制，這樣導(dǎo)致了更加復(fù)雜的鑄造結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求更高的第一級(jí)動(dòng)葉片。靜葉片支撐在隔板上，隔板由靠近水平結(jié)合面和垂直中分線的鍵支撐和導(dǎo)向，從而允許同心膨脹。圖3-3中高壓缸的特征包括：雙層缸，葉片支撐在內(nèi)缸的隔板上，兩個(gè)進(jìn)汽管道對(duì)稱布置，底部有兩個(gè)抽汽管道，缸間有擋板，缸間靠近排汽端有鍵，外缸的兩端都有立銷，進(jìn)汽管道上有熱襯套，轉(zhuǎn)子汽缸間有軸封?，F(xiàn)代再熱機(jī)組中，設(shè)計(jì)中壓缸時(shí)考慮的因素和高壓缸相似，進(jìn)入中壓缸的蒸汽溫度和高壓缸相同，壓力卻低于高壓缸壓力。這使得中壓缸可以薄點(diǎn)。一般而言，大于300MW功率的機(jī)組至

13、少有一部分為雙層缸支承前幾級(jí)，之后的級(jí)由持環(huán)支持。內(nèi)缸和持環(huán)都減少了作用在外缸上的壓力和溫度，也使得外缸的型線光滑，這使外缸設(shè)計(jì)和制造簡(jiǎn)單，熱性能好。持環(huán)（的結(jié)構(gòu)）使得汽缸的設(shè)計(jì)有較大的靈活性，因?yàn)楫?dāng)葉片改變時(shí)，不需要改變主要的汽缸，而且一個(gè)汽缸的設(shè)計(jì)能滿足級(jí)的不同布置方式。圖3-4中壓缸軸向剖面圖中壓汽缸常為雙流設(shè)計(jì)，并且在現(xiàn)代大型汽輪機(jī)上常常如此。采用單流還是雙流主要根據(jù)葉片的設(shè)計(jì)和效率來決定，但是雙流汽缸還有取消高壓端軸封的優(yōu)點(diǎn)。和高壓汽缸一樣，中壓汽缸轉(zhuǎn)子在進(jìn)汽處要避免與高溫蒸汽接觸；中壓汽缸上設(shè)有導(dǎo)流環(huán)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流環(huán)將入口蒸汽引至噴嘴，同時(shí)在鄰近轉(zhuǎn)子的導(dǎo)流環(huán)中心還通有溫度較低的高壓缸排

14、汽。導(dǎo)流環(huán)單獨(dú)支撐在內(nèi)缸的鍵上，或支持在第一級(jí)噴嘴內(nèi)部。在中壓缸的兩個(gè)反向流中，葉片略有不同，導(dǎo)致兩端的壓力不同，從而部分內(nèi)缸外形成了一股冷卻汽流。這使得內(nèi)缸外和螺栓的溫度較低，從而可以采用小直徑的螺栓。 圖3-4中壓缸的特征有：中間采用內(nèi)缸，兩端為持環(huán)結(jié)構(gòu)，外缸上部有四個(gè)排汽口，底部有兩個(gè)抽汽接口，進(jìn)汽管道上設(shè)有熱襯套，保護(hù)轉(zhuǎn)子中心的導(dǎo)流環(huán)支撐在第一級(jí)噴嘴上，外缸的兩端設(shè)有立銷，外缸和轉(zhuǎn)子之間有軸封。低壓汽缸常常是雙層缸結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)缸上有隔板支撐，抽汽和抽水接頭，外缸將排汽引導(dǎo)至凝汽器并且為內(nèi)缸提供結(jié)構(gòu)上的支撐。然而，低壓缸的結(jié)構(gòu)并不常常如此，尤其是背籃式凝汽器，其對(duì)應(yīng)的低壓缸為單層缸結(jié)構(gòu)。

15、形體大的低壓外缸以及它們所承受的低壓負(fù)載使得低壓缸盡可能采用裝配式結(jié)構(gòu)而不是鑄造結(jié)構(gòu)。更加復(fù)雜的內(nèi)缸基于經(jīng)濟(jì)性考慮可采用裝配式或鑄造式。所有汽缸都采用螺栓連接它們的水平結(jié)合面。對(duì)于一個(gè)典型的低壓汽缸，它的特征包括：裝配式內(nèi)缸、外缸；內(nèi)缸上有抽汽口，排汽處有導(dǎo)葉，軸封支持在軸承上并且外缸上有膨脹節(jié)連接。3.3 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和聯(lián)軸器3.3.1 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)類型在大型汽輪發(fā)電機(jī)組上，采用了四種不同類型的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)：· 整鍛轉(zhuǎn)子，其中葉輪和軸由一個(gè)鍛件鍛造而成(圖. 3-5 (a)。· 套裝輪盤轉(zhuǎn)子，由分別鍛造好的鋼軸和鋼制輪盤組成，其中鋼制輪盤通過冷縮配合套裝在鋼軸上，并且利用鍵連接和定

16、位(圖.3-5 (b)。· 鼓形轉(zhuǎn)子，由實(shí)心或空心鍛件制造而成(圖. 3-5 (c) and 3-5 (d)。· 焊接輪盤轉(zhuǎn)子，這類轉(zhuǎn)子在英國并不常見，有用于低壓轉(zhuǎn)子上的方式。在國外的應(yīng)用中，包括高壓和中壓轉(zhuǎn)子采用了這種類型。 由于各種各樣的原因，四種類型的轉(zhuǎn)子中，優(yōu)先采用整鍛轉(zhuǎn)子，但是當(dāng)鍛件尺寸超過鍛造能力時(shí)，采用了套裝輪盤結(jié)構(gòu)。目前，英國設(shè)計(jì)的660 MW機(jī)組全部采用了整鍛轉(zhuǎn)子。為了避免運(yùn)行中的問題和疲勞裂紋，套裝轉(zhuǎn)子在冷縮配合和定位時(shí)需要非常仔細(xì)。雖然輪盤可能便于進(jìn)行無損檢測(cè)，但是整鍛轉(zhuǎn)子的無損檢測(cè)能力已發(fā)展到能滿足所有要求的程度。對(duì)于采用整鍛轉(zhuǎn)子的低壓轉(zhuǎn)子，有更好的

17、剛性，從而有更好的動(dòng)態(tài)性能。660 MW機(jī)組幾乎無一例外的采用了這種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，并且試驗(yàn)結(jié)果很好。原來在實(shí)踐中，沿著鍛件軸心方向鉆孔得到試驗(yàn)材料，從而可用來驗(yàn)證鍛造質(zhì)量。但是隨著鍛造技術(shù)和材料性能的提高，目前在一些設(shè)計(jì)中已經(jīng)取消了中心孔結(jié)構(gòu)。焊接轉(zhuǎn)子的優(yōu)點(diǎn)是鍛件尺寸小，但需要有高的整體焊接技術(shù)，一些缺乏大型鍛造能力的國家采用了焊接轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，他們已成功地制成焊接高、中和低壓轉(zhuǎn)子，在英國，只有有限數(shù)量的焊接低壓轉(zhuǎn)子。由中空柱體制成的高溫鼓形轉(zhuǎn)子，與短軸連接，易于產(chǎn)生不同的蠕變。在現(xiàn)在的設(shè)計(jì)中已由整鍛鼓形轉(zhuǎn)子取代。受末級(jí)葉片設(shè)計(jì)的限制，雙流汽缸取代了高壓缸所采用的單流設(shè)計(jì)。對(duì)于660MW機(jī)組的設(shè)計(jì)，

18、中、低壓缸的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)是采用雙流設(shè)計(jì)。對(duì)于單流高壓缸，在某種程度上，需要采用平衡活塞來平衡軸向推力，從而減少推力軸承負(fù)荷，尤其是反動(dòng)式機(jī)組（動(dòng)葉兩端壓降大）需采用面積大的平衡活塞。相反，相比反動(dòng)級(jí)設(shè)計(jì)，采用沖動(dòng)級(jí)的高壓汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，它的葉片節(jié)距直徑降低。另外由于軸向推力更小，僅需要非常小的平衡活塞。3.3.2 轉(zhuǎn)子材料圖3-5汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)類型沒有對(duì)應(yīng)材料的發(fā)展，蒸汽輪機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展是不可能的。高溫下有好的抗蠕變性能的合金鋼的發(fā)展以及有好的機(jī)械及高斷裂韌性的其他合金鋼的發(fā)展，是冶金領(lǐng)域重大成就的一個(gè)方面。另外生產(chǎn)能夠在高溫和低溫下都適用的組件，驗(yàn)證了煉鋼技術(shù)的進(jìn)步。這些組件有很大的物理尺寸，而且

19、有能夠滿足嚴(yán)格的內(nèi)部缺陷要求的一致的材料性能。高溫轉(zhuǎn)子既要求蠕變強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度，還要求一定的延展性。利用鍛造的鉻鉬釩鋼制造的轉(zhuǎn)子能滿足這些要求。鉻鉬釩合金剛是一種鐵素體材料，能夠提供可能最好的蠕變性能。對(duì)于低溫轉(zhuǎn)子，主要的要求是有相對(duì)高的伸張強(qiáng)度和高的韌性。由于3.5鎳鉻鉬釩整鍛轉(zhuǎn)子鍛件避免了套裝轉(zhuǎn)子冷縮配合時(shí)的復(fù)雜性，所以目前的轉(zhuǎn)子采用了這種結(jié)構(gòu)。對(duì)于套轉(zhuǎn)低壓轉(zhuǎn)子，它的軸和輪盤都采用了鎳含量高達(dá)3.5%的鎳鉻鉬釩合金鋼；對(duì)于大型整鍛轉(zhuǎn)子，為了獲得整鍛轉(zhuǎn)子所必需的伸張性能，也首選這種合金鋼材料。對(duì)于采用一系列實(shí)心輪盤組成的裝配式低壓轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)，需要一定的焊接技術(shù)。這時(shí)對(duì)于合金鋼材的需求是矛盾的

20、，一方面是對(duì)伸張強(qiáng)度的要求，另一方面是可焊接性的要求。因?yàn)榈蛪恨D(zhuǎn)子可能在不超過周圍環(huán)境溫度很多的溫度下運(yùn)行。這樣，提供防止脆性斷裂的安全裝置是重要的。對(duì)于輪盤、葉輪和整鍛轉(zhuǎn)子，使用可能最低的脆性轉(zhuǎn)變溫度的材料，采用嚴(yán)格的無損檢測(cè)，以及斷裂力學(xué)的評(píng)估都為低壓轉(zhuǎn)子的安全運(yùn)行提供了必要的（框架）保證。3.5%NiCrMoV鋼的FATT值低。在水淬冷和回火條件下，加上對(duì)材料成分的仔細(xì)控制，3.5%NiCrMoV鋼的FATT值很好地低于環(huán)境溫度，有高的抗拉性能以及隨之而來的斷裂韌性。 超速試驗(yàn)所有大型汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在制造時(shí)，都規(guī)定要做耐超速20%試驗(yàn)。這樣在轉(zhuǎn)子的運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，能夠保證很好的轉(zhuǎn)子平衡。

21、從而在由電網(wǎng)系統(tǒng)擾動(dòng)引起的正常超速和超速螺栓試驗(yàn)中經(jīng)常的10%超速中，能有足夠的余度。另外對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行超速試驗(yàn)還能驗(yàn)證鍛件，因?yàn)樵诔龠\(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子的離心應(yīng)力要大于常規(guī)運(yùn)行中的離心應(yīng)力，由此為衡量防止轉(zhuǎn)子自發(fā)快速斷裂的裕度提供了定量手段。3.3.4 轉(zhuǎn)子平衡在裝配好葉片后，需要對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡和靜平衡。對(duì)于套裝轉(zhuǎn)子，在裝配前須先對(duì)裝好葉片的葉輪單獨(dú)進(jìn)行平衡。靜平衡是指轉(zhuǎn)子重量均勻地置于軸心周圍。將轉(zhuǎn)子置于水平放置的刀刃支撐上，滾動(dòng)轉(zhuǎn)子可進(jìn)行靜平衡檢測(cè)。動(dòng)平衡是指針對(duì)任一個(gè)軸承支撐，沿軸向方向轉(zhuǎn)子不平衡重量的動(dòng)量之和達(dá)到零。動(dòng)平衡試驗(yàn)是將轉(zhuǎn)子置于彈性支撐面上，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子同時(shí)測(cè)量振動(dòng)，并且通過添加或減少

22、重量一直到振動(dòng)可忽略為止。3.3.5 臨界轉(zhuǎn)速支持在兩個(gè)軸承之間的靜止轉(zhuǎn)子存在一個(gè)自振頻率，自振頻率的大小取決于轉(zhuǎn)子的直徑和軸承間距。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)于它的自振頻率，殘余的不平衡力會(huì)被放大并可能達(dá)到危險(xiǎn)的程度。臨界轉(zhuǎn)速可高于運(yùn)行轉(zhuǎn)速，也可低于運(yùn)行轉(zhuǎn)速，這和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有關(guān)。如果臨界轉(zhuǎn)速低于運(yùn)行轉(zhuǎn)速，我們稱之為撓性軸。對(duì)于這種軸在啟動(dòng)時(shí)需要多加小心，以確保臨界轉(zhuǎn)速盡可能快地通過。隨著轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度增加，轉(zhuǎn)子直徑下降，臨界轉(zhuǎn)速會(huì)降低?，F(xiàn)代大型機(jī)組的趨勢(shì)是提供剛性轉(zhuǎn)子（臨界轉(zhuǎn)速高于運(yùn)行轉(zhuǎn)速）。因?yàn)榇笮蜋C(jī)組的轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度增加（安裝所需的動(dòng)葉級(jí)數(shù)需要），隨著轉(zhuǎn)子直徑的增大，達(dá)到了一定的剛性。大型機(jī)組的轉(zhuǎn)子利用實(shí)心聯(lián)軸

23、器連接，因此可能由幾個(gè)單獨(dú)的轉(zhuǎn)子組成的軸應(yīng)該作為一個(gè)整體來對(duì)待。每個(gè)轉(zhuǎn)子都支撐在兩個(gè)軸承上，這些軸承支撐不是簡(jiǎn)單的支撐。軸承中的油膜有機(jī)動(dòng)性，這會(huì)大大影響軸的臨界轉(zhuǎn)速。3.3.6 聯(lián)軸器由于鍛造轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度的有限性和在不同溫度和應(yīng)力條件下，需要采用不同的轉(zhuǎn)子材料，故在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中采用了聯(lián)軸器。大型汽輪發(fā)電機(jī)的多缸結(jié)構(gòu)也需要采用一個(gè)由聯(lián)軸器連接的軸系。聯(lián)軸器實(shí)質(zhì)上是傳遞扭矩的設(shè)備，但是它們也可能不得不允許相對(duì)的角不對(duì)中，傳遞軸向推力，并且確保軸向定位或允許相對(duì)的軸向位移。它們可分為撓性、半撓性和剛性聯(lián)軸器三種。小型汽輪發(fā)電機(jī)上(如，最高達(dá)到120 MW)常采用撓性和半撓性聯(lián)軸器，而對(duì)于大型機(jī)組，實(shí)際中

24、通常采用剛性聯(lián)軸器。3.4 汽輪機(jī)葉片3.4.1 沖動(dòng)級(jí)動(dòng)葉片-零部件及結(jié)構(gòu)在沖動(dòng)級(jí)中，這種沖動(dòng)級(jí)由Rateau專家發(fā)明，大部分焓降發(fā)生在靜葉中，級(jí)的驅(qū)動(dòng)力來源于通過動(dòng)葉的蒸汽動(dòng)量的改變。沖動(dòng)級(jí)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是緊湊，而且由于動(dòng)葉中發(fā)生的壓降小，對(duì)動(dòng)葉的間隙相對(duì)不敏感。然而，動(dòng)葉易于受到噴嘴尾跡擾動(dòng)的影響，所以必須避免共振并維持低的蒸汽彎曲應(yīng)力，而且由于動(dòng)葉中動(dòng)量改變相對(duì)高，故要求動(dòng)葉強(qiáng)度高而且可能重。因此在實(shí)際中，經(jīng)常把單獨(dú)制造好的葉片利用叉形葉根安裝到輪盤上，叉形葉根與在輪緣上機(jī)加工出的軸向凸肩相配合。動(dòng)葉的外端留有一個(gè)或多個(gè)凸肩。這些凸肩穿過圍帶上的孔，同時(shí)圍帶依次裝入葉片外機(jī)加工出的槽中。當(dāng)

25、把這些凸肩用鉚釘鉚好后，就能把圍帶固定住。圍帶可用于汽封并且可支撐葉片從而減小振動(dòng)。每一部分圍帶將一小部分葉片連在一起并且可和下一部分連在一起或搭接，從而形成了強(qiáng)度非常高的結(jié)構(gòu)。因?yàn)樵谒袥_動(dòng)級(jí)葉片的頂部，反動(dòng)度增加到一定程度，所以在動(dòng)葉圍帶上有與之一體的軸向汽封片。靜葉-零部件及結(jié)構(gòu)靜止噴嘴葉片有兩種制造方法。焊接葉片由一整體鋼板銑制而成，（和沖有葉型孔槽的內(nèi)、外圍帶）共同焊成環(huán)形葉柵，（然后再將它焊在隔板體和隔板外緣之間）組成焊接隔板；而鑄造葉片，由鋼板制成，在澆鑄隔板體時(shí)鑄入葉片，用于溫度低于230的場(chǎng)合。在一些最新的機(jī)組上，高壓葉片采用電化學(xué)加工。高壓缸的第一級(jí)往往采用沖動(dòng)級(jí)，靜葉片可

26、裝于噴嘴室中，從而避免了隔板的壓力密封問題。由于第一級(jí)承擔(dān)了比較大的焓降，這種噴嘴室結(jié)構(gòu)降低了蒸汽對(duì)高壓轉(zhuǎn)子和內(nèi)缸的壓力和熱沖擊。由于沖動(dòng)級(jí)隔板承擔(dān)的壓降大，所以隔板和葉片的強(qiáng)度都需要很高。盡管沖動(dòng)級(jí)隔板在隔板汽封處的直徑相對(duì)較小， 但其隔板汽封仍需要盡可能地好從而可以承擔(dān)大的壓差。在動(dòng)靜部分發(fā)生軸向位移時(shí)，要確保對(duì)徑向汽封的影響不是很大。復(fù)速級(jí)汽輪機(jī)的第一個(gè)高壓級(jí)，盡可能增大噴嘴葉柵的壓降。它有時(shí)包含有兩個(gè)沖動(dòng)級(jí)。這兩個(gè)沖動(dòng)級(jí)置于同一個(gè)葉輪上，從而可保護(hù)汽缸和轉(zhuǎn)子免于較高溫度、壓力蒸汽的沖擊。由于這種級(jí)的焓降相當(dāng)于四個(gè)沖動(dòng)級(jí)，所以盡管會(huì)犧牲一些效率，但小型的便宜的汽輪機(jī)上會(huì)采用這種級(jí)。它不再

27、用于帶基本負(fù)荷的大型汽輪機(jī)上。這種級(jí)的噴嘴，采用縮放型，會(huì)產(chǎn)生很高的蒸汽動(dòng)能，其中一部分用于動(dòng)葉的第一列葉柵，剩下的經(jīng)過靜止導(dǎo)向葉片改變方向后，用于第二列葉柵。它的動(dòng)葉和噴嘴葉片都由實(shí)心鋼板機(jī)加工而成，要求強(qiáng)度非常高。3.4.2 反動(dòng)級(jí)靜葉片和動(dòng)葉片零部件及結(jié)構(gòu)盡管稱之為“反動(dòng)級(jí)”，實(shí)際上反動(dòng)級(jí)的沖動(dòng)度和反動(dòng)度相同，導(dǎo)致了動(dòng)葉片和靜葉片的型線相同。這種類型的葉片由Charles Parsons先生設(shè)計(jì)提出，便于利用標(biāo)準(zhǔn)軋制型線進(jìn)行經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。為了獲得好的效率，這種級(jí)的速比相對(duì)較高，所以每一列葉柵上的焓降小，這也就是說，對(duì)于輸出相同的軸功，這種級(jí)的級(jí)數(shù)較多。對(duì)于反動(dòng)級(jí)，蒸汽以較低的速度進(jìn)入動(dòng)葉，并

28、且基本上是以軸向方向進(jìn)入的。因此作用在動(dòng)葉上的驅(qū)動(dòng)力基本全部來源于蒸汽通過動(dòng)葉加速流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的反動(dòng)力。這樣作用在動(dòng)葉上的力相當(dāng)平穩(wěn)，加上靜葉的噴嘴尾跡產(chǎn)生非常小的擾動(dòng)，故反動(dòng)級(jí)的動(dòng)葉片上可有相當(dāng)高的彎曲應(yīng)力，而不存在由于振動(dòng)而引起的疲勞故障風(fēng)險(xiǎn)。由于反動(dòng)級(jí)靜葉片兩端的壓差小，故反動(dòng)式汽輪機(jī)不需要隔板，但是為了防止過度的漏汽損失，仍需要保持小的葉頂間隙?，F(xiàn)代的反動(dòng)式汽輪機(jī)在動(dòng)靜部分間，通常既有軸向汽封，也有徑向汽封。這樣在轉(zhuǎn)子葉片的外端，有與葉片形成一體的圍帶，圍帶與汽缸上裝有汽封齒片的汽封體配合形成汽封。靜葉內(nèi)徑上的汽封齒片為靜葉與轉(zhuǎn)子間的間隙提供了汽封。3.4.3 低壓級(jí)氣體動(dòng)力學(xué)與機(jī)械限制

29、 在早期的機(jī)組上，末幾級(jí)低壓動(dòng)葉片是定截面葉片。這種定截面葉片的應(yīng)力從葉頂?shù)礁砍识畏降脑黾樱谌~片連接到葉根的部位應(yīng)力達(dá)到最大。這樣限制了可能運(yùn)行于同步轉(zhuǎn)速的葉片長(zhǎng)度。現(xiàn)在先進(jìn)的末級(jí)葉片截面隨著半徑的平方呈指數(shù)減小。于是由離心應(yīng)力引起的張應(yīng)力在葉片的大部分高度內(nèi)基本不變，從而使得在3000 r/min機(jī)組上葉片的高度可達(dá)940 mm?，F(xiàn)代的葉片，葉頂直徑通常大約是葉根直徑的兩倍。因此，葉片中部相鄰葉片圓周方向的距離，即葉片的節(jié)距是葉根處節(jié)距的1.5倍。這樣，圓周方向的速度也是葉片底部圓周速度的1.5倍。葉片速度的增加將會(huì)改變蒸汽進(jìn)入動(dòng)葉的相對(duì)速度方向。因此動(dòng)葉的入口角應(yīng)設(shè)計(jì)成與蒸汽汽流的方

30、向相一致，這樣動(dòng)葉的截面形狀發(fā)生了變化。這使動(dòng)葉出口角減小，以致動(dòng)葉壓降增加，并在動(dòng)葉出口獲得較大的速度來補(bǔ)償圓周速度的增加從而使蒸汽離開葉片時(shí)產(chǎn)生最小的漩渦。級(jí)的根部設(shè)計(jì)反動(dòng)度相當(dāng)?shù)?，因?yàn)殡S著葉高的增加，動(dòng)葉的壓降增加，所以通過靜葉的壓降減少，從而使隨著葉高的增加，級(jí)的反動(dòng)度增加。由于離心力產(chǎn)生的徑向拉應(yīng)力和蒸汽汽流變化產(chǎn)生的空氣動(dòng)力學(xué)作用導(dǎo)致了高度扭曲葉片的采用，這種葉片在葉根處強(qiáng)度高，反動(dòng)度低；而葉頂處則強(qiáng)度低，反動(dòng)度高。葉頂連接件長(zhǎng)葉片和大葉弦的采用導(dǎo)致了葉片節(jié)距的增加，這樣使得提高葉片強(qiáng)度和減弱振動(dòng)的裝置變得復(fù)雜。為了承擔(dān)離心負(fù)載，圍帶或拉金像跨接在葉片節(jié)距間的橫梁，同時(shí)圍帶和拉筋還

31、必須承擔(dān)由于葉片的徑向彈性伸長(zhǎng)和運(yùn)行中葉片有松動(dòng)的趨勢(shì)而引起的巨大周向張力。3.4.4 動(dòng)葉葉根固定大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片在運(yùn)行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生幾百噸的離心應(yīng)力，因此需要非常有效的葉根固定。目前葉根固定方式包括：菱形葉根，叉形葉根和直或斜的縱樹形葉根?？v樹形葉根是一種很好的葉根固定方式，因?yàn)樵谶@種方式中，葉片可以依次緊密的排列而且在軸與葉根相連的齒上有最佳的離心力。3.4.5 汽輪機(jī)葉片發(fā)展將來，汽輪機(jī)葉片有望向滿足下面三個(gè)目標(biāo)發(fā)展：· 降低制造成本 · 整體性能改善 · 提高效率，包括排汽面積增大后的新低壓葉片。 葉片設(shè)計(jì)的成本可利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造降至最低。在計(jì)算機(jī)

32、輔助設(shè)計(jì)與制造中，考慮性能、振動(dòng)和應(yīng)力因素的最佳尺寸可直接輸入到數(shù)控機(jī)床上。 為減少應(yīng)力集中進(jìn)行仔細(xì)詳細(xì)設(shè)計(jì)可改善葉片整體性能。減少應(yīng)力集中可通過控制振動(dòng)特性避免在運(yùn)行轉(zhuǎn)速附近共振、減少葉片附件如圍帶拉筋和防腐蝕保護(hù)的使用（或改善性能）來實(shí)現(xiàn)。為了改善整體性能，需在強(qiáng)度高厚截面葉片與高效率及高效率一般具有高葉型比（長(zhǎng)弦比）的葉片之間尋求平衡。 因?yàn)樵诟?、中壓缸中，大部分現(xiàn)代汽輪機(jī)葉片的內(nèi)效率已達(dá)90%-95%，故再提高的程度不大。汽輪機(jī)制造者已經(jīng)形成了高效的標(biāo)準(zhǔn)葉片系列，它們的效率受汽流入射角的變化的影響小，汽流入射角的變化是由于不同的應(yīng)用情況和不同的運(yùn)行參數(shù)引起的。葉根和葉頂間隙根據(jù)實(shí)際情況

33、盡可能的小，并且根據(jù)設(shè)計(jì)許可有盡可能多的限流裝置，這些限流裝置的詳細(xì)尺寸引起流量系數(shù)的一些減小，這樣，通過這些間隙的漏汽就被減至最低程度。低壓汽輪機(jī)模塊的發(fā)展是一個(gè)代價(jià)高且漫長(zhǎng)的過程，不過在其發(fā)展過程中，增加每個(gè)通流部分的排汽面積減少排汽動(dòng)能（余速損失）一直是它的動(dòng)機(jī)。對(duì)于特定的機(jī)組容量和蒸汽循環(huán)，這種發(fā)展會(huì)導(dǎo)致低壓缸個(gè)數(shù)的減少；這一點(diǎn)對(duì)于節(jié)約成本和減少汽輪機(jī)房的大小是有意義的。就作用在葉片上的蒸汽彎曲應(yīng)力和質(zhì)量高葉片作用在葉片連接到葉輪的部位上的巨大離心應(yīng)力而言，末級(jí)和次末級(jí)葉片一直是設(shè)計(jì)的瓶頸。3000r/min的機(jī)組末級(jí)葉片長(zhǎng)度已經(jīng)發(fā)展到高達(dá)1200 mm，這被認(rèn)為是傳統(tǒng)的含12%鉻葉片

34、材料的極限。實(shí)際上，前蘇聯(lián)機(jī)組上使用的1200 mm葉片由鈦合金制造，這種鈦合金可能是制造長(zhǎng)葉片最優(yōu)的材料。尤其是這種長(zhǎng)葉片的發(fā)展使得在50Hz電網(wǎng)系統(tǒng)中，最大的核電站可采用3000 r/min的機(jī)組，盡管采用3600r/min的機(jī)組還很遙遠(yuǎn)。3.5 凝汽系統(tǒng) 汽輪機(jī)排汽至凝汽器的原因有兩個(gè)。第一個(gè)是凝汽器可運(yùn)行于高真空狀態(tài)，從而使汽輪機(jī)有一個(gè)低的排汽壓力，絕對(duì)壓力低于12毫米汞柱（0.0016MP）。通常在汽輪機(jī)中，凝汽器為蒸汽和冷卻水不混合的表面式凝汽器。由于蒸汽和冷卻水不混合，所以達(dá)到了排汽至凝汽器的第二個(gè)目的，也就是，這樣的凝結(jié)水可返回鍋爐。由于蒸汽流量較大，所以必須回收凝結(jié)水，否則大

35、型電站鍋爐的運(yùn)行是不切實(shí)際的。圖3-6 單流程表面式凝汽器示意圖 在表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)中，采用了管板式布置方式（如圖3.6）。大量外徑約為19-32 mm的管子安裝在兩個(gè)管板間，每個(gè)管板構(gòu)成了水室的一部分。在單流程設(shè)計(jì)中，水從其中一個(gè)水室進(jìn)入，流過管子后進(jìn)入出口水室。對(duì)于雙流程設(shè)計(jì)，入口水室被分成了兩部分，從而使冷卻水流過其中一半管束。在凝汽器的另一端，冷卻水反向從而流過另一半管束。 相比雙流程設(shè)計(jì)，單流程凝汽器需要的循環(huán)水量大，流阻小。熱力發(fā)電廠只要有可能，就建于鄰近于循環(huán)水量充足的地方，采用單流程凝汽器。 表面式凝汽器的循環(huán)水流量大，但是循環(huán)水泵僅需要提供冷卻水流動(dòng)和克服在導(dǎo)管、管道和凝汽

36、器中的流動(dòng)阻力所需的足夠的壓頭。為了清除循環(huán)水中淤泥和其他物質(zhì)的沉淀物，凝汽器冷卻水管的水側(cè)需要定期清洗。圖3-7 徑向流表面式凝汽器 在表面式凝汽器設(shè)計(jì)中，應(yīng)使蒸汽能到達(dá)管束的所有部位。如圖3-7所示的徑向流動(dòng)凝汽器，不僅蒸汽能到達(dá)所有冷卻水管，而且還能確保從汽輪機(jī)排汽到抽氣口的壓降最小。 通過凝結(jié)水和排汽的交叉和逆向流動(dòng)，凝結(jié)水被連續(xù)地再熱，從而使氧氣排出。凝結(jié)水降落到換熱的排汽上，避免了凝結(jié)水的過冷。這樣除去氧的凝結(jié)水在凝汽器壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度下排出。 在電廠系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)的蒸汽/水中含有各種各樣的不凝結(jié)氣體。它們來源于幾個(gè)方面。供給系統(tǒng)的補(bǔ)水中可能含有相對(duì)高的不凝結(jié)溶解氣體。另外在內(nèi)部

37、化學(xué)反應(yīng)中釋放出不凝結(jié)氣體，以及在壓力低于大氣壓力的部位，不凝結(jié)氣體通過漏氣進(jìn)入系統(tǒng)。這些不凝結(jié)氣體進(jìn)入凝汽器以及汽輪機(jī)排汽，除非連續(xù)的去除，否則會(huì)迅速地在凝汽器中積聚并提高汽輪機(jī)背壓。 排汽中含有不凝結(jié)氣體對(duì)凝結(jié)蒸汽的傳熱系數(shù)有負(fù)面影響。試驗(yàn)中蒸汽中僅僅少量的不凝結(jié)氣體會(huì)引起傳熱系數(shù)量級(jí)的大大減小，范圍為8500-20,000 W/m2·K。在工廠實(shí)際應(yīng)用中，這個(gè)數(shù)值一般為11,500 W/m2·K。 凝汽器中的不凝結(jié)氣體可利用射汽抽氣器或旋轉(zhuǎn)真空泵除去。為了減少將這些氣體抽至大氣壓力的耗功，抽氣點(diǎn)置于凝汽器的最冷區(qū)域。3.6 超臨界蒸汽輪機(jī)技術(shù)3.6.1 現(xiàn)狀 由不同制

38、造商制造的蒸汽輪機(jī)包括高參數(shù)蒸汽輪機(jī)的發(fā)展，都是對(duì)于轉(zhuǎn)速為3000 r/min和3600 r/min的全速汽輪機(jī)。對(duì)于單再熱蒸汽輪機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)模塊，包括高壓和中壓汽輪機(jī)模塊，這種汽輪機(jī)的進(jìn)汽參數(shù)分別為240bar/565ºC/565ºC和300bar/600ºC/600ºC，發(fā)電出力有望達(dá)到1100MW。由于高壓缸中增大的通流部分損失，容量達(dá)到250MW機(jī)組的效率不可能達(dá)到更高容量機(jī)組有望達(dá)到的高效率，這些機(jī)組有望仍保持亞臨界參數(shù)。除了單再熱設(shè)計(jì)，超臨界機(jī)組還有兩次再熱設(shè)計(jì)。在兩次再熱機(jī)組中，最高壓汽輪機(jī)被稱作為VHP汽輪機(jī)，接收主蒸汽；之后是一個(gè)高中壓聯(lián)合

39、汽輪機(jī)或兩個(gè)獨(dú)立的高壓和中壓汽輪機(jī)，接受從第一級(jí)或第二級(jí)再熱器出來的蒸汽。超臨界汽輪機(jī)發(fā)展的另一個(gè)重要方面是汽輪機(jī)的靈活性。由于汽輪機(jī)中所用的傳統(tǒng)材料可適用于蒸汽溫度達(dá)到565ºC，為了滿足承受高壓的要求，導(dǎo)致汽輪機(jī)的部件增厚。因此在超臨界汽輪機(jī)中，制造商利用了一些含鉻為10-12%的合金鋼，從而使缸壁厚度變薄，熱應(yīng)力減至最低限度。這些材料的選擇性使用改善了啟動(dòng)時(shí)間，提高了整機(jī)的利用率。高壓汽輪機(jī)現(xiàn)在超臨界參數(shù)高壓缸廣泛成功采用了高鉻含量的鐵素體鋼。目前所有的制造商都保留了汽缸的雙層缸設(shè)計(jì)，而沒有轉(zhuǎn)向采用三層缸來承擔(dān)高壓。雖然采用螺栓連接的結(jié)合面方式比較典型，但也有采用其他方式的。西

40、門子公司喜歡采用桶狀設(shè)計(jì)，而ABB公司則采用了收縮環(huán)結(jié)構(gòu)。利用螺栓連接水平結(jié)合面的方式通常比桶狀方式易于檢修。對(duì)于溫度參數(shù)為565ºC的汽輪機(jī)，內(nèi)缸通常采用傳統(tǒng)的1%鉻.鉬.釩鋼鑄造，而對(duì)于溫度參數(shù)為600ºC的汽輪機(jī)，則變?yōu)椴捎酶咩t含量的鐵素體鋼。當(dāng)溫度大于>600ºC時(shí)，在內(nèi)缸的水平結(jié)合面上，通常需要采用80A鎳鉻耐熱合金鋼螺栓（取代了12%鉻鋼）。高壓轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)取決于所采用的葉片類型。通常要么采用鼓形轉(zhuǎn)子，要么采用葉輪式的轉(zhuǎn)子，其中鼓形轉(zhuǎn)子用于50%反動(dòng)度的汽輪機(jī)中，葉輪式的轉(zhuǎn)子在沖動(dòng)式汽輪機(jī)中采用。這種動(dòng)葉結(jié)構(gòu)是標(biāo)準(zhǔn)的，在這個(gè)領(lǐng)域還沒有更進(jìn)一步的發(fā)展。大多數(shù)制造商都保留了整鍛轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，盡管ABB公司可提供焊接轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，這種焊接轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)綜合采用了高鉻含量和低鉻含量的合金鋼，能與蒸汽參數(shù)相匹配。1%鉻含量的鋼制轉(zhuǎn)子僅限于在帶有調(diào)節(jié)級(jí)的高壓汽輪機(jī)中使用，因?yàn)檎{(diào)