汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu)課件

CN300－16.67/537/537-2型汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu)介紹

蘇培臣

本體培訓(xùn)提綱1.概述2.機(jī)組主要技術(shù)規(guī)范3.主機(jī)結(jié)構(gòu)4.汽封系統(tǒng)5.滑銷系統(tǒng)6.軸承及盤車裝置

1概述

本機(jī)是上汽引進(jìn)美國西屋公司技術(shù)生產(chǎn)的新型機(jī)組，是亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸、雙排汽反動(dòng)式汽輪機(jī)，具有較高的效率和安全可靠性。采用積木塊式設(shè)計(jì)思想，在保留西屋公司的技術(shù)特點(diǎn)如反動(dòng)式葉片、整鍛轉(zhuǎn)子、多層汽缸、數(shù)字電液調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，又對(duì)該機(jī)組進(jìn)行了改進(jìn)，如采用控制渦流型設(shè)計(jì)、動(dòng)葉自帶圍帶成圈連接等，使機(jī)組整體的可靠性、經(jīng)濟(jì)性有很大的提高。機(jī)組出力額定純凝工況：307.22MW額定抽汽工況：296.98MW最大抽汽工況：277.55MW主汽門前額定蒸汽壓力16.67MPa主汽門前額定蒸汽溫度537℃再熱蒸汽門前額定蒸汽溫度537℃額定進(jìn)汽量(純凝工況)966.88t/h最大進(jìn)汽量1025t/h額定供熱抽汽量170t/h最大供熱抽汽量250t/h額定供熱抽汽壓力1.28MPa(0.8～1.28MPa可調(diào))額定供熱抽汽溫度366.2℃額定工況凈熱耗7786.3kJ/kW.h3主機(jī)結(jié)構(gòu)3.1汽缸3.2轉(zhuǎn)子3.3閥門3.1汽缸本汽輪機(jī)汽缸由高、中壓缸和低壓缸兩部分組成。高、中壓部分合缸，且為雙層缸，高壓部分和中壓部分按汽流方向反向布置。低壓缸為三層缸，雙分流式，有兩個(gè)排汽口，蒸汽從中間進(jìn)入向兩側(cè)對(duì)稱流動(dòng)。一、高、中壓汽缸高、中壓部分外缸采用合缸方案，內(nèi)缸則分為獨(dú)立的高壓內(nèi)缸和中壓內(nèi)缸。高、中壓部分壓力級(jí)組反向布置，高壓部分的調(diào)節(jié)級(jí)與壓力級(jí)組也是反向布置，以減少總的軸向推力。1、高、中壓外缸

高壓部分主蒸汽由分別位于上、下缸的各三根主蒸汽導(dǎo)管引人，一段抽汽管、至中壓平衡活塞汽封二段的連通管由上缸引出，高壓缸排汽管則由下缸引出。中壓進(jìn)汽則由中壓部分下缸的兩根進(jìn)汽管引人，三段抽汽管亦由下缸引出，中壓缸排汽則由上部經(jīng)中低壓連通管排至低壓缸。外缸由下缸中分面前后伸出的四個(gè)貓爪，分別搭在前軸承箱和與低壓缸下半焊在一體的#2軸承箱上。貓爪采用懸掛式結(jié)構(gòu)，即下貓爪支撐，將下貓爪位置提高，使貓爪承力面正好與汽缸中分面在同一水平面上。高壓外缸兩端有“H”形定中心梁，通過它與前軸承箱及#2軸承箱相連，在高、中壓缸熱膨脹時(shí)起推拉作用，保證高、中壓汽缸與軸承箱的相對(duì)位置的不變，使汽缸與軸中心不變。高窄法蘭（不需要法蘭、螺栓加熱）“H”形定中心梁（高、中壓外缸兩端各一個(gè)）高壓后四級(jí)高壓前八級(jí)一段抽汽口3、噴嘴室及噴嘴組

主蒸汽從鍋爐經(jīng)兩根主蒸汽管分別進(jìn)入配置在高、中壓外缸兩側(cè)平臺(tái)上的兩個(gè)主汽門－調(diào)門裝置，調(diào)門后的蒸汽由六根撓性導(dǎo)汽管分別導(dǎo)入設(shè)置在高壓內(nèi)缸內(nèi)的六個(gè)噴嘴室中。六個(gè)噴嘴室沿汽缸圓周均勻布置，使內(nèi)缸的受熱有很大的對(duì)稱性。噴嘴室為單獨(dú)制造，使主蒸汽只作用于噴嘴室，內(nèi)缸承受的是調(diào)節(jié)級(jí)后的汽壓和汽溫，可使汽輪機(jī)因變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)溫度變化引起的熱應(yīng)力減小到最低限度。配汽方式如下圖：調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴組（每組六個(gè)噴嘴）4、高、中壓進(jìn)汽套管

進(jìn)汽套管是一個(gè)雙層套管，外套管與外缸焊接在一起，避免了漏汽。內(nèi)套管插入噴嘴蒸汽室入口管內(nèi)，見下圖5、蒸汽冷卻

本機(jī)組高、中壓缸采用雙層缸，并在高、中壓內(nèi)、外缸夾層引入冷卻蒸汽，以降低外缸的溫度及其所承受的壓力。高壓內(nèi)、外缸夾層冷卻蒸汽來自高壓平衡活塞汽封的漏汽。這股汽流通過夾層后，一部分與高壓缸排汽匯合，另一部分則通過上部的連通管進(jìn)入中壓平衡活塞汽封中段。由于噴嘴室及噴嘴組承受主蒸汽高溫高壓，因此，利用調(diào)節(jié)級(jí)做功后的蒸汽，經(jīng)調(diào)節(jié)級(jí)葉輪平衡孔引至噴嘴組冷卻孔，用來冷卻噴嘴組，而調(diào)節(jié)級(jí)來的大流量的蒸汽反向流過噴嘴室外壁對(duì)其他進(jìn)行冷卻，從冷卻孔流出的蒸汽進(jìn)入第一壓力級(jí)前汽室。通過冷卻后，金屬溫度的降低使其強(qiáng)度壽命延長一倍以上。詳見下圖：高壓內(nèi)、外缸夾層冷卻蒸汽至中壓平衡活塞汽封二段的連通管二、低壓汽缸

本機(jī)低壓缸的設(shè)計(jì)，考慮到在額定工況下進(jìn)汽溫度為334.3℃，而排汽溫度為34.3℃，兩者的溫差為300℃，是整機(jī)中溫差最大的部分，為了改善汽缸的膨脹，故采用三層缸結(jié)構(gòu)，一個(gè)外缸，兩層內(nèi)缸。進(jìn)汽口與排汽口之間的溫差由三層缸分配，龐大的外缸處于低溫狀態(tài)，膨脹較小。低壓通流部分分段安裝在#1、2內(nèi)缸中，對(duì)稱反向各有七級(jí)。#1內(nèi)缸中，采用了靜葉持環(huán)結(jié)構(gòu)。調(diào)閥端靜葉持環(huán)內(nèi)裝有兩級(jí)隔板，它后面有五段抽汽口，其他三級(jí)采用隔板套結(jié)構(gòu)；電機(jī)端靜葉持環(huán)上裝有四級(jí)隔板，它后面有六段抽汽口，第五級(jí)直接安裝于隔板套中。兩端第五級(jí)后有七段抽汽口。

#2內(nèi)缸中的六、七級(jí)處于低溫段，其內(nèi)外溫差不大，直接在內(nèi)缸的凸緣部分開出隔板槽裝入隔板。兩端第六級(jí)后的下缸出有八段抽汽口。低壓排汽缸有兩只，前后對(duì)稱，做成徑向擴(kuò)壓式，可使排汽的速度能轉(zhuǎn)化為壓力能，減少排汽損失，提高機(jī)組效率。排汽缸內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流板及噴水降溫裝置。排汽缸下部與凝汽器相連，并采用不銹鋼波形節(jié)彈性連接，去掉了凝汽器支撐彈簧以減少汽缸與凝汽器相對(duì)膨脹產(chǎn)生的熱應(yīng)力。三、大氣閥大氣閥裝于汽輪機(jī)低壓缸兩端內(nèi)汽缸端蓋上，其用途是當(dāng)?shù)蛪焊椎膬?nèi)壓超過其最大設(shè)計(jì)安全壓力時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行危急排汽。動(dòng)作壓力為0.034－0.048MPa。3.2轉(zhuǎn)子

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子主要由主軸、葉輪、動(dòng)葉片、聯(lián)軸器等構(gòu)成。轉(zhuǎn)子按主軸與其它部分之間的組合方式，分為套裝、整鍛、焊接、組合等四大類。本機(jī)因高、中壓轉(zhuǎn)子長期在高溫下運(yùn)行，故采用整鍛轉(zhuǎn)子，而低壓轉(zhuǎn)子工作在蒸汽的低壓區(qū)，其蒸汽容積流量大，低壓轉(zhuǎn)子直徑大，末葉片較長，套裝轉(zhuǎn)子已不能適應(yīng)其強(qiáng)度要求，故也采用整鍛轉(zhuǎn)子。一、高、中壓轉(zhuǎn)子高壓轉(zhuǎn)子與中壓轉(zhuǎn)子是一根合金鋼鍛件加工而成，材料為30CrlMoV，在調(diào)閥端有一短軸用螺栓與之連接。短軸上依次有危急遮斷器、主油泵葉輪、測速齒輪、推力盤。危急遮斷器主油泵測速齒輪推力盤高壓排汽側(cè)平衡活塞高中壓缸前汽封#1軸承軸頸高壓十二個(gè)反動(dòng)式動(dòng)葉片加平衡螺塞的工藝孔調(diào)節(jié)級(jí)葉輪平衡孔調(diào)節(jié)級(jí)葉片高壓進(jìn)汽側(cè)平衡活塞中壓平衡活塞轉(zhuǎn)子的通流部分布置如下：高壓調(diào)節(jié)級(jí)與高壓壓力級(jí)反向布置，而高壓壓力級(jí)與中壓壓力級(jí)也是反向布置。高壓單列調(diào)節(jié)級(jí)布置在轉(zhuǎn)子中部，蒸汽在調(diào)節(jié)級(jí)做功后轉(zhuǎn)180度依次通過高壓側(cè)十二個(gè)壓力級(jí)做功。中壓通流部分亦是由轉(zhuǎn)子中間進(jìn)汽，流向發(fā)電機(jī)端九個(gè)壓力級(jí)。因高、中壓壓力級(jí)均采用反動(dòng)式動(dòng)葉片，為避免軸向推力過大，故采用鼓式轉(zhuǎn)子，即各壓力級(jí)均無葉輪，動(dòng)葉直接安裝在轉(zhuǎn)子上開出的葉片槽中。由于高、中壓壓力級(jí)均為反動(dòng)式，故轉(zhuǎn)子上的軸向推力較大，為平衡高、中壓轉(zhuǎn)子的軸向推力，除了在通流部分布置上采用高、中壓反向布置，調(diào)節(jié)級(jí)葉輪上開有斜孔外，轉(zhuǎn)子上還設(shè)有三個(gè)平衡活塞。

平衡活塞就是將軸封套直徑加大，在轉(zhuǎn)子上形成帶齒形軸封的較大凸肩，蒸汽由凸肩齒形間隙的一端流向另一端時(shí)，因節(jié)流而產(chǎn)生壓降，由于凸肩兩側(cè)所承受的壓力不同，于是產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子通流部分固有推力相反的軸向附加力并與之平衡。高壓進(jìn)汽區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)子上加工有高、中壓平衡活塞，高壓通流部分的軸向推力由這兩級(jí)平衡活塞加以平衡，再加上高壓排汽平衡活塞的作用，軸向推力最后只剩下一個(gè)較小的正向推力指向發(fā)電機(jī)端，保證額定負(fù)荷下轉(zhuǎn)子不漂移，運(yùn)行穩(wěn)定。轉(zhuǎn)子上設(shè)有三個(gè)動(dòng)平衡加重面，分別在高壓排汽側(cè)平衡活塞調(diào)閥端面，中壓排汽端面及中壓平衡活塞高壓端面，設(shè)有工藝孔，供現(xiàn)場不揭缸加裝平衡螺塞。二、低壓轉(zhuǎn)子

低壓轉(zhuǎn)子由于直徑大，所受離心力劇增，故采用合金鋼整鍛轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子以進(jìn)汽中心線為準(zhǔn)，兩側(cè)對(duì)稱布置各七級(jí)。由于轉(zhuǎn)子采用對(duì)分式，其軸向推力基本上自相平衡，而無需采用其他措施。見下圖：中間進(jìn)汽，兩側(cè)對(duì)稱分流。三、轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器汽輪機(jī)高、中壓轉(zhuǎn)子和低壓轉(zhuǎn)子及低壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間均用剛性聯(lián)軸器連接，傳遞扭矩和軸向力。采用剛性聯(lián)軸器的兩轉(zhuǎn)子徑向和軸向上都沒有相對(duì)位移，有利于保持轉(zhuǎn)子中心不變，但容易傳遞振動(dòng)，所以對(duì)安裝精度要求很高。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和低壓轉(zhuǎn)子之間裝有盤車大齒輪。低壓轉(zhuǎn)子剛性聯(lián)軸器高中壓轉(zhuǎn)子剛性聯(lián)軸器3.3汽門汽輪機(jī)的啟動(dòng)、停機(jī)和功率的變化，是通過汽門的開大或關(guān)小來改變進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量和蒸汽參數(shù)，或同時(shí)改變蒸汽流量和蒸汽參數(shù)來達(dá)到的。這種汽門稱為調(diào)速汽門。當(dāng)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，機(jī)組出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，需要緊急停機(jī)時(shí)，除了關(guān)閉調(diào)速汽門外，另外還設(shè)置有可以快速切斷新汽汽源，保護(hù)設(shè)備安全的汽門，即為自動(dòng)主汽門。當(dāng)汽輪機(jī)甩負(fù)荷時(shí)，要求高壓調(diào)速汽門迅速關(guān)小，保證轉(zhuǎn)子飛升最大轉(zhuǎn)速不超過危急遮斷器動(dòng)作轉(zhuǎn)速，但是中間再熱器和中間再熱管道中的熱慣性仍會(huì)使轉(zhuǎn)子超速，所以必須在中壓缸進(jìn)口處裝有中壓調(diào)速汽門，在甩負(fù)荷時(shí)，與高壓調(diào)門同時(shí)關(guān)小，維持機(jī)組的空載運(yùn)行。中壓調(diào)門除了上述作用外，在機(jī)組負(fù)荷小于35%后也要隨負(fù)荷改變開度，起調(diào)節(jié)作用。其目的是維持再熱器和旁路系統(tǒng)中有個(gè)恒定的壓力，保護(hù)再熱器不被過燒。高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥殼是一個(gè)整體合金鋼鑄件，機(jī)組裝有兩個(gè)高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥，分別位于高中壓缸兩側(cè)，每個(gè)主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥包括一個(gè)水平安裝的主汽閥和三個(gè)相同的垂直安裝的調(diào)節(jié)閥。再熱主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥殼是合金鋼鑄件，機(jī)組裝有兩個(gè)再熱主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥，分別位于高中壓缸兩側(cè)（位于高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥之前），每個(gè)再熱主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥包括一個(gè)搖板式主汽閥和一個(gè)調(diào)節(jié)閥。3.3.1高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥調(diào)節(jié)閥主汽閥(“雙重閥碟”結(jié)構(gòu))(單座結(jié)構(gòu)

）AA3.3.2再熱主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥BBⅡB-BⅡ中壓調(diào)節(jié)閥再熱主汽閥(雙座活塞式)(撲板式

）汽封工作原理汽封體結(jié)構(gòu)

5滑銷系統(tǒng)

5.1汽缸的絕對(duì)膨脹汽輪機(jī)滑銷系統(tǒng)由橫銷、縱銷等組成。橫銷的作用是保證汽缸在橫向的正確膨脹，并限制汽缸的縱向移動(dòng)以確定汽缸的軸向位置，保證汽缸在運(yùn)行中受熱膨脹時(shí)中心位置不會(huì)發(fā)生變化；縱銷的作用是保證汽缸的縱向正確膨脹，并限制汽缸橫向移動(dòng)以確定汽缸的橫向位置。高、中壓缸的橫銷是設(shè)置在前、后兩對(duì)貓爪下面，能隨汽缸因軸向的膨脹推動(dòng)軸承箱向前或向后移動(dòng)。高、中壓缸下部的“H”形梁不僅保證了汽缸與軸承箱的相對(duì)位置，而且也隨著汽缸膨脹推動(dòng)軸承箱的移動(dòng)。

縱銷中心線與橫銷中心線的交點(diǎn)形成整個(gè)汽缸的膨脹死點(diǎn)，在汽缸膨脹時(shí)，該點(diǎn)始終保持不動(dòng)，汽缸只能以此點(diǎn)向前、后、左、右膨脹。整個(gè)機(jī)組以死點(diǎn)為中心，通過高壓缸帶動(dòng)前軸承箱作軸向自由膨脹。前軸承箱的位置即表示高、中、低壓缸向前膨脹值之和。汽缸對(duì)基礎(chǔ)的膨脹值稱為絕對(duì)膨脹值。5.2轉(zhuǎn)子對(duì)汽缸的相對(duì)膨脹當(dāng)汽輪機(jī)啟動(dòng)、停機(jī)或負(fù)荷變化時(shí)，汽缸和轉(zhuǎn)子都會(huì)產(chǎn)生受熱膨脹或冷卻收縮，由于轉(zhuǎn)子的受熱表面積比汽缸小，且轉(zhuǎn)子質(zhì)量比相對(duì)的汽缸小，蒸汽對(duì)轉(zhuǎn)子的傳熱比對(duì)汽缸快得多，因此轉(zhuǎn)子和汽缸

存在膨脹差，而這差值是指轉(zhuǎn)子相對(duì)汽缸而言，故稱為相對(duì)膨脹差。在機(jī)組啟動(dòng)加熱時(shí)，轉(zhuǎn)子的膨脹大于汽缸膨脹，產(chǎn)生正脹差，而機(jī)組停機(jī)冷卻時(shí)，轉(zhuǎn)子冷卻較快，其收縮亦比汽缸快，產(chǎn)生負(fù)脹差。推力軸承的位置就是轉(zhuǎn)子相對(duì)汽缸膨脹的死點(diǎn)。汽輪機(jī)滑銷系統(tǒng)見下圖：6.軸承及盤車裝置6.1軸承汽輪機(jī)采用的軸承有徑向支持軸承和推力軸承兩種。徑向軸承用來承擔(dān)轉(zhuǎn)子的重量和旋轉(zhuǎn)的不平衡力，并確定轉(zhuǎn)子的徑向位置，以保證通流部分正確的徑向間隙。推力軸承承受蒸汽作用在轉(zhuǎn)子上的軸向推力，并確定轉(zhuǎn)子的軸向位置，以保證通流部分正確的軸向間隙。6.1.1徑向支持軸承本機(jī)組共有六個(gè)徑向支持軸承，高中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子各有兩個(gè)徑向支持軸承。結(jié)構(gòu)形式為：#1和#2軸承為四瓦塊可傾瓦式，#3軸承為三瓦塊可傾瓦式，#4、#5、#6軸承為圓筒式。

可傾瓦支持軸承又稱活支多瓦軸承，一般由3－5塊能在支點(diǎn)上自由傾斜的弧形瓦塊組成。瓦塊在工作時(shí)可以隨著轉(zhuǎn)速或載荷及軸承溫度的不同而自由擺動(dòng)，在軸頸四周形成多油楔。若忽視瓦塊的慣性，支點(diǎn)的摩擦阻力及油膜的剪切