第三章-汽輪機本體及輔助設備

第三章汽輪機本體及輔助設備本章內容第一節(jié)汽輪機本體A.汽輪機葉片B.轉子C.汽缸D.隔板E.汽封F.軸承第二節(jié)輔助設備A.盤車裝置第一節(jié)汽輪機本體汽輪機本體是汽輪機設備的主要組成部分，它由轉子和靜子組成。轉子包括動葉、葉輪、主軸、聯軸節(jié)及緊固件等旋轉部件。靜子包括汽缸、蒸汽室、噴嘴室、隔板、隔板套、汽封、軸承、軸承座、軸承座座架、底盤、滑銷系統(tǒng)及有關緊固零件等。A.汽輪機葉片葉片的分類動葉片（又稱工作葉片，簡稱葉片）靜葉片（又稱噴嘴葉片）動葉片安裝在轉子葉輪（沖動式汽輪機）或轉鼓（反動式汽輪機）上，接受噴嘴葉柵射出的高速汽流，把蒸汽的動能轉換成機械能，使轉子旋轉。葉片的結構由葉根、工作部分（或稱葉身、葉型部分）、連接件（圍帶或拉金）組成。A.汽輪機葉片葉片受力

拉應力：葉型部分的離心拉應力、圍帶和拉金離心力彎應力：汽流作用力、離心力產生的彎應力、圍帶和拉金對葉片產生彎應力A.汽輪機葉片葉片汽蝕

1.部位在濕蒸汽區(qū)域內工作的級沖蝕現象最為嚴重，一般發(fā)生在動葉片進汽側葉片頂部。

2.原因

在汽輪機的末幾級中，蒸汽速度逐漸增大，水分在隔板靜葉出汽邊處形成水滴，水滴運動速度低于蒸汽速度，因此，進入動葉片時發(fā)生與動葉背弧面侵蝕。葉片越長，葉頂圓周速度越大，水滴撞擊動葉背弧面的速度也越高。由于離心力作用，水滴向葉頂集中，故葉頂背弧面水蝕嚴重。

3.措施

在水蝕嚴重的部位（葉片進口邊背面上部）常采用抗水蝕能力的措施，具體做法有：鍍硬鉻、堆焊硬質合金層、焊硬質合金覆面或表面強化處理、熱處理等。其硬化層長度最好不超過150mm。A.汽輪機葉片葉片振動

葉片是一個彈性體，當突受外力作用后，葉片將產生自由振動，其頻率稱為葉片的自振頻率（或稱固有頻率）。葉片的自振頻率取決于葉片的尺寸、材料及葉片固定方式等因素。當葉片受到周期性的外力（激振力）作用時就會發(fā)生強迫振動。若葉片的自振頻率等于或倍于激振力的頻率，葉片就會發(fā)生共振現象，使葉片的振幅增大，甚至造成葉片損壞。B.轉子作用將蒸汽的熱能和動能轉變?yōu)樾D的機械能并傳遞給發(fā)電機。組成轉子是由主軸、葉輪、動葉柵、聯軸器等組成。B.轉子轉子是汽輪機的最重要的部套，其工作條件比較復雜。在設計中，重點需要關注的是臨界轉速和強度。這兩方面在實際運行過程中主要體現在升速時跨臨界和超速時跳閘停機兩方面的保護。這兩方面，臨界轉速確定了汽輪機運行的穩(wěn)定性，強度方面確定了汽輪機運行的安全性。任何一方面出現問題均是沒法補救的，故我們在設計中需要重點關注這兩方面的問題，在實際使用中也需對這兩方面重點關注，尤其是試車階段，必須明確確定該機組的臨界轉速和跳閘轉速，以免因這方面的疏忽造成重大事故。B.轉子葉輪

1.作用安裝動葉片并將動葉片上的轉矩傳遞給主軸。

2.結構輪緣：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：減小葉輪內孔應力的加厚部分；B.轉子聯軸器

1.作用

連接汽輪機的各轉子及發(fā)電機轉子，并傳遞轉子上的扭矩。2.類型

1）剛性聯軸器

優(yōu)點：剛性高，傳遞扭矩大；結構簡單，尺寸小；減少了軸承個數，縮短了機組長度，廣泛應用于大功率汽輪機。缺點：傳遞振動和軸向位移，對轉子找中心要求高。B.轉子B.轉子B.轉子聯軸器

2.類型

2）半撓性聯軸器特點：有一定的彈性，可吸收部分振動，允許兩轉子的中心有少許偏差。用來連接汽輪機轉子與發(fā)電機轉子。B.轉子B.轉子聯軸器

2.類型

3）撓性聯軸器

特點：撓性聯軸器有較強的撓性，它允許兩轉子有相對的軸向位移和較大的偏心，對振動的傳遞也不敏感，但傳遞功率小，并且結構較為復雜，需要有專門的潤滑裝置，因此一般只有在中小機組上采用，或用在小汽機與給水泵的連接上。B.轉子B.轉子B.轉子轉子主軸彎曲原因：

汽輪機停機后沒有及時投入盤車；汽輪機啟動時操作不合理；（如：軸封供汽時間過長、暖機時間不夠充分）由于運行時振動較大，造成轉子彎曲；在安裝或檢修時，葉輪、軸套等套裝件在軸上裝配尺寸不對，緊力不合適，運行一段時間后，因軸內應力過大而彎曲變形。B.轉子轉子斷裂原因：

1）損壞機理主要是低周疲勞和高溫蠕變損傷。

2）運行問題，主要是超速和發(fā)生油膜振蕩。

3）材料和加工問題，主要是存在殘余應力、白點、偏析、夾雜物、氣孔等，材質不均勻性和脆性，加工和裝配質量差。C.汽缸作用除了安裝靜子外，最重要的一個作用是將蒸汽和大氣隔開，形成能力轉換的環(huán)境。分類汽缸根據所處位置不同可以分為高壓缸、中壓缸、低壓缸。結構汽缸上布置有進汽口、配汽機構、噴嘴箱、排汽口、疏水口、抽汽口、軸承箱、檢查口、機腳、加強筋等，內部安裝著隔板和隔板套、汽封等部件。C.汽缸結構

1-蒸汽室；2-導汽管；3-上汽缸；4-排汽管口；5-法蘭；6-下汽缸；7-抽汽管口C.汽缸支承汽缸的支承方式貓爪支承

下貓爪支承

非中分面貓爪支承

中分面貓爪支承

上貓爪支承

臺板支承

汽缸支承在基礎臺板上，基礎臺板又用地腳螺栓固定在基礎上。汽缸支承方法一般有兩種：一種是汽缸通過貓爪支承在軸承座上，通過軸承座放置在臺板上；另一種是用外伸的撐腳直接放置在臺板上。下缸貓爪支承1－貓爪2－壓塊3－支承塊

4－緊固螺栓5－軸承座

C.汽缸支承

1.下貓爪支承（a）非中分面支承；（b）中分面支承1—貓爪；2—橫銷；3—軸承座；4—汽缸中分面C.汽缸支承

1.下貓爪支承下缸貓爪支承下汽缸水平法蘭前后延伸的貓爪稱下缸貓爪，又稱工作貓爪(支承貓爪)。在高壓缸的下缸前后各有兩只貓爪，分別支承在高壓缸前后的軸承座上。下缸貓爪支承又可分非中分面支承和中分面支承兩種。

C.汽缸支承

2.上貓爪支承1—上缸貓爪；2—下缸貓爪；3—安裝墊鐵；4—工作墊鐵；5—水冷墊鐵；6—定位銷；7—定位銷；8—緊固螺栓；9—壓塊上缸貓爪支承

上缸的貓爪文承稱作上缸貓爪支承，它采用中分面支承方式，上缸法蘭延伸的貓爪(也稱工作貓爪)作為承力面支承在軸承座上，其承力面與汽缸水平中分面在同一平面內。貓爪受熱膨脹時，汽缸中心仍與轉子中心保持—致。

C.汽缸支承

3.內缸支承中分面支承非中分面支承C.汽缸支承

4.臺板支承C.汽缸支承

5.與軸承座一體

中小型汽輪機的高壓缸，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，使其在汽缸受熱面變形后，仍能和軸承座之間保持準確的中心位置。而低壓缸的低壓側和汽輪機的中軸承箱鑄成一體，低壓后部由左右兩個支承腳支在低壓缸的座架上。C.汽缸C.汽缸C.汽缸滑銷系統(tǒng)

1.作用（1）保持汽缸和轉子中心一致，避免因熱脹導致中心變化，引起機組振動或動靜相擦；（2）保證汽缸能自由膨脹，以免發(fā)生過大應力引起變形；（3）使轉子和靜子部分軸向和徑向間隙符合要求.C.汽缸滑銷系統(tǒng)

2.分類

立銷用于引導汽缸垂直方向位移縱銷用于引導汽缸、軸承箱水平軸向位移橫銷用于引導汽缸、軸承箱水平橫向位移貓爪橫銷保持汽缸與軸承箱之間的軸向位置不變，同時引導汽缸水平橫向膨脹。角銷用于限制軸承箱與臺板脫離C.汽缸滑銷系統(tǒng)C.汽缸滑銷系統(tǒng)C.汽缸滑銷系統(tǒng)C.汽缸C.汽缸F.隔板作用隔板用以固定汽輪機各級的靜葉片和阻止級間漏汽，并將汽輪機通流部分分隔成若干個級。它可以直接安裝在汽缸內壁的隔板槽中，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，其內圓孔處開有隔板汽封的安裝槽。為了適應結構上的需要，沖動式汽輪機在汽缸上裝有支承隔板的隔板套，而反動式汽輪機在汽缸上裝的是支承靜葉環(huán)的靜葉持環(huán)。F.隔板分類隔板的分類焊接隔板

鑄造隔板

鑄鋼隔板鑄鐵隔板F.隔板分類（a）普通焊接隔板；（b）帶加強筋的焊接隔板1—隔板外環(huán)；2—外圍帶；3—靜葉片；4—內圍帶；5—隔板體；6—徑向汽封；7—汽封槽；8—加強筋F.隔板分類F.隔板分類鑄造隔板1—外緣；2—靜葉片；3—隔板體F.隔板隔板套將相鄰幾級隔板裝在一個隔板套中，然后將隔板套裝在汽缸上，上下隔板套之間采用螺栓連接，隔板套在汽缸內的支承和定位采用懸掛銷和鍵的結構。隔板套通過其下半部分兩側的懸掛銷支承在下汽缸上，隔板套的上、下中心位置通過改變墊片的厚度來實現，其左右中心位置靠隔板套底部的平鍵或定位銷來定位。為保證隔板套的熱膨脹，它與汽缸凹槽之間一般留有１～２mm的間隙，隔板在隔板套或汽缸內的支承和定位也是采用懸掛銷和鍵支承定位結構。F.隔板隔板套1—上隔板套；2—下隔板套；3—連接螺栓；4—上汽缸；5—下汽缸；6—懸掛銷；7—墊片；8—平鍵；9—定位銷；10—頂開螺釘F.隔板隔板套F.隔板靜葉環(huán)和靜葉持環(huán)反動式汽輪機沒有葉輪和隔板，動葉片直接嵌裝在轉子的外緣上，靜葉環(huán)裝在汽缸內壁或靜葉持環(huán)上。G.汽封按安裝部位軸端汽封隔板汽封通流部分汽封類型

G.汽封類型

按定位方式固定汽封可活動汽封G.汽封類型

按結構形式碳精式汽封水封式汽封曲徑式汽封梳齒形樅樹形J形蜂窩形H.軸承汽輪機軸承

徑向支持軸承

推力軸承

徑向支持軸承用來承擔轉子的重量和旋轉的不平衡力，并確定轉子的徑向位置，以保持轉子旋轉中心與汽缸中心一致，從而保證轉子與汽缸、汽封、隔板等靜止部分的徑向間隙正確。推力軸承承受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。所以推力軸承被看成轉子的定位點，或稱汽輪機轉子對靜子的相對死點。

H.軸承徑向支持軸承按軸承支承方式

固定式

自位式

H.軸承徑向支持軸承按軸承油楔數量圓筒形軸承（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油楔

袋式軸承H.軸承徑向支持軸承圓筒形軸承1一軸瓦；2一調整墊鐵；3一墊片；4一節(jié)流孔板；5一油擋；6一進油口；7一鎖餅；8一連接螺栓H.軸承徑向支持軸承橢圓形軸承H.軸承徑向支持軸承三油楔軸承

1一調整墊片；2一節(jié)流孔φ35；3一帶孔調整墊鐵；4一軸瓦體；5一內六角螺釘；6一止動墊圈；7一高壓油頂軸進油H.軸承徑向支持軸承可傾瓦軸承

1一軸承瓦塊；2一軸承體；3一軸承體定位銷；4一定位銷；5一外墊片；6一調整墊塊；7一內墊片；8一軸承體定位銷；9一螺塞；10，11一軸承蓋螺栓；13一軸承蓋；12，14一擋油板；15一螺栓；16一擋油環(huán)限位錆；17一油封環(huán)；18一擋油環(huán)銷；19一彈簧H.軸承徑向支持軸承袋式軸承H.軸承推力軸承對于反動式汽輪機，蒸汽在各級中產生的軸向推力較大。為了減小軸向推力，除了在通流部分設計中采用反向流動及雙流外，還在轉子結構上采用了平衡活塞，從而大大減小了軸向推力，而剩余的軸向推力則由推力軸承來承擔。H.軸承推力軸承推力軸承密切爾推力軸承金斯布里推力軸承H.軸承推力軸承H.軸承推力軸承密切爾推力軸承H.軸承推力軸承推力-支持聯合軸承1一調整圓環(huán)；2一工作瓦塊；3一非工作瓦塊；4—6一油封;7一推力盤；8一支撐彈簧9，10一瓦塊安裝環(huán)；11一油擋密切爾推力軸承H.軸承推力軸承1—推力瓦塊；2、6—調整塊；3—調整塊固定螺栓；4—支持環(huán)；5—外殼；7—外殼襯板；8、13—油封環(huán)；9—調整塊銷子；10—下部調整塊；11—防轉鍵固定螺栓；12—防轉鍵；14—節(jié)流孔螺栓；15—螺母金斯布里推力軸承

油膜振蕩軸頸在軸承中運行不穩(wěn)定的根本原因是軸頸受到擾動后產生了失穩(wěn)分力。擾動越大，軸頸偏離其平衡位置的距離越大，失穩(wěn)分力也越大，越容易產生渦動和油膜振蕩。K＝OO'/(R-r)

K越大，失穩(wěn)轉速越高，越不容易產生半速渦動和油膜振蕩。反之，K越小轉軸工作越不穩(wěn)定。通常認為K大于0.8時，軸頸在任何情況下都不會發(fā)生油膜振蕩。

防止油膜振蕩措施(1)

增加比壓。增加比壓的方法可以采用縮短軸承長度，以及調整軸瓦的中心等措施來達到。(2)降低潤滑油黏度。潤滑油黏度越大，軸頸旋轉時帶入油楔中的油量越多，油膜越厚，軸頸在軸瓦中浮得越高，相對偏心率越小，軸頸就越容易失去穩(wěn)定。(3)調整軸承間隙。一般認為減少軸瓦頂部間隙可以增加油膜阻尼，產生(圓筒形軸承)或加大(橢圓形軸承)向下的油膜作用力，從而增大相對偏心率，同時加大軸瓦兩側間隙時(相當于增大橢圓度，即增大相對偏心率)效果更為顯著。

第二節(jié)汽輪機盤車裝置汽輪機盤車裝置作用及工作原理盤車裝置作用是：(1)在汽輪機沖轉前和停機后使轉子轉動，以避免轉子受熱和冷卻不均而產生熱彎曲。(2)盤車前盤動轉子，可以檢查動靜部件間是否有摩擦、潤滑油系統(tǒng)工作是否正常及主軸彎曲是否過大等，用來檢查汽輪機是否具備正常啟動條件。按盤車轉速高低，盤車裝置可分為高速盤車和低速盤車兩種。采用高速盤車時可以加快汽缸內的熱交換，減小上、下缸之間及轉子內部溫差，縮短機組啟停時間，并可以在軸承內較好的建立起油膜，保護軸頸和軸瓦。低速盤車時啟動力矩小，沖擊載荷小，有利于延長部件的使用壽命。具有螺旋軸的電動盤車裝置1－小齒輪2－大齒輪3－嚙合齒輪4－盤車大齒輪5－電動機6－螺旋軸

鏈條－渦輪蝸桿盤車傳動輪系

1－電動機軸2－主動鏈輪3－鏈條4－鏈輪5－蝸桿6－渦輪7－渦輪軸8－惰輪9－減速齒輪10－主齒輪軸11－側板12－擺動齒輪13－盤車齒輪

盤車裝置嚙合原理圖1、2

－觸點3－活塞4－汽缸5－操縱桿

汽輪機的供油系統(tǒng)

汽輪機供油系統(tǒng)分為兩個部分：1.一部分是汽輪機軸承潤滑油，轉子放在軸承上，需要潤滑油建立油膜，防止干摩擦。2.頂軸油在汽輪機運轉之前，需要頂軸油系統(tǒng)開啟，給各個軸承處泵入潤滑油。3.調節(jié)系統(tǒng)供油4.保安系統(tǒng)供油.

其實油的用途總的來說就是給軸承潤滑的，為了實現不同運行情況下的潤滑，和調節(jié)保安系統(tǒng)供油，才有相應的一些系統(tǒng)。

下面請大家了解一下汽輪機輔機鍋爐給水泵的作用：是將合格的給水連續(xù)不斷地送往鍋爐，保證鍋爐連續(xù)最大蒸發(fā)量的供水量。流量是鍋爐連續(xù)蒸發(fā)量的110%。

程揚是從除氧水箱的出口，到鍋爐省煤器的入口介質流量的總阻力。鍋爐高壓給水泵給水泵由電機驅動中間加裝液力偶和器：能消除沖擊和振動；輸出轉速低於輸入轉速，兩軸的轉速差隨載荷的增大而增加；過載保護性能和起動性能好，載荷過大而停轉時輸入軸仍可轉動。