汽輪機結(jié)構(gòu)汽缸

汽輪機結(jié)構(gòu)汽缸第1頁/共43頁導(dǎo)汽管：將通過調(diào)節(jié)汽閥的蒸汽送進(jìn)汽輪機的噴嘴室。噴嘴室：將蒸汽送進(jìn)汽輪機通流部分的直接部套，上面固定有汽輪機的第一級噴嘴（組）。調(diào)節(jié)汽閥：用來改變進(jìn)入到汽輪機的蒸汽量，調(diào)節(jié)汽輪機的轉(zhuǎn)速或功率，并控制第一級的通流面積（高壓調(diào)節(jié)汽閥）。主汽閥：汽輪機保護(hù)裝置的主要執(zhí)行元件，起保護(hù)汽輪機安全的作用。第2頁/共43頁（一）進(jìn)汽部分的布置方式1、閥門布置情況高壓聯(lián)合汽閥：包括高壓主汽閥和高壓調(diào)節(jié)汽閥。表示方法（TV，GV）或（MSV，CV）中壓聯(lián)合汽閥（CRV）：包括中壓主汽閥（RSV）和中壓調(diào)節(jié)汽閥（IV）。第3頁/共43頁600MW超臨界汽輪機高壓進(jìn)汽部分第4頁/共43頁高壓聯(lián)合閥第5頁/共43頁中聯(lián)門第6頁/共43頁進(jìn)汽噴嘴布置第7頁/共43頁（1）高壓主汽閥概述a.大型機組為減小流動損失，在主汽閥前邊的蒸汽管道上不再裝設(shè)電動主汽閥及其它閥門，因此主汽閥就是汽輪機進(jìn)汽的總閥門。b.汽輪機正常運行時，主汽閥全開；汽輪機停機時，主汽閥關(guān)閉。第8頁/共43頁C.主汽閥的主要功能是：運行中當(dāng)汽輪機的任一遮斷保護(hù)裝置動作時，主汽閥應(yīng)能快速關(guān)閉，實現(xiàn)停機；機組啟動時用于預(yù)暖調(diào)節(jié)閥腔室（預(yù)啟閥開啟進(jìn)行預(yù)暖，也可以通過設(shè)置旁路閥進(jìn)行預(yù)暖）；另外還可以對汽輪機的進(jìn)汽量進(jìn)行控制。d.要求主汽閥完成關(guān)閉動作的時間＜0.2s。第9頁/共43頁高壓主汽閥結(jié)構(gòu)示意圖1-閥蓋；2-預(yù)啟閥；3-閥碟；4-閥桿；5-閥殼；6-閥桿套筒；7-閥座；8-閥座前疏水；9-閥座后疏水；10-閥桿漏汽；11-彈簧室；12-油動機第10頁/共43頁（2）高壓調(diào)節(jié)汽閥概述a.各調(diào)節(jié)汽閥的出口通過導(dǎo)汽管分別與高壓缸的四個噴嘴蒸汽室相連接。b.汽輪機正常運行時，通過調(diào)節(jié)汽閥來改變進(jìn)入到汽輪機的進(jìn)汽量，從而改變汽輪機的負(fù)荷。第11頁/共43頁（3）中壓聯(lián)合汽閥概述a.中壓主汽閥與中壓調(diào)節(jié)汽閥組合成一體就稱為中壓聯(lián)合汽門，簡稱中聯(lián)門。b.中壓主汽閥屬保護(hù)裝置，它不參與負(fù)荷調(diào)節(jié)，其閥門位置只有全開和全關(guān)兩個位置，汽輪機復(fù)位后即可開啟該閥。c.中壓調(diào)節(jié)汽閥只在蒸汽旁路系統(tǒng)投入的情況下，調(diào)節(jié)中壓缸的進(jìn)汽量，高負(fù)荷下旁路系統(tǒng)關(guān)閉時，中壓調(diào)節(jié)汽閥處于全開狀態(tài)不參與調(diào)節(jié)，以避免引起蒸汽節(jié)流損失。

第12頁/共43頁中聯(lián)門結(jié)構(gòu)示意圖1-主汽閥閥桿；2-閥桿套筒；3-中聯(lián)門閥殼；4-主汽閥閥碟；5-預(yù)啟閥；6-主汽閥閥座；7-閥桿；8-配汽杠桿；9-閥桿套筒；10-閥蓋；11-調(diào)節(jié)閥預(yù)啟閥；12-碟閥套筒；13-調(diào)節(jié)閥閥碟；14-濾網(wǎng)；15、17-彈簧室；16、18-油動機第13頁/共43頁二、汽缸汽缸是汽輪機的外殼。（一）汽缸的作用：是將汽輪機的通流部分與大氣隔開，形成蒸汽能量轉(zhuǎn)換的封閉空間；以及支承汽輪機的其他靜止部件，如隔板（靜葉環(huán)）、隔板套（靜葉持環(huán)）、汽封等部件；固定進(jìn)汽、排汽、抽汽管道。第14頁/共43頁（二）汽缸結(jié)構(gòu)整體概述（1）一般為水平中分形式，上、下兩個半缸通過水平法蘭用螺栓緊固。（2）為便于加工和運輸，汽缸也常以垂直結(jié)合面分成幾段，并通過法蘭螺栓連接（大機組主要用于低壓缸）。（3）汽缸通過貓爪或撐腳支承在軸承座或基礎(chǔ)臺板上，汽缸的外部連接有進(jìn)汽、排汽、抽汽等管道。第15頁/共43頁（4）大功率汽輪機都設(shè)計成多缸結(jié)構(gòu)。如原國產(chǎn)300MW機組為四缸結(jié)構(gòu)（高壓缸、中壓缸、低壓缸A與B），國產(chǎn)引進(jìn)型300MW機組為兩缸結(jié)構(gòu)（高中壓合缸與低壓缸）；國產(chǎn)亞臨界600MW機組為四缸結(jié)構(gòu)，即由高壓缸、中壓缸、低壓缸A與B組成；國產(chǎn)超臨界600MW機組為三缸結(jié)構(gòu)，即由高中壓合缸、低壓缸A與B組成；超超臨界600MW機組為兩缸結(jié)構(gòu)，即由高中壓合缸、低壓缸組成。第16頁/共43頁（5）根據(jù)每個汽缸的工作條件不同，汽缸可以設(shè)計成單層缸（大機組還要有隔板套，主要用于中壓缸）、雙層缸（反動式汽輪機還可以有靜葉持環(huán)，高、中、低壓缸都可以采用）和三層缸（主要是低壓缸）。（6）汽缸的形狀大體上可分為圓筒形、圓錐形和階梯圓筒形。第17頁/共43頁（三）汽缸的受力與要求受力：（1）承受本身和裝在其內(nèi)部零部件的重量。（2）承受內(nèi)外壓差的作用力。（3）承受沿汽缸軸向和徑向溫度分布不均勻而產(chǎn)生的熱應(yīng)力。（4）承受隔板前后壓差的作用力和蒸汽通過噴嘴時的反作用力。第18頁/共43頁要求：應(yīng)保證汽缸有足夠的強度和剛度、通流部分有較好的流動性能、各部分受熱時能自由膨脹且中心不變、形狀簡單對稱，并盡量減小熱應(yīng)力。第19頁/共43頁（四）高中壓缸的工作特點（1）高、中壓缸內(nèi)溫度很高，高壓缸還承受著蒸汽的高壓作用（如超臨界600MW汽輪機的新蒸汽參數(shù)為24.2MPa、560℃，調(diào)節(jié)級噴嘴出口參數(shù)可達(dá)為16MPa左右、溫度530℃左右）。（2）高參數(shù)、大功率汽輪機的高壓缸多采用雙層結(jié)構(gòu)，有的機組甚至中壓缸也采用雙層缸。第20頁/共43頁（3）在雙層缸的內(nèi)、外缸夾層中可以通以一定壓力和溫度的蒸汽來加熱和冷卻外缸（內(nèi)缸主要承受壓力變化，起壓力容器的作用；外缸主要承受溫差的變化）。（4）采用雙層缸優(yōu)點：1）每層汽缸承受的壓差和溫差減少，汽缸壁和法蘭的厚度減?。?）加快了啟、停速度，有利于改善機組變工況運行的適應(yīng)性；3）外缸的材料可以比內(nèi)缸低一個等級而節(jié)約了優(yōu)質(zhì)耐熱合金鋼。缺點：增加了安裝、檢修工作量。第21頁/共43頁沖動式汽輪機——高壓缸結(jié)構(gòu)第22頁/共43頁中壓缸結(jié)構(gòu)第23頁/共43頁沖動式——高、中壓合缸結(jié)構(gòu)第24頁/共43頁（五）低壓缸包括：低壓通流部分和排汽室。第25頁/共43頁1、低壓缸的工作特點（1）尺寸：大功率汽輪機低壓缸的工作壓力低，但排汽容積流量很大，使低壓缸的尺寸很大。（2）排汽口：為了增大汽輪機的功率，排汽口數(shù)目多。（3）強度、剛度：低壓缸內(nèi)蒸汽的壓力比較低，但進(jìn)出口溫度差比較大，缸體強度一般沒有什么問題。其結(jié)構(gòu)設(shè)計時的重要問題是保證剛度。（4）流動性：保持良好的流動性，以減小排汽損失；并將排汽動能轉(zhuǎn)換成為壓力能，降低排汽壓力，提高蒸汽作功能力。（5）熱膨脹：低壓缸進(jìn)排汽溫差大，體積龐大，熱膨脹也是一個主要問題。第26頁/共43頁2、解決方法（1）低壓缸一般采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)和對稱分流（來滿足大排汽通道的要求），并用加強筋加固。（2）排汽室采用徑向擴壓結(jié)構(gòu)，減小排汽損失，保證有良好的流動性。（3）低壓缸采用雙層或三層缸結(jié)構(gòu)（內(nèi)缸承受高溫，外缸接觸的是排汽溫度）。第27頁/共43頁3、低壓缸的結(jié)構(gòu)（1）雙層結(jié)構(gòu)的低壓缸1-內(nèi)缸；2-外缸；3-排汽室；4-擴壓器；5-汽輪機后軸承；6-隔板及隔板套；7-擴壓管斜前壁；8-進(jìn)汽口；9-低壓轉(zhuǎn)子第28頁/共43頁（2）低壓缸第29頁/共43頁（3）國產(chǎn)引進(jìn)型300MW汽輪機低壓缸-三層1-外缸；2-次內(nèi)缸；3-內(nèi)缸；4-靜葉持環(huán)；5-靜葉及靜葉環(huán)；6-動葉第30頁/共43頁4、低壓缸頂部的密封低壓缸進(jìn)汽通道與低壓外缸及第二層內(nèi)缸之間采用了頂部密封結(jié)構(gòu)，有利于補償?shù)蛪喝龑悠字g的相對膨脹和中低壓連通管的膨脹。1-進(jìn)汽通道；2-外缸；3-次內(nèi)缸第31頁/共43頁5、低壓缸的噴水裝置設(shè)置原因：汽輪機啟動、空負(fù)荷及低負(fù)荷運行時，由于蒸汽流量小，不能帶走鼓風(fēng)摩擦所產(chǎn)生的熱量，使排汽缸溫度升高、汽缸變形，引起機組振動或發(fā)生事故。第32頁/共43頁工作過程：噴水管沿著末級葉根布置在下半圓周上，其上鉆有兩排噴水孔，將水順著汽流呈一定的傾斜角噴入排汽缸空間，起降溫作用。（溫度高于80℃自動投入，或機組轉(zhuǎn)速達(dá)600r/min投入，帶15%負(fù)荷后自動停止）第33頁/共43頁6、連通管連通管由鋼板卷曲后焊接而成，為了使汽流在管內(nèi)流動時壓損盡可能小，在每個斜接的彎管中，裝入一組由多個葉片組成的導(dǎo)流葉片環(huán)，以使汽流平穩(wěn)的改變方向，減小汽流流動阻力。上部有檢查維修用的人孔門。第34頁/共43頁3、國產(chǎn)引進(jìn)型300MW汽輪機不設(shè)法蘭螺栓加熱裝置。主要原因有：（1）法蘭螺栓直徑小、節(jié)距密，且盡可能靠近汽缸內(nèi)壁。（2）外缸兩側(cè)設(shè)計成溫差大而壓差小，可采用較薄的缸壁和較窄的法蘭；內(nèi)缸兩側(cè)溫差小而壓差大，主要承受壓應(yīng)力，而沿壁厚的溫度剃度減至最小。（3）該機組的動、靜間隙較大，可增大脹差的限制值。第35頁/共43頁三、汽缸的支承單缸汽輪機的支承分為高壓側(cè)支承和低壓側(cè)支承。多缸汽輪機的支承分為高壓缸支承、中壓缸支承或高中壓缸支承、低壓缸支承。不僅有外缸支承，還有內(nèi)缸支承。外汽缸通過其外伸的搭腳（貓爪）支承在軸承座或基礎(chǔ)臺板上。內(nèi)汽缸通過搭腳支承在外缸水平結(jié)合面的凸臺或凹槽上。第36頁/共43頁四、滑銷系統(tǒng)設(shè)置原因：汽輪機在啟動、停機和工況變化時，溫度變化較大，將產(chǎn)生膨脹和收縮。為了保證汽缸能定向自由膨脹，并能保持與轉(zhuǎn)子中心一致，避免因膨脹不暢產(chǎn)生不應(yīng)有的應(yīng)力及機組振動，因而必須設(shè)置一套滑銷系統(tǒng)。第37頁/共43頁1、滑銷系統(tǒng)的組成組成：主要由橫銷、縱銷、立銷、角銷組成。橫銷——引導(dǎo)汽缸沿橫向滑動，并在軸向起定位作用。高、中壓缸貓爪與軸承座之間設(shè)有橫銷；低壓缸搭腳與臺板之間設(shè)有橫銷，左右各一個成對出現(xiàn)。縱銷——引導(dǎo)軸承座和汽缸沿軸向滑動，并限制軸向中心線橫向移動。安裝在軸承座底部與臺板之間及低壓缸兩端與臺板之間（低壓軸承座與低壓外下缸一體時）。第38頁/共43頁立銷——引導(dǎo)汽缸沿垂直方向膨脹，并與縱銷共同保持機組的軸向中心不變。安裝在汽缸與軸承座之間及低壓缸尾部與臺板之間（低壓軸承座與低壓外下缸分離時）。死點——縱銷中心線與橫銷中心線的交點為汽缸膨脹的固定點------死點。凝汽式汽輪機的死點多布置在低壓排汽口的中心或附近。死點可以是一個、兩個或三個等。第39頁/共43頁2、汽輪機各部位滑銷（a）立銷；（b）貓爪橫銷；（c）橫銷、縱銷；（d）角銷第40頁/共43頁3、國產(chǎn)引進(jìn)型300MW