汽輪機本體結(jié)構(gòu)

汽輪機本體結(jié)構(gòu)第1頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一汽缸

汽缸的作用汽缸是汽輪機的外殼，其作用是將汽輪機的通流部分與大氣隔離，保證蒸汽在汽輪機內(nèi)部完成能量轉(zhuǎn)換過程，形成封閉的汽室。汽缸內(nèi)安裝著蒸汽室、隔板、隔板套等零部件，以外連接著進汽、排汽、抽汽等管道。第2頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一汽缸的結(jié)構(gòu)

汽缸多做成水平對分形式，即分為上、下汽缸，水平結(jié)合面用法蘭螺栓連接。為了合理利用材料，還常以一個或兩個垂直結(jié)合面而分為高壓、中壓、低壓等幾段。和水平結(jié)合面一樣，垂直結(jié)合面亦通過法蘭、螺栓連接，所不同的是垂直結(jié)合面通常在制造廠一次裝配完畢就不再拆卸了，有的還在垂直結(jié)合面的內(nèi)園加以密封焊。第3頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一高壓單缸凝汽式汽輪機汽缸外形第4頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一高、中壓缸雙層缸結(jié)構(gòu)優(yōu)點：

(1)把原單層缸承受的巨大蒸汽壓力分攤給內(nèi)外兩層缸，減少了每層缸的壓差與溫差。(2)內(nèi)缸主要承受高溫及部分蒸汽壓力作用，故可做得較薄，則所耗用的貴重耐熱金屬材料相對減少。而外缸因設(shè)計有蒸汽內(nèi)部冷卻，運行溫度較低，故可用較便宜的合金鋼制造，節(jié)約優(yōu)質(zhì)貴重合金材料。(3)外缸的內(nèi)、外壓差比單層汽缸時降低了許多，因此減少了漏汽的可能，汽缸的嚴密性能夠得到保障。第5頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一200MW汽輪機高壓內(nèi)外缸第6頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一汽輪機進汽部分

汽缸、蒸汽室、噴管室整體澆鑄結(jié)構(gòu)

汽缸、蒸汽室、噴管室螺栓連接結(jié)構(gòu)

第7頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一汽缸、蒸汽室、噴管室焊接結(jié)構(gòu)

第8頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一高參數(shù)大功率汽輪機進汽管及調(diào)節(jié)閥布置

第9頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一高壓汽輪機進汽短管1－內(nèi)缸2－外缸3－噴嘴室4－進汽短管5－噴嘴室進汽管6－密封襯套7－連接螺母8－大法蘭9－疊片式汽封10－檔熱襯套11－薄壁襯環(huán)12－冷卻蒸汽排汽管13－夾層疏水管14－汽缸疏水管15－噴管定位銷16－檔熱護罩第10頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

低壓進汽短管

第11頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一排汽缸

單缸汽輪機的低壓段以及多缸汽輪機的低壓缸，統(tǒng)稱汽輪機的排汽缸。現(xiàn)代大功率凝汽式汽輪機，由于容積流量很大，因而排汽缸尺寸很大，排汽口數(shù)目往往不止一個。

由于排汽缸內(nèi)承受的蒸汽壓力、溫度都比較低，它的強度一般沒有什么問題。但是為充分利用排汽余速、減小流動損失，要求排汽缸有合理導(dǎo)流形狀以及防止因剛度不足而產(chǎn)生變形等成了考慮的主要問題。

第12頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一焊接結(jié)構(gòu)排汽缸雙層缸排汽缸第13頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一法蘭和連接螺栓

汽缸內(nèi)部承受很大的蒸汽壓力，因此水平結(jié)合向的密封是—個非常重要的問題。高參數(shù)汽輪機汽缸所承受的壓力很高(特別是高壓缸)，要保證水平結(jié)合面的汽密件，就必須采用很厚的法蘭和排列很緊密、尺寸很大的連接螺栓

第14頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

國產(chǎn)高壓50MW汽輪機法蘭螺栓加熱裝置蒸汽流程示意圖

第15頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一汽缸的支承及滑銷系統(tǒng)

汽缸的支承要平穩(wěn)，因其自重而產(chǎn)生的撓度應(yīng)與轉(zhuǎn)子的撓度近似相等，同時要保證汽缸受熱后能自由膨脹，而其動、靜部分同心狀態(tài)不變或變動很小。汽缸的支承定位包括外缸在軸承座和基礎(chǔ)臺板(座架、機架等)上的支承定位，內(nèi)缸在外缸中的支承定位，以及滑銷系統(tǒng)的布置等。

第16頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一汽缸的支承

汽缸支承在基礎(chǔ)臺板上，基礎(chǔ)臺板又用地腳螺栓固定在基礎(chǔ)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。第17頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一下缸貓爪支承

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。

第18頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一下缸貓爪支承1－貓爪2－壓塊3－支承塊

4－緊固螺栓5－軸承座

第19頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一下缸貓爪中分面支承方式1－下缸貓爪2－螺栓3－平面健

4－墊圈5－軸承座

第20頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一上缸貓爪支承

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(nèi)。貓爪受熱膨脹時，汽缸中心仍與轉(zhuǎn)子中心保持—致。

第21頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一上缸貓爪支承結(jié)構(gòu)內(nèi)缸在外缸上的中分面支承1－上缸貓爪2－下缸貓爪3－安裝墊片1－內(nèi)下缸2－內(nèi)缸連接螺栓3－內(nèi)上缸4－工作墊片5－水冷墊鐵6－定位銷4－外下缸5－外缸連接螺栓6－外上缸7－定位健8－緊固螺栓9－壓塊7－軸承座8－支承墊片第22頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一排汽缸的支承和排汽缸噴水減溫裝置

第23頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一滑銷系統(tǒng)汽輪機在啟動、停機和運行時，汽缸的溫度變化較大，將沿長、寬、高幾個方向膨脹或收縮。由于基礎(chǔ)臺板的溫度升高低于汽缸，如果汽缸和基礎(chǔ)臺板為固定連接，則汽缸將不能自由膨脹，所以汽缸的要設(shè)置滑銷系統(tǒng)來解決汽輪機運行中的自由膨脹的問題。

滑銷系統(tǒng)通常由橫銷、縱銷、立銷、角銷等組成。

第24頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一國產(chǎn)200MW汽輪機的滑銷系統(tǒng)A－橫銷A1－貓爪橫銷B－角銷C－立銷D－縱銷

S1、S2－絕對死點

第25頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一噴管組及隔板的結(jié)構(gòu)

近代汽輪機較多采用噴管調(diào)節(jié)配汽方式，因此汽輪機的第一級噴管，通常都根據(jù)調(diào)節(jié)閥的個數(shù)成組布置，這些成組布置的噴管稱為噴管組。它一般有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是中參數(shù)汽輪機上采用的由單個銑制的噴管葉片焊接而成的噴管組，另一種是高參數(shù)汽輪機上采用的整體銑制焊接而成或精密撓鑄而成的噴管組。

第26頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一單個銑制的調(diào)節(jié)級噴管組及其裝配（a）

單個銑制噴管（b）噴管組段的裝配（c）噴管組段的展開1－內(nèi)環(huán)2－噴管3－外環(huán)4－螺釘5－墊片6－首塊7－末塊8－隔筋

第27頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一隔板

隔板的作用是固定靜葉片（噴管葉片）并將汽缸內(nèi)間隔成若干個汽室。沖動式汽輪機的隔板主要由隔板外緣、靜葉片和隔板體組成。它可以直接固定在汽缸上或固定在隔板套上，通常都做成水平對分形式，其內(nèi)園孔處開有隔板汽封的安裝槽。第28頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一焊接隔板1－靜葉片噴嘴2－內(nèi)圍帶3－外圍帶4－隔板外緣5－隔板體6－焊縫第29頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一窄噴管焊接隔板導(dǎo)流筋與板體分開焊接導(dǎo)流筋與板體外緣整體結(jié)構(gòu)第30頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

鑄造隔板圖

鑄造隔板的靜葉片

第31頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一隔板用銷釘支持定位

第32頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一隔板用懸掛銷和鍵支承定位

第33頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一反動式汽輪機的靜葉環(huán)和靜葉持環(huán)反動式汽輪機采用鼓式轉(zhuǎn)子，動葉片直接安裝在轉(zhuǎn)鼓上，靜葉環(huán)裝在汽缸內(nèi)壁或靜葉持環(huán)上，所以該類型的機組沒有葉輪和隔板。而采用靜葉環(huán)和靜葉持環(huán)結(jié)構(gòu)。第34頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

高壓缸靜葉持環(huán)分布圖

第35頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

低壓缸靜葉持環(huán)分布圖

第36頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一汽封與軸封系統(tǒng)

為了減少蒸汽泄漏和防止空氣漏入，需要有密封裝置，通常稱為汽封。汽封按其安裝位置的不同，可分為通流部分汽封、隔板(或靜葉環(huán))汽封、軸端汽封。反動式汽輪機還裝有高、中壓平衡活塞汽封和低壓平衡活塞汽封。轉(zhuǎn)子穿過汽缸兩端處的汽封，簡稱軸封。第37頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一梳齒形汽封

1－汽封環(huán)2－汽封體3－彈簧片4－汽封套

第38頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一縱樹形汽封（a）適用高壓部分

（b）適用低壓部分

第39頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一1－進汽門2、3調(diào)整門4－排汽門

簡單的軸封系統(tǒng)第40頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

125MW汽輪機軸封系統(tǒng)

第41頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一軸封系統(tǒng)供氣啟動或低負荷時汽封流向圖

第42頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一25％負荷及以上時汽封流向圖

第43頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一軸

承

軸承分為徑內(nèi)支持軸承和推力軸承兩種類型，它們用來承受轉(zhuǎn)子的全部重量并且確定轉(zhuǎn)子在汽缸中的正確位置。徑向支持軸承用來承擱轉(zhuǎn)子的重量和旋轉(zhuǎn)的不平衡力，以保持轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心與汽缸中心一致，從而保證轉(zhuǎn)子與汽缸、汽封、廂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(zhuǎn)子上的軸向推力，并確定轉(zhuǎn)子的軸向位置，以保證通流部分動靜間正確的軸向間隙。所以推力軸承被看成轉(zhuǎn)子的定位點，或稱汽輪機轉(zhuǎn)子對靜子的相對死點。

第44頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一圓筒形軸承及油膜振蕩第45頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一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(chǎn)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(chǎn)生渦動和油膜振蕩。K＝OO'/(R-r)

K越大，失穩(wěn)轉(zhuǎn)速越高，越不容易產(chǎn)生半速渦動和油膜振蕩。反之，K越小轉(zhuǎn)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。

第46頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一防止油膜振蕩措施(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(diào)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(zhuǎn)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(diào)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(chǎn)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(cè)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47頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一軸承的結(jié)構(gòu)

(一)支持軸承支持軸承又稱徑向軸承或主軸承。主要形式有圓筒形軸承、橢圓形支持軸承、多油楔軸承及可傾瓦軸承等。(二)推力軸承推力軸承的作用是確定轉(zhuǎn)子的軸向位置和承受作用在轉(zhuǎn)子上的軸向推力。

第48頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一橢圓形支持軸承

第49頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

三油楔軸承

1－調(diào)整墊片2－節(jié)流孔3－帶孔調(diào)整墊鐵4－軸瓦體5－內(nèi)六腳螺釘

6－止動墊圈

7－高壓油頂軸進油

第50頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一可傾瓦支持軸承原理圖

第51頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一高壓油頂起裝置的油孔、油塘

第52頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一推力軸承

推力軸承的作用是確定轉(zhuǎn)子的軸向位置和承受作用在轉(zhuǎn)子上的軸向推力。通常應(yīng)用最廣泛的推力軸承是密切爾式推力軸承，它是借助于軸承上的若干片瓦片與推力盤之間構(gòu)成楔形間隙建立液體摩擦的。

第53頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一推力瓦片與推力盤間油楔第54頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一動葉片

動葉片安裝在轉(zhuǎn)子葉輪(沖動式汽輪機)或轉(zhuǎn)鼓上，接受噴管葉柵射出的高速汽流，把蒸汽的動能轉(zhuǎn)換成機械能，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。動葉片的工作條件很復(fù)雜，承受較高的靜應(yīng)力和動應(yīng)力以外，還因其分別處于過熱蒸汽區(qū)、兩相過渡區(qū)(指從過熱蒸汽區(qū)過渡到濕蒸汽區(qū))和濕蒸汽區(qū)內(nèi)工作而承受高溫、高壓、腐蝕和沖蝕作用。葉片的結(jié)構(gòu)一般由葉型、葉根和葉頂三部分組成。

第55頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一動葉片結(jié)構(gòu)第56頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一葉根叉型與縱樹型葉根a－楔形墊片b－裝銷子的園槽第57頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一葉根第58頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一葉頂?shù)膰鷰В╝）鉚接圍帶

（b）（c）整體圍帶

（d）彈性拱形圍帶

第59頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一葉片拉筋

拉筋的作用是增加葉片的剛性，以改善其振動特性。拉筋為6—12mm的實心或空心金屬圓桿，穿在葉型部分的拉筋孔中。拉筋與葉片間可以采用焊接結(jié)構(gòu)(焊接拉筋)，也可以采用松裝結(jié)構(gòu)(松裝拉筋或阻尼拉筋)。通常每級葉片上穿1—2圈拉筋，最多不超過3圈。第60頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一（a）實心焊接拉筋

（b）實心松裝拉筋

（c）空心松裝拉筋

（d）剖分松裝拉筋

（e）Z型拉筋

第61頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)子

汽輪機轉(zhuǎn)子可分為輪式轉(zhuǎn)子和鼓式轉(zhuǎn)子兩種基本類型。輪式轉(zhuǎn)子裝有安裝動葉片的葉輪，鼓式轉(zhuǎn)子則沒有葉輪(或有葉輪但其徑向尺寸很小)，動葉片直接裝在轉(zhuǎn)鼓上。通常沖動式汽輪機采用輪式轉(zhuǎn)子。反動式汽輪機為了減小轉(zhuǎn)子上的軸向推力，采用鼓式轉(zhuǎn)子。第62頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一輪式轉(zhuǎn)子

1．套裝轉(zhuǎn)子；2．整鍛轉(zhuǎn)子；3．組合轉(zhuǎn)子；4．焊接轉(zhuǎn)子。第63頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一套裝轉(zhuǎn)子

第64頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一整鍛轉(zhuǎn)子第65頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一組合轉(zhuǎn)子第66頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

焊接轉(zhuǎn)子

第67頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

鼓式轉(zhuǎn)子鼓式轉(zhuǎn)子（國產(chǎn)引進型300MW的高中壓及低壓轉(zhuǎn)子）

第68頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一葉輪

沖動式汽輪機的轉(zhuǎn)子上都有葉輪，用來裝置動葉片并將葉片上的轉(zhuǎn)矩傳遞到主軸上。葉輪由輪緣和輪面組成，安裝式葉輪還有輪鼓。輪緣是安裝葉片的部位，其結(jié)構(gòu)取決葉根型式，輪轂是為了減小內(nèi)孔應(yīng)力的加厚部分；輪面將輪緣與輪轂連成一體。高、中壓級葉輪上通常開有5—7個平衡孔，以疏通隔板漏汽和平衡軸向推力。

第69頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一葉輪的結(jié)構(gòu)形式

(a)(b)(c)等厚度葉輪(d)(e)錐形葉輪(f)雙曲線葉輪(g)等強度葉輪第70頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一聯(lián)軸器聯(lián)軸器又叫靠背輪，用來連接汽輪機的各個轉(zhuǎn)子以及發(fā)電機轉(zhuǎn)子，并將汽輪機的扭矩傳給發(fā)電機。在多缸汽輪機中，如果幾個轉(zhuǎn)子合用一個推力軸承，則聯(lián)軸器還將傳遞軸向推力；如果每個轉(zhuǎn)子都有自己的推力軸承，則聯(lián)軸器應(yīng)保證各轉(zhuǎn)子的軸向位移互不干擾，即不允許傳遞軸向推力。聯(lián)軸器通常有三種型式，即剛性聯(lián)軸器、半撓性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。第71頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一剛性連軸器

1、

2－聯(lián)軸器

3－螺栓

4－盤車齒輪

第72頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一半撓性聯(lián)軸器

1、2－聯(lián)軸器3－波形套筒4、5－螺栓

第73頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一盤車裝置

盤車裝置作用是：(1)在汽輪機沖轉(zhuǎn)前和停機后使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，以避免轉(zhuǎn)子受熱和冷卻不均而產(chǎn)生熱彎曲。(2)盤車前盤動轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(nèi)的熱交換，減小上、下缸之間及轉(zhuǎn)子內(nèi)部溫差，縮短機組啟停時間，并可以在軸承內(nèi)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。第74頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一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

第75頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

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(cè)板

12－擺動齒輪

13－盤車齒輪

第76頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一盤車裝置嚙合原理圖

1、2

－觸點

3－活塞

4－汽缸

5－操縱桿

第77頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一茂名油頁巖電廠汽輪機主要本體結(jié)構(gòu)介紹1）汽輪機轉(zhuǎn)子采用整鍛轉(zhuǎn)子。2）低壓末級葉片采用高頻淬火，具有必要的抗水蝕和疏水措施。3）汽輪機轉(zhuǎn)子廠內(nèi)超速試驗按114%的額定轉(zhuǎn)速進行,延續(xù)時間為2分鐘。4）用于把葉根堅固在輪緣上的銷子有導(dǎo)向孔，供拆卸時鉆孔之用。使葉根固定尺寸十分準確，具有良好的互換性，以便順利互換備品葉片。第78頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一汽缸1）提供低壓缸自動噴水系統(tǒng)，包括管道、閥門、附件和自動控制裝置等。2）提供保護整個機組用的在每個低壓缸上半部設(shè)置的排汽隔膜閥（即大氣閥）。3）提供汽缸法蘭螺栓。

4）為防止蒸汽激振引起的低頻振動，高壓部分汽封選擇合適的汽封間隙及結(jié)構(gòu)型式。8）機組低壓缸與凝汽器的連接采用剛性連接，凝汽器與基礎(chǔ)采用彈性支撐。第79頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一軸承及軸承座1）主軸承的型式確保