汽輪機結(jié)構(gòu)及調(diào)速系統(tǒng)

汽輪機結(jié)構(gòu)及調(diào)速系統(tǒng)培訓講義

目前一頁\總數(shù)五十七頁\編于九點一、汽輪機的基本工作原理二、汽輪機的靜止部套簡介三、汽輪機的轉(zhuǎn)動部件簡介四、盤車機構(gòu)及主汽（補汽）聯(lián)合閥組

五、汽機本體測點及本體疏水六、汽機TSI測點布置七、汽機調(diào)速系統(tǒng)介紹目前二頁\總數(shù)五十七頁\編于九點多級汽輪機斷面示意圖目前三頁\總數(shù)五十七頁\編于九點一、汽輪機的基本工作原理1、沖動原理純沖動級：只在噴嘴葉柵中膨脹（效率低，做功能力較大）帶反動度沖動級：蒸汽膨脹大部分在噴嘴中進行，只有一小部分在動葉柵中繼續(xù)膨脹（大部分機組采用），如國產(chǎn)100、125、200MW機組。沖動式汽輪機軸向推力有40-80t。2、反動原理反動級：反動度為0.5的級；蒸汽在反動級中的膨脹一半在噴嘴中進行，一半在動葉中進行（效率高，做功能力較小），如國產(chǎn)300MW機組。反動式汽輪機軸向推力有100-200t。目前四頁\總數(shù)五十七頁\編于九點二、汽輪機的靜止部套1、汽缸2、噴嘴、隔板和隔板套3、前后軸承座4、滑銷系統(tǒng)5、支持軸承與推力軸承6、汽封7、進汽機構(gòu)、排汽機構(gòu)目前五頁\總數(shù)五十七頁\編于九點汽缸整個汽缸由汽缸前部（前汽缸）、汽缸中部（中汽缸）和排汽缸（后汽缸）三段組成，前汽缸、中汽缸、后汽缸分別由合金鑄鋼、碳素鑄鋼、碳素鑄鋼與鑄鋼件制成，汽缸分上下兩半，三者之間均采用中分面和螺栓聯(lián)接；前汽缸采用雙層缸結(jié)構(gòu)，分為高壓內(nèi)缸和高壓外缸；高壓內(nèi)缸整體鑄有高壓蒸汽室，為全周進汽，在下半有兩個進汽口；前汽缸前部的下部有兩個進汽口與主蒸汽管道焊接聯(lián)接高壓調(diào)節(jié)汽閥；前汽缸的下部第十一級后由一個DN350的補汽管與補汽閥組連接；汽缸下部第十六級后為抽汽口；后汽缸采用焊接結(jié)構(gòu)，后軸承座與后缸為一體；目前六頁\總數(shù)五十七頁\編于九點雙壓凝汽式汽輪機外觀圖前軸承箱高壓主蒸汽口低壓補汽口低加抽汽口大氣薄膜（排汽缸安全閥）排汽缸汽缸前、中部汽機平衡管目前七頁\總數(shù)五十七頁\編于九點汽輪機剖面圖目前八頁\總數(shù)五十七頁\編于九點汽缸縱剖圖1-進汽連接管；2-小管；3-螺栓圈；4-汽封環(huán)；5-高壓內(nèi)缸；6-隔板套；7-隔板槽；8-高壓外缸；9-縱銷；10-立銷；11-調(diào)節(jié)級噴嘴組目前九頁\總數(shù)五十七頁\編于九點噴嘴、隔板及隔板套節(jié)流配汽：低負荷時節(jié)流損失大效率低，變工況時高壓部分溫度變化小熱應力小。汽輪機設計為18級隔板，全部為焊接隔板；高壓內(nèi)缸內(nèi)裝有第一至第六級隔板，其中第一級隔板采用螺栓固定于高壓蒸汽室后；在前汽缸和中汽缸內(nèi)部裝有三級隔板套。＃1隔板套內(nèi)裝有第七至第十一級隔板，＃2隔板套內(nèi)裝有第十二至第十四級隔板，＃3隔板套內(nèi)裝有第十五、第十六級隔板，第十七和第十八級隔板直接裝在中汽缸上；汽機全部噴嘴（靜葉片）采用全四維（多了一個時間維）氣動設計。高壓第一至第六級隔板采用分流靜葉柵（50年代前100MW以下的中小沖動式汽輪機采用寬厚靜葉柵，50年代后期開始逐漸使用帶加強筋的窄葉片，80年代開始使用多分流靜葉柵，降低了型損、端損、二次流損失），全部靜葉采用后加載魚頭葉型（葉柵通道前后壓差較小，削弱通道的二次流強度，使葉柵損失大大降低。后加載靜葉柵不僅效率高，而且葉型剛度大，其攻角適應范圍廣，可以在設計時增加動、靜葉片軸向間隙，使機組的快速啟停與調(diào)峰得到了保證）。第七至第十八級采用斜通道設計。第1到12級靜葉采用高效等截面葉片，第13到18級采用彎扭葉片（利用徑向平衡法確定級間氣流平衡條件，使其不產(chǎn)生徑向運動而設計出彎扭葉片）；目前十頁\總數(shù)五十七頁\編于九點汽封軸封、隔板汽封、葉頂汽封、葉根汽封前汽缸前部裝有高壓前汽封，在排汽缸與后軸承座洼窩處裝有后汽封；軸封有高低齒曲徑和平齒光軸兩類，該機組采用前一種。隔板在靜葉根部設有徑向汽封，其中第2到14級隔板以及前軸封裝有布萊登汽封，第1到14級動葉頂部裝有葉頂汽封。汽封的作用前汽封：保證高壓蒸汽不向外泄漏，防止前軸承箱油中帶水后汽封：防止空氣漏入汽機，影響真空徑向汽封：減小汽機漏氣損失，加大軸向通流間隙布萊登汽封（可調(diào)汽封）目前十一頁\總數(shù)五十七頁\編于九點通流部分汽封示意圖目前十二頁\總數(shù)五十七頁\編于九點布萊登汽封（可調(diào)汽封）目前十三頁\總數(shù)五十七頁\編于九點前后軸承座前軸承座座落在前座架上，用鋼板焊接而成；前軸承座內(nèi)裝有推力支持聯(lián)合軸承、主油泵、危急遮斷油門、危急遮斷油門復位裝置及其它一些調(diào)節(jié)保安部套、測量元件等；前軸承座為落地結(jié)構(gòu)，支撐在軸承座臺板上；后軸承座為不落地結(jié)構(gòu)，直接焊在排汽缸上；內(nèi)設有＃2徑向軸承、大軸盤車齒輪及脹差測量元件

目前十四頁\總數(shù)五十七頁\編于九點滑銷系統(tǒng)機組設有前座架和后座架，所有座架均借助地腳螺栓及二次灌漿固定于汽輪機的基礎(chǔ)上。前軸承座座落在前座架上，前軸承座與前座架之間沿中心軸線布置，有縱向鍵、前軸承座可在其座架上沿軸線前后移動；前軸承座與前汽缸之間有定中心梁（推拉機構(gòu)），具有確定汽缸中心，引導汽缸垂直方向膨脹，以及傳遞汽缸因熱膨脹而對前軸承的推（拉）力的作用。前汽缸在下半前端有兩貓爪支承在前軸承座上，汽缸前貓爪采用下貓爪中分面支承方式，消除了機組運行中汽缸中心抬高問題；排汽缸兩側(cè)支承在排汽缸座架上，其外測處有水平橫鍵連接，在排汽缸的后軸承座下部裝有后汽缸導板。目前十五頁\總數(shù)五十七頁\編于九點汽缸的膨脹死點（汽機的絕對死點）：排汽缸外測水平橫鍵與汽機中心線的交點；汽缸以死點為中心向前軸承座方向膨脹；此外，排汽缸本身存在以死點為中心向前后左右方向的微量膨脹；轉(zhuǎn)子的膨脹死點（汽機的相對死點）：轉(zhuǎn)子推力盤受推力軸承前后限位，以推力軸承為參照基準，轉(zhuǎn)子只能向后軸承座方向膨脹；注意：由于轉(zhuǎn)子座落在各軸承上，且受推力軸承限位，在汽缸向前膨脹時，推力軸承與汽缸一起向前膨脹，轉(zhuǎn)子同樣也向前膨脹，但轉(zhuǎn)子向前膨脹的同時，還存在著向后的膨脹量；在排汽缸的后軸承座內(nèi)聯(lián)軸器處是轉(zhuǎn)子與汽缸之間相對膨脹最大的地方，因此裝有相對膨脹指示器高壓內(nèi)缸通過汽機中分面處的安裝搭子、前端的上下立鍵、中部的圓周槽、后端的上下軸向鍵安裝于前汽缸內(nèi)，這使得高壓內(nèi)缸能隨汽缸整體向前膨脹或向后收縮；目前十六頁\總數(shù)五十七頁\編于九點滑銷系統(tǒng)圖目前十七頁\總數(shù)五十七頁\編于九點內(nèi)缸在外缸上的中分面支承1.內(nèi)下缸2.內(nèi)缸連接螺栓3.內(nèi)上缸4.外下缸5.外缸連接螺栓6.外上缸7.軸承座8.支承墊片目前十八頁\總數(shù)五十七頁\編于九點支承軸承及推力軸承軸承分為徑內(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。該汽機轉(zhuǎn)子為二支點支承，分別為＃1推力支持聯(lián)合軸承和＃2支持軸承，＃1軸承為三層帶瓦襯橢圓軸承，＃2軸承為二層帶瓦襯橢圓軸承；推力軸承采用金斯伯雷式推力軸承，在推力盤前后兩側(cè)裝有推力瓦塊，各有十塊布置在整個圓周上，推力軸承是自位式的，能自動的把載荷均布于各瓦塊上；目前十九頁\總數(shù)五十七頁\編于九點油膜振蕩防范措施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。防止油膜振蕩的措施(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。目前二十頁\總數(shù)五十七頁\編于九點三、汽輪機的轉(zhuǎn)動部件

1、轉(zhuǎn)子2、危急遮斷器3、主油泵4、聯(lián)軸器

目前二十一頁\總數(shù)五十七頁\編于九點轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子采用組合轉(zhuǎn)子：1～14級為整鍛結(jié)構(gòu)，15～18級為套裝結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子主軸采用無中心孔結(jié)構(gòu)，材料為鉻鉬釩合金鑄造鋼，在高溫區(qū)具有較好的高溫機械性能，另外有四級套裝葉輪和后汽封套筒、后檔油環(huán)等套裝件，在低溫區(qū)也具有很好的機械性能和FATT值。對鉻鉬釩合金鋼材轉(zhuǎn)子來說，它的低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度數(shù)值一般為80一130℃，另外FATT會隨著時間延長變化的，大約每10年，F(xiàn)ATT溫度升高50℃。轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速：一階1593r/min，二階4539r/min轉(zhuǎn)子通流部分共有18個壓力級組成，第一至第十五采用單倒T型葉根，第十六至第十八級采用叉型葉根。在第1級到14級葉輪頂部進汽側(cè)設有徑向汽封結(jié)構(gòu)（與第2～14級隔板布萊登汽封配套）目前二十二頁\總數(shù)五十七頁\編于九點危急遮斷器在汽輪機前軸承座內(nèi)高中壓轉(zhuǎn)子的前伸短軸上裝有兩個飛錘式危急遮斷器（撞擊子），短軸與汽輪機轉(zhuǎn)子用螺釘剛性連接在一起。危急遮斷器藉飛錘的偏心，在高速旋轉(zhuǎn)下產(chǎn)生離心力，當離心力大于壓彈簧的預緊力時，撞擊子出擊，撞擊在危急遮斷滑閥杠桿上，使危急遮斷滑閥脫扣，迅速泄去安全油，從而關(guān)閉高壓主汽門、高壓調(diào)門，補汽主汽門及補汽調(diào)門。危急遮斷器的動作轉(zhuǎn)速為3270～3330r/min，復位轉(zhuǎn)速約為3050±20r/min目前二十三頁\總數(shù)五十七頁\編于九點主油泵在汽輪機前軸承座內(nèi)高壓轉(zhuǎn)子前端短軸上裝有主油泵泵輪。主油泵為雙吸離心泵，由汽輪機直接帶動，汽機轉(zhuǎn)速2700轉(zhuǎn)以上才能正常工作。主油泵正常工作后通過＃1射油器提供主油泵進口供油、通過＃2射油器供給潤滑油系統(tǒng)供油、并提供調(diào)速油系統(tǒng)用油。目前二十四頁\總數(shù)五十七頁\編于九點聯(lián)軸器汽輪機轉(zhuǎn)子和發(fā)電機轉(zhuǎn)子采用剛性聯(lián)軸器和波形過渡節(jié)相連。主油泵與汽機轉(zhuǎn)子通過剛性聯(lián)軸器相連。目前二十五頁\總數(shù)五十七頁\編于九點四、盤車機構(gòu)及主汽（補汽）聯(lián)合閥組

1、盤車機構(gòu)2、主汽聯(lián)合閥組3、補汽聯(lián)合閥組

目前二十六頁\總數(shù)五十七頁\編于九點盤車機構(gòu)盤車設備裝在后軸承座的上蓋上,采用渦輪渦桿及齒輪復合減速,軸向嚙合的低速盤車裝置。機組在停機后盤車裝置可以實現(xiàn)手動和自動盤車,帶動轉(zhuǎn)子以4.6RPM的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),避免轉(zhuǎn)子熱彎曲,當汽機沖轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速高于盤車轉(zhuǎn)速時能夠自動脫開。。盤車機構(gòu)方式：渦輪蝸桿及擺動齒輪，本機組采用的為渦輪蝸桿型目前二十七頁\總數(shù)五十七頁\編于九點主汽聯(lián)合閥組主汽閥與調(diào)節(jié)汽閥布置在汽輪機頭部運轉(zhuǎn)層，位于軸中心線上，用剛性座架安裝在基礎(chǔ)上，主汽閥為臥式布置，調(diào)節(jié)汽閥為立式布置，兩閥閥殼鑄為一體，使結(jié)構(gòu)緊湊，因此也稱成為主汽聯(lián)合閥組。主汽調(diào)節(jié)閥閥殼在水平方向鑄有四個支角，整個汽閥靠此支撐在構(gòu)架上，受膨脹時汽閥在構(gòu)架中以其中一個腳為死點，其余三個腳可在平面內(nèi)滑動。汽閥構(gòu)架使用鋼板焊接而成的，座落在汽輪機運轉(zhuǎn)平臺的基礎(chǔ)上，用螺栓加以固定。目前二十八頁\總數(shù)五十七頁\編于九點主汽閥：主汽閥為單座球形閥，閥碟的底部為半球形。啟動時，先打開預啟閥，減小閥碟前后的壓差，從而減小閥門提升力，預啟閥行程為18±0.5mm；預啟閥開足后閥桿繼續(xù)移動帶動碟閥開啟，主汽閥總行程為88±0.5mm。閥桿的一次漏氣腔室漏氣至低壓補汽導汽管（11級后）；閥桿的二次漏氣腔室漏氣至軸封漏氣母管，進入軸封加熱器。閥碟外裝有一個蒸汽濾網(wǎng)，網(wǎng)板是用不銹鋼卷起的圓筒，上邊鉆有若干小孔，能防止汽流中的機械雜質(zhì)進入汽輪機的通流部分。目前二十九頁\總數(shù)五十七頁\編于九點調(diào)節(jié)汽閥：調(diào)節(jié)汽閥有閥碟、閥座、閥桿汽封、閥套等零件。閥碟于閥座的配合部分為球形截面，并帶有120o錐角，閥座上配合部分為75o的錐體，下面帶有一個擴散段，減少了流動損失。啟碟閥內(nèi)有一個預啟閥，閥碟上部空間為卸載室，減小閥門提升力，預啟閥行程為10±0.2mm，調(diào)節(jié)汽閥總行程為80±1mm。閥桿的一次漏氣腔室漏氣至低壓補汽導汽管（11級后）；閥桿的二次漏氣腔室漏氣至軸封漏氣母管，進入軸封加熱器。目前三十頁\總數(shù)五十七頁\編于九點補汽聯(lián)合閥組低壓主汽閥和調(diào)節(jié)閥采用進口三偏心液動碟閥，布置在運轉(zhuǎn)層下方。通過一根Φ377×10低壓導汽管與汽缸前部下半12級前的補汽口相連。補汽閥組有一擺動支架，允許補汽閥組在水平方向自由膨脹。目前三十一頁\總數(shù)五十七頁\編于九點五、汽機本體測點及本體疏水

1、汽機本體測點

2、汽機本體疏水運行人員必須熟悉測點的具體安裝位置及該測點的作用??！目前三十二頁\總數(shù)五十七頁\編于九點汽機本體測點主汽閥內(nèi)（外）壁溫/主汽閥后壓力/調(diào)節(jié)閥后壓力/調(diào)節(jié)閥后蒸汽溫度高壓外缸前汽封處內(nèi)壁金屬溫度/高壓前汽封室壓力高壓外缸上（下）壁溫/高壓內(nèi)缸上（下）壁溫高壓缸前部法蘭內(nèi)（外）壁金屬溫度左（右）補汽進汽口上（下）缸內(nèi)壁溫度/補汽處蒸汽壓力/補汽口汽缸內(nèi)蒸汽溫度高壓導汽管金屬壁溫左（右）低加抽汽蒸汽溫度/低壓抽汽蒸汽壓力后缸排汽壓力/后缸排汽溫度后汽封溫度

目前三十三頁\總數(shù)五十七頁\編于九點汽機本體測點（1）

高壓汽封處金屬溫度

高壓前部法蘭內(nèi)（外）壁溫右

高壓外缸上壁溫度

高壓內(nèi)缸上壁溫度

補汽進汽口上壁金屬溫度

補汽口汽缸內(nèi)蒸汽溫度

高壓外缸下壁溫度

高壓內(nèi)缸下壁溫度

補汽進汽口下壁金屬溫度

高壓汽封室壓力

目前三十四頁\總數(shù)五十七頁\編于九點汽機本體測點（2）

補汽口處蒸汽壓力（低加抽汽蒸汽壓力）高壓前部法蘭內(nèi)（外）壁溫左

低加抽汽蒸汽溫度

目前三十五頁\總數(shù)五十七頁\編于九點汽機本體疏水高壓主汽閥組疏水高壓導汽管疏水高壓前軸封疏水汽機6級后疏水補汽導汽管疏水（11級后疏水）汽機14級后疏水補汽閥組疏水（已取消）目前三十六頁\總數(shù)五十七頁\編于九點目前三十七頁\總數(shù)五十七頁\編于九點六、汽機TSI測點布置

目前三十八頁\總數(shù)五十七頁\編于九點目前三十九頁\總數(shù)五十七頁\編于九點TSI測點轉(zhuǎn)速軸向位移偏心鍵相脹差總脹軸振瓦振瓦溫油溫

目前四十頁\總數(shù)五十七頁\編于九點轉(zhuǎn)速探頭三個DEH探頭（供轉(zhuǎn)速顯示及DEH用）一個探頭（供機頭轉(zhuǎn)速表顯示及撞擊子轉(zhuǎn)速記憶）三個TSI探頭（供TSI超速保護用）一個零轉(zhuǎn)速探頭（供自動投盤車用)

補汽口處蒸汽壓力（低加抽汽蒸汽溫度）

目前四十一頁\總數(shù)五十七頁\編于九點磁阻式轉(zhuǎn)速感受器磁阻式轉(zhuǎn)速感受器是由磁鋼、線圈、鐵芯等組成，其原理性結(jié)構(gòu)如圖6-26所示。當與汽輪機主軸一同旋轉(zhuǎn)的測速齒輪的齒頂轉(zhuǎn)至鐵芯時，鐵芯與測速齒輪所構(gòu)成的磁路的磁阻減小，則通過線圈的磁通量增大；相反地，當齒頂轉(zhuǎn)離鐵芯時磁阻增大，通過線圈的磁通量減小。這樣在齒頂交替轉(zhuǎn)近和轉(zhuǎn)離鐵芯時，線圈內(nèi)磁通量交替發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應電動勢，其頻率為齒數(shù)與轉(zhuǎn)速的乘積。通常測速齒輪的齒數(shù)設為60，這樣信號的頻率恰為機組每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)。信號電壓的大小決定于單位時間內(nèi)磁通量的變化率。在轉(zhuǎn)速升高時，信號的電壓隨之增大。這種轉(zhuǎn)速感受器是一種無源元件，工作可靠性很高。目前四十二頁\總數(shù)五十七頁\編于九點軸向位移探頭

偏心探頭

撞擊子動作監(jiān)測探頭目前四十三頁\總數(shù)五十七頁\編于九點鍵相探頭目前四十四頁\總數(shù)五十七頁\編于九點脹差探頭目前四十五頁\總數(shù)五十七頁\編于九點總脹測量目前四十六頁\總數(shù)五十七頁\編于九點

目前四十七頁\總數(shù)五十七頁\編于九點七、汽機調(diào)速系統(tǒng)介紹

1、DEH&ETS系統(tǒng)簡要說明2、EH油系統(tǒng)介紹3、調(diào)速油保安系統(tǒng)介紹

目前四十八頁\總數(shù)五十七頁\編于九點功頻電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖目前四十九頁\總數(shù)五十七頁\編于九點DEH&ETS系統(tǒng)簡要說明DEH_汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)，由計算機控制部分和EH液壓執(zhí)行機構(gòu)部分組成。是汽輪發(fā)電機的專用控制系統(tǒng)，是控制汽輪機啟動、停機及轉(zhuǎn)速控制、功率控制的唯一手段，是電廠實現(xiàn)機組協(xié)調(diào)控制、遠方自動調(diào)度等功能必不可少的控制設備。DEH的安全可靠直接影響到整個電廠的可靠運行。ETS_汽輪機緊急跳閘保護系統(tǒng)，用來監(jiān)視