汽輪機本體結構

汽輪機本體結構第1頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月汽缸

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部完成能量轉換過程，形成封閉的汽室。汽缸內安裝著蒸汽室、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，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月汽缸的結構

汽缸多做成水平對分形式，即分為上、下汽缸，水平結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合面而分為高壓、中壓、低壓等幾段。和水平結合面一樣，垂直結合面亦通過法蘭、螺栓連接，所不同的是垂直結合面通常在制造廠一次裝配完畢就不再拆卸了，有的還在垂直結合面的內園加以密封焊。第3頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月高壓單缸凝汽式汽輪機汽缸外形第4頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月高、中壓缸雙層缸結構優(yōu)點：

(1)把原單層缸承受的巨大蒸汽壓力分攤給內外兩層缸，減少了每層缸的壓差與溫差。(2)內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。而外缸因設計有蒸汽內部冷卻，運行溫度較低，故可用較便宜的合金鋼制造，節(jié)約優(yōu)質貴重合金材料。(3)外缸的內、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，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月200MW汽輪機高壓內外缸第6頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月汽輪機進汽部分

汽缸、蒸汽室、噴管室整體澆鑄結構

汽缸、蒸汽室、噴管室螺栓連接結構

第7頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月汽缸、蒸汽室、噴管室焊接結構

第8頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月高參數(shù)大功率汽輪機進汽管及調節(jié)閥布置

第9頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月高壓汽輪機進汽短管1－內缸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，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月

低壓進汽短管

第11頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月排汽缸

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?，F(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流形狀以及防止因剛度不足而產生變形等成了考慮的主要問題。

第12頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月焊接結構排汽缸雙層缸排汽缸第13頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月法蘭和連接螺栓

汽缸內部承受很大的蒸汽壓力，因此水平結合向的密封是—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，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月

國產高壓50MW汽輪機法蘭螺栓加熱裝置蒸汽流程示意圖

第15頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月汽缸的支承及滑銷系統(tǒng)

汽缸的支承要平穩(wěn)，因其自重而產生的撓度應與轉子的撓度近似相等，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臺板(座架、機架等)上的支承定位，內缸在外缸中的支承定位，以及滑銷系統(tǒng)的布置等。

第16頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月汽缸的支承

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。第17頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月下缸貓爪支承

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，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月下缸貓爪支承1－貓爪2－壓塊3－支承塊

4－緊固螺栓5－軸承座

第19頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月上缸貓爪支承

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。

第21頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月上缸貓爪支承結構內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－內下缸2－內缸連接螺栓3－內上缸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，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月排汽缸的支承和排汽缸噴水減溫裝置

第23頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月滑銷系統(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。由于基礎臺板的溫度升高低于汽缸，如果汽缸和基礎臺板為固定連接，則汽缸將不能自由膨脹，所以汽缸的要設置滑銷系統(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，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月國產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，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月噴管組及隔板的結構

近代汽輪機較多采用噴管調節(jié)配汽方式，因此汽輪機的第一級噴管，通常都根據(jù)調節(jié)閥的個數(shù)成組布置，這些成組布置的噴管稱為噴管組。它一般有兩種結構形式：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，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月單個銑制的調節(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，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月隔板

隔板的作用是固定靜葉片（噴管葉片）并將汽缸內間隔成若干個汽室。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，其內園孔處開有隔板汽封的安裝槽。第28頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月焊接隔板1－靜葉片噴嘴2－內圍帶3－外圍帶4－隔板外緣5－隔板體6－焊縫第29頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月窄噴管焊接隔板導流筋與板體分開焊接導流筋與板體外緣整體結構第30頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月

鑄造隔板圖

鑄造隔板的靜葉片

第31頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月隔板用銷釘支持定位

第32頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月隔板用懸掛銷和鍵支承定位

第33頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月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子，動葉片直接安裝在轉鼓上，靜葉環(huán)裝在汽缸內壁或靜葉持環(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)結構。第34頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月

高壓缸靜葉持環(huán)分布圖

第35頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月

低壓缸靜葉持環(huán)分布圖

第36頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月汽封與軸封系統(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。轉子穿過汽缸兩端處的汽封，簡稱軸封。第37頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月梳齒形汽封

1－汽封環(huán)2－汽封體3－彈簧片4－汽封套

第38頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月縱樹形汽封（a）適用高壓部分

（b）適用低壓部分

第39頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月1－進汽門2、3調整門4－排汽門

簡單的軸封系統(tǒng)第40頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月

125MW汽輪機軸封系統(tǒng)

第41頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月軸封系統(tǒng)供氣啟動或低負荷時汽封流向圖

第42頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月25％負荷及以上時汽封流向圖

第43頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月軸

承

軸承分為徑內支持軸承和推力軸承兩種類型，它們用來承受轉子的全部重量并且確定轉子在汽缸中的正確位置。徑向支持軸承用來承擱轉子的重量和旋轉的不平衡力，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、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。

第44頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月圓筒形軸承及油膜振蕩第45頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月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。

第46頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月防止油膜振蕩措施(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47頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月軸承的結構

(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子的軸向位置和承受作用在轉子上的軸向推力。

第48頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月橢圓形支持軸承

第49頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月

三油楔軸承

1－調整墊片2－節(jié)流孔3－帶孔調整墊鐵4－軸瓦體5－內六腳螺釘

6－止動墊圈

7－高壓油頂軸進油

第50頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月可傾瓦支持軸承原理圖

第51頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月高壓油頂起裝置的油孔、油塘

第52頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月推力軸承

推力軸承的作用是確定轉子的軸向位置和承受作用在轉子上的軸向推力。通常應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成楔形間隙建立液體摩擦的。

第53頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月推力瓦片與推力盤間油楔第54頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月動葉片

動葉片安裝在轉子葉輪(沖動式汽輪機)或轉鼓上，接受噴管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。動葉片的工作條件很復雜，承受較高的靜應力和動應力以外，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)內工作而承受高溫、高壓、腐蝕和沖蝕作用。葉片的結構一般由葉型、葉根和葉頂三部分組成。

第55頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月動葉片結構第56頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月葉根第58頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月葉頂?shù)膰鷰В╝）鉚接圍帶

（b）（c）整體圍帶

（d）彈性拱形圍帶

第59頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月葉片拉筋

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構(焊接拉筋)，也可以采用松裝結構(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，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月（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，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月轉子

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

1．套裝轉子；2．整鍛轉子；3．組合轉子；4．焊接轉子。第63頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月套裝轉子

第64頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月整鍛轉子第65頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月組合轉子第66頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月

焊接轉子

第67頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月

鼓式轉子鼓式轉子（國產引進型300MW的高中壓及低壓轉子）

第68頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月葉輪

沖動式汽輪機的轉子上都有葉輪，用來裝置動葉片并將葉片上的轉矩傳遞到主軸上。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，其結構取決葉根型式，輪轂是為了減小內孔應力的加厚部分；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，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月葉輪的結構形式

(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，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月聯(lián)軸器聯(lián)軸器又叫靠背輪，用來連接汽輪機的各個轉子以及發(fā)電機轉子，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；如果每個轉子都有自己的推力軸承，則聯(lián)軸器應保證各轉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，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月剛性連軸器

1、

2－聯(lián)軸器

3－螺栓

4－盤車齒輪

第72頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月半撓性聯(lián)軸器

1、2－聯(lián)軸器3－波形套筒4、5－螺栓

第73頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月盤車裝置

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。第74頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月

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

第76頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月茂名油頁巖電廠汽輪機主要本體結構介紹1）汽輪機轉子采用整鍛轉子。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）汽輪機轉子廠內超速試驗按114%的額定轉速進行,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，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月汽缸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構型式。8）機組低壓缸與凝汽器的連接采用剛性連接，凝汽器與基礎采用彈性支撐。第79頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月軸承及軸承座1）主軸承的型式確保不出現(xiàn)油膜振蕩，各軸