汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu)特點(diǎn).ppt

1、目錄,A.汽輪機(jī)兩大流派簡(jiǎn)介 B.汽輪機(jī)本體 C. 汽輪機(jī)葉片 D. 轉(zhuǎn)子 E. 汽缸 F. 隔板 G.汽封 H.軸承,A.汽輪機(jī)兩大流派簡(jiǎn)介,沖動(dòng)式汽輪機(jī)：沖動(dòng)式汽輪機(jī)指蒸汽主要在靜葉中進(jìn)行膨脹增加流速，蒸汽熱能被轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，進(jìn)入動(dòng)葉柵改變流動(dòng)方向，推動(dòng)葉柵作周向運(yùn)動(dòng)，蒸汽的動(dòng)能進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。為了改善蒸汽在動(dòng)葉中流動(dòng)的合理性，現(xiàn)代沖動(dòng)式汽輪機(jī)各級(jí)均具有一定的反動(dòng)度（一般在5%30%的范圍內(nèi)），即蒸汽在動(dòng)葉片中也發(fā)生很小的一部分膨脹，從而使汽流得到一定的加速作用，但仍算作沖動(dòng)式汽輪機(jī)。 反動(dòng)式汽輪機(jī)：指蒸汽不僅在噴嘴中，而且在動(dòng)葉片中也進(jìn)行膨脹的汽輪機(jī)，反動(dòng)式汽輪機(jī)的動(dòng)葉片上不僅受到由于

2、汽流沖擊而產(chǎn)生的作用力，而且受到蒸汽在動(dòng)葉片中膨脹加速而產(chǎn)生的作用力。反動(dòng)度在0.5左右。反動(dòng)式汽輪機(jī)反動(dòng)度常取0.5,以使動(dòng)葉和靜葉可取相同葉型，從而簡(jiǎn)化制造工藝。,A.汽輪機(jī)兩大流派簡(jiǎn)介,兩種技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，其中歐洲以反動(dòng)式汽輪機(jī)為主流（如SIEMENS），美、日以沖動(dòng)式汽輪機(jī)為主流(如GE、三菱重工），國內(nèi)以杭汽集團(tuán)為龍頭，杭汽股份以反動(dòng)式為主，中能公司做沖動(dòng)式汽輪機(jī)。對(duì)于兩種技術(shù)相互比較來說，效率高低并不是由做功原理不同決定的，影響效率的因素有很多：如（1）葉型開發(fā)能力的高低；（2）工況參數(shù)，適用范圍是否是葉型開發(fā)的最佳工況；（3）機(jī)械加工水平，裝配水平的高低。（4）本身兩種技術(shù)各自存

3、在的一些優(yōu)缺點(diǎn)。,A.汽輪機(jī)兩大流派簡(jiǎn)介,沖動(dòng)式具有較大的熱-功轉(zhuǎn)換能力，并且變工況性能好，所以兩類汽輪機(jī)都采用沖動(dòng)級(jí)作為第一級(jí)（調(diào)節(jié)級(jí)）。中、小型汽輪機(jī)常采用復(fù)速級(jí)作為第一級(jí)，它是在一個(gè)葉輪上裝有兩列動(dòng)葉，在兩列動(dòng)葉之間裝有導(dǎo)向葉片。由噴嘴射出的高速汽流在第一列動(dòng)葉內(nèi)將一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功；經(jīng)過導(dǎo)向葉片改變流動(dòng)方向后，再進(jìn)入第二列動(dòng)葉片繼續(xù)作功，利用了一部分余速動(dòng)能。因此復(fù)速級(jí)的焓降及作功能力比單列級(jí)更大。 杭汽股份西門子反動(dòng)式汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)和中能公司沖動(dòng)式汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)也是如此。杭汽股份反動(dòng)式汽輪機(jī)均采用單列沖動(dòng)式調(diào)節(jié)級(jí)，而中能公司根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)的不同，在低參數(shù)時(shí)（如1.0MPa,280）也采用單

4、列沖動(dòng)式調(diào)節(jié)級(jí)，但在中溫中壓（如3.43MPa，435）或者高溫高壓（8.83MPa，535）時(shí)，采用雙列復(fù)速級(jí)，這樣使機(jī)組在保證效率的前提下，能減少壓力級(jí)數(shù)，提高轉(zhuǎn)子剛性，使臨界轉(zhuǎn)速能避開運(yùn)行轉(zhuǎn)速。,A.汽輪機(jī)兩大流派簡(jiǎn)介,反動(dòng)式汽輪機(jī)與沖動(dòng)式汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)上最大的不同，沖動(dòng)式汽輪機(jī)的動(dòng)葉片出、入口側(cè)比較薄，中間比較厚，從入口到出口，流道截面積基本不變；反動(dòng)式汽輪機(jī)葉片入口側(cè)比較厚，出口側(cè)比較薄，流道從入口到出口橫截面積逐漸縮小后再逐漸擴(kuò)大。,A.汽輪機(jī)兩大流派簡(jiǎn)介,相反，沖動(dòng)式級(jí)，動(dòng)葉前后壓差小，可以做成葉輪式，這樣，轉(zhuǎn)子直徑可以做小，使隔板漏汽量減少，隔板漏汽少導(dǎo)致的效率提高完全可以彌補(bǔ)葉輪

5、面磨擦的負(fù)面影響。少量的漏汽通過平衡孔流入下一級(jí)，不影響動(dòng)葉中的流動(dòng)，這也是優(yōu)點(diǎn)。 沖動(dòng)式在保證最佳速比的情況小，每級(jí)可以吸收較大的焓降，使級(jí)數(shù)減少，機(jī)身較短，降低成本，減少汽機(jī)房尺寸，降低土建成本。但主軸加工量的增加又使制造成本有一定的增加。,A.汽輪機(jī)兩大流派簡(jiǎn)介,加工成本的比較：因?yàn)榉磩?dòng)式汽輪機(jī)級(jí)數(shù)大大多于沖動(dòng)式汽輪機(jī)，一般說來反動(dòng)式汽輪機(jī)的級(jí)數(shù)約為沖動(dòng)式汽輪機(jī)23倍，故加工成本來說，相同參數(shù)的汽輪機(jī)，反動(dòng)式加工成本稍高于沖動(dòng)式汽輪機(jī)；,A.汽輪機(jī)兩大流派簡(jiǎn)介,效率的比較： （1）高溫高壓，高轉(zhuǎn)速的背壓機(jī)組比較：反動(dòng)式汽輪機(jī)效率較高； （2）中溫中壓、低溫低壓低速（冷凝、背壓）汽輪機(jī)組比

6、較，沖動(dòng)式汽輪機(jī)效率高； （3）反動(dòng)式汽輪機(jī)末級(jí)余速損失較大，故冷凝機(jī)組的排汽壓力設(shè)計(jì)偏高；沖動(dòng)式汽輪機(jī)排汽壓力設(shè)計(jì)可以偏低，增加了一定的效率。故在冷凝機(jī)組的比較上，要根據(jù)實(shí)際機(jī)型情況來決定。,B.汽輪機(jī)本體,汽輪機(jī)本體是汽輪機(jī)設(shè)備的主要組成部分，它由轉(zhuǎn)子和靜子組成。 轉(zhuǎn)子包括動(dòng)葉、葉輪、主軸、聯(lián)軸節(jié)及緊固件等旋轉(zhuǎn)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(guān)緊固零件等。,C.汽輪機(jī)葉片,葉片的結(jié)構(gòu)和分類 葉片按用途可分為 動(dòng)葉片（又稱工作葉片，簡(jiǎn)稱葉片） 靜葉片（又稱噴嘴葉片） 動(dòng)葉片安裝在轉(zhuǎn)子葉輪（沖動(dòng)式汽輪機(jī)）或轉(zhuǎn)鼓（反動(dòng)式汽輪機(jī)

7、）上，接受噴嘴葉柵射出的高速汽流，把蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。,C.汽輪機(jī)葉片,葉片的組成 由葉根、工作部分（或稱葉身、葉型部分）、葉頂連接件（圍帶或拉金）組成。,C.汽輪機(jī)葉片,葉根 緊固動(dòng)葉，使其在經(jīng)受汽流的推力和旋轉(zhuǎn)離心力作用下，不致于從輪緣溝槽里拔出來。 常用的結(jié)構(gòu)型式有： T型、叉型和樅樹型等 。,C.汽輪機(jī)葉片,葉根,葉 根 結(jié) 構(gòu) （a）T型葉根；（b）外包凸肩T型葉根；(c）菌型葉根； （d）外包凸肩雙T型葉根；（e）叉型葉根；（f）樅樹型葉根,C.汽輪機(jī)葉片,葉型 葉型部分是葉片的基本部分，它構(gòu)成汽流通道。,C.汽輪機(jī)葉片,葉型,（a）等截面直葉片 （b）變截面扭曲

8、葉片 1葉頂； 2葉型； 3葉根,C.汽輪機(jī)葉片,葉片連接件,用圍帶、拉金連在一起的數(shù)個(gè)葉片,用圍帶、拉金將全部葉片連結(jié)在一起,不用圍帶、拉金連結(jié)的葉片,成組葉片（葉片組）,整圈連接葉片,單個(gè)葉片(自由葉片),C.汽輪機(jī)葉片,葉片連接件,圍帶或拉金的作用,可增加葉片剛性, 降低葉片蒸汽力引起的彎應(yīng)力, 調(diào)整葉片頻率 。,圍帶還構(gòu)成封 閉的汽流通道, 防止蒸汽 從葉頂逸出 。,有的圍帶還做出 徑向汽封和軸向汽封， 以減少級(jí)間漏汽,C.汽輪機(jī)葉片,葉片連接件,（a）整體圍帶；（b）鉚接圍帶,C.汽輪機(jī)葉片,葉片連接件,拉金一般是以612mm的金屬絲或金屬管，穿在葉身的拉金孔中。拉金與葉片之間可以是

9、焊接的（焊接拉金），也可以是不焊接的（松拉金）。 拉金處在汽流通道中間，將影響級(jí)內(nèi)汽流流動(dòng)，同時(shí)，拉金孔削弱了葉片的強(qiáng)度，所以在滿足振動(dòng)和強(qiáng)度要求的情況下，有的長(zhǎng)葉片可設(shè)計(jì)成自由葉片。,D.轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子是汽輪機(jī)的最重要的部套，他的工作條件比較復(fù)雜。在設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)需要關(guān)注的是臨界轉(zhuǎn)速和強(qiáng)度。這兩方面在實(shí)際運(yùn)行過程中主要體現(xiàn)在升速時(shí)跨臨界和超速時(shí)跳閘停機(jī)兩方面的保護(hù)。這兩方面，臨界轉(zhuǎn)速確定了汽輪機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，強(qiáng)度方面確定了汽輪機(jī)運(yùn)行的安全性。任何一方面出現(xiàn)問題均是沒法補(bǔ)救的，故我們?cè)谠O(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)關(guān)注這兩方面的問題，在實(shí)際使用中也需對(duì)這兩方面重點(diǎn)關(guān)注，尤其是試車階段，必須明確確定該機(jī)組的臨界轉(zhuǎn)速和

10、跳閘轉(zhuǎn)速，以免因這方面的疏忽造成重大事故。,（1）按制造工藝的不同：分為套裝轉(zhuǎn)子、整鍛轉(zhuǎn)子、組合轉(zhuǎn)子。一般來說，中溫中壓進(jìn)汽參數(shù)的發(fā)電汽輪機(jī)，基本上采用套裝轉(zhuǎn)子。高速工業(yè)驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)采用整鍛轉(zhuǎn)子。高參數(shù)進(jìn)汽參數(shù)的發(fā)電汽輪機(jī)采用組合轉(zhuǎn)子，即前半部分采用整鍛轉(zhuǎn)子，后半部分采用套裝轉(zhuǎn)子。 （2）按臨界轉(zhuǎn)速是否在運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，分為剛性轉(zhuǎn)子和柔性轉(zhuǎn)子。在啟動(dòng)過程中，剛性轉(zhuǎn)子啟動(dòng)就很方便，不存在跨臨界區(qū)域，而柔性轉(zhuǎn)子因需要快速的跨臨界，故要求用戶在實(shí)際啟動(dòng)過程中，要充分暖機(jī)，為快速跨臨界作好準(zhǔn)備。 （3）按形狀來分：轉(zhuǎn)輪型轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)鼓型轉(zhuǎn)子。,D.轉(zhuǎn)子,D.轉(zhuǎn)子,套裝轉(zhuǎn)子的葉輪、軸封套、聯(lián)軸節(jié)等部件是分別加

11、工后紅套在階梯形主軸上的。各部件與主軸之間采用過盈配合，以防止葉輪等因離心力及溫差作用引起松動(dòng)，并用鍵傳遞力矩,D.轉(zhuǎn)子,整鍛轉(zhuǎn)子的葉輪、軸封套和聯(lián)軸節(jié)等部件與主軸是由一整鍛件車削而成，無熱套部件，這解決了高溫下葉輪與主軸連接可能松動(dòng)的問題。,D.轉(zhuǎn)子,焊接轉(zhuǎn)子采用分段鍛造，焊接組合，它主要由若干個(gè)葉輪與端軸拼合焊接而成。,D.轉(zhuǎn)子,組合轉(zhuǎn)子高溫段采用整鍛結(jié)構(gòu)，而在中、低溫段采用套裝結(jié)構(gòu)，形成組合轉(zhuǎn)子，以減小鍛件尺寸 。,D.轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)輪型轉(zhuǎn)子葉片裝在葉輪上，葉輪緊固在軸上，蒸汽對(duì)葉片的作用力靠葉輪傳給軸，轉(zhuǎn)子級(jí)數(shù)較少，每一級(jí)中蒸汽的熱焓降較大，一般應(yīng)用在沖動(dòng)式汽輪機(jī)上。 轉(zhuǎn)鼓型轉(zhuǎn)子的葉片直接裝

12、在轉(zhuǎn)鼓上，蒸汽對(duì)葉片的作用力靠轉(zhuǎn)鼓傳給軸，這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，彎曲度小，適用于級(jí)數(shù)多，每級(jí)熱焓降不大和要求強(qiáng)度較大的反動(dòng)式汽輪機(jī)上。,D.轉(zhuǎn)子,鼓式轉(zhuǎn)子,汽缸根據(jù)所處位置不同可以分為高壓缸、中壓缸、低壓缸。 根據(jù)工藝不同，可以分為鑄造缸和焊接缸。一般來說，發(fā)電機(jī)組因設(shè)計(jì)參數(shù)比較固定，本體修改比較少，為了縮短加工周期和降低加工成本，一般采用鑄造缸。而驅(qū)動(dòng)機(jī)組因變化比較多，排缸一般設(shè)計(jì)成焊接排缸。 還有一種就是因排汽壓力比較高，為防止前后缸接缸處漏氣，做成整體缸。,E.汽缸,E.汽缸,汽缸的作用 除了安裝靜子外，最重要的一個(gè)作用是將蒸汽和大氣隔開，形成能力轉(zhuǎn)換的環(huán)境。,E.汽缸,汽缸的支承,E.汽缸

13、,汽缸的支承,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,E.汽缸,汽缸的支承,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,E.汽缸,汽缸的支承,內(nèi)缸的支承方式,中分面支承,非中分面支承,E.汽缸,汽缸的支承,臺(tái)板支承,E.汽缸,滑銷系統(tǒng) 1. 作用 （1）保持汽缸和轉(zhuǎn)子中心一致，避免因熱脹導(dǎo)致中心變化，引起機(jī)組振動(dòng)或動(dòng)靜相擦； （2）保證汽缸能自由膨脹，以免發(fā)生過大應(yīng)力引起變形； （3）使轉(zhuǎn)子和靜子部分軸向和徑向間隙符合要求.,E.汽缸,滑銷系統(tǒng) 2. 分類,立銷 用于引導(dǎo)汽缸垂

14、直方向位移,縱銷 用于引導(dǎo)汽缸、軸承箱水平軸向位移,橫銷 用于引導(dǎo)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(shí)引導(dǎo)汽缸水平橫向膨脹。,角銷 用于限制軸承箱與臺(tái)板脫離,E.汽缸,滑銷系統(tǒng),E.汽缸,滑銷系統(tǒng),F. 隔板,作用 隔板用以固定汽輪機(jī)各級(jí)的靜葉片和阻止級(jí)間漏汽，并將汽輪機(jī)通流部分分隔成若干個(gè)級(jí)。它可以直接安裝在汽缸內(nèi)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(duì)分形式，其內(nèi)圓孔處開有隔板汽封的安裝槽。,為了適應(yīng)結(jié)構(gòu)上的需要，沖動(dòng)式汽輪機(jī)在汽缸上裝有支承隔板的隔板套，而反動(dòng)式汽輪機(jī)在汽缸上裝的是支承靜葉環(huán)的靜葉持環(huán)。,F. 隔板,分類,F

15、. 隔板,分類,（a）普通焊接隔板；（b）帶加強(qiáng)筋的焊接隔板 1隔板外環(huán)；2外圍帶；3靜葉片；4內(nèi)圍帶； 5隔板體；6徑向汽封；7汽封槽；8加強(qiáng)筋,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(jí)隔板裝在一個(gè)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(nèi)的支承和定位采用懸掛銷和鍵的結(jié)構(gòu)。隔板套通過其下半部分兩側(cè)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(shí)現(xiàn)，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mm的間隙，隔板在隔板套或汽缸內(nèi)的支承和定位也是采用懸

16、掛銷和鍵支承定位結(jié)構(gòu)。,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(dòng)式汽輪機(jī)沒有葉輪和隔板，動(dòng)葉片直接嵌裝在轉(zhuǎn)子的外緣上，靜葉環(huán)裝在汽缸內(nèi)壁或靜葉持環(huán)上。,G. 汽封,類型,G. 汽封,類型,G. 汽封,類型,G. 汽封,作用 1）軸端汽封 高壓端的作用是減少蒸汽向外漏汽；低壓凋汽封的作用是防止空氣漏入排汽缸破壞真空（冷凝機(jī)組）或者是防止蒸汽向外漏氣（背壓機(jī)組）。,G. 汽封,作用 2）隔板汽封 減少級(jí)間漏氣，維持隔板前后的壓力差。,G. 汽封,作用 3）通

17、流部分汽封 減少葉片上部和下部漏氣。,G. 汽封,結(jié)構(gòu),（a）高低齒 （b）平齒 （c）斜平齒,G. 汽封,結(jié)構(gòu),（a）前軸封 （b）后軸封 （c）隔板汽封,G. 汽封,結(jié)構(gòu),J型密封,G. 汽封,結(jié)構(gòu),蜂窩形密封,G. 汽封,結(jié)構(gòu),布萊登密封,1-彈簧； 2-汽封體； 3-汽封環(huán)； 4-汽封套； 5-用于汽封環(huán)背面加壓的切口,G. 汽封,國產(chǎn)的中小型汽輪機(jī)的汽封都采用薄片型和高低齒型迷宮汽封。汽封環(huán)分成46塊，裝在汽封體上用彈簧片壓緊。彈簧片的作用是箍緊汽封環(huán)，并保證軸與汽封環(huán)碰撞時(shí)，汽封片能有一定的退讓余地，防止汽封和主軸損壞。 前后汽封各有調(diào)整墊片，用以調(diào)整汽封片軸向間隙。因?yàn)檗D(zhuǎn)子的相對(duì)

18、脹差的存在，前后汽封片軸向間隙不完全一樣。,H.軸承,徑向支持軸承用來承擔(dān)轉(zhuǎn)子的重量和旋轉(zhuǎn)的不平衡力，并確定轉(zhuǎn)子的徑向位置，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、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(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(dòng)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(diǎn)，或稱汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)靜子的相對(duì)死點(diǎn)。,H.軸承,徑向支持軸承,H.軸承,徑向支持軸承,H.軸承,徑向支持軸承,圓筒形軸承 1一軸瓦；2一調(diào)整墊鐵；3一墊片；4一節(jié)流孔板；5一油擋；6一進(jìn)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