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1、汽轮机本体知识讲解第一节汽缸结构与布置汽缸是汽轮机的外壳，是汽轮机最重要的部件之一。也是汽轮机中重量大，形状和受力状态复杂的一个部件。汽缸的作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开，以形成蒸汽热能转换为机械能的封闭汽室。并在其内部支承固定喷嘴组、隔板套（静叶持环）、隔板情争叶环）、汽封等静止部件。汽缸外部还连接有进汽、排汽、回热抽汽及疏水等管道以及支承座架等。汽缸应具有足够的强度和刚度，以承受工作时汽缸内外的压力差、蒸汽流出静叶时对静止部分的反作用力和各种连接管道热状态时对汽缸的作用力。同时，能承受各零件的自重和管道的安装拉力，以及沿汽缸轴向、径向温度分布不均而引起的热应力。特别是在快速启动、停机区
2、!工况变化时，将引起很大的温度变化,会在汽缸和法兰中产生很大的热应力和热变形。不同机组的汽缸有不同的结构特点，它受机组容量、新汽参数、排汽参数、是否采用中间再热以及制造厂家的制造方法、工艺水平等各方面的影响。例如，根据进汽参数的不同，可分为高压缸、中压缸和低压缸：按每个汽缸的内部层次可分为单层缸、双层缸和三层缸：按通流部分在汽缸内的布置方式可分为顺向布置、反向布置和对称分流布置：按汽缸形状可分为有水平接合面的或无水平接合面的和圆筒形、圆锥形、阶梯圆筒形或球形等等。本汽轮机为反动式、单轴、二缸、二排汽结构，设有一个高中压缸和一个低压缸，其中高压缸由1级单列调节级和11级压力级组成，中压缸有8级，
3、低压缸有2x6级，轴系转子联轴器采用刚性连接。主蒸汽从锅炉经2根主蒸汽管分别到达汽轮机两侧的主汽门和调节汽阀，并由4根挠性导汽管进入设置在高压缸内。在高压缸做功后从下部排出回到锅炉再热器；从锅炉再热器出来的再热蒸汽到达汽轮机两侧的再热主汽门与再热调节汽阀，并从上、下部两侧进入中压缸。在中压缸做功后向上排汽经中低压连通管导入低压缸内，在低压缸做功后分别流向二端排汽口进入下部凝汽器。图1汽缸剖切图第二节阀门本汽轮机的阀门主要有主汽门、调节汽阀、再热主汽门及再热调节汽阀，各阀门分别装于高中压缸两侧。各阀门均通过蒸汽管道与缸体连接。图2阀门编号及开启顺序图3阀门与汽缸布置图1.再热主汽阀及调节汽阀组件
4、2.再热汽进汽管3.主汽进汽管4.主汽阀及调节汽阀组件5.高中压外缸图4主汽阀及调节汽阀1.调节汽阀2、油动机3、阀壳4、主汽阀阀盖5、弹簧6支架图5再热主汽阀及再热调节汽阀1.阀门支架2、阀壳3、再热调节阀盖4、再热调节阀油动机5、调节汽阀弹簧箱6、支架7、再热主汽阀盖8、主汽阀弹簧箱9、开关盒10、再热主汽阀油动机图6主汽阀及调节阀组图7主汽阀图8再热主汽阀内部结构剖切示意图1.油动机2、操纵座3、阀壳4、阀碟及摇臂5、阀盖6、杠杆7、轴8、连杆9、开关盒图9再热调节汽阀内部结构剖切示意图1.阀壳2、滤网3、阀盖4、弹簧5、LVDT6、油动机7、弹簧箱拆装工具9、阀杆10、阀碟第三节轴承与
5、轴承座汽轮机作为高速旋转机械，其轴承是一个重要组成部件。为了保证汽轮机工作时转子正常旋转，须设置支持轴承和推力轴承。支持轴承用来承受转子的重量、调节级部分进汽引起的不平衡蒸汽作用力和转子不平衡质量的离心力，并确定转子的径向位置，以保证转子的旋转中心和汽缸中心保持一致。推力轴承是用来承受汽轮机运行时蒸汽作用在转子上的轴向力和发电机传来的轴向力，并确定转子在汽缸中的轴向位置，以保证汽轮机的通流部分轴向动、静间隙在允许范围以内。所以推力轴承是转动部分的定位点，又称为汽轮机转子对静子的相对死点。由于汽轮机转子的重量和轴向推力都很大，旋转速度又高，不论支持轴承还是推力轴承都采用以动压液体润滑理论为基础的
6、滑动轴承，借助具有一定压力的润滑油在轴颈与轴瓦之间所形成的油膜而建立起液体润滑。这种轴承承载能力大，使用寿命长，制造容易，可靠性好，可满足汽轮机安全稳定工作的需要。汽轮机支持轴承轴瓦的孔径总是设计得比轴颈的直径稍大一些，当汽轮机转子装入轴瓦后.由于转子的自重，轴颈的中心总要低于轴瓦的中心。所以，当汽轮机静止时。轴颈直接与轴瓦内表面下部接触，在轴瓦和轴颈两者之间形成了一个楔形间隙.当连续向轴承供给一定压力和温度的润滑油时，由于润滑油有粘性，轴颈一旦旋转起来，粘附在轴颈上的油层便随着转轴一起旋转，并带动各层油转动。润滑油被带到轴颈与轴瓦之间的楔形间隙中，从楔形间隙的宽口流向窄口，使润滑油积聚在狭小
7、的间隙中而产生油压。随着转速的升高，被带入的油量也相应的增多，油楔中的压力不断升高，当油压升高到足以平衡转子对该轴瓦的作用力时，轴颈便被油膜托起，此时轴颈和轴瓦完全由油膜隔开，从而避免了轴颈和轴瓦之间的干摩擦现象，并能靠润滑油不断的带走液体摩擦中所产生的热量，使轴承能安全稳定地工作。在油膜压力升高的同时，轴颈中心沿旋转方向移动，在转速达3000转/分后，稳定在一个确定的位置。第四节喷嘴组.隔板和隔板套汽轮机的第一级喷嘴叶栅通常是由若干个喷嘴组成喷嘴弧段（喷嘴组）后,再固定在单独设置的喷嘴室的圆弧形槽道中。从汽轮机的第二级开始以后的各级喷嘴叶栅则固定在隔板上，而隔板可直接固定在汽缸上，也可固定在
8、隔板套上，但多半是固定在隔板套上，隔板套再固定在汽缸上。1.喷嘴组现代大型机组控制进汽量的方法多采用喷嘴调节法，这种方法是把汽轮机第一级的喷嘴叶栅分成若干个弧段，流过每个弧段的蒸汽量由各自的调速汽门进行控制。根据负荷的大小，主汽阀保持全开，依次开启或关闭调速汽门来改变主蒸汽流量，以改变机组的功率适应外界负荷.因此在改变机组流量的同时也改变了进汽面积。通常把采用这种调节方法的汽轮机的第一级称为调节级。本机组喷嘴组采用紧凑设计，并通过电火花加工形成一个整体的蒸汽通道。整体喷嘴组在安装时被分为上、下两半，分别焊接在喷嘴室上.每半喷嘴室内又形成两个通流流道。喷嘴采用先进的子午面收缩型线汽道,以降低二次
9、流损失。2、隔板和隔板套汽轮机隔板的作用是把汽缸的内部空间分成若干个蒸汽参数不同的腔室，汽轮机从第二级以后的各级喷嘴叶栅都安装在隔板上。蒸汽通过喷嘴叶栅，其压力、温度逐级下降，将蒸汽的热能转变成动能以很高的速度进入动叶片。隔板在工作时,承受其前后蒸汽压力差产生的均布载荷，所以必须具有一定的刚度和强度。隔板由隔板体、喷嘴叶栅和隔板外缘组成。由于安装和拆卸的需要，隔板从水平中分面分为上下两半，分别称为上隔板和下隔板。为了使上下隔板对准，并防止漏汽，在水平中分面上加装有密封键和定位销。隔板通常有焊接隔板和铸造隔板两大类，其具体结构是根据隔板所承受的工作温度和蒸汽压差来决定。第五节转子转子是汽轮机转动
10、部分的总称，它担负着把喷嘴叶栅出来的蒸汽的动能转变为轴旋转的机械能及功率传递的重任，是汽轮机最重要的部件之一。汽轮机转子的结构可分为转轮式和转鼓式两种基本类型。转轮式转子具有安装动叶片的叶轮，一般由主轴、叶轮、动叶片和联轴器构成；而转鼓式转子则没有叶轮，动叶片直接装在转鼓上。通常冲动式汽轮机的转子采用转轮式转子;反动式汽轮机的转子为避免轴向推力过大而采用转鼓式转子。本机组除调节级为冲动级外，其余的级全部为反动级，各级动叶栅装在转子凸出的环台上，故机组的转子基本上为转鼓式转子。转子上的动叶栅与对应隔板上的喷嘴叶栅构成汽轮机通流部分的能量转换单元，将蒸汽的热能转变成转子旋转的机械能，通过主轴带动发
11、电机作功。转子工作时，因高速旋转，它除了要转换能量、传递扭矩外，还要承受旋转时质质量所产生的离心力，因此要用高强度的金属材料制成。在高温区工作的转子，要采用耐高温的耐热高强度材料。为了提高通流部分的效率，转子与静止部分要保持小的相对间隙，故要求转子制造精密、装配正确。转子上任何缺陷都会影响到汽轮机的安全运行。严重者会造成重大的设备和人身事故。所以转子制造从零件的毛坯开始，经过机械加工、钳工装配直到质量检验等整个生产过程都有极为严格的技术要求。第六节联轴器联轴器是转子与转子之间的连接部件。汽轮机各转子之间以及汽轮机低压转子与发电机转子之间均要用联轴器把它们连接起来，以传递作功扭矩和轴推力。联轴器
12、又称为靠背轮或对轮，其分为刚性、半挠性和挠性三种。挠性联轴器有较大的挠性，因此被连接的两转子之间允许存在一定的偏心，对振动的传递也不甚敏感。由于这种联轴器一般是通过蛇形弹簧来连接的，结构较为复杂，所传递的扭矩也不能很大，因此大型机组上一般只在拖动主油泵时采用。半挠性联轴器是在联轴器间装有波形套筒，允许在被连接的两轴之间有少许的偏心，在两联轴器端面不完全平行的情况下仍能顺利地运转，传递扭矩，同时也有一定的隔振作用。半挠性联轴器介于刚性联轴器和挠性联轴器两者之间，曾得到过广泛的应用。不过这种联轴器工艺性较差。刚性联轴器结构简单，轴向尺寸短，工作可靠。因连接刚性强，除可传递较大扭矩外，还可传递轴向力
13、和径向力。大功率汽轮发电机组普遍采用这种联轴器，如图19所示。联轴器两半之间的精确对中和正确装配极其重要。转子在轴承中就位前,需用平板检查各轴承端面，看是否有毛刺、凸起、碰痕等缺陷。如发现有任何毛刺或碰痕，必须仔细将它们修刮掉，并且这些表面不允许用锂刀铿。在正确的对中状态下，所有的联轴器零部件应该是被清理干净的，螺栓和螺孔应是相互匹配好的，装上垫片并移动其中一根转子使两半联轴器靠在一起，不准用紧螺栓的办法把它们拉在一起。装上所有螺栓，并且按第一节螺柱拧紧的方法逐渐地把它们拧紧安装。一、叶片的结构和分类叶片按照用途可分为静叶片（又称喷嘴叶片）和动叶片（又称工作叶片，简称叶片）两种。静叶片安装在隔
14、板或汽缸上，在反动式汽轮机中，起喷嘴作用；在速度级中，作导向叶片，使汽流改变方向，引导蒸汽进入下一列动叶片。动叶片安装在转子叶轮（冲动式汽轮机）或转鼓（反动式汽轮机）上，接受喷嘴叶栅射出的高速汽流，把蒸汽的动能转换成机械能，使转子旋转。汽轮机在正常运行时，动叶片受到的主要作用力有：叶片本身的质量和围带、拉筋质量的离心力；通过叶片流道蒸汽的作用力；由于汽流不稳定，会对叶片产生周期性的激振力，从而引起叶片的振动。在上述力的作用下，叶片内产生拉应力、弯曲应力、挤压应力、剪切应力、扭曲应力和振动应力等。叶片是汽轮机中数量和种类最多的关键零件，其结构型线、工作状态将直接影响能量转换效率，因此其加工精度要
15、求高，它所占的加工量约为整个汽轮机加工量的30%,可批量生产。叶片的工作条件很复杂，除因高速旋转和汽流作用而承受较高的静应力和动应力外，还因其分别处在过热蒸汽区、两相过渡区（指从过热蒸汽区过渡到湿蒸汽区）和湿蒸汽区段内工作而承受高温、高压、腐蚀和冲蚀作用，因此它的结构、材料和加工、装配质量对汽轮机的安全经济运行有极大的影响。所以在设计、制造叶片时，要考虑到叶片既有足够的强度，又有良好的型线，以提高汽轮机的效率。对于在高温区工作的叶片，应考虑材料的蠕变问题：对于在湿蒸汽区工作的叶片，应考虑材料受湿蒸汽冲蚀的问题。件可一只叶片的断裂都有可能造成严重事故。实践表明，汽轮发生的事故以叶片部分的为最多，
16、所以必须给予足够的重视。第八节盘车装置一、盘车的作用在低压转子电机端装有盘车用大齿轮。该齿轮同时也作为联轴器垫片调整汽轮机转子与发电机转子的轴向位置。盘车装置在启动时可自动脱开,同时可手动或自动投入进行连续盘车。在汽轮机启动、冲转以前或停机以后，转子需要以一定的速度转动一段时间。使转子转动的装置，称为盘车装置。盘车装置是汽轮机必不可少的设备。汽轮机在启动、冲转前必须保证汽轮机的动静部分没有碰磨的地方，而且要防止暖管蒸汽漏入汽轮机造成转子弯曲，因此在暖管之前，先用盘车装置带动转子作低速旋转。此时，运行人员可仔细检查汽轮机动、静部分是否有摩擦；转子弯曲是否在规定的范围内；润滑油系统工作是否正常等等。在汽轮机的盘车阶段，还要认真检查汽轮机是否具备启动条件，及时发现问题，及时加以处理。在汽轮机启动的过程中，为了减少阻力，必须迅速提高排汽装置的真空，常常需要在冲转之前
