汽轮机结构分析【专用课件】

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1、汽轮机结构分析1内容展示汽轮机结构与部件汽轮机结构与部件汽轮机结构与部件汽轮机结构与部件汽轮机结构与部件汽轮机结构与部件汽轮机结构与部件一、部件分类一、部件分类 1静止部件：主要部件有汽缸、隔板、喷嘴、汽封、轴承和滑销等；2转动部件：主要部件有转子（主轴、叶轮）、动叶片、联轴器等；汽轮机结构与部件二、汽缸二、汽缸 汽缸是汽轮机的壳体。其作用是将进入汽轮机的蒸汽与大气隔开，形成蒸汽能量转换的封闭汽室；汽缸内部安装着隔板和隔板套（反动式汽轮机中分别称为静叶环和静叶持环）、汽封等部件，外部与进汽、排汽及抽汽等管道相连接，因此还起着支承定位的作用。汽轮机结构与部件1.汽缸分类：1）高压缸：双层缸体；2

2、）中压缸：单层缸体；3）低压缸：对称分流式缸体；2.汽缸的技术要求：1）足够的强度与刚度；2）接合面有良好的密封性；3）良好的热膨胀性；4）良好的气动性能；5）易于制造，便于安装、运行和检修；汽轮机结构与部件三、隔板三、隔板 隔板用来固定静叶片，并将汽缸内分隔成若干个汽室。为了安装与拆卸方便，隔板通常做成水平对分形式。隔板内圆孔处开有汽封安装槽，用来安装隔板汽封，减小隔板漏汽损失。汽轮机结构与部件1.隔板分类：1）冲动级隔板：a.焊接隔板：用于汽轮机高、中压部分，工作温度250；b.铸造隔板：用于低压部分，温度250（成本低，制造简单，尺 寸精度差）；2）反动级隔板：反动式汽轮机采用鼓式转子，

3、动叶片直接装在转鼓上。这样与冲动式汽轮机相比，其隔板内径增加了，没有了隔板体这部分，因此又称为静叶环汽轮机结构与部件2.隔板的安装方式：一般采用上下分体式，下半隔板定位上半隔板。3.隔板套：为了简化结构采用隔板套，隔板套用于固定几块隔板，再将隔板套至于汽缸之中。一般隔板套以给水回热器的抽汽点来分段，与汽缸间形成抽汽室。汽轮机结构与部件四、喷嘴（静叶）四、喷嘴（静叶）将蒸汽热能转化为动能，冲击动叶使之旋转。喷嘴组：喷嘴组是一个焊接结构，现在整锻内环张铣出叶片，再焊 上外环制成。汽轮机结构与部件五、汽封五、汽封 汽轮机工作时，转子高速旋转而静子部分不动，动、静部分之间必须留有一定的间隙，避免相互碰

4、撞或摩擦。而间隙两侧一般都存在压差，这样就会有部分蒸汽通过间隙泄露，造成能量损失，使汽轮机效率降低。为了减小漏汽损失，在汽轮机的相应部位设置了汽封。汽轮机结构与部件1.汽封分类（按用途分）：1）通流部分汽封：动叶叶顶汽封；静叶叶根汽封；2）隔板汽封：安装在隔板内圈根部汽封槽中；3）轴端汽封：汽缸两端与伸出轴之间的汽封；汽轮机结构与部件六、轴承六、轴承 轴承是用于确定旋转轴与其他零件相对运动位置，起支承或导向作用的零部件。汽轮机中，由于转子载荷大，DN 值高，一般选用滑动轴承。汽轮机结构与部件1.汽轮机轴承分类：1）径向轴承：支撑转子重量以及转子质量不平衡导致的离心力，确定转子在汽缸里的正确径向

5、位置（支撑轴承、主轴承）；2）推力轴承：承受转子在运行过程中的轴向推力，确定和保持转子与汽缸的轴向相对位置，也称为“相对死点相对死点”。汽轮机结构与部件七、滑销七、滑销 汽轮机在启动、停机和工况变化时，温度发生变化，将产生膨胀或收缩。为了保证汽缸受热或冷却后以正确的方向膨胀或收缩，并保持汽缸与转子中心一致，设置了一套滑销系统。滑销系统通常由横销、纵销、立销等组成。汽轮机结构与部件汽轮机结构与部件汽轮机结构与部件汽轮机结构与部件汽轮机结构与部件汽轮机结构与部件立销汽轮机结构与部件汽轮机结构与部件汽轮机结构与部件八、转子八、转子 汽轮机转子的作用是汇集各级动叶栅所得到的机械能并传给发电机。工作时，

6、转子除了要承受巨大的扭矩外，还要承受高速旋转所产生的离心力引起的巨大应力、温度分布不均匀引起的热应力及轴系振动所产生的动应力等，因此要求转子具有很高的强度。1.按结构分类：1）轮式转子：轮式转子主轴上装有叶轮，动叶片安装在叶轮上，通常用于冲动式汽轮机。可分为套装式、整锻式、组合式、焊接式。2）鼓式转子：鼓式转子没有叶轮或有叶轮径向尺寸也很小，动叶片装在转鼓上，可缩短轴向长度和减小轴向推力，主要用于反动式汽轮机。汽轮机结构与部件a）套装转子：套装式转子的叶轮与主轴分别加工制造，装配时将叶轮热 套在轴上，此外轴上还有推力盘、汽封齿和联轴器等。优点：加工方便，能合理利用材料，质量容易得到保证。缺点：

7、在高温下工作时，会因材料的高温蠕变和过大的温差使叶轮与主轴间的过盈量消失，发生松动。应用：套装转子一般用于中压汽轮机和高压汽轮机的低压部分。汽轮机结构与部件b）整锻转子：由整体锻件加工而成，叶轮、联轴器对轮及推力盘与主轴 是一个完整的整体部件。优点：结构紧凑，强度和刚度较高，不会出现叶轮等零件松动问题。缺点：锻件尺寸大，对生产设备和加工工艺要求较高，贵重材料消 耗大。应用：多用于大容量汽轮机高、中压转子部分。注：整锻转子的中心通常钻有一个直径为100mm的孔，其目的是将锻件材质差的部分去掉，防止缺陷扩展，同时也便于检查锻件质量。随着金属冶炼和锻造水平的提高，目前已有些整锻式转子不打中心孔。汽轮

8、机结构与部件c）组合转子：为充分发挥整锻式和套装式转子的优点，可采用组合转子，即高压部分采用整锻式，中低压部分采用套装式，国产高参数大容量汽轮机的中压转子多采用这种结构，如200MW汽轮机的中压转子就是组合式。汽轮机结构与部件d）焊接转子：焊接转子由若干个实心轮盘和两个端轴焊接而成，具有强度高、刚度大、相对重量轻、结构紧凑等优点，但对焊接工艺要求很高，且要求材料有很好的焊接性能。随着冶金和焊接技术的不断发展，焊接转子的应用将日益广泛。如国产300MW汽轮机的低压转子采用了焊接结构，瑞士ABB公司生产的600MW汽轮机的高、中、低压转子全部为焊接转子。汽轮机结构与部件3）鼓式转子：下图4-22所

9、示为反动式300MW汽轮机的高中压转子，采用的鼓式结构，除调节级外其它各级动叶片直接装在转子上开出的叶片槽中。高中压压力级反向布置，转子上还设有高、中、低压三个平衡活塞，以平衡轴向推力。该汽轮机的低压转子以进汽中心线为基准两侧对称，中部为转鼓形结构，末级和次末级为整锻叶轮结构。汽轮机结构与部件九、动叶片九、动叶片 套将蒸汽动能转化为机械能并驱动发电机发电的部件。主要包括叶型（工作部分）、叶根和叶顶三部分。1）叶型：叶片工作部分的截面形状称为叶型，叶型的设计决定了气流在流道中的损失情况，按工作原理可分为冲动级和反动级。汽轮机结构与部件 2）叶根：叶片通过叶根安装在叶轮上，叶根连接的牢固性直接影响

10、到汽轮机的安全运行。可分为：a）T型叶根：T型叶根结构简单、加工方便，被短叶片普遍采用。其缺点是在叶片离心力的作用下，叶根会对轮缘两侧产生弯矩，使轮缘有张开的趋势。汽轮机结构与部件 b）叉型叶根：这种叶根被制成叉型，安装时从径向插入轮缘上的叉槽中，并用铆钉固定。这种叶根叉尾数可根据叶片离心力大小选择，因而强度高，适应性好。同时加工简单，更换叶片方便。但其装配工作量大，且需要较大的轴向空间，限制了它在整锻转子和焊接转子上的应用。这种叶根结构多用于大功率汽轮机的调节级和末几级。汽轮机结构与部件 c）枞树型叶根：枞树型叶根形状呈楔形。安装时，叶根沿轴向装入轮缘上的枞树形槽中。这种叶根承载截面接近按等

11、强度分布，叶根的齿数可按叶片上载荷来选择，因此承载能力大，强度适应性好，拆装方便。但加工复杂，精度要求高，主要用于载荷较大的叶片。汽轮机结构与部件 3）叶顶：汽轮机的短叶片和中长叶片通常在叶顶用围带连在一起，构成叶片组。长叶片则在叶型部分用拉金连接成组，或者围带和拉金都不用，成为自由叶片。汽轮机结构与部件 a）围带：围带的作用是减小叶片工作的弯应力；增加叶片刚性，调整叶片的自振频率，以避开共振，提高叶片振动安全性；使叶片顶部封闭，避免蒸汽从汽道顶部逸出，有的围带还装设汽封，减小了级内漏汽损失。可分为整体围带、铆接或焊接围带和弹性拱形围带。汽轮机结构与部件 b）拉金：拉金的作用是增加叶片的刚性，

12、改善其振动性能。拉金通常为612mm 的实心或空心金属丝或金属管，穿在叶型部分的拉金孔中。有的拉金与叶片焊接在一起，称为焊接拉金；也有的不焊接，称为松装拉金或阻尼拉金。由于拉金处于蒸汽通道之中，增加了蒸汽流动损失，并且拉金孔还会削弱叶片的强度，因此在满足了叶片振动要求的情况下，应尽量避免采用拉金。汽轮机结构与部件十、联轴器十、联轴器 联轴器又称靠背轮，它的作用是连接汽轮机的各转子及发电机转子，并传递转子上的扭矩。按照结构和特性，联轴器可分为刚性联轴器、半挠性联轴器和挠性联轴器三种形式。1.刚性联轴器：刚性联轴器用螺栓将两根轴端部的对轮紧紧地连接在一起。其优点是连接刚性高，传递扭矩大；结构简单，

13、尺寸小；减少了轴承个数，缩短了机组长度。缺点是传递振动和轴向位移，对转子找中心要求很高。这种联轴器被广泛应用于大功率汽轮机中，如国产引进型300MW汽轮机转子汽轮机结构与部件 2）半挠性联轴器：半挠性联轴器的两对轮之间通过一个波形套筒相连接，在扭转方向是刚性的，而弯曲方向是挠性的。波形套筒具有一定的弹性，故可吸收部分振动，并允许两转子的中心有少许偏差，而这种偏差是汽轮机与发电机运行时由于热膨胀不同可能出现的。因此半挠性联轴器被广泛用来连接汽轮机转子与发电机转子，国产200MW、300MW机组的汽轮机转子与发电机转子之间都采用了这种联轴器。汽轮机结构与部件 2）挠性联轴器：用于小型汽轮机，分为齿形联轴器和蛇形弹簧联轴器。优点为对中要求低，不传递振动；缺点是结构复杂，不能传递轴向力。汽轮机结构与部件十一、盘车装置十一、盘车装置 在汽轮机不进蒸汽时驱动转子以一定转速旋转的设备称为盘车装置。1.在汽轮机冲转前和停机后使转子转动，以避免转子受热和冷却不均而产生热弯曲。2.启动前盘动转子，可以检查动静部件间是否有摩擦、润滑油系统工作是否正常及主轴弯曲是否过大等，用来检查汽轮机是否具备正常启动条件。汽轮机结构与部件