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1、电厂汽轮机检修,汽轮机本体设备,汽轮机本体是汽轮机设备的主要组成部分它由转动部分（转子）和固定部分（静体或静子）组成 。 转动部分,动叶栅、叶轮（或转鼓）、主轴和联轴器及紧固件等旋转部件,固定部件,汽缸、蒸汽室、喷嘴室、隔板、隔板套（或静叶持环）、汽封、轴承、轴承座、机座、滑销系统以及有关紧固零件等,本章将主要介绍汽轮机组本体部分各主要零部件的作用、构造特点及有关系统,习题一,第一节 汽轮机叶片,一、叶片的结构和分类 叶片按用途可分为 动叶片（又称工作叶片，简称叶片） 静叶片（又称喷嘴叶片） 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
2、转换成机械能，使转子旋转。,静叶片安装在隔板或汽缸上，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。 叶片的组成,由叶根、工作部分（或称叶身、叶型部分）、叶顶连接件（围带或拉金）组成,习题二,叶片结构,压力级叶片,低压级叶片,调节级叶片,1、叶根 叶根的作用: 是紧固动叶，使其在经受汽流的推力和旋转离心力作用下，不致于从轮缘沟槽里拔出来。 叶根的结构型式取决于： 常用的结构型式有： T型、叉型和枞树型等,转子的结构型式、叶片的强度、制造和安装工艺要求和传统等,叶 根 结 构 （a）T型叶根；（b）外包凸肩T型叶根；(c）菌型叶根； （d）外包凸
3、肩双T型叶根；（e）叉型叶根；（f）枞树型叶根,图（a）表示T型叶根，此种叶根结构简单，加工装配方便，工作可靠。但由于叶根承载面积小，叶轮轮缘弯曲应力较大，使轮缘有张开的趋势，故常用于受力不大的短叶片，如调节级和高压级叶片。 图（b）所示为带凸肩的单T型叶根，其凸肩能阻止轮缘张开，减小轮缘两侧截面上的应力。叶轮间距小的整锻转子常采用此种叶根，例如国产200MW机组，高压缸第二级以后和中压缸末级以前的级均采用此种形式。,图（c）为菌型叶根结构，这种叶根和轮缘的载荷分布比T型合理，因而其强度较高，但加工复杂，故不如T型叶根应用广泛。 图（d）为带凸肩的双T型叶根，由于增大了叶根的承力面，故它可用于
4、叶片较长，离心力加大的情况。一般高度为100400mm左右的中等长度叶片采用此种型式。此种叶根的加工精度要求较高，特别是两层承力面之间的尺寸误差大时受力不均，叶根强度大幅度下降。,上述图（a）图（b）图（c）图（d）四种叶根装配方式属： 周向装配方式 周向装配方式的特点,这类叶根的装配轮缘槽上开有一个或两个缺口（或称窗口、切口），其长度比叶片节距稍大，宽度比叶根宽0.020.05mm ，以便将叶片从该缺口依次装入轮缘槽中。装在缺口处的叶片称作封口叶片（又称末叶片），用两根铆钉将其固定在轮缘上。有些厂家再用叶根底部的矩形状隙片或半圆形塞片固定，见图。 周向装配式的缺点是：叶片拆换必须通过缺口进行
5、，当个别叶片损坏时，不能单独拆换，要将部分或全部叶片拆下重装，增 加了拆装工作量。,T型叶根的封口结构,图（e）为叉型叶根结构，这种叶根的叉尾直接插入轮缘槽内，并用两排铆钉固定。叉尾数可根据叶片离心力大小选择。叉型叶根强度高、适应性好，被大功率汽轮机末几级叶片广泛采用。国产100MW和200MW 机组的末三级叶片，均采用此种叶根。叉型叶根虽加工方便、便于拆换，但装配时比较费工，且轮缘较厚，钻铆钉孔不便，所以整锻转子和焊接转子不宜采用。,图（f）为枞树型叶根结构，这种叶根和轮缘的轴向断口设计成尖劈形，以适应根部的载荷分布，使叶根和对应的轮缘承载面都接近于等强度，因此在同样的尺寸下，枞树型叶根承载
6、能力高。叶根两侧齿数可根据叶片离心力的大小选择，强度高，适应性好。叶根沿轴向装入轮缘相应的枞树槽中，底部打入楔形垫片将叶片向外胀紧在轮缘上，同时，相邻叶根的接缝处有一圆槽，用两根斜劈的半圆销对插入圆槽内将整圈叶根周向胀紧，所以装拆方便，但是这种叶根外形复杂，装配面多，要求有很高的加工精度和良好的材料性能，而且齿端易出现较大的应力集中，所以一般只有大功率汽轮机的调节级和末级叶片使用。,2、工作部分（或称叶身、叶型部分）,叶型部分是叶片的基本部分，它构成汽流通道,叶 型,叶型部分的横截面形状,型 线,叶型部分横截面形状的周线,叶片的分类,按工作原理的差别,按叶型沿叶高是否变化,冲动式叶片与反动式叶
7、片,等截面叶片和变截面叶片,（a）冲动式叶片；（b）反动式叶片,（a）等截面直叶片 （b）变截面扭曲叶片 1叶顶； 2叶型； 3叶根,3、叶顶连接件（围带、拉金） 成组叶片（叶片组） 整圈连接叶片 单个叶片(自由叶片),用围带、拉金连在一起的数个叶片,用围带、拉金将全部叶片连结在一起,不用围带、拉金连结的叶片,带拉金及成组围带的动叶片,采用围带或拉金的作用,可增加叶片刚性, 降低叶片蒸汽力引起的弯应力, 调整叶片频率 。,围带还构成封 闭的汽流通道, 防止蒸汽 从叶顶逸出 。,有的围带还做出 径向汽封和轴向汽封， 以减少级间漏汽,习题三,整体围带结构型式,围带和叶片实为一个整体部件，叶片装好后
8、 顶板互相靠紧即形成一圈围带，围带之间可 以焊接，这种结构称为焊接围带；也可以不 焊接。整体围带一般用于短叶片,铆接围带结构形式,将 35mm厚的扁平钢带，用铆接方法固定 在叶片顶部，称为铆接围带。采用铆接围带 结构的叶顶必须做出与围带上的孔相配合的 凸出部分（铆头），以备铆接 。,叶片围带结构型式 （a）整体围带；（b）铆接围带,拉金的结构 拉金一般是以612mm的金属丝或金属管，穿在叶身的拉金孔中。拉金与叶片之间可以是焊接的（焊接拉金），也可以是不焊接的（松拉金）。拉金处在汽流通道中间，将影响级内汽流流动，同时，拉金孔削弱了叶片的强度，所以在满足振动和强度要求的情况下，有的长叶片可设计成自
9、由叶片。 当叶片不用围带而用拉金连结成组或为自由叶片时，叶顶通常削薄，以减轻叶片重量并防止运行中与汽缸相碰时损坏叶片。,二、叶片的受力分析,汽轮机工作时，叶片受到的作用力主要有两种： 叶片本身和与其相连的围带、拉金所产生的离心力； 汽流的作用力。,离心力的大小与转速的平方成正比，而电站汽轮机的工作转速是恒定的，所以叶片所受的离心力不随时间变化，是静应力。,汽流力的大小随汽轮机的负荷而变化，因此计算叶片静弯应力时，应选择汽流力最大的工况作为计算工况。,习题四,叶片受力,离心力,汽流力,离心拉应力,离心弯应力,稳定部分,交变部分,(汽流弯应力),动应力,静 应 力,(交变的振动应力),等截面叶片的
10、离心拉应力,等截面叶片的离心拉应力与横截面积无关，即增大截面积并不能降低离心力引起的拉应力。,由于等截面叶片的横截面积沿叶高不变，其根部承受的离心力最大，因此根部的离心拉应力最大。,等截面叶片的弯应力,对于等截面叶片，汽流参数沿叶高变化不大，可以认为汽流对叶片的的作用力沿叶高是均匀分布的。因此，叶片根部截面上的弯矩最大。,习题五,变截面叶片的离心拉应力,对于变截面叶片，横截面积沿叶高是变化的，在求拉应力时，通常将其沿叶高分成若干段，把每段看作等截面体，然后计算出每段的离心力及每一截面的离心拉应力。通过对各个截面的计算比较，可找出离心拉应力最大的截面。 （根部不一定是拉应力最大的部位）,变截面叶
11、片的弯应力,对于变截面叶片，汽流参数和汽流作用力沿叶高是变化的。虽然根部受到的弯矩最大，但由于横截面积沿叶高是变化的，所以变截面叶片根部的弯应力不一定最大。,第二节 汽轮机转子,转子,定义：汽轮机的转动部分总称转子,作用：担负着工质能量转换及扭矩 的传递,一、转子的一般分类 汽轮机转子可分为: 轮式转子 鼓式转子,套装转子,整锻转子,焊接转子,组合转子,习题六,轮 式 转 子,1、套装转子 特点:,套装转子的叶轮、轴封套、联轴节等部件是分别加工后红套在阶梯形主轴上的。各部件与主轴之间采用过盈配合，以防止叶轮等因离心力及温差作用引起松动，并用键传递力矩,剖面图:,优点,加工方便，生产周期短。 可
12、以合理利用材料，不同部件采用不同的 材料。 叶轮、主轴等锻件尺寸小，易于保证质 量，且供应方便 。,缺点,在高温条件下，叶轮孔直径将因材料的蠕 变而逐渐增大，最后导致装配过盈量消 失，使叶轮与主轴之间产生松动，从而使 叶轮中心偏离轴的中心，造成转子质量不 平衡，产生剧烈振动 。 快速启动适应性差,2、整锻转子 特点：,整锻转子的叶轮、轴封套和联轴节等部件与主轴是由一整锻件车削而成，无热套部件，这解决了高温下叶轮与主轴连接可能松动的问题。,剖面图:,优点,结构紧凑，装配零件少，可缩短汽轮机 轴向尺寸。 没有红套的零件，对启动和变工况的适 应性较强，适于在高温条件下运行 转子刚性较好。,缺点,锻件
13、大，工艺要求高，加工周期长。 大锻件质量难以保证，且检验比较复 杂，又不利于材料的合理使用。,3、焊接转子 特点：,采用分段锻造，焊接组合，它主要由若干个叶轮与端轴拼合焊接而成。,剖面图:,优点,焊接转子重量轻，锻件小，结构紧 凑，承载能力高。 与尺寸相同、带有中心孔的整锻转子 相比，焊接转子强度高，刚性好，质量 减轻 20% 30% 。,缺点,这种转子的应用受到焊接工艺及检验方 法和材料种类的限制。,4、组合转子 特点：,高温段采用整锻结构，而在中、 低温段采用套装结构，形成组合转子，以减小锻件尺寸,剖面图：,优点,高温区用整锻可防止叶轮与主轴间的 松动，有利于机组快速启动，并选用 高温性能
14、好的材料。 低温区用套装结构可减轻整锻转子的 质量和尺寸，便于锻件供应。 由于低温区叶片长，应力大，叶轮可 选用常温下强度高的材料。,缺点,加工工艺要求高。,鼓式转子,如图所示为反动式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。,5、600MW机组转子介绍 日本东芝公司 TC4F-33.5型汽轮机高压整锻式转子,TC4F-33.5型600MW机组高压整锻式转子,法国G/A公
15、司 DH-600-40-T型 600MW机组整锻高、中压转子,DH-600-40-T型 600MW机组整锻高、中压转子,ABB公司D4Y454型600MW机组高压转鼓式焊接转子,D4Y454型 600MW机组高压转鼓式焊接转子,高中压转子,中压转子,低压转子,二、转子上的部件,推力盘,测速齿轮,主油泵,危急遮断器,高压排汽侧平衡活塞,高中压缸前汽封,#1轴承轴颈,高压十二个反动式动叶片,加平衡螺塞的工艺孔,调节级叶轮平衡孔,调节级叶片,高压进汽侧平衡活塞,中压平衡活塞,二、联轴器 作用,连接多缸汽轮机转子或汽轮机转子与发电机转子的重要部件，借以传递扭矩，使发电机转子克服电磁反力矩作高速旋转，将
16、机械能转换为电能。,分类,刚 性,半挠性,挠 性,习题七,刚性联轴器 (两半联轴器直接刚性相连) 按制造方法: 整锻和套装 分类 按结构形式: 平面和有止口 优点,结构简单、连接刚性强、轴向尺寸短、 工作可靠不需要润滑、没有噪声，除可 传递较大的扭矩外，又可传递轴向力 和径向力，将转子重量传递到轴承上。,缺点,不允许被联接的两个转子在轴向和径 向有相对位移，所以对两轴的同心度 要求严格，制造与安装的少许偏差都 会使联轴器承受不应有的附加应力， 从而引起机组较大的振动。,350MW机组高压转子-低压转子间刚性联轴器,1-联轴器螺栓 2-垫片 3-六角螺帽,350MW机组低压转子发电机间刚性联轴器,1-垫片及盘车齿轮 2-辐轮 3-锥销 4-螺栓 5-螺母 6-挡圈 7-止动环,套装式刚性联轴器,（a）装配式；（b）对轮与主轴成整体结构 1、2联轴器； 3螺栓； 4盘车齿轮,ABB公司胀套式联轴器,1、2-对轮 3-对轮螺栓 4
