《汽轮机结构.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽轮机结构.ppt（138页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、汽轮机本体结构特点,目录,A.汽轮机类型 B.汽轮机本体 C. 汽轮机叶片 D. 转子 E. 汽缸 F. 隔板 G.汽封 H.轴承,A.汽轮机类型,汽轮机的分类 1. 按工作原理分 冲动式汽轮机-由冲动级组成，蒸汽主要在喷嘴中膨胀，在动叶中只有少数膨胀。现代冲动式汽轮机各级的反动度一般在5%30%的范围内。 反动式汽轮机-由反动级组成，蒸汽在喷嘴和动叶中膨胀程度相同。由于反动级不能做成部分进汽，故调节机采用单列冲动机或复速级。反动式汽轮机反动度常取0.5，以使动叶和静叶可取相同叶型，从而简化制造工艺。,A.汽轮机类型,汽轮机的分类 2. 按热力特性分 凝汽式汽轮机-排汽在高度真空状态下进入凝汽
2、器凝结成水，有些小汽轮机没有回热系统，成为纯凝汽式汽轮机。 背压式汽轮机-排汽直接用于供热，没有凝汽器。当排汽作为其他中低压汽轮机的工作蒸汽时，称为前制式汽轮机。 调节抽汽式汽轮机-从汽轮机某级后抽出一定压力的部分蒸汽对外供热，其余排汽仍进入凝汽器。由于热用户对供热压力有一定的要求，需要对抽汽压力进行自动调节，故称为调节抽汽。根据用户需要，有一次调节抽汽和两次调节抽汽。,A.汽轮机类型,汽轮机的分类 2. 按热力特性分 抽汽背压式汽轮机-具有调节抽汽的背压式汽轮机。 中间再热式汽轮机-进入汽轮机的蒸汽膨胀到某一压力后，被全被抽出送往锅炉的再热器进性再热，再返回汽轮机继续膨胀做功。 混压式汽轮机
3、-利用其他来源的蒸汽引入汽轮机相应的中间级，与原来的蒸汽一起工作同常用于工业生产的流程中，作为蒸汽热能的综合利用。,A.汽轮机类型,汽轮机的分类 3. 按汽流方向分 轴流式汽轮机-组成汽轮机的各级叶栅沿轴向依次排列，汽流方向的总趋势是轴向的，绝大多数汽轮机都是轴流式汽轮机。 辐流式汽轮机-组成汽轮机的各级叶栅沿半径方向依次排列，汽流方向的总趋势是沿半径方向。,A.汽轮机类型,汽轮机的分类 4. 按用途分 电站汽轮机-用于拖动发电机，汽轮发电机组需按供电频率定转速运行，故也称为定转速汽轮机，主要采用凝汽式汽轮机。也采用同时供热的供电的汽轮机，通常称为热电汽轮机或供热式汽轮机。 工业汽轮机-用于拖
4、动风机，水泵等转动机械，其运行速度经常是变化的，也称为变转速汽轮机。 凝汽式供暖汽轮机-在中低压缸连通管上加装蝶阀来调节供暖抽汽量，抽汽压力不像调节抽汽式汽轮机那样维持规定的数值，而是随流量大小基本上按直线规律变化。,A.汽轮机类型,汽轮机的分类 5. 按进汽参数分 低压汽轮机 新蒸汽压力小于1.5MPa 中压汽轮机 新蒸汽压力为2.0-4.0MPa 高压汽轮机 新蒸汽压力为6.0-10.0MPa 超高压汽轮机 新蒸汽压力为12.0-14.0MP 亚临界汽轮机 新蒸汽压力为16.0-18.0MPa 超临界汽轮机 新蒸汽压力大于22.2MPa,A.汽轮机类型,汽轮机的类型代号 N: 凝汽式 C:
5、 一次调节抽汽式 CC: 两次调节抽汽式 B: 背压式 CB: 抽汽背压式 H: 船用 Y: 移动式 k: 空冷式,A.汽轮机类型,汽轮机的型号,X X,X X,X,变型设计次序,蒸汽参数,额定功率(MW),汽轮机类型,A.汽轮机类型,汽轮机的型号,N3-2.35 凝汽式、额定功率3MW、初压2.35 MPa C12-4.9/0.98 额定功率12MW、初压4.9 MPa、抽汽 压力0.98 MPa CC12-3.43/0.98/0.49额定功率12MW 、初压3.43 MPa 、整抽汽压力0.98 MPa、 二级抽汽压力0.49 MPa B3-3.43/0.49 背压式额定功率3MW 、初压
6、3.43MPa 、 背压4.9 MPa CB12-4.9/1.18/0.17 抽背式 额定功率12MW、初压 4.9 MPa、抽汽压力1.18 MPa、 背压0.17 MPa,A.汽轮机类型,技术流派 欧洲以反动式汽轮机为主流（如SIEMENS），美、日以冲动式汽轮机为主流(如GE、三菱重工），美国西屋公司采用反动式汽轮机。,A.汽轮机类型,技术流派 1. 结构比较 冲动式汽轮机的动叶片出、入口侧比较薄，中间比较厚，从入口到出口，流道截面积基本不变；反动式汽轮机叶片入口侧比较厚，出口侧比较薄，流道从入口到出口横截面积逐渐缩小后再逐渐扩大。 冲动式级，动叶前后压差小，可以做成叶轮式，这样，转子直
7、径可以做小，使隔板漏汽量减少，隔板漏汽少导致的效率提高完全可以弥补叶轮面磨擦的负面影响。少量的漏汽通过平衡孔流入下一级，不影响动叶中的流动。冲动式在保证最佳速比的情况小，每级可以吸收较大的焓降，使级数减少，机身较短，降低成本，减少汽机房尺寸，降低土建成本。但主轴加工量的增加又使制造成本有一定的增加。,A.汽轮机类型,技术流派 2. 制造加工成本比较 反动式汽轮机级数大大多于冲动式汽轮机，一般说来反动式汽轮机的级数约为冲动式汽轮机23倍，故加工成本来说，相同参数的汽轮机，反动式加工成本稍高于冲动式汽轮机；,A.汽轮机类型,技术流派 3. 效率比较 （1）高温高压，高转速的背压机组比较：反动式汽轮
8、机效率较高； （2）中温中压、低温低压低速（冷凝、背压）汽轮机组比较，冲动式汽轮机效率高； （3）反动式汽轮机末级余速损失较大，故冷凝机组的排汽压力设计偏高；冲动式汽轮机排汽压力设计可以偏低，增加了一定的效率。故在冷凝机组的比较上，要根据实际机型情况来决定。,A.汽轮机类型,工业汽轮机的结构特点 国内以杭汽集团为龙头，杭汽股份以反动式为主，中能公司做冲动式汽轮机。 杭汽股份反动式汽轮机均采用单列冲动式调节级，而中能公司根据设计参数的不同，在低参数时（如1.0MPa,280）也采用单列冲动式调节级，但在中温中压（如3.43MPa，435）或者高温高压（8.83MPa，535）时，采用双列复速级，
9、这样使机组在保证效率的前提下，能减少压力级数，提高转子刚性，使临界转速能避开运行转速。,B.汽轮机本体,汽轮机本体是汽轮机设备的主要组成部分，它由转子和静子组成。 转子包括动叶、叶轮、主轴、联轴节及紧固件等旋转部件。 静子包括汽缸、蒸汽室、喷嘴室、隔板、隔板套、汽封、轴承、轴承座、轴承座座架、底盘、滑销系统及有关紧固零件等。,C.汽轮机叶片,叶片的分类 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，把蒸汽的动能转换成机械能，使转子旋转。,C.汽轮机叶片,叶片的结构 由叶根、工作部分（或称叶身、
10、叶型部分）、连接件（围带或拉金）组成。,C.汽轮机叶片,叶片结构 1.叶根 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。 常用的结构型式有： T型、叉型和枞树型等 。,C.汽轮机叶片,叶 根 结 构 （a）T型叶根；（b）外包凸肩T型叶根；(c）菌型叶根； （d）外包凸肩双T型叶根；（e）叉型叶根；（f）枞树型叶根,C.汽轮机叶片,1）T型叶根 结构简单、加工方便、工作可靠为短叶片普遍采用。它的缺点是叶片的离心力对轮缘两侧截面产生弯矩，使轮缘有张开的趋势。故将叶根和轮缘上做成凸肩形。,C.汽轮机叶片,2）菌型叶根 叶根和轮缘的载荷分配比T型叶根合理，因而强度较高
11、，但因加工复杂，其应用不如T型叶根广泛。,C.汽轮机叶片,T型和菌型叶根属于周向装配式叶根。这类叶根的轮缘槽上开有一个或两个缺口，叶片就从这些缺口一片片依次装入轮缘槽中。最后装在缺口处的叶片叫做封口叶片，研配装入后用两个铆钉固定在轮缘上。 周向装配式叶根的缺点是当个别叶片损坏时，不能单独拆换，而必须将部分或全部叶片拆下重装。,C.汽轮机叶片,3）叉型叶根 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广泛采用。叉型叶根加工方便，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。,C.
12、汽轮机叶片,4）枞树型叶根 叶根沿轴向直接装入轮缘相应的枞树槽中。这种叶根承载能力强叶根齿数可根据离心力大小决定，同时拆装容易，故被大功率的调节级和末几级采用。但由于其加工面多，精度要求高，所以受到限制。,C.汽轮机叶片,叶片结构 2.叶型 叶型部分是叶片的基本部分，它构成汽流通道。,C.汽轮机叶片,（a）等截面直叶片 （b）变截面扭曲叶片 1叶顶； 2叶型； 3叶根,C.汽轮机叶片,叶片结构 3.连接件,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,成组叶片（叶片组）,整圈连接叶片,单个叶片(自由叶片),C.汽轮机叶片,围带或拉金的作用,可增加叶
13、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,C.汽轮机叶片,C.汽轮机叶片,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）。在一级叶片中，一般有12圈拉金，最多不超过3圈拉金。 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由叶片。,C.汽轮机叶片,实心焊接拉金,实心松装拉金,空心松装拉金,剖分松装拉金,Z装拉金,
14、C.汽轮机叶片,C.汽轮机叶片,C.汽轮机叶片,C.汽轮机叶片,叶片受力,拉应力：叶型部分的离心拉应力、围带和拉金离心力 弯应力：汽流作用力、离心力产生的弯应力、围带和拉金对叶片产生弯应力,C.汽轮机叶片,叶片汽蚀 1. 部位 在湿蒸汽区域内工作的级冲蚀现象最为严重，一般发生在动叶片进汽侧叶片顶部。,C.汽轮机叶片,叶片汽蚀 2. 原因 在汽轮机的末几级中，蒸汽速度逐渐增大，水分在隔板静叶出汽边处形成水滴，水滴运动速度低于蒸汽速度，因此，进入动叶片时发生与动叶背弧面侵蚀。叶片越长，叶顶圆周速度越大，水滴撞击动叶背弧面的速度也越高。由于离心力作用，水滴向叶顶集中，故叶顶背弧面水蚀严重。,C.汽轮
15、机叶片,叶片汽蚀 3. 措施 在水蚀严重的部位（叶片进口边背面上部）常采用抗水蚀能力的措施，具体做法有：镀硬铬、堆焊硬质合金层、焊硬质合金覆面或表面强化处理、热处理等。其硬化层长度最好不超过150mm。,C.汽轮机叶片,叶片振动 叶片是一个弹性体，当突受外力作用后，叶片将产生自由振动，其频率称为叶片的自振频率（或称固有频率）。叶片的自振频率取决于叶片的尺寸、材料及叶片固定方式等因素。当叶片受到周期性的外力（激振力）作用时就会发生强迫振动。若叶片的自振频率等于或倍于激振力的频率，叶片就会发生共振现象，使叶片的振幅增大，甚至造成叶片损坏。,C.汽轮机叶片,叶片振动 1. 原因 在汽轮机工作中，沿圆
16、周方向汽流的不均匀将对叶片产生激振力，引起叶片振动。激振力按其频率分为： 低频激振力-第一类激振力 高频激振力-第二类激振力,低频激振力对长叶片的影响较大，因为叶片较长时，其自振频率较低，在低频激振力的作用下容易引起共振。,C.汽轮机叶片,叶片振动 1. 原因 1）低频激振力-第一类激振力 采用部分进汽时，叶片经过不进汽的弧段时，没有蒸汽作用，引起一次扰动而产生激振力。 上、下隔板结合处的静叶由于结合不良引起汽流变化，产生激振力。 个别喷嘴或导叶由于制造或装配工艺误差，引起汽流不均匀，产生激振力。 级后局部汽流参数变化（节距不均匀、级后有抽汽口或排汽口有筋条存在等），产生激振力。,C.汽轮机叶片,叶片振动 1. 原因 2）高频激振力-第二类激振力 由于喷嘴出口边缘有一定厚度，使叶片每经过一个喷嘴时，所受的蒸汽作用力就要突然变化一次，因
