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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器凝结成水 有些小汽轮机没有回热系统
2、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 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
3、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
4、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 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
5、的型号 XX XX 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 35MPaC12 4 9 0 98 额定功率12MW 初压4 9MPa 抽汽压力0 98MPaCC12 3 43 0 98 0 49 额定功率12MW 初压3 43MPa 整抽汽压力0 98MPa 二级抽汽压力0 49MPaB3 3 43 0 49 背压式额定功率3MW 初压3 43MPa 背压4 9MPaCB12 4 9 1 18 0 17 抽背式额定功率12MW 初压4 9MPa 抽汽压力1 18MPa 背压0 17MPa A 汽轮机类型
6、 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
7、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2 3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
8、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 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
9、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 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
10、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 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
11、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 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
12、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6 12mm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
13、1 2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 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
14、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
15、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
16、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 因而产生一次激振力 由于喷嘴的数量较多 故激振力的频率较高称为高频激振力 高频激振力对短叶片的影响较大 因短叶片的自振频率较高 在高频激振力的作用下容易引起共振 C 汽轮机叶片 叶片振动2 叶片调频方法1 改善叶根的研合质量或捻铆叶根 增加叶片安装紧力以提高刚性 2 改善围带或拉金的连接质量 3 改变叶片组的叶片数 4 加装拉金 5 在叶片顶部钻减荷孔 D 转子 作用将蒸汽的热能和动能转变为旋转的机械能并传递给发电机 D 转子 组成转子是由主轴 叶轮 动叶栅 联轴器等组成 D 转子 分类 1 按制造工艺的不同 分为套装转子 整锻转子 组合转子 一般来说 中温中压进汽参数的发电汽轮机 基本上采用套装转子 高速工业驱动汽轮机采用整锻转子 高参数进汽参数的发电汽轮机采用组合转
