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1、汽轮机 本体结构（静子、转子、轴承、轴封 、主调汽门） 杜虎君 2010年2月12日一、汽轮机及其附属系统介绍 漳山2600MW汽轮机为上海汽轮机有限公司制造 的亚临界、一次中间再热、反动式、单轴、三缸四 排汽、直接空冷凝汽式汽轮机。型号为：N600- 16.7/538/538 高中、低低均为双层缸壳体，高中压部分采用 合缸结构，低压部分采用双流反向结构。有七级非 调整抽汽。共有9个支持轴承（包括发电机、滑环 ），一个推力轴承，两个双流环形密封瓦，汽轮机 三个转子同发电机转子由刚性联轴器联接成一个刚 性轴系，总长约40m. 汽轮机纵剖面图 汽轮机侧视图 汽轮机俯视图 主蒸汽管道与汽轮机连接主蒸
2、汽从锅炉经 2 根主蒸汽管分别 到达汽轮机两侧的主汽阀和调节汽阀。 并由4根挠性导汽管进入设置在高压缸内 的蒸汽室。4根导汽管对称地接到高中压 外缸上、下半各 2 个进汽管接口。 高压通流部分w高压通流部分由 1 级单列调节级（冲动式） 和 9级压力级（反动式）所组成。w高压喷嘴组安装于蒸汽室，9级隔板均装于高 压静叶持环上，高压静叶持环由汽缸支承。主 蒸汽经过布置在高中压缸两侧的 2 个主汽阀 和4个调节汽阀从位于高中压缸中部的上下各2 个进汽口进入喷嘴室和调节级，然后再流经高 压缸各级。高压通流部分w高压部分蒸汽由高压第 6 级后向下的 1 段 抽汽口抽汽至#1高压加热器。 w 高压缸排汽
3、从下部排出经再热冷段蒸汽管回 到锅炉再热器。其中部分蒸汽由 2 段抽汽口 抽汽至#2 高压加热器。从锅炉再热器出来的 再热蒸汽经由再热热段蒸汽管到达汽轮机两 侧的再热主汽阀与再热调节汽阀，并从上、 下部两侧进入中压缸。调节级叶片高压叶片通流图中压通流部分w中压缸全部采用反动式压力级，分成2部分，共为6 级，其中中压第1 至 3 级静叶装于中压#1 静叶持 环上，中压第 4 至 6 级静叶装于中压#2 静叶持环 上。中压#1静叶持环装于中压内缸上，中压#2静叶 持环装于高中压外缸上。 w中压缸第3级后出来的一部分蒸汽，经过高中压外缸 下半的3段抽汽口抽汽至#3高压加热器。 w中压缸向上排汽经2根
4、中低压连通管分别导入两个低 压缸之中部。同时，中压缸排汽的下部有一个4段抽 汽口，通过这个抽汽口将一部分蒸汽抽至除氧器、 厂用汽。中压动叶通流图低压通流部分w低压缸采用双流反动式压力级，共 47 级。 蒸汽从低压缸中部进入，然后分别流向二端 排汽口进入下部凝汽器。因为对称双流，故 低压转子的 轴向推力基本平衡，在转子上产 生的轴向推力几乎为零。末级叶片长为 665mm。低压通流部分w在低压缸调阀端的第 1、3、5 级和 低压缸电机端的第 1、3、5 级后分 别设有完全对称的抽汽口，抽汽至 低压加热器。其中，第 1 级后的5段 抽汽口抽汽至#5低压加热器。第 3 级后的6段抽汽口抽汽至#6低压加
5、热 器，第5级后的7段抽汽口抽汽至#7 低压加热器。润滑油系统 汽轮机的润滑油系统采用套装油管 路，主油箱容积为48m3。每台机组 装设一套在线润滑油净化装置和一 台容量为70 m3的润滑油贮存油箱 。贮存油箱由污油箱和净油箱组合 而成，容积分别为35 m3。EH油系统 汽轮机液压油采用高压抗燃油，该系统包 括液压油箱、两台100%容量的交流供油泵 ，两台100%容量的冷油器，切换阀，过滤 器、储能装置、在线抗燃油再生装置，加 热器，油温调节装置、泵进口滤网、有关 管道和附件、仪表等。油箱上设有人孔门 、液位计、高低压油位报警开关。液压油 系统采用集装式 二、汽轮机轴承本汽轮机属于反动式汽轮机
6、，故各级之轴向推力 较大。为了减小轴向推力，除了将高中压通流部 分设计成反向布置，低压通流部分设计成双流布 置之外，还在转子结构上采用了平衡活塞，从而 大大减小了轴向推力，而剩余的轴向推力则由推 力轴承来承担。推力轴承设于中轴承座I内，在推 力轴承处形成转子的相对死点。 在前轴承座和低压缸电机端轴承箱内分别装有差 胀指示器，监视机组差胀状态。高中压及低压部 分均为双层缸结构。 汽轮机的低压轴承座为了适应空冷机组背压变化 大的特性，均采用落地式布置，即轴承座不是焊 接固定在低压缸上，而是直接安装在基础上，以 减小由于温度变化引起的轴承标高变化。汽轮机轴承 两个低压缸和中轴承座I、中轴承座II、后
7、轴承座 均为固定布置。低压缸的死点处于汽轮机轴线方 向距离低压缸排汽中心线600mm并朝向调阀端的一 点。中轴承座 I、中轴承座 II、后轴承座的中部 也均有固定轴向和横向位置的锚固板。低压缸的 底脚自由地安放在低压缸基础台板上，以保证其 各向自由膨胀。 高中压汽缸的前轴承座则自由地安放在前轴承座 基础台板上。籍前轴承座与台板之间的导键，使 前轴承座只能在台板上沿汽轮机纵向中心线滑动 。前轴承座两侧共2只压板将前轴承座压住以防止 跳动。汽轮机轴承高中压转子的 1、2号轴承和低压转子的 3 、4、5、6号轴承采用可倾瓦式，它具有良 好的稳定性，可避免油膜振荡。 推力轴承采用自位式，它能自动调整推
8、力 瓦块负荷，稳定性好。 此外，通过推力轴承壳体的定位机构，可 测量并调整推力轴承的间隙。前轴承箱装配图三.汽轮机本体w高中压外缸的下缸有4个猫爪支撑在前轴承座和中 轴承座I的垫块上。 猫爪为悬挂式结构，支承面 与汽缸中分面在同一平面上，从而避免因猫爪热 胀引起的汽缸走中。 w高中压转子与低压转子之间及两根低压转子之间 采用刚性联轴器连接。两个联轴器间装有垫片， 安装时可调整转子的轴向位置。 w低压转子与发电机转子之间也采用刚性联轴器连 接。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。 w盘车装置在启动时可自动脱开，同时可手动或自 动投
9、入进行连续盘车。高中压部件w高中压部分纵剖面图见图。 w汽缸结构形状及其支撑方法都经过精心设计，使其 在温度变化时能自由和对称地膨胀，从而将变形的 可能性减少至最小。 w高中压为合缸结构，高压与中压通流部分反向布置 。高中压缸内布置有高压内缸和中压内缸，以减小 外缸缸壁温差。缸内还设有 3 个静叶持环，以安装 各级静叶，调节级和 15 级动叶装于转子上，与静 叶一起形成了高中压通流部分，各叶片采用了新型 的可控涡叶型，使高中压效率得到了很大的改善。高中压总剖面图高中压外缸w高中压外缸内部装有高压、中压内缸，高、 中压持环，高、中压平衡活塞汽封，两端壁 的中心孔处装有端汽封以防漏汽。汽缸两端 壁
10、处还设有开孔，以供现场动平衡时安装平 衡螺塞。 w高中压外缸是由4个与下缸端部铸成一体的猫 爪所支承。在电机端，这些猫爪支承在中轴 承座 I 调阀端下半的键上，在键上猫爪可自 由滑动。在调阀端，汽缸猫爪也同样支承在 前轴承座的键上，可以自由滑动。猫爪支撑结构高中压外缸w高中压缸的水平中分面用大双头螺栓连接。为了使每个螺栓 都有适当的应力，它们必须预紧，以产生一定的应力。汽缸 中分面经过精加工，在表面干燥和金属相接触时以及进行标 准水压试验和泵汽试验时都能保持紧密贴合。现场安装时， 应该在接合表面涂以熬沸三遍的亚麻仁油。 w 高中压外缸上还设有多个热电偶测点，测量汽缸的金属和 蒸汽温度以控制启动
11、及防止汽缸进水，监测汽缸进水的热电 偶上、下缸成对设置，当汽缸进水时，将会出现上、下缸温 差突变（下缸温度突然降低）现象。超过一定值时，机组会 报警或跳闸以防损坏转子和叶片。 w高中压外缸下半底部开有一个疏水孔，用来排出外缸的积水 。高、中压内缸v高压内缸用固定于下半缸的支撑键支托于外缸水平中分 面的下垫片处，并有上垫片限制其向上窜动，从而保证 了内缸的水平位置。其轴向定位是借助于凸肩的配合， 横向是靠位于顶部和底部的中心定位销和外缸定 位的。 这样，既能保持内缸轴线的正确位置，又允许其自由膨 胀（见图 6）。 v高压内缸内装有高压平衡活塞汽封和高压静叶持环。高 压平衡活塞汽 封与内缸的支承方
12、式亦设置支承键。为防 止蒸汽侵蚀，内缸的中分面螺栓、支撑键、垫片和定位 销均采用不锈钢材料。v内缸下半底部开有疏水孔，通过环形挠性疏水管穿过外 缸引出，用来排去内缸进汽腔的积水。内缸定位（图六）高、中压内缸v在内缸上开有热电偶孔，测量第一级蒸汽及金属温度， 用测得的内缸金属温度来代替高压转子第一级温度，用 测得的金属与蒸汽的温差和预先 规定的变化相比较，来 控制汽轮机的启动与负荷变动，以达到限制转子热应力 的目的。v在高压内缸内装有蒸汽室，蒸汽室与内缸的轴向和横向 定位均靠凸肩配合来实现，内缸与蒸汽室进口间有密封 环相配，以防漏汽。v内、外缸进汽口通过进汽挠性套筒来连接。挠性套筒焊 接于外缸接
13、口上，通过挠性套筒连接来吸收内外缸差胀 及减小热应力，进汽套筒与内缸 进汽口间同样配有密封 环。v中压内缸内装有中压#1 静叶持环和中压平衡活塞汽封， 中压内缸与外 缸的定位相似于高压内缸与外缸的定位。高、中压持环及平衡活塞 v汽轮机高中压部分各级隔板固定于持环上，持环 再固定于汽缸上。为了提供给水回热用蒸汽，汽 缸需设置多级抽汽口，持环将汽缸分成相应的 抽汽腔室。采用持环结构能使汽缸的形状简单， 便于制造，并可减少汽轮 机启停和负荷变化时 的温差和热应力。v持环上装有多级隔板，因而它承受了很大的压差 负荷，特别是高压静叶持环，9个压力级的压差 负荷通过支承凸肩传递于汽缸。持环必须具有足 够的
14、刚度，在大的压差负荷下，不会因变形过大 而产生动、静部分相碰的危险。持环内除了安装 各级隔板外，还装有径向汽封，它与动叶外缘围 带相配，以减少蒸汽绕过动叶顶部的泄漏。高、中压持环及平衡活塞v持环与汽缸之间的安装，既要保证其自由膨胀，又要保 证其中心不变。 持环用支承键支托于汽缸水平中分面上 ，上、下垫片保证了中心的上、下位置。在持环的顶部 和底部设有定位销，以确定中心的左、右位置；轴向定 位借助于支承凸缘，所有定位配合均留有余量，待总装 时加以修正。v持环为上、下半结构，中分面用长螺栓预紧连接。v高压静叶持环装于高压内缸中，内装9级隔板，6级后设 有抽汽口；中压#1静叶持环装于中压内缸中，内装
15、3级隔 板；中压#2静叶持环直接装于高中压外缸上，内装3级隔 板，两个中压静叶持环之间设有抽汽口。v由于反动式汽轮机动叶反动度较高，转子推力相应比较 大，因此转子加工成几个凸台用以平衡叶片上的推力。 高中压缸内共有 3 个平衡活塞汽封，它们的支承方式等 均与持环相同。这 3 个平衡活塞汽封用于密封高中压转 子上相应的三个凸台。高中压转子v高中压转子是由整体合金钢锻件加工而成 的无中心孔转子，无中心孔的结构与相同 情况下的有中心孔转子相比较，中心部位 最大切向应力可减少 1/2，转子的蠕变应 力也大为降低，转子寿命得以延长。高中压转子v高中压转子为双流结构，高压与中压为反流布置 ，转子支承于两个
16、径向轴承上，跨距为 6100mm ，装好叶片的转子重约 36.6 吨。v高压包括 1 级三叉型叶根的单列调节级及 9 级 T 型叶根的压力级，该种型式叶根密封性能好v中压共 6 级，从强度要求出发，采用了枞树型 叶根。各轮盘间的转子外圆有一系列高低齿槽， 以供装隔板汽封，在各级动叶围带处，均装有 径向汽封，在转子两端有成组高低槽用于安装汽 封，以防各级间漏汽及蒸汽的外泄。高中压转子v转子调阀端连接转子延伸轴，其上装有主油泵轮 并与危急遮断器小轴相连。v转子电机端与低压转子调阀端由与转子一体的联 轴器用配合螺栓刚性地连接在一起，形成刚性联 轴器连接（见图 7）。联轴器传递扭矩、轴向推 力、横向剪切负荷与弯矩。两转子之间配有垫片 ，联轴器凸缘与垫片凹口相匹配以达到定中心之 作用。借助于改变联轴器垫片厚度，可调整各转 子的相对位置，以保证所需的动静间隙。为了拆 去垫片，转子必须作轴向移动，使相邻转子之间 两半联轴器分离，直至脱开定位凸缘，为此在两 半 联轴器中设有顶开螺钉孔。图7刚性联轴器连接蒸汽室（喷嘴组）v高压蒸汽室的作用是接受进汽管进来的蒸 汽并支撑
