汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)：第一節(jié)汽缸【高等教學(xué)】

1、二、 進(jìn)汽部分與汽缸,一、進(jìn)汽部分 汽輪機(jī)的進(jìn)汽部分就是高壓缸的前端，即從調(diào)節(jié)汽閥到調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴這段區(qū)域。對(duì)多缸汽輪機(jī)包括：高壓進(jìn)汽部分和中壓進(jìn)汽部分。 它主要包括蒸汽室（調(diào)節(jié)汽閥的）、主蒸汽導(dǎo)汽管、導(dǎo)汽管與汽缸的連接部分、閥門和噴嘴室，是汽輪機(jī)中承受蒸汽壓力和溫度最高的部分,1,古柏文檔,導(dǎo)汽管：將通過調(diào)節(jié)汽閥的蒸汽送進(jìn)汽輪機(jī)的噴嘴室。 噴嘴室：將蒸汽送進(jìn)汽輪機(jī)通流部分的直接部套，上面固定有汽輪機(jī)的第一級(jí)噴嘴（組）。 調(diào)節(jié)汽閥：用來改變進(jìn)入到汽輪機(jī)的蒸汽量，調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速或功率，并控制第一級(jí)的通流面積（高壓調(diào)節(jié)汽閥）。 主汽閥：汽輪機(jī)保護(hù)裝置的主要執(zhí)行元件，起保護(hù)汽輪機(jī)安全的作用,2,古柏文

2、檔,一）進(jìn)汽部分的布置方式,1、閥門布置情況 高壓聯(lián)合汽閥：包括高壓主汽閥和高壓調(diào)節(jié)汽閥。表示方法（TV，GV ）或（ MSV，CV） 中壓聯(lián)合汽閥（CRV）：包括中壓主汽閥（RSV）和中壓調(diào)節(jié)汽閥（IV,3,古柏文檔,600MW超臨界汽輪機(jī)高壓進(jìn)汽部分,4,古柏文檔,高壓聯(lián)合閥,5,古柏文檔,中聯(lián)門,6,古柏文檔,進(jìn)汽噴嘴布置,7,古柏文檔,1）高壓主汽閥,概述 a.大型機(jī)組為減小流動(dòng)損失，在主汽閥前邊的蒸汽管道上不再裝設(shè)電動(dòng)主汽閥及其它閥門，因此主汽閥就是汽輪機(jī)進(jìn)汽的總閥門。 b.汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，主汽閥全開；汽輪機(jī)停機(jī)時(shí)，主汽閥關(guān)閉,8,古柏文檔,C.主汽閥的主要功能是：運(yùn)行中當(dāng)汽輪機(jī)的

3、任一遮斷保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，主汽閥應(yīng)能快速關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)停機(jī)；機(jī)組啟動(dòng)時(shí)用于預(yù)暖調(diào)節(jié)閥腔室（預(yù)啟閥開啟進(jìn)行預(yù)暖，也可以通過設(shè)置旁路閥進(jìn)行預(yù)暖）；另外還可以對(duì)汽輪機(jī)的進(jìn)汽量進(jìn)行控制。 d.要求主汽閥完成關(guān)閉動(dòng)作的時(shí)間0.2s,9,古柏文檔,高壓主汽閥結(jié)構(gòu)示意圖,1-閥蓋； 2-預(yù)啟閥； 3-閥碟； 4-閥桿； 5-閥殼； 6-閥桿套筒； 7-閥座； 8-閥座前疏水；9-閥座后疏水；10-閥桿漏汽；11-彈簧室； 12-油動(dòng)機(jī),10,古柏文檔,2）高壓調(diào)節(jié)汽閥,概述 a.各調(diào)節(jié)汽閥的出口通過導(dǎo)汽管分別與高壓缸的四個(gè)噴嘴蒸汽室相連接。 b.汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，通過調(diào)節(jié)汽閥來改變進(jìn)入到汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，從而改變汽

4、輪機(jī)的負(fù)荷,11,古柏文檔,3）中壓聯(lián)合汽閥,概述 a.中壓主汽閥與中壓調(diào)節(jié)汽閥組合成一體就稱為中壓聯(lián)合汽門，簡稱中聯(lián)門。 b.中壓主汽閥屬保護(hù)裝置，它不參與負(fù)荷調(diào)節(jié)，其閥門位置只有全開和全關(guān)兩個(gè)位置，汽輪機(jī)復(fù)位后即可開啟該閥。 c.中壓調(diào)節(jié)汽閥只在蒸汽旁路系統(tǒng)投入的情況下，調(diào)節(jié)中壓缸的進(jìn)汽量，高負(fù)荷下旁路系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)，中壓調(diào)節(jié)汽閥處于全開狀態(tài)不參與調(diào)節(jié)，以避免引起蒸汽節(jié)流損失,12,古柏文檔,中聯(lián)門結(jié)構(gòu)示意圖,1-主汽閥閥桿； 2-閥桿套筒； 3-中聯(lián)門閥殼； 4-主汽閥閥碟； 5-預(yù)啟閥； 6-主汽閥閥座； 7-閥桿； 8-配汽杠桿； 9-閥桿套筒； 10-閥蓋； 11-調(diào)節(jié)閥預(yù)啟閥； 12

5、-碟閥套筒； 13-調(diào)節(jié)閥閥碟； 14-濾網(wǎng)； 15、17-彈簧室； 16、18-油動(dòng)機(jī),13,古柏文檔,二、汽缸,汽缸是汽輪機(jī)的外殼。 （一）汽缸的作用：是將汽輪機(jī)的通流部分與大氣隔開，形成蒸汽能量轉(zhuǎn)換的封閉空間；以及支承汽輪機(jī)的其他靜止部件，如隔板（靜葉環(huán)）、隔板套（靜葉持環(huán)） 、汽封等部件；固定進(jìn)汽、排汽、抽汽管道,14,古柏文檔,二）汽缸結(jié)構(gòu)整體概述,1）一般為水平中分形式，上、下兩個(gè)半缸通過水平法蘭用螺栓緊固。 （2）為便于加工和運(yùn)輸，汽缸也常以垂直結(jié)合面分成幾段，并通過法蘭螺栓連接（大機(jī)組主要用于低壓缸）。 （3）汽缸通過貓爪或撐腳支承在軸承座或基礎(chǔ)臺(tái)板上，汽缸的外部連接有進(jìn)汽、排

6、汽、抽汽等管道,15,古柏文檔,4）大功率汽輪機(jī)都設(shè)計(jì)成多缸結(jié)構(gòu)。如原國產(chǎn)300MW機(jī)組為四缸結(jié)構(gòu)（高壓缸、中壓缸、低壓缸A與B），國產(chǎn)引進(jìn)型300MW機(jī)組為兩缸結(jié)構(gòu)（高中壓合缸與低壓缸）； 國產(chǎn)亞臨界600MW機(jī)組為四缸結(jié)構(gòu)，即由高壓缸、中壓缸、低壓缸A與B組成；國產(chǎn)超臨界600MW機(jī)組為三缸結(jié)構(gòu)，即由高中壓合缸、低壓缸A與B組成；超超臨界600MW機(jī)組為兩缸結(jié)構(gòu)，即由高中壓合缸、低壓缸組成,16,古柏文檔,5）根據(jù)每個(gè)汽缸的工作條件不同，汽缸可以設(shè)計(jì)成單層缸（大機(jī)組還要有隔板套，主要用于中壓缸）、雙層缸（反動(dòng)式汽輪機(jī)還可以有靜葉持環(huán)，高、中、低壓缸都可以采用）和三層缸（主要是低壓缸）。 （

7、6）汽缸的形狀大體上可分為圓筒形、圓錐形和階梯圓筒形,17,古柏文檔,三）汽缸的受力與要求,受力： （1）承受本身和裝在其內(nèi)部零部件的重量。 （2）承受內(nèi)外壓差的作用力。 （3）承受沿汽缸軸向和徑向溫度分布不均勻而產(chǎn)生的熱應(yīng)力。 （4）承受隔板前后壓差的作用力和蒸汽通過噴嘴時(shí)的反作用力,18,古柏文檔,要求,應(yīng)保證汽缸有足夠的強(qiáng)度和剛度、通流部分有較好的流動(dòng)性能、各部分受熱時(shí)能自由膨脹且中心不變、形狀簡單對(duì)稱，并盡量減小熱應(yīng)力,19,古柏文檔,四）高中壓缸的工作特點(diǎn),1）高、中壓缸內(nèi)溫度很高，高壓缸還承受著蒸汽的高壓作用（如超臨界600MW汽輪機(jī)的新蒸汽參數(shù)為24.2MPa、560，調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴

8、出口參數(shù)可達(dá)為16MPa左右、溫度530左右）。 （2）高參數(shù)、大功率汽輪機(jī)的高壓缸多采用雙層結(jié)構(gòu)，有的機(jī)組甚至中壓缸也采用雙層缸,20,古柏文檔,3）在雙層缸的內(nèi)、外缸夾層中可以通以一定壓力和溫度的蒸汽來加熱和冷卻外缸（內(nèi)缸主要承受壓力變化，起壓力容器的作用；外缸主要承受溫差的變化）。 （4）采用雙層缸優(yōu)點(diǎn)： 1）每層汽缸承受的壓差和溫差減少，汽缸壁和法蘭的厚度減??； 2）加快了啟、停速度，有利于改善機(jī)組變工況運(yùn)行的適應(yīng)性； 3）外缸的材料可以比內(nèi)缸低一個(gè)等級(jí)而節(jié)約了優(yōu)質(zhì)耐熱合金鋼。 缺點(diǎn)：增加了安裝、檢修工作量,21,古柏文檔,沖動(dòng)式汽輪機(jī)高壓缸結(jié)構(gòu),22,古柏文檔,中壓缸結(jié)構(gòu),23,古柏

9、文檔,沖動(dòng)式高、中壓合缸結(jié)構(gòu),24,古柏文檔,五）低壓缸,包括：低壓通流部分和排汽室,25,古柏文檔,1、低壓缸的工作特點(diǎn),1）尺寸：大功率汽輪機(jī)低壓缸的工作壓力低，但排汽容積流量很大，使低壓缸的尺寸很大。 （2）排汽口：為了增大汽輪機(jī)的功率，排汽口數(shù)目多。 （3）強(qiáng)度、剛度：低壓缸內(nèi)蒸汽的壓力比較低，但進(jìn)出口溫度差比較大，缸體強(qiáng)度一般沒有什么問題。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的重要問題是保證剛度。 （4）流動(dòng)性：保持良好的流動(dòng)性，以減小排汽損失；并將排汽動(dòng)能轉(zhuǎn)換成為壓力能，降低排汽壓力，提高蒸汽作功能力。 （5）熱膨脹：低壓缸進(jìn)排汽溫差大，體積龐大，熱膨脹也是一個(gè)主要問題,26,古柏文檔,2、解決方法,1）

10、低壓缸一般采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)和對(duì)稱分流（來滿足大排汽通道的要求），并用加強(qiáng)筋加固。 （2）排汽室采用徑向擴(kuò)壓結(jié)構(gòu)，減小排汽損失，保證有良好的流動(dòng)性。 （3）低壓缸采用雙層或三層缸結(jié)構(gòu)（內(nèi)缸承受高溫，外缸接觸的是排汽溫度,27,古柏文檔,3、低壓缸的結(jié)構(gòu),1）雙層結(jié)構(gòu)的低壓缸 1-內(nèi)缸；2-外缸；3-排汽室；4-擴(kuò)壓器；5-汽輪機(jī)后軸承；6-隔板及隔板套；7-擴(kuò)壓管斜前壁；8-進(jìn)汽口；9-低壓轉(zhuǎn)子,28,古柏文檔,2）低壓缸,29,古柏文檔,3）國產(chǎn)引進(jìn)型300MW汽輪機(jī)低壓缸-三層,1-外缸；2-次內(nèi)缸；3-內(nèi)缸；4-靜葉持環(huán)；5-靜葉及靜葉環(huán)；6-動(dòng)葉,30,古柏文檔,4、低壓缸頂部的密封,低

11、壓缸進(jìn)汽通道與低壓外缸及第二層內(nèi)缸之間采用了頂部密封結(jié)構(gòu)，有利于補(bǔ)償?shù)蛪喝龑悠字g的相對(duì)膨脹和中低壓連通管的膨脹。 1-進(jìn)汽通道；2-外缸；3-次內(nèi)缸,31,古柏文檔,5、低壓缸的噴水裝置,設(shè)置原因： 汽輪機(jī)啟動(dòng)、空負(fù)荷及低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于蒸汽流量小，不能帶走鼓風(fēng)摩擦所產(chǎn)生的熱量，使排汽缸溫度升高、汽缸變形，引起機(jī)組振動(dòng)或發(fā)生事故,32,古柏文檔,工作過程： 噴水管沿著末級(jí)葉根布置在下半圓周上，其上鉆有兩排噴水孔，將水順著汽流呈一定的傾斜角噴入排汽缸空間，起降溫作用。（溫度高于80自動(dòng)投入，或機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)600r/min投入，帶15%負(fù)荷后自動(dòng)停止,33,古柏文檔,6、連通管,連通管由鋼板卷曲

12、后焊接而成，為了使汽流在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)壓損盡可能小，在每個(gè)斜接的彎管中，裝入一組由多個(gè)葉片組成的導(dǎo)流葉片環(huán)，以使汽流平穩(wěn)的改變方向，減小汽流流動(dòng)阻力。上部有檢查維修用的人孔門,34,古柏文檔,3、國產(chǎn)引進(jìn)型300MW汽輪機(jī),不設(shè)法蘭螺栓加熱裝置。主要原因有： （1）法蘭螺栓直徑小、節(jié)距密，且盡可能靠近汽缸內(nèi)壁。 （2）外缸兩側(cè)設(shè)計(jì)成溫差大而壓差小，可采用較薄的缸壁和較窄的法蘭；內(nèi)缸兩側(cè)溫差小而壓差大，主要承受壓應(yīng)力，而沿壁厚的溫度剃度減至最小。 （3）該機(jī)組的動(dòng)、靜間隙較大，可增大脹差的限制值,35,古柏文檔,三、汽缸的支承,單缸汽輪機(jī)的支承分為高壓側(cè)支承和低壓側(cè)支承。 多缸汽輪機(jī)的支承分為高壓缸

13、支承、中壓缸支承或高中壓缸支承、低壓缸支承。不僅有外缸支承，還有內(nèi)缸支承。 外汽缸通過其外伸的搭腳（貓爪）支承在軸承座或基礎(chǔ)臺(tái)板上。 內(nèi)汽缸通過搭腳支承在外缸水平結(jié)合面的凸臺(tái)或凹槽上,36,古柏文檔,四、滑銷系統(tǒng),設(shè)置原因：汽輪機(jī)在啟動(dòng)、停機(jī)和工況變化時(shí)，溫度變化較大，將產(chǎn)生膨脹和收縮。為了保證汽缸能定向自由膨脹，并能保持與轉(zhuǎn)子中心一致，避免因膨脹不暢產(chǎn)生不應(yīng)有的應(yīng)力及機(jī)組振動(dòng)，因而必須設(shè)置一套滑銷系統(tǒng),37,古柏文檔,1、滑銷系統(tǒng)的組成,組成：主要由橫銷、縱銷、立銷、角銷組成。 橫銷引導(dǎo)汽缸沿橫向滑動(dòng)，并在軸向起定位作用。高、中壓缸貓爪與軸承座之間設(shè)有橫銷；低壓缸搭腳與臺(tái)板之間設(shè)有橫銷，左右各一個(gè)成對(duì)出現(xiàn)。 縱銷引導(dǎo)軸承座和汽缸沿軸向滑動(dòng)，并限制軸向中心線橫向移動(dòng)。安裝在軸承座底部與臺(tái)板之間及低壓缸兩端與臺(tái)板之間（低壓軸承座與低壓外下缸一體時(shí),38,古柏文檔,立銷引導(dǎo)汽缸沿垂直方向膨脹，并與縱銷共同保持機(jī)組的軸向中心不變。安裝在汽缸與軸承座之間及低壓缸尾部與臺(tái)板之間（低壓軸承座與低壓外下缸分離時(shí)）。 死點(diǎn)縱銷中心線與橫銷中心線的交點(diǎn)為汽缸膨脹的固定點(diǎn)-死點(diǎn)。凝汽式汽輪機(jī)的死點(diǎn)多布置在低壓排汽口的中心或附近。死點(diǎn)可以是一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)等,39,古柏文檔,2、汽輪機(jī)各部位滑銷,a）立銷；（b）貓爪橫銷；（c）橫銷、縱銷；（d）角