汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)分析

1、汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)分析汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件一、部件分類一、部件分類 1靜止部件：主要部件有汽缸、隔板、噴嘴、汽封、軸承和滑銷等； 2轉(zhuǎn)動(dòng)部件：主要部件有轉(zhuǎn)子（主軸、葉輪）、動(dòng)葉片、聯(lián)軸器等；汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件二、汽缸二、汽缸 汽缸是汽輪機(jī)的殼體。其作用是將進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽與大氣隔開，形成蒸汽能量轉(zhuǎn)換的封閉汽室；汽缸內(nèi)部安裝著隔板和隔板套（反動(dòng)式汽輪機(jī)中分別稱為靜葉環(huán)和靜葉持環(huán)）、汽封等部件，外部與進(jìn)汽、排汽及抽汽等管道相連接，因此還起著支承定位的作用。 汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件1. 汽缸分類：1）高壓缸：雙層缸體；2）中

2、壓缸：單層缸體；3）低壓缸：對(duì)稱分流式缸體；2. 汽缸的技術(shù)要求：1）足夠的強(qiáng)度與剛度；2）接合面有良好的密封性；3）良好的熱膨脹性；4）良好的氣動(dòng)性能；5）易于制造，便于安裝、運(yùn)行和檢修；汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件三、隔板三、隔板 隔板用來固定靜葉片，并將汽缸內(nèi)分隔成若干個(gè)汽室。為了安裝與拆卸方便，隔板通常做成水平對(duì)分形式。隔板內(nèi)圓孔處開有汽封安裝槽，用來安裝隔板汽封，減小隔板漏汽損失。 汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件1. 隔板分類：1）沖動(dòng)級(jí)隔板：a. 焊接隔板：用于汽輪機(jī)高、中壓部分，工作溫度250；b. 鑄造隔板：用于低壓部分，溫度250（成本低，制造簡單，尺 寸精度差）；2）反動(dòng)級(jí)隔板：反動(dòng)式汽輪機(jī)采用鼓式

3、轉(zhuǎn)子，動(dòng)葉片直接裝在轉(zhuǎn)鼓上。這樣與沖動(dòng)式汽輪機(jī)相比，其隔板內(nèi)徑增加了，沒有了隔板體這部分，因此又稱為靜葉環(huán)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)13/107汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件2. 隔板的安裝方式：一般采用上下分體式，下半隔板定位上半隔板。3. 隔板套：為了簡化結(jié)構(gòu)采用隔板套，隔板套用于固定幾塊隔板，再將隔板套至于汽缸之中。一般隔板套以給水回?zé)崞鞯某槠c(diǎn)來分段，與汽缸間形成抽汽室。汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件四、噴嘴（靜葉）四、噴嘴（靜葉） 將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，沖擊動(dòng)葉使之旋轉(zhuǎn)。 噴嘴組：噴嘴組是一個(gè)焊接結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在整鍛內(nèi)環(huán)張銑出葉片，再焊 上外環(huán)制成。汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件五、汽封五、汽封 汽輪機(jī)工作時(shí)，轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)而靜子部分不動(dòng)，

4、動(dòng)、靜部分之間必須留有一定的間隙，避免相互碰撞或摩擦。而間隙兩側(cè)一般都存在壓差，這樣就會(huì)有部分蒸汽通過間隙泄露，造成能量損失，使汽輪機(jī)效率降低。為了減小漏汽損失，在汽輪機(jī)的相應(yīng)部位設(shè)置了汽封。 汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件1. 汽封分類（按用途分）：1）通流部分汽封：動(dòng)葉葉頂汽封；靜葉葉根汽封；2）隔板汽封：安裝在隔板內(nèi)圈根部汽封槽中；3）軸端汽封：汽缸兩端與伸出軸之間的汽封；汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件六、軸承六、軸承 軸承是用于確定旋轉(zhuǎn)軸與其他零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)位置，起支承或?qū)蜃饔玫牧悴考?。汽輪機(jī)中，由于轉(zhuǎn)子載荷大，DN 值高，一般選用滑動(dòng)軸承。 汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件1. 汽輪機(jī)軸承分類：1）徑向軸承：支撐轉(zhuǎn)子重量以及轉(zhuǎn)

5、子質(zhì)量不平衡導(dǎo)致的離心力，確定轉(zhuǎn)子在汽缸里的正確徑向位置（支撐軸承、主軸承）；2）推力軸承：承受轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過程中的軸向推力，確定和保持轉(zhuǎn)子與汽缸的軸向相對(duì)位置，也稱為“相對(duì)死點(diǎn)相對(duì)死點(diǎn)”。汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件七、滑銷七、滑銷 汽輪機(jī)在啟動(dòng)、停機(jī)和工況變化時(shí)，溫度發(fā)生變化，將產(chǎn)生膨脹或收縮。為了保證汽缸受熱或冷卻后以正確的方向膨脹或收縮，并保持汽缸與轉(zhuǎn)子中心一致，設(shè)置了一套滑銷系統(tǒng)?；N系統(tǒng)通常由橫銷、縱銷、立銷等組成。 汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件立銷汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件八、轉(zhuǎn)子八、轉(zhuǎn)子 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的作

6、用是匯集各級(jí)動(dòng)葉柵所得到的機(jī)械能并傳給發(fā)電機(jī)。工作時(shí)，轉(zhuǎn)子除了要承受巨大的扭矩外，還要承受高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力引起的巨大應(yīng)力、溫度分布不均勻引起的熱應(yīng)力及軸系振動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力等，因此要求轉(zhuǎn)子具有很高的強(qiáng)度。1. 按結(jié)構(gòu)分類： 1） 輪式轉(zhuǎn)子： 輪式轉(zhuǎn)子主軸上裝有葉輪，動(dòng)葉片安裝在葉輪上，通常用于沖動(dòng)式汽輪機(jī)?？煞譃樘籽b式、整鍛式、組合式、焊接式。 2） 鼓式轉(zhuǎn)子：鼓式轉(zhuǎn)子沒有葉輪或有葉輪徑向尺寸也很小，動(dòng)葉片裝在轉(zhuǎn)鼓上，可縮短軸向長度和減小軸向推力，主要用于反動(dòng)式汽輪機(jī)。汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件a）套裝轉(zhuǎn)子：套裝式轉(zhuǎn)子的葉輪與主軸分別加工制造，裝配時(shí)將葉輪熱 套在軸上，此外軸上還有推力盤、汽封齒和

7、聯(lián)軸器等。 優(yōu)點(diǎn)：加工方便，能合理利用材料，質(zhì)量容易得到保證。 缺點(diǎn)：在高溫下工作時(shí)，會(huì)因材料的高溫蠕變和過大的溫差使葉輪與主軸間的過盈量消失，發(fā)生松動(dòng)。 應(yīng)用：套裝轉(zhuǎn)子一般用于中壓汽輪機(jī)和高壓汽輪機(jī)的低壓部分。 汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件b）整鍛轉(zhuǎn)子：由整體鍛件加工而成，葉輪、聯(lián)軸器對(duì)輪及推力盤與主軸 是一個(gè)完整的整體部件。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，強(qiáng)度和剛度較高，不會(huì)出現(xiàn)葉輪等零件松動(dòng)問題。 缺點(diǎn)：鍛件尺寸大，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和加工工藝要求較高，貴重材料消 耗大。 應(yīng)用：多用于大容量汽輪機(jī)高、中壓轉(zhuǎn)子部分。注：整鍛轉(zhuǎn)子的中心通常鉆有一個(gè)直徑為100mm的孔，其目的是將鍛件材質(zhì)差的部分去掉，防止缺陷擴(kuò)展，同時(shí)也便于

8、檢查鍛件質(zhì)量。隨著金屬冶煉和鍛造水平的提高，目前已有些整鍛式轉(zhuǎn)子不打中心孔。 汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件c）組合轉(zhuǎn)子 ：為充分發(fā)揮整鍛式和套裝式轉(zhuǎn)子的優(yōu)點(diǎn)，可采用組合轉(zhuǎn)子，即高壓部分采用整鍛式，中低壓部分采用套裝式，國產(chǎn)高參數(shù)大容量汽輪機(jī)的中壓轉(zhuǎn)子多采用這種結(jié)構(gòu)，如200MW汽輪機(jī)的中壓轉(zhuǎn)子就是組合式。 汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件d）焊接轉(zhuǎn)子：焊接轉(zhuǎn)子由若干個(gè)實(shí)心輪盤和兩個(gè)端軸焊接而成，具有強(qiáng)度高、剛度大、相對(duì)重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)焊接工藝要求很高，且要求材料有很好的焊接性能。隨著冶金和焊接技術(shù)的不斷發(fā)展，焊接轉(zhuǎn)子的應(yīng)用將日益廣泛。如國產(chǎn)300MW汽輪機(jī)的低壓轉(zhuǎn)子采用了焊接結(jié)構(gòu)，瑞士ABB公司生產(chǎn)的600M

9、W汽輪機(jī)的高、中、低壓轉(zhuǎn)子全部為焊接轉(zhuǎn)子。 汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件3）鼓式轉(zhuǎn)子：下圖4-22所示為反動(dòng)式300MW汽輪機(jī)的高中壓轉(zhuǎn)子，采用的鼓式結(jié)構(gòu)，除調(diào)節(jié)級(jí)外其它各級(jí)動(dòng)葉片直接裝在轉(zhuǎn)子上開出的葉片槽中。高中壓壓力級(jí)反向布置，轉(zhuǎn)子上還設(shè)有高、中、低壓三個(gè)平衡活塞，以平衡軸向推力。該汽輪機(jī)的低壓轉(zhuǎn)子以進(jìn)汽中心線為基準(zhǔn)兩側(cè)對(duì)稱，中部為轉(zhuǎn)鼓形結(jié)構(gòu)，末級(jí)和次末級(jí)為整鍛葉輪結(jié)構(gòu)。 汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件九、動(dòng)葉片九、動(dòng)葉片 套將蒸汽動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的部件。主要包括葉型（工作部分）、葉根和葉頂三部分。 1）葉型：葉片工作部分的截面形狀稱為葉型，葉型的設(shè)計(jì)決定了氣流在流道中的損失情況，按工作原理可分為沖

10、動(dòng)級(jí)和反動(dòng)級(jí)。 汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件 2）葉根：葉片通過葉根安裝在葉輪上，葉根連接的牢固性直接影響到汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。可分為： a）T型葉根： T型葉根結(jié)構(gòu)簡單、加工方便，被短葉片普遍采用。其缺點(diǎn)是在葉片離心力的作用下，葉根會(huì)對(duì)輪緣兩側(cè)產(chǎn)生彎矩，使輪緣有張開的趨勢(shì)。汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件 b）叉型葉根：這種葉根被制成叉型，安裝時(shí)從徑向插入輪緣上的叉槽中，并用鉚釘固定。這種葉根叉尾數(shù)可根據(jù)葉片離心力大小選擇，因而強(qiáng)度高，適應(yīng)性好。同時(shí)加工簡單，更換葉片方便。但其裝配工作量大，且需要較大的軸向空間，限制了它在整鍛轉(zhuǎn)子和焊接轉(zhuǎn)子上的應(yīng)用。這種葉根結(jié)構(gòu)多用于大功率汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)級(jí)和末幾級(jí)。汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件 c）樅

11、樹型葉根：樅樹型葉根形狀呈楔形。安裝時(shí)，葉根沿軸向裝入輪緣上的樅樹形槽中。這種葉根承載截面接近按等強(qiáng)度分布，葉根的齒數(shù)可按葉片上載荷來選擇，因此承載能力大，強(qiáng)度適應(yīng)性好，拆裝方便。但加工復(fù)雜，精度要求高，主要用于載荷較大的葉片。汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件 3）葉頂：汽輪機(jī)的短葉片和中長葉片通常在葉頂用圍帶連在一起，構(gòu)成葉片組。長葉片則在葉型部分用拉金連接成組，或者圍帶和拉金都不用，成為自由葉片。 汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件 a） 圍帶：圍帶的作用是減小葉片工作的彎應(yīng)力；增加葉片剛性，調(diào)整葉片的自振頻率，以避開共振，提高葉片振動(dòng)安全性；使葉片頂部封閉，避免蒸汽從汽道頂部逸出，有的圍帶還裝設(shè)汽封，減小了級(jí)內(nèi)漏汽損失。

12、 可分為整體圍帶、鉚接或焊接圍帶和彈性拱形圍帶。汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件 b）拉金：拉金的作用是增加葉片的剛性，改善其振動(dòng)性能。拉金通常為612mm 的實(shí)心或空心金屬絲或金屬管，穿在葉型部分的拉金孔中。有的拉金與葉片焊接在一起，稱為焊接拉金；也有的不焊接，稱為松裝拉金或阻尼拉金。由于拉金處于蒸汽通道之中，增加了蒸汽流動(dòng)損失，并且拉金孔還會(huì)削弱葉片的強(qiáng)度，因此在滿足了葉片振動(dòng)要求的情況下，應(yīng)盡量避免采用拉金。 汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件十、聯(lián)軸器十、聯(lián)軸器 聯(lián)軸器又稱靠背輪，它的作用是連接汽輪機(jī)的各轉(zhuǎn)子及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，并傳遞轉(zhuǎn)子上的扭矩。按照結(jié)構(gòu)和特性，聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器、半撓性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器三種形式。 1

13、. 剛性聯(lián)軸器：剛性聯(lián)軸器用螺栓將兩根軸端部的對(duì)輪緊緊地連接在一起。其優(yōu)點(diǎn)是連接剛性高，傳遞扭矩大；結(jié)構(gòu)簡單，尺寸?。粶p少了軸承個(gè)數(shù)，縮短了機(jī)組長度。缺點(diǎn)是傳遞振動(dòng)和軸向位移，對(duì)轉(zhuǎn)子找中心要求很高。這種聯(lián)軸器被廣泛應(yīng)用于大功率汽輪機(jī)中，如國產(chǎn)引進(jìn)型300MW汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件 2）半撓性聯(lián)軸器：半撓性聯(lián)軸器的兩對(duì)輪之間通過一個(gè)波形套筒相連接，在扭轉(zhuǎn)方向是剛性的，而彎曲方向是撓性的。波形套筒具有一定的彈性，故可吸收部分振動(dòng)，并允許兩轉(zhuǎn)子的中心有少許偏差，而這種偏差是汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)由于熱膨脹不同可能出現(xiàn)的。因此半撓性聯(lián)軸器被廣泛用來連接汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，國產(chǎn)200MW、300MW機(jī)組的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間都采用了這種聯(lián)軸器。 熱能與動(dòng)力工程專業(yè)43/107汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與部件 2）撓性聯(lián)軸器：用于小型汽輪機(jī)，分為齒形聯(lián)軸器