汽輪機本體結(jié)構(gòu)

1、 CN300CN30016.67/537/537-216.67/537/537-2型汽輪機型汽輪機 本體結(jié)構(gòu)介紹本體結(jié)構(gòu)介紹 蘇培臣蘇培臣 本體培訓(xùn)提綱本體培訓(xùn)提綱1. 概述2. 機組主要技術(shù)規(guī)范3. 主機結(jié)構(gòu)4. 汽封系統(tǒng)5. 滑銷系統(tǒng)6. 軸承及盤車裝置 1 1 概述概述 本機是上汽引進美國西屋公司技術(shù)生產(chǎn)的新型機組，是亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸、雙排汽反動式汽輪機，具有較高的效率和安全可靠性。采用積木塊式設(shè)計思想，在保留西屋公司的技術(shù)特點如反動式葉片、整鍛轉(zhuǎn)子、多層汽缸、數(shù)字電液調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，又對該機組進行了改進，如采用控制渦流型設(shè)計、動葉自帶圍帶成圈連接等，使機組整體的可靠性、經(jīng)

2、濟性有很大的提高。 2 2 機組主要技術(shù)規(guī)范機組主要技術(shù)規(guī)范汽輪機型號：CN30016.67/537/537-2型汽輪機型式：亞臨界、一次中間再熱、雙缸雙排汽、反動、抽汽凝汽式 通流級數(shù)：36級 高壓通流+12中壓通流9低壓通流2X7末級葉片高度：900mm回?zé)嵯到y(tǒng)級數(shù)：8級（3高+4低+1除氧） 主要參數(shù)見下表機組出力 額定純凝工況：307.22MW額定抽汽工況：296.98MW最大抽汽工況：277.55MW 主汽門前額定蒸汽壓力 16.67MPa 主汽門前額定蒸汽溫度 537 再熱蒸汽門前額定蒸汽溫度537 額定進汽量(純凝工況) 966.88t/h 最大進汽量 1025t/h 額定供熱抽

3、汽量 170t/h最大供熱抽汽量 250t/h 額定供熱抽汽壓力 1.28MPa (0.81.28 MPa可調(diào))額定供熱抽汽溫度 366.2 額定工況凈熱耗 7786.3kJ/kW.h 3 3 主機結(jié)構(gòu)主機結(jié)構(gòu)3.1 汽缸3.2 轉(zhuǎn)子 3.3 閥門 3.1汽缸汽缸 本汽輪機汽缸由高、中壓缸和低壓缸兩部分組成。高、中壓部分合缸，且為雙層缸，高壓部分和中壓部分按汽流方向反向布置。低壓缸為三層缸，雙分流式，有兩個排汽口，蒸汽從中間進入向兩側(cè)對稱流動。一、高、中壓汽缸 高、中壓部分外缸采用合缸方案，內(nèi)缸則分為獨立的高壓內(nèi)缸和中壓內(nèi)缸。高、中壓部分壓力級組反向布置，高壓部分的調(diào)節(jié)級與壓力級組也是反向布置

4、，以減少總的軸向推力。1、高、中壓外缸 高壓部分主蒸汽由分別位于上、下缸的各三根主蒸汽導(dǎo)管引人，一段抽汽管、至中壓平衡活塞汽封二段的連通管由上缸引出，高壓缸排汽管則由下缸引出。中壓進汽則由中壓部分下缸的兩根進汽管引人，三段抽汽管亦由下缸引出，中壓缸排汽則由上部經(jīng)中低壓連通管排至低壓缸。 外缸由下缸中分面前后伸出的四個貓爪，分別搭在前軸承箱和與低壓缸下半焊在一體的#2軸承箱上。貓爪采用懸掛式結(jié)構(gòu)，即下貓爪支撐，將下貓爪位置提高，使貓爪承力面正好與汽缸中分面在同一水平面上。 高壓外缸兩端有“H”形定中心梁，通過它與前軸承箱及#2軸承箱相連，在高、中壓缸熱膨脹時起推拉作用，保證高、中壓汽缸與軸承箱的

5、相對位置的不變，使汽缸與軸中心不變。高壓進汽導(dǎo)管高壓內(nèi)、外缸夾層冷卻蒸汽至中壓平衡活塞汽封二段的連通管一段抽汽管高、中壓缸平衡管高窄法蘭（不需要法蘭、螺栓加熱）下貓爪支撐（懸掛式結(jié)構(gòu)）“H”形定中心梁（高、中壓外缸兩端各一個）2、高、中壓內(nèi)缸 高壓內(nèi)缸內(nèi)依次安裝有高壓進汽平衡活塞持環(huán)、噴咀室、高壓靜葉持環(huán)。缸內(nèi)有一級沖動式調(diào)節(jié)級和與之反向布置的十二級反動式壓力級。 中壓內(nèi)缸內(nèi)部依次安裝有中壓平衡活塞持環(huán)及中壓#1靜葉持環(huán)（持前五級）。 高、中壓內(nèi)缸分別支撐在外缸的水平中分面上，前、后軸封汽封體及中壓#2靜葉持環(huán)（持后四級）、高壓排汽側(cè)平衡持環(huán)也支撐在外缸上。高壓后四級高壓前八級一段抽汽口3、噴

6、嘴室及噴嘴組 主蒸汽從鍋爐經(jīng)兩根主蒸汽管分別進入配置在高、中壓外缸兩側(cè)平臺上的兩個主汽門調(diào)門裝置，調(diào)門后的蒸汽由六根撓性導(dǎo)汽管分別導(dǎo)入設(shè)置在高壓內(nèi)缸內(nèi)的六個噴嘴室中。六個噴嘴室沿汽缸圓周均勻布置，使內(nèi)缸的受熱有很大的對稱性。噴嘴室為單獨制造，使主蒸汽只作用于噴嘴室，內(nèi)缸承受的是調(diào)節(jié)級后的汽壓和汽溫，可使汽輪機因變負(fù)荷運行時溫度變化引起的熱應(yīng)力減小到最低限度。 配汽方式如下圖：調(diào)節(jié)級噴嘴組（每組六個噴嘴）4、高、中壓進汽套管 進汽套管是一個雙層套管，外套管與外缸焊接在一起，避免了漏汽。內(nèi)套管插入噴嘴蒸汽室入口管內(nèi)，見下圖外套管（與外缸焊接在一起）內(nèi)套管5、蒸汽冷卻 本機組高、中壓缸采用雙層缸，并

7、在高、中壓內(nèi)、外缸夾層引入冷卻蒸汽，以降低外缸的溫度及其所承受的壓力。高壓內(nèi)、外缸夾層冷卻蒸汽來自高壓平衡活塞汽封的漏汽。這股汽流通過夾層后，一部分與高壓缸排汽匯合，另一部分則通過上部的連通管進入中壓平衡活塞汽封中段。 由于噴嘴室及噴嘴組承受主蒸汽高溫高壓，因此，利用調(diào)節(jié)級做功后的蒸汽，經(jīng)調(diào)節(jié)級葉輪平衡孔引至噴嘴組冷卻孔，用來冷卻噴嘴組，而調(diào)節(jié)級來的大流量的蒸汽反向流過噴嘴室外壁對其他進行冷卻，從冷卻孔流出的蒸汽進入第一壓力級前汽室。通過冷卻后，金屬溫度的降低使其強度壽命延長一倍以上。詳見下圖：高壓內(nèi)、外缸夾層冷卻蒸汽至中壓平衡活塞汽封二段的連通管中壓進汽平衡活塞中壓平衡持環(huán)中壓第一級葉輪冷卻

8、二、低壓汽缸 本機低壓缸的設(shè)計，考慮到在額定工況下進汽溫度為334.3 ，而排汽溫度為34.3 ，兩者的溫差為300 ，是整機中溫差最大的部分，為了改善汽缸的膨脹，故采用三層缸結(jié)構(gòu)，一個外缸，兩層內(nèi)缸。進汽口與排汽口之間的溫差由三層缸分配，龐大的外缸處于低溫狀態(tài)，膨脹較小。 低壓通流部分分段安裝在#1、2內(nèi)缸中，對稱反向各有七級。 #1內(nèi)缸中，采用了靜葉持環(huán)結(jié)構(gòu)。調(diào)閥端靜葉持環(huán)內(nèi)裝有兩級隔板，它后面有五段抽汽口，其他三級采用隔板套結(jié)構(gòu)；電機端靜葉持環(huán)上裝有四級隔板，它后面有六段抽汽口，第五級直接安裝于隔板套中。兩端第五級后有七段抽汽口。 #2內(nèi)缸中的六、七級處于低溫段，其內(nèi)外溫差不大，直接在內(nèi)

9、缸的凸緣部分開出隔板槽裝入隔板。兩端第六級后的下缸出有八段抽汽口。 低壓排汽缸有兩只，前后對稱，做成徑向擴壓式，可使排汽的速度能轉(zhuǎn)化為壓力能，減少排汽損失，提高機組效率。排汽缸內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流板及噴水降溫裝置。 排汽缸下部與凝汽器相連，并采用不銹鋼波形節(jié)彈性連接，去掉了凝汽器支撐彈簧以減少汽缸與凝汽器相對膨脹產(chǎn)生的熱應(yīng)力。#1低壓內(nèi)缸#2低壓內(nèi)缸三、大氣閥 大氣閥裝于汽輪機低壓缸兩端內(nèi)汽缸端蓋上，其用途是當(dāng)?shù)蛪焊椎膬?nèi)壓超過其最大設(shè)計安全壓力時，自動進行危急排汽。動作壓力為0.0340.048MPa。3.2轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 汽輪機轉(zhuǎn)子主要由主軸、葉輪、動葉片、聯(lián)軸器等構(gòu)成。轉(zhuǎn)子按主軸與其它部分之間的組合方式，

10、分為套裝、整鍛、焊接、組合等四大類。本機因高、中壓轉(zhuǎn)子長期在高溫下運行，故采用整鍛轉(zhuǎn)子，而低壓轉(zhuǎn)子工作在蒸汽的低壓區(qū)，其蒸汽容積流量大，低壓轉(zhuǎn)子直徑大，末葉片較長，套裝轉(zhuǎn)子已不能適應(yīng)其強度要求，故也采用整鍛轉(zhuǎn)子。一、高、中壓轉(zhuǎn)子 高壓轉(zhuǎn)子與中壓轉(zhuǎn)子是一根合金鋼鍛件加工而成，材料為30CrlMoV，在調(diào)閥端有一短軸用螺栓與之連接。短軸上依次有危急遮斷器、主油泵葉輪、測速齒輪、推力盤。危急遮斷器主油泵測速齒輪推力盤 高、中壓轉(zhuǎn)子上依次有#1軸承軸頸、高壓缸前汽封、高壓排汽側(cè)平衡活塞、高壓通流部分十二個反動式壓力級動葉片、調(diào)節(jié)級葉片、高壓進汽側(cè)平衡活塞、中壓平衡活塞、中壓通流部分九個反動式壓力級動葉

11、片、高中壓缸后汽封、#2軸承軸頸及聯(lián)軸器。高壓排汽側(cè)平衡活塞高中壓缸前汽封#1軸承軸頸 高壓十二個反動式動葉片加平衡螺塞的工藝孔 調(diào)節(jié)級葉輪平衡孔調(diào)節(jié)級葉片高壓進汽側(cè)平衡活塞中壓平衡活塞 轉(zhuǎn)子的通流部分布置如下： 高壓調(diào)節(jié)級與高壓壓力級反向布置，而高壓壓力級與中壓壓力級也是反向布置。高壓單列調(diào)節(jié)級布置在轉(zhuǎn)子中部，蒸汽在調(diào)節(jié)級做功后轉(zhuǎn)180度依次通過高壓側(cè)十二個壓力級做功。中壓通流部分亦是由轉(zhuǎn)子中間進汽，流向發(fā)電機端九個壓力級。 因高、中壓壓力級均采用反動式動葉片，為避免軸向推力過大，故采用鼓式轉(zhuǎn)子，即各壓力級均無葉輪，動葉直接安裝在轉(zhuǎn)子上開出的葉片槽中。 由于高、中壓壓力級均為反動式，故轉(zhuǎn)子上

12、的軸向推力較大，為平衡高、中壓轉(zhuǎn)子的軸向推力，除了在通流部分布置上采用高、中壓反向布置，調(diào)節(jié)級葉輪上開有斜孔外，轉(zhuǎn)子上還設(shè)有三個平衡活塞。 平衡活塞就是將軸封套直徑加大，在轉(zhuǎn)子上形成帶齒形軸封的較大凸肩，蒸汽由凸肩齒形間隙的一端流向另一端時，因節(jié)流而產(chǎn)生壓降，由于凸肩兩側(cè)所承受的壓力不同，于是產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子通流部分固有推力相反的軸向附加力并與之平衡。高壓進汽區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)子上加工有高、中壓平衡活塞，高壓通流部分的軸向推力由這兩級平衡活塞加以平衡，再加上高壓排汽平衡活塞的作用，軸向推力最后只剩下一個較小的正向推力指向發(fā)電機端，保證額定負(fù)荷下轉(zhuǎn)子不漂移，運行穩(wěn)定。 轉(zhuǎn)子上設(shè)有三個動平衡加重面，分別在高壓排汽

13、側(cè)平衡活塞調(diào)閥端面，中壓排汽端面及中壓平衡活塞高壓端面，設(shè)有工藝孔，供現(xiàn)場不揭缸加裝平衡螺塞。二、低壓轉(zhuǎn)子 低壓轉(zhuǎn)子由于直徑大，所受離心力劇增，故采用合金鋼整鍛轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子以進汽中心線為準(zhǔn)，兩側(cè)對稱布置各七級。由于轉(zhuǎn)子采用對分式，其軸向推力基本上自相平衡，而無需采用其他措施。見下圖：中間進汽，兩側(cè)對稱分流。三、轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器 汽輪機高、中壓轉(zhuǎn)子和低壓轉(zhuǎn)子及低壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機轉(zhuǎn)子之間均用剛性聯(lián)軸器連接，傳遞扭矩和軸向力。采用剛性聯(lián)軸器的兩轉(zhuǎn)子徑向和軸向上都沒有相對位移，有利于保持轉(zhuǎn)子中心不變，但容易傳遞振動，所以對安裝精度要求很高。 發(fā)電機轉(zhuǎn)子和低壓轉(zhuǎn)子之間裝有盤車大齒輪。低壓轉(zhuǎn)子剛性聯(lián)軸器高中壓轉(zhuǎn)子剛性

14、聯(lián)軸器3.3汽門 汽輪機的啟動、停機和功率的變化，是通過汽門的開大或關(guān)小來改變進入汽輪機的蒸汽流量和蒸汽參數(shù)，或同時改變蒸汽流量和蒸汽參數(shù)來達(dá)到的。這種汽門稱為調(diào)速汽門。當(dāng)機組運行時，機組出現(xiàn)異常現(xiàn)象，需要緊急停機時，除了關(guān)閉調(diào)速汽門外，另外還設(shè)置有可以快速切斷新汽汽源，保護設(shè)備安全的汽門，即為自動主汽門。 當(dāng)汽輪機甩負(fù)荷時，要求高壓調(diào)速汽門迅速關(guān)小，保證轉(zhuǎn)子飛升最大轉(zhuǎn)速不超過危急遮斷器動作轉(zhuǎn)速，但是中間再熱器和中間再熱管道中的熱慣性仍會使轉(zhuǎn)子超速，所以必須在中壓缸進口處裝有中壓調(diào)速汽門，在甩負(fù)荷時，與高壓調(diào)門同時關(guān)小，維持機組的空載運行。中壓調(diào)門除了上述作用外， 在機組負(fù)荷小于35%后也要隨

15、負(fù)荷改變開度，起調(diào)節(jié)作用。其目的是維持再熱器和旁路系統(tǒng)中有個恒定的壓力，保護再熱器不被過燒。高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥殼是一個整體合金鋼鑄件，機組裝有兩個高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥，分別位于高中壓缸兩側(cè)，每個主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥包括一個水平安裝的主汽閥和三個相同的垂直安裝的調(diào)節(jié)閥。再熱主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥殼是合金鋼鑄件，機組裝有兩個再熱主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥，分別位于高中壓缸兩側(cè)（位于高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥之前），每個再熱主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥包括一個搖板式主汽閥和一個調(diào)節(jié)閥。3.3.1 3.3.1 高壓主汽高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥調(diào)節(jié)聯(lián)合閥調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥主汽閥主汽閥(“雙重閥碟” 結(jié)構(gòu))(單座結(jié)構(gòu)單座結(jié)構(gòu) ）再熱主汽調(diào)節(jié)閥AA3.3.2 3.3.

16、2 再熱主汽再熱主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥調(diào)節(jié)聯(lián)合閥BBB-B中壓調(diào)節(jié)閥中壓調(diào)節(jié)閥再熱主汽閥再熱主汽閥(雙座活塞式雙座活塞式)(撲板式撲板式 ）汽封工作原理汽封體結(jié)構(gòu) 5 滑銷系統(tǒng)滑銷系統(tǒng) 5.1 汽缸的絕對膨脹 汽輪機滑銷系統(tǒng)由橫銷、縱銷等組成。 橫銷的作用是保證汽缸在橫向的正確膨脹，并限制汽缸的縱向移動以確定汽缸的軸向位置，保證汽缸在運行中受熱膨脹時中心位置不會發(fā)生變化；縱銷的作用是保證汽缸的縱向正確膨脹，并限制汽缸橫向移動以確定汽缸的橫向位置。 高、中壓缸的橫銷是設(shè)置在前、后兩對貓爪下面，能隨汽缸因軸向的膨脹推動軸承箱向前或向后移動。高、中壓缸下部的“H”形梁不僅保證了汽缸與軸承箱的相對位置，而且也

17、隨著汽缸膨脹推動軸承箱的移動。 縱銷中心線與橫銷中心線的交點形成整個汽缸的膨脹死點，在汽缸膨脹時，該點始終保持不動，汽缸只能以此點向前、后、左、右膨脹。 整個機組以死點為中心，通過高壓缸帶動前軸承箱作軸向自由膨脹。前軸承箱的位置即表示高、中、低壓缸向前膨脹值之和。汽缸對基礎(chǔ)的膨脹值稱為絕對膨脹值。5.2 轉(zhuǎn)子對汽缸的相對膨脹 當(dāng)汽輪機啟動、停機或負(fù)荷變化時，汽缸和轉(zhuǎn)子都會產(chǎn)生受熱膨脹或冷卻收縮，由于轉(zhuǎn)子的受熱表面積比汽缸小，且轉(zhuǎn)子質(zhì)量比相對的汽缸小，蒸汽對轉(zhuǎn)子的傳熱比對汽缸快得多，因此轉(zhuǎn)子和汽缸 存在膨脹差，而這差值是指轉(zhuǎn)子相對汽缸而言，故稱為相對膨脹差。 在機組啟動加熱時，轉(zhuǎn)子的膨脹大于汽缸

18、膨脹，產(chǎn)生正脹差，而機組停機冷卻時，轉(zhuǎn)子冷卻較快，其收縮亦比汽缸快，產(chǎn)生負(fù)脹差。推力軸承的位置就是轉(zhuǎn)子相對汽缸膨脹的死點。 汽輪機滑銷系統(tǒng)見下圖： 6. 軸承及盤車裝置軸承及盤車裝置6.1 軸承 汽輪機采用的軸承有徑向支持軸承和推力軸承兩種。徑向軸承用來承擔(dān)轉(zhuǎn)子的重量和旋轉(zhuǎn)的不平衡力，并確定轉(zhuǎn)子的徑向位置，以保證通流部分正確的徑向間隙。推力軸承承受蒸汽作用在轉(zhuǎn)子上的軸向推力，并確定轉(zhuǎn)子的軸向位置，以保證通流部分正確的軸向間隙。6.1.1 徑向支持軸承 本機組共有六個徑向支持軸承，高中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機轉(zhuǎn)子各有兩個徑向支持軸承。結(jié)構(gòu)形式為：#1和#2軸承為四瓦塊可傾瓦式，#3軸承為三瓦塊可傾瓦式，#4 、#5、#6軸承為圓筒式。 可傾瓦支持軸承又稱活支多瓦軸承，一般由35塊能在支點上自由傾斜的弧形瓦塊組成。瓦塊在工作時可以隨