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杭州中能汽輪動力有限公司報告人：錢小東二零一零年四月汽輪機本體介紹1/1/20251首先，對各位同仁、各位高工的到來

表示衷心感謝！1/1/20252目錄A.汽輪機兩大流派簡介B.汽輪機本體C.轉(zhuǎn)子D.汽缸E.滑銷系統(tǒng)F.汽封G.軸承H.沖擊式盤車1/1/20253A.汽輪機兩大流派簡介沖動式汽輪機：沖動式汽輪機指蒸汽主要在靜葉中進行膨脹增加流速，蒸汽熱能被轉(zhuǎn)換為動能，進入動葉柵改變流動方向，推動葉柵作周向運動，蒸汽的動能進一步轉(zhuǎn)化為機械能。為了改善蒸汽在動葉中流動的合理性，現(xiàn)代沖動式汽輪機各級均具有一定的反動度（一般在5%~30%的范圍內(nèi)），即蒸汽在動葉片中也發(fā)生很小的一部分膨脹，從而使汽流得到一定的加速作用，但仍算作沖動式汽輪機。反動式汽輪機：指蒸汽不僅在噴嘴中，而且在動葉片中也進行膨脹的汽輪機，反動式汽輪機的動葉片上不僅受到由于汽流沖擊而產(chǎn)生的作用力，而且受到蒸汽在動葉片中膨脹加速而產(chǎn)生的作用力。反動度在0.5左右。反動式汽輪機反動度常取0.5,以使動葉和靜葉可取相同葉型，從而簡化制造工藝。1/1/20254A.汽輪機兩大流派簡介一、兩種技術(shù)各有優(yōu)缺點，其中歐洲以反動式汽輪機為主流（如SIEMENS），美、日以沖動式汽輪機為主流(如GE、三菱重工），國內(nèi)以杭汽集團為龍頭，杭汽股份以反動式為主，中能公司做沖動式汽輪機。對于兩種技術(shù)相互比較來說，效率高低并不是由做功原理不同決定的，影響效率的因素有很多：如（1）葉型開發(fā)能力的高低；（2）工況參數(shù)，適用范圍是否是葉型開發(fā)的最佳工況；（3）機械加工水平，裝配水平的高低。（4）本身兩種技術(shù)各自存在的一些優(yōu)缺點；下面我簡單的談?wù)勎覍煞N技術(shù)的一些了解及對比。如有不對的地方，請大家提出互相交流。因為國內(nèi)對兩種技術(shù)有代表性的是杭汽股份和中能公司，所以我下面就以此作為對比對象，向大家介紹一下。1/1/20255A.汽輪機兩大流派簡介沖動式具有較大的熱-功轉(zhuǎn)換能力，并且變工況性能好，所以兩類汽輪機都采用沖動級作為第一級（調(diào)節(jié)級）。中、小型汽輪機常采用復(fù)速級作為第一級，它是在一個葉輪上裝有兩列動葉，在兩列動葉之間裝有導(dǎo)向葉片。由噴嘴射出的高速汽流在第一列動葉內(nèi)將一部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械功；經(jīng)過導(dǎo)向葉片改變流動方向后，再進入第二列動葉片繼續(xù)作功，利用了一部分余速動能。因此復(fù)速級的焓降及作功能力比單列級更大。杭汽股份西門子反動式汽輪機結(jié)構(gòu)和中能公司沖動式汽輪機結(jié)構(gòu)也是如此。杭汽股份反動式汽輪機均采用單列沖動式調(diào)節(jié)級，而中能公司根據(jù)設(shè)計參數(shù)的不同，在低參數(shù)時（如1.0MPa,280℃）也采用單列沖動式調(diào)節(jié)級，但在中溫中壓（如3.43MPa，435℃）或者高溫高壓（8.83MPa，535℃）時，采用雙列復(fù)速級，這樣使機組在保證效率的前提下，能減少壓力級數(shù)，提高轉(zhuǎn)子剛性，使臨界轉(zhuǎn)速能避開運行轉(zhuǎn)速。反動式汽輪機與沖動式汽輪機結(jié)構(gòu)上最大的不同，沖動式汽輪機的動葉片出、入口側(cè)比較薄，中間比較厚，從入口到出口，流道截面積基本不變；反動式汽輪機葉片入口側(cè)比較厚，出口側(cè)比較薄，流道從入口到出口橫截面積逐漸縮小后再逐漸擴大。1/1/20256A.汽輪機兩大流派簡介由于反動式汽輪機每一級前后都存在壓力差，因而在整個轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生很大的軸向推力。為了減小這個軸向推力，反動式汽輪機不能像沖動式汽輪機那樣采用葉輪結(jié)構(gòu)，而是在轉(zhuǎn)子前部裝設(shè)平衡活塞來抵消軸向推力(見附圖一、附圖二)?；钊暗目臻g用聯(lián)通管和排汽管聯(lián)通，使活塞上產(chǎn)生一個向前的軸向推力，以達到平衡轉(zhuǎn)子軸向推力的目的。反動式級，動葉前后壓差較大，如果做成葉輪式，推力問題難以解決，因此只能不要葉輪。這導(dǎo)至轉(zhuǎn)子直徑較大，隔板汽封面積大，級間漏汽量大，而且級間漏氣會影響下一級葉片頂部和底部的汽流流動，使級效率降低。但由于反動度較大，氣流折轉(zhuǎn)較小，又使級效率提高。反動式汽輪機額外有推力盤的耗汽損失。相反，沖動式級，動葉前后壓差小，可以做成葉輪式(見附圖)，這樣，轉(zhuǎn)子直徑可以做小，使隔板漏汽量減少，隔板漏汽少導(dǎo)致的效率提高完全可以彌補葉輪面磨擦的負面影響。少量的漏汽通過平衡孔流入下一級，不影響動葉中的流動，這也是優(yōu)點。沖動式在保證最佳速比的情況小，每級可以吸收較大的焓降，使級數(shù)減少，機身較短，降低成本，減少汽機房尺寸，降低土建成本。但主軸加工量的增加又使制造成本有一定的增加。1/1/20257A.汽輪機兩大流派簡介所以，沖動，反動效率的高低是一個綜合的結(jié)果，不能簡單的比較。任何一項措施都有利有弊。但就目前國內(nèi)兩家代表廠家（杭汽股份和中能公司）現(xiàn)有技術(shù)來說，我可以大概的概括一下：（1）安全性的比較：兩家單位不相上下。兩家單位產(chǎn)品在出廠前均做過高速動平衡和超速強度試驗，廠內(nèi)空車試車，故在安全性上面均能保證；（2）加工成本的比較：因為反動式汽輪機級數(shù)大大多于沖動式汽輪機，一般說來反動式汽輪機的級數(shù)約為沖動式汽輪機2~3倍，故加工成本來說，相同參數(shù)的汽輪機，反動式加工成本稍高于沖動式汽輪機；1/1/20258A.汽輪機兩大流派簡介（3）效率的比較：（a）高溫高壓，高轉(zhuǎn)速的背壓機組比較：反動式汽輪機效率較高；（b）中溫中壓、低溫低壓低速（冷凝、背壓）汽輪機組比較，沖動式汽輪機效率高；（c）反動式汽輪機末級余速損失較大，故冷凝機組的排汽壓力設(shè)計偏高；沖動式汽輪機排汽壓力設(shè)計可以偏低，增加了一定的效率。故在冷凝機組的比較上，要根據(jù)實際機型情況來決定。（4）其余外配套方面的比較：除了兩者做功原理的不同，其余如調(diào)節(jié)系統(tǒng)、保安系統(tǒng)、油管路、輔機等其余外圍部套，兩者均一樣。（5）性價比上面比較：國產(chǎn)沖動式汽輪機高于反動式汽輪機。1/1/20259B.汽輪機本體汽輪機本體是汽輪機設(shè)備的主要組成部分，它由轉(zhuǎn)子和靜子組成。轉(zhuǎn)子包括動葉、葉輪、主軸、聯(lián)軸節(jié)及緊固件等旋轉(zhuǎn)部件。靜子包括汽缸、蒸汽室、噴嘴室、隔板、隔板套、汽封、軸承、軸承座、軸承座座架、底盤、滑銷系統(tǒng)及有關(guān)緊固零件等。簡單的籠統(tǒng)的講就是除了裝在轉(zhuǎn)子上面的零部件外，其余均可以歸至靜子部分。（附圖一、附圖二）1/1/202510B.汽輪機本體本體方面我主要結(jié)合中能公司具體的機型介紹一些主要部套。下面就分轉(zhuǎn)子、汽缸和滑銷系統(tǒng)、汽封、軸承、速關(guān)閥介紹一下。1/1/202511C.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是汽輪機的最重要的部套，他的工作條件比較復(fù)雜。在設(shè)計中，重點需要關(guān)注的是臨界轉(zhuǎn)速和強度。這兩方面在實際運行過程中主要體現(xiàn)在升速時跨臨界和超速時跳閘停機兩方面的保護。這兩方面，臨界轉(zhuǎn)速確定了汽輪機運行的穩(wěn)定性，強度方面確定了汽輪機運行的安全性。任何一方面出現(xiàn)問題均是沒法補救的，故我們在設(shè)計中需要重點關(guān)注這兩方面的問題，在實際使用中也需對這兩方面重點關(guān)注，尤其是試車階段，必須明確確定該機組的臨界轉(zhuǎn)速和跳閘轉(zhuǎn)速，以免因這方面的疏忽造成重大事故。1/1/202512轉(zhuǎn)子的分類根據(jù)分類方法的不同有很多種，我也就不一一介紹了，我只結(jié)合我們公司的機型和用戶關(guān)心的方面來簡單介紹一下。

（1）按制造工藝的不同：分為套裝轉(zhuǎn)子、整鍛轉(zhuǎn)子、組合轉(zhuǎn)子。一般來說，中溫中壓進汽參數(shù)的發(fā)電汽輪機，基本上采用套裝轉(zhuǎn)子。高速工業(yè)驅(qū)動汽輪機采用整鍛轉(zhuǎn)子。高參數(shù)進汽參數(shù)的發(fā)電汽輪機采用組合轉(zhuǎn)子，即前半部分采用整鍛轉(zhuǎn)子，后半部分采用套裝轉(zhuǎn)子。（2）按臨界轉(zhuǎn)速是否在運行轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，分為剛性轉(zhuǎn)子和柔性轉(zhuǎn)子。在啟動過程中，剛性轉(zhuǎn)子啟動就很方便，不存在跨臨界區(qū)域，而柔性轉(zhuǎn)子因需要快速的跨臨界，故要求用戶在實際啟動過程中，要充分暖機，為快速跨臨界作好準(zhǔn)備。（3）按形狀來分：轉(zhuǎn)輪型轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)鼓型轉(zhuǎn)子。我們公司工業(yè)驅(qū)動機組除了這兩種外，還有轉(zhuǎn)輪型和轉(zhuǎn)鼓型綜合的轉(zhuǎn)子。C.轉(zhuǎn)子1/1/202513C.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)輪型轉(zhuǎn)子葉片裝在葉輪上，葉輪緊固在軸上，蒸汽對葉片的作用力靠葉輪傳給軸，轉(zhuǎn)子級數(shù)較少，每一級中蒸汽的熱焓降較大，一般應(yīng)用在沖動式汽輪機上。轉(zhuǎn)鼓型轉(zhuǎn)子的葉片直接裝在轉(zhuǎn)鼓上，蒸汽對葉片的作用力靠轉(zhuǎn)鼓傳給軸，這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，彎曲度小，適用于級數(shù)多，每級熱焓降不大和要求強度較大的反動式汽輪機上。1/1/202514汽缸根據(jù)所處位置不同可以分為高壓缸、中壓缸、低壓缸。根據(jù)工藝不同，可以分為鑄造缸和焊接缸。一般來說，發(fā)電機組因設(shè)計參數(shù)比較固定，本體修改比較少，為了縮短加工周期和降低加工成本，一般采用鑄造缸。而驅(qū)動機組因變化比較多，排缸一般設(shè)計成焊接排缸。還有一種就是因排汽壓力比較高，為防止前后缸接缸處漏氣，做成整體缸。

D.汽缸1/1/202515D.汽缸汽缸的作用：除了安裝靜子外，最重要的一個作用是將蒸汽和大氣隔開，形成能力轉(zhuǎn)換的環(huán)境，故汽缸的密封性要求很高。故在實際運行過程中，要防止汽缸溫度的急劇變化。如熱機啟動的時候，主蒸汽管道未暖管充分，導(dǎo)致帶水的飽和蒸汽進入汽缸，導(dǎo)致汽缸變形等。汽缸外面包裹保溫層除了節(jié)能外，還有一個目的就是保證汽缸內(nèi)外壁溫差不會過大，不會產(chǎn)生大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致汽缸變形，還有就是減少汽缸與轉(zhuǎn)子的溫差，降低兩者的相對熱脹差，防止動靜體相碰。1/1/202516E.滑銷系統(tǒng)滑銷系統(tǒng)的作用（1）保持汽缸和轉(zhuǎn)子中心一致，避免因熱脹導(dǎo)致中心變化，引起機組振動或動靜相擦；

(2)保證汽缸能自由膨脹，以免發(fā)生過大應(yīng)力引起變形；（3）使轉(zhuǎn)子和靜子部分軸向和徑向間隙符合要求；滑銷的分類：滑銷系統(tǒng)包括有引導(dǎo)汽缸沿橫向膨脹的橫銷；引導(dǎo)汽缸沿軸向熱膨脹并推動前軸承座軸向移動時，保持軸承座與汽缸中心線一致的縱銷；引導(dǎo)汽缸沿垂直方向膨脹，并保持汽缸和軸承中心一致的立銷。還有貓爪銷和角銷等。1/1/202517E.滑銷系統(tǒng)具體請大家查閱我公司發(fā)的教材《汽輪機設(shè)備與運行》的P36~37，這方面書上介紹很詳細，大家重點關(guān)注插圖中所注的一些間隙值。這方面在實際安裝中也是需要重點關(guān)注的內(nèi)容。我們公司有些工業(yè)驅(qū)動的小機組，為了安裝方便，前軸承座架采用彈性支座來替代縱銷，降低了安裝難度?；N系統(tǒng)是否工作正常直接影響機組的穩(wěn)定運行，為了保證滑銷系統(tǒng)的正常工作，各滑銷與銷槽間一定要保持清潔，不允許有油污卡澀現(xiàn)象，根據(jù)某些機組的運行經(jīng)驗，可在滑銷接觸面上定期加入油脂，起到防銹和潤滑的作用。1/1/202518F.汽封汽封根據(jù)安裝位置不同分為前汽封、后汽封、隔板汽封、葉頂汽封。（見附圖）前汽封的作用是減少蒸汽向外漏汽；后汽封的作用是防止空氣漏入排汽缸破壞真空（冷凝機組）或者是防止蒸汽向外漏氣（背壓機組）；隔板汽封是減少級間漏氣，維持隔板前后的壓力差；葉頂汽封是減少葉頂漏氣，因沖動式汽輪機動靜間隙很小，動葉前后壓差很小，故葉頂漏氣量很少，很多機組設(shè)計中未設(shè)計葉頂汽封。簡單的說，汽封的重要的作用就是減少汽流往不該流的地方流。1/1/202519F.汽封國產(chǎn)的中小型汽輪機的汽封都采用薄片型和高低齒型迷宮汽封。汽封環(huán)分成4~6塊，裝在汽封體上用彈簧片壓緊。彈簧片的作用是箍緊汽封環(huán)，并保證軸與汽封環(huán)碰撞時，汽封片能有一定的退讓余地，防止汽封和主軸損壞。前后汽封各有調(diào)整墊片，用以調(diào)整汽封片軸向間隙。因為轉(zhuǎn)子的相對脹差的存在，前后汽封片軸向間隙不完全一樣。汽封的作用對汽輪機的正常高效運行是很重要的。因為汽封與轉(zhuǎn)子直接間隙很小，汽輪機長時間運行后，會導(dǎo)致汽封與轉(zhuǎn)子之間間隙增大，屬于易損件，故在每次停機檢修的時候需要檢查一下汽封間隙，如間隙過大，則需要及時更換。用戶最好能時刻備一套汽封。

1/1/202520F.汽封造成汽封損傷的一些原因：（1）轉(zhuǎn)子受熱彎曲或者永久變形，引起汽封磨損。情況多數(shù)是由于停機不久轉(zhuǎn)子熱彎曲最大時再次啟動所造成，也可能是由于汽輪機振動較大所引起；（2）汽缸變形、汽封某側(cè)磨損；（3）汽輪機長時間空轉(zhuǎn)，排汽溫度過高，忽然又很快的升高負荷，使排缸溫度發(fā)生很大的變化，汽缸很快的被冷卻，這時容易造成汽封磨損，并引起汽輪機的振動。從這方面來看，空車暖機時間也并不是越長越好。需要根據(jù)現(xiàn)場情況綜合考慮。（4）汽缸保溫不好，導(dǎo)致汽缸熱膨脹不均勻。（5）由于積垢使軸封環(huán)卡死失去彈性，在軸封發(fā)生碰觸時軸封片沒有退讓的作用。（6）由于不遵守汽輪機運行規(guī)程而引起轉(zhuǎn)子和汽缸不均勻熱脹。1/1/202521G.軸承軸承根據(jù)安裝位置和作用不同分為前徑向軸承、后徑向軸承、推力軸承三種。徑向軸承主要支撐轉(zhuǎn)子重量，并確定轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時徑向位置的確定。推力軸承主要承受轉(zhuǎn)子的軸向推力，確定轉(zhuǎn)子的軸向位置。推力軸承也是安裝和設(shè)計中轉(zhuǎn)子的定位點，但此定位點會隨著汽缸的熱脹而軸向向前移動，故又稱為轉(zhuǎn)子對靜子的相對死點。所以汽輪機的熱脹也分為絕對脹差和相對脹差。1/1/202522G.軸承徑向軸承根據(jù)形式的不同又分為二油楔、四油楔、可傾瓦軸承。軸承形式直接影響了油膜剛度，而油膜剛度又會直接影響轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。我們公司每個機型均有固定的軸承形式，各種類型的軸承也沒有相互的可比性，并不是說可傾瓦軸承就比二油楔好。軸承形式其實是在做方案設(shè)計時，計算臨界