汽缸及其熱膨脹

1、汽缸及其熱膨脹一、汽缸的作用和構造汽缸的作用主要是將汽輪機的通流部分（噴嘴、隔板、轉子等）與大氣隔開，保證蒸汽在汽輪機內完成其作功過程。汽缸通常制成具有水平中心分面，上半叫上汽缸，又稱大蓋，下半叫下汽缸。它們之間有法蘭，用螺栓聯接在一起。法蘭接合面要求很高，必須保證嚴密不漏汽。為了減少優(yōu)質材料的消耗，還將汽缸分為高、低壓兩半，高壓汽缸由于其中的蒸汽壓力、溫度都較高，故使用較好的鑄鋼制造，低壓汽缸一般用鑄鐵制造。高低壓汽缸之間，有一垂直接

2、合面，用螺栓聯接在一起。汽缸所用的材料主要決定于蒸汽的溫度，普通鑄鐵只適用于25℃以下；當蒸汽溫度在250～300℃左右時，則可采用鑄鋼或經過一定熱處理的優(yōu)質鑄鐵；蒸汽溫度在300～400℃時，必須使用鑄鋼；當溫度達到400～500℃時，應使用合金鋼。二、汽缸的受力分析（1）由于汽缸內外的壓力差，使汽缸壁上承受一定的作用力。高壓缸中蒸汽壓力高于大氣壓。汽缸壁受著向外的張力；低壓缸中蒸汽壓力低于大氣壓，汽缸壁受著向內的壓縮力。由于汽輪機負

3、荷變化時各級的壓力發(fā)生變化，所以汽缸壁的受力情況也發(fā)生變化。（2）隔板和噴嘴加于汽缸的力。這是由于隔板兩側的壓力差及汽流流過噴嘴時對其產生的反作用力所引起的。這個力也隨著負荷的變化而變化。（3）汽缸及汽缸上各固定部件的重量。（4）軸承座與汽缸鑄成一體或軸承用螺栓聯接在下汽缸上的機組，轉子的重量和轉子轉動時的不平衡力也要加到汽缸上。（5）小型機組的主汽門、新蒸汽管與汽缸聯接，這些部件對汽缸蓋也有作用力。（6）汽缸在運行中存在溫度差而引起的

4、熱應力。汽缸的熱應力和熱變形（汽缸各處受熱后的變形）在負荷劇烈變動時（如迅速停機、急速啟動和暖機不良的情況下啟動）最大，也最危險。所以，汽輪機的運行方式、方法一定要根據機組各部分的受熱情況來確定。三、汽缸的熱膨脹及滑銷系統汽輪機在啟動、停機和負荷改變時，汽缸各部分的溫度要發(fā)生很大的變化。隨著溫度變化，汽缸要發(fā)生相應脹縮，如果汽缸脹縮不能合理地進行，將會造成以下問題：（1）汽缸金屬熱應力過大，以致引起汽缸變形和裂紋，造成汽輪機振動加劇，汽

5、缸漏汽，嚴重時使汽缸無法工作；（2）汽缸內軸向或徑向間隙改變，有時會造成汽封和動、靜葉的摩碰等嚴重故障。為了滿足運行要求，汽缸的熱膨脹應滿足以下要求：a溫度變化時，汽缸和轉子的中心必須始終保持一致，不能因此引起振動和動、靜部件的摩擦；b溫度變化時，不會引起汽缸、軸承座等有關部件的變形、破裂；（3）汽輪機轉子和靜止部分的軸向間隙合乎要求，保證運行的安全和經濟。為了滿足上述要求，在汽缸、軸承座和機座間設置有滑銷系統?；N系統中包括有引導汽缸

6、沿橫向膨脹的橫銷；引導汽缸沿軸向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；引導汽缸沿垂直方向膨脹，并保持汽缸和軸承中心一致的立銷。圖3－14示出了國產N6－35－1型國產汽輪機的滑銷系統。該機組高壓缸用半圓法蘭與前軸承座連接，通過它把汽缸部分重量加在前軸承座上。低壓缸通過兩側的機腳支承在兩側機座上。在高壓缸的半圓法蘭上設有一個垂直的圓柱銷和二個水平的圓柱銷；在低壓組的運行經驗，可在滑銷接觸面上定期加入油脂。四、汽缸

7、在運行中應注意的問題汽缸的變形和裂紋是汽缸運行中可能發(fā)生的主要問題。雖然這種問題不常見，但若一旦發(fā)生將要造成嚴重后果因此不可輕視。為預防上述情況發(fā)生，現將其發(fā)生的原因及運行中的注意事項分析如下：1、怎樣在運行中發(fā)現汽缸變形（1）汽缸變形時，可能造成汽缸水平或垂直接合面不嚴密而漏汽。這種漏氣多發(fā)生在高、低壓端軸封附近。有時因蒸汽漏入軸承中而使?jié)櫥杆偈艿狡茐?。?）低壓缸變形可能造成空氣漏入凝汽器，使真空遭受破壞。（3）汽缸變形嚴重時，會

8、造成軸封的磨損和汽缸內動、靜部分的碰撞，并使機組的振動加大。2、造成汽缸變形的原因(1)運行時，汽缸溫度長時間超過材料允許溫度。(2)汽缸隔板與汽缸內壁的徑向間隙過小，使隔板膨脹時頂住汽缸。(3)汽缸外部的保溫材料不好或部分脫落，造成汽缸各部溫度偏差過大，或在冬季汽輪機車間打開了一面窗戶使冷風吹到汽缸一側。(4)滑銷卡澀，不能保證汽缸的正常膨脹。3、怎樣發(fā)現汽缸裂紋汽缸出現裂紋后，往往首先使汽缸保溫材料局部潮濕、滲水，然后逐漸漏汽；低壓

9、汽缸出現裂紋會漏入空氣，使真空下降。4、汽缸產生裂紋的原因(1)汽缸材料質量不好，尤其是老、舊汽輪機的鑄鐵材料因蠕脹而裂開。(2)汽輪機運行方式不合理，如在暖機不良的情況下開機；負荷經常劇烈變動；汽輪機常受水沖擊；排汽溫度過高時，汽缸突然受冷（如循環(huán)水泵停止工作導致真空過低排汽溫度較高時，突然又投入循環(huán)水泵）。(3)汽輪機長期劇烈地振動。(4）轉動部件損傷后，強力地沖擊汽缸。鑒于以上種種造成汽缸損傷的原因，所以在汽輪機運行中應注意以下幾