汽輪機(jī)本體

1、汽機(jī)培訓(xùn)教材C版第1頁共31頁第1章汽輪機(jī)本體汽輪機(jī)本體1.1.汽缸汽缸1.1.1.概述汽缸是汽輪機(jī)的靜止部分，它的作用是將蒸汽與大氣隔絕，形成汽流完成能量轉(zhuǎn)換的封閉空間，此外，它還要支撐汽輪機(jī)的其他靜止部件，如：隔板、隔板套、噴嘴汽室等，按汽流在汽輪機(jī)內(nèi)流動的特點(diǎn)，汽缸的高中壓部分承受蒸汽的內(nèi)壓力，低壓部分有一部分缸體承受外部的大氣壓，由于汽缸的重量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜在運(yùn)行過程中，汽缸各部分承受的載荷變化不大，但是汽流在工作過程中，溫度和比

2、容變化較大，因此，汽缸在設(shè)計和制造過程中，仍需考慮較多的問題，其中主要有：汽缸及其結(jié)合面的嚴(yán)密性，汽輪機(jī)啟動過程中的汽缸熱膨脹、熱變形和熱應(yīng)力，汽缸的剛度、強(qiáng)度和蒸汽流動特性（特別是進(jìn)汽室和排汽室）等。為了便于加工、裝配和檢修，汽缸一般做成水平中分形式，其主要特點(diǎn)是：汽缸通常分為上下兩個部分，轉(zhuǎn)子從其縱向中心穿過，為了使汽缸承受較大的蒸汽壓力而不泄漏，汽缸上下兩個部分用緊固件連接，最常用用的是用螺栓、螺帽，它們沿上下缸中分面外徑的法蘭將

3、上下缸緊密聯(lián)在一起，為了保證法蘭結(jié)合面的嚴(yán)密性，汽缸中分面在制造過程中必須光潔、平整，法蘭螺栓的連接一般采用熱緊方式，也就是在安裝螺栓時給螺栓一定的預(yù)緊力，在經(jīng)過一段時間的應(yīng)力松施后仍能保證法蘭的嚴(yán)密性。另外，汽缸的進(jìn)汽部分盡可能不集中布置在汽缸的一個部分，避免造成局部熱應(yīng)力過大，引起汽缸的變形，也是避免汽缸中分面漏汽的一個措施。隨著機(jī)組容量的增大，蒸汽參數(shù)的提高，設(shè)計密封性能好而且可靠的的法蘭成為非常困難的事情，為了解決值這個問題，大

4、型的汽輪機(jī)往往做成雙層缸體結(jié)構(gòu)，內(nèi)外缸之間充滿著一定壓力和溫度的蒸汽，從而使內(nèi)外缸承受的壓差和溫差較小，缸體和法蘭都可以做的較薄，減小了熱應(yīng)力，有利于改善機(jī)組的啟動和負(fù)荷適應(yīng)能力。一般情況下，雙層缸的定位方法為：外缸用貓爪支撐在軸承座上，內(nèi)缸與外缸采用螺栓連接，并用定位銷和導(dǎo)向銷進(jìn)行定位和導(dǎo)向。汽缸在運(yùn)行中要承受內(nèi)壓力和內(nèi)外壁溫差引起的熱應(yīng)力，為了保證動靜部分在正常運(yùn)行時的正確位置，缸體材料必須有足夠的剛度，所選用的材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度

5、性能、良好的組織穩(wěn)定性和抗疲勞性，并具有一定的抗氧化能力。對于汽缸的中分面法蘭緊固件，因為其在應(yīng)力松施的條件下工作且承受拉伸應(yīng)力，因而這些部件材料要具有較高的抗松施性能、足夠的強(qiáng)度、較低的缺口敏感性、以及較小的蠕變脆化傾向和抗氧化性，通常螺母的強(qiáng)度比螺栓低一級，這樣兩者硬度不同減小螺栓的磨損，并能防止長期工作后不咬死。為了保證汽缸受熱時自由膨脹又不影響機(jī)組中心線的一致，在汽缸和機(jī)座之間設(shè)置了一系列的導(dǎo)向滑鍵，這些滑鍵構(gòu)成了汽輪機(jī)的滑銷系

6、統(tǒng)，對汽缸進(jìn)行支撐、導(dǎo)向和定位，保證汽輪機(jī)良好對中，各汽缸、轉(zhuǎn)子、軸承的膨脹不受阻礙。高中壓缸一般都采用支撐面和中分面重疊的上貓爪支撐結(jié)構(gòu)。汽缸本身的熱膨脹和轉(zhuǎn)子的熱膨脹也是汽輪機(jī)設(shè)計過程中要考慮的問題，要合理的選定汽缸的死點(diǎn)、轉(zhuǎn)子與汽缸的相對死點(diǎn)的位置，留有足夠的相對膨脹間隙，保證動靜部分的間隙在合理的范圍內(nèi)，提高汽輪機(jī)的整體工作效率。汽輪機(jī)在運(yùn)行中，在汽缸內(nèi)不允許有任何積水，因此，汽缸在設(shè)計時應(yīng)有足夠的去濕裝置，疏水應(yīng)留有足夠的通流

7、面積，盡可能的避免無法疏水的洼窩結(jié)構(gòu)。汽機(jī)培訓(xùn)教材C版第3頁共31頁在變工況、溫度變化時，這些部件的溫度變化較快，沒必要設(shè)置專門的法蘭螺栓加熱裝置。整個高中壓缸分為六個部分：高中壓外缸是整體式，自中分面分為上半缸和下半缸，高、中壓內(nèi)缸上下四個部分。高中壓外缸與高壓進(jìn)汽室經(jīng)聯(lián)接管聯(lián)接，內(nèi)外之間設(shè)有密封環(huán)，高壓段位于具有雙層缸結(jié)構(gòu)的區(qū)域，以減少內(nèi)外缸的熱應(yīng)力和溫度梯度，以確保在溫度變化時能均勻地膨脹和收縮。汽缸缸體采用抗高溫材料：由于高壓及

8、中壓部分進(jìn)汽壓力、溫度的升高，必須在材料、結(jié)構(gòu)及冷卻上采取相應(yīng)措施。本汽輪機(jī)汽缸高壓部分采用Cr－Mo－V鋼，該材料具有優(yōu)良的高溫性能；在結(jié)構(gòu)上保證內(nèi)缸的最大工作壓力為噴嘴后的壓力與高排壓力差，外缸最大工作壓力為高排壓力與大氣壓之差，有效的降低了汽缸的工作壓力，同時進(jìn)汽口及遮熱環(huán)的布置使得汽缸有一個合理的溫度梯度，便于控制汽缸的溫度應(yīng)力，保證汽缸的壽命損耗在要求的范圍內(nèi)；中壓部分除中間汽封漏汽冷卻高中壓轉(zhuǎn)子中間汽封段以外，還從高壓第３級

9、后引蒸汽冷卻中壓第１級葉輪輪面及輪緣，大大提高了中壓缸第１級的可靠性。高壓缸的第一級噴嘴為單獨(dú)的噴嘴室：高壓內(nèi)缸噴嘴室共有四組噴嘴組成，沿圓周方向均勻布置，四根高壓進(jìn)汽導(dǎo)管為上下垂直布置，進(jìn)汽管直接插入高壓內(nèi)缸的噴嘴室。鍋爐主蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)主汽閥后分為四路分別進(jìn)入到四個高壓調(diào)節(jié)閥，經(jīng)過導(dǎo)管進(jìn)入汽輪機(jī)噴組膨脹做功。一般情況下，機(jī)組為全周進(jìn)汽，只有在噴嘴調(diào)節(jié)方式下運(yùn)行時為部分進(jìn)汽，在部分進(jìn)汽的情況下，第一級動葉受到的作用力很大，而且是局部的，

10、最危險的截面往往發(fā)生在該級，從圖2－1可以看出，由于高中壓缸第一級噴組承受比較大的焓降，承受較大的壓差，因而其葉輪厚度比其它壓力級要大的多。中壓缸噴嘴室：鍋爐再熱蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)中壓聯(lián)合汽閥分為兩路進(jìn)入汽輪機(jī)中壓內(nèi)缸，經(jīng)過導(dǎo)管進(jìn)入汽輪機(jī)噴組膨脹做功。高中壓缸的支撐：高中壓缸的支撐，除要考慮受動靜部分的載荷外，還要考慮汽缸膨脹問題，采用雙層缸結(jié)構(gòu)，使的缸體的支撐方式十分復(fù)雜。本汽輪機(jī)的高壓外上缸通過貓爪支在＃1軸承座和＃2軸承座運(yùn)行墊片上，外

11、下缸通過汽缸法蘭螺栓吊在高壓外上缸，外下缸上設(shè)有安裝貓爪，安裝貓爪通過橫銷連接在軸承座上，下缸通過間隙調(diào)整螺栓緊固在軸承座上。上內(nèi)缸通過汽缸螺栓緊固在高壓下內(nèi)缸上，高壓下內(nèi)缸通過貓爪支承在高中外下缸上，高壓上進(jìn)汽通過4只螺栓緊固在高壓下進(jìn)汽室上，高壓下進(jìn)汽室通過支承腳支承在高壓內(nèi)下缸上，中壓內(nèi)上缸通過汽缸法蘭螺栓緊固在中壓內(nèi)下缸上，中壓內(nèi)下缸通過貓爪支承在高中壓外缸上。這種面支撐方式，可以減輕接觸面的摩擦，受熱膨脹和冷卻時，可以自由移動

12、。二、高中壓缸的通流部分：汽輪機(jī)的通流部分主要是由各個級的通流部分和進(jìn)、排汽部分組成，它包括調(diào)節(jié)閥、進(jìn)汽室內(nèi)的噴嘴、安裝在隔板上的靜葉、緊固在轉(zhuǎn)子上的動葉柵等部件組成，是汽輪機(jī)完成能量轉(zhuǎn)換的核心部件。在進(jìn)行汽輪機(jī)通流部分設(shè)計時，主要考慮問題有：最有利的循環(huán)參數(shù)、合理的配汽機(jī)構(gòu)、力求各缸乃至整機(jī)的效率最高，滿足強(qiáng)度和剛度的要求，結(jié)構(gòu)合理、安全可靠。另外，隨著機(jī)組容量的增大，蒸汽初參數(shù)的提高，汽輪機(jī)通流部分固體顆粒侵蝕已成為不容忽視的問題，

13、各個制造商在進(jìn)行通流部分設(shè)計時都力求使SPE降到最低的程度。本汽輪機(jī)的高壓部分共有8級，中壓缸有6級，高壓缸第六級后抽出蒸汽作為＃1高加的加熱汽源，從高壓缸排汽抽出一部分蒸汽作為＃2高加的汽源。中壓缸共有兩級抽汽，分別供＃3高加和除氧器。為了減小汽輪機(jī)的漏汽損失，在高中壓缸通流部分內(nèi)外缸的端部、轉(zhuǎn)子和隔板、葉片護(hù)環(huán)和內(nèi)缸之間，都設(shè)置了汽封裝置。1）、高中壓缸的隔板隔板是將汽輪機(jī)的通流部分分割成若干級，用以固定汽缸內(nèi)各級靜葉片和阻止級間的