汽机技术汽轮机基本结构
汽轮机主要由定子和转子两大部分所组成。定子包括汽缸、隔板、静叶片、轴封等;转子包括主轴、叶轮、动叶片及联轴器等。
汽缸:汽缸是汽轮机的外壳,作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开,保证蒸汽在汽轮机内完成做功过程。另外它还支撑隔板及喷嘴等静子部件。汽缸一般制成具有水平结合面的水平对分型式。上下汽缸间用发兰螺栓联在一起,结合面要求平整光洁,保证其严密不漏汽。
汽轮机的高压缸通过水平法兰所伸出的猫爪(亦称搭爪)支承在前轴承座上。它又分为上缸猫爪支承和下缸猫爪支承两种方式。
中、低参数汽轮机的高压缸通常是利用下汽缸前端伸出的猫爪作为承力面,支承在前轴承座上。这种支承方式较简单,安装检修也较方便,但是由于承力面低于汽缸中心线(相差下缸猫爪的高度数值),当汽缸受热后,猫爪温度上升,汽缸中心线向上抬起,而此时支持在轴承上的转子中心线未变,结果将使转子与下汽缸的径向间隙减小,与上汽缸径向间隙增大。
上缸猫爪支承方式亦称中分面(指汽缸中分面)支承方式。主要的优点是由于以上缸猫爪为承力面,其承力面与汽缸中分面在同一水平面上,受热膨胀后,汽缸中心仍与转子中心保持一致。
汽封:为了尽最大可能避免动、静部件的碰撞,在动、静部件之间必须留有适当的间隙,这些间隙会导致漏气,所以加装密封装置,这就是汽封。
根据汽封的位置可分为:轴端汽封、隔板汽封和围带汽封。结构类型有曲径式和迷宫式,现在常用的是曲径式汽封,它有梳齿形(平齿、高低齿)、枞树形、J形三种。工作时,很多压力的蒸汽依次经过汽封齿尖与轴凸肩形成的狭小间隙,当经过第一个间隙时通流面积减小,流速增大,压力降低。随后高速汽流进入小室,通流面积突然增大,压力降低汽流转向,发生撞击和产生涡流现象,速度下降。蒸汽原具有的动能转变为热能,当蒸汽流经第二个汽封间隙时压力继续下降,当汽封齿数足够多时,漏气量为零。
另外汽轮机在启动及带负荷过程中,汽缸的气温变化很大,所以热膨胀值较大,为保证汽缸受热时能沿给定的方向自由膨胀,保持汽缸与转子中心一致,在停机时按给定的方向自由收缩,汽轮机还设置了滑销系统。根据构造形式和安装的地方分为:
横销,一般安装在低压缸排汽室的横向中心线上,保证汽缸横向的正确膨胀,并限制汽缸沿轴向移动。形成了汽缸的轴向死点。
纵销,多安装在低压缸排汽室的支撑面、前轴承箱的底部汽轮机的纵向中心线上。保证汽轮机沿纵向中心线正确膨胀,并限制汽缸不能沿横向移动。形成了汽缸的横向死点,纵向中心线与横向中心线的交点形成了整个汽缸的膨胀死点。
立销,装在低压缸排汽室尾部与基础台板间,高压缸的前端与轴承座间,保证汽缸的垂直定向自由膨胀,并与纵销共同保持机组的正确纵向中心线。
猫爪横销,一般装在前轴承座及双缸汽轮机中间轴承座的水平结合面上,起着横销的作用,对汽缸还起着支撑,随着汽缸在轴向的膨胀和收缩推动轴承座向前或向后移动,保持转子与汽缸的轴向相对位置。
角销,装在前轴承座及双缸汽轮机中间轴承座的底部,保证轴承座与台板的紧密接触。
汽轮机的轴承也是汽轮机的重要部件,它分为支持轴承和推力轴承两种,支持轴承也叫主轴承或径向轴承,是承受转子的全部重量以及转子质量不平衡引起的离心力,确定转子在汽缸中的径向位置。主要有四种形式:
现常用的是椭圆瓦支持轴承和三油楔支持轴承。推力轴承是承受转子在运行中的轴向推力,确定和保持转子与汽缸之间的轴向相互位置。可以单独设置也可以和支持轴承合并为一体。由工作瓦块和非工作瓦块及调整垫片组成,工作瓦块承受转子的正向推力,非工作瓦块承受转子的反向推力。
(3)焊接转子,由若干个实心轮盘和两个端轴拼焊而 成,强度高,重量轻,能适应低压部分大直径的要求。对焊接工艺技术要求高,材料有良好的焊接性能。
(4)组合转子,高压部分为整锻式,低压部分为套装式。兼有整锻转子和套装叶轮转子的优点,大范围的使用在高参数中等容量的机组。
叶轮:叶轮是用来装置叶片,并将汽流作用在动叶片上扭矩传递给主轴。根据轮面的断面型线不同可分为:
为了减小转子过大的轴向推力和减小叶轮两侧蒸汽压差,在叶轮上开设单数的平衡孔。
动叶片:在冲动式汽轮机中,动叶片将蒸汽的动能转变成转子的机械能。在反动式汽轮机中,除高速汽流对动叶片做功外,蒸汽在动叶片也发生膨胀,对动叶片产成反动力,推动叶片做功,将蒸汽的热能转变为转子的机械能。叶片由叶型、叶根和叶顶组成。叶型是叶片的工作部分,根据叶型的不同可以把叶片分为等截面叶片和变截面叶片。叶根是叶片与叶轮连接的部分,它要求能牢固地固定在叶轮上。主要有以下几种形式:
叶型以上的部分叫叶顶,为增强叶片的刚性,改变叶片的自振频率,在叶顶装围带和在动叶中部串拉筋。
联轴器:用来连接汽轮发电机组的各转子,并把汽轮机的功 率传给发电机。可分为刚性联轴器、半挠性联轴器和挠性联轴器。刚性联轴器构造简单、尺寸小、造价低,但转子的振动和热膨胀能相互传递。半挠性联轴器可 弥补刚性联轴器的缺点,但制造复杂,造价大。挠性联轴器需要多装一道推力轴承,并且一定要有润滑油。
盘车:汽轮机在冲转前或停机后,进入或积存在汽缸内的蒸汽使转子不均匀受热或冷却,产生弯曲变形。同时减小 上下缸温差、冲转力矩,检查动静摩擦和润滑油系统是不是正常,我们还需要盘车装置。现常用的是具有螺旋轴
盘车运行期间,盘车电流较正常值大、摆动或有清楚的金属摩擦声, 要迅速查明原因立即处理。当汽封摩擦严重时,应停运盘车,将转子高点(挠度表示值最大的位置为转子的高点)置于最高位置(即上半周),关闭汽缸疏水,保持上下缸温差,监视转子弯曲程度,当确认转子弯曲程度正常后,再手动盘车180o。盘车电机故障造成不能电动盘车时,应查明原因尽快消除,并设法手动间歇盘车180o,待转子弯曲正常且能自由转动时方可投入连续盘车。其他问题导致盘车不动时,禁止用吊车强制盘车或强行冲转。并应将挠度表定零位(挠度表放入调整使其指示为0),观察转子弯曲情况。若有热弯曲时,应用间歇盘车的方式消除热弯曲后再连续盘车4小时以上。
盘车状态时,转子弯曲值大于原始值0.03mm时,应连续盘车直到小于原始值0.03mm。
连续盘车状态下,应注意盘车电流,若发现盘车电流周期性摆动,应做必要的分析和检查。
电动盘车有问题需手动盘车时,一定要确保盘车电机确已停电,以防突然电动投入使盘车手轮打伤人员。
高压缸上内壁温度降到200℃左右时,可改用间歇盘车,每半小时翻转180o,温度降至150℃以下时停盘车。
汽轮机冲转前必须连续盘车4小时之后,特殊情况可在开机2小时前投入,但应经值长同意。热态启动前,连续盘车时间不应小于4小时。
热态情况下连续盘车如因某一些原因盘车停运时,应记录停运时间:一般不应超过10分钟。重新投运时,应先手动盘车180o。并停留相等时间,再连续盘车,并重新计时。
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立销安装在低压汽缸排气室尾部与台板之间、高压汽缸的前端与前轴承座之间以及双缸汽轮机的低压汽缸前端和高压汽缸端与中心轴承座之间。汽轮机端部轴封都有一套专门的轴封管路系统。套装式叶轮在套装前...