1、汽轮机本体结构特点设备维护部-汽机专业目录?一.汽轮机类型?二.汽轮机本体?三.汽轮机叶片?四.转子?五.汽缸?六.隔板?七.汽封?八.轴承一.汽轮机类型?汽轮机的分类1.按工作原理分冲动式冲动式汽轮机-由冲动级组成，蒸汽主要在喷嘴中膨胀，在动叶中只有少数膨胀。现代冲动式汽轮机各级的反动度一般在5%30%的范围内。反动式反动式汽轮机-由反动级组成，蒸汽在喷嘴和动叶中膨胀程度相同。由于反动级不能做成部分进汽，故调节机采用单列冲动机或复速级。反动式汽轮机反动度常取0.5，以使动叶和静叶可取相同叶型，从而简化制造工艺。一.汽轮机类型?汽轮机的分类2.按热力特性分凝汽式凝汽式汽轮机-排汽在高度真空状态
2、下进入凝汽器凝结成水，有些小汽轮机没有回热系统，成为纯凝汽式汽轮机。背压式背压式汽轮机-排汽直接用于供热，没有凝汽器。当排汽作为其他中低压汽轮机的工作蒸汽时，称为前制式汽轮机。调节抽汽式调节抽汽式汽轮机-从汽轮机某级后抽出一定压力的部分蒸汽对外供热，其余排汽仍进入凝汽器。由于热用户对供热压力有一定的要求，需要对抽汽压力进行自动调节，故称为调节抽汽。根据用户需要，有一次调节抽汽和两次调节抽汽。目前燃气联合循环机组正在广泛高排抽汽，它用双阀控一.汽轮机类型?汽轮机的分类3.按汽流方向分轴流式汽轮机-组成汽轮机的各级叶栅沿轴向依次排列，汽流方向的总趋势是轴向的，绝大多数汽轮机都是轴流式汽轮机。（本项
3、目）辐流式汽轮机-组成汽轮机的各级叶栅沿半径方向依次排列，汽流方向的总趋势是沿半径方向。一.汽轮机类型?汽轮机的分类4.按进汽参数分低压汽轮机新蒸汽压力小于1.5MPa中压汽轮机新蒸汽压力为2.0-4.0MPa高压汽轮机新蒸汽压力为6.0-10.0MPa超高压汽轮机新蒸汽压力为12.0-14.0MPa（本项目12.50）亚临界汽轮机新蒸汽压力为16.0-18.0MPa超临界汽轮机新蒸汽压力大于22.2MPa?汽轮机的类型代号N:凝汽式C:一次调节抽汽式CC:两次调节抽汽式B:背压式CB:抽汽背压式H:船用Y:移动式k:空冷式一.汽轮机类型二.汽轮机本体?汽轮机本体是汽轮机设备的主要组成部分，它
4、由转动部分和静止部分组成。?转动部分包括动叶、叶轮、主轴、联轴节及紧固件等旋转部件。?静止部分包括汽缸、蒸汽室、喷嘴室、隔板、隔板套、汽封、轴承、轴承座、轴承座座架、底盘、滑销系统及有关紧固零件等。三.汽轮机叶片?叶片的分类?静叶片（又称喷嘴叶片），静叶片安装在隔板上，蒸汽喷嘴中膨胀加速，把蒸汽热能转换成动能。?动叶片（又称工作叶片，简称叶片），动叶片安装在转子叶轮（冲动式汽轮机）或转鼓（反式汽轮机）上，接受喷嘴叶栅射出的高速汽流，把蒸汽的动能转换成机械能，使转子旋转。三.汽轮机叶片?叶片结构?由叶根、工作部分（或称叶身、叶型部分）、连接件（围带或拉金）组成。三.汽轮机叶片三.汽轮机叶片三.汽
5、轮机叶片?叶片结构?叶根紧固动叶，使其在经受汽流的推力和旋转离心力作用下，不致于从轮缘沟槽里拔出来。常用的结构型式有：T型、叉型和枞树型等。叶 根 结 构（a）T型叶根；（b）外包凸肩T型叶根；(c）菌型叶根；（d）外包凸肩双T型叶根；（e）叉型叶根；（f）枞树型叶根三.汽轮机叶片?叶片结构?T型叶根结构简单、加工方便、工作可靠为短叶片普遍采用。它的缺点是叶片的离心力对轮缘两侧截面产生弯矩，使轮缘有张开的趋势。故将叶根和轮缘上做成凸肩形。?菌型叶根叶根和轮缘的载荷分配比T型叶根合理，因而强度较高，但因加工复杂，其应用不如T型叶根广泛。三.汽轮机叶片?叶片结构?T型和菌型叶根属于周向装配式叶根。
6、这类叶根的轮缘槽上开有一个或两个缺口，叶片就从这些缺口一片片依次装入轮缘槽中。最后装在缺口处的叶片叫做封口叶片，研配装入后用两个铆钉固定在轮缘上。?周向装配式叶根的缺点是当个别叶片损坏时，不能单独拆换，而必须将部分或全部叶片拆下重装。三.汽轮机叶片?叶片结构?叉型叶根叶根的叉尾直接插入轮缘槽内，并用两排铆钉固定叉尾数可根据叶片离心力大小选择。叉型叶根强度高、适应性好，被大功率汽轮机末几级广泛采用。叉型叶根加工方便，便于拆换，但装配时比较费工，且轮缘较厚，钻铆钉孔不便，所以整锻转子和焊接转子不宜采用。三.汽轮机叶片?叶片结构?枞树型叶根叶根沿轴向直接装入轮缘相应的枞树槽中。这种叶根承载能力强叶根
7、齿数可根据离心力大小决定，同时拆装容易，故被大功率的调节级和末几级采用。但由于其加工面多，精度要求高，所以受到限制。三.汽轮机叶片?叶片结构?叶型叶型部分是叶片的基本部分，它构成汽流通道。三.汽轮机叶片（a）等截面直叶片（b）变截面扭曲叶片1叶顶；2叶型；3叶根三.汽轮机叶片?叶片结构?连接件单个叶片(自由叶片)，不用围带、拉金连结的叶片。成组叶片（叶片组），用围带、拉金连在一起的数个叶片。整圈连接叶片，用围带、拉金将全部叶片连结在一起。三.汽轮机叶片?叶片结构?围带或拉金的作用围带和拉金增加叶片刚性,降低叶片蒸汽力引起的弯应力,调整叶片频率。围带还构成封闭的汽流通道,防止蒸汽从叶顶逸出。围带
8、还做出径向汽封和轴向汽封，以减少级间漏汽。三.汽轮机叶片?叶片结构?围带类型整体围带铆接围带弹性拱形围带三.汽轮机叶片?叶片结构?拉金（筋）拉金一般是以612mm的金属丝或金属管，穿在叶身的拉金孔中。拉金与叶片之间可以是焊接的（焊接拉金），也可以是不焊接的（松拉金）。在一级叶片中，一般有12圈拉金，最多不超过3圈拉金。拉金处在汽流通道中间，将影响级内汽流流动，同时，拉金孔削弱了叶片的强度，所以在满足振动和强度要求的情况下，有的长叶片可设计成自由叶片。三.汽轮机叶片?叶片结构?拉金类型实心焊接拉金实心松装拉金空心松装拉金剖分松装拉金Z装拉金三.汽轮机叶片?叶片汽蚀?汽蚀部位，在湿蒸汽区域内工作的
9、级冲蚀现象最为严重，一般发生在动叶片进汽侧叶片顶部。三.汽轮机叶片?叶片汽蚀?汽蚀原因在汽轮机的末几级中，蒸汽速度逐渐增大，水分在隔板静叶出汽边处形成水滴，水滴运动速度低于蒸汽速度，因此，进入动叶片时发生与动叶背弧面侵蚀。叶片越长，叶顶圆周速度越大，水滴撞击动叶背弧面的速度也越高。由于离心力作用，水滴向叶顶集中，故叶顶背弧面水蚀严重。三.汽轮机叶片?叶片汽蚀?防止措施在水蚀严重的部位（叶片进口边背面上部）常采用抗水蚀能力的措施，具体做法有：镀硬铬、堆焊硬质合金层、焊硬质合金覆面或表面强化处理、热处理等。其硬化层长度最好不超过150mm。三.汽轮机叶片?叶片振动?振动原因叶片是一个弹性体，当突受
10、外力作用后，叶片将产生自由振动，其频率称为叶片的自振频率（或称固有频率）。叶片的自振频率取决于叶片的尺寸、材料及叶片固定方式等因素。当叶片受到周期性的外力（激振力）作用时就会发生强迫振动。若叶片的自振频率等于或倍于激振力的频率，叶片就会发生共振现象，使叶片的振幅增大，甚至造成叶片损坏。三.汽轮机叶片?叶片振动?叶片调频方法1）改善叶根的研合质量或捻铆叶根，增加叶片安装紧力以提高刚性；2）改善围带或拉金的连接质量；3）改变叶片组的叶片数；4）加装拉金；5）在叶片顶部钻减荷孔。四.转子?作用将蒸汽的热能和动能转变为旋转的机械能并传递给发电机。?组成转子是由主轴、叶轮、动叶栅、联轴器等组成四.转子?
11、分类?按制造工艺的不同：分为套装转子、整锻转子、组合转子。一般来说，中温中压进汽参数的发电汽轮机，基本上采用套装转子。高速工业驱动汽轮机采用整锻转子。高参数进汽参数的发电汽轮机采用组合转子，即前半部分采用整锻转子，后半部分采用套装转子。?按临界转速是否在运行转速范围内，分为刚性转子和柔性转子。在启动过程中，刚性转子启动就很方便，不存在跨临界区域，而柔性转子因需要快速的跨临界，故要求用户在实际启动过程中，要充分暖机，为快速跨临界作好准备。（本项目为柔性转子）?按形状来分：转轮型转子和转鼓型转子。四.转子?套装转子套装转子的叶轮、轴封套、联轴节等部件是分别加工后红套在阶梯形主轴上的。各部件与主轴之
12、间采用过盈配合，以防止叶轮等因离心力及温差作用引起松动，并用键传递力矩四.转子?整锻转子整锻转子的叶轮、轴封套和联轴节等部件与主轴是由一整锻件车削而成，无热套部件，这解决了高温下叶轮与主轴连接可能松动的问题。整锻转子的中心通常打有100mm的中心孔，其目的主要是便于检查锻件质量，同时也可以将锻件中心材质差的部分去掉，防止缺陷扩展，以保证转子强度。四.转子?焊接转子焊接转子采用分段锻造，焊接组合，它主要由若干个叶轮与端轴拼合焊接而成。四.转子?组合转子组合转子高温段采用整锻结构，而在中、低温段采用套装结构，形成组合转子，以减小锻件尺寸。四.转子?叶轮?作用安装动叶片并将动叶片上的转矩传递给主轴。
13、?结构轮缘：开有安装叶片的叶根槽；轮面：将轮缘和轮毂或主轴连成一体，开有平衡孔；轮毂：减小叶轮内孔应力的加厚部分；四.转子?叶轮?按叶轮断面的型线分类1）等厚度叶轮：加工方便，轴向尺寸小，但强度低，通常用于叶轮直径较小的高压部分；2）锥形叶轮：加工方便，强度高；3）等强度叶轮：无中心孔，强度最高，但加工要求高，多用于轮盘式焊接转子。四.转子等厚度叶轮锥形叶轮等强度叶轮?叶轮四.转子?联轴器?作用连接汽轮机的各转子及发电机转子，并传递转子上的扭矩。?类型1）刚性联轴器优点：刚性高，传递扭矩大；结构简单，尺寸小；减少了轴承个数，缩短了机组长度，广泛应用于大功率汽轮机。缺点：传递振动和轴向位移，对转
14、子找中心要求高四.转子?刚性联轴器四.转子?刚性联轴器四.转子?联轴器?类型2）半挠性联轴器特点：有一定的弹性，可吸收部分振动，允许两转子的中心有少许偏差。用来连接汽轮机转子与发电机转子。四.转子?半挠性联轴器四.转子?联轴器?类型3）挠性联轴器特点：挠性联轴器有较强的挠性，它允许两转子有相对的轴向位移和较大的偏心，对振动的传递也不敏感，但传递功率小，并且结构较为复杂，需要有专门的润滑装置，因此一般只有在中小机组上采用，或用在小汽机与给水泵的连接上。主要有齿形联轴器和蛇形弹簧联轴器。四.转子?转子缺陷?主轴弯曲原因：原因：1）汽轮机停机后没有及时投入盘车；2）汽轮机启动时操作不合理；（如：轴封
15、供汽时间过长、暖机时间不够充分）3）运行时振动较大，动静之间摩擦；4）在安装或检修时，叶轮、轴套等套装件在轴上装配尺寸不对，紧力不合适，运行一段时间后，因轴内应力过大而弯曲变形。四.转子?转子缺陷?转子断裂原因：原因：1）损坏机理主要是低周疲劳和高温蠕变损伤。2）运行问题，主要是超速和发生油膜振荡。3）材料和加工问题，主要是存在残余应力、白点、偏析、夹杂物、气孔等，材质不均匀性和脆性，加工和装配质量差。五.汽缸?作用除了安装静子外，最重要的一个作用是将蒸汽和大气隔开，形成能力转换的环境。?分类汽缸根据所处位置不同可以分为高压缸、中压缸、低压缸。根据工艺不同，可以分为铸造缸（高压缸）和焊接缸（低
16、压缸）。还有一种就是因进汽压力比较高，为防止前后缸汽封处漏气，做成整体缸，高中合缸结构。五.汽缸?中低压合缸五.汽缸?结构汽缸上布置有进汽口、配汽机构、喷嘴箱、排汽口、疏水口、抽汽口、轴承箱、检查口、机脚、加强筋等，内部安装着隔板和隔板套、汽封等部件。?要求汽缸有足够的强度和刚度、通流部分有较好的流动性能、各部分受热时能自由膨胀且中心不变、形状简单对称，还应尽量减小热应力。五.汽缸?结构水平对分的上半缸和下半缸，通过法兰螺栓连接。1-蒸汽室；2-导汽管；3-上汽缸；4-排汽管口；5-法兰；6-下汽缸；7-抽汽管口五.汽缸?高、中压缸高、中压缸?工作特点：缸体承受蒸汽的高温、高压作用，热应力和热
17、变形较大，通常采用双层结构。?双层缸优点：每层汽缸承受的压差和温差减少，汽缸壁和法兰的厚度减薄，从而减小了启、停及工况变化时的热应力，加快了启、停速度，有利于改善机组变工况运行的适应性。五.汽缸?低压缸工作特点：保证足够的刚度和良好的流动特性，尽量减小排汽损失。采用钢板焊接结构，并用加强筋加固；排汽室采用径向扩压结构，以充分利用排汽余速动能；低压缸进、出汽温差大，为使外壳温度分布均匀，可以采用双层甚至三层结构。五.汽缸?低压缸?喷水减温装置在汽轮机启动、空负荷及低负荷运行时，蒸汽流量很小，不足以带走因鼓风摩擦产生的热量，使排汽温度升高，排汽缸温度升高，引起汽缸的热变形，使汽轮机动、静部分中心不
18、一致，造成机组振动或发生事故。因此，有的汽轮机在排汽缸上装设了喷水减温装置，以防止排汽缸温度过高。五.汽缸?进汽部分高压缸的前端，即从调节阀到调节级喷嘴这段区域，是汽轮机的进汽部分，它包括蒸汽室和喷嘴室，是汽轮机中承受压力和温度最高的部分。五.汽缸?汽缸法兰、螺栓加热装置作用：减小汽缸、法兰及连接螺栓间的温差，缩短启、停时间。1、2-蒸汽连接口；3-平面槽；（a）高压外缸法兰；（b）、（c）法兰螺栓加热流程汽轮机法兰螺栓加热装置示意图五.汽缸?滑销系统?作用（1）保持汽缸和转子中心一致，避免因热胀导致中心变化，引起机组振动或动静相擦；（2）保证汽缸能自由膨胀，以免发生过大应力引起变形；（3）使
19、转子和静子部分轴向和径向间隙符合要求.五.汽缸?滑销系统?分类（1）立销用于引导汽缸垂直方向位移（2）纵销 用于引导汽缸、轴承箱水平轴向位移（3）横销 用于引导汽缸、轴承箱水平横向位移（4）猫爪横销保持汽缸与轴承箱之间的轴向位置不变，同时引导汽缸水平横向膨胀（5）角销 用于限制轴承箱与台板脱离五.汽缸?滑销系统六.隔板?作用隔板用以固定汽轮机各级的静叶片和阻止级间漏汽，并将汽轮机通流部分分隔成若干个级。它可以直接安装在汽缸内壁的隔板槽中，也可以借助隔板套安装在汽缸上。隔板通常做成水平对分形式，其内圆孔处开有隔板汽封的安装槽。六.隔板?分类隔板分为二类，一种为焊接隔板，另一种为铸造隔板。?焊接隔
20、板六.隔板?分类?铸造隔板1外缘；2静叶片；3隔板体六.隔板?隔板套将相邻几级隔板装在一个隔板套中，然后将隔板套装在汽缸上，上下隔板套之间采用螺栓连接，隔板套在汽缸内的支承和定位采用悬挂销和键的结构。七.汽封?分类?按安装部位1）轴端汽封2）隔板汽封3）通流部分汽封?按定位方式1）固定汽封2）可活动汽封七.汽封?作用1）轴端汽封高压端的作用是减少蒸汽向外漏汽；低压端汽封的作用是防止空气漏入排汽缸破坏真空（冷凝机组）或者是防止蒸汽向外漏气（背压机组）。七.汽封?作用2）隔板汽封减少级间漏气，维持隔板前后的压力差。1隔板2叶轮3汽封块七.汽封?作用3）通流部分汽封减少叶片上部和下部漏气。七.汽封?
21、结构梳齿形汽封（a）高低齿（b）平齿（c）斜平齿七.汽封?安装结构汽封环分成46块，装在汽封体上用弹簧片压紧。弹簧片的作用是箍紧汽封环，并保证轴与汽封环碰撞时，汽封片能有一定的退让余地，防止汽封和主轴损坏。七.汽封?安装结构梳齿形汽封（a）高低齿梳齿形汽封；（b）平齿梳齿形汽封1-汽封环；2-汽封体；3-弹簧片；4-汽封套七.轴承?汽轮机轴承?径向支持轴承径向支持轴承用来承担转子的重量和旋转的不平衡力，并确定转子的径向位置，以保持转子旋转中心与汽缸中心一致，从而保证转子与汽缸、汽封、隔板等静止部分的径向间隙正确。?推力轴承推力轴承承受蒸汽作用在转子上的轴向推力，并确定转子的轴向位置，以保证通流
22、部分动静间正确的轴向间隙。所以推力轴承被看成转子的定位点，或称汽轮机转子对静子的相对死点。七.轴承?径向支持轴承?按油楔数量分类1）圆筒形轴承（1个油楔）2）椭圆形轴承（2个油楔）3）三油楔轴承（3个油楔）4）可倾瓦轴承（3至6个油楔）七.轴承?径向支持轴承?圆筒形轴承1一轴瓦；2一垫片；3一调整垫铁；4一节流孔板；5一油挡；6一进油口；7一锁饼；8一连接螺栓七.轴承?径向支持轴承?椭圆形轴承七.轴承?径向支持轴承?三油楔轴承1一调整垫片；2一节流孔35；3一带孔调整垫铁；4一轴瓦体；5一内六角螺钉；6一止动垫圈；7一高压油顶轴进油七.轴承?径向支持轴承?三油楔轴承1一轴承瓦块；2一轴承体；3
23、一轴承体定位销；4一定位销；5一外垫片；6一调整垫块；7一内垫片；8一轴承体定位销；9一螺塞；10，11一轴承盖螺栓；13一轴承盖；12，14一挡油板；15一螺栓；16一挡油环限位销；17一油封环；18一挡油环销；19一弹簧七.轴承?推力轴承对于反动式汽轮机，蒸汽在各级中产生的轴向推力较大。为了减小轴向推力，除了在通流部分设计中采用反向流动及双流外，还在转子结构上采用了平衡活塞，从而大大减小了轴向推力，而剩余的轴向推力则由推力轴承来承担。七.轴承?推力轴承?密切尔推力轴承1）独立式推力轴承七.轴承1一调整圆环；2一工作瓦块；3一非工作瓦块；46一油封;7一推力盘；8一支撑弹簧9，10一瓦块安装环；11一油挡?推力轴承?密切尔推力轴承1）推力-支持联合轴承七.轴承E880机组轴系支撑采用三支点支撑技术（单支点支撑），高压转子一端与中压转子端仅靠径向推力联合轴承支撑，形成三个支点支撑形式，单轴承支撑技术使机组结构更加的紧凑。谢谢谢谢Thank you!
