大学精品课件：第2章 汽轮机结构1.ppt

1、第2章 汽轮机结构,汽轮机的本体结构；汽缸、隔板、密封、支撑轴承、推力轴承、平衡活塞；汽轮机转子，转子分类，刚性转子、揉性转子；叶片组成及作用。 第一节 静止部分,汽轮机本体结构,转动部分：动叶片、主轴和叶轮、联轴器等，转动部分又称为转子 静止部分：汽缸、隔板、轴承和汽封等，静止部分又称为静子,图中为某300MW汽轮机的本体结构,1. 汽缸,汽缸的作用 汽缸的结构 汽缸的支撑 汽缸的滑销系统,1.1汽缸的作用,作用：将进入汽轮机的蒸汽与大气隔开，形成蒸汽能量转换的封闭汽室；汽缸内部安装着隔板和隔板套（反动式汽轮机中分别称为静叶环和静叶持环）、汽封等部件；外部与进汽、排汽及抽汽等管道相连接，因此

2、还起着支承定位作用。 要求： 要有足够的强度，能承受作用到它上面的各种力。 要避免产生过大的热应力。 尽量节省材料，特别是节约耐高温的耐热合金钢。 加工简单，维修方便。 形式：圆柱形，椭圆形,1. 2 汽缸的结构,水平中分面将汽缸分为上下两部分。上半部叫上汽缸，又称为汽缸盖；下半部叫下汽缸，又叫汽缸本体。 汽缸上开有进汽口、配汽机构、喷嘴箱、排汽口等。下汽缸两端有轴承箱，装推力轴承和支撑轴承。上、下汽缸接合面处用大螺栓连接。汽轮机的调节汽室有的和上汽缸铸成一体。由于调节汽室在上汽缸，所以进汽管道和上汽缸相连，而抽汽管道、汽缸疏水管等和下汽缸相连。 按进汽参数可以把汽缸分为高压缸，中压缸和低压缸

3、的多缸结构。,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,1.2.1双层或多层结构,对于超高参数及以上的汽轮机，由于高压缸内外压差大，汽缸壁及法兰都很厚，在汽轮机的起停及工况变化时，汽缸与法兰、法兰与螺栓之间将因温差过大而产生很大的热应力，甚至使汽缸变形、螺栓拉断。近代高参数大容量的机组的高压缸和中压缸多采用双层缸结构，甚至多层缸结构。在两缸夹层通入一定压力和温度的蒸汽，这样每层汽缸所承受的压差和温差减小，汽缸壁和法兰的厚度减薄，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，同时由于外缸受到夹层蒸汽的冷却，工作温度

4、较低，可采用较低等级的材料，节约了优质耐热合金钢。,国产300MW双层结构低压缸 1内缸；2外缸；3排汽室；4扩压器；5汽轮机后轴承；6隔板套； 7扩压管斜前壁；8进汽口；9低压转子,大机组的低压缸往往采用双层甚至三层结构，以使巨大的外壳温度分布均匀，不致产生变形。低压缸排汽室采用径向扩压结构，以充分利用排汽余速动能，减小排汽损失。,1.2.2汽缸的加工,1.中小型汽轮机的汽缸多经铸造而成。对上、下汽缸水平接合面的严密性要求比较严格。 2.大中型汽轮机的低压缸和排汽室，有的采用焊接结构。这是因为，随着机组功率的增大，低压汽缸的尺寸及质量也相应增大，铸造困难，质量不易保征。采用焊接结构，易于制造

5、。 3.为提高汽缸的强度，保证接合面的严密性，降低机组启动、停止和工况变动时的热应力，高压汽轮机及次高压汽轮机的隔板是通过隔板套与汽缸相连的，大功率高压汽轮机的汽缸，还有的做成无水平接合面的圆桶形。,1.3汽缸的支撑,与轴承座连成一体； 猫爪支撑； 利用下缸伸出的搭脚支撑在台板上,1.3.1与轴承座连成一体,中小型汽轮机的高压缸，多采用垂直的半圆法兰与前轴承座连成一体。在法兰面上，采用一只立销2和两只横销1定位，使其在汽缸受热面变形后，仍能和轴承座之间保持准确的中心位置。而低压缸的低压侧和汽轮机的中轴承箱铸成一体，低压后部由左右两个支承脚支在低压缸的座架上。,1.3.2猫爪支撑,汽轮机高、中压

6、缸一般通过水平法兰两端伸出的猫爪支撑在轴承座上，成为猫爪支撑。分上缸猫爪支撑（应用超高压以上的高、中压缸支撑）和下缸猫爪支撑（一般应用于高压以下的汽轮机的支撑）。,汽缸上、下缸都有猫爪，上缸猫爪作为工作猫爪，支撑面与汽缸水平中分面一致，属于中分面支撑。,下缸伸出的猫爪作为承力面搭在轴承座两侧支撑块上，用压块压住防抬起。,1.4 滑销系统,纵销：位于轴承座滑动接触面上，导引轴承座和汽缸沿轴方向膨胀。 横销：位于轴承座、汽缸座架滑动接合面及猫爪处，导引轴承座或汽缸沿横向膨胀，并与纵销配合决定汽缸膨胀的死点。 立销：位于汽缸和轴承座连接处，导引汽缸沿垂直方向膨胀。,2. 喷嘴组及隔板,高参数大功率汽

7、轮机多采用喷嘴配汽方式，其调节级喷嘴通常根据调节阀的个数成组固定在喷嘴室上，压力级喷嘴一般都装在隔板上，然后再安装到汽缸内壁上。喷嘴组及隔板实际就是安装喷嘴（静叶）的部件。,a 铣制喷嘴组件,b 整体喷嘴组,1-内环；2-喷管叶片；3隔叶片；4-外环；5-定位销；6-密封销；7-形密封键；8-喷嘴组首块；9-喷嘴室,2.1喷嘴组,定义：安装调节级喷嘴（静叶）的部件。 制造方法：精密铸造；整锻铣制焊接,2.2隔板,隔板用以固定汽轮机各级静叶片，并将汽轮机的汽缸分割成若干个汽室。为安装与拆卸方便，通常做成水平对分形式。隔板内圆孔处开有汽封安装槽，减小隔板的漏汽损失。 冲动级隔板组成：隔板外缘，喷嘴

8、（静叶），隔板体 反动级隔板组成：隔板外缘，喷嘴（静叶）,2.2.1冲动级隔板,冲动级隔板形式：焊接式，铸造式,2.2.2 反动级隔板,反动式汽轮机采用鼓式转子，动叶片直接嵌装在鼓上。静叶叶根和围带沿圆周焊接在一起，构成静叶环（隔板）。与冲动级隔板相比，反动级隔板没有隔板体部分，又称为静叶环。,2.3隔板套,汽轮机通常将部分级的隔板固定在隔板套（反动式汽轮机称静叶持环）上，隔板套再装到汽缸上。 采用隔板套简化汽缸结构，减小汽轮机的轴向尺寸，有利于汽缸的通用，便于抽汽口布置，还使机组启、停及负荷变化过程中，汽缸的热膨胀较均匀，减小了热应力和热变形。但增加了汽缸径向尺寸，使水平法兰厚度增加，延长了

9、机组的启动时间。,1上隔板套；2下隔板套；3连接螺栓；4上汽缸；5下汽缸； 6悬挂销；7垫片；8平键；9定位销；10顶开螺钉,3. 汽封,汽封的作用 汽封的结构,3.1汽封的作用,作用：动、静部分之间留间隙，避免碰撞或摩擦。间隙两侧有压差，部分蒸汽泄漏，降低汽轮机效率。减少蒸汽的泄漏。 要求：良好的阻汽性能；高度的可靠性；便于加工和检修 分类： 按装设部位不同 轴端汽封：转子穿出汽缸两端处的汽封， 包括高压轴封、低压轴封； 隔板汽封：隔板内圆与转子之间的汽封； 通流汽封：动叶顶部和根部的汽封。,3.2 汽封的结构,现代汽轮机通常采用曲径式汽封，主要形式： 梳齿形；J形；其他形式。,3.2.1梳

10、齿形汽封,梳齿尖薄，若转子与汽封发生碰撞，产生的热量不会过大，汽封环被弹簧片压着，有退让作用，对转子的损伤小。平齿汽封结构简单，阻汽效果差。 高低齿：高、中压轴封及隔板汽封； 平齿：低压轴封及隔板汽封。,3.2.2J形汽封,优点：结构简单，紧凑，安全性好 缺点：片数多，容易损坏，拆装不方便,3.2.3其它汽封,布莱登活动汽封、护卫式汽封、接触式汽封、蜂窝式汽封,4.轴承,汽轮机的轴承按其受力的方式可分为支持轴承和推力轴承两种。 支持轴承：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，保证转子与静止部分的径向间隙正确。 推力轴承：承受转子上未平衡的轴向推

11、力，确定转子的轴向位置，保证动、静件之间的轴向间隙正确。 采用滑动轴承原因： 汽轮机转子重量及轴向推力都很大，且转子转速很高，轴承在高速重载条件下工作，因此汽轮机轴承都采用液体摩擦的滑动轴承。工作时，在轴颈和轴瓦之间形成油膜，建立液体摩擦，以保证机组安全平稳工作。,4.3 轴承的结构,支撑轴承：圆筒形轴承，椭圆形轴承，三油楔轴承，可倾瓦轴承 推力轴承：密切尔推力轴承,4.3.1 支撑轴承圆筒形轴承,1个油楔,椭圆形轴承,工作稳定性好，增大了轴承的承载能力。,2个油楔,三油楔轴承,工作稳定性好，增大了轴承的承载能力。,3个油楔,可倾瓦轴承,工作稳定性好，减振性好，摩损小，结构复杂，安装检修困难，成本高。,36个油楔,4.3.2 推力轴承结构形式,汽轮机广泛采用密切尔式推力轴承，周向布置若干可摆动的推力瓦块，与推力盘之间构成油楔。,静子部分作业,