《汽轮机本体》PPT课件.ppt

第二章 汽轮机本体 汽轮机本体包括： 1. 静止部分 汽缸、喷嘴室、隔板、隔板套、静叶栅、汽封、轴承、轴承座、滑销系统等 2. 转子部分 主轴、叶轮（或转鼓）、动叶栅、联轴器等,第一节 大机组结构特点,一、高中压缸采用双层缸 将一定压力的蒸汽引入夹层，使蒸汽的总压差、温差分别由内、外壁承担。减小单层汽缸壁厚、法兰厚度，减小热应力 本图是高压缸排汽用作夹层冷却,不同的冷却蒸汽决定了内、外缸的压差和温差,一般汽缸都是上下缸结构，中间通过法兰螺栓连接 但大机组、尤其是超临界机组高压缸为了减小热应力，采用了一些其它方式。 西门子公司： 外缸为圆筒形结构；内缸有中分面，用螺栓固定；内缸受外缸约束、定位。 石洞口二电厂（ABB）、元宝山电厂等 内缸无法兰螺栓，而采用7只钢套环将上下缸热套紧箍成一圆筒，仅在进汽部分加四只螺栓来加强密封。 同时外缸可采用较薄的法兰和细螺栓，减小对汽机启停的限制。,二、高中压分流合缸 优点： 高温区集中在汽缸中部，夜间停机或周末停机温度衰减慢，启动热应力小，适合两班制运行； 两端的温度、压力均较低，从而减少了对轴承和端部汽封的影响，改善了运行条件； 减少了轴承数，可缩短主轴长度。 缺点： 高中压转子合一而变长、变粗，ncr1降低、汽封漏汽量增大，热耗增大,三、配汽方式 1. 节流配汽 进入汽轮机的所有蒸汽都经过一个或几个同时启闭的调节阀，第一级为全周进汽，没有调节级。 结构简单，启动或变负荷时第一级受热均匀，且温度变化小，热应力小。 缺点：低负荷时节流损失太大。 西门子公司超临界机组采用， 额定负荷下降低热耗0.5%。,2. 喷嘴配汽 将第一级分成36个喷嘴组，各组相互隔开，各有一个调节汽门控制。依次开启可减少节流损失。 缺点：调节级存在部分进汽损失且受热不均；调节级余速不能利用。且负荷下降时高压缸各级温度变化大。,3. 节流-喷嘴联合配汽 现代汽轮机大都设置了阀门状态管理功能，可实现配汽方式的切换。 低负荷时采用节流配汽，牺牲经济性换安全性。高负荷时采用喷嘴调节，提高效率。 例：北仑港600MW亚临界机组有4个调节汽门， 1#、2#、3#高压调节汽门同步调节，定-滑-定的混合滑压运行方式 050%额定负荷范围内定压（8.72MPa)运行，1、2、3号门同时开启直到全开； 50% 94.3% 机组滑压运行，到压力16.7MPa; 94.3 %103.4% 4#阀参与调节，定压运行,四、滑压运行 当负荷降低时，进汽压力和负荷同时降低，使进汽的容积流量不变，汽门开度不变，减小进汽节流损失；同时进汽温度不变，使各级的温度变化小，负荷适应能力强。 纯滑压运行 节流滑压运行 定-滑-定运行方式,滑压运行的特点：采用滑压运行降负荷时， 进汽节流损失小，级的相对内效率变化小； 排汽湿度减小，再热温度提高； 采用变速泵的机组，给水泵泵功减小； 高压缸温度变化小，负荷适应能力强； 由于新汽压力降低，循环效率降低，所以高负荷附近采用滑压运行一般不经济。,五、低压缸采用多层缸,低压缸的刚度是低压缸最为重要的特性，它包括静刚度、动刚度和汽缸的热变形等。静刚度是指扣与不扣上盖的情况下载荷与汽缸变形的关系，冷态下抽真空与变形的关系。动态刚度是指抗振强度。热变形是指后汽缸排汽温度变化对汽缸及轴承座负荷分配的影响。 每个排汽缸上方装有4个薄膜型安全阀，当排汽压力高于0.137MPa时，安全阀动作排大气，防止由于冷却水中断等事故引起的排汽温度升高。 排汽缸的下部还设有喷水减温，防止排汽缸超温。 因为在启动过程中，尤其在达到额定转数空负荷运行时，可能会出现没有足够的蒸汽流量带走低压缸摩擦鼓风损失，使低压缸超温的情况，但这种情况的运行时间要限制。,低压缸体积大，轴向温差大。采用三层缸，即一个外缸和两个内缸，有利于： 将通流部分设在内缸，使体积较小的内缸承受温度变化，而外缸及庞大的排汽缸均处于较低温度状态，减小热变形； #2内缸两端布置有排汽导流环，与外缸的锥形端壁结合，形成排汽扩压通道，充分利用末级叶片排汽速度，提高汽轮机效率； 喷水装置固定与排汽导流环出口的外缘上，当转速达到600rpm时，自动投入喷水，直到机组带上15%负荷； 低压缸末级处于湿蒸汽区，在末级叶片顶部装有蜂窝式汽封，用于减小漏汽并排除末级动叶甩出之水分。,六、汽缸的支撑 （一）猫爪支撑 高、中压缸采用猫爪支撑 汽缸水平法兰的延伸面作为承力面，支撑在轴承座上。 中分面支撑：在汽缸温度变化时不会影响汽缸中心线；,（二）台板支撑 低压缸一般采用下缸伸出的撑脚直接支撑在基础台板上，虽然它的支撑面比汽缸中分面低，但因排汽缸温度低，膨胀小，故影响不大。轴向两端预埋入基础的固定板确定了低压缸的轴向位置,在两轴向定位板连线上，汽缸不允许轴向位移 轴向定位板连线和横向定位板连线的交点，既是低压缸的膨胀死点,七、滑销系统 保证汽缸能定向自由膨胀，且汽缸中心与转子中心一致；同时保持通流部分间隙及膨胀量在正常范围。 胀差：汽缸膨胀与转子膨胀之差,横销：,第三节 转子与盘车装置 一、转子 套装转子 整锻转子 整锻-套装联合转子,4. 焊接转子 每个锻件重量大为减少，锻造质量高，转子无中心孔。中心应力小，一般有中心孔的转子其中心孔切向应力比无中心孔转子大一倍。 转子壁薄，热应力减小。,二、盘车装置 汽轮机冲转前和停机后，带动大轴转动，防止大轴弯曲。,启动冲转前投入盘车装置 1. 检查汽轮机动静部分是否存在碰磨 2. 检查轴系平直度是否合格 3. 暖机过程中使转子温度场均匀 大连庄河600MW机组 电动盘车 3.38rpm 盘车装置一般在启动冲转前投入，要求冲转后当汽机转速超过盘车转速时要能自动退出；并在停机后转速达到盘车转速时能自动投入。,侧装式盘车装置,1.盘车大齿轮 2.主齿轮轴 3.减速齿轮 4.惰轮 5.一级小齿轮 6.蜗轮 7.蜗杆 8.链轮 9.HY-YO链条 10.主动链轮 11.电动机轴 12.减速小齿轮,电动机轴驱动主动链齿轮10旋转,再通过HY-YO链条9带动从动链齿轮8、蜗杆7、蜗轮6、蜗轮轴小齿轮5和惰轮4来转动减速齿轮3，而减速齿轮3则通过键与主齿轮轴2相连接，主齿轮轴2上的齿轮又跟减速小齿轮12相啮合，齿轮12则与盘车大齿轮1相啮合。盘车大齿轮是用螺栓连接在中间轴与发电机联轴器之间，故而能带动汽轮发电机转子作低速旋转。 减速小齿轮12围绕支承在两块杠杆板上的齿轮轴转动，而杠杆板又以主齿轮轴2为支轴转动。这两块板通过适当的连杆机构与操纵杆相连接。当杠杆移到啮合位置时，齿轮12即与传动齿轮相啮合，通过传动齿轮，带动转子旋转；当杠杆移到脱开位置时，齿轮12即退出啮合。,启动盘车时，零转速器发出信号，压力开关闭合，接通供气阀电源使其开启，压缩空气进入气动啮合缸活塞的下部，气动活塞下移，带动杠杆作顺时针运动，直致齿轮12与大齿轮1啮合；此时，杠杆将停止移动，而活塞继续下移，接通触点，启动电动机，盘车投入。 当汽机转速大于盘车转速时，大齿轮所施转矩使齿轮12自动脱开，带动杠杆上移。当杠杆移向脱开位置时，压力开关接通，压缩空气使啮合完全脱离；杠杆达到完全脱离位置时，限位开关将关掉电动机电源、切断压缩空气；当转速升到600rpm时，切断盘车润滑油，盘车停止,1运行中的安全保护 当发生下列任何一种情况时，即发出报警信号。 （1）通往盘车装置的润滑油管路上滤网前后压差达到0.03MPa，提醒运行人员做滤网切换操作； （2）盘车电动机投运后2min内，汽轮机转子未达到40rpm，运行人员因立即停运盘车电动机，进行检查： (3)盘车电流过大。 2. 停止运行条件 当发生下列任何一种情况时，盘车电动机自动停止运行 (1)盘车电动机电流过大(60A)； (2)顶轴油压过低； (3)润滑油压低于01MPa； (4)就地安全开关断开； (5) 液压联轴器开关销跳出。,第四节 叶片与叶轮 等截面叶片、扭叶片 喷嘴（静叶）：将蒸汽热能转化为动能；,动叶：将蒸汽动能转化为机械功。 围带：高压可减小漏汽，中、低压可调频（自带围带） 拉金：增加刚度，调频,第五节 汽封与汽封系统 轴端汽封主轴穿出汽缸处的汽封 隔板汽封 通流部分汽封叶根、叶顶汽封,隔板汽封,轴端汽封 “X” 腔室与轴封供汽母管相连 “Y”腔室与轴封抽汽母管相连,轴封系统作用： 合理利用轴封漏汽； 防止空气漏入汽轮机 采用略大于大气压力的轴封供汽（具体参数见后） 防止蒸汽漏入大气 采用略小于大气压力的轴封抽汽(通常维持690Pa的负压，允许范围为500750Pa的负压 ）,各汽源的调节阀压力整定值 高压供汽 0.0226MPa (表压） 辅助汽源 0.0261MPa 冷再热 0.0295MPa 溢流 0.033MPa,在正常运行时，靠高中压缸两端轴封漏汽作为低压缸两端的轴封供汽，不需另供轴封用汽，这种系统叫做自密封系统。 一般：15%负荷高压自密封；25%中压、70%全自密封,空低负荷时,25%负荷以上时,汽封系统运行限制 汽封供汽必须具有不小于14的过热度。 盘车之前不得投入汽封供汽系统，以免转子弯曲。 低压缸汽封供汽温度120180，低压汽封温度控制器整定值为150。 为了防止汽封部位由于热应力而造成转子损坏，机组在启动和停机时，要尽量减小汽封蒸汽和转子表面间的温差下，由于热应力而使转子开始产生裂纹的计算循环次数，由下图的曲线确定。建议转子循环疲劳能力为10000次。,第六节 轴承 一、滑动轴承油膜形成的原理,油膜形成的三要素： 一定的速度 沿速度方向的楔形 油的粘度 如： 油温升高，粘度 下降，油膜将难以形成； 但粘度太大，会使油的 分布不均匀，增大摩擦 损失 ，减小偏心距。,二、径向支撑轴承,一旦出现扰动，则合力变为F 其中： F1=G 将F2分解到沿oo1方向及其垂直方向，前者使轴回到原中心位置，而后者使轴颈绕原中心位置o涡动，经计算其涡动频率为转速的一半,G为重力；F为油膜支撑的合力。 G=F,o,o1,当： n=ncr1 时，可能产生油膜振荡,油膜振荡是自激振荡，其特点为：一旦产生，将在很广的转速范围内继续存在，不能通过提高转速的方法来消除。 防止和消除油膜振荡的方法： 增大比压； 适当提高油温； 增大偏心率； 采用多油楔瓦。,轴承结构 径向支持轴承按支承方式可分为固定式和自位式两种；按轴瓦可分为圆形轴承、椭圆形轴承、多油楔轴承和可倾瓦轴承等。 一般圆筒形转子主要适用于低速重载转子；三油楔支持轴承、椭圆形轴承分别适用于较高转速的轻、中和中、重载转子；可倾瓦支持轴承则适用于高速轻载和重载转子。 可倾瓦支持轴承是密切尔式的支持轴承， 一般由35块或更多能在支点上自由倾斜的 弧形瓦组成。瓦块在工作时可以随着转速或 载荷、轴承温度的不同而自由摆动，使每个 瓦块作用的轴颈的油膜作用力总是通过轴颈 中心，故不易产生轴颈涡动的失稳力，具有较高的稳定性。,某厂600MW机组轴承分布为： 轴承号 载荷（kN) 形式 1（高压转子） 42 四瓦块可倾瓦 2 （高压转子） 57 同上 3 （中压转子） 88 同上 4 （中压转子） 117 同上 5 （低压A转子） 289 两瓦块可倾瓦 6 （低压A转子） 292 短园瓦 7 （低压B转子） 288 同上 8 （低压B转子） 297 同上 9（发电机转子） 376 椭圆 10（发电机转子） 376 同上,三、推力轴承,以止推轴承的名义间隙0.4为标准 以轴承架中心线为基准,离开中心线(任一方向) 0.9mm时报警 1.0mm时跳闸,推力轴承的瓦块,