蒸汽轮机基础知识

蒸汽轮机基础知识

第一节概述

一、概述

汽轮机是用蒸汽做功的一种旋转式热力原动机，它的优点是功率大、效率高、结构简单、易损件少，运行安全可靠，调速方便、振动小、噪音

小、防爆等，在炼油厂还可以充分利用炼油过程的余热生产蒸汽作为机泵的动力，这样可以综合利用热能。正因为这些优点，蒸汽轮机在炼油厂得到了广泛的应用。

二、汽轮机的种类

蒸汽轮机的种类繁多，根据其工作原理、性能、结构特点等，可按如下几方面进行分类。

第二节汽轮机的工作原理

汽轮机的主要元件是由喷嘴（也称静叶）与动叶（也称叶片）两个部件组成。喷嘴固定在机壳或隔板上，动叶固定在轮盘上。

蒸汽通过喷嘴时，压力下降，体积膨胀形成高速汽流，推动叶轮旋转而作功。如果蒸汽在叶片中压力不再降低，也就是蒸汽在叶片通道中的流速（即相对速度）不变化，只是依靠汽流对叶片的冲击力量而推动转子转动，这类汽轮机称为冲动式，也称压力级，在工业中应用广泛。如果蒸汽在叶片中继续膨胀（简称相对速度）比进口时要大，这种汽轮机的作功不仅由于蒸汽对叶片的冲击力，而且还有由于蒸汽相对速度的变化而产生的巨大的反作用力，因此这类汽轮机称为反动式汽轮机。

只有一列喷嘴和一列动叶片组成的汽轮机叫单级汽轮机。由几个单级串联起来叫多

级汽轮机。由于高压蒸汽一次降压后汽流速度极高，因而叶轮转速极高，将超过目前材料允许的强度。因此采用压力分级法，每次在喷嘴中压力降都不大，因而汽流速度也不高，高压蒸汽经多级叶轮后能量既充分得到利用而叶轮转速也不超过材料强度许可范围。这就是采用多级汽轮机的原因。

如果由于蒸汽离开每一级叶片的流速仍高，为了充分利用汽流的动能，可用导向叶片将汽流引入第二排叶片中（每一个叶轮可安装二排叶片）进一步推动转轴做功，这称为速度分级，简称速度级（又称复速级）。速度级常用于小型汽轮机，或汽轮机的第一级。

第三节蒸汽轮机本体构成

汽轮机包括汽轮机本体、调节保安装置及辅助设备三大部分

一、蒸汽轮机本体

蒸汽轮机本体包括：静体（固定部分）--汽缸、喷嘴、隔板、汽封等；转子（转动部分）--轴、叶轮、叶片等；轴承（支承部分）--径向轴承和止推轴承。

1汽缸

汽缸本身是水平剖分为上下部分，上下缸又各分有前后缸。前缸因温度高用铸钢制造，后缸温度低用铸铁制造。

汽轮机组在起动或停机、增减负荷时，缸体温度均会上升或下降，会产生热胀和冷缩现象。由于温差变化，热膨胀幅度可由几毫米至十几毫米。但与汽缸连接的台板温度变化很小，为保证汽缸与转子的相对位置，在汽缸作为台板间装有适当间隙的滑销系统，其作用是：

a、保证汽缸和转子的中心一致，避免因机体膨胀造成中心变化，引起机组振动或动、静之间的摩擦；

b、保证汽缸能自由膨胀，以免发生过大应力而引起变形；

c、使静子和转子轴向与径向间隙符合要求。

根据滑销的构造，安装位置和不同的作用，滑销可分为：

a 横销（图7-1）:其作用是允许汽缸在横向能自由膨胀，一般装在低压缸排气室的横向中心线上或排气室的尾部，左、右各装一个。

图7-1纵横销

b、纵销（图7-1）:其作用是允许汽缸沿纵向中心能自由膨胀，限制汽缸纵向中心的横向移动。纵销中心线与横销中心线的交点称为“死点”汽缸膨胀时这点始终保持不动。纵销安装在后轴承座、前轴承座的底部。

c、立销（图7-2）:其作用是保证汽缸在垂直方向能自由膨胀，并与纵销共同保持机组的纵向中心不变。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。所有的立

销均在机组的纵向中心线上。

图7-2 立销

d、猫爪横销（图7-3）:其作用是保证汽缸能横向膨胀，同时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，以保持转子与汽缸的轴向相对位置。猫爪横销安装在前轴承座及双气缸汽轮机中间轴承座的水平结合面上。猫爪横销和立销共同保持汽缸的中心和轴承座的中心一致。

e、角销（图7-4）:装在前部轴承座及双缸汽轮机中间轴承座底部的左右两侧，以

代替连接轴承座与

台板的螺栓，但允许轴承座纵向移动。

图5-7-5 斜销图7-4 角销

f 、斜销（图7-5）：它是一种辅助滑销，起纵销和横销的双重导向作用。装在排汽室前部左右两侧撑脚与台板之间。

前轴承箱座落在前座架上，前座架由地脚螺栓固定在基础上，前轴承箱与前座架之间有纵向键导向允许前轴承箱沿前座架沿纵向滑动。前汽缸靠猫爪与紧固在前轴承箱上的滑块连接，前汽缸与前轴承箱之间有垂直键定位保证两者纵向中心一致。后汽缸座落在后座架上，后座架由地脚螺栓固定在基础上，后汽缸导板保证后汽缸与纵向中心一致。

就每台汽轮机的滑销系统而言，都有一个点，不管汽轮机的汽缸怎么前后左右膨胀，这个点的相对位置都不变，这个点叫汽缸膨胀的死点。为保证汽缸能向前、后、左、右自由膨胀，为此各滑销与其槽的配合上，要求有一定的间隙，并且在精密加工之后，由钳工精心配制，滑动面要求光洁，无锈斑及毛刺，滑销系统发生故障，会妨碍机组的正常膨胀，严重时会引起机组的振动，甚至使机组无法正常运行。

2、喷嘴组和隔板

在冲动式汽轮机中，蒸汽热能转变为动能的过程是在喷嘴中发生的。蒸汽流过变截面的喷嘴汽道之后，体积膨胀，压力降低，流速增加，然后按一定的喷射角度进入动叶片中做功。

汽轮机汽缸中的隔板是由隔板外缘、喷嘴、隔板体构成的圆形板状组合件，汽缸内的一级隔板与其后的一级叶轮组成一个压力级。隔板分为上下两个半圆，在中分面上有定位键，以保证上下隔板组成一体。

在汽轮机中，通常将装在调节汽室上的喷嘴组合体简称为喷嘴组，它是由喷嘴组外缘、喷嘴及喷嘴组内缘所组成。

汽轮机隔板按制造方法来分，可分为铸造隔板、焊接隔板、组合隔板三种。

3、汽封汽轮机高压端轴封称为高压轴封，在单缸汽轮机中又称为前轴封。低压端轴封称为低压轴封，在单缸汽轮机中又称为后轴封。装在隔板汽封槽中的汽封称为隔板汽封。另

外装在隔板上与围带配合防止漏汽的又称为围带汽封。不论是轴封还是隔板汽封、围带

汽封，其构造及外形均大同小异，阻汽原理一致，统称为汽封。

（1）汽封的作用