汽轮机本体讲解

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F. 汽封
国产的中小型汽轮机的汽封都采用薄片型和高低齿型迷 宫汽封。汽封环分成4~6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。 前后汽封各有调整垫片，用以调整汽封片轴向间隙。因 为转子的相对胀差的存在，前后汽封片轴向间隙不完全 一样。 汽封的作用对汽轮机的正常高效运行是很重要的。因为 汽封与转子直接间隙很小，汽轮机长时间运行后，会导 致汽封与转子之间间隙增大，属于易损件，故在每次停 机检修的时候需要检查一下汽封间隙，如间隙过大，则 需要及时更换。用户最好能时刻备一套汽封。
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D.汽缸
汽缸的作用：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，故汽缸的密封 性要求很高。故在实际运行过程中，要防止汽缸温度的 急剧变化。如热机启动的时候，主蒸汽管道未暖管充分， 导致带水的饱和蒸汽进入汽缸，导致汽缸变形等。 汽缸外面包裹保温层除了节能外，还有一个目的就是保 证汽缸内外壁温差不会过大，不会产生大的热应力，导 致汽缸变形，还有就是减少汽缸与转子的温差，降低两 者的相对热胀差，防止动静体相碰。
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B.汽轮机本体


汽轮机本体是汽轮机设备的主要组成部分，它由转子 和静子组成。 转子包括动叶、叶轮、主轴、联轴节及紧固件等旋 转部件。 静子包括汽缸、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。 简单的笼统的讲就是除了装在转子上面的零部件外， 其余均可以归至静子部分。（附图一、附图二）
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B.汽轮机本体

本体方面我主要结合中能公司具体的机型 介绍一些主要部套。下面就分转子、汽缸 和滑销系统、汽封、轴承、速关阀介绍一 下。
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C.转子
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转子是汽轮机的最重要的部套，他的工作条件比较复 杂。在设计中，重点需要关注的是临界转速和强度。 这两方面在实际运行过程中主要体现在升速时跨临界 和超速时跳闸停机两方面的保护。这两方面，临界转 速确定了汽轮机运行的稳定性，强度方面确定了汽轮 机运行的安全性。任何一方面出现问题均是没法补救 的，故我们在设计中需要重点关注这两方面的问题， 在实际使用中也需对这两方面重点关注，尤其是试车 阶段，必须明确确定该机组的临界转速和跳闸转速， 以免因这方面的疏忽造成重大事故。
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A.汽轮机两大流派简介

一、两种技术各有优缺点，其中欧洲以反动式汽轮机

为主流（如SIEMENS），美、日以冲动式汽轮机为主 流(如GE、三菱重工），国内以杭汽集团为龙头，杭汽 股份以反动式为主，中能公司做冲动式汽轮机。对于两 种技术相互比较来说，效率高低并不是由做功原理不同 决定的，影响效率的因素有很多：如（1）叶型开发能 力的高低；（2）工况参数，适用范围是否是叶型开发 的最佳工况；（3）机械加工水平，装配水平的高低。 （4）本身两种技术各自存在的一些优缺点； 下面我简单的谈谈我对两种技术的一些了解及对比。 如有不对的地方，请大家提出互相交流。因为国内对两 种技术有代表性的是杭汽股份和中能公司，所以我下面 就以此作为对比对象，向大家介绍一下。

反动式汽轮机：指蒸汽不仅在喷嘴中，而且在动叶片中也进
行膨胀的汽轮机，反动式汽轮机的动叶片上不仅受到由于汽流冲击 而产生的作用力，而且受到蒸汽在动叶片中膨胀加速而产生的作用 力。反动度在0.5左右。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。
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A.汽轮机两大流派简介


所以，冲动，反动效率的高低是一个综合的结果，不能 简单的比较。任何一项措施都有利有弊。 但就目前国内两家代表厂家（杭汽股份和中能公司） 现有技术来说，我可以大概的概括一下： （1）安全性的比较：两家单位不相上下。两家单位产 品在出厂前均做过高速动平衡和超速强度试验，厂内空 车试车，故在安全性上面均能保证； （2）加工成本的比较：因为反动式汽轮机级数大大多 于冲动式汽轮机，一般说来反动式汽轮机的级数约为冲 动式汽轮机2~3倍，故加工成本来说，相同参数的汽轮 机，反动式加工成本稍高于冲动式汽轮机；
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A.汽轮机两大流派简介


冲动式具有较大的热-功转换能力，并且变工况性能好，所以两类 汽轮机都采用冲动级作为第一级（调节级）。中、小型汽轮机常采 用复速级作为第一级，它是在一个叶轮上装有两列动叶，在两列动 叶之间装有导向叶片。由喷嘴射出的高速汽流在第一列动叶内将一 部分动能转变为机械功；经过导向叶片改变流动方向后，再进入第 二列动叶片继续作功，利用了一部分余速动能。因此复速级的焓降 及作功能力比单列级更大。 杭汽股份西门子反动式汽轮机结构和中能公司冲动式汽轮机结构 也是如此。杭汽股份反动式汽轮机均采用单列冲动式调节级，而中 能公司根据设计参数的不同，在低参数时（如1.0MPa,280℃）也 采用单列冲动式调节级，但在中温中压（如3.43MPa，435℃）或 者高温高压（8.83MPa，535℃）时，采用双列复速级，这样使机 组在保证效率的前提下，能减少压力级数，提高转子刚性，使临界 转速能避开运行转速。 反动式汽轮机与冲动式汽轮机结构上最大的不同，冲动式汽轮机 的动叶片出、入口侧比较薄，中间比较厚，从入口到出口，流道截 面积基本不变；反动式汽轮机叶片入口侧比较厚，出口侧比较薄， 流道从入口到出口横截面积逐渐缩小后再逐渐扩大。
杭州中能汽轮动力有限公司
汽轮机本体介绍
杭州中能汽轮动力有限公司 报告人：钱小东 二零一零年四月
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A.汽轮机两大流派简介 B.汽轮机本体 C. 转子 D. 汽缸 E. 滑销系统 F.汽封 G.轴承 H.冲击式盘车
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C.转子
转子的分类根据分类方法的不同有很多种，我也就不一一介绍了， 我只结合我们公司的机型和用户关心的方面来简单介绍一下。 （1）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。 （2）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。 （3）按形状来分：转轮型转子和转鼓型转子。我们公司工业驱 动机组除了这两种外，还有转轮型和转鼓型综合的转子。

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D.汽缸
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，可以分为铸造缸和焊接缸。一般来说， 发电机组因设计参数比较固定，本体修改比较少， 为了缩短加工周期和降低加工成本，一般采用铸造 缸。而驱动机组因变化比较多，排缸一般设计成焊 接排缸。 还有一种就是因排汽压力比较高，为防止前后缸接缸 处漏气，做成整体缸。
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A.汽轮机两大流派简介

冲动式汽轮机：冲动式汽轮机指蒸汽主要在静叶中进行膨胀
增加流速，蒸汽热能被转换为动能，进入动叶栅改变流动方向，推 动叶栅作周向运动，蒸汽的动能进一步转化为机械能。为了改善蒸 汽在动叶中流动的合理性，现代冲动式汽轮机各级均具有一定的反 动度（一般在5%~30%的范围内），即蒸汽在动叶片中也发生很小 的一部分膨胀，从而使汽流得到一定的加速作用，但仍算作冲动式 汽轮机。
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E.滑销系统
滑销系统的作用 （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）使转子和静子部分轴向和径向间隙符合要求； 滑销的分类：滑销系统包括有引导汽缸沿横向膨胀的横销； 引导汽缸沿轴向热膨胀并推动前轴承座轴向移动时，保 持轴承座与汽缸中心线一致的纵销；引导汽缸沿垂直方 向膨胀，并保持汽缸和轴承中心一致的立销。还有猫爪 销和角销等。
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A.汽轮机两大流派简介

（3）效率的比较： （a）高温高压，高转速的背压机组比较：反动式汽轮机效率较高； （b）中温中压、低温低压低速（冷凝、背压）汽轮机组比较，冲 动式汽轮机效率高； （c）反动式汽轮机末级余速损失较大，故冷凝机组的排汽压力设 计偏高；冲动式汽轮机排汽压力设计可以偏低，增加了一定的效率。 故在冷凝机组的比较上，要根据实际机型情况来决定。 （4）其余外配套方面的比较：除了两者做功原理的不同，其余如调 节系统、保安系统、油管路、辅机等其余外围部套，两者均一样。 （5）性价比上面比较：国产冲动式汽轮机高于反动式汽轮机。
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A.汽轮机两大流派简介



由于反动式汽轮机每一级前后都存在压力差，因而在整个转子上产 生很大的轴向推力。为了减小这个轴向推力，反动式汽轮机不能像 冲动式汽轮机那样采用叶轮结构，而是在转子前部装设平衡活塞来 抵消轴向推力(见附图一、附图二)。活塞前的空间用联通管和排汽 管联通，使活塞上产生一个向前的轴向推力，以达到平衡转子轴向 推力的目的。反动式级，动叶前后压差较大，如果做成叶轮式，推 力问题难以解决，因此只能不要叶轮。这导至转子直径较大，隔板 汽封面积大，级间漏汽量大，而且级间漏气会影响下一级叶片顶部 和底部的汽流流动，使级效率降低。但由于反动度较大，气流折转 较小，又使级效率提高。反动式汽轮机额外有推力盘的耗汽损失。 相反，冲动式级，动叶前后压差小，可以做成叶轮式(见附图)，这 样，转子直径可以做小，使隔板漏汽量减少，隔板漏汽少导致的效 率提高完全可以弥补叶轮面磨擦的负面影响。少量的漏汽通过平衡 孔流入下一级，不影响动叶中的流动，这也是优点。 冲动式在保证最佳速比的情况小，每级可以吸收较大的焓降，使级 数减少，机身较短，降低成本，减少汽机房尺寸，降低土建成本。 但主轴加工量的增加又使制造成本有一定的增加。

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E.滑销系统
具体请大家查阅我公司发的教材《汽轮机设备与运行》的 P36~37，这方面书上介绍很详细，大家重点关注插图 中所注的一些间隙值。这方面在实际安装中也是需要重 点关注的内容。 我们公司有些工业驱动的小机组，为了安装方便，前轴 承座架采用弹性支座来替代纵销，降低了安装难度。 滑销系统是否工作正常直接影响机组的稳定运行，为了保 证滑销系统的正常工作，各滑销与销槽间一定要保持清 洁，不允许有油污卡涩现象，根据某些机组的运行经验， 可在滑销接触面上定期加入油脂，起到防锈和润滑的作 用。
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C.转子
转轮型转子叶片装在叶轮上，叶轮紧固在轴上， 蒸汽对叶片的作用力靠叶轮传给轴，转子级数 较少，每一级中蒸汽的热焓降较大，一般应用 在冲动式汽轮机上。 转鼓型转子的叶片直接装在转鼓上，蒸汽对叶 片的作用力靠转鼓传给轴，这种转子结构简单， 弯曲度小，适用于级数多，每级热焓降不大和 要求强度较大的反动式汽轮机上。
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F. 汽封

汽封根据安装位置不同分为前汽封、后汽封、隔板汽封、 叶顶汽封。（见附图） 前汽封的作用是减少蒸汽向外漏汽；后汽封的作用是防 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）；隔板汽封是减少级间漏气， 维持隔板前后的压力差；叶顶汽封是减少叶顶漏气，因 冲动式汽轮机动静间隙很小，动叶前后压差很小，故叶 顶漏气量很少，很多机组设计中未设计叶顶汽封。 简单的说，汽封的重要的作用就是减少汽流往不该流的 地方流。