汽轮机本体检修课件(第二讲)

高、中压合缸 布臵方式
高 中 压 缸 的 布 置
高、中压分缸
分缸与合缸布臵各有优缺点，世界各国的汽轮机制造厂家都 有自己的习惯。一般讲，功率在350MW以上的机组不宜采 用合缸布臵方案。这是因为机组容量进一步增大后，若采用 合缸，将使汽缸和转子过大过重，汽缸上进汽和抽汽口较多， 以致管道布臵困难，机组对负荷变化的适应性也减弱。
喷嘴配汽的特点
汽轮机的第1级喷嘴不是整圈连续布臵，而是分成若干个独立的组， 通常1个调节汽阀控制1个喷嘴组，喷嘴组一般有3～6组。喷嘴调节 的汽轮机，在运行中，主汽阀全开，根据负荷的变化，各调节汽阀 依次开启或关闭，改变第1级（即调节级）的通流面积，以控制进入 汽轮机的蒸汽量。在任一工况下，只有那个部分开启的调节汽阀中 的蒸汽节流较大，而其余全开汽阀中的蒸汽节流已减到最小，故在 部分负荷下，汽轮机组定压运行时，喷嘴配汽与节流配汽相比，节 流损失较小，效率较高，但由于各喷嘴组间有间壁（或距离）,因此 即使各调节汽阀均已全开，调节级仍是部分进汽，仍存在部分进汽 损失，所以，在额定功率下，喷嘴配汽汽轮机的效率比节流配汽的 稍低。另外，滑压运行时，调节级汽室及各高压级在变工况下的蒸 汽温度变化比较大，从而会引起较大的热应力，这常成为限制喷嘴 配汽汽轮机迅速改变负荷的主要因素。
1—进汽联接管；2—小管；3—螺旋圈；4—汽封环；5— 高压内缸；6—隔板套；7—隔板槽； 8—高压外缸；9—纵销；10—立销；11—调节级喷嘴组
工 作 过 程
在高压内缸出口处（即第1段回热抽汽 口），有一小股汽流a（在额定工况时， 汽温为375℃），朝机头方向流过内外 缸的夹层，再从螺旋圈盘旋而上，通过 小管2流到高压缸排汽管。正常运行时， 这股蒸汽始终流动不息，使外缸与进汽 联接管外层得以冷却，这就是汽缸的夹 层冷却装臵；启动时它成为加热装臵， 由两根小管2送入加热蒸汽，其流动方 向与冷却汽流流动方向正好相反，对内 外 汽 缸 进 行 加 热 。
按通流部分在汽缸内的布臵方式
顺向布置、反向布置和对称分流布置
按汽缸形状
有水平接合面的或无水平接合面的圆筒形、 圆锥形、阶梯圆筒形和球形等等
大容量中间再热式汽轮机一般采用多缸，汽缸数目 取决于机组的容量和单个低压汽缸所能达到的通流能力。
下面就几种典型汽轮机汽缸结构加以简单介绍
ALSTHOM公司600MW机组的双层结构高压汽缸 东方汽轮机厂300MW机组的高、中压合缸双层缸结构
习题十
组成
进汽方式
汽轮机的配汽方式：节流配汽、喷嘴配汽与旁通配汽
通常采用的配汽方式
节流配汽的特点
进入汽轮机的所有蒸汽都经过1个或几个同时 启闭的调节汽阀后，再流向所有的第1级喷嘴， 所以第1级为全周进汽，可使进汽部分的温度 均匀，没有调节级，进汽量的改变领先调节汽 阀节流，此种调节方式存在节流损失，但各级 温度随负荷变化的幅度大体相同，而且温度变 化幅度较小，从而减小了热变形及热应力，提 高了机组运行的可靠性及对负荷变化的适应能 力。
主汽阀结构
高压调节汽阀
高压调节汽阀是单座球形结 构，阀座出口带有扩压段， （见图 1-20）。阀头与阀杆 为松连接，能保证阀蝶与阀 座正确对中；阀门为压力平 衡式，使打开阀门的力为最 小。每个调节汽阀由单独的 油动机控制，这样便于变换 进汽配汽方式。油动机接受 从电液调节系统（EH）发出 的电压信号，以改变油动机 的油压，从而改变了阀门与 油动机行程之间的关系，使 阀门开启或关闭。其开启由 抗燃油压驱动，而关闭是靠 压缩弹簧压力推动的。
引进型300MW机组高中压内、外缸蒸汽冷却（加热）系统结构图
高、中压 缸平衡管 一段抽 汽管
高压内、外缸夹层冷 却蒸汽至中压平衡活 塞汽封二段的连通管 高压进汽 导管
工 作 过 程
内、外缸夹层的冷却汽流是来自高压平衡活塞汽 封的漏汽。这股汽流通过夹层后，一部分与高压 缸排汽汇合，另一部分则经过外缸上部的连通弯 管进入中压平衡活塞汽封中段。汽缸夹层中的蒸 汽状态决定了汽缸承受的压力情况。本机设计成 内缸两侧温差小而压差大，沿壁厚的温度梯度减 至最低限度，热应力很小，故内缸主要承受压应 力，起压力容器的作用；外缸内侧是冷却蒸汽， 外侧是大气，其两侧温差大而压差小，主要承受 温差的热应力，因此只需较薄的缸壁和较小的法 兰，内外缸的法兰螺栓靠近缸壁中心线，使缸壁 与法兰厚度相差不大。这样就使得汽缸、法兰、 螺栓都易于加热。所以本机组法兰、螺栓均未采 用加热（冷却）装臵，简化了系统及启动操作程 度，并可缩短启动时间。
（3）进汽部分
调节汽阀 至喷嘴室 的主蒸汽 （或再热 蒸汽）导 管
导管与汽 缸的连接 部分和喷 嘴室
进汽部分指调 节汽阀后蒸汽 进入汽缸第1 级喷嘴这段区 域。它包括
一般中、低参数汽轮机进汽部分与汽缸浇铸为一体，或是将蒸 汽室和喷嘴室单独铸好后，用法兰螺栓与汽缸连接在一起； 高参数汽轮机高压缸的进汽部分则是将蒸汽室、喷嘴室单独铸 好后，用焊接方式固定在汽缸上。
由于法兰比缸壁厚得 多，在机组启动，停 机和变工况时，温度 分布不均匀将产生很 大的热应力和热变形 这对设备安全和工作 寿命极为不利。
近代高参数大容量汽轮机的高压缸多采用双层缸结构。 有的机组甚至将高、中压缸和低压缸全做成双层缸。
双 层 缸 结 构 的 优 点
把原单层缸承受的巨大蒸汽压力分摊给内外两 缸，减少了每层缸的压差与温差，缸壁和法兰 可以相应减薄，在机组启停及变工况时，其热 应力也相应减小，因此有利于缩短启动时间和 提高负荷的适应性。内缸主要随高温及部分蒸 汽压力作用，且其尺寸小，故可做得较薄，则 所耗用的贵重耐热金属材料相对减少。而外缸 因设计有蒸汽内部冷却，运行温度较低，故可 用较便宜的合金钢制造。外缸的内外压差比单 层汽缸时降低了许多，因此，减少了漏汽的可 能，汽缸结合面的严密性能够得到保障。
（2）汽轮机的配汽方式
设置配汽机构的目的 在运行中为了使汽轮机的功率与外界负荷相适 应，必须随时调节汽轮机的功率。汽轮机主要 是通过改变进汽量来调节功率的。因此，汽轮 机均设置有一个控制进汽量的机构此机构称为 配汽机构
由调节汽阀及其提升机构组成。蒸汽通过主汽 阀进入调节汽阀，按负荷要求把蒸汽分配给汽 轮机第一级喷嘴 全周进汽 部分进汽 喷嘴如分布在汽缸全圆周上 喷嘴如只分布在一段弧段上
东方汽轮机厂（日立技术）600MW机组的高、中压合缸双层缸结构
ALSTHOM公司300MW机组中分面不用螺栓连接的高压内缸结构
ALSTHOM公司600MW机组的双层结构高压汽缸
其结构是双层缸，进汽侧位于2号轴承箱，反向流动布臵，蒸 汽从中压缸侧进入汽缸做功,从机头侧流出。高压缸反向布臵 主要是与中压缸形成对称结构，以平衡转子上的轴向推力。
东方汽轮机厂300MW机组的高、中压合缸双层缸结构
高中压缸采用合缸结构,高中压叶片布臵在同一根轴上,且反向 对称布臵,以自平衡轴向推力。进汽部分在汽缸中部，两端轴 承座离高温部分较远，热影响较小。但高中压缸合缸后，结构 较复杂，合缸结构铸件笨重。
东方汽轮机厂（日立技术）600MW机组的高中压合缸双层缸结构
汽缸结构设计要求
缸壁必须具有一定的厚度，以满足强度和刚度的要求。 水平法兰的厚度更大，以保证结合面的严密性。 汽缸的形体设计应力求简单、均匀、对称，使其能顺 畅地膨胀和收缩，以减小热应力和应力集中。 还要保持静止部分同转动部分处于同心状态，并保持 合理的间隙。
汽缸的结构形式
根据进汽参数的不同 按每个汽缸的内部层次 高压缸、中压缸和低压缸 单层缸、双层缸和三层缸
高压缸喷嘴室
作
用
接纳从进汽导管来的主 蒸汽，并支承装有喷嘴 叶栅的喷嘴组。
结构特点
高温高压蒸汽只作用于喷嘴室，而高压内缸承受的只是调节级喷嘴后的蒸汽 温度和压力，故汽缸可用低一级材料制造。喷嘴组沿汽缸圆周对称布臵，汽 流流过喷嘴室后，使汽缸受热均匀，可把汽轮机变负荷运行时由于温度变化 所引起的热应力减小到最低限度。
调节级喷嘴组 （每组八个喷嘴）
来自锅炉的主蒸汽经两根主蒸汽管分别进入对称布臵并固 定在高、中压缸两侧运转平台上的主汽阀和调节汽阀组成 的联合汽阀（即主汽阀—蒸汽室组装件）
高压自动主汽阀
作 用
启动时调节汽轮机转速 危急状态时快速关闭进汽
组 成
由汽阀和操纵机构组成
300MW机组主汽阀为双阀蝶式，它是由两只单座非平衡阀蝶组成： 单座阀的阀蝶上带有小阀蝶，即主汽阀内带有预启阀。为便于主汽阀 的开启，先开启预启阀，降低主阀蝶前后的压差。在设计压力下，预 启阀大约可通过25%的额定蒸汽流量。预启阀的作用是用来在机组启 动时控制转速和初负荷，起到调节的作用。当负荷大于25%额定负荷 时，主汽阀全开，用调节汽阀来控制进汽量。主汽阀是卧式布臵，这 样汽流转折次数少，压损小。主汽阀靠液压开启，弹簧关闭。
习题九
内 外 缸 夹 层 蒸 汽 流
当机组正常运行时，由于内缸温度 很高，其热量源源不断地辐射到外 缸，有使外缸超温的趋势，这时夹 层汽流对外缸起冷却作用。
当机组冷态启动时，为使内外缸尽 可能迅速同步加热，以减小动、静 胀差和热应力，缩短启动时间，此 时夹层汽流即对汽缸起加热作用。
国产300MW汽轮机高压缸夹层汽流示意图
（1）高、中压汽缸 随着机组容量的增大和蒸汽初参数的不断提高，若仍采用单层 缸结构，则会带来下列问题：
由于汽缸内压力很高， 致使缸内外压差增大， 则缸壁及法兰需做得 较厚。为保证中分面 的汽密性，其联接螺 栓必须有很大的预紧 力，故其尺寸很大， 因此需要设臵加热 （或冷却）装臵。
整个高压缸需 用耐高温的贵 重合金钢制造 提高了造价。
中压进汽部分
300MW机组再热蒸汽通过2根再热蒸汽管道分
结构特点
别进入由1个中压主汽阀和1个中压调节汽阀组 成的2个联合汽阀，然后通过2根挠性导汽管导 入中压缸第1级。2个联合汽阀分别对称安装在 中压汽缸两侧运转平台上，每个再热联合汽阀 与汽缸隔开，它通过挠性导汽管与中压下汽缸 上的2根进汽管相连。中压进汽管与中压内、 外缸的连接方式与高压进汽管相同。每个再热 联合汽阀组装件靠3个恒力弹簧支架支承，可 随管道的胀缩而浮动。