汽轮机 - 结构
汽轮机本体结构介绍
一、汽缸、进汽部分、滑销系统
滑销系统
a、下猫爪支撑 b、下猫爪中分面支撑 c、上猫爪支撑
一、汽缸、进汽部分、滑销系统
滑销系统
1－上缸猫爪 2－下缸猫爪 3－安装垫片 4－工作垫片 5－水冷垫铁 6－定位销 7－定位健 8－紧固螺栓 9－压块
在装汽封环的相应转子上有一系列的台阶形汽封 槽，汽封环上加工有汽封齿，汽封齿有高齿和低 齿，二者相间排列，分别对者转子上的凹槽和凸 肩。汽封环一般有多块组成，置于汽封槽内，并 用弹簧片压住。
低压部分汽封环上的汽封齿做成平齿转子相配表 面亦为平圆柱面，其结构比高、低齿汽封简单。 汽封齿尖端很薄，即使动、静间发生磨擦，其产 生的热量也不大，且汽封环是有弹簧片压住，磨 碰时能作径向退让。汽封齿间隙在总装时修正。
六、轴承箱与轴承
前轴承座位于机组高压缸的调阀端，为一钢板焊 接的长方箱形结构。它支承高压转子，并在转子 接长轴上装置主油泵轮及危急遮断器。前轴承座 还装有差胀、转速、振动、偏心监视及键相器的 传感器，此外，还装有危急遮断控制器及试验装 置。
前轴承座有内部油管路系统，向安装于前轴承座 内、外的部件供油。
进气部分
一、汽缸、进汽部分、滑销系统
滑销系统 支撑基础必须稳固，其固有频率应避开汽轮发电
机的工作转速； 汽缸与轴承座应有良好的刚性，以免变形； 保证各汽缸在机组启动、运行、停机的过程中温
度变化时能自由膨胀和收缩，静子与转子中心线 保持一致，避免动、静部分之间的间隙消失以致 发生动静摩擦。
叶根部分：T型，叉型和枞树型。 叶顶部分：安装围带（也称复环）和拉金（拉
筋），安装围带是为了减小叶片工作弯应力，调 整叶片自振频率，减少叶顶漏汽。
汽轮机结构
汽轮机一、概述又名“蒸汽透平”，是以蒸汽为工质，将热能转变为机械能的高速旋转式原动机。
二、汽轮机的分类汽轮机用途广泛，类型繁多，可以从不同的角度对汽轮机进行分类：（一）按工作原理分１、冲动式汽轮机：主要由冲动级组成，蒸汽主要在喷管叶栅（或静叶栅）中膨胀，在动叶栅中只有少量膨胀。
２、反动式汽轮机：主要由反动级组成，蒸汽在喷管叶栅（或静叶栅）和动叶栅中都进行膨胀，且膨胀程度相同。
３、冲动反动联合式汽轮机：现代喷管调节的反动式汽轮机，因反动式不能做成部分进汽，故第一级调节级经常采用单列冲动级或双列速度级。
（二）按主蒸汽参数分类１、低压汽轮机：主蒸汽压力小于１．５Ｍｐａ２、中压汽轮机：主蒸汽压力为２～４Ｍｐａ３、高压汽轮机：主蒸汽压力为６～１０Ｍｐａ４、超高压汽轮机：主蒸汽压力为１２～１４Ｍｐａ（三）按热力性能分类１、凝汽式汽轮机：蒸汽在汽轮机中膨胀作功，进入高度真空状态下的凝汽器，凝结成水。
２、背压式汽轮机：排气压力高于大气压力，直接用于供热，无凝汽器。
３、中间再热汽轮机：蒸汽在汽轮机内膨胀做功过程中被引出，再次加热后返回汽轮机继续膨胀做功。
４、调整抽汽式汽轮机：从汽轮机中间某几级后抽出一定参数、一定流量的蒸汽（在规定的压力下）对外供热，其排汽仍排入凝汽器。
根据供热需要，有一次调整抽汽和二次调整抽汽之分。
三、汽轮机的原理汽轮机是一种实现蒸汽能量转化的装置。
它的作用是把蒸汽的热能转换为旋转的机械能，带动压缩机和其它设备运转。
汽轮机的工作原理：具有一定压力和温度的蒸汽，在特殊形状的喷嘴中把蒸汽的热能转化为动能，获得很高速度的蒸汽，作用在转子的叶片上，蒸汽的动能转换为旋转的机械能。
汽轮机的工作性能取决于蒸汽的压力、温度、流量和凝结器的负压程度。
四、汽轮机结构（结合动画、视频）汽轮机本体由转动部分、静止部分、控制部分和盘车装置组成。
（一）转动部分转动部分称为转子，主要零部件有动叶片、叶轮、联轴器、主轴等相关紧固件。
汽轮机本体结构简介
辅汽 轴加风机
汽缸内
轴封腔室
空气
高负荷时
• 随着负荷的增加，高、中压缸排汽压力增 加，当排汽压力超过“X”腔室压力时，排 汽进入“X”腔室，“X”腔室蒸汽一部分 进入“Y”腔室,一部分排到汽封系统母管作 为低压缸轴封供汽汽源，形成自密封。大 约在30%负荷下系统达到自密封。如轴封 系统有多余的蒸汽，会通过溢流阀流往凝 汽器。。
推力轴承承受蒸汽作用在转子上的轴向推力，并确定转子的 轴向位置，以保证通流部分动静间正确的轴向间隙。所以推力轴 承被看成转子的定位点，或称汽轮机转子对静子的相对死点。
汽轮机轴承
汽轮机#1—#4轴承、 #7轴承为可倾瓦
顶轴油囊
#1—#4轴承可 倾瓦顶轴油孔
可倾瓦块
顶轴油孔
发电机轴承： #5、#6轴承
低压缸排汽温度升高的危害？
• 低压缸排汽温度升高时，转子与静子部件之间由 于热变形或过度差胀有产生碰擦的可能性。这样 的碰擦在一定转速以上会发生严重危害，并导致 强迫或长期停机。甚至在盘车转速时，尽管转速 已经下降，热变形和过度差胀所造成的摩擦，会 使得金属脱落并削弱转动部件，如铆钉、围带等， 最终将发生损坏。
二、汽轮机轴承
汽轮机的轴承有径向轴承和推力轴承两类。 径向支持轴承用来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，从而 保证转子与汽缸、汽封、隔板等静止部分的径向间隙正确。汽轮 机#1—#4轴承、励磁小轴#7轴承为可倾瓦，发电机#5、#6轴承
为普通瓦。
低压缸内缸
低压缸内缸
低压转子
枞树型叶根
高压缸进汽门
• 主蒸汽从锅炉经2根主蒸汽管分别到达汽轮 机两侧的主汽阀和调节汽阀，并由6根导汽 管进入设置在高压内缸的喷嘴室。6根导汽 管对称地接到高中压外缸上下半各3个进汽 管接口。
汽轮机主轴结构详解
汽轮机主轴结构详解
汽轮机主轴是汽轮机中的重要部件，其结构通常包括以下几个部分：
1. 转子：转子是汽轮机的核心部件，由主轴、叶轮、叶片和联轴器等组成。
主轴通过叶轮和叶片将蒸汽的热能转化为转子的机械能。
2. 叶轮：叶轮安装在主轴上，叶片安装在叶轮上。
当转子旋转时，叶轮和叶片一起带动汽轮机转动，将蒸汽的热能转化为机械能。
3. 叶片：叶片安装在叶轮上，设计成一定的形状和角度，以充分利用蒸汽的热能。
叶片的材质通常为合金钢或不锈钢，具有较高的强度和耐腐蚀性。
4. 联轴器：联轴器是连接汽轮机与发电机的重要部件，它将汽轮机的输出轴与发电机的输入轴连接起来。
联轴器有多种形式，如刚性联轴器、弹性联轴器和膜片联轴器等。
5. 主轴承：主轴承安装在汽轮机的两端，用于支撑汽轮机的重量和承受转子的径向力和轴向力。
主轴承的材质通常为耐磨铸铁或高级合金钢，具有较高的承载能力和耐磨损性。
6. 润滑系统：润滑系统用于为主轴承提供润滑油，以减少摩擦和磨损，延长轴承寿命。
润滑油通常为矿物油或合成油，具有较高的粘度和耐高温性能。
总之，汽轮机主轴结构是汽轮机的重要组成部分，其各个部件都有其独特的作用和特点。
在设计和制造过程中，需要充分考虑各部件的材质、加工精度、热处理和装配等方面的因素，以确保汽轮机的正常运转和长期寿命。
汽轮机结构
汽轮机结构结构部件由转动部分和静止部分两个方面组成。
转子包括主轴、叶轮、动叶片和联轴器等。
静子包括进汽部分、汽缸、隔板和静叶栅、汽封及轴承等。
汽缸汽缸是汽轮机的外壳，其作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开，形成封闭的汽室，保证蒸汽在汽轮机内部完成能量的转换过程，汽缸内安装着喷嘴室、隔板、隔板套等零部件；汽缸外连接着进汽、排汽、抽汽等管道。
汽缸的高、中压段一般采用合金钢或碳钢铸造结构，低压段可根据容量和结构要求，采用铸造结构或由简单铸件、型钢及钢板焊接的焊接结构。
高压缸有单层缸和双层缸两种形式。
单层缸多用于中低参数的汽轮机。
双层缸适用于参数相对较高的汽轮机。
分为高压内缸和高压外缸。
高压内缸由水平中分面分开，形成上、下缸，内缸支承在外缸的水平中分面上。
高压外缸由前后共四个猫爪支撑在前轴承箱上。
猫爪由下缸一起铸出，位于下缸的上部，这样使支承点保持在水平中心线上。
中压缸由中压内缸和中压外缸组成。
中压内缸在水平中分面上分开，形成上下汽缸，内缸支承在外缸的水平中分面上，采用在外缸上加工出来的一外凸台和在内缸上的一个环形槽相互配合，保持内缸在轴向的位置。
中压外缸由水平中分面分开，形成上下汽缸。
中压外缸也以前后两对猫爪分别支撑在中轴承箱和1号低压缸的前轴承箱上。
低压缸为反向分流式，每个低压缸一个外缸和两个内缸组成，全部由板件焊接而成。
汽缸的上半和下半均在垂直方向被分为三个部分，但在安装时，上缸垂直结合面已用螺栓连成一体，因此汽缸上半可作为一个零件起吊。
低压外缸由裙式台板支承，此台板与汽缸下半制成一体，并沿汽缸下半向两端延伸。
低压内缸支承在外缸上。
每块裙式台板分别安装在被灌浆固定在基础上的基础台板上。
低压缸的位置由裙式台板和基础台板之间的滑销固定。
转子转子是由合金钢锻件整体加工出来的。
在高压转子调速器端用刚性联轴器与一根长轴连接，此节上轴上装有主油泵和超速跳闸机构。
所有转子都被精加工，并且在装配上所有的叶片后，进行全速转动试验和精确动平衡。
汽轮机本体结构
汽封分类
轴端汽封（轴封） 高压轴封：防止蒸汽漏出汽缸，造成能量损失，恶化运行环境 低压轴封：防止空气漏入汽缸使凝汽器的真空降低。
隔板汽封：隔板内圆与转子之间的汽封。 作用：阻止蒸汽经隔板内圆绕过喷嘴流到隔板后造成能量损失
分类：刚性、半挠性和挠性； 135MW机组各转子之间的联接均采用刚性联轴器。
动叶片
分类：等截面直叶片、变截面扭叶片 结构：叶根、叶身、叶顶、叶顶连接件四部分
135MW机组调节级叶片
135MW机组高压通流部分
135MW机组中压通流部分
135MW机组低压通流部分
汽缸
概述
作用：汽轮机外壳，将通流部分与大气隔开， 同时组织蒸汽有规律流动；
电厂热力设备及运行
第二章 汽轮机本体结构
第二章 汽轮机本体结构
汽轮机转子 动叶片 汽缸 进汽部分及中低压联通管 喷嘴组、隔板及隔板套、静叶环及静叶持环 汽封及轴封系统 轴承 盘车装置
汽轮机转子
按结构分类：
轮盘式转子：冲动式汽轮机采用，具有叶轮，叶 轮的外缘安装动叶栅，隔板安装在叶轮之前；
通流部分汽封：叶顶汽封和根部汽封 作用：阻止根部的漏汽
结构形式： 曲径式：梳齿形、J形、枞树形（现代汽轮机均采用） 碳精环式 水封式
汽封结构
轴承分类
轴承
径向支持轴承
承担转子的质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和汽缸中心一致，保证 转子与静止部分（汽缸、隔板、汽封等）的正确的径 向间隙。
特点： 1）承受压力、温度低 2）进汽口与排气温度相差大，存在热膨胀问题。 3）要有合理的倒流形状，充分利用排气余速， 减小流动损失。
汽轮机结构
（二）
排汽缸
汽轮机末级排汽倒入凝汽器的部分
1、结构：铸造结构和钢板焊接结构。
2、设有导流板以减小排汽压力损失。
3 、低压缸喷水减温装置：机组启动、空负 荷及低负荷时，蒸汽流量很小，不足以带走 低压缸内摩擦鼓风产生的热量，引起排汽温 度升高，为防止低压缸温度过高，排汽缸上 设置低负荷了喷水减温装置。
4、大机组低压缸的特点：
（1）排汽缸尺寸庞大，一般采用钢板焊接结构；
（2）在热机组低压缸的进汽温度一般超过230℃，与排汽 温度差达200 ℃，因此也采用双层结构。通流部分在内缸 中承受温度变化，低压内缸用高强度铸铁铸造，低压外缸 仍为焊接结构。庞大的外缸只承受排汽温度，温差变化小。 （3）为防止长时间空负荷运行，排汽温度过高而引起排 汽缸变形，排汽缸内设有喷水降温装臵；
4、可倾瓦
高压油顶起装臵：减少盘车启动力矩，防止启动、 停机过程中转子转动很慢时轴瓦的磨损。
三、推力轴承 （一）推力轴承的油膜形成 （二）推力轴承的结构
（三）推力间隙：
推力盘在工作瓦片和非工作瓦片之间的移动距离叫做 推力间隙。一般不大于 0.4mm 。瓦片上的乌金厚度一般为 1.5mm，其值小于汽轮机通流部分动静之间的最小间隙， 以保证即使在乌金熔化的事故情况下，汽轮机动静部分也 不会相互摩擦。
3、 法兰螺栓加热装臵：减小汽缸、法兰和螺
栓之间的温差，有效控制机组的胀差，缩短 启动时间。
法兰螺栓加热装臵均设有高、低温汽源。 4、双层汽缸：减轻单个汽缸的重量；合理利 用材料；缸壁薄、内外温差小，有利于改善 机组的启动性能和变工况适应能力。 5、双层进汽管：既要保证高压蒸汽的密封又 要保证内外缸的相对膨胀。
汽缸外部保温不良，造成收入不均
造成汽缸裂纹的主要原因：
汽轮机主要零件结构
式中， n----- 转速； fh n z
（6—47）
z ---- 级内喷嘴数。
当部分进汽度e < 1 时，则有
fh n z' z' z
式中， z ' ——为当量喷嘴数。
e
11
三 叶片振动的基本振型
叶片振动的基本形式有弯曲振动和扭转振动。而弯曲振动又分切向振动和轴向振 动：
❖ 绕叶片截面最小主惯性轴（Ⅰ—Ⅰ轴）的弯曲振动称为切向振动； ❖ 绕叶片截面最大主惯性轴（Ⅱ—Ⅱ轴）的弯曲振动称为轴向振动； ❖ 沿着叶片长度方向绕通过截面型心轴线往复作转过一角度的振动称为扭转振
7
第三节 叶片的振动
❖ 叶片的受力 ❖ 引起叶片振动的激振力 ❖ 叶片振动的基本振型 ❖ 叶片的自振频率 ❖ 叶片频率的测定 ❖ 叶片动强度的安全准则和叶片调频
8
一 叶片的振动 汽轮机的叶片在工作时，会受到不均匀汽流力（激振力）
的作用，使叶片产生振动。特别是当叶片的自振频率等于激振 力或者为其整数倍时，叶片将发生共振，就可能使叶片疲劳断 裂。运行经验表明，叶片损坏主要原因是由于振动造成的。因 此，研究叶片的振动，就应该研究引起叶片振动的激振力和叶 片本身的自振频率。 二 引起叶片振动的激振力
3
三 轴承 轴承是汽轮机的一个重要组成部分。
1. 轴承工作原理 2. 径向支持轴承 3. 推力轴承
4
第二节 汽轮机转动部分结构
汽轮机的转动部分包括动叶栅、叶轮（或转鼓）、主轴 和联轴器以及紧固件等旋转部件。 一 转子
汽轮机的转动部分总称为转子，主要由主轴叶轮（或 轮鼓）动叶及联轴器等组成，它是汽轮机最主要的部件之一， 起着工质能量转换及扭矩传递的任务。
上述几种情况产生的激振力，都会使动叶片每旋转一周，就要受到一 次（或几次）激振力的作用，故称为低频激振力。
汽轮机本体详细结构课件
THANKS
腐蚀等情况。
维修与更换
对磨损、腐蚀严重的部件进行维修 或更换，确保汽轮机性能稳定。
油样分析
定期采集润滑油样本进行化验分析， 了解油质状况，及时更换不合格的 润滑油。
常见故障与排除方法
轴承温度过高
蒸汽通流部分结垢
检查轴承润滑状况，清理轴承箱，调 整轴承间隙；若无法排除故障，需更 换轴承。
停机清洗蒸汽通流部分，清除结垢； 加强水质管理，防止结垢再次发生。
叶片部分
总结词
叶片是汽轮机的重要部件，主要作用是将蒸汽的热能转换为转子的旋转机械能。
详细描述
叶片通常由高强度钢材制成，其结构形式根据工作原理和用途的不同而不同。叶 片的形状和尺寸对汽轮机的性能和效率有重要影响。
喷嘴部分
总结词
喷嘴是汽轮机的重要部件，主要作用是将蒸汽引入适当的工 作室，并在适当的时间将其导向叶片。
汽轮机的分类与用途
按照工作原理分类
冲动式汽轮机和反动式汽轮机。
按照热力特性分类
凝汽式汽轮机、背压式汽轮机、抽气式汽轮机和中间再热式汽轮机等。
按照用途分类
发电用汽轮机、化工用汽轮机、船舶用汽轮机等。
02
汽轮机本体结构
汽缸部分
总结词
汽缸是汽轮机的外壳，主要作用是封闭汽轮机的内部空间，形成一定的工作室， 使蒸汽在其中做功。
汽轮机在长期的应用和发展过程 中，技术已经相当成熟，可靠性 高。
汽轮机在其他领域的应用
工业驱动
汽轮机可用于驱动压缩机、泵等 工业设备，广泛应用于石油、化 工、造纸等领域。
船舶推进
汽轮机曾是大型船舶的主要推进 动力之一，尽管现在已被燃气轮 机部分取代，但仍有一些船舶使 用汽轮机。
汽轮机工作原理__结构
汽轮机工作原理和结构1汽轮机工作原理汽轮机是将蒸汽的热能转换成机械能的蜗轮式机械。
在汽轮机中，蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变为动能。
如图1所示。
高速汽流流经动叶片3时，由于汽流方向改变，产生了对叶片的冲动力，推动叶轮2旋转做功，将蒸汽的动能变成轴旋转的机械图1冲动式汽轮机工作原理图1-轴；2-叶轮；3-动叶片；4-喷嘴2汽轮机结构汽轮机主要由转动部分（转子）和固定部分（静体或静子）组成。
转动部分包括叶栅、叶轮或转子、主轴和联轴器及紧固件等旋转部件。
固定部件包括气缸、蒸汽室、喷嘴室、隔板、隔板套（或静叶持环）、汽封、轴承、轴承座、机座、滑销系统以及有关紧固零件等。
套装转子的结构如图2所示。
套装转子的叶轮、轴封套、联轴器等部件和主轴是分别制造的，然后将它们热套（过盈配合）在主轴上，并用键传递力矩。
图2套装转子结构1-油封环2-油封套3-轴4-动叶槽5-叶轮6-平衡槽汽轮机主要用途是在热力发电厂中做带动发电机的原动机。
为了保证汽轮机正常工作，需配置必要的附属设备，如管道、阀门、凝汽器等，汽轮机及其附属设备的组合称为汽轮机设备。
图3为汽轮机设备组成图。
来自蒸汽发生器的高温高压蒸汽经主汽阀、调节阀进入汽轮机。
由于汽轮机排汽口的压力大大低于进汽压力，蒸汽在这个压差作用下向排汽口流动，其压力和温度逐渐降低，部分热能转换为汽轮机转子旋转的机械能。
做完功的蒸汽称为乏汽，从排汽口排入凝汽器，在较低的温度下凝结成水，此凝结水由凝结水泵抽出送经蒸汽发生器构成封闭的热力循环。
为了吸收乏汽在凝汽器放出的凝结热，并保护较低的凝结温度，必须用循环水泵不断地向凝汽器供应冷却水。
由于汽轮机的尾部和凝汽器不能绝对密封，其内部压力又低于外界大气压，因而会有空气漏入，最终进入凝汽器的壳侧。
若任空气在凝汽器内积累，凝汽器内压力必然会升高，导致乏汽压力升高，减少蒸汽对汽轮机做的有用功，同时积累的空气还会带来乏汽凝结放热的恶化，这两者都会导致热循环效率的下降，因而必须将凝汽器壳侧的空气抽出。
汽轮机本体结构
• 中压缸剖面图
• 中压外缸
• 中压内缸
中压缸的冷却
• 3.低压缸 • 大机组由于蒸汽的容积流量大，排汽真空高，因此，低压缸尺寸很大。 目前，缸体的强度已不是什么重要问题，而如何保证缸体的足够刚度 和合理的排汽通道则是大机组低压缸的关键问题。为了改善低压缸的 热膨胀，600MW 机组低压缸采用三层缸结构，将通流部分设在内缸 中，使体积较小的内缸承受温度变化，而外缸及庞大的排汽缸则均处 于排汽低温状态，使其膨胀变形较小，这种结构还有利于设计成径向 排汽。以减小排汽损失，缩短轴向尺寸。为了减少汽轮机的余速损失， 尽可能将末级动叶排出的蒸汽动能转念为压力能，在末级动叶的出口 处设置了一种上下对称的扩压导流环，扩压导流环的型线是按照空气 动力学的要求设计的。在空负荷及初负荷情况下，不希望排汽缸过热， 为此，在末级出口处的扩压导流环上，设有一组减温水喷头，设计承 载转子的转速达到600rpm以上时自动投入，并在机组负荷15%前连 续运行。如果温度超过80℃，则必须通过增加负荷或改善真空逐步地 降低排汽缸的温度。排汽缸的极限温度为121℃，如果达到这一温度， 则应停机并排除故障。每个排汽缸的最上部设有Φ880mm 的大气安 全门，它是真空系统的安全保护措施。当凝汽器循环水突然中断时， 它能防止缸内蒸汽压力过高，保护排汽缸和凝汽器。 • 低压外缸提供向凝汽器排汽的通道。在外缸的内部装有两个内缸，它 将内缸的反作用力矩传递至基础上，并承受所有安装于外缸上部件的 结构重量。此外，低压外缸还必须承受真空负荷，因此需要具有足够 的强度和刚度，使其不产生过大的变形，以避免影响动、静部分间的 间隙。#1和#2低压外缸结构基本相同，均为是碳钢板的大型焊接件。 它们是汽轮机本体中尺寸最大的部件(图5-1-7)。
高压内缸(图5-1-2)亦为Cr钼合金钢铸件，为一具有中分面的鼓状圆筒 结构，该结构简单对称，热应力小，内缸上、下半用法兰螺栓联接固定。 高压内缸用固定于下半缸的支撑键支托于外缸水平中分面的下垫片处， 并有上垫片限制其向上窜动，从而保证了内缸的水平位置。其轴向定位 是借助于凸肩的配合，横向是靠位于顶部和底部的中心定位销与外缸定 位的。这样，既能保持内缸轴线的正确位置，又允许其自由膨胀。在高 压内缸装有高压蒸汽室(喷嘴室)，高压平衡活塞汽封和高压隔板套。高压 蒸汽室和高压平衡活塞汽封与内缸的支撑方式亦为支撑键。高压隔板套 之电机端以凹槽与高压内缸上之凸缘相连，靠近中部通过支撑键支撑于 高压外缸上。为防止高压隔板套安装时的前倾趋向，在其电机端有一辅 助支撑，支撑于高压内缸的中分面上。内缸的中分面螺栓、支撑键、垫 片和定位销均采用不锈钢材料。在内缸的两端端部都开有孔，以供现场 需作动平衡时，向转子上安装平衡螺塞用。内缸下半底部开有疏水孔， 通过环形挠性疏水管穿过外缸引出，用来排去内缸进汽腔的积水。在高 压内缸部分有个需注意的特殊结构，就是在开启高压内缸上半时，一定 要装上吊住蒸汽室上半的专用螺钉，以防止因摩擦而将蒸汽室上半带起， 在起吊移动过程中落下损坏。而在扣好高压内缸后，则一定要拆下该螺 钉。
第六章汽轮机本体结构
汽轮机高、中压缸
汽轮机低压缸
高压缸设置为双层； 采用法兰、螺栓加热装置； （2）热膨胀时汽缸与转子同心度要好。采用猫爪结构。 （3）要有足够的刚度。 （4）流动性能要好。 （5）便于安装检修。 二、汽封 1、轴封系统
轴封结构
高低齿轴封结构动画
汽轮机隔板结构
三、轴承 分为支撑轴承和推力轴承两种。 1、支撑轴承 也称径向轴承或主轴承。 （1）圆柱形轴承：用于小容量汽轮机。 （2）椭圆形轴承： （3）三油楔轴承： （4）可倾瓦轴承： 2、推力轴承 四、汽轮机滑销系统与膨胀 1、滑销系统 2、汽轮机的膨胀
安装围带是为了减小叶片工作弯应力，调整叶片自振频 率，减少叶顶漏汽。
长叶片级结构
二、转子
１、转子
冲动式汽轮机采用轮式转子；
反动式汽轮机采用鼓式转子，鼓式转子上的动叶直接安装 在转鼓上；
（１）轮式转子可分为：整锻式、套装式、组合式和焊接 式。整锻转子通常有中心孔；除调节级外都开有平衡孔。 套装叶轮采用热套加纵向键固定，大型汽轮机后装叶轮用 互相交错布置的端面键连接，最后套装的汽封用纵向键与 轴相连接。
3）转子弯曲 （a）转子的材质不均匀或有缺陷，受热后出现弹性热弯曲或 因此留下的永久变形。 （b）启动过程中，因盘车或暖机不充分，以及上、下缸温差 大等原因使转子的横截面积内温度场不均匀，从而引起转子 的弹性弯曲或因此而留下的永久变形。 （c）动静之间的磨碰使转子产生弹性弯曲或永久变形。 4）转子受到机械摩擦力 （2）转子支承系统的条件改变 （3）电磁力的不平衡 2、引起自激振动方面的原因 （1）油膜振荡：（措施：增大轴承比压；降低润滑油黏度） （2）间隙振荡： 三、故障诊断技术简介
转子的支撑
五、机组的振动 （一）机组振动的评价标准 （二）机组振动的原因 1、引起强迫振动方面的的原因 （1）机组内存在机械干扰力 1）转子质量不平衡 （a）当转子因加工偏差等原因引起质量偏心时，转子要产生 静力的和动力矩的不平衡。 （b）转子上有个别元件断裂，个别元件松动，转子被不均匀 磨损、无机盐在叶片上的不均匀沉积以及转动部分的变形等 等。 （c）机组大修时拆卸过或更换过部件，或者车削过轴颈，使 转子发生新的质量偏心。 2）转子的连接合对中心有缺陷
汽轮机结构
汽轮机结构概述汽轮机是一种将热能转化为机械能的设备，常用于发电厂和工业领域。
汽轮机的结构可以分为以下几个主要部分：汽轮机转子、汽轮机定子、汽轮机叶轮和汽轮机外壳。
汽轮机转子汽轮机转子是汽轮机的核心部件，主要由转子盘、转子叶轮和轴承组成。
转子盘转子盘是汽轮机转子的主体部分，它连接着所有的转子叶轮，并通过轴承支撑整个转子。
转子叶轮转子叶轮是汽轮机转子上最重要的部分，它通过叶轮叶片将高速高温的工作流体（一般为蒸汽）的动能转化为机械能。
轴承轴承是支撑和定位转子的重要组件，可以减小转子的摩擦和磨损，并增强汽轮机的稳定性和寿命。
汽轮机定子汽轮机定子位于汽轮机转子的周围，主要由定子盘、定子叶轮和定子外壳组成。
定子盘定子盘是汽轮机定子的主体部分，它通过固定定子叶轮和定子外壳，保持定子的整体结构稳定。
定子叶轮定子叶轮是汽轮机定子上的关键部分，它通过叶轮叶片引导工作流体流过转子叶轮，以进一步提高汽轮机的工作效率。
定子外壳定子外壳是汽轮机定子的保护层，它不仅可以保护定子叶轮和定子盘不受损坏，还可以对工作流体进行导向和控制。
汽轮机叶轮汽轮机叶轮是汽轮机中的关键零部件，主要包括转子叶轮和定子叶轮。
转子叶轮转子叶轮可以将高速高温的工作流体的动能转化为机械能，通过与转子盘相连，将转子的动力传递给发电机。
定子叶轮定子叶轮通过工作流体流过叶轮叶片，加速流体并增加压力，提高汽轮机的工作效率。
汽轮机外壳汽轮机外壳是汽轮机的外部保护层，它主要由上下两部分组成：汽轮机上部外壳和汽轮机下部外壳。
汽轮机上部外壳汽轮机上部外壳主要保护转子和转子叶轮，同时将蒸汽导向发电机。
汽轮机下部外壳汽轮机下部外壳主要保护定子和定子叶轮，同时引导工作流体流动，并与上部外壳连接。
总结汽轮机结构的主要部分包括转子、定子、叶轮和外壳。
转子由转子盘、转子叶轮和轴承组成，定子由定子盘、定子叶轮和定子外壳组成。
叶轮包括转子叶轮和定子叶轮，外壳则分为上部外壳和下部外壳。
这些部件共同工作，将热能转化为机械能，实现汽轮机的正常运转和发电功能。
汽轮机结构及零件强度
（二）叶片的拉应力 叶片的拉应力由叶型 部分的离心拉应力及围带、 拉金离心力引起的拉应力 组成。 1.叶型部分离心力引 起的拉应力 2 dFx Ax ( R0 x) dx
Fx1 Ax ( R0 x) dx
2 x1
lb
2
x1
x1 2
A
Fx1 Ax1 Ax1
第四章
汽轮机结构及零件强度
汽轮机本体由转动部分和静止部分组成。转 动部分称为转子，主要部件有动叶片、主轴和叶 轮（反动式汽轮机为转鼓）、联轴器等；静止部 分称为静子，主要部件有汽缸、隔板、轴承和汽 封等。 第一节 动叶片 动叶片是蒸汽动能转换成转子机械能的重要 部件。它在运行中受力复杂，工作条件又很恶劣。 因此它不但要有良好的流动特性，以保证较高的 能量转换效率，还要有足够的强度和完善的振动 特性。 一、动叶片的结构 动叶片由叶型、叶根、叶顶三部分组成
lb x1
2
lb
x1
Ax ( R0 x)dx
lb
x1
Ax ( R0 x)dx
A( R0 x)dx
2
2
(R
0
l b ) 2 ( R0 x1 ) 2
由上式可知，等截面叶片的离心拉应力与横截 面积无关，即增大截面积并不能降低离心力引起的 拉应力。在ω、R0、lb已定的情况下，采用密度较 小的叶片材料，是降低叶片离心拉应力的有效办法。 由于等截面叶片的横截面积沿叶高不变，其根 部承受的离心力最大，因此根部的离心拉应力最大， 为：
对于变截面叶片，横截面积沿叶高是变化的， 2 在求拉应力时，通常将其沿叶高分成若干段，把每 段看作等截面体，然后计算出每段的离心力及每一 截面的离心拉应力。通过对各个截面的计算比较， 可找出离心拉应力最大的截面。
汽轮机工作原理及结构ppt
反动作用原理
蒸汽得热能转变为动能得过 程,不仅在喷嘴中发生,而且在动 叶片中也同样发生得汽轮机,叫 做反动式汽轮机。
在反动式汽轮机中,蒸汽不 但在喷嘴(静叶栅)中产生膨胀, 压力由p0降至p1,速度由c0增至 c1,高速汽流对动叶产生一个冲 动力;而且在动叶栅中也膨胀,压 力由p1降至p2,速度由动叶进口 相对速度w1增至动叶出口相对速 度w2,汽流必然对动叶产生一个 由于加速而引起得反动力,使转 子在蒸汽冲动力与反动力得共同 作用下旋转作功。
汽轮机剖面图
汽轮机转子
汽轮机转子在高温蒸汽中高速旋转,不 仅要承受汽流得作用力与由叶片、叶轮本 身离心力所引起得应力,而且还承受着由温 度差所引起得热应力。此外,当转子不平衡 质量过大时,将引起汽轮机得振动。因此, 转子得工作状况对汽轮机得安全、经济运 行有着很大得影响。
给水泵汽轮机转子
330MW机组低压转子
目前单台机组容量已突破1300MW
➢ 运转平稳、事故率较低、充分提高了设备利 用率
一般可保持3～4年大修一次
汽轮机得应用领域
发电拖动
火力发电厂、核电厂
工业拖动
钢铁厂、造纸厂、化工厂
舰船拖动
大型远洋船舶、军事大型舰艇、核动力航空母舰
汽轮机得基本概念
汽轮机就是用具有一定温度与压 力得蒸汽来做功得回转式原动机 。 按其做功原理得不同,可分为冲动式 汽轮机与反动式汽轮机两种类型。
超超临界汽轮机 新蒸汽压力为25、0MPa以上。
汽轮机得结构
汽轮机由转动部分与静止部分所组成。 汽轮机转动部件得组合体称为转子,它包括 主轴、叶轮(或转鼓)、动叶栅、联轴器及 装在轴上得其她零件。蒸汽作用在动叶栅 上得力矩,通过叶轮、主轴与联轴器传递给 发电机或其她设备,并使它们旋转而作功。 汽轮机得静止部分包括基础、台板(机座)、 汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承等部件,但 主要就是汽缸与隔板。
汽轮发电机的主要组成部分及结构特点
汽轮发电机的主要组成部分及结构特点汽轮发电机是一种利用汽轮机驱动发电机发电的设备。
其主要组成部分包括汽轮机、发电机、热交换设备、控制系统和辅助设备等。
下面将分别介绍这些组成部分的结构特点。
汽轮机是汽轮发电机的核心部件，它通过燃烧燃料产生的高温高压气体驱动转子旋转，进而带动发电机发电。
汽轮机的结构特点主要体现在以下几个方面：1. 转子结构：汽轮机的转子通常由高压段、中压段和低压段组成。
每个段落的转子叶片的数量和形状都不相同，根据气流参数的不同，使得每个段落的转子受力均衡，提高了转子的可靠性和稳定性。
2. 叶片结构：汽轮机的叶片通常采用双流道结构，即每个叶片上有两个流道，分别用于高压气体和低压气体。
叶片材料通常采用高温合金，以保证叶片在高温高压下的强度和耐腐蚀性能。
3. 汽轮机的外壳：汽轮机的外壳通常由高温合金制成，能够承受高温高压气体的冲击和腐蚀。
外壳内部的冷却结构可以减少叶片和外壳的温度梯度，提高了汽轮机的寿命和可靠性。
发电机是汽轮发电机的另一个重要组成部分，它将汽轮机产生的机械能转换为电能输出。
发电机的结构特点主要体现在以下几个方面：1. 定子结构：发电机的定子通常由若干组线圈和铁芯叠装而成。
定子线圈的数量和排列方式根据发电机的额定功率和电压等参数确定。
定子铁芯的结构通常采用矩形截面，以提高磁通密度和发电效率。
2. 转子结构：发电机的转子通常由磁极和转子轴组成。
转子磁极的数量和形状根据发电机的极数和转速等参数确定。
转子轴一般采用高强度材料制成，以承受转子磁极的离心力和惯性力。
3. 冷却结构：发电机的定子和转子通常需要进行冷却，以保持其温度在可控范围内。
常见的冷却方式有风冷和水冷两种，其中水冷方式可以提供更高的冷却效果，但需要增加冷却系统的复杂性和成本。
热交换设备是汽轮发电机的重要辅助设备，它负责将汽轮机排出的高温排烟进行冷却，以提高热能的利用效率。
热交换设备的结构特点主要体现在以下几个方面：1. 烟气冷却器：烟气冷却器通常采用水冷方式，即将烟气通过管道与循环水进行换热，使烟气的温度降低。
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正在套中的叶轮
（三）叶片
动叶片：在汽轮机工作过
程中随汽轮机转子一起转
动的叶片称工作叶片，作 用是把蒸汽的动能转变成 机械能，使转子旋转。
静叶片安装在隔板或汽缸 上；动叶片安装在叶轮或 转鼓上。
安装在高压转子上的叶片
动叶片的结构型式
叶根：将动叶片固定在叶轮或转鼓上的连接部分，它的 结构应保证在任何运行条件下都能牢固地固定。
4)
斜销 位置：低压缸撑脚和基座之间 结构：撑脚和基座开槽，配销 作用： 引导低压缸横向、纵向膨胀的叠加。
5)
二） 滑销系统的作用
转子和汽缸（轴承座和台板）同心的保证
汽缸均匀、对称膨胀。横向中分面上各点膨
胀运动中仍然保持为中分面。
三）胀差
1)
胀差的定义：启动、停机过程中因为转子、 汽缸的质面比和加热条件不同导致的轴向热 膨胀的差值。 2) 胀差的危害：动、静部分轴向间隙减小。 3) 胀差的计算： △l相对=△l转子-△l汽缸
（一）转子
汽轮机的转动部分统称为转子，它是汽轮机的重要部 件之一，起着工质能量转换及扭矩传递的作用，它汇 集了各级动叶栅上得到的机械能并传给发电机（或其 他机械）
转子的工作条件相当复杂，它处在高温工质中，以高 速旋转承受着离心力所引起的巨大应力、蒸汽作用在 其上的轴向推力以及由于温度分布不均匀引起的热应 力，还要承受巨大的扭转力矩和轴系振动所产生的动 应力。
纵树型 叶根承 载能力 高
叉型叶根
叉型叶根强度高、适 应性好。检修时可以 单独拆换个别叶片， 所以被大功率汽轮机 末几级广泛采用。但 装配时比较费工；由 于整锻转子和焊接转 子的工作空间小，给 钻铆钉孔带来了困难， 所以这两种转子一般 不用叉型叶根。
2．叶身
叶身是动叶片的主要部分，它构成
汽流通道。它的横截面形状称作叶
刚性联轴器
刚性联轴器
(a) 套装联轴器；(b) 整锻转子(联轴器与主轴成一整体)
半挠性联轴器
挠性联轴器
这类联轴器不传 递轴向推力，也 可以认为基本上 不传递振动，对 中要求较低，但 易磨损，需要润 滑，造价高，现 已很少采用。
高中压缸合缸
一. 汽轮机本体的基本特点(续)
5、多层汽缸结构
太厚的汽缸壁会产生过大的热应力
6、加长低压级叶片长度
提高单机功率的有效途径
多层汽缸结构
加长低压级叶片长度
新型
旧型
三. 汽轮机的静止部分
（一）汽缸
汽轮机的外壳，是汽轮机的重要静止部件之一。 根据汽缸进口处蒸汽参数的不同，可以将汽缸 分成高压缸、中压缸和低压缸。
4、特点
操作简便，投入平稳，对高压油顶起要求低。功耗低， 备有电液操作系统，可以实现电动盘车。
（五）联轴器
1、概念 又称靠背轮，连接汽轮机转子 或汽轮机转子与发电机转子 的重要部件。 2、作用 连接汽轮机转子或汽轮机转子 与发电机转子的重要部件， 用来传递扭矩和轴向力。 3、分类 刚性联轴器、半挠性联轴器和 挠性联轴器
4)
某300 MW汽轮机的滑销系统
（四）喷嘴和隔板
1、隔板
隔板用于固定喷嘴叶片，并将整个汽缸 内部空间分隔成若干个汽室。 由隔板体，喷嘴叶栅和隔板外缘等部分 组成 中小型汽轮机常将隔板直接安装在汽缸 内壁的隔板槽中，大型汽轮机常将相邻 几级隔板装在一个隔板套中，然后将隔 板套固定在汽缸内壁上。 为了安装和拆卸方便，隔板沿水平中分 面对分为上、下两半块，称上、下隔板。
2．喷嘴
概念:
喷嘴又称静叶片，实
际上它就是相邻两静
叶片所形成的汽流通
道，其作用是将蒸汽
的热能变为动能。
隔板静叶实物
反动式汽轮机静叶栅
（五）轴承
概念：轴承是汽轮机的一个重要组 成部件，承受转子的重量和未平衡 的轴向推力。有支持轴承和推力轴 承两种类型。
支持轴承作用：支持转子的重量并 确定转子在汽缸中的径向位置； 推力轴承作用：承担转子上未平衡 的轴向推力并确定转子在汽缸中的 轴向位置。 汽轮机的轴承都采用以液体摩擦为 理论基础的轴瓦式滑动轴承。
叶型：相邻叶片的叶型部分构成汽流通道。 叶顶：汽轮机的短叶片和中长叶片通常在叶顶用围带连 在一起，构成叶片组。长叶片在叶型部分用拉金连接成 组，或者围带和拉金都不用，成为自由叶片。
1．叶根 T型叶根
(a)T型叶根； (b)外包T型叶根； (c)双T型叶根； (d)装入T型叶根的切口
纵树型叶根
1)
2）横销
汽缸支撑横销：猫爪横销或（低压缸与基座）
位置：轴承座上端面、汽缸两端 结构：轴承座上端面开矩形横向槽，汽缸两端 支撑处加工成横向长条形或开槽，配销 作用：引导汽缸横向膨胀，限制汽缸、轴承座 之间的纵向相对运动确保膨胀中不发生纵向 偏斜。 轴承座底部横销 位置：轴承座底部和台板之间 结构：轴承座底部和台板开矩形横向槽，中间 装入长条形销（键） 作用：限制轴承座纵向运动，和横销共同锁死 轴承座。
汽缸
汽轮机下缸及转子图
（二）汽缸的支承方式
IP Turbine
HP Turbine
内缸的支撑
（三）、 滑销系统（结构、作 用）和汽轮机的热膨胀
一）滑销系统的基本结构
纵销 位置： 轴承座底部和台板之间 结构：轴承座底部和台板开矩形纵向槽， 中间装入长条形销（键） 作用：限制轴承座横向运动，确保轴承 座在汽缸膨胀推动下严格地沿纵向移动。
3) 立销 位置：轴承座纵向内端面中心处（横 向）、汽缸两端中心处（横向）。 结构：轴承座纵向内端面中心处（横向） 焊T形销，汽缸前端中心（横向）处焊 U 形槽 作用：限制 汽缸、轴承座之间中心的相 对运动
角销 位置：前轴承座底部纵向凸出边沿上 结构：类似角铁状，压在轴承座底部纵向凸 出边沿上 作用： 防止前轴承座纵向滑动过程中翘起， 确保座底面与台板紧密接触，轴承中心线与 地面平行，转子中心线与地面平行.
型，叶型的周线称为型线。
(a)冲动式叶片；
(b)反动式叶片
3．叶顶结构
围带 拉金
（四）盘车装置
1、概念 在汽轮机不进蒸汽时驱动 转子以一定转速旋转的设 备称为盘车装置。 2、位置
安装在汽轮机转子与发电
盘车装置外观
机转子连接处的轴承箱上。
3、盘车装置的作用
在汽轮机启动冲转前或停机后，让转子以一定的转速 连续转动，以保证转子均匀受热或冷却，从而避免转 子产生热弯曲；启动前盘动转子，可以检查动静部件 间是否有摩擦、润滑油系统工作是否正常及主轴弯曲 是否过大等，用来检查汽轮机是否具备正常启动条件。
汽轮机转子
高压转子
低压转子
1.套装转子
2.整锻转子
3.焊接转子
组合转子
（二）叶轮
概念:用来装置叶片并将汽流对叶栅的作用力所产生的
扭矩传递给转子。
位置：装于主轴或与主轴联成一体，装上动叶片后置 于汽缸内。
结构：套装转子上的叶轮有轮缘、轮体和轮毂三部分 组成。整锻转子和焊接转子上的叶轮只有轮缘和轮体 两部分。
IP
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四缸三排汽口
HP
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～
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双缸双排汽口
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四缸四排汽口
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பைடு நூலகம்
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四缸四排汽口
二. 汽轮机本体的基本特点
1、采用多汽缸结构
级数和转子的长度增加使转子刚性降低，将转子分成若 干段，采用多汽缸结构
2、采用多排汽口
提高汽轮机单机功率的途径
胀差的特征：推力盘处为 0，离推力盘 越远，胀差越大。 5) 汽轮机结构设计：离推力盘越远，隔板、 轮盘轴向间隙越大。 6) 转子轴向热膨胀的相对死点：推力瓦 7）胀差的测量：各缸轴承处，测量转子和 轴承（汽缸）之间位移。冷态推力盘靠在 非工作面上时为0，转子多膨胀为正，多收 缩为负。 8）胀差保护动作值的依据：离推力盘最远， 离胀差测点最近处的轮盘、隔板冷态轴向 间隙（推力盘靠在工作面上时）
汽轮机本体结构
通流部分：汽轮机本体中作功汽流的通道称为汽轮
机的通流部分
包括主汽门、调节汽门、导管、进汽室、各级喷嘴和动叶及
汽轮机的进汽管。
汽轮机本体包括静止和转动两大部分。
静止部分：汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承和滑销
系统等；
转动部分：主轴、叶轮和叶片等组成的转子。
一、通流部分总体布置
缸的数目：单缸、多缸 排汽口的数目：单排汽口、多排汽口 轴的数目：单轴、双轴
汽轮机的发展历程：单级、多级、多缸、双轴 多级：功率、压差增大的要求。 多缸：功率、流量增大的要求。 双轴：功率、流量增大，排汽口增多，若仍用 单轴，则轴变长，刚度下降。
～
HP
LP
～
单缸单排汽口
双缸单排汽口
HP
1. 圆柱形滑动轴承工作原理
2．支持轴承
根据轴承乌金内圆形状，可分为圆柱形轴承、
椭圆形轴承和可倾瓦轴承等。
(a) 椭圆形轴承
(b) 可倾瓦轴承
3．推力轴承
四．汽轮机的转动部分
转动部分包括: 动叶栅、叶轮（或转鼓）、主轴
和联轴器以及紧固件等旋转部件。
蒸汽作用在叶片上的力矩，通过叶轮、主轴和联 轴器传递给发电机。
汽缸的作用
1．将高温、高压的蒸汽与大气隔开，形成能量转换的环境；