汽轮机-本体结构

4) 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）
(a) 椭圆形轴承
(b) 可倾瓦轴承
3．推力轴承
（六）汽封
轴端汽封（轴封） 隔板汽封
危害：
Z 汽水损失 Z 污染环境 Z 加热轴承座，引起转子不对中 Z 油中带水，油质恶化，润滑效果差 Z 漏入空气，影响凝汽器传热，恶化真空，效
率降低
泄漏方向
Z 启动初期空气漏入 Z 正常运行高中压缸蒸汽漏出，低压缸空气漏
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
Z 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。 z 静止部分：汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承和滑销系
统等；
z 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
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； 2．内部包容隔板、喷嘴叶栅及转子部件，共同构成汽轮机的通流部分； 3．承受安装在内部各零件的重量，管道的安装拉力，运行时汽缸内外的
压差，汽缸内外温度变化产生的热应力以及连接管道热状态改变时 对汽缸的作用力； 4．端部装有汽封，形成严密的汽室，防止蒸汽外漏，在低压部分防止空 气漏入； 5．汽缸上加工有抽汽口，与回热抽汽管道加热系统一起完成回热循环，（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 1) 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。
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
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。
正在套中的叶轮
（三）叶片
安装在高压转子上的叶片
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。
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。
入
轴封系统用以防止或者减弱轴间隙漏汽的 设施
1．迷宫式汽封的工作原理
2．通流部分汽封 3．隔板（或静叶环）汽封
蒸汽轮机通流部分汽封
启动或低 负荷时
4．轴端汽封
25％负荷 以上时
回收利用
启动初期
HP IP
<0.1MPa >0.1MPa 主蒸汽 辅助蒸汽
LP LP
轴封供汽母管
轴加 至凝汽器
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 叶根承 载能力 高
作用：冷态启动时，先用辅助蒸汽向轴封供汽， 以防空气漏入缸中；正常运行时，主要汽源为高 中压缸的高压轴封进行自密封。
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。
（一）转子
IP LP
LP LP
～
四缸三排汽口
HP LP LP ～
HP IP
LP LP ～
双缸双排汽口
HP
IP
LP LP
LP LP
～
四缸四排汽口
HP
IP
～
LP LP
LP LP
～
四缸四排汽口
汽轮机解体动画
1:12
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
(a)冲动式叶片； (b)反动式叶片
短叶片观察：
00:04
3．叶顶结构
围带 拉金
（四）盘车装置
盘车装置外观
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 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。
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
隔板静叶实物
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。
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。
1．高温区集中在汽缸中部，两端温度压力较低，从而减 少了对轴承和端部汽封的影响；
2．与分缸设计相比，可缩短主轴长度，减少轴封漏气； 3．可部分平衡轴向推力。
高中压缸合缸
一. 汽轮机本体的基本特点(续)
5、采用单独阀体结构
把蒸汽室和调节阀从高压缸的缸体上分离出去 布置在汽轮机两侧，使汽缸具有良好的对称性，温度
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
纵树型叶根
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 型，叶型的周线称为型线。
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
回收利用
正常运行
HP IP
<0.1MPa >0.1MPa 主蒸汽 辅助蒸汽
LP LP
轴封供汽母管
轴加 至凝汽器
接触式汽封产品图片
轴封系统
汽轮机高压端和低压端的轴封不可能完全消除漏汽现 象，为了回收和利用漏汽的热量，减少工质损失和热量 损失，汽轮机装有由轴封和有关管道、阀门及附属设备 组成的轴封系统
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。
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。
分布均匀，减少热应力和热变形。
6、多层汽缸结构
太厚的汽缸壁会产生过大的热应力
7、加长低压级叶片长度
提高单机功率的有效途径
单独阀体结构
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
刚性联轴器
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
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。
4) 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.
5) 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。
2、采用多排汽口
提高汽轮机单机功率的途径
3、采用双轴系结构
为解决大功率汽轮机排汽口增多使转子过长的困难，可 以设计成双轴系结构。
二. 汽轮机本体的基本特点(续)
4.高中压缸采用分流合缸方式
当一次再热机组的功率不是很大时，可把高压、中压 通流部分配置在一个共同的汽缸内，采用此种布置的 优点是：
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。
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。
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。
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