汽轮机的结构特点及其对运行的要求

三、胀差的监视
• 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。
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（推力盘靠在非 工作面上时）
• 跳机：>17.8或者<-3.8 （太阳宫） • -4.5、+6.0mm（我厂）
单缸汽轮机 推力轴承位置
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200MW汽轮机 推力轴承位置
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东方600MW汽轮机 推力轴承位置
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太阳宫300MW汽轮机 推力轴承位置
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第二节 滑销系统的结构和工作 机理
• • • • 一）转子的支撑、定位：径向、轴向 二）轴承座的定位 三）汽缸的支撑、定位 四）滑销系统的组成和汽缸的膨胀
• f) 泊松效应 • 启动，离心力使转子缩短，负胀差效应。 • 停机，离心力减小使转子长，正胀差效 应。 • 惰走过程中，200MW机组低压缸可达 2.3-2.8mm。
10)
控制胀差的基本措施
• 控制金属温升（降）率和蒸汽温升（降） 率。 • 投入法兰螺栓加热装置。
第四节 汽缸热变形的机理及金 属温差的监视
汽缸和转子之间的相对膨胀
• 死点：推力盘。 • 胀差：离推力盘越远，相对膨胀差值越 大。 • 轴向间隙的设计，离推力盘越远越大。
A
B
C 轴的绝对 膨胀量
缸的绝对 膨胀量
胀差
300MW汽轮机的滑销系统
第三节 胀差的形成机理和监视 控制
• • • • 一、胀差的形成机理 二、胀差 概述 三、胀差的监视 四、影响胀差的因素
四、影响胀差的因素
• a)负荷变化的影响：开机，转速、负荷上 升速度快，则换热强烈，△T（转子、汽 缸）↑，正胀差↑；停机，负荷↓速度快， 则蒸汽温度↓快，△T（转子、汽缸）↑， 负胀差↑。 • b) 主蒸汽温度升（降）速度：开机，T↑ 快，则正胀差↑；停机，T↓速度快则负胀 差↑。
• c) 轴封供汽温度： • 冷态开机，△T(汽、金属) 越大，局部正 胀差越大； • 热态开机， T（汽）低于 T( 金属 ) 越多， 则局部负胀差越大。 • 主汽温度下降，未及时倒换汽源，局部 负胀差 • 局部胀差的危害：轴端汽封轴向磨损。 危险性在于无检测、指示。
• 单缸机组汽缸的支撑： 高压端：轴承座。猫爪横销 低压端：基座、轴承座。 • 汽缸、轴承座之间相对运动的限制： 横销 、 立销、斜销 • 转子和汽缸（轴承座和台板）同心的保证：滑 销系统
1、汽缸支撑横销：
• 猫爪横销 位置：轴承座上端面、汽缸两端 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。
3、结构上与之对应的解决方案 和运行监视内容
• 推力轴承 对转子轴向定位的原理。轴向位移的 监视。 • 汽缸的支撑定位中的关键：滑销系统的结构及 其工作原理。胀差形成的机理及其监视方法。 • 径向轴承 对转子径向定位的机理。动、静部分 同心度的保证。轴弯曲的测量和监视。 • 温差引起的变形及监视
介绍内容
结构：
2) 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
3)
斜销
位置：低压缸撑脚和基座之间 结构：
•作用： 引导低压缸横向、纵向膨胀的叠加。
• 轴向位移保护动作值。 • 300MW机组轴向位移保护，正向0.6发信号， 0.8动作；负向1.08发信号，1.65动作。 • 东方600MW机组轴向位移保护，正向（高 压缸汽流方向？）0.6发信号，1.2动作；负 向-1.05发信号，-1.65动作。
• 轴向位移动作：±1.0㎜ （太阳宫） • 我厂：-1.2、+1.0mm
1、推力盘及推力轴承的结构
• 推力盘：转子上。非套装，与轴整体锻 造后加工。 • 基本工艺要求：受力端面与轴严格垂直， 平整、光滑。
推力轴承
单缸汽轮机 推力轴承位置
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200MW汽轮机 推力轴承位置
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太阳宫300MW汽轮机 推力轴承位置
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Hale Waihona Puke Baidu
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东方600MW汽轮机 推力轴承位置
一、胀差的形成机理
• 单缸汽轮机胀差的形成机理 • 300MW汽轮机胀差的形成机理
A
B
C 轴的绝对 膨胀量
缸的绝对 膨胀量
胀差
2
2 ‘
1
1 ‘
二、胀差 概述
• 1) 胀差的定义：在启动、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 胀存在的差值，该差值使动、静部分在膨胀运 动中不同步，该差值使动、静部分轴向间隙减 小的值称为胀差。 • 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
上、下缸温差引起的汽缸热变形
二）汽缸内、外壁温差，法兰 内、外壁温差
• 内、外壁温差引起热变形中部为立椭 圆，法兰出现内张口；两端为横椭圆， 法兰出现外张口。 危害： 法兰产生塑性变形，漏汽； 隔板汽封径向间隙减小，碰摩；损伤法 兰螺栓。
法兰内外温差引起的汽缸热变形
• 运行规程对内、外壁温差的限制： • 有法兰螺栓加热装置小于30℃， • 无法兰螺栓加热装置小于100℃。
四）滑销系统的组成和汽缸的 膨胀
单缸汽轮机的滑销系统
单缸汽轮机的滑销系统和热膨胀
• 滑销系统 • 汽缸的热膨胀 • 转子的热膨胀：相对死点。
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。
汽缸的绝对膨胀
• 最大值：前轴承
• 一、汽轮机转子的轴向定位原理及轴向 位移的监视 • 二、滑销系统的结构和工作原理 • 三、 胀差的形成原理和监视控制 • 四、汽缸热变形的原理及金属温差的监 视 • 五、转子弯曲的监视
第一节 汽轮机转子的轴向定位 原理及轴向位移的监视
• • • • 1、推力盘及推力轴承的结构 2、转子轴向位置的调整 3、轴向位移的定义及其监视意义 4、制定轴向位移保护动作值的结构依据
• 推力间隙：推力瓦块就位,背部垫入垫片 后，推力盘轴向上能够来回移动的位移。 • 300MW机组约为0.3-0.5mm。 • 600MW机组约为0.3-0.6mm 。？
• 调整两侧推力瓦块背部的垫片厚度，可 以改变机组运行时，轮盘两侧与隔板的 轴向间隙。 • 调整目标：推力盘靠在工作面上时，轮 盘两侧与隔板的轴向间隙基本相等，剩 余推力指向的方向侧间隙略大。
汽轮机的结构特点及其对运 行的要求
1、汽轮机的结构特点 轴向间隙小（最小处1.5-2mm); 径向间隙小(0.40-0.80mm)
2、预防动、静部分碰摩，要考虑的问题：
a)轴在轴向推力作用下，轴向运动时，动、静部分轴向间 隙减小。 b)热膨胀时，胀差引发动、静部分轴向间隙减小 C) 缸热变形时，动、静部分径向间隙减小 d）轴弯曲时，动、静部分径向间隙减小
2）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，和纵销共同 锁死轴承座。
3) 轴承座角销
• 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.
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2、转子在静子中间 轴向位置的调整
• 总窜动：无推力瓦限制时，转子在轴向 上能够来回移动的位移，取决于动\静部 分的最小轴向间隙，300MW机组约为 3.0mm（保护限制的窜动范围：2.45mm)。 600MW机组约为3.0-4.0mm （保护限制 的窜动范围：2.85mm) 。
一）上、下缸温差 • 汽轮机动、静部分的最小径向间隙：隔 板汽封和轴端汽封。 • 上、下缸温差引起热变形：猫拱背 • 上、下缸温差的危害：下缸隔板汽封间 隙减小，动、静部分摩擦 。
• 运行规程对上、下缸温差的限制： • 35-50℃ • 依据： 隔板汽封间隙：0.4-0.80mm(单边), 上、下缸温差每增加10℃，隔板汽封径 向间隙减小0.1mm。
单缸机组轴承的定位
后轴承：纵销、横销。死点 前轴承：纵销、角销
单缸机组轴承的定位
太阳宫300MW汽轮机 轴承的定位1
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太阳宫300MW汽轮机 轴承的定位2
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东方600MW汽轮机的 轴承和汽缸定位
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三）汽缸的支撑、定位
一）转子的支撑、定位：
• 径向定位： 台板、轴承座、轴承和转子。 轴承和转子同心。 • 轴向定位：推力轴承和转子推力盘
二）轴承座的定位
• 台板和轴承座之间相对运动的限制： 纵销 横销 角销
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轴承座底部纵销
• 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。
• d) 轮盘摩擦鼓风效应 停机过程中，低负荷、小流量长时间运 行，则中、低压缸内叶轮摩擦产生热量 （线速度大）。加热转子，正胀差↑；
• e) 排汽温度（真空） • 排汽温度↑，低压缸T↑，转子露在外面不 受影响 • 真空降低，进汽量↑高压缸胀差↑ • 低压缸 胀差↓ 暖机要注意 冲转过程：T ↑，正胀差↑ 滑参数停机过程： T ↓ ，负胀差↑
推力间隙调整的步骤和意义
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3、轴向位移的定义及 其监视意义
• 轴向位移：运行中，转子推力盘相对于 推力瓦的轴向位置的变化值，推力盘靠 在非工作面上时轴向位移为0。 • 监视意义：监视轮盘两侧与隔板的轴向 间隙，防止轮盘、隔板轴向碰摩。 • 监视方法：在推力瓦块上，装磁阻式位 移传感器。
4、制定轴向位移保护动作值的 结构依据
• 运行规程对弯曲的限制：大机组fu不得大 于0.03—0.04mm。 • 依据： fu对应的fmax必须小于隔板汽封间 隙0.40mm。（一阶临界转速前） • 过临界转速时的振动值。 • 验收规范：冷态最大弯曲>0.05mm,必须 直轴，<0.05mm则需重做高速动平衡。
控制弯曲的基本措施
• • • • 做好动平衡； 严禁在转子静止状态下进汽； 控制振动，防止碰摩； 控制蒸汽温升率。
• 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）轴向位移和胀差的比较：轴向位移有 变化时，胀差有同样数值的变化；胀差 有变化时，轴向位移不一定有变化，可 利用胀差指示推断轴向位移指示是否正 确。
•内、外壁温差控制方法 •控制蒸汽与缸内壁的温差和蒸汽温升 率。 • 投入法兰螺栓加热装置。
第五节 转子弯曲的监视
1) 弯曲的分类：弹性（暂时），塑性（永 久）。 2) 弯曲的危害：振动加大；动、静部分径 向间隙 减小，碰磨。
3）引起弯曲的原因
• 转子存在径向温差（停机，转子静止， 上、下缸温度不等） • 离心力的作用 • 静止状态下进蒸汽。 • 碰磨，局部加热 • 冷态原始弯曲