汽轮机结构及调速系统

通流部分汽封示意图
布莱登汽封（可调汽封）
前后轴承座
• 前轴承座座落在前座架上，用钢板焊接而成；前轴承座
内装有推力支持联合轴承、主油泵、危急遮断油门、危 急遮断油门复位装臵及其它一些调节保安部套、测量元 件等； 前轴承座为落地结构，支撑在轴承座台板上； 后轴承座为不落地结构，直接焊在排汽缸上；内设有 ＃2径向轴承、大轴盘车齿轮及胀差测量元件
二、汽轮机的静止部套 1、汽缸 2、喷嘴、隔板和隔板套 3、前后轴承座 4、滑销系统 5、支持轴承与推力轴承 6、汽封 7、进汽机构、排汽机构
汽缸
• 整个汽缸由汽缸前部（前汽缸）、汽缸中部（中汽缸）和排 • • • • • •
汽缸（后汽缸）三段组成，前汽缸、中汽缸、后汽缸分别由 合金铸钢、碳素铸钢、碳素铸钢与铸钢件制成，汽缸分上下 两半，三者之间均采用中分面和螺栓联接； 前汽缸采用双层缸结构，分为高压内缸和高压外缸； 高压内缸整体铸有高压蒸汽室，为全周进汽，在下半有两个 进汽口； 前汽缸前部的下部有两个进汽口与主蒸汽管道焊接联接高压 调节汽阀； 前汽缸的下部第十一级后由一个DN350的补汽管与补汽阀组 连接； 汽缸下部第十六级后为抽汽口； 后汽缸采用焊接结构，后轴承座与后缸为一体；
汽轮机结构及调速系统培训讲义
一、汽轮机的基本工作原理
二、汽轮机的静止部套简介
三、汽轮机的转动部件简介 四、盘车机构及主汽（补汽）联合阀组
五、汽机本体测点及本体疏水
六、汽机TSI测点布臵 七、汽机调速系统介绍
多级汽轮机断面示意图
一、汽轮机的基本工作原理 1、冲动原理 • 纯冲动级：只在喷嘴叶栅中膨胀（效率低，做 功能力较大） • 带反动度冲动级：蒸汽膨胀大部分在喷嘴中进 行，只有一小部分在动叶栅中继续膨胀（大部 分机组采用），如国产100、125、200MW机组。 冲动式汽轮机轴向推力有40-80t。 2、反动原理 • 反动级：反动度为0.5的级；蒸汽在反动级中 的膨胀一半在喷嘴中进行，一半在动叶中进行 （效率高，做功能力较小），如国产300MW机 组。反动式汽轮机轴向推力有100-200t。
调节汽阀：
• 调节汽阀有阀碟、阀座、阀杆汽封、阀套等零件。 • 阀碟于阀座的配合部分为球形截面，并带有120o 锥角，阀
座上配合部分为75o的锥体，下面带有一个扩散段，减少了 流动损失。 • 启碟阀内有一个预启阀，阀碟上部空间为卸载室，减小阀门 提升力，预启阀行程为10±0.2mm，调节汽阀总行程为 80±1mm。 • 阀杆的一次漏气腔室漏气至低压补汽导汽管（11级后）；阀 杆的二次漏气腔室漏气至轴封漏气母管，进入轴封加热器。
四、盘车机构及主汽（补汽）联合阀组 1、盘车机构 2、主汽联合阀组 3、补汽联合阀组
盘车机构
• 盘车设备装在后轴承座的上盖上,采用涡轮涡杆及齿轮复合
减速,轴向啮合的低速盘车装臵。 • 机组在停机后盘车装臵可以实现手动和自动盘车, 带动转子 以4.6 RPM的转速旋转 ,避免转子热弯曲,当汽机冲转转速高 于盘车转速时能够自动脱开。 。 • 盘车机构方式：涡轮蜗杆及摆动齿轮，本机组采用的为涡轮 蜗杆型
主汽阀：
• 主汽阀为单座球形阀，阀碟的底部为半球形。启动时，先打
开预启阀，减小阀碟前后的压差，从而减小阀门提升力，预 启阀行程为18±0.5mm；预启阀开足后阀杆继续移动带动碟 阀开启，主汽阀总行程为88±0.5mm。 • 阀杆的一次漏气腔室漏气至低压补汽导汽管（11级后）；阀 杆的二次漏气腔室漏气至轴封漏气母管，进入轴封加热器。 • 阀碟外装有一个蒸汽滤网，网板是用不锈钢卷起的圆筒，上 边钻有若干小孔，能防止汽流中的机械杂质进入汽轮机的通 流部分。
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汽封
• 轴封、隔板汽封、叶顶汽封、叶根汽封 • 前汽缸前部装有高压前汽封，在排汽缸与后轴承座洼窝处装
有后汽封；轴封有高低齿曲径和平齿光轴两类，该机组采用 前一种。 • 隔板在静叶根部设有径向汽封，其中第2到14级隔板以及前 轴封装有布莱登汽封，第1到14级动叶顶部装有叶顶汽封。 • 汽封的作用 前汽封：保证高压蒸汽不向外泄漏，防止前轴承箱油中带水 后汽封：防止空气漏入汽机，影响真空 径向汽封：减小汽机漏气损失，加大轴向通流间隙 • 布莱登汽封（可调汽封）
喷嘴、隔板及隔板套
• 节流配汽：低负荷时节流损失大效率低，变工况时高压部分温度变化小热应 • •
力小。 汽轮机设计为18级隔板，全部为焊接隔板； 高压内缸内装有第一至第六级隔板，其中第一级隔板采用螺栓固定于高压蒸 汽室后； 在前汽缸和中汽缸内部装有三级隔板套。＃1隔板套内装有第七至第十一级隔 板，＃2隔板套内装有第十二至第十四级隔板，＃3隔板套内装有第十五、第 十六级隔板，第十七和第十八级隔板直接装在中汽缸上； 汽机全部喷嘴（静叶片）采用全四维（多了一个时间维）气动设计。高压第 一至第六级隔板采用分流静叶栅（50年代前100MW以下的中小冲动式汽轮机采 用宽厚静叶栅，50年代后期开始逐渐使用带加强筋的窄叶片，80年代开始使 用多分流静叶栅，降低了型损、端损、二次流损失），全部静叶采用后加载 鱼头叶型（叶栅通道前后压差较小，削弱通道的二次流强度，使叶栅损失大 大降低。后加载静叶栅不仅效率高，而且叶型刚度大，其攻角适应范围广， 可以在设计时增加动、静叶片轴向间隙，使机组的快速启停与调峰得到了保 证 ）。第七至第十八级采用斜通道设计。第1到12级静叶采用高效等截面叶 片，第13到18级采用弯扭叶片（利用径向平衡法确定级间气流平衡条件，使 其不产生径向运动而设计出弯扭叶片）；
主油泵
• 在汽轮机前轴承座内高压转子前端短轴上装有主油泵泵轮。 • 主油泵为双吸离心泵，由汽轮机直接带动，汽机转速2700转
以上才能正常工作。 • 主油泵正常工作后通过＃1射油器提供主油泵进口供油、通 过＃2射油器供给润滑油系统供油、并提供调速油系统用油。
联轴器
• 汽轮机转子和发电机转子采用刚性联轴器和波形过渡节相连。 • 主油泵与汽机转子通过刚性联轴器相连。
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油膜振荡防范措施
• K＝OO‘/(R-r) K越大，失稳转速越高，越不容
易产生半速涡动和油膜振荡。反之，K越小转 轴工作越不稳定。通常认为K大于0.8时，轴颈 在任何情况下都不会发生油膜振荡。 • 防止油膜振荡的措施 (1)增加比压。增加比压的方法可以采用缩短轴承 长度，以及调整轴瓦的中心等措施来达到。 (2)降低润滑油黏度。润滑油黏度越大，轴颈旋转 时带入油楔中的油量越多，油膜越厚，轴颈在 轴瓦中浮得越高，相对偏心率越小，轴颈就越 容易失去稳定。 (3)调整轴承间隙。一般认为减少轴瓦顶部间隙可 以增加油膜阻尼，产生(圆筒形轴承)或加大(椭 圆形轴承)向下的油膜作用力，从而增大相对 偏心率，同时加大轴瓦两侧间隙时(相当于增 大椭圆度，即增大相对偏心率)效果更为显著。
双压凝汽式汽轮机外观图
大气薄膜 （排汽缸安全阀）
汽机平衡管 汽缸前、中部 前轴承箱 排汽缸
高 压 主 蒸 汽 口
低 压 补 汽 口
低 加 抽 汽 口
汽轮机剖面图
汽缸纵剖图
1-进汽连接管；2-小管；3-螺栓圈；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
主汽联合阀组
• 主汽阀与调节汽阀布臵在汽轮机头部运转层，位于轴中心线
上，用刚性座架安装在基础上，主汽阀为卧式布臵，调节汽 阀为立式布臵，两阀阀壳铸为一体，使结构紧凑，因此也称 成为主汽联合阀组。 • 主汽调节阀阀壳在水平方向铸有四个支角，整个汽阀靠此支 撑在构架上，受膨胀时汽阀在构架中以其中一个脚为死点， 其余三个脚可在平面内滑动。汽阀构架使用钢板焊接而成的， 座落在汽轮机运转平台的基础上，用螺栓加以固定。
补汽联合阀组
• 低压主汽阀和调节阀采用进口三偏心液动碟阀，布臵在运转
层下方。通过一根Φ377×10低压导汽管与汽缸前部下半12 级前的补汽口相连。补汽阀组有一摆动支架，允许补汽阀组 在水平方向自由膨胀。
五、汽机本体测点及本体疏水 1、汽机本体测点 2、汽机本体疏水
运行人员必须熟悉测点的具体 安装位臵及该测点的作用！！
危急遮断器
• 在汽轮机前轴承座内高中压转子的前伸短轴上装有两个飞锤
式危急遮断器（撞击子），短轴与汽轮机转子用螺钉刚性连 接在一起。 • 危急遮断器藉飞锤的偏心，在高速旋转下产生离心力，当离 心力大于压弹簧的预紧力时，撞击子出击，撞击在危急遮断 滑阀杠杆上，使危急遮断滑阀脱扣，迅速泄去安全油，从而 关闭高压主汽门、高压调门，补汽主汽门及补汽调门。 • 危急遮断器的动作转速为3270～3330r/min，复位转速约为 3050±20r/min
• 汽缸的膨胀死点（汽机的绝对死点）：排汽缸外测水平横键
与汽机中心线的交点； 汽缸以死点为中心向前轴承座方向膨胀；此外，排汽缸本身 存在以死点为中心向前后左右方向的微量膨胀； • 转子的膨胀死点（汽机的相对死点）：转子推力盘受推力轴 承前后限位，以推力轴承为参照基准，转子只能向后轴承座 方向膨胀； • 注意：由于转子座落在各轴承上，且受推力轴承限位，在汽 缸向前膨胀时，推力轴承与汽缸一起向前膨胀，转子同样也 向前膨胀，但转子向前膨胀的同时，还存在着向后的膨胀量； 在排汽缸的后轴承座内联轴器处是转子与汽缸之间相对膨胀 最大的地方，因此装有相对膨胀指示器 • 高压内缸通过汽机中分面处的安装搭子、前端的上下立键、 中部的圆周槽、后端的上下轴向键安装于前汽缸内，这使得 高压内缸能随汽缸整体向前膨胀或向后收缩；
三、汽轮机的转动部件 1、转子 2、危急遮断器 3、主油泵 4、联轴器
转子
• 转子采用组合转子：1～14级为整锻结构，15～18级为套装
结构。转子主轴采用无中心孔结构，材料为铬钼钒合金铸造 钢，在高温区具有较好的高温机械性能，另外有四级套装叶 轮和后汽封套筒、后档油环等套装件，在低温区也具有很好 的机械性能和FATT值。对铬钼钒合金钢材转子来说，它的低 温脆性转变温度数值一般为80一130℃，另外FATT会随着时 间延长变化的，大约每10年，FATT温度升高50℃。 • 转子的临界转速：一阶1593r/min，二阶4539r/min • 转子通流部分共有18个压力级组成，第一至第十五采用单倒 T型叶根，第十六至第十八级采用叉型叶根。 • 在第1级到14级叶轮顶部进汽侧设有径向汽封结构（与第2～ 14级隔板布莱登汽封配套）
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滑销系统
• 机组设有前座架和后座架，所有座架均借助地脚螺栓及二次
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灌浆固定于汽轮机的基础上。 • 前轴承座座落在前座架上，前轴承座与前座架之间沿中心轴 线布臵，有纵向键、前轴承座可在其座架上沿轴线前后移动； 前轴承座与前汽缸之间有定中心梁（推拉机构），具有确定 汽缸中心，引导汽缸垂直方向膨胀，以及传递汽缸因热膨胀 而对前轴承的推（拉）力的作用。 • 前汽缸在下半前端有两猫爪支承在前轴承座上，汽缸前猫爪 采用下猫爪中分面支承方式，消除了机组运行中汽缸中心抬 高问题； • 排汽缸两侧支承在排汽缸座架上，其外测处有水平横键连接， 在排汽缸的后轴承座下部装有后汽缸导板。
滑销系统图
内缸在外缸上的中分面支承
1.内下缸 2.内缸连接螺栓 3.内上缸 4.外下缸 5.外缸连接螺栓 6.外上缸 7.轴承座 8.支承垫片
支承轴承及推力轴承
• 轴承分为径内支持轴承和推力轴承两种类型，它们用来承受转子 • •
的全部重量并且确定转子在汽缸中的正确位臵。 径向支持轴承用来承搁转子的重量和旋转的不平衡力，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、厢板 等静止部分的径向间隙正确。 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 位臵，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。 该汽机转子为二支点支承，分别为＃1推力支持联合轴承和＃2支 持轴承，＃1轴承为三层带瓦衬椭圆轴承，＃2轴承为二层带瓦衬 椭圆轴承； 推力轴承采用金斯伯雷式推力轴承，在推力盘前后两侧装有推力 瓦块，各有十块布臵在整个圆周上，推力轴承是自位式的，能自 动的把载荷均布于各瓦块上；