汽轮机主要零部件的结构与作用

汽轮机主要零部件的结构与作用

一、基础与机座

基础是由钢筋混凝土构成的整体结构。其型式根据机组的结构特点及大小而定。基础主要承受着汽轮机、凝汽器、工作机（及冷却器）等的重量，此外还承受着由于机组的转动部分质量不平衡所引起的离心力。机座（台板）是用来支承机组并使其牢固地固定在基础上的部件。小型机组采用整块式台板，是用铸铁浇铸的空心结构。台板与基础之间置有垫铁，汽缸找平后，拧紧地脚螺栓，然后在空心台板内灌入混凝土，使台板牢固地固定在基础上。连接台板与基础的地脚螺栓一般有双头螺栓和带钩式螺栓两种型式。

二、汽缸

1．汽缸的作用及受力

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完成其能量转换过程。汽缸内部装有喷咀室、喷咀、隔板套、隔板和汽封等零部件，汽缸外部装有调节汽阀及进汽、排汽和回热抽汽管路。汽缸的受力情况比较复杂，而且随着汽轮机的运行工况改变而变化，为了掌握正确地运行方式，保证机组的安全，必须了解汽缸在工作时的受力情况。汽缸在工作时承受的作用力主要有：

（1）汽缸内外的压力差，使汽缸壁承受一定的作用力。

（2）隔板和喷咀作用在汽缸上的力，这是由隔板前后的压力差及汽流流过喷咀时的反作用所引起的。

（3）汽缸本身和安装在汽缸上零部件的重量。

（4）轴承座与汽缸铸成一体或轴承座螺栓连接下汽缸的机组，汽缸还承受着转子的重量及转子转动时产生的不平衡力。

（5）进排汽管道作用在汽缸上的力。

（6）汽轮机在运行中，汽缸各部分存在着温度差引起的热应力。

因此，在考虑汽缸结构时，必须保证汽缸有足够的强度和刚度，保证各部分受热时自由膨胀，根据汽流压力、温度和容积的变化要求通流部分有比较大地流通特性；在满足强度和刚度的情况下，尽量减薄汽缸和法兰壁的厚度，力求汽缸形状简单、对称。在汽轮机运行时，必须合理地控制汽缸的温度变化速度，以避免汽缸产生过大的热应力和热变形及由此引起的汽缸结合面不严密或汽缸裂纹。

2．汽缸的结构

根据机组的功率不同，汽轮机有单缸和多缸结构。我国生产的功率10万千瓦以下的汽轮机多采用单缸结构。汽缸从高压向低压方向看，大体呈圆筒形或园锥形。为了便于加工、安装及检修，汽缸一般做成水平剖分式，即分为上、下汽缸，水平结合面通常用法兰螺栓连接。

3．汽缸的支承及滑销系统

（1）气缸是支撑在台板上，台板通过垫铁用地脚螺栓固定在基础上。汽缸的支承方式一般有两种:一种是气缸通过轴承座支撑;另一种是通过其外伸的撑脚直接放置在台板上。汽缸与轴承座的连接方式有：（1）汽缸与轴承座作成一体。（2）汽缸与轴承座采用半法兰连接。（3）汽缸与轴承座采用猫爪连接。这种方式能保证汽缸自由膨胀和不会使轴承座温度升高过多，因此得到广泛应用。

（2）滑销系统

汽轮机在启动、停机和运行中，汽缸温度变化很大，随着汽缸各部温度的变化，各部件将产生膨胀和收缩。为了保证汽轮机自由地膨胀，并保持汽缸与转子中心一致，均装有滑

销系统。根据滑销的构造、安装位置和不同的作用可分为（1）纵销：其作用是允许汽缸沿纵向中心线自由膨胀，限制汽缸向中心线的横向移动。（2）横销：其作用是允许汽缸在横向能自由膨胀。一般装在低压缸排汽室的横向中心线上。（3）立销：其作用是保证汽缸在垂直方向能自由膨胀，并与纵销共同保持机组的纵向中心不变。（4）猫爪横销：其作用是保证汽缸能横向膨胀，同时随着汽缸在轴向的膨胀和收缩，推动轴承座向前或向后移动，以保持转子和汽缸的轴向相对位置。猫爪横销和立销共同保持汽缸中心与轴承座中心的一致。

三、喷咀及隔板

1．喷咀组

汽轮机第一级的喷咀通常由若干个喷咀组成喷咀组固定在单独设置的喷咀室上，第二级以后的各级喷咀装在隔板上。第一级喷咀分成数目不同的弧段，直接受各调速汽门的控制，用它来调整汽轮机进汽量的多少，因此，第一级喷咀又称调节级喷咀。

2．隔板

隔板是用来固定喷咀汽片，并将整个汽缸内间隔成若干个汽室，隔板在汽缸壳体内与汽缸壳体或内机壳组成气道，即形成扩压器、弯道及回流器。隔板由隔板体、喷咀汽片和隔板外缘等部分组成。隔板通过外缘直接安装在汽缸或隔板套内专门的凹槽中，为了检修方便，隔板沿水平分剖为上、下两半。

四、汽封

汽轮机通汽部分的动、静机件之间，为了避免碰磨，必须留有一定的间隙。而间隙的存在又要导致漏汽，使汽轮机的效率降低。为解决这一矛盾，在汽轮机动、静机件的有关部位设有密封装置，通常称为汽封。汽封的结构形式一般用迷宫汽封。迷宫汽封由若干个依次排列的环形密封齿组成，与轴形成一系列节流间隙和膨胀空腔，对通过的汽体产生节流效应而起密封作用。

五、轴承

（1）分类

根据轴承中摩擦性质的不同，可把轴承分为滑动轴承和滚动轴承两大类，每一类轴承按其所能承受的载荷方向的不同，又可分为支持轴承（承受径向载荷）、止推轴承（承受轴向载荷）和支持止推轴承（同时承受径向载荷和轴向载荷）等。滑动轴承按其摩擦状态可分为非流体滑动轴承（干摩擦和半干摩擦）和流体润滑轴承（流体摩擦），按照获得流体摩擦状态的方法不同，流体润滑轴承又分为动压轴承和静压轴承两种。动压轴承就是依靠本身轴颈（或止推盘）的回转，把润滑油带人轴（或止推盘）与轴承之间，建立起油压而把轴支撑起来（或承受转子的轴向推力）的轴承。静压轴承就是用泵向轴与轴承之间输人压力油，把轴支撑起来的轴承。

对于工业透平机械（汽轮机、离心压缩机），从承受载荷的角度来说，常用的是支持轴承和止推轴承两类。支持轴承的作用是承受转子重量和其他附加径向力，保持转子转动中心与汽缸中心一致，并在一定的转速下正常运行。止推轴承的作用是承受转子的轴向力，限制转于的轴向窜动，保持转子在汽缸中的轴向位置。从轴承的工作原理角度来说，普遍采用动压轴承。

汽轮机、离心压缩机转速很高，它们的支持轴承线速度一般在50m/s以上，止推轴承线速度一般在80m/s以上，均属于高速滑动轴承，所以对轴承的要求是安全可靠、运行稳定、抗振性好、使用寿命长，尤其突出的是要求高度可靠。与其他轴承相比，动压轴承能够更好地满足这些要求。

（2）动压轴承的工作原理

动压轴承在运行过程中，轴承与轴颈之间会形成一层薄薄的油膜，这层油膜可以使轴浮起来。对于止推轴承，在止推轴承和瓦块之间形成楔状间隙，止推盘旋转，由于润滑油