汽轮机结构转子
汽轮机内部结构拆装与检修
❖ 转子结构 ❖ 叶片 ❖ 联轴器
06.07.2024
转子结构
❖ 转子是汽轮机转动部分的总称，它由大轴、叶轮、 叶片及其他部件所组成。
❖ 转子形式主要分为：套装转子、整煅转子和焊接 转子。
❖ 套装转子 ❖ 套装转子的主轴一般都加工成阶梯形，叶轮最常
用热套或其他方式套装在主轴上。多适用于中、 低参数的冲动式汽轮机，这种结构便于加工制造 并节省金属。某些高参数大容量机组的中、低压 转子也有部分采用套装转子的工艺
将其校直，此法直轴精度高，应力小，不会产生 裂纹，但只适用于弯曲不大，直径较细的轴。
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直轴的方法
❖ 3.局部加热法直轴 对于弯曲不大的碳钢或低合金钢轴，用局部
加热法直轴，既省时又省事。
❖ 4.局部加热加压法直轴 此法在加热前先加压，冷却后再卸压，效果
较前几种都好。但不适合高合金钢及经淬火的轴， 而且稳定性较差，在运行中还会产生弯曲。
嘴室通过锥面、卡环与内缸连接，喷嘴室的周向 和竖直方向均有导向键，可以保证自由膨胀和进 气中心不变。
❖隔板和隔板套 ❖隔板的结构形式很多，但都可以大致分为轮缘、
喷嘴、本体等部分。大型汽轮机常用的结构形式 有铸钢隔板、焊接隔板、铸铁隔板三种。
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喷嘴、隔板和隔板套
❖ 隔板的吊装 ❖ 隔板的清理与检修 ❖ 隔板结合面的严密性检查
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叶片
❖ 复环及围带 ❖ 叶顶部分的结构有三种：有铆钉头的，复环与叶
片一体的和叶顶削薄的。
❖ 叶片的连接方式 ❖ 一般短叶片用复环连接，中等长度叶片用复环和
拉金连接。长叶片的连接方式，多采用将复环与 叶片铣成一体，一般将两个叶片在顶部和根部焊 成组。
汽轮机转子分类及应用
汽轮机转子分类及应用汽轮机是利用燃烧动力产生的高温高压气体的能量驱动转子旋转，从而提供动力的机械。
汽轮机广泛应用于发电站、核电站、舰船和石油化工等领域。
根据转子结构和工作方式的不同，汽轮机可以分为以下几类：冲气轮机、透平轮机、混流轮机和闭合式轮机。
冲气轮机是最早发展起来的一种涡轮机。
其转子叶片形状主要是直线形，气体冲击转子叶片后产生动能。
冲气轮机广泛应用于超高速离心式压缩机、气涡轮泵和气动力驱动系统等领域。
由于其结构简单、制造成本低、重量轻等特点，适用于需要进行极高转速工作的场合。
透平轮机是最常见的一种汽轮机。
它的转子叶片是成流线型的，气体通过叶片时会均匀地分布在叶片上并产生向轴向的连续动力。
透平轮机按照流态分为动力透平和压缩透平。
动力透平主要用于发电站和各种动力设备中。
主要有两种类型：蒸汽透平和燃气透平。
蒸汽透平通过蒸汽压力来产生动力，在水电站、火力发电厂和核电站等电站中应用广泛。
而燃气透平则通过燃烧燃气产生动力，具有启动速度快、启动成本低、运行灵活等优点，已成为航空发动机的首选。
压缩透平主要用于压缩气体。
例如，石油化工厂中的气体压缩装置和气体输送管道中的增压泵站等。
压缩透平机利用回收的剩余动能将气体带入下一个压缩阶段，从而提高压缩效率，减少能量损失。
混流轮机是介于冲气轮机和透平轮机之间的一种涡轮机，其转子叶片的形状是由直线和曲线组成。
混流轮机主要用于船舶的推进、水电站的水轮机和压缩机等。
由于其具有高效、流量大、噪声低等优点，目前在大型船舶和水电站等场合得到广泛应用。
闭合式轮机是一种相对较新的涡轮机形式。
其转子叶片设计为闭合式的环形，气体从中心排气。
闭合式轮机主要应用于石油工业中的涡轮压缩机和膨胀机等。
闭合式轮机由于具有高效、流量大、噪声低等优点，因此在石油炼油厂和天然气压缩站等场合得到广泛应用。
总而言之，汽轮机是一种利用高温高压气体驱动转子旋转的机械。
根据转子结构和工作方式的不同，汽轮机可以分为冲气轮机、透平轮机、混流轮机和闭合式轮机。
汽轮机的工作原理和结构-附图
汽轮机工作原理和结构一、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能。
图1 冲动式汽轮机工作原理图1-轴；2—叶轮；3-动叶片；4-喷嘴二、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.凝汽设备由凝汽器、凝结水泵、循环水泵和抽气器组成，它的作用是建立并保持凝汽器的真空，以使汽轮机保持较低的排汽压力，同时回收凝结水循环使用，以减少热损失，提高汽轮机设备运行的经济性。
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。
汽轮机转子弯曲的标准0.06mm
汽轮机是一种广泛应用于发电厂和船舶等领域的动力装置，它的工作原理是利用燃料燃烧产生高温高压蒸汽，然后将蒸汽喷入汽轮机中的转子上，使转子旋转，从而带动机械设备运转。
汽轮机的转子是汽轮机的核心部件，其性能直接影响着汽轮机的工作效率和安全可靠性。
汽轮机转子在运行过程中会承受来自蒸汽的冲击力和惯性力，这些力会导致转子出现弯曲变形。
一般来说，汽轮机转子的弯曲变形是无法完全避免的，但工程上要求的弯曲变形量是有限的。
根据相关的标准规定，汽轮机转子在正常工作状态下的弯曲变形量不应超过0.06mm。
那么，如何确保汽轮机转子的弯曲变形量在规定范围之内呢？以下是一些常见的做法：1. 材料选择：汽轮机转子通常采用高强度、高温合金材料制造，这些材料具有良好的抗弯曲性能，能够在高温高压环境下保持较好的稳定性。
2. 结构设计：合理的结构设计可以减小转子在运行时受到的各种力的影响，从而减小弯曲变形的可能性。
采用适当的梁柱结构和增加加强筋等方法。
3. 制造工艺：在汽轮机转子的制造过程中，需要严格控制加工工艺，确保转子的各个部位都能够达到设计要求的尺寸和形状精度，避免因加工误差而导致弯曲变形。
4. 检测技术：利用先进的检测技术对汽轮机转子进行全面的检测，及时发现并修复可能存在的弯曲变形问题。
目前，X射线衍射、超声波检测、激光干涉测量等技术在汽轮机转子检测领域得到了广泛应用。
5. 运行监测：汽轮机转子在运行过程中，需要进行定期的运行监测，及时发现并处理因各种原因导致的转子弯曲变形问题，确保汽轮机的安全稳定运行。
对于汽轮机转子弯曲标准0.06mm的要求，需要从材料选择、结构设计、制造工艺、检测技术和运行监测等多个方面进行全面控制和管理，以确保汽轮机转子的弯曲变形在合理范围内，从而保障汽轮机的正常工作和安全可靠性。
汽轮机是一种高效能的动力装置，它通过将高温高压的蒸汽喷入转子上，带动机械设备的旋转以产生动力。
而在汽轮机的运行过程中，其核心部件——转子通常会承受来自蒸汽的冲击力和惯性力，这些外力会导致转子出现弯曲变形。
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
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。
汽轮机的基本结构
汽轮机的基本结构1. 引言汽轮机是一种常见的热能转换设备，广泛应用于发电厂、船舶、石化、制冷等领域。
它通过燃烧燃料产生高温高压蒸汽，然后将蒸汽的热能转化为机械能，驱动轴承旋转，从而实现能源的转换和利用。
本文将介绍汽轮机的基本结构，包括主要组成部分和工作原理。
2. 汽轮机的主要组成部分汽轮机的主要组成部分包括燃烧室、汽轮机转子、汽轮机定子、汽轮机减速器和辅助设备。
2.1 燃烧室燃烧室是汽轮机内部进行燃烧的空间，其主要功能是将燃料和空气混合并点燃，产生高温高压的燃烧产物。
燃烧室通常由燃烧室壳体、燃烧器和燃烧室衬里等组成。
2.2 汽轮机转子汽轮机转子是汽轮机的核心部件，承载着转动能量的传递。
它由多个叶片组成，叶片通常采用高温合金材料制成，以承受高温高压蒸汽的冲击和离心力的作用。
汽轮机转子一般分为高压转子、中压转子和低压转子，它们按照蒸汽的压力级别进行排列。
2.3 汽轮机定子汽轮机定子是与转子相对固定的部件，起到引导蒸汽流动的作用。
它由固定叶片和定子壳体组成，定子壳体通常由铸铁或钢制成。
汽轮机定子的叶片角度和形状是根据流体动力学原理设计的，以确保蒸汽在定子中流动时能够转换热能为机械能。
2.4 汽轮机减速器汽轮机减速器用于将高速旋转的汽轮机转子的转速降低，以适应发电机等负载设备的要求。
它通常由齿轮传动系统组成，通过齿轮的啮合和传动，将高速转动的轴承驱动转速降低到合适的范围。
2.5 辅助设备汽轮机的辅助设备包括进汽系统、排汽系统、冷却系统、润滑系统等。
进汽系统负责将蒸汽送入汽轮机中，排汽系统则将排出的低温低压蒸汽排出。
冷却系统用于冷却汽轮机的转子和定子，以防止过热。
润滑系统则负责给汽轮机的滑动部件提供润滑油，以减少摩擦和磨损。
3. 汽轮机的工作原理汽轮机的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：压力能转化为动能、动能转化为机械能、机械能输出。
3.1 压力能转化为动能燃料在燃烧室中燃烧产生高温高压蒸汽，蒸汽进入汽轮机的高压转子，叶片上的高压蒸汽将其动能转化为动能，推动转子高速旋转。