2 汽轮机本体结构

分高压缸、中压缸和低压缸；
汽缸的结构形式

蒸汽室的布置形式（一体或安装）； 高、中压缸的布置特点（单缸、内外双层缸）； 调节阀的布置（汽缸上、汽缸旁）； 汽缸法兰螺栓的加热； 排汽段的结构和喷水降温装置
中压12级
高压14级
135机组高、中压缸纵剖图
对称分流布置，各8个压力级

轴向推力轴承
承受蒸汽作用在转子上的轴向推力，并确定转子的轴 向位置，保证通流部分动静间正确的轴向间隙。
椭圆轴承
三油楔轴承
推力轴承
盘车装置

定义 在汽轮机启动、冲转以前或停机以后，为防止转子弯 曲，使转子连续低速转动的装置。

要求
既能长时间连续低速盘动转子，又能在冲转后转子转 速超过盘车转速时自动脱开，停止盘车。
冷态启动要求




锅炉点火后，应开启主蒸汽管道上的所有暖管疏水阀， 进行暖管。 当锅炉汽压上升，烟气温度增高到再热器需要通汽冷 却时，应投人旁路系统运行。同时开启高、低压旁路 装置，或先投人低压旁路，再投高压旁路。 旁路系统投人后，应开启再热热段蒸汽管道上全部低 位点的疏水阀，进行暖管，这时同样要控制再热蒸汽 管道系统的管壁温升率在允许的范围内。 当汽轮机主汽门前的主蒸汽的汽压、汽温达到汽轮机 冲转参数的要求时，可对汽轮机进行冲转、暖机。升 速、并网、带负荷等工作。
温态、热态启动要求
机组温态、热态启动时，汽轮机本体内部的金属温度较 高，而汽轮机冲转的条件要求主蒸汽、再热蒸汽温度 应高于高、中压缸内下缸壁温约50度。 锅炉的升温升压速度要求较快，这时应尽快地投人旁 路系统，提高主蒸汽、再热蒸汽温度，以满足汽轮机 对于蒸汽参数的要求。 由于在机组停运后，主蒸汽、再热蒸汽管道系统的冷 却速度比汽轮机汽缸冷却得快，主蒸汽、再热蒸汽管 道温度要低一些，所以热态启动暖管时，也要注意控 制主蒸汽、再热蒸汽管道的温升率不超过允许值。
进汽部分及中低压联通管
高压进汽部分
指从调节阀到第一级喷嘴叶栅的区域，是汽轮机中承受压力、 温度最高的区域（下图为135机组高压进汽部分）
125机组高压进汽部分
中压进汽部分
指从中压调节阀到中压第1级喷嘴叶栅的区域，是汽轮 机中承受温度最高的区域之一(135机组)
中低压联通管
喷嘴组、隔板及隔板套、静叶环及静叶持环
冷态启动要求（续）



汽轮机带负荷后，根据运行情况，关闭主蒸汽、再 热蒸汽管道上的疏水阀。 当汽轮机负荷达到一定值时，关闭高、低压旁路装 置，开启高压旁路阀前、后的预热管或高、低压旁 路阀前后经常疏水阀，使旁路系统处于热备用状态。 高、低压旁路解列后，中压缸调节汽阀全开，不再 调节再热蒸汽流量。 对于采用汽动给水泵的机组，当负荷增大到一定值 时，小汽轮机汽源通过内切换逐步由主汽轮机的抽 汽供给，停用新汽汽源。此时，应开启小汽轮机高 压主汽门前预热管或经常疏水阀，使新汽汽源（高 压汽源）管道处于热备用状态。
135机组低压缸纵剖图
低压缸喷水系统（低负荷、空载、甩负荷下，防止排汽温度太高）
ห้องสมุดไป่ตู้
135机组低压缸喷水系统
汽缸的支承

单缸汽轮机的高压段或多缸汽轮机的高、中 压缸，多用猫抓支承在相应的轴承座上。 （避免直接和轴承座相连接引起轴承温度过 高） 汽缸排汽段或低压缸多与低压转子轴承座做 成一体（排汽段蒸汽温度甚低，不会引起轴 承温度过高）
套装转子
整锻转子
焊接转子
整锻-套装转子
上汽300MW机组高压转子
上汽300MW机组低压转子
关于转子中心孔
优点 去除大部分缺陷，有利于去氢，方便检查转子中心部位 的缺陷。 缺点 （1）使转子工作应力增大，制造成本增加； （2）运行中易出现中心孔进油、进水、腐蚀，引起转 子不明的振动； （3）检修、动平衡复杂。 随着锻造、热处理及探伤技术水平的提高，无中心孔的 转子结构应运而生。
故障甩负荷


汽轮机带厂用电或空载运行、停机不停炉的情况下， 锅炉维持最低稳燃负荷运行，一般只维持0.5～1h， 在故障排除后，立即向汽轮机供汽。这两种运行工 况下，应尽快投人旁路系统，排放多余蒸汽，协调 机炉运行，同时可避免锅炉安全阀动作。 在锅炉故障停机停炉的情况下，投人旁路系统运行， 排放多余蒸汽，回收工质，也可避免锅炉安全阀的 动作或减少动作安全阀的个数。
停机要求



不论是采用滑参数停机方式还是正常停机方式， 为了使汽轮机温差、胀差不超限，应严格控制主 蒸汽、再热蒸汽的温降率在允许值以内。采用滑 参数停机时，还应注意主蒸汽要有不小于50℃的 过热度。 在机组停运时，通常锅炉的蒸发量大于汽轮机的 汽耗量，投人旁路系统，将多余蒸汽排人凝汽器， 可以协调机、炉停运，并回收工质。 若停机检修或机组长时间停运，应放尽管道中的 积水，并进行管道的防腐保护。

联轴器 定义：转子与转子之间的联接部件，又称靠背轮、 对轮或联轴节；
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

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；
转鼓式转子：反动式汽轮机采用，无叶轮，动叶 片直接装在转鼓的凸环上（反动式汽轮机级数较 多，动叶栅的反动度大，采用转鼓式转子可缩短 轴向长度，避免轴向推力过大）

轮盘式转子
转鼓式转子
按制造分类：



套装转子 整锻转子 整锻-套装转子 焊接转子
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 汽轮机转子 动叶片 汽封及轴封系统 轴承 盘车装置
概述

汽 缸
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； 内部支撑固定喷嘴组、隔板套（静叶持环）、 隔板（静叶环）、汽封等静止部件； 外部连接进汽、排汽、回热抽汽及疏水等管道；



135机组滑销系统


死点：横销中心线与纵销中心线的交点；
单死点布置方案： 一般布置在汽轮机排汽口的中心点处，若因汽缸支承位置 关系，如低压缸无两侧支承只有前后支承，则布置在排汽 口中心前后，以免汽缸对凝汽器有过大的相对移动。

双死点布置方案： 某些多缸汽轮机，增加一死点，一般布置在高压缸处，以 使高压新汽管的移动较小。为使转子与汽缸间的轴向位移 不致过大，高、中压转子应各有一推力轴承定位，两转子 间以挠性联轴节相连。
内下缸4通过法兰螺栓 吊装在内上缸3上，内 上缸的法兰中分面支承 在外下缸的法兰中分面 上。外下缸又由外缸螺 栓吊装在外上缸1上。 而外缸是通过前后猫爪 支承在轴承座上。
汽缸的热膨胀及滑销系统

处理热膨胀的原则：既能允许汽缸各部件的热膨胀，又要保持汽 缸与转子（轴承座）的中心一致； 滑销系统可保证转子和汽缸中心在热膨胀前后保持一致； 滑销系统由横销、纵销、立销、猫爪横销、斜销、角销等组成。 立销：保证汽缸与轴承座之间不发生左右相对移动； 猫抓横销：布置在汽缸搭角下，固定汽缸与轴承座的轴向位置关 系； 横销：布置在汽缸支座（或轴承座）与台板之间，保证汽缸在台 板上有相对固定的轴向位置； 纵销：布置在轴承座下，保证机组在台板上的横向位置正确。

上缸猫抓中分面支撑 上缸猫抓支撑
猫抓支撑
下缸猫抓支撑
下缸猫抓中分面支撑
下缸猫抓非中分面支撑
上缸法兰延伸的猫爪作 为承力面支承在轴承箱 上，其承力面与汽缸水 平中分面在同一平面内。 猫爪受热膨胀时，汽缸 中心仍与转子中心保持 一致。下缸靠水平法兰 的螺栓吊装在上缸上， 使螺栓受力增加。
125机组上缸猫抓中分面支承
喷嘴组
隔板和静叶环

隔板：冲动式汽轮机各压力级采用隔板和叶轮 的形式来固定喷嘴叶栅和动叶叶栅 静叶环：反动式汽轮机除调节级和低压末两级 外,均采用静叶环固定喷嘴叶栅

隔板套和静叶持环

作用：简化汽缸结构、缩短其轴向尺寸
隔板套：嵌装几个隔板 静叶持环：嵌装几个静叶环
汽轮机转子
按结构分类：
旁路系统的容量：
指旁路系统的通流能力，是在机组的设计压力下，旁 路系统能够通过的蒸汽流量与锅炉额定蒸发量比值的百分 数。 D
K
1
100%
Db
2、旁路系统的形式
（1）两级串联旁路系统
（2）一级大旁路系统
（3）两级并联旁路系统
（4）三级旁路系统
（5）三用阀旁路系统
高压旁路三用阀作用：
（1）启动调节功能 在启动过程中，为协调锅炉产汽量与汽轮机用汽量的供求矛盾，保 护再热器，并使蒸汽参数与汽轮机的冲转要求相匹配，从锅炉点火开始， 高压旁路始终呈调节状态，以维持汽轮机的正常启动压力和启动流量。 随着汽轮机冲转后用汽量的增加，高压旁路逐渐关小，直至锅炉产汽量 与汽轮机用汽量相平衡时，高压旁路关闭。由于阀门的通流能力大，锅 炉启动时可以采用较大的燃烧率，将多余的蒸汽通过旁路排人凝汽器， 使过热器内保持适当的压力，以适应各种启动工况，并可缩短机组的启 动时间。 （2）截至功能 当汽轮机用汽量与锅炉产汽量相平衡以后，高压旁路作为截止阀将 主蒸汽系统与再热蒸汽系统隔离，使整个蒸汽系统处于正常运行状态。 为保证机组在正常运行时高压旁路保持热备用状态，在高压旁路阀后接 有预热管，作为高压旁路阀后的管道暖管用，以避免要求高压旁路立即 投人时，其阀后管道产生过大的热冲击。 （3）安全阀功能 在事故工况下，如当汽轮机甩负荷，主蒸汽压力上升很快时，高压 旁路能在 1～3s内打开，加之通流能力为 100％，完全可以替代过热器 出口安全阀起溢流作用，以保证锅炉各受热面免遭超压的危险。
135MW机组低压通流部分
汽封及汽封系统
汽封分类


轴端汽封 隔板汽封 通流部分汽封

曲径式：平齿汽封、高低齿汽封、双低齿汽封 碳精环式 水封式
汽封结构
汽封系统
135MW机组低负荷时轴封供汽
135MW机组高负荷时轴封供汽
轴承
轴承分类

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。
3、旁路系统实例
引进型300MW机组旁路系统：
国产300MW机组两级串联旁路系统
大亚湾核电站旁路排放系统
大除冷 气氧凝 排气器 放排排 系放放 统系系 统统
大亚湾核电站旁路系统
5、主、再热蒸汽及旁路系统的运行
引起高温高压蒸汽管道原因： （1）高温蠕变；（2）交变温差热应力产生疲劳破坏 对运行的总体要求： 在管道运行过程中必须采用适当的方式，限制管道内的 温度及温度变化速度，以满足机组在启、停、正常运行和 事故工况下运行的要求，确保机组安全经济运行。 具体要求： 机组启动（冷态、温态、热态、极热态） 正常运行 故障甩负荷 停机
正常运行要求
机组正常运行中，旁路系统应处于热备用状态，以便需要及时投用。 主蒸汽系统按汽轮机的负荷，提供参数符合要求的蒸汽，根据汽 轮机负荷的变化，由高压缸的调节汽阀控制进汽量，中压缸的调 节汽阀全开，不调节进汽量。中压缸的进汽量随高压缸排汽量而 定。 进人汽轮机的主蒸汽、再热蒸汽温度应保持在额定参数范围内， 当主蒸汽、再热蒸汽温度超过上限时，应通过锅炉调节降低汽温。 若汽温下降到低于允许的下限值时，应开启有关疏水阀，防止汽 轮机进水，同时要求锅炉调节中采取措施，并按规程要求，限制 负荷运行。 运行中还应监视主蒸汽和再热蒸汽管道两侧的蒸汽温度偏差不超 过允许值，否则，要通过锅炉进行调整。 正常运行中，主蒸汽的压力应控制在额定参数范围内，当超过上 限时，联系锅炉调整，若调整不能满足要求时，则投人旁路系统， 排出多余工质，以降低汽压，减少锅炉安全阀的动作次数。

工作原理 见下图
再热机组的旁路系统
旁路系统及其作用 旁路系统的形式 旁路系统实例 主、再热蒸汽及旁路系统运行
1、旁路系统及其作用
再热机组旁路系统定义：
指蒸汽绕过汽轮机，经过与汽轮机并联的减温减压 装置，到参数较低的蒸汽管道或凝汽器中的连接系统。
再热机组旁路系统作用：
（1）保护再热器 （2）改善启动条件、加快启动速度 （3）回收工质