汽轮机结构及零件强度学习教案

1、会计学1汽轮机结构汽轮机结构(jigu)及零件强度及零件强度第一页，共122页。第1页/共122页第二页，共122页。第2页/共122页第三页，共122页。第一节 叶片(ypin) 一、叶片的分类一、叶片的分类(fn li)和结构和结构叶片按用途叶片按用途(yngt)(yngt)可分为动叶片（又称工作叶片，简可分为动叶片（又称工作叶片，简称叶片）和静叶片（又称导叶叶片）两种。称叶片）和静叶片（又称导叶叶片）两种。动叶片安装在转子叶轮（冲动式汽轮机）或转鼓（反动式动叶片安装在转子叶轮（冲动式汽轮机）或转鼓（反动式汽轮机）上，接受导叶叶栅射出的高速汽流，把蒸汽的动汽轮机）上，接受导叶叶栅射出的高速

2、汽流，把蒸汽的动能转换成机械能，使转子旋转。能转换成机械能，使转子旋转。静叶片安装在隔板或持环套上。在静叶栅中，蒸汽的压力静叶片安装在隔板或持环套上。在静叶栅中，蒸汽的压力和温度降低，流速增加，将热力势能转换为动能。和温度降低，流速增加，将热力势能转换为动能。第3页/共122页第四页，共122页。第一节 叶片(ypin)第4页/共122页第五页，共122页。叶片一般由叶根、工作部分叶片一般由叶根、工作部分(b fen)(b fen)（或称叶身、叶（或称叶身、叶型部分型部分(b fen)(b fen)）、叶顶连接件（围带）或拉筋组成）、叶顶连接件（围带）或拉筋组成。 叶片(ypin)结构 一、叶

3、片一、叶片(ypin)的分类和结构的分类和结构第5页/共122页第六页，共122页。第6页/共122页第七页，共122页。第7页/共122页第八页，共122页。第8页/共122页第九页，共122页。第9页/共122页第十页，共122页。第10页/共122页第十一页，共122页。 T型叶根和菌形叶根的装配型叶根和菌形叶根的装配(zhungpi)方式方式第11页/共122页第十二页，共122页。第12页/共122页第十三页，共122页。第13页/共122页第十四页，共122页。第14页/共122页第十五页，共122页。第15页/共122页第十六页，共122页。 枞树型叶根的特点(tdin)第16页

4、/共122页第十七页，共122页。第17页/共122页第十八页，共122页。第18页/共122页第十九页，共122页。第19页/共122页第二十页，共122页。第20页/共122页第二十一页，共122页。第21页/共122页第二十二页，共122页。叶片(ypin)的受力分析：分为两种，叶片(ypin)本身和与其连接的围带、拉筋所产生的离心力；汽流的作用力。二、叶片二、叶片(ypin)的强度的强度叶片的拉应力：叶型部分(b fen)离心力引起的拉应力和围带、拉筋离心力引起的拉应力。叶片的弯应力汽流作用引起的弯应力和离心力产生的弯应力第22页/共122页第二十三页，共122页。叶片(ypin)的自

5、振频率三、叶片三、叶片(ypin)的振动的振动引起叶片振动(zhndng)的激振力：高频激振力和低频激振力影响叶片自振频率的因素：叶片的抗弯刚度，叶片的高度，叶片的质量，叶片的频率方程，叶片的连接刚度，工作温度，离心力，叶片成组。叶片阵型：A型振动和B型振动改变叶片自振频率常用的调频方法。第23页/共122页第二十四页，共122页。第二节 转子(zhun z)转子转子(zhun z)是汽轮机转动部分的总称，它担负着把喷是汽轮机转动部分的总称，它担负着把喷嘴叶栅出来的蒸汽的动能转变为推动轴旋转的机械功及嘴叶栅出来的蒸汽的动能转变为推动轴旋转的机械功及传递功率的重任，是汽轮机最重要的部件。传递功率

6、的重任，是汽轮机最重要的部件。汽轮机转子汽轮机转子(zhun z)的结构可分为转轮式和转鼓式两种的结构可分为转轮式和转鼓式两种基本类型：转轮式转子基本类型：转轮式转子(zhun z)具有安装动叶片的叶轮具有安装动叶片的叶轮，一般由主轴、叶轮、动叶片和联轴器构成；而转鼓式，一般由主轴、叶轮、动叶片和联轴器构成；而转鼓式转子转子(zhun z)则没有叶轮，动叶片直接装在转鼓上。通则没有叶轮，动叶片直接装在转鼓上。通常冲动式汽轮机的转子常冲动式汽轮机的转子(zhun z)采用转轮式转子采用转轮式转子(zhun z)；反动式汽轮机的转子；反动式汽轮机的转子(zhun z)为避免轴向推力过大为避免轴向推

7、力过大而采用转鼓式转子而采用转鼓式转子(zhun z)。第24页/共122页第二十五页，共122页。汽轮机转子可分为套装转子、整锻转子、焊接转子和组合汽轮机转子可分为套装转子、整锻转子、焊接转子和组合(zh)(zh)转子四大类。转子四大类。 套装套装(to zhun)转子转子第25页/共122页第二十六页，共122页。整锻转子整锻转子(zhun z)第26页/共122页第二十七页，共122页。整锻转子的主要优点是：整锻转子的主要优点是：（1 1）结构紧凑，装配零件少，可缩短汽轮机轴向尺寸。）结构紧凑，装配零件少，可缩短汽轮机轴向尺寸。（2 2）没有红套的零件，对启动和变工况的适应性较强，）没有

8、红套的零件，对启动和变工况的适应性较强，适于在高温条件下运行。适于在高温条件下运行。（3 3）转子刚性比较好。）转子刚性比较好。整锻转子缺点是锻件大，工艺要求整锻转子缺点是锻件大，工艺要求(yoqi)(yoqi)高，加工高，加工周期长，大锻件质量难以保证，且检验比较复杂，不利周期长，大锻件质量难以保证，且检验比较复杂，不利于材料的合理使用。于材料的合理使用。现在的大型现在的大型(dxng)(dxng)汽轮机转子普遍采用的是整锻式汽轮机转子普遍采用的是整锻式无中心孔转子。无中心孔转子。 第27页/共122页第二十八页，共122页。无中心孔转子的优点：无中心孔转子的优点：（1 1）工作应力低；）工

9、作应力低；（2 2）安全性能好；）安全性能好；（3 3）有利于使用更长的叶片；）有利于使用更长的叶片；（4 4）可以延长机组的使用寿命；）可以延长机组的使用寿命；（5 5）有利于改善机组的启动性能，缩短）有利于改善机组的启动性能，缩短(sudun)(sudun)启动时间；启动时间；（6 6）造价便宜。）造价便宜。第28页/共122页第二十九页，共122页。组合组合(zh)转子转子第29页/共122页第三十页，共122页。焊接焊接(hnji)转子转子第30页/共122页第三十一页，共122页。焊接转子的优点：焊接转子的优点：（1 1）焊接式转鼓型转子为中空腔室结构，其热应）焊接式转鼓型转子为中空

10、腔室结构，其热应力和离心应力较低，启动灵活并能适应负荷的快力和离心应力较低，启动灵活并能适应负荷的快速变化，使用寿命长。速变化，使用寿命长。（2 2）每个转子是用多块小锻件组合焊接的，各段）每个转子是用多块小锻件组合焊接的，各段的质量可以得到保证，探伤比较彻底，即使个别的质量可以得到保证，探伤比较彻底，即使个别(gbi)(gbi)段发生质量问题，处理也比较方便。段发生质量问题，处理也比较方便。（3 3）小块锻件，热处理淬透性好，残余应力低，）小块锻件，热处理淬透性好，残余应力低，材质均匀。材质均匀。（4 4）材料可按需要灵活选用。）材料可按需要灵活选用。第31页/共122页第三十二页，共122

11、页。 鼓式转子鼓式转子(zhun z)第32页/共122页第三十三页，共122页。第33页/共122页第三十四页，共122页。1、叶轮(yln)2、联轴器：刚性联轴器与半挠性联轴器第34页/共122页第三十五页，共122页。在汽轮发电机组启动和停机过程中，当转速升高到某一数值时，机组将发生强烈振动，而越过这一转速后，振动便迅速减弱；当转速下降(xijing)到这一转速时，转子又强烈振动，再继续降低转速，振动又迅速减弱。当转速达到另一更高值时，又可能出现同样现象。这些机组发生强烈振动时转速称为转子的临界转速。刚性转子与挠性转子第35页/共122页第三十六页，共122页。 汽缸是汽轮机的外壳，是汽

12、轮机最重要的部件汽缸是汽轮机的外壳，是汽轮机最重要的部件之一。也是汽轮机中重量大，形状和受力状态复之一。也是汽轮机中重量大，形状和受力状态复杂杂(fz)的一个部件。的一个部件。汽缸的作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开，以汽缸的作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开，以形成蒸汽热能转换为机械能的封闭汽室。并在其内形成蒸汽热能转换为机械能的封闭汽室。并在其内部支承部支承(zh chn(zh chn) )固定喷嘴组、隔板套（静叶固定喷嘴组、隔板套（静叶持环）、隔板（静叶环）、汽封等静止部件。汽缸持环）、隔板（静叶环）、汽封等静止部件。汽缸外部还连接有进汽、排汽、回热抽汽及疏水等管道外部还连接有进汽、排汽

13、、回热抽汽及疏水等管道，以及与低压缸相连的支承，以及与低压缸相连的支承(zh chn(zh chn) )座架等座架等。 第三节 汽缸(qgng)第36页/共122页第三十七页，共122页。不同机组的汽缸有不同的结构特点，它受机组容量、新汽参不同机组的汽缸有不同的结构特点，它受机组容量、新汽参数、排汽参数、是否采用中间再热以及制造厂家的制造方法数、排汽参数、是否采用中间再热以及制造厂家的制造方法、工艺水平等各方面的影响。、工艺水平等各方面的影响。例如，根据例如，根据(gnj)进汽参数的不同，可分为高压缸、中压缸进汽参数的不同，可分为高压缸、中压缸和低压缸；和低压缸；按每个汽缸的内部层次可分为单层

14、缸、双层缸和三层缸；按每个汽缸的内部层次可分为单层缸、双层缸和三层缸；按通流部分在汽缸内的布置方式可分为顺向布置、反向布置按通流部分在汽缸内的布置方式可分为顺向布置、反向布置和对称分流布置；和对称分流布置；按汽缸形状可分为有水平接合面的或无水平接合面的，圆筒按汽缸形状可分为有水平接合面的或无水平接合面的，圆筒形、圆锥形、阶梯圆筒形或球形等等。形、圆锥形、阶梯圆筒形或球形等等。 汽缸(qgng)的结构第37页/共122页第三十八页，共122页。（一）高、中压缸（一）高、中压缸（1 1）由于汽缸内的蒸汽压力、温度都很高，致使汽）由于汽缸内的蒸汽压力、温度都很高，致使汽缸内、外压差和温差很大，则缸壁

15、和法兰需做得较缸内、外压差和温差很大，则缸壁和法兰需做得较厚。为保证中分面的汽密性，连接厚。为保证中分面的汽密性，连接(linji)(linji)螺栓螺栓必须有很大预紧力，故其尺寸很大，因此需要设置必须有很大预紧力，故其尺寸很大，因此需要设置加热（或冷却）装置。加热（或冷却）装置。A.A.单层缸结构单层缸结构(jigu)(jigu)的问题：的问题：（3 3）由于法兰比汽缸壁厚得多，在汽轮机启、停和）由于法兰比汽缸壁厚得多，在汽轮机启、停和变工况运行时，会因温度分布不均匀而产生很大的变工况运行时，会因温度分布不均匀而产生很大的热应力和热变形，这对设备热应力和热变形，这对设备(shbi)(shbi

16、)安全和工作安全和工作寿命极为不利。寿命极为不利。（2 2）整个高压缸需用耐高温的贵重合金钢制造，提）整个高压缸需用耐高温的贵重合金钢制造，提高了造价。高了造价。第38页/共122页第三十九页，共122页。双层缸结构的优点：双层缸结构的优点：（1）把汽缸所受的蒸汽总压力分摊给了内、外两层汽缸，）把汽缸所受的蒸汽总压力分摊给了内、外两层汽缸，减少了每层缸的压差和温差，缸壁和法兰可以相应减薄。减少了每层缸的压差和温差，缸壁和法兰可以相应减薄。在机组启停和变工况时，其热应力也相应减小，有利于缩在机组启停和变工况时，其热应力也相应减小，有利于缩短启动时间和提高汽轮机对负荷的适应性，具有较强的调短启动时

17、间和提高汽轮机对负荷的适应性，具有较强的调峰能力。峰能力。（2）内缸主要承受高温及部分蒸汽压力作用，且其尺寸较）内缸主要承受高温及部分蒸汽压力作用，且其尺寸较小，故可以做得较薄，耗用的贵重耐热金属材料相对减少小，故可以做得较薄，耗用的贵重耐热金属材料相对减少。而且在内缸和外缸之间有蒸汽流动，因此。而且在内缸和外缸之间有蒸汽流动，因此(ync)在正常在正常运行时外缸得到冷却，使外汽缸温度降低，故可采用较便运行时外缸得到冷却，使外汽缸温度降低，故可采用较便宜的合金钢制造。宜的合金钢制造。第39页/共122页第四十页，共122页。（3 3）外缸的内外）外缸的内外(niwi)(niwi)压差比采用单层

18、汽缸时压差比采用单层汽缸时降低了许多，因此减少了漏汽的可能性，能更好地降低了许多，因此减少了漏汽的可能性，能更好地保证汽缸接合面的严密性。保证汽缸接合面的严密性。双层缸结构双层缸结构(jigu)的缺点是结构的缺点是结构(jigu)比单比单层缸复杂，零部件增多，故加工工时、安装和层缸复杂，零部件增多，故加工工时、安装和检修等方面的工作量都有所增加。检修等方面的工作量都有所增加。第40页/共122页第四十一页，共122页。B.B.汽轮机高中汽轮机高中(gozhng)(gozhng)压缸的布置有两种方式：压缸的布置有两种方式：（1 1）高中）高中(gozhng)(gozhng)压合缸压合缸（2 2）

19、高中）高中(gozhng)(gozhng)压分缸压分缸哈汽哈汽600MW600MW超临界机组超临界机组(jz)(jz)高中压缸高中压缸第41页/共122页第四十二页，共122页。高中压合缸反向布置的优点是：新蒸汽及再热蒸高中压合缸反向布置的优点是：新蒸汽及再热蒸汽的进汽部分均集中在高、中压汽缸的中部，可汽的进汽部分均集中在高、中压汽缸的中部，可减少汽轮机转子和汽缸的轴向温差及热应力；高减少汽轮机转子和汽缸的轴向温差及热应力；高、中压汽缸中温度最高的部分布置在远离汽轮机、中压汽缸中温度最高的部分布置在远离汽轮机轴承的地方，使轴承受汽封温度的影响较小，轴轴承的地方，使轴承受汽封温度的影响较小，轴承

20、的工作温度较低，改善了轴承的工作条件，还承的工作温度较低，改善了轴承的工作条件，还可平衡一部分高、中压汽缸内的轴向推力。同时可平衡一部分高、中压汽缸内的轴向推力。同时(tngsh)因为前后轴端汽封均处于高中压缸排因为前后轴端汽封均处于高中压缸排汽部位，使轴封长度显著减少。此外，高、中压汽部位，使轴封长度显著减少。此外，高、中压合缸型式还减少了一至二个径向支持轴承，缩短合缸型式还减少了一至二个径向支持轴承，缩短了高、中压转子的长度。了高、中压转子的长度。第42页/共122页第四十三页，共122页。其缺点是：其缺点是：（1 1）推力轴承常位于前轴承箱中，使机组的胀差不易）推力轴承常位于前轴承箱中，

21、使机组的胀差不易控制；控制；（2 2）合缸后汽缸形状复杂，孔口太多；）合缸后汽缸形状复杂，孔口太多；（3 3）汽缸、转子的几何尺寸较大，重量太重；）汽缸、转子的几何尺寸较大，重量太重；（4 4）管道布置较拥挤；）管道布置较拥挤；（5 5）机组相对膨胀较复杂，使机组对负荷）机组相对膨胀较复杂，使机组对负荷(fh)(fh)变变化的适应性较差；化的适应性较差；（6 6）安装、检修复杂。）安装、检修复杂。第43页/共122页第四十四页，共122页。高压高压(goy)(goy)缸剖面图缸剖面图 第44页/共122页第四十五页，共122页。中压缸剖面图中压缸剖面图 第45页/共122页第四十六页，共122

22、页。单流圆筒型高压单流圆筒型高压(goy)(goy)缸缸 第46页/共122页第四十七页，共122页。 高压高压(goy)(goy)内缸内缸 第47页/共122页第四十八页，共122页。上汽超超临界机组上汽超超临界机组(jz)中压缸中压缸中压缸外型结构中压缸外型结构(jigu) (jigu) 第48页/共122页第四十九页，共122页。中压缸剖面图中压缸剖面图 第49页/共122页第五十页，共122页。低压缸包括低压通流部分和排汽室。低压缸包括低压通流部分和排汽室。低压缸一般低压缸一般(ybn)(ybn)采用分流式布置。每个低压缸正、采用分流式布置。每个低压缸正、反向各有反向各有5-75-7个

23、冲动式压力级，对称布置。个冲动式压力级，对称布置。 为了减少温度梯度，低压为了减少温度梯度，低压(dy)(dy)汽缸设计成两层、三层缸结构。汽缸设计成两层、三层缸结构。 每个低压缸两端的汽缸每个低压缸两端的汽缸(qgng)(qgng)盖上装有两个大气阀，其盖上装有两个大气阀，其用途是当低压缸的内压超过其最大设计安全压力时，自动进用途是当低压缸的内压超过其最大设计安全压力时，自动进行危急排汽。行危急排汽。（二）低压缸（二）低压缸在汽轮机启动、空负荷及低负荷运行时，蒸汽流量小，不足以在汽轮机启动、空负荷及低负荷运行时，蒸汽流量小，不足以带走鼓风摩擦产生的热量，为防止排汽温度过高，装有喷水减带走鼓风

24、摩擦产生的热量，为防止排汽温度过高，装有喷水减温装置。温装置。第50页/共122页第五十一页，共122页。低压低压(dy)(dy)缸剖面图缸剖面图 第51页/共122页第五十二页，共122页。排大气排大气(dq)(dq)安全阀安全阀1-1-承压板；承压板；2-2-压环；压环；3-3-螺钉；螺钉；4-4-螺钉；螺钉；5-5-薄膜环；薄膜环；6-6-环形垫片；环形垫片；7-7-阀盖阀盖第52页/共122页第五十三页，共122页。高压缸的前端及从调节阀到调节级喷管高压缸的前端及从调节阀到调节级喷管(pn (pn un)un)这段这段区域是汽轮机的进汽部分。区域是汽轮机的进汽部分。（三）进汽部分（三）

25、进汽部分(b fen)它包括蒸汽室、喷管它包括蒸汽室、喷管(pn (pn un)un)室。是汽轮机中承室。是汽轮机中承受压力和温度最高的部分。受压力和温度最高的部分。第53页/共122页第五十四页，共122页。由于受强度的限制，要采用喷嘴由于受强度的限制，要采用喷嘴(pnzu)(pnzu)调节，则必调节，则必须采用分流式调节级须采用分流式调节级 分流式调节级分流式调节级第54页/共122页第五十五页，共122页。高压高压(goy)(goy)缸全周进汽剖面图缸全周进汽剖面图 第55页/共122页第五十六页，共122页。高压高压(goy)(goy)外缸进汽部分外缸进汽部分 高压高压(goy)(go

26、y)外缸排汽部分外缸排汽部分 第56页/共122页第五十七页，共122页。高压进、排汽示意图高压进、排汽示意图1-1-转子转子(zhun z)(zhun z)；2-2-高压内缸进口段；高压内缸进口段；3-3-高压缸排汽部分；高压缸排汽部分；4-4-高压内缸高压内缸 第57页/共122页第五十八页，共122页。为了减小汽缸、法兰及连接螺栓间的温差，缩短机组启、停时间，国产大功率汽轮机的高、中压缸一般设有法兰螺栓加热(ji r)装置，在机组启停过程中对法兰和螺栓进行补充加热(ji r)或冷却第58页/共122页第五十九页，共122页。1.1.猫爪支承猫爪支承(zh (zh chnchn) )（1

27、1）下缸猫爪支承）下缸猫爪支承(zh chn(zh chn) )1 1）非中分面猫爪支承）非中分面猫爪支承(zh chn(zh chn) )承力面与汽缸水平承力面与汽缸水平中分面不在一个平中分面不在一个平面内。面内。 汽缸的支撑第59页/共122页第六十页，共122页。2 2）中分面猫爪支承）中分面猫爪支承(zh chn(zh chn) )汽缸汽缸(qgng)法兰法兰中分面（中心线）中分面（中心线）与支承面一致。与支承面一致。第60页/共122页第六十一页，共122页。（2 2）上缸猫爪支承）上缸猫爪支承(zh chn(zh chn) )中分面支承中分面支承(zh chn)方式方式第61页/共

28、122页第六十二页，共122页。内缸在外缸上的支承内缸在外缸上的支承(zh chn)第62页/共122页第六十三页，共122页。2.2.台板支承台板支承(zh (zh chnchn) )低压外缸外形尺寸较大，一般都采用下缸伸出的低压外缸外形尺寸较大，一般都采用下缸伸出的搭脚直接搭脚直接(zhji)支承在基础台板上。支承在基础台板上。第63页/共122页第六十四页，共122页。A.A.汽缸汽缸(qgng)(qgng)膨膨胀胀滑销系统一般由立销、纵销、横销、角销以及猫爪（横滑销系统一般由立销、纵销、横销、角销以及猫爪（横销的一种）和联系螺栓等部件组成销的一种）和联系螺栓等部件组成(z chn)，通

29、过安，通过安装在不同部位，来控制汽轮机的膨胀方向。装在不同部位，来控制汽轮机的膨胀方向。B.B.转子转子(zhun z)(zhun z)膨胀膨胀在机组冷态启动时，转子加热快，膨胀大于汽缸在机组冷态启动时，转子加热快，膨胀大于汽缸，产生的膨胀差值称胀差，转子膨胀值大于汽缸，产生的膨胀差值称胀差，转子膨胀值大于汽缸的，为的，为正胀差正胀差。反之，开机参数选择不当（过低）及滑。反之，开机参数选择不当（过低）及滑参数停机时，转子冷却较快，它收缩的比汽缸快，于是参数停机时，转子冷却较快，它收缩的比汽缸快，于是出现出现负胀差负胀差。 推力轴承工作面推力轴承工作面就是转子和汽缸的就是转子和汽缸的相对死点相对

30、死点。 滑销系统第64页/共122页第六十五页，共122页。C.C.滑销的种类滑销的种类(zhngli)(zhngli)（1 1）横销。）横销。 横销的作用是保证汽缸在允许横销的作用是保证汽缸在允许(ynx)(ynx)间隙的间隙的范围内可以沿横向自由膨胀，并限制汽缸沿轴向范围内可以沿横向自由膨胀，并限制汽缸沿轴向的移动。的移动。 （2 2）猫爪。）猫爪。 猫爪一般有上猫爪支撑和下猫爪支撑两种形式。它既起着猫爪一般有上猫爪支撑和下猫爪支撑两种形式。它既起着横销推力键的作用，又对汽缸横销推力键的作用，又对汽缸(qgng)(qgng)有支承作用。有支承作用。 它的作用是：保证汽缸在横向的定向自由膨胀

31、，它的作用是：保证汽缸在横向的定向自由膨胀，同时随着汽缸在轴向的膨胀和收缩，推动轴承座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，以保持转子与汽缸的轴向相对向前或向后移动，以保持转子与汽缸的轴向相对位置不变。位置不变。 第65页/共122页第六十六页，共122页。（3 3）纵销。）纵销。 所有纵销均位于所有纵销均位于(wiy)(wiy)汽轮机的纵向中心线汽轮机的纵向中心线上，一般纵销安装在低压缸的两端支撑面（轴承上，一般纵销安装在低压缸的两端支撑面（轴承底部）或前、中轴承座的底部等和基础台板的结底部）或前、中轴承座的底部等和基础台板的结合面间。合面间。 纵销可以保证汽缸沿轴向的自

32、由纵销可以保证汽缸沿轴向的自由(zyu)(zyu)膨胀，并限制膨胀，并限制汽缸横向膨胀，确保汽缸中心线不作横向移动。汽缸横向膨胀，确保汽缸中心线不作横向移动。 纵销中心线和横销中心线的交叉点就形成纵销中心线和横销中心线的交叉点就形成(xngchng)(xngchng)了整个汽缸的绝对膨胀死点。了整个汽缸的绝对膨胀死点。 不同制造厂生产的汽轮机，其绝对死点的设置不同制造厂生产的汽轮机，其绝对死点的设置不同，有单死点、双死点，甚至三个死点。不同，有单死点、双死点，甚至三个死点。 第66页/共122页第六十七页，共122页。（4 4）立销。）立销。 作用是保证汽缸在垂直方向上的定向作用是保证汽缸在垂

33、直方向上的定向(dn(dn xinxin) )自由膨胀，限制汽缸的纵向和横向移动。自由膨胀，限制汽缸的纵向和横向移动。 （5 5）角销。）角销。 作用是保证轴承座与基础作用是保证轴承座与基础(jch)(jch)台板的紧密接触台板的紧密接触，防止产生间隙和轴承座的翘头现象。，防止产生间隙和轴承座的翘头现象。 （6 6）联系）联系(linx)(linx)螺栓。螺栓。 联系螺栓的作用是保证汽缸与基础台板之间紧密结合联系螺栓的作用是保证汽缸与基础台板之间紧密结合，防止下缸在运行中由于热变形而被顶起。另外，联，防止下缸在运行中由于热变形而被顶起。另外，联系螺栓的螺栓与螺栓孔之间留有充分的膨胀间隙，保系螺

34、栓的螺栓与螺栓孔之间留有充分的膨胀间隙，保证汽缸能自由膨胀。证汽缸能自由膨胀。 第67页/共122页第六十八页，共122页。第68页/共122页第六十九页，共122页。大型汽轮机高压缸的进汽端一般设立单独大型汽轮机高压缸的进汽端一般设立单独(dnd)(dnd)的喷的喷嘴汽室，因而第一级喷嘴就不像其他压力级那样装在隔嘴汽室，因而第一级喷嘴就不像其他压力级那样装在隔板或静叶环上，而是直接固定在喷嘴室上。板或静叶环上，而是直接固定在喷嘴室上。 冲动式汽轮机采用隔板和叶轮结构，各级喷嘴叶栅则固定冲动式汽轮机采用隔板和叶轮结构，各级喷嘴叶栅则固定在隔板上。反动在隔板上。反动(fndng)式汽轮机是将喷嘴

35、叶栅直接固定式汽轮机是将喷嘴叶栅直接固定在持环套或汽缸内壁的环形槽道中。为了区别，通常将反在持环套或汽缸内壁的环形槽道中。为了区别，通常将反动动(fndng)级的喷嘴叶栅和其内外环称为静叶环，或导叶级的喷嘴叶栅和其内外环称为静叶环，或导叶环，而固定静叶环的部套称为静叶持环套。环，而固定静叶环的部套称为静叶持环套。第四节 喷嘴(pnzu)组及隔板第69页/共122页第七十页，共122页。一、喷嘴一、喷嘴(pnzu)室室采用喷嘴室结构可以将汽缸与最高参数采用喷嘴室结构可以将汽缸与最高参数(cnsh)(cnsh)的蒸汽的蒸汽相接触的部分限制在最小的范围内，可以使汽轮机转子以相接触的部分限制在最小的范

36、围内，可以使汽轮机转子以及除进汽室第一级喷嘴组以外的缸体等静止部件仅与降压及除进汽室第一级喷嘴组以外的缸体等静止部件仅与降压后的蒸汽相接触，降低汽缸的整体机械应力，有利于汽轮后的蒸汽相接触，降低汽缸的整体机械应力，有利于汽轮机的安全，并使得汽缸的结构简单，缸体较薄，提高了机机的安全，并使得汽缸的结构简单，缸体较薄，提高了机组对工况的适应性。另外，由于整体喷嘴汽室的结构降低组对工况的适应性。另外，由于整体喷嘴汽室的结构降低了轴端漏汽，可以简化轴端汽封的结构，提高了机组的整了轴端漏汽，可以简化轴端汽封的结构，提高了机组的整体效率。体效率。 第70页/共122页第七十一页，共122页。喷嘴组喷嘴组喷

37、嘴室喷嘴室中分中分面法面法兰兰第71页/共122页第七十二页，共122页。喷嘴喷嘴(pnzu)室室第72页/共122页第七十三页，共122页。喷嘴喷嘴(pnzu)组组第73页/共122页第七十四页，共122页。电子束焊电子束焊喷嘴型线为先进喷嘴型线为先进的子午面收缩型的子午面收缩型线线顶部汽封顶部汽封根部汽封根部汽封喷嘴喷嘴(pnzu)(pnzu)剖面图（剖面图（600MW600MW汽轮机）汽轮机）第74页/共122页第七十五页，共122页。二、隔板二、隔板( bn)和隔板和隔板( bn)套套隔板的作用是把汽缸隔板的作用是把汽缸(qgng)(qgng)的内部空间分成的内部空间分成若干个蒸汽参数

38、不同的腔室，汽轮机从第二级以若干个蒸汽参数不同的腔室，汽轮机从第二级以后的各级喷嘴叶栅都安装在隔板上。蒸汽通过喷后的各级喷嘴叶栅都安装在隔板上。蒸汽通过喷嘴叶栅，其压力、温度逐级下降，将蒸汽的热能嘴叶栅，其压力、温度逐级下降，将蒸汽的热能转变成动能以很高的速度进入动叶片。转变成动能以很高的速度进入动叶片。 隔板由隔板体、喷嘴叶栅和隔板外缘组成。持环由隔板由隔板体、喷嘴叶栅和隔板外缘组成。持环由外环、静叶栅和内环组成。由于安装和拆卸的需要外环、静叶栅和内环组成。由于安装和拆卸的需要，隔板和持环从水平中分面分为上下两半，分别称，隔板和持环从水平中分面分为上下两半，分别称为上隔板和下隔板。为了使上下

39、隔板对准，并防止为上隔板和下隔板。为了使上下隔板对准，并防止漏汽，在水平中分面上漏汽，在水平中分面上(min shn)加装有密封键加装有密封键和定位销。和定位销。第75页/共122页第七十六页，共122页。隔板隔板( bn)( bn)结构示意图结构示意图 第76页/共122页第七十七页，共122页。第77页/共122页第七十八页，共122页。第78页/共122页第七十九页，共122页。隔板隔板( ( bn) bn)通常有焊接隔板通常有焊接隔板( ( bn) bn)和铸造隔板和铸造隔板( ( bn) bn)两大类。两大类。 焊接式隔板焊接式隔板（a a）普通）普通(ptng)(ptng)焊接隔板

40、焊接隔板 （b b）带加强筋的焊接隔板）带加强筋的焊接隔板1-1-隔板外环；隔板外环；2-2-外围带；外围带；3-3-静叶片；静叶片；4-4-内围带；内围带；5-5-隔板体；隔板体；6-6-径向汽径向汽封；封；7-7-汽封槽；汽封槽；8-8-加强筋加强筋第79页/共122页第八十页，共122页。第80页/共122页第八十一页，共122页。铸造式隔板铸造式隔板1-1-外缘；外缘；2-2-静叶片静叶片(ypin)(ypin)；3-3-隔板体隔板体 第81页/共122页第八十二页，共122页。三、隔板三、隔板( bn)和隔板和隔板( bn)套支撑和定位套支撑和定位隔板隔板( bn)及隔板及隔板( b

41、n)套的支撑方式有中分面支套的支撑方式有中分面支撑和非中分面支撑。撑和非中分面支撑。第82页/共122页第八十三页，共122页。为减少汽轮机内动、静间隙为减少汽轮机内动、静间隙(jin x)蒸汽泄漏和防止空气漏蒸汽泄漏和防止空气漏入，汽轮机各间隙入，汽轮机各间隙(jin x)部位需加装密封装置，通称为汽部位需加装密封装置，通称为汽封；汽封只能减少漏汽量，而在轴端动、静间隙封；汽封只能减少漏汽量，而在轴端动、静间隙(jin x)处处，除加装汽封（称轴封）外，还要设置轴封系统，以阻止，除加装汽封（称轴封）外，还要设置轴封系统，以阻止蒸汽漏出汽缸和空气漏入汽缸。蒸汽漏出汽缸和空气漏入汽缸。常见的迷宫

42、常见的迷宫(mgng)(mgng)式汽封结构式汽封结构 第五节 汽封及轴封系统第83页/共122页第八十四页，共122页。迷宫式汽封中蒸汽压力下降图迷宫式汽封中蒸汽压力下降图1-1-汽封套汽封套(fngto)(fngto)；2-2-轴轴 蒸汽蒸汽(zhn q)(zhn q)在迷宫式汽封中的膨胀在迷宫式汽封中的膨胀过程过程 第84页/共122页第八十五页，共122页。第85页/共122页第八十六页，共122页。枞树型汽封枞树型汽封第86页/共122页第八十七页，共122页。J J型汽封型汽封第87页/共122页第八十八页，共122页。静叶汽封和通流静叶汽封和通流(tn li)(tn li)汽封示

43、汽封示意图意图 （a a）冲动级；）冲动级； （b b）反动级）反动级1-1-隔板汽封径向间隙；隔板汽封径向间隙；2-2-围带汽封径向间围带汽封径向间隙；隙；3-3-围带汽封轴向间隙围带汽封轴向间隙 第88页/共122页第八十九页，共122页。2 2叶根汽封叶根汽封叶根汽封设置在动叶栅进口侧叶片根部叶根汽封设置在动叶栅进口侧叶片根部( (n n b)b)附近，其作用是减小漏入或漏出动叶流道附近，其作用是减小漏入或漏出动叶流道的蒸汽量。一般仅高压冲动级采用叶根汽封。的蒸汽量。一般仅高压冲动级采用叶根汽封。1 1围带汽封围带汽封围带汽封设置在动叶片围带和静止部件围带汽封设置在动叶片围带和静止部件(

44、bjin)(bjin)的的径向间隙处，其作用是阻止蒸汽从动叶栅的围带顶部径向间隙处，其作用是阻止蒸汽从动叶栅的围带顶部间隙泄漏到级后。间隙泄漏到级后。 第89页/共122页第九十页，共122页。600MW600MW高压高压(goy)(goy)级围带汽封级围带汽封 第90页/共122页第九十一页，共122页。600MW600MW中压级围带汽封中压级围带汽封 第91页/共122页第九十二页，共122页。3 3隔板隔板( ( bn) bn)（静叶环（静叶环）汽封）汽封高压级和中压级采用高低齿汽封环，分别沿圆周高压级和中压级采用高低齿汽封环，分别沿圆周(yunzhu)(yunzhu)分为分为1212段

45、和段和4 4段，通过段，通过T T形外环嵌装形外环嵌装在静叶环内孔在静叶环内孔T T形槽道内，汽封环外壁面的弹簧片形槽道内，汽封环外壁面的弹簧片，一端用螺钉与汽封环联结，一端由定位销卡住，一端用螺钉与汽封环联结，一端由定位销卡住，形成弹性支撑。，形成弹性支撑。 600MW600MW高压高压(goy)(goy)隔板汽封隔板汽封 第92页/共122页第九十三页，共122页。600MW600MW中压隔板中压隔板( bn)( bn)汽封汽封 第93页/共122页第九十四页，共122页。一、盘车装置一、盘车装置(zhungzh)的作用的作用在汽轮机启动、冲转以前或停机以后，转子在汽轮机启动、冲转以前或停

46、机以后，转子(zhun z)(zhun z)需要以一定的速度转动一段时间。需要以一定的速度转动一段时间。使转子使转子(zhun z)(zhun z)转动的装置，称为盘车装置转动的装置，称为盘车装置。 其作用是在汽轮机冲转前或停机后使转子转动，保证转其作用是在汽轮机冲转前或停机后使转子转动，保证转子均匀受热或冷却，从而避免转子产生热弯曲。子均匀受热或冷却，从而避免转子产生热弯曲。启动启动(qdng)前盘动转子，可以检查动静部件件是否有前盘动转子，可以检查动静部件件是否有摩擦，润滑油系统是否正常及主轴弯曲是否过大等。摩擦，润滑油系统是否正常及主轴弯曲是否过大等。汽轮机的盘车装置，可以分为汽轮机的盘

47、车装置，可以分为低速盘车（低速盘车（2 210r/min10r/min）装置和装置和高速盘车（高速盘车（404070r/min70r/min）装置两装置两种。种。 第六节 盘车装置第94页/共122页第九十五页，共122页。盘车结构图盘车结构图二、盘车装置二、盘车装置(zhungzh)种类种类可分为具有可分为具有(jyu)(jyu)螺旋轴的电动盘车和具有螺旋轴的电动盘车和具有(jyu)(jyu)链轮涡轮蜗杆的电动盘车。链轮涡轮蜗杆的电动盘车。第95页/共122页第九十六页，共122页。一、轴承的工作一、轴承的工作(gngzu)原理原理支持轴承用来承受转子的重量、蒸汽不平衡的支持轴承用来承受转子

48、的重量、蒸汽不平衡的周向作用力和转子不平衡质量的离心力，并确周向作用力和转子不平衡质量的离心力，并确定转子的径向定转子的径向(jn(jn xin xin) )位置，以保证转位置，以保证转子的旋转中心和汽缸中心线保持一致。子的旋转中心和汽缸中心线保持一致。推力轴承用来承受汽轮机运行时蒸汽作用在转推力轴承用来承受汽轮机运行时蒸汽作用在转子上的轴向力和发电机传来的轴向力，并确定子上的轴向力和发电机传来的轴向力，并确定转子在汽缸中的轴向位置，以保证汽轮机的通转子在汽缸中的轴向位置，以保证汽轮机的通流部分轴向动、静间隙在允许范围以内。流部分轴向动、静间隙在允许范围以内。 第七节 轴承(zhuchng)第

49、96页/共122页第九十七页，共122页。1.1.滑动轴承滑动轴承(hu (hu dndn zhu zhu chnchn) )滑动轴承工作原理滑动轴承工作原理（a a）轴心运动轨迹及油楔中的压力分布（周向）；（）轴心运动轨迹及油楔中的压力分布（周向）；（b b）油楔中的）油楔中的压力分布（轴向）；（压力分布（轴向）；（c c）（）（d d）不同转速下轴颈与轴瓦相对位置）不同转速下轴颈与轴瓦相对位置ll轴承的长度轴承的长度(chngd)(chngd)；dd轴颈的直径轴颈的直径 第97页/共122页第九十八页，共122页。油膜自激震荡油膜自激震荡(zhndng)(zhndng)图图 第98页/共1

50、22页第九十九页，共122页。轴承油膜振荡引起的转子振动有以下三个特点：轴承油膜振荡引起的转子振动有以下三个特点：（1 1）若轴承失稳，发生油膜振荡前，转子振动中含）若轴承失稳，发生油膜振荡前，转子振动中含有频率约等于转速一半的谐波；在发生油膜振荡后有频率约等于转速一半的谐波；在发生油膜振荡后，其主振频率等于转子的自振频率，而与转速无关，其主振频率等于转子的自振频率，而与转速无关；（2 2）油膜振荡具有突发性，当转子转速接近其临界）油膜振荡具有突发性，当转子转速接近其临界转速的两倍时，突然出现强烈共振；转速的两倍时，突然出现强烈共振；（3 3）一旦出现油膜振荡，在较宽的转速范围）一旦出现油膜振

51、荡，在较宽的转速范围(fnwi)(fnwi)内，振幅维持不变，即油膜振荡不消失内，振幅维持不变，即油膜振荡不消失，在一定的范围，在一定的范围(fnwi)(fnwi)内提高或降低转速，振内提高或降低转速，振幅不降低，只有转速下降较多时，振幅才突然降至幅不降低，只有转速下降较多时，振幅才突然降至正常值，这是与不平衡离心力引起的共振明显不同正常值，这是与不平衡离心力引起的共振明显不同之点。之点。第99页/共122页第一百页，共122页。第100页/共122页第一百零一页，共122页。防止和消除油膜振荡的发生，主要从改进机组结构入防止和消除油膜振荡的发生，主要从改进机组结构入手，防止轴承失稳。其具体方

52、法包括：改进转子手，防止轴承失稳。其具体方法包括：改进转子(zhun z)(zhun z)的设计，尽量提高转子的设计，尽量提高转子(zhun z)(zhun z)的的一阶临界转速；改进轴承的型式，轴瓦和轴颈配合的一阶临界转速；改进轴承的型式，轴瓦和轴颈配合的径向间隙、比压（轴承载荷径向间隙、比压（轴承载荷/ /轴承长度轴颈直径）轴承长度轴颈直径）、长径比（轴承的长度、长径比（轴承的长度/ /轴承内径）和润滑油粘度等轴承内径）和润滑油粘度等因素，使失稳转速尽量提高。因素，使失稳转速尽量提高。目前，防止油膜振荡的最佳途径是采用多油楔可倾瓦目前，防止油膜振荡的最佳途径是采用多油楔可倾瓦轴承和椭圆轴承

53、。轴承和椭圆轴承。第101页/共122页第一百零二页，共122页。2. 2. 推力轴承推力轴承(zhuchng)(zhuchng)油膜润滑油膜润滑(rnhu)(rnhu)原理原理 3 3轴承轴承(zhuchng)(zhuchng)箱箱轴承箱（座）的主轴承箱（座）的主要任务是放置、固定轴承要任务是放置、固定轴承。它主。它主要由轴承支座、壳体、进排油管道、滑销等部要由轴承支座、壳体、进排油管道、滑销等部件组成。此外，轴承箱（座）还可能承担件组成。此外，轴承箱（座）还可能承担支承汽支承汽缸缸、放置主油泵或盘车装置放置主油泵或盘车装置的任务。的任务。 第102页/共122页第一百零三页，共122页。二

54、、支撑轴承二、支撑轴承(zhuchng)的种类的种类支撑支撑(zh chng)(zh chng)轴承可分为：圆筒形轴承轴承可分为：圆筒形轴承、椭圆形轴承、三油楔轴承、可倾瓦轴承、袋、椭圆形轴承、三油楔轴承、可倾瓦轴承、袋式轴承。式轴承。第103页/共122页第一百零四页，共122页。椭圆型轴承，为上、下两半，水平椭圆型轴承，为上、下两半，水平(shupng)(shupng)中分面结中分面结构。构。 第104页/共122页第一百零五页，共122页。第105页/共122页第一百零六页，共122页。第106页/共122页第一百零七页，共122页。它主要它主要(zhyo)(zhyo)由瓦枕与瓦块组成。

55、上、下两半之由瓦枕与瓦块组成。上、下两半之间均用螺栓连接，瓦块与瓦枕之间为球面结合，可以确间均用螺栓连接，瓦块与瓦枕之间为球面结合，可以确保椭圆轴承的自位能力。它的轴承的垂直直径间隙设计保椭圆轴承的自位能力。它的轴承的垂直直径间隙设计为轴承孔直径的为轴承孔直径的0.00130.0013，而水平方向的直径间隙设计，而水平方向的直径间隙设计为轴承孔直径的为轴承孔直径的0.00260.0026。 椭圆瓦的上部轴瓦开有油槽，轴承的下部瓦块上设椭圆瓦的上部轴瓦开有油槽，轴承的下部瓦块上设有热电偶，以测量瓦块的温度。有热电偶，以测量瓦块的温度。为了便于调整，轴承的底座采用能够很容易拆除或为了便于调整，轴承

56、的底座采用能够很容易拆除或替换的垫片来保证在装配时精确找中，并用替换的垫片来保证在装配时精确找中，并用(bn yn)止动销固定轴承壳体防止轴向窜动。轴承上止动销固定轴承壳体防止轴向窜动。轴承上镶有经过严格控制、高质量的巴氏合金块，通过燕镶有经过严格控制、高质量的巴氏合金块，通过燕尾槽固到轴承上。尾槽固到轴承上。第107页/共122页第一百零八页，共122页。三油楔轴承三油楔轴承(zhuchng)(zhuchng)第108页/共122页第一百零九页，共122页。可倾瓦轴承可倾瓦轴承(zhuchng)(zhuchng)采用水平采用水平(shupng)(shupng)、上下、中分面、双向可倾瓦、上下

57、、中分面、双向可倾瓦结构轴承。结构轴承。 第109页/共122页第一百一十页，共122页。可倾瓦轴承的优点可倾瓦轴承的优点(yudin)是：在工作时可倾瓦块能是：在工作时可倾瓦块能随转速和载荷的不同而自由摆动，在轴颈周围形成多随转速和载荷的不同而自由摆动，在轴颈周围形成多油锲，它具有很高的油膜稳定性和抗振荡能力，并具油锲，它具有很高的油膜稳定性和抗振荡能力，并具有较大的承载能力。有较大的承载能力。缺点缺点(qudin)是：结构复杂，加工制造以及安是：结构复杂，加工制造以及安装、检修较为麻烦，成本较高。装、检修较为麻烦，成本较高。第110页/共122页第一百一十一页，共122页。可倾瓦支持轴承结

58、构图可倾瓦支持轴承结构图1-1-油封挡环；油封挡环；2-2-支持销；支持销；3-3-调整垫块；调整垫块；4-4-临时螺栓临时螺栓(lushun)(lushun)；5-5-螺塞；螺塞；6-6-弹弹簧；簧；7-7-瓦块；瓦块；8-8-垫块；垫块；9-9-垫片；垫片；10-10-止动销；止动销；11-11-油封环；油封环；12-12-限位销限位销 第111页/共122页第一百一十二页，共122页。第112页/共122页第一百一十三页，共122页。可倾瓦轴承由六块弧形瓦块组成，弧形瓦块上衬有可倾瓦轴承由六块弧形瓦块组成，弧形瓦块上衬有巴氏合金。上、下半轴承各有三块，均匀分布，上巴氏合金。上、下半轴承各有三块，均匀分布，上半轴承的三个瓦块设有调整半轴承的三个瓦块设有调整(tiozhng)(tiozhng)块，可块，可以调整以调整(tiozhng)(tiozhng)可