第三章-汽轮机本体及辅助设备

第三章汽轮机本体及辅助设备本章内容第一节汽轮机本体A.汽轮机叶片B.转子C.汽缸D.隔板E.汽封F.轴承第二节辅助设备A.盘车装置第一节汽轮机本体汽轮机本体是汽轮机设备的主要组成部分，它由转子和静子组成。转子包括动叶、叶轮、主轴、联轴节及紧固件等旋转部件。静子包括汽缸、蒸汽室、喷嘴室、隔板、隔板套、汽封、轴承、轴承座、轴承座座架、底盘、滑销系统及有关紧固零件等。A.汽轮机叶片叶片的分类动叶片（又称工作叶片，简称叶片）静叶片（又称喷嘴叶片）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，接受喷嘴叶栅射出的高速汽流，把蒸汽的动能转换成机械能，使转子旋转。叶片的结构由叶根、工作部分（或称叶身、叶型部分）、连接件（围带或拉金）组成。A.汽轮机叶片叶片受力

拉应力：叶型部分的离心拉应力、围带和拉金离心力弯应力：汽流作用力、离心力产生的弯应力、围带和拉金对叶片产生弯应力A.汽轮机叶片叶片汽蚀

1.部位在湿蒸汽区域内工作的级冲蚀现象最为严重，一般发生在动叶片进汽侧叶片顶部。

2.原因

在汽轮机的末几级中，蒸汽速度逐渐增大，水分在隔板静叶出汽边处形成水滴，水滴运动速度低于蒸汽速度，因此，进入动叶片时发生与动叶背弧面侵蚀。叶片越长，叶顶圆周速度越大，水滴撞击动叶背弧面的速度也越高。由于离心力作用，水滴向叶顶集中，故叶顶背弧面水蚀严重。

3.措施

在水蚀严重的部位（叶片进口边背面上部）常采用抗水蚀能力的措施，具体做法有：镀硬铬、堆焊硬质合金层、焊硬质合金覆面或表面强化处理、热处理等。其硬化层长度最好不超过150mm。A.汽轮机叶片叶片振动

叶片是一个弹性体，当突受外力作用后，叶片将产生自由振动，其频率称为叶片的自振频率（或称固有频率）。叶片的自振频率取决于叶片的尺寸、材料及叶片固定方式等因素。当叶片受到周期性的外力（激振力）作用时就会发生强迫振动。若叶片的自振频率等于或倍于激振力的频率，叶片就会发生共振现象，使叶片的振幅增大，甚至造成叶片损坏。B.转子作用将蒸汽的热能和动能转变为旋转的机械能并传递给发电机。组成转子是由主轴、叶轮、动叶栅、联轴器等组成。B.转子转子是汽轮机的最重要的部套，其工作条件比较复杂。在设计中，重点需要关注的是临界转速和强度。这两方面在实际运行过程中主要体现在升速时跨临界和超速时跳闸停机两方面的保护。这两方面，临界转速确定了汽轮机运行的稳定性，强度方面确定了汽轮机运行的安全性。任何一方面出现问题均是没法补救的，故我们在设计中需要重点关注这两方面的问题，在实际使用中也需对这两方面重点关注，尤其是试车阶段，必须明确确定该机组的临界转速和跳闸转速，以免因这方面的疏忽造成重大事故。B.转子叶轮

1.作用安装动叶片并将动叶片上的转矩传递给主轴。

2.结构轮缘：开有安装叶片的叶根槽；轮面：将轮缘和轮毂或主轴连成一体，开有平衡孔；轮毂：减小叶轮内孔应力的加厚部分；B.转子联轴器

1.作用

连接汽轮机的各转子及发电机转子，并传递转子上的扭矩。2.类型

1）刚性联轴器

优点：刚性高，传递扭矩大；结构简单，尺寸小；减少了轴承个数，缩短了机组长度，广泛应用于大功率汽轮机。缺点：传递振动和轴向位移，对转子找中心要求高。B.转子B.转子B.转子联轴器

2.类型

2）半挠性联轴器特点：有一定的弹性，可吸收部分振动，允许两转子的中心有少许偏差。用来连接汽轮机转子与发电机转子。B.转子B.转子联轴器

2.类型

3）挠性联轴器

特点：挠性联轴器有较强的挠性，它允许两转子有相对的轴向位移和较大的偏心，对振动的传递也不敏感，但传递功率小，并且结构较为复杂，需要有专门的润滑装置，因此一般只有在中小机组上采用，或用在小汽机与给水泵的连接上。B.转子B.转子B.转子转子主轴弯曲原因：

汽轮机停机后没有及时投入盘车；汽轮机启动时操作不合理；（如：轴封供汽时间过长、暖机时间不够充分）由于运行时振动较大，造成转子弯曲；在安装或检修时，叶轮、轴套等套装件在轴上装配尺寸不对，紧力不合适，运行一段时间后，因轴内应力过大而弯曲变形。B.转子转子断裂原因：

1）损坏机理主要是低周疲劳和高温蠕变损伤。

2）运行问题，主要是超速和发生油膜振荡。

3）材料和加工问题，主要是存在残余应力、白点、偏析、夹杂物、气孔等，材质不均匀性和脆性，加工和装配质量差。C.汽缸作用除了安装静子外，最重要的一个作用是将蒸汽和大气隔开，形成能力转换的环境。分类汽缸根据所处位置不同可以分为高压缸、中压缸、低压缸。结构汽缸上布置有进汽口、配汽机构、喷嘴箱、排汽口、疏水口、抽汽口、轴承箱、检查口、机脚、加强筋等，内部安装着隔板和隔板套、汽封等部件。C.汽缸结构

1-蒸汽室；2-导汽管；3-上汽缸；4-排汽管口；5-法兰；6-下汽缸；7-抽汽管口C.汽缸支承汽缸的支承方式猫爪支承

下猫爪支承

非中分面猫爪支承

中分面猫爪支承

上猫爪支承

台板支承

汽缸支承在基础台板上，基础台板又用地脚螺栓固定在基础上。汽缸支承方法一般有两种：一种是汽缸通过猫爪支承在轴承座上，通过轴承座放置在台板上；另一种是用外伸的撑脚直接放置在台板上。下缸猫爪支承1－猫爪2－压块3－支承块

4－紧固螺栓5－轴承座

C.汽缸支承

1.下猫爪支承（a）非中分面支承；（b）中分面支承1—猫爪；2—横销；3—轴承座；4—汽缸中分面C.汽缸支承

1.下猫爪支承下缸猫爪支承下汽缸水平法兰前后延伸的猫爪称下缸猫爪，又称工作猫爪(支承猫爪)。在高压缸的下缸前后各有两只猫爪，分别支承在高压缸前后的轴承座上。下缸猫爪支承又可分非中分面支承和中分面支承两种。

C.汽缸支承

2.上猫爪支承1—上缸猫爪；2—下缸猫爪；3—安装垫铁；4—工作垫铁；5—水冷垫铁；6—定位销；7—定位销；8—紧固螺栓；9—压块上缸猫爪支承

上缸的猫爪文承称作上缸猫爪支承，它采用中分面支承方式，上缸法兰延伸的猫爪(也称工作猫爪)作为承力面支承在轴承座上，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—致。

C.汽缸支承

3.内缸支承中分面支承非中分面支承C.汽缸支承

4.台板支承C.汽缸支承

5.与轴承座一体

中小型汽轮机的高压缸，多采用垂直的半圆法兰与前轴承座连成一体。在法兰面上，采用一只立销和两只横销定位，使其在汽缸受热面变形后，仍能和轴承座之间保持准确的中心位置。而低压缸的低压侧和汽轮机的中轴承箱铸成一体，低压后部由左右两个支承脚支在低压缸的座架上。C.汽缸C.汽缸C.汽缸滑销系统

1.作用（1）保持汽缸和转子中心一致，避免因热胀导致中心变化，引起机组振动或动静相擦；（2）保证汽缸能自由膨胀，以免发生过大应力引起变形；（3）使转子和静子部分轴向和径向间隙符合要求.C.汽缸滑销系统

2.分类

立销用于引导汽缸垂直方向位移纵销用于引导汽缸、轴承箱水平轴向位移横销用于引导汽缸、轴承箱水平横向位移猫爪横销保持汽缸与轴承箱之间的轴向位置不变，同时引导汽缸水平横向膨胀。角销用于限制轴承箱与台板脱离C.汽缸滑销系统C.汽缸滑销系统C.汽缸滑销系统C.汽缸C.汽缸F.隔板作用隔板用以固定汽轮机各级的静叶片和阻止级间漏汽，并将汽轮机通流部分分隔成若干个级。它可以直接安装在汽缸内壁的隔板槽中，也可以借助隔板套安装在汽缸上。隔板通常做成水平对分形式，其内圆孔处开有隔板汽封的安装槽。为了适应结构上的需要，冲动式汽轮机在汽缸上装有支承隔板的隔板套，而反动式汽轮机在汽缸上装的是支承静叶环的静叶持环。F.隔板分类隔板的分类焊接隔板

铸造隔板

铸钢隔板铸铁隔板F.隔板分类（a）普通焊接隔板；（b）带加强筋的焊接隔板1—隔板外环；2—外围带；3—静叶片；4—内围带；5—隔板体；6—径向汽封；7—汽封槽；8—加强筋F.隔板分类F.隔板分类铸造隔板1—外缘；2—静叶片；3—隔板体F.隔板隔板套将相邻几级隔板装在一个隔板套中，然后将隔板套装在汽缸上，上下隔板套之间采用螺栓连接，隔板套在汽缸内的支承和定位采用悬挂销和键的结构。隔板套通过其下半部分两侧的悬挂销支承在下汽缸上，隔板套的上、下中心位置通过改变垫片的厚度来实现，其左右中心位置靠隔板套底部的平键或定位销来定位。为保证隔板套的热膨胀，它与汽缸凹槽之间一般留有１～２mm的间隙，隔板在隔板套或汽缸内的支承和定位也是采用悬挂销和键支承定位结构。F.隔板隔板套1—上隔板套；2—下隔板套；3—连接螺栓；4—上汽缸；5—下汽缸；6—悬挂销；7—垫片；8—平键；9—定位销；10—顶开螺钉F.隔板隔板套F.隔板静叶环和静叶持环反动式汽轮机没有叶轮和隔板，动叶片直接嵌装在转子的外缘上，静叶环装在汽缸内壁或静叶持环上。G.汽封按安装部位轴端汽封隔板汽封通流部分汽封类型

G.汽封类型

按定位方式固定汽封可活动汽封G.汽封类型

按结构形式碳精式汽封水封式汽封曲径式汽封梳齿形枞树形J形蜂窝形H.轴承汽轮机轴承

径向支持轴承

推力轴承

径向支持轴承用来承担转子的重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与汽缸中心一致，从而保证转子与汽缸、汽封、隔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置，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。

H.轴承径向支持轴承按轴承支承方式

固定式

自位式

H.轴承径向支持轴承按轴承油楔数量圆筒形轴承（1个油楔）

椭圆形轴承（2个油楔）三油楔轴承（3个油楔）可倾瓦轴承3-6油楔

袋式轴承H.轴承径向支持轴承圆筒形轴承1一轴瓦；2一调整垫铁；3一垫片；4一节流孔板；5一油挡；6一进油口；7一锁饼；8一连接螺栓H.轴承径向支持轴承椭圆形轴承H.轴承径向支持轴承三油楔轴承

1一调整垫片；2一节流孔φ35；3一带孔调整垫铁；4一轴瓦体；5一内六角螺钉；6一止动垫圈；7一高压油顶轴进油H.轴承径向支持轴承可倾瓦轴承

1一轴承瓦块；2一轴承体；3一轴承体定位销；4一定位销；5一外垫片；6一调整垫块；7一内垫片；8一轴承体定位销；9一螺塞；10，11一轴承盖螺栓；13一轴承盖；12，14一挡油板；15一螺栓；16一挡油环限位锖；17一油封环；18一挡油环销；19一弹簧H.轴承径向支持轴承袋式轴承H.轴承推力轴承对于反动式汽轮机，蒸汽在各级中产生的轴向推力较大。为了减小轴向推力，除了在通流部分设计中采用反向流动及双流外，还在转子结构上采用了平衡活塞，从而大大减小了轴向推力，而剩余的轴向推力则由推力轴承来承担。H.轴承推力轴承推力轴承密切尔推力轴承金斯布里推力轴承H.轴承推力轴承H.轴承推力轴承密切尔推力轴承H.轴承推力轴承推力-支持联合轴承1一调整圆环；2一工作瓦块；3一非工作瓦块；4—6一油封;7一推力盘；8一支撑弹簧9，10一瓦块安装环；11一油挡密切尔推力轴承H.轴承推力轴承1—推力瓦块；2、6—调整块；3—调整块固定螺栓；4—支持环；5—外壳；7—外壳衬板；8、13—油封环；9—调整块销子；10—下部调整块；11—防转键固定螺栓；12—防转键；14—节流孔螺栓；15—螺母金斯布里推力轴承

油膜振荡轴颈在轴承中运行不稳定的根本原因是轴颈受到扰动后产生了失稳分力。扰动越大，轴颈偏离其平衡位置的距离越大，失稳分力也越大，越容易产生涡动和油膜振荡。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。

第二节汽轮机盘车装置汽轮机盘车装置作用及工作原理盘车装置作用是：(1)在汽轮机冲转前和停机后使转子转动，以避免转子受热和冷却不均而产生热弯曲。(2)盘车前盘动转子，可以检查动静部件间是否有摩擦、润滑油系统工作是否正常及主轴弯曲是否过大等，用来检查汽轮机是否具备正常启动条件。按盘车转速高低，盘车装置可分为高速盘车和低速盘车两种。采用高速盘车时可以加快汽缸内的热交换，减小上、下缸之间及转子内部温差，缩短机组启停时间，并可以在轴承内较好的建立起油膜，保护轴颈和轴瓦。低速盘车时启动力矩小，冲击载荷小，有利于延长部件的使用寿命。具有螺旋轴的电动盘车装置1－小齿轮2－大齿轮3－啮合齿轮4－盘车大齿轮5－电动机6－螺旋轴

链条－涡轮蜗杆盘车传动轮系

1－电动机轴2－主动链轮3－链条4－链轮5－蜗杆6－涡轮7－涡轮轴8－惰轮9－减速齿轮10－主齿轮轴11－侧板12－摆动齿轮13－盘车齿轮

盘车装置啮合原理图1、2

－触点3－活塞4－汽缸5－操纵杆

汽轮机的供油系统

汽轮机供油系统分为两个部分：1.一部分是汽轮机轴承润滑油，转子放在轴承上，需要润滑油建立油膜，防止干摩擦。2.顶轴油在汽轮机运转之前，需要顶轴油系统开启，给各个轴承处泵入润滑油。3.调节系统供油4.保安系统供油.

其实油的用途总的来说就是给轴承润滑的，为了实现不同运行情况下的润滑，和调节保安系统供油，才有相应的一些系统。

下面请大家了解一下汽轮机辅机锅炉给水泵的作用：是将合格的给水连续不断地送往锅炉，保证锅炉连续最大蒸发量的供水量。流量是锅炉连续蒸发量的110%。

程扬是从除氧水箱的出口，到锅炉省煤器的入口介质流量的总阻力。锅炉高压给水泵给水泵由电机驱动中间加装液力偶和器：能消除冲击和振动；输出转速低於输入转速，两轴的转速差随载荷的增大而增加；过载保护性能和起动性能好，载荷过大而停转时输入轴仍可转动。