汽轮机培训教材

1汽轮机培训教材主讲人：陆校帅2目录第一章基础知识第二章汽轮机本体第三章汽轮机设备检修3汽轮机的基本概念•汽轮机作为一种原动机，它是从1890年瑞典工程师拉法尔制造出第一台功率仅为5马力的汽轮机起，至今已有100多年的历史，我国的第一台汽轮机是1949年在上海汽轮机制造，容量为6000千瓦，于1956年在淮南发电厂投产。4汽轮机的基本概念汽轮机铸造业之所以能够迅速发展是因为：它的热效率高，凝汽式汽轮机组的综合热效率达40%，供热机组热效率可达80％。汽轮机是连续工作的回旋机械，它可已具有较大的功率。机组运行平稳，事故率较低，一般可保持3年左右大修，充分提高了设备利用率。正因为汽轮机有这些优点，所以被广泛用于拖动发电机、鼓风机、水泵及用作船舶的动力机械。5第一章基础知识一、名称及符号1、温度：物体表面的冷热程度2、压力:物体单位面积上所承受的垂直作用力3、绝对压力：容器内气体的真实压力。用P绝表示4、表压力：用压力表计测得的压力。用P表表示5、真空值：用真空表测得的数值。用H表示P绝﹦P表+B大气压P绝=B—H6、比容：单位质量工质所占有的体积。符号：V单位：立方米每公斤6第一章基础知识7、密度：单位容积内工质的质量。符号：ρ单位：公斤每立方米8、能：含有动能;物体由于运动而具有的能量位能（势能）：物体由于一定温度所具有的能热能：物体内部分子由于热运动而具有的能量内能：指储存与物体内部的能量。分：内动能，内位能9、功：凡力施加与物体，并使该物体沿作用力的方向产生位移，对物体做了功，单位时间内所做的功，叫功率。10、节流：介质在管道内流动，由于通流截面积突然缩小，使介质压力降低，这种现象叫节流11、汽耗率：汽机产生单位功所消耗的蒸汽量12、热耗率：汽机产生单位功所消耗的热量7第二章汽轮机本体第一节汽轮机的基本概念及分类汽轮机是利用蒸汽热能来做功的旋转式原动机1、工作原理：蒸汽进入汽轮机喷嘴膨胀降压增加流速按一定的方向喷射出来（将蒸汽的热能转变成动能），进入叶片推动叶轮旋转（蒸汽的动能转变成转子的旋转机械能）并拖动风机或发电机旋转。2、特点：功率大、转速高、效率高、运行平稳、使用寿命长8第二章汽轮机本体第一节汽轮机的基本概念及分类一：汽轮机的分类1、按工作原理分a、冲动式：蒸汽的热能转变成动能的过程，仅在喷嘴中发生，而工作叶片只是把蒸汽的动能转变成机械能的汽轮机，叫冲动式汽轮机。b、反动式：蒸汽的热能变为动能的过程不仅在喷嘴中发生，而且在叶片中同样发生的汽轮机，叫反动式汽轮机2、按汽轮机所具有的级数分单级汽轮机、复速级汽轮机和多级汽轮机。所谓汽轮机的级：是由一段喷嘴与其后边的一级动叶片组成，用来完成蒸汽转变成机械功全过程的基本单元。单级汽轮机用来拖动油泵或给水泵复速级汽轮机即双列汽轮机随着汽轮机越来越趋向高温、高压、大功率，单机汽轮机等已不能满足工业的需求，所以多级汽轮机就应运而生，下边所讲的汽轮机都是多级汽轮机。9第二章汽轮机本体第一节汽轮机的基本概念及分类3、按蒸汽在汽轮机内部流动的方向分：轴流式汽轮机、辐流式汽轮机、周流式汽轮机轴流式汽轮机：蒸汽在汽轮机内流动的方向和轴平行，现各电厂运行着的汽轮机多是这种气轮机。4、按汽缸的数目分单缸汽轮机、双缸汽轮机、多缸汽轮机5、按汽轮机的热力特性分凝汽式汽轮机、调整抽气式汽轮机、背压式汽轮机、抽背式汽轮机、补汽式汽轮机及中间再热式汽轮机10第二章汽轮机本体第一节汽轮机的基本概念及分类•6、按汽轮机的用途分•电站汽轮机：用来发电或热电联产的汽轮机•工业汽轮机：用来带动水泵、油泵、鼓风机等的汽轮机•船用汽轮机：作为船舶的动力装置，用以推动螺旋桨•7、按进气压力分•低压气轮机：新蒸汽压力1.2—1.5Mpa•中压汽轮机：新蒸汽压力2—4Mpa•次高压汽轮机：新蒸汽压力5—6Mpa•高压汽轮机：新蒸汽压力6—10Mpa•超高压汽轮机：新蒸汽压力12—14Mpa•亚临界汽轮机：新蒸汽压力16—18Mpa•超亚临界汽轮机：新蒸汽压力大于22.17Mpa11第二章汽轮机本体第二节汽轮机的基础一、海岛式（双层布置）、整块式（单层布置）1、机组基础不良会造成a、汽轮机、减速器、风机转子之间的中心偏差，使机组振动加大b、汽缸偏斜度的改变，使汽缸与轴承，汽缸内部与转子的相对位置变化，引起轴承的磨损和汽缸内部动静部分的磨损及碰撞c、机组安装后扬度（杨度：机组安装时预先考虑的高、低压端水平应有的差别）改变，使推力轴承上承受的负荷过大二、机组运行时应注意a、高温部分的管道、阀门汽缸等必须保温完好，不允许蒸汽和疏水直接喷射到基础上，防止高温影响混凝土的强度或造成基础的高压端的不平衡下沉b、轴承、油管路各处有漏油应立即消除，防止混凝土疏松裂开c、不允许在振动较大的情况下长期运行d、冬季尽量保持车间内各处温度一致，防止基础局部受热，造成冷热不均损坏基础12第二章汽轮机本体第三节汽缸及热膨胀汽缸的用途和构造1、作用：a、将汽轮机的通流部分与大气隔开，保证蒸汽在汽轮机内完成其做工过程。b、承受汽轮机目些静止部件的重量（隔板、喷嘴、汽封套等）2、构造：中小型汽轮机采用单层缸，呈圆筒结构，具有水平中分面，分成上、下缸，用螺栓连接：汽缸为减少优质材料的消耗，还将汽缸分为高、低压缸。高压缸内蒸汽压力、温度较高，使用较好的铸钢，低压缸内的压力、温度相对较低，用一般铸钢制造，高低压缸之间用螺丝连接并加以密封焊。汽缸水平面的严密性要求严格，结合面处用0.05mm的塞尺不能塞入。上汽缸的高压端设有进气室，下缸设有抽气口、疏水口，上下缸均车有放置隔板用的隔板槽，汽缸两端中心孔处车有放置汽封套的凹槽。13第二章汽轮机本体•二、汽缸受力分析•1、由于汽缸内外的压力差，是汽缸壁上承受一定的作用力•2、隔板和喷嘴加于汽缸的力•3、汽缸及汽缸上固定部件的重量•4、轴承座与汽缸铸为一体或轴承座与螺栓连接下汽缸的机组，转子的重量和转子转动是得不平衡力•5、小型机组的主气门、新蒸汽管道与汽缸连接，对汽缸盖的作用力•6、汽缸在运行中存在温度差引起的热应力14第二章汽轮机本体•三、汽缸所承受的热应力•1、当负荷变化，机组各级温度、压力都要变化，于是汽缸沿长度方向产生温度差，使汽缸材料的热应力增大•2、由于汽缸内外的温度差，造成汽缸壁上的热应力•3、由于汽机高压端采用部分进气，使汽缸壁沿横断面方向的温度不同，从而造成材料内部的热应力•4、启动、停机，上下汽缸存在温差，形成汽缸沿横断面方向的热应力和热变形•5、汽机的热应力和热变形，在负荷剧烈波动时最大，也最危险，如迅速停机、急速启动、暖机不良等15第二章汽轮机本体四、汽缸的热膨胀及滑销系统1、汽缸膨胀不合理的进行，造成问题a、汽缸热应力过大，引起汽缸变形和裂纹，造成汽轮机振动加剧，汽缸漏气，严重时使汽缸无法工作b、汽缸内轴向和径向间隙改变，有时会造成汽封和动、静叶碰撞的严重事故2、为满足运行要求，汽缸的热膨胀应满足以下a、温度变化，汽缸和转子的中心必须始终保持一致，不能引起振动和动静部件的摩擦b、温度变化，不会引起汽缸、轴承座等有关部件的变形、裂纹c、汽轮机转子和静止部分的轴向间隙合乎要求，保证运行的安全、经济。16第二章汽轮机本体•为满足以上要求，所以设置了滑销系统•横销：引导汽缸沿横向膨胀•纵销：引导汽缸沿轴向膨胀并推动前轴承座轴向移动，并保持轴承座与汽缸中心线一致•立销：引导汽缸沿垂直向膨胀，并保持汽缸和轴承中心一致•悬臂横销（猫爪）：保证汽缸在横向方向自由而正确的膨胀，同时随着汽缸在轴向的膨胀和收缩推动前轴承座前后移动，保持转子与汽缸的轴向相对位移•角销：代替连接前轴承箱与基础台版的螺丝，它还有和纵销相同的作用•斜销：一种辅助滑销，能起纵向和横向的双重作用•死点：位于横销与纵销中心线的交叉点。这个点在机组运行中是始终不动的，所以称为死点。17第二章汽轮机本体五、怎样在运行中发现汽缸变形1、汽缸变形，可能造成汽缸水平或垂直接合面不严密而漏气，多发生在高、低压端轴封附近，有时因蒸汽漏入轴承而破坏润滑2、低压缸变形严重，空气会漏入凝结器破坏真空3、汽缸变形严重时，会造成轴封的磨损和气缸内动、静部分的碰撞，并是震动加大六、造成汽缸变形的原因1、运行中，汽缸温度长时间超过材料允许的温度2、汽缸隔板与汽缸壁间隙过小，使隔板膨胀时抵住汽缸壁3、汽缸外部的保温不好或部分脱落，造成汽缸各部温度偏差过大4、滑销系统卡涩，不能保证机组正常膨胀18第二章汽轮机本体七、怎样发现汽缸裂纹汽缸出现裂纹时，首先是汽缸保温材料局部潮湿、渗水，然后是逐渐漏气，低压缸裂纹会漏入空气，破坏真空八、汽缸裂纹的原因1、汽缸材料质量不好2、机组运行方式不合理，如暖及不良开机，负荷剧烈波动，汽机长受水击、排气温度过高、汽缸突然遇冷3、汽轮机长时间剧烈震动4、转动部件损伤后，强力冲击汽缸19第二章汽轮机本体九、运行中怎样预防汽缸裂纹和变形1、根据汽缸材料和特点，科学的制定其工作最高点，运行中严格注意，不允许长时间超过此温度2、尽量防止汽轮机运行方式剧烈变化3、定期监视汽缸各处的热膨胀值4、保持滑销的清洁5、监视汽缸接合面有无漏气、渗水现象6、保持汽缸保温的完好7、注意机组各处的振动和异音，发现异常及时分析处理20第二章汽轮机本体•第四节喷嘴和隔板•喷嘴分为：减缩喷嘴、渐放喷嘴•作用：把蒸汽的热能转变成动能，也说是说使蒸汽膨胀降压，增加流速，按一定的方向喷射出来，进入动叶片做功。•调节级喷嘴：喷嘴通常根据调速气门的个数成组布置，这成组布置的喷嘴又叫喷嘴弧段•每一调速气门控制一组喷嘴组的进气量，用它来调节汽轮机的进气量，所以又称调节级喷嘴21第二章汽轮机本体•二、隔板•作用：隔开相邻的压力级，组成若干汽室，保持各级前后的压力差和装设静叶•组成：隔板体、静叶、隔板外缘和隔板轴封•隔板上的静叶可采用全周进气，也可采用部分进气方式，隔板制成上下两部，在水平结合处连接，各装在上下缸的凹槽内，为保证开大缸时不掉下来，在上汽缸左右水平结合面处用销钉和埋头螺栓紧固在汽缸上，同时还能防止工作时隔板转动22第二章汽轮机本体三、为什么小型机组喷嘴多采用部分进气因高压蒸汽的比容小，在满足汽轮机所需蒸汽量的情况下，需要的蒸汽通流面积较小，故在保证喷嘴和叶片一定高度的情况下，减少喷嘴的数目和弧段四、隔板的受力1、隔板前后有压力差，产生的有隔板中心向四周的弯曲力，这个力很大，如：外径1000mm、中心孔内径250mm的隔板，当压力差等于0.1Mpa，隔板的受力是75t2、隔板上的静叶喷射蒸汽的反作用力，这个作用力与汽轮机的转向相反23第二章汽轮机本体第五节动叶片1、作用：把蒸汽的动能转变成旋转机械能组成：叶根、工作部份、叶顶2、拉筋、围带作用：改变叶片的刚度，改善叶片的震动性能，避开危险的共振3、高压段采用部分进气：a、当叶片转到有喷嘴的地方才能工作，在没有喷嘴的地方，叶片间仅有少量滞流的蒸汽，这样有喷嘴中的蒸汽，首先要将滞留在叶片中的蒸汽排除后，才能进入动叶片做工，因此消耗部分工作蒸汽的动能，即为，斥汽损失另外，在喷嘴附近还要发生抽吸作用，也要消耗工作蒸汽的动能，b、当动叶转至无喷嘴的地方，动叶片也要出现鼓风现象，造成轮轴上的机械功消耗这种损失叫鼓风损失，进气度越小时，鼓风损失越大24第二章汽轮机本体4、为减少鼓风损失，在部分进气级上没有喷嘴的地方设置护罩5、导向叶片：热焓降很小，主要改变汽流的方向。装在导叶的固定环上6、扭曲叶片：多用在末几级，能较好的保证进气动力特性，减少叶片根部所承受的离心力，提高叶片的强度。7、影响动叶片工作的因素a、叶表面光洁度、动叶片截面形状：蒸汽流过动叶片时，要与动叶片表面发生摩擦，同时蒸汽在叶片中改变方向时，汽流内部各质点间流速必然有差别，造成各质点间的摩擦，这是动叶片的蒸汽磨擦损失25第二章汽轮机本体b、叶片出口边缘的厚度：蒸汽进入叶片时不可避免的与叶片边缘发生碰撞，损失部分动能，蒸汽离开叶片时，因出口厚度形成低速涡流区，使蒸汽流动混乱，导致动能损失在叶片机械强度允许的情况下，把叶片的进出口制成锋利的