58汽轮机培训教材

汽轮机培训教材主讲人：戴明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。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。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、使用寿命长第二章汽轮机本体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。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22.17Mpa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。1415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。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。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第二章汽轮机本体26第二章汽轮机本体第二章汽轮机本体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，鼓风损失越大第二章汽轮机本体第二章汽轮机本体第二章汽轮机本体第二章汽轮机本体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