汽轮机本体及结构课件

华丰伟业克拉玛依项目部全能值班员培训（汽机专业第一讲）汽轮机本体结构350MW汽轮机结构图汽轮机内的能量转换一定压力和温度的蒸汽流经固定不动的喷嘴，并在其中膨胀，蒸汽的压力、温度不断降低，速度不断增加，使蒸汽的热能转化为动能蒸汽热能气流的动能轴的机械能喷嘴动叶2020/5/1531轴2叶轮3动叶栅4喷嘴单级冲动式汽轮机工作原理结构立体图“级”是汽轮机中最基本的工作单元。在结构上它是由静叶（喷嘴）和对应的动叶所组成；一列固定的喷嘴和与它配合的动叶片构成了汽轮机的基本作功单元，称为汽轮机的“级”2020/5/154冲动力的定义：根据力学知识，当一运动物体碰到另一个静止的物体或者运动速度低于它的物体时，就会受到阻碍而改变其速度的大小或方向，同时给阻碍它的物体的一个作用力特点：蒸汽仅把从喷嘴中获得的动能转变为机械功，蒸汽在动叶通道中不膨胀，动叶通道不收缩2020/5/155喷嘴出口处：蒸汽以相对速度w1进入动叶通道，由于受到动叶的阻碍，汽流方向不断改变，最后以相对速度w2流出动叶通道，在流道中蒸汽对动叶产生一个轮周方向的冲动力F1，该力对动叶作功使动叶转动蒸汽流过无膨胀动叶通道时速度的变化2020/5/156反动力定义：蒸汽在动叶汽道内膨胀时对动叶的作用力。根据动量守恒定律，当气体从容器中加速流出时，要对容器产生—个与流动方向相反的力。基本特点：蒸汽在动叶流道中不仅要改变方向，而且还要膨胀加速，从结构上看动叶通道是逐渐收缩的。2020/5/157蒸汽流经级时先在喷嘴中膨胀，压力降低，速度增加一方面通过速度方向的改变，产生冲动力F1蒸汽在动叶中继续膨胀，压力降低，所产生的焓降转化为动能造成动叶出口的相对速度w2大于进口相对速度w1，使汽流产生了作用于动叶上的与汽流方向相反的反动力Fr。在蒸汽的冲动力和反动力合力作用下推动动叶旋转作功。动叶通道是逐渐收缩的2020/5/158汽轮机的级可分为冲动级和反动级两大类(1)、冲动级冲动级又分：纯冲动级、带反动度的冲动级速度级1)纯冲动级：反动度为零的级称为纯冲动级工作特点：是蒸汽只在喷嘴中膨胀，在动叶通道中不膨胀结构特点：动叶叶型近似对称弯曲，作功能力大，但效率比带反动度的冲动级低。2020/5/159现代冲动式汽轮机中广泛采用具有一定反动度的冲动级，简称为冲动级工作特点:蒸汽的膨胀主要喷嘴中进行，在动叶通道中仅有小部分膨胀，产生的反动力较小，主要利用冲动力作功结构特点：作功能力比反动级的大，效率又比纯冲动级高。2)带反动度的冲动级2020/5/15102020/5/1511速度级:为使充分利用余速，在两列动叶之间装设—列导向叶片，排汽经过导向叶片后改变方向，进入第二列动叶继续作功。这种级称为速度级。复速级：同一叶轮上装有两列动叶片的双列速度级，又称为复速级。工作特点：蒸汽主要在喷嘴中膨胀加速：动叶通道和导向叶片通道中基本不膨胀，焓降大、效率较低。用于单级汽轮机和中、小型多级汽轮机的第一级。3)复速级2020/5/1512定义：蒸汽在级中的理想焓降平均分配在喷嘴和动叶通道中的级称为反动级工作特点：蒸汽在喷嘴和动叶通道中的膨胀程度相等，作功的力冲动力和反动力各占一半结构特点：动叶叶型与喷嘴叶型完全相同。反动级的效率高于冲动级，但整级的理想焓降较小。4)反动级2020/5/15132020/5/1514喷嘴调节：多数汽轮机采用改变第一级喷嘴面积的方法调节进汽量，称之为喷嘴调节。调节级：中、小容量汽轮机的调节级喷嘴调节汽轮机的第一级称为调节级，一般采用复速级。大容量汽轮机多采用单列冲动级。还把汽轮机的级分为速度级和压力级两种。2020/5/1515汽轮机的分类1.按工作原理分冲动式汽轮机----由冲动级组成，蒸汽主要在喷嘴中膨胀，在动叶中只有少数膨胀。现代冲动式汽轮机各级的反动度一般在5%~30%的范围内。反动式汽轮机----由反动级组成，蒸汽在喷嘴和动叶中膨胀程度相同。由于反动级不能做成部分进汽，故调节机采用单列冲动机或复速级。反动式汽轮机反动度常取0.5，以使动叶和静叶可取相同叶型，从而简化制造工艺。汽轮机的分类2.按热力特性分凝汽式汽轮机----排汽在高度真空状态下进入凝汽器凝结成水，有些小汽轮机没有回热系统，成为纯凝汽式汽轮机。背压式汽轮机----排汽直接用于供热，没有凝汽器。当排汽作为其他中低压汽轮机的工作蒸汽时，称为前制式汽轮机。调节抽汽式汽轮机----从汽轮机某级后抽出一定压力的部分蒸汽对外供热，其余排汽仍进入凝汽器。由于热用户对供热压力有一定的要求，需要对抽汽压力进行自动调节，故称为调节抽汽。根据用户需要，有一次调节抽汽和两次调节抽汽。2.按热力特性分抽汽背压式汽轮机----具有调节抽汽的背压式汽轮机。中间再热式汽轮机----进入汽轮机的蒸汽膨胀到某一压力后，被全被抽出送往锅炉的再热器进性再热，再返回汽轮机继续膨胀做功。混压式汽轮机----利用其他来源的蒸汽引入汽轮机相应的中间级，与原来的蒸汽一起工作同常用于工业生产的流程中，作为蒸汽热能的综合利用。3.按汽流方向分轴流式汽轮机----组成汽轮机的各级叶栅沿轴向依次排列，汽流方向的总趋势是轴向的，绝大多数汽轮机都是轴流式汽轮机。辐流式汽轮机----组成汽轮机的各级叶栅沿半径方向依次排列，汽流方向的总趋势是沿半径方向。汽轮机的分类4.按用途分电站汽轮机----用于拖动发电机，汽轮发电机组需按供电频率定转速运行，故也称为定转速汽轮机，主要采用凝汽式汽轮机。也采用同时供热的供电的汽轮机，通常称为热电汽轮机或供热式汽轮机。工业汽轮机----用于拖动风机，水泵等转动机械，其运行速度经常是变化的，也称为变转速汽轮机。凝汽式供暖汽轮机----在中低压缸连通管上加装蝶阀来调节供暖抽汽量，抽汽压力不像调节抽汽式汽轮机那样维持规定的数值，而是随流量大小基本上按直线规律变化。按热力过程特性分类凝汽式汽轮机进入汽轮机的蒸汽，除很少一部分泄漏外，全部排入凝汽器。背压式汽轮机排汽压力高于大气压力的汽轮机称为背压式汽轮机。调节抽汽式汽轮机部分蒸汽在一种或两种给定压力下抽出对外供热，其余蒸汽作功后仍排入凝汽器。中间再热式汽轮机新蒸汽经汽轮机前几级作功后，全部引至加热装置再次加热到某一温度，然后再回到汽轮机继续作功。按工作原理分类冲动式汽轮机按冲动作用原理工作的汽轮机称为冲动式汽轮机反动式汽轮机按反动作用原理工作的汽轮机称为反动式汽轮机混合式汽轮机由按冲动原理工作的级和按反动原理工作的级组合而成的汽轮机称为混合式汽轮机按新(主)蒸汽压力分类低压汽轮机新蒸汽压力为1.2MPa～2MPa；中压汽轮机新蒸汽压力为2.1MPa～8MPa；高压汽轮机新蒸汽压力为8.1MPa～12.5MPa；超高压汽轮机新蒸汽压力为12.6MPa～15.1MPa；亚临界汽轮机新蒸汽压力为15.1MPa～22MPa；超临界汽轮机新蒸汽压力为22.12MPa～25MPa；超超临界汽轮机新蒸汽压力为25.0MPa以上。国产汽轮机类型的代号N:凝汽式C:一次调节抽汽式CC:两次调节抽汽式B:背压式CB:抽汽背压式H:船用Y:移动式k:空冷式变形设计次序蒸汽参数额定功率(MW)汽轮机类型例如：CJK350-24.2/566/566超临界间接空冷主汽阀前566再热蒸汽进气阀前566主要技术规范及热力参数：型号CJK350/275-24.2/0.64/566/566、超临界、一次中间再热、单轴（采暖抽汽)、间接空冷抽汽凝汽式汽轮机额定功率350MW额定抽汽工况功率275MW主蒸汽额定参数24.2MPa/566℃最大进汽量1180t/h额定背压12Kpa额定供气抽汽压力0.64MPa,最大抽气量550t/h转速3000r/min转向机头看为顺时针给水系统7级回热，给水由汽动给水泵驱动汽轮机通流级数高压1+12级、中压11级、低压2×5级，共34级国电克拉玛依350MW超临界间接空冷机组汽轮机由转动部分和静止部分所组成。汽轮机转动部件的组合体称为转子，它包括主轴、叶轮(或转鼓)、动叶栅、联轴器及装在轴上的其他零件。蒸汽作用在动叶栅上的力矩，通过叶轮、主轴和联轴器传递给发电机或其他设备，并使它们旋转而作功。汽轮机的静止部分包括基础、台板(机座)、汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承等部件，但主要是汽缸和隔板。汽轮机的转动部分统称为转子，它是汽轮机的重要部件之一，起着工质能量转换及扭矩传递的作用，它汇集了各级动叶栅上得到的机械能并传给发电机（或其他机械）转子的工作条件相当复杂，它处在高温工质中，以高速旋转承受着离心力所引起的巨大应力、蒸汽作用在其上的轴向推力以及由于温度分布不均匀引起的热应力，还要承受巨大的扭转力矩和轴系振动所产生的动应力。汽轮机转子在高温蒸汽中高速旋转，不仅要承受汽流的作用力和由叶片、叶轮本身离心力所引起的应力，而且还承受着由温度差所引起的热应力。此外，当转子不平衡质量过大时，将引起汽轮机的振动。因此，转子的工作状况对汽轮机的安全、经济运行有着很大的影响。高压转子转子实物2020/5/1531高中压转子低压转子转子上的部件推力盘测速齿轮主油泵危急遮断器高压排汽侧平衡活塞高中压缸前汽封#1轴承轴颈高压十二个反动式动叶片加平衡螺塞的工艺孔调节级叶轮平衡孔调节级叶片高压进汽侧平衡活塞中压平衡活塞套装转子的叶轮、轴封套、联轴器等部件和主轴是分别制造的，然后将它们热套(过盈配合)在主轴上，并用键传递力矩。主轴加工成阶梯形，中间直径大，只适用于中、低参数的汽轮机和高参数汽轮机的中、低压部分，其工作温度一般在400℃以下。根据各段的工作条件不同，在同一转子上，高压部分采用整锻结构，中、低压部分采用套装结构，从而兼得整锻转子和套装转子的优点。组合转子广泛用于高参数、中等功率的汽轮机上。叶轮是一种圆盘形的零件，它一般由轮缘、轮体(轮面)和轮壳三部分组成。轮缘用来固定叶片，其具体结构与叶片的受力情况及叶根形状有关，大多数轮缘具有比轮体为大的截面。轮壳是叶轮套于主轴上的配合部分，故只有套装转子才有，其结构取决于叶轮在主轴上的套装方式，为了保证轮壳有足够的强度，轮壳部分一般都要加厚。轮体是叶轮的中间部分，它起着连接轮缘与轮壳的作用，其断面应根据受力情况来确定。动叶片：在汽轮机工作过程中随汽轮机转子一起转动的叶片称工作叶片，作用是把蒸汽的动能转变成机械能，使转子旋转。静叶片安装在隔板或汽缸上；动叶片安装在叶轮或转鼓上。安装在高压转子上的叶片2020/5/1540叶根：将动叶片固定在叶轮或转鼓上的连接部分，它的结构应保证在任何运行条件下都能牢固地固定。叶型：相邻叶片的叶型部分构成汽流通道。叶顶：汽轮机的短叶片和中长叶片通常在叶顶用围带连在一起，构成叶片组。长叶片在叶型部分用拉金连接成组，或者围带和拉金都不用，成为自由叶片。2020/5/1541动叶片是汽轮机中数量最大和种类最多的零件，它的结构、材料和装配质量对汽轮机的安全和经济运行有极大的影响。在汽轮机的事故中，叶片事故约占60%～70%左右，所以必须予以足够的重视。叶片应具有良好的流动特性、足够的强度、满意的转动特性、合理的结构和良好的工艺性能。叶片通过叶根固定在叶轮上，叶根与叶轮的连接应该牢固可靠，而且应保证叶片在任何运行条件下不会松动。同时，叶根的结构应在满足强度的条件下尽量简单，使制造、安装方便，并使叶轮轮缘的轴向尺寸为最小。随着动叶片的圆周速度和长度的不同，其叶根所受的作用力也不同，这就需要采用不同的叶根结构型式。汽缸从高压向低压方向看，大致上呈圆筒形或圆锥形。为了便于加工、安装及检修，汽缸一般作成水平对分式，即分为上、下汽缸，水平结合面一般用法兰螺栓连接，另外，为了合理利用材料和便于加工、运输，汽缸也常按缸内压力高低沿轴向分为几段，垂直结合面也采用法兰螺栓连接，由于垂直结合面一般不需拆卸，为保证其严密性，有些汽缸还在结合面的内圆加以密封焊。汽缸内部装有喷嘴室、喷嘴、隔板套、隔板和汽封等部件。分成高压缸、中压缸和低压缸。1．将高温、高压的蒸汽