汽轮机设备及运行讲义(全部)(228页).doc

《汽轮机设备及运行讲义(全部)(228页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽轮机设备及运行讲义(全部)(228页).doc（223页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、-汽轮机设备及运行讲义(全部)-第 223 页第一篇 汽轮机的结构与性能第一章 概 述 第一节 汽轮机的基本工作原理汽轮机是一种以具有一定温度和压力的水蒸气为工质， 将热能转变为机械能的回转式原动机。它在工作时先把蒸汽的热能转变成动能，然后再使蒸汽的动能转变成机械能。与其他热力原动机相比，它具有单机功率大、转速高、效率较高、运转平稳和使用寿命长等优点，在现代工业中得到广泛的应用。一、汽轮机在热力发电厂中的作用 汽轮机的主要用途是作为热力发电用的原动机。在以煤、石油和天然气为燃料的现代常规火力发电厂、核电站和地热电厂中，都采用以汽轮机为原动机的汽轮发电机组。其发电量约占总发电量的80左右。汽轮机

2、的排汽或中间抽汽可以用来满足生产和生活的供热需要。这种既供热又供电的热电联产汽轮机，在热能的综合有效利用方面具有较高的经济性。由于汽轮机能够变速运行，故可以用它直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。在生产过程有余能、余热的各种工厂企业中，可以利用各种类型的工业汽轮机，使不同品位的热能得到合理有效的利用，从而提高企业的节能和经济效益。 汽轮机必须与锅炉、加热器、凝汽器、给水泵等机械设备组成热力系统，才能进行工作。热力发电厂是能量转换的工厂。锅炉将燃料化学能转换为蒸汽的热能，汽轮机将热能转换为机械能，发电机将机械能转换为电能。因为我国原煤总产量居世界第一位，根据国家的燃料政策，我国是以煤炭为

3、主要燃料的国家，所以燃煤火力发电厂在目前及以后相当长的时间内仍处于我国电能生产的主导地位。因此，作为原动机拖动发电机的汽轮机，显然在我国电力工业中占有十分重要的地位。 二、汽轮机发展概况和我国汽轮机的发展特点 1汽轮机的发展概况 汽轮机的发展大致经历了以下几个时期：1883年瑞典工程师拉瓦尔首先发明、制造了世界上第一台单级冲动式汽轮机。1884年英国柏生氏发明了多级反动式汽轮机。1900年法国拉托教授发明了多级冲动式汽轮机；几乎与拉托同时，美国工程师寇蒂斯发明了双列速度级汽轮机。1912年瑞典的密克斯托莱姆兄弟发明了辐流式汽轮机。 至今，汽轮机的发展已逾百年。目前世界上已投运的化石燃料电站汽轮

4、机，其最大单机功率有1300MW（24.2Mpa,538538）的双轴机组和1200MW的单轴机组。核电站汽轮机的单机功率将保留在1300MW水平上。 2我国汽轮机的发展特点 新中国建立时，我国没有汽轮机制造业。建国后相继建成了上海、哈尔滨和东方三大汽轮机厂，它们主要生产大功率的电站汽轮机，并于1955年由上海汽轮机厂制造了国产第一台中压6000kw冲动式汽轮机。此后，我国汽轮机制造工业得到迅速发展，已经陆续生产中压12MW、25MW，高压50MW、100MW，超高压中间再热125MW、200MW，以及亚临界参数300MW、600MW的汽轮机。此外还建立了北京重型电机厂，武汉和青岛汽轮机厂，以

5、及生产工业汽轮机和燃气轮机为主的杭州汽轮机厂和南京汽轮发电机厂。从而使我国的汽轮机制造业形成了独具特色的一套完整的生产体系。 随着科学技术的进步，汽轮机的制造技术日益完善。现在，站在新的世纪之初展望未来，我国汽轮机发展将有如下特点： （l）大力发展再热式大功率机组。大功率汽轮机的主要优点是：降低单位功率的金属消耗量及成本；提高机组经济性、安全可靠性、负荷适应性和自动化水平；节约电厂占地面积，降低电厂建设投资，加速电厂建设速度；减少运行人员，从而降低机组运行、管理费用。 （2）提高蒸汽初参数。提高蒸汽初参数，可以提高火力发电机组的循环热效率。但参数的提高又受到金属材料热力机械性能的限制。目前广泛

6、采用的珠光体热强钢一般适用于580以下，进一步提高温度就必须采用奥氏体钢，这种钢不但价格昂贵，而且许多工艺性能都不如珠光体钢。因此，目前300MW容量等级机组采用亚临界参数（16 216 7MPa，535540）较为合适。600MW容量等级机组常采用亚临界和超临界（23524MPa，560570）两种参数，超临界参数机组的热经济性可以提高约2。可见，蒸汽初参数的提高已趋于稳定。 （3）发展大功率供热机组。为提高火电厂的经济性以及节能和保护环境，应因地制宜地发展热电联产，研制各种类型的供热机组。 （4）采用先进的结构设计，提高机组的负荷适应性。这主要是采用双层汽缸和圆筒型汽缸；加大动静部分间的轴

7、向间隙；汽缸采用窄法兰及柔性较好的双头螺栓等。 （5）采用无中心孔转子及焊接转子。 （6）研制汽轮机末级长叶片。采用较长的末级叶片，可以减少汽轮机排汽缸的数目或在相同排汽缸个数时增大机组的容量。 （7）采用适合于我国的电液控制系统。 （8）发展核电站用的汽轮机。发展核电，是我国解决能源不足问题的主要途径。目前，我国的秦山核电站和大亚湾核电站均已正常运行，单机容量分别为300MW和900MW。 三、汽轮机本体 （一）汽轮机的工作原理 蒸汽对汽轮机转子作功一般有两种方式，即依据冲动作用原理或反动作用原理。 1冲动作用原理 当运动物体碰到另一个静止的或速度较低的物体时，就会受到阻碍而改变其速度，同时

8、给阻碍它运动的物体一个作用力，这个作用力称为冲动力。如图（a）所示，蒸汽在喷嘴4中产生膨胀，压力降低、速度增加，蒸汽的热能转换为蒸汽的动能。高速汽流冲击叶片3由于汽流方向的改变，蒸汽对叶片产生一个冲动力，该冲动力对叶片作功，使叶轮2旋转，从而将蒸汽的动能转换成轴旋转的机械能。这种利用冲动力作功的原理，称为冲动作用原理。图1（b）为蒸汽对叶片的冲动作用原理图。假设汽流在圆弧形流道内的流动为理想流动，汽流微团从喷嘴出口以速度C进入动叶片，作匀速圆周运动，最后以速度C，（与C的速率相等，方向相反）流出流道。因为汽流微团受流道约束而运动，所以每一微团都直接或间接地受到流道内弧表面的弹力作用，这个弹力就

9、是汽流微团作圆周运动的向心力。与此同时，根据牛顿第三定律，叶片内弧表面受到汽流微团的压力作用，此压力在效果上属离心力。图1（b）中、F分别表示汽流微团作用在、各点的压力。这些压力又都可以分解为沿圆周方向的周向力u和沿转轴方向的轴向力F。将作用于叶片上的全部周向力相加，其合力为uu而轴向力由图上左右对称点可见，两两大小相等、方向相反，故其轴向合力为零。周向力即为冲动力。如果叶片旋转的速度为U，则在单位时间内汽流周向力所作的功为PU。这就是冲动作用原理。冲动作用原理的特点是，蒸汽的冲动力对动叶所作的功等于热能转换为汽轮机转子机械能的数量。蒸汽在动叶道中不膨胀。图单级冲动式汽轮机 （a）结构简图；（

10、b）冲动作用原理1一轴，2一叶轮；3一叶片；4一喷嘴在实际汽轮机中，从喷嘴流出的汽流方向与动叶栅的运动方向成一夹角，因而动叶形状不能做成半圆形，但工作原理却与上述完全相同。2反动作用原理 火箭在宇宙空间中运动，是利用燃料燃烧产生的高温高压气体以很大的速度从尾部向后喷出的，火箭就向前飞去（见图2）。根据动量守恒定律，火箭受到的推力与火箭向后喷出气流相对于火箭的速度成正比，推力方向与汽流速度方向相反，这种运动称为反冲运动。由反冲运动产生的作用力称为反动力；利用反动力作功的原理，称为反动作用原理。 在反动式汽轮机中，进入喷嘴的蒸汽产生膨胀，压力由降至；，出口汽流达到较高速度C。汽流流进动叶后，一方面

11、由于速度方向改变而产生一个冲动力，另一方面蒸汽同时在动叶道内继续膨胀，压力由P降到，汽流加速产生一个反动力，见图3。动叶则在蒸汽的这两种力的合力作用下向左运动。图1-2 反动作用原理的特点为，蒸汽的冲动力和反动力同时对动叶片作功，其所作的功等于热能转换为汽轮机转子的机械能的数量。显然，反动式汽轮机是同时利用冲动和反动作用原理工作的。 3蒸汽在级内的能量转换过程在汽轮机中，一列静叶栅（喷嘴）和其后的动叶栅，（动叶片），组成将蒸汽热能转换成机械能的基本工作单元，称为汽轮机的级。只有一个级的汽轮机，称为单级汽轮机：有若干个级的汽轮机，称为多级汽轮机。图1-4为单级冲动式汽轮机示意图。它由汽缸、喷觜、

12、前叶片、 图1-3蒸汽对反动式汽轮机叶片的作用力叶轮和轴等部件组成。蒸汽流过喷嘴时，压力由P。降至P1，流速则从C0增至C1。将热能转换为动能；在动叶片中，蒸汽按冲动原理给动叶片以冲动力，使叶轮旋转而输出机械功，将大部分蒸汽动能转换为叶轮的机械能。图1-4 单缓冲动式汽轮机示意图1一轴，2一叶轮；3一动叶片; 4一喷嘴；5一汽缸；6一排汽口图1-5为级中蒸汽在h-s图上的热力过程线。0点是级前的蒸汽状态点，即喷嘴进口处的蒸汽压力为P。，温度为t。，流速为C。滞止状态点为0*。0*点就是假想汽流被等熵地滞止到P1、P。分别为喷嘴和动叶出口压力。若不考虑损失时，h1为喷嘴的理想比焓降*；h1*为喷

13、嘴的滞止理想比焓降；h2为动叶片的理想比焓降（h2/h2）；ht为级的理想比焓降；ht*为级的滞止理想比焓降。实质上，蒸汽在级内的流动过程中有能量损失，所以实际热力过程线为012曲线。 为判定蒸汽在动叶片中膨胀的程度，通常采用反动度来衡量，它等于蒸汽在动叶片中的理想比焓降与级的滞止理想比焓降之比，即 =h2/ht* (1-1)式（1-1）说明，h2越大，则越大，蒸汽对动叶片的反动力也越大。因而，根据反动度的大小，汽轮机的级具有不同的形式。 (1)纯冲动级。反动度=0的级称为纯冲动级，如图16所示。级内能量转换的特点是，级的滞止理想比焓降ht*全部在喷嘴中转换为蒸汽的动能，蒸汽在动叶片中无膨胀，

14、只改变速度方向，仅有冲动力对动叶片作功。因此，P1=P2，h2=0，h1*=ht*.它的结构特点为，动叶叶型近似于对称弯曲，流道不收缩。纯冲动级的比焓降较大（即工作能力大），效率比较低。 图15 级的热力过程（2）反动级。反动级是指蒸汽在喷嘴和动叶中的理想比焓降相等的级。在反动级中，=0.5，P1P2，h1 =h2h如图1-7所示。级内能量转换的特点是，级的理想比焓降ht有一半在喷嘴中转换为蒸汽的动能，对动叶片施以冲动力，另一半在动叶片中继续膨胀加速，产生反动力，二者一起对动叶片作功。它的结构特点为，动叶片与喷嘴的叶型完全相同，流道均为收缩型。反动级的比焓降比较小，效率比冲动级高。图16纯冲动

15、级中蒸汽 图17反动级中 图18带反动度的 压力和速度变化示意图 蒸汽压力和速度 冲动级中蒸汽压力和速度变化 l一静叶；2一动叶； 变化示意图 示意图 l一静叶；2一动叶； 3一隔板 4一叶轮； 3一隔板 4一叶轮；5一轴（3）带反动度的冲动级。为了提高汽轮机级的效率，通常使冲动级带有一定的反动度，一般取=005020。这样的级既具有冲动级的特点，又有反动级的因素，简称为冲动级，如图18所示。级内能量转换特点是，蒸汽对动叶片的作功以冲动力为主，以一小部分反动力为辅，即P1P2，h1h2。在结构上，其叶型（喷嘴、动叶片）介于)纯冲动级与反动级之间。它的作功能力比反动级的大，效率比纯冲动级的高，即

16、具有冲动级工作能力大和反动级效率高的特点。 （二）汽轮机本体的主要结构 汽轮机的种类很多，就级数而言，有单级与多级之分。由于单级汽轮机功率小，不能适应大量生产电能的需要，因而采用多级汽轮机。所谓多级汽轮机，就是将若干级依次叠置于一根主轴上，也就是即使每级的比焓降都不大，但整机的比焓降却很大，因此汽轮机的功率就可以做得很大，并且其适应蒸汽的参数也高。多级汽轮机与多级汽轮机的类型亦很多，就作用原理而论，有多级冲动式汽轮机和多级反动式汽轮机两种。这二者的作用原理虽然不同，但就基本结构来说，都可分为转动部分（转子）和静止部分（静子）。转动部分主要包括主轴、叶轮、动叶片和联轴器等。转子的作用是汇集各级动

17、叶栅的旋转机械能，并将其传递给发电机。静止部分主要包括进汽部分、汽缸、隔板和静叶栅、端汽封及轴承等。汽缸的作用是包容蒸汽在其中流动和转子在其中旋转，并支持装于汽缸内的其他部件。当然，仅有静止和转动部分，汽轮机尚不能工作，汽轮机本体上还必须设置各种工作系统，其中包括汽水系统、汽封系统、滑销系统、调节系统、供油系统和保护装置等，只有在各系统协调一致的条件下，汽轮机才能有效地工作。现就多级冲动式和多级反动式汽轮机的具体结构和工作特点概述如下。1多级冲动式汽轮机图1-9所示为一台多级冲动式汽轮机，它由4级组成，第一级称为调节级（该级的实际通流面积将随负荷变化而改变，故称为调节级），其余三级称为压力级。

18、调节级一般做成部分进汽，其喷嘴分组装于蒸汽室中。来自锅炉的新蒸汽经过自动主汽阀流入依次开启的几个调节阀，随之蒸汽便进入对应而彼此分隔的喷嘴组中。一个调节阀控制一个喷嘴组，来调节汽轮机进汽量，以适应外界负荷的要求。蒸汽在每一级中膨胀，推动转子旋转作功。对于多级汽轮机的某一中间级，它上一级的排汽参数就是这一级的进汽参数。蒸汽如此逐级行进作功。显然，各级功率之和就是整个汽轮机的功率。由于流经各级的蒸汽压力逐渐降低，比体积逐渐增大，则蒸汽的体积流量逐渐增大。为了使蒸汽顺利通过，通流面积应逐渐增大。最后，作过功的蒸汽排入到凝汽器中。汽轮机转子的中心部分是一根轴，轴上叠置若干个叶轮（如图1-9所示汽轮机为

19、4个叶轮），叶轮外缘上镶嵌一列动叶栅。转子的工作特点是在高温介质（蒸汽）中高速旋转并承受巨大的转矩，以及由温差引起的热应力。汽轮机的静止部分主要是汽缸。汽缸按水平中分面分为上下两部分（上下汽缸）。上下汽缸中装有按同一水平中分面分开的上下隔板，隔板位于每两个叶轮之间，把汽缸分隔成若干个汽室，以形成各级。在隔板外圆弧上嵌有喷嘴叶栅。每一级都由隔板及其后的叶轮组成，也就是说，汽轮机的级数等于静叶列数或动叶列数。在隔板内圆弧上装有隔板汽封；在汽缸两端，转子轴由汽缸穿出来的地方装有轴封；在动叶顶部设有叶顶汽封，以减少漏汽损失。转子由轴承支承，轴图1-10反动式多级汽轮机通流部分示意图 承分为支持轴承和推

20、力轴承。支持轴承保证静l.鼓型转子；2.动叶片；3.静叶片； 对转子的支承作用，并确定转子与静子的相对4.活塞；5.汽缸；6.蒸汽室；7.连接管 径向位置。推力轴承保证转子在轴向推力的作用下，仍旧能够维持相对于静子的正确轴向位置。总之，多级冲动式汽轮机总体结构的特点是汽缸内装有隔板和轮式转子。2多级反动式汽轮机图1-10所示为多级反动式汽轮机。与冲动式汽轮机相比，多级反动式汽轮机总体结构的特点是，汽缸内无隔板或装有无隔板体隔板，以及采用了鼓式转子。静叶栅装在汽缸内部圆周的表面上或隔板上，隔板固定在静叶持环上。动叶栅直接嵌装在鼓式转子的外线上，叶片与汽缸或喷嘴叶栅与动叶栅之间形成很小的间隙，可在

21、叶片端部附加一条围带，以形成汽封。由于反动级动叶前后压差很大，所以动叶片上将产生很大的轴向推力。为此高压端轴封还设有平衡活塞4，用蒸汽连接管7与凝汽器相通，使平衡活塞上产生一个与汽流的轴向力方向相反的平衡力，当活塞的面积选择适当时，可平衡轴向推力。全机共4级。来自锅炉的新蒸汽由蒸汽室6进入第一级膨胀作功，从而使转子旋转，然后顺次进人后面各级，重复上述过程。第二节 汽轮机的分类与型号汽轮机不仅用于火电厂，也被广泛应用于其他行业，因而汽轮机的类型繁多。实际应用中，常按下列方法来对汽轮机进行分类。一、汽轮机的分类1、按工作原理分类 （1）冲动式汽轮机：按冲动作功原理工作的汽轮机称为冲动式汽轮机。它工

22、作时，蒸汽的膨胀主要在喷嘴中进行，少部分在动叶片中膨胀。 （2）反动式汽轮机：按反动作功原理工作的汽轮机称为反动式汽轮机。它工作时，蒸汽的膨胀在喷嘴、动叶片中各进行大约一半。 （3）冲动反动联合式汽轮机：由冲动级和反动级组合而成的汽轮机称为冲动反动联合式汽轮机。 2、按热力过程分类 （1）凝汽式汽轮机：进入汽轮机做功的蒸汽，除少量漏汽外，全部或大部分排入凝汽器的汽轮机。蒸汽全部排入凝汽器的汽轮机又称纯凝汽式汽轮机；采用回热加热系统，除部分抽气外，大部分蒸汽排入凝汽器的汽轮机。称为凝汽式汽轮机。 （2）背压式汽轮机：蒸汽在汽轮机中做功后，以高于大气压的压力排出，供工业或采暖使用，这种汽轮机称为背

23、压式汽轮机。若抽汽供给中、低压汽轮机使用时，又称为前置式汽轮机。 （3）调整抽汽式汽轮机：将部分做过功的蒸汽在一种或两种压力（此压力可在一定范围内调整）下抽出，供工业或采暖用汽，其余蒸汽仍排入凝汽器，这类汽轮机叫调整抽汽式汽轮机。调整抽汽式汽轮机和背压式汽轮机统称为供热式汽轮机。 （4）中间再热式汽轮机：将在汽轮机高压缸部分做过功的蒸汽，引至锅炉再热器再次加热到某一温度，一然后再重新返回汽轮机的中、低压缸部分继续做功，这类汽轮机叫中间再热式汽轮机。其再热次数可以是一次、两次或多次，但一般多采用一次中间再热。 3、按蒸汽初参数分类 （1）低压汽轮机：新蒸汽压力为1.1761.47MPa。 （2）

24、中压汽轮机：新蒸汽压力为1.963.92MPa。 （3）高压汽轮机：新蒸汽压力为5.889.0MPa。 （4）超高压汽轮机：新蒸汽压力为11.7613.72MP8。 （5）亚临界压力汽轮机：新蒸汽压力为15.6817.64MPa。 （6）超临界压力汽轮机：新蒸汽压力在22.06MPa以上。 4、按蒸汽流动方向分类 （1）轴流式汽轮机：蒸汽流动总体方向大致与轴平行。 （2）辐流式汽轮机：蒸汽流动总体方向大致与轴垂直。 （3）周流式汽轮机：蒸汽大致沿叶轮轮周方向流动。 此外，还有一些分类方法，例如按汽缸的数目分为单缸、双缸、多缸汽轮机，按汽轮机转轴数目分为单轴、双轴汽轮机等。二、汽轮机的型号 表示

25、汽轮机基本特性的符号叫汽轮机的型号。我国目前采用汉语拼音和数字来表示汽轮机的型号，其表示方法由三段组成：第一段表示汽轮机型式（见表1-1）及额定功率（MW）第二段表示蒸汽参数，第三段表示机组型号.第二章 汽轮机静止部分的结构第一节 汽 缸 汽轮机的汽缸是用来将调节汽室及喷嘴、隔板、汽封、滑销等连成一体，与汽轮机转子组成通汽部分，从而保证蒸汽在汽轮机内做功过程的基础部件。一、汽缸的结构中小型汽轮机都是单层汽缸。整体呈圆柱形，由中分面将汽缸分为上下两部分。上半部叫上汽缸，又称为汽缸盖。下半部叫下汽缸。上下汽缸在接合面处用大螺栓连成一体。每半汽缸又分为高压缸（前汽缸）、低压缸（后汽缸）两部分，两者在

26、垂直接合面处用螺栓连成一体。有的汽轮机在垂直接合面处还采用密封焊，以保证结合的严密性。垂直接合面在发电厂检修中一般不进行分解。根据结构需要，汽轮机的调节汽室有的和上汽缸铸成一体，如图21所示。该图为C63.430.49、B33.430.49等型汽轮机上汽缸的结构。有的调节汽室单独成一部套，组合在上汽缸上，如31一12型、B258.830.98型等。都是这种结构形式。由于调节汽室在上汽缸，所以进汽管道和上汽缸相连，而油汽管道、汽缸疏水管等和下汽缸相连。如图2l所示，在汽缸的前端有前轴封的搪孔，被称为前轴封洼窝7，在汽缸的后部，有后轴封的汽缸搪孔，被称为后轴封洼窝8。在制造中，汽封洼窝的尺寸及粗糙

27、度要求都很严格。图21 汽轮机上汽缸1调节汽室；2前汽缸；3后汽缸；4垂直结合面；5水平接合面；6隔板槽；7前轴封洼窝；8后轴封洼窝汽轮机在安装就位时，以前后轴封洼窝为基准，校正轴承座和发电机的中心位置。中小型汽轮机的汽缸多经铸造而成。对上、下汽缸水平接合面的严密性要求比较严格，当上下汽缸合在一起时，一般要求在水平接合面处0.05mm塞尺不能塞入，在紧固部分螺栓后，要求0.03mm塞尺不能塞入。若隙大，严密性不好，水平接合面处则容易漏汽。大中型汽轮机的低压缸和排汽室，有的采用焊接结构。这是因为，随着机组功率的增大，低压汽缸的尺寸及质量也相应增大，铸造困难，质量不易保征。采用焊接结构，易于制造。

28、为提高汽缸的强度，保证接合面的严密性，降低机组启动、停止和工况变动时的热应力，高压汽轮机及次高压汽轮机的隔板是通过隔板套与汽缸相连的。汽轮机启停运行方式不当、停机检修时在较高温度下揭缸、检修工艺不当等都会破坏接合面的严密性。若在制造过程中消除应力不充分，汽缸在经过长时间运行后，其水平接合面会产生变形。在不紧固螺栓时，其间隙有时可达0.250.35mm，甚至更大。如果汽缸水平接合面漏汽量较大，则会听到漏汽声。轻微的漏汽，可用冷铁板或玻璃板检查，即把它们贴近漏汽处，检查其表面上是否出现水珠。如果汽缸漏汽，则在汽轮机大修中分解汽缸后。会在接合面处发现漏汽冲刷的痕迹。汽缸在铸造时存在缺陷，处理得不彻底

29、，出厂检查时又不仔细，经过数年后缺陷扩展为裂纹，也会发生汽缸漏汽。二、进汽部分汽缸前部从调节汽阀到调节级喷嘴这段区域称为进汽部分。它包括调节汽阀的汽室和图22 单层汽缸进汽部分结构（a）整体结构（b）螺栓连接结构 （c）焊接结构1调节汽阀汽室；2汽缸；3喷嘴室喷嘴室，是汽缸中承受压力、温度最高的区域。一般中、低参数的汽轮机进汽部分与汽缸整体浇铸为一体，如图22（a）所示。这样加工较容易，但工作时，喷嘴室和汽缸由于存在较大的温度差会产生较大的热应力，且材料利用不合理。所以高参数汽轮机进汽部分是将汽缸、蒸汽室分别浇铸好以后焊接在一起或用螺栓连接在一起，如图2-2(B)所示。这样不但能简化汽缸形状，

30、减小工作时的热应力，而且对高参数的汽轮机还可以更合理的利用材料。三、汽缸及其螺栓的材质汽缸选用什么材质，主要取决于它的工作温度。低压缸的工作温度低，可采用焊接结构或铸铁件。温度在250以下时,可采用HT28-48、HT25-40、HT30-54、合金铸铁HT28-48CrM0等；温度高时，灰铸铁会产生蠕胀现象，因此不能使用。温度不超过320时可采用QT455球墨铸铁。温度在400450时，可采用铸钢ZG25。但这种铸钢的热处理淬透性差，不能满足薄壁汽缸的强度要求。所以实际多用在不高于300350的情况下。当温度在400500时，一般采用铸钢，牌号为ZG22Mn。温度在400535时，普遍采用Z

31、G20CrMo或ZG20CrMoV，如B3343049的前汽缸就是 ZG20CrMo。对于温度低于250300的汽缸螺栓，一般采用35或45号优质碳钢。当工作温度在400以内时，采用中碳铬钼钢35CrMO。当工作温度在510以内时，可采用中碳铬铝钒钢25CrMV。当工作温度在550以内时，可采用25CrZMo1V。螺母的选材应比螺栓低一个档次，如螺栓选用35CrMoA，螺母采用20CrMoA。不同的材质，热膨胀系数不同，为防止因螺栓长期受力而咬死，要求螺母的硬度要比螺栓低2040HB，这样可减少破损，并便于拆卸。四、汽缸的支承和热膨胀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

32、，如图23所示。在法兰面上，采用一只立销2和两只横销1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，如图24所示。C124.90.98及C63.430.49型汽轮机属于这种类型。汽缸和轴承座的连接支承方式很多，除上述支承方式外，还有以下几种：高压缸与前轴承座以半圆垂直法兰连接，而低压缸用低压缸伸出的左右两只搭爪图23 汽缸的半圆法兰连接形式1横销；2立销；3前轴承座；4高压缸图24 低压缸支承脚示意图 图25 猫爪支承示意图1猫爪；2前轴箱；3支承块；4压块；5螺栓；6垫片习惯称为描爪，

33、支承在后轴承座上，如B33.430.981、B3-3.430.49型汽轮机。猫爪支承如图25所示。 高压缸以猫爪支承在前轴承座上，而低压缸以左右侧伸出的支承脚支承在低压缸座架上，如CC123.430.980.49型汽轮机就是这种情况。无论采用哪种支承连接方式，完全是根据机组结构设计和机组热膨胀的要求而定的。如图25所示的猫爪支承形式，其结构特点是构造简单。但由于猫爪处温度较高，在a、bc、d各方向均留有膨胀间隙，一般情况下 a0.040.06mm，b=0. 04008mm，c=23mm，d=3mm左右。如果检修中间隙调整不当，汽缸热膨胀受阻，会造成轴封间隙变化，引起动静摩擦。汽轮机在运行中的工

34、作温度很高，引起的轴向膨胀量很大。而在调速级处喷嘴与叶轮的间隙只有1.01.5mm左右，因此汽轮机在运行中必须使汽缸和转子能按正确的方向自由膨胀，保证动静部分不被碰摩。为此在汽缸上设置一套引导汽缸按预定方向膨胀的滑销系统。 四、汽缸的滑销系统 就每台汽轮机的滑销系统而言，都有一个点（多缸汽轮机可有两个），不管汽轮机的汽图26 汽轮机的滑销系统1纵销；2横销；3前缸立销；4后缸立销；5猫爪横销缸怎么向前后左右膨胀，这个点的相对位置却不变，这个点叫做汽缸膨胀的死点。汽轮机的滑销系统如图26所示。在该系统中有纵销、立销、横销等。纵销位于轴承座滑动接触面上，导引轴承座和汽缸沿轴方向膨胀；横销位于轴承座

35、、汽缸座架滑动接面及猫爪处，导引轴承座或汽缸沿横向膨胀，并与纵销配合决定汽缸膨胀的死点；立销位于汽和轴承座连接处,引导汽缸沿垂直方向膨胀。 各滑销与其槽的配合上，要求有一定的间隙，并且在精密加工之后，由钳工精研配制。滑动面要求光洁，无锈斑及毛刺，以保证自由定向膨胀。滑销系统发生故障，会妨碍机组的正常膨胀，严重时会引起机组的振动，甚至使机组无法正常运行，这在发电厂的运行史中是有案可查的。汽轮机的滑销系统是一个简单又易被忽视的环节，但其利害关系却举足轻重。图26中，O点为汽缸膨胀的死点，该死点位于低压下汽缸与基础台板间，由两个横销2和后缸立销4所确定。汽缸在受热时以O为死点向前膨胀，通过两个猫爪横

36、销5推动前轴承座，使其沿纵销1向前滑动。汽缸在横方向以O为死点，按横销2导引的方向，向左右膨胀。汽缸在垂直方向上，在立销3和4的导引下上下膨胀。这里顺便提一下，汽轮机转子是以推力轴承定位。沿轴方向膨胀的。图26 B343049型汽轮机滑销系统 图27前座架锁紧螺母、螺栓间隙示意图 l,前轴承座纵销；2,后轴承座纵销； l一螺栓；2一螺母；3一球面垫片；3,横销；4,后汽缸立销；5,猫爪横销；6,死点 4一前轴承座；5一前轴承座导板图26为 B33.430.49型汽轮机的滑销系统，其汽缸膨胀的死点位于后轴承座中央。单缸汽轮机的推力轴承多在前轴承箱内，因此汽轮机转子的膨胀方向，是从高压侧向低压侧膨

37、胀的。为保证轴承座及后汽缸的支承脚能沿规定方向膨胀，其固定螺栓与螺纹孔之间，以及紧定螺母与垫片之间，均留有一定的间隙。图27所示是B63.430.49型汽轮机前轴承座架锁紧螺母、螺栓膨胀间隙图，其中d=0.080.02， e3， f7第二节 隔板和喷嘴组在冲动式汽轮机中，蒸汽热能转变为动能的过程是在喷嘴中发生的。蒸汽流过变截面的喷嘴汽道之后，体积膨胀，压力降低，流速增加，然后按一定的喷射角度进入动叶片中做功。 汽轮机汽缸中的隔板是由隔板外缘、喷嘴、隔板体构成的圆形板状组合件，如图28所示。汽缸内一级隔板与其后的一级叶轮组成一个压力级。隔板分为上下两个半圆，在中分面上有定位键，以保障上下隔板组成

38、一体。在汽轮机中，通常将装在调节汽室上的喷嘴组合体简称为喷嘴组，如图29所示。它是由喷嘴组外缘、喷嘴及喷嘴组内缘所组成的。下边将对喷嘴组及隔板进行详细的讲述。 图29喷嘴组1喷嘴组外缘；2喷嘴；3喷嘴组内缘图28 隔板1隔板外缘；2隔板体；3喷嘴一、喷嘴组图210所示为B33.430.49汽轮机的喷嘴组。该喷嘴组是用固定螺栓5紧固在调节汽室上。喷嘴与其后复速级第一列动叶片间的间隙仅为lmm。为了能调整喷嘴出口与第一列前叶片间的间隙，以及保证喷嘴组与调节汽室接合面的严密性，在喷嘴与调节汽室接合面间，加有lmm厚的ICr18Ni9Ti不锈钢垫片2。为防止固定螺栓5松动，在每只螺栓下均有舌状止退垫片

39、6，其材质也为ICr18Ni9Ti。该喷嘴组由24个喷嘴组成，为了适应该机以四个调速汽阀控制负荷的需要，用分隔板将24个喷嘴分为四组，使每个调速汽阀控制一组喷嘴，如图214所示。第一调速汽阀的蒸汽进入I室，它控制5个喷嘴；第二调速汽阔的蒸汽进入血室，它控制6个喷嘴；第三调速汽阀的蒸汽进入孤室，它控制7个喷嘴；第四调速汽阀的蒸汽进入IV室，它控制6个喷嘴。 汽轮机通过各个调速汽阀，控制各自的喷嘴，达到控制汽轮机进汽量的目的，从而使机组启动时能平稳地控制转速，并入电网后稳定地调整负荷。图211 喷嘴组的分段图21外环；2垫片；3外围带；4内环；5固定螺栓；6止退垫；7喷嘴静叶片；8内围带不同形式的

40、汽轮机，其喷嘴与调节汽室的连接方式也不同。如图211所示喷嘴组直接装在调节汽室上的方式，只用在小机组，其结构简单，但致命的缺点是变工况时喷嘴室产生较大的热应力，垫片（见图210中的2）处容易漏汽，喷嘴组长时间不拆卸，螺栓容易“咬扣”，而且螺母就在调节汽室上，一旦损坏，修理非常不便。大中型机组特别是高压汽轮机组，每只调速汽阀和其控制的喷嘴各自组成一个和其它汽阀互不相通的汽道单独的喷嘴室。如图212所示。进汽室、喷嘴室与汽缸分开。进汽室、喷嘴室与对应的调速汽阀也分成四个单独部分。这种结构的喷嘴室，在制造时是先从汽缸内装入喷嘴室，调好位置，定好径向、周向的导向键后，将喷嘴室和汽缸焊在一起的。这种结构

41、的特点是； （1）汽缸形状简单，便于铸造和加工。（2）进汽室、喷嘴室沿圆周对称布置，受热均匀，减小了热应力。（3）高温高压蒸汽只和进汽室、喷嘴室接触，而汽缸承受的是调节级后的温度、压力，所以，汽缸可以用低一级的材料制造。图212 高压汽轮机的单独喷嘴室1进汽室；2喷嘴室(4) 喷嘴室与汽缸间有径向及周向的导向键，当喷嘴室受热膨胀时，可按预定方向膨胀，而不影响喷嘴室和汽缸间的对中，也可避免喷嘴室和汽缸间产生的附加热应力。 二、隔板汽轮机隔板按制造方法来分，可分为铸造隔板、焊接隔板、组合式隔板三种。1、铸造隔板铸造隔板如图213所示。根据使用的材料不同，铸造隔板又可分为铸铁隔板和铸钢隔板。当工作温

42、度为230250时，使用铸铁隔板，使用的材料为HT18-36、HT21-40、HT24-44等；工作温度不超过300时，可采用珠光体铸铁HT28-48或球墨铸铁QT45-5;当工作温度为300350时，采用铸钢隔板，如ZG30、ZG40等。不论是铸铁隔板还是铸钢隔板，其静叶片（也叫导叶）都是用铣制、冷拉、模锻以及爆炸成型等方法制造的。铸造隔板较难处理的是隔板的中分面，因为喷嘴要在中分面处被割开。铸造隔板时，在中分面处铸入的是一个完整的导叶。在上下半隔板组合加工前，要将每半隔板中分面处多余的导叶切掉，这样，在上下隔板中分面处便是由不同的导叶组成一个完整的汽道，这就难免有偏差和不吻合之处。如图 2

43、13（b）所示，从图中可以看出，喷嘴汽道吻合得不好，并且A所示的部位其牢固性也较差，如在运行中掉下来，则会造成事故。为克服这一缺点，在有些汽轮机中，不剖开隔板中分面处的喷嘴，而把中分面制成按喷嘴汽道分割的斜面，如图9-13（C）所示。铸造隔板的加工和制造比较容易，成本低，但汽道表面粗糙度高，汽流在喷嘴中摩擦损失大，因此铸造隔板多用于汽轮机的低压部分。2、焊接隔板最早在汽轮机中使用的都是铸造隔板，我国生产焊接隔板还是在本世纪60年代。如果焊接工艺采用不当，隔板会产生变形。同时，在内外围带上冲制具有静叶形状的孔眼时也很费力，参看图214中AA剖面。但焊接隔板的汽道光滑，加工也比较容易，所以在现代汽

44、轮机中获得了广泛的应用。如B33.430.49型汽轮机全部采用焊接隔板，C63.43049型汽轮机前几级隔板也采用焊接隔板，CB124.91.180.17型汽轮机全部采用焊接隔板。焊接隔板的结构如图2-14所示，它是将经过铣制、冷拉、模锻、精密铸造等工艺制造的导叶1，焊在内外围带3和2之间。在围带上预先冲制成具有导叶的形状。将焊制成的喷嘴弧焊在隔板体6和隔板外缘5上，这样，就组成了焊接隔板。由于蒸汽压力较高，比容较小，因此汽轮机高压都分隔板的导叶的高度都不大，为了不使导叶相对高度Lb太小（L为导叶高，b为导叶宽）而导致效率降低，在焊接隔板中采用宽度较小的静叶片。由于结构及强度上的要求，隔板又不

45、能做得过分单薄，因此，隔板体便比导叶宽许多，这样，就在隔板入口侧没有导叶的流道部分，设置一些导流筋，如图215所示，这些导流筋可焊在隔板体与外缘间的汽道内，如图215（a），也可以和隔板体及外缘制成一体，如图215（b）。B33.43049汽轮机的隔板就是这种结构。虽然导流筋的数量远比喷嘴少，但也对汽流有阻力。焊接隔板也有两种结构，图214属于导叶加内外围带的组合焊接结构，而图215（b）属于喷嘴与隔板体直接焊接的结构。图213铸造隔板 图214焊接隔板（a）铸造隔板构造；（b）具有倾斜中分面隔板； l静叶片；2一外围带；3一内围带；4一焊点；(C)具有水平中分面隔板 5一外线；6一隔板体；7一隔板汽封；8一汽封环形室3、组合式隔板这种隔板是将铣制的喷嘴铆接在隔板