汽轮机本体结构-文档资料
汽轮机本体结构简介
低压缸内缸
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低压缸内缸
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低压转子
枞树型叶根
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高压缸进汽门
• 主蒸汽从锅炉经2根主蒸汽管分别到达汽轮机两侧 的主汽阀和调节汽阀，并由6根导汽管进入设置在 高压内缸的喷嘴室。6根导汽管对称地接到高中压 外缸上下半各3个进汽管接口。
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低压缸喷水减温
在小流量情况下， 低压缸末几级长 叶片做负功引起 的鼓风加热，使 得排汽温度迅速 升高。低压缸喷 水向低压缸两端喷 水环的喷嘴提供凝 结水，使离开汽轮 机末级叶片的蒸汽， 在进入低压缸排汽 室之前降低温度。
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低压缸排汽温度升高的危害？
• 低压缸排汽温度升高时，转子与静子部件之间由于热变形或 过度差胀有产生碰擦的可能性。这样的碰擦在一定转速以上 会发生严重危害，并导致强迫或长期停机。甚至在盘车转速 时，尽管转速已经下降，热变形和过度差胀所造成的摩擦， 会使得金属脱落并削弱转动部件，如铆钉、围带等，最终将 发生损坏。
四段抽汽口
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除氧器
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• 中压第10至12级静叶 装于中压#3静叶持环 上。
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中压缸向上排汽一分为二，经2根中低压连通管导入 低压缸中部。
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低压进汽 门CV
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CV阀内部结构
CV阀全部关闭时，阀碟上6个 Φ100孔仍有蒸汽通过，进入低压
高调门
阀门开启时，油动机液压克服弹簧拉 力开启。阀门关闭时，油动机泄压， 弹簧助于关闭。
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高调门
汽轮机本体结构介绍
汽轮机本体结构介绍1 转子汽轮机转子采用整锻转子，材料为30Cr2Ni4MoV，转子总长3386mm，总重约3500kg（包括叶片）。
该转子包括调节级在内共7 级叶轮，所有叶轮为等厚截面叶轮，除调节级为菌形叶根外，其余为枞树型叶根槽。
在第1~6级叶轮盘上设有5个φ30mm的平衡孔，均布在直径为φ550mm 的节圆上，以减少叶轮两侧压力引起的转子轴向推力。
叶轮间的隔板汽封和轴端汽封均采用迷宫型汽封。
在转子第1、4、7 级叶轮凸缘上设有径向平衡螺塞孔，供做动平衡用。
2 动叶片由于本机组有较高的运行转速和较宽的转速运行范围（2840~5945 r/min），故所有动叶片均采用不调频叶片。
前三级动叶为直叶片，后四级为扭叶片。
调节级叶片材料采用2Cr12NiMo1W1V，2~4级叶片材料采用1Cr12W1MoV，5~6级叶片材料采用1Cr12Mo。
为防止水蚀，工作在湿蒸汽区的末级及次末级动叶片顶部进汽侧均采取防水蚀措施，以提高叶片的抗水蚀强度。
末级动叶片长度为365mm，材料采用1Cr12Ni2W1Mo1V。
3 动平衡转子装配时，为保证获得好的整体动平衡，各级都经过叶片的力矩平衡。
因此，转子装配后，制造厂只须进行低速动平衡，一般不必做高速动平衡，且转子经过制造厂严格的平衡试验后，电厂一般也不必重新进行动平衡。
转子的动平衡依靠在转子第1、4、7 级叶轮凸缘上设置的径向平衡螺塞孔内加放平衡螺塞来实现。
如果电厂需要重新动平衡，则可通过汽缸上的预留孔，用制造厂提供的专用工具来取、放平衡螺塞，不必揭缸。
4 联轴器由于机组在运行时，因温度变化而引起各轴承的标高有所改变。
为避免汽轮机转子和给水泵轴对接处及轴颈产生额外的挠曲变形而引起交变应力和振动，本机组采用鼓形齿式联轴器以补偿标高的变化值，使整个轴系形成一条圆滑过渡的曲线，保证轴系工作的稳定性和可靠性。
⑦轴承1 支持轴承本汽轮机前、后支持轴承均为可倾瓦轴承。
瓦块分别装在上、下剖分的轴瓦体内，上半三块，下半两块。
chapter 3 汽轮机本体结构
隔板结构示意图
东汽600MW超临界汽轮机第 9 、 10 、 11 级隔板结构图
第三节 汽机构
配汽方式及进
1. 节流配汽 进入汽轮机的所有蒸 汽都经过一个或几个同时启闭的调 节阀，第一级为全周进汽，没有调 节级。
结构简单，启动或变负荷时第一级 受热均匀，且温度变化小，热应力 小。 西门子公司超临界机组采用，额定 负荷下，热耗降低0.5%。 缺点：低负荷时节流损失太大。
第三章
汽轮机本体结构
汽轮机本体包括：
1. 静止部分
汽缸、喷嘴室、隔板、隔板套、静叶栅、汽封、 轴承、轴承座、滑销系统等
2. 转子部分 主轴、叶轮（或转鼓）、动叶栅、联轴器等
哈汽600本体图解结构资料.doc
第一节 汽缸
一、高中压缸采用双层缸
双层缸结构可以使热应力分散于两 缸，内缸的温度梯度和压力梯度变 小，在承受相同的热应力的情况下， 缸体壁厚可以减薄，有利于变工况 运行。双层缸结构的汽轮机汽缸法 兰薄，在变工况情况下，这些部件 的温度变化较快，没必要设置专门 的法兰螺栓加热装置。
低压缸工作特性：
低压缸处于蒸汽从正压到负压的过渡工作区域，
排汽压力很低，蒸汽比容增加很大，故低压缸多采 用双缸反向对称布置的双分流结构，采用这种结构 的主要优点是能很好的平衡轴向推力。另外由于蒸 汽比容变化较大，为避免叶片过长，低压缸多分成 多个独立的缸体。
低压缸的纵向温差变化大，是汽轮机温差变 化最大的部分，为减小热应力，改善机组的 膨胀条件，大机组都采用三层缸结构：第一 层为安装通流部分组件的内缸，大都采用部 件组合结构，隔板装于隔板套上；第二层为 隔热层，由于低压缸进汽部分温度较高，外 部排汽温度较低，因此都采用设置隔热板的 方法，使得汽缸温差分散，温度梯度更加合 理；第三层为外缸，用以引导排汽和支撑内 缸各组件。
汽机本体部件结构介绍
高压转子（11级）
调节级（带 高压转子图
高压缸内缸下半部分
汽轮机低压缸部分说明
低压缸共有2×7级反动级，蒸汽通流部分中 间进汽，反向流动做功后的乏汽经两端的排 汽口进入凝汽器。
调速级叶片为双层铆接围带结构。动叶片除 低压缸末三级为扭曲叶片外，其余均为等截 面叶片，调速级叶片和末三级叶片为调频叶 片。高中低压缸隔板静叶均为扭转叶片。末 级为905mm的自由叶片。
汽轮机本体部件组成
静止部分：包括汽缸、隔板套、隔板、喷嘴、 汽封、轴承、滑销系统及紧固零件等。
转动部分：包括主轴、叶轮、叶片、围带、 拉金、联轴器和紧固件等。
汽轮机高压缸部分说明
高、中压缸合缸，通流部分反向布置，低压缸对称分流布置。 该布置方式既可减小轴向推力，又可缩短转子长度，提高机 组的稳定性。
汽轮机轴承
低压转子图
末级长叶片（905mm）
拉金
汽轮机中压缸部分说明
蒸汽经高压缸做功后，从外缸下部的排汽口 排出进入锅炉再热器，再热后的蒸汽返回汽 轮机经左右两个中压主汽门，分别进入左右 两只中压调速汽门。中压调速汽门出口通过 滑动接头与中压缸下缸的进汽室相连。中压 缸共有9级反动级，蒸汽在中压缸膨胀做功后 经连通管进入低压缸。
高压缸为冲动、反动混合式，共有十二级叶片，其中第一级 (单列调节级)为冲动式，其余十一级为反动式。
该汽轮机为反动式汽轮机，轴向推力较大。为减少轴向推力， 采用鼓式转子，且高中压缸通流部分反向布置，形成锥体状， 低压缸为对称分流布置。这样可使轴向推力得到初步平衡。 剩余的轴向推力由设在高中压缸中部的高、中压平衡活塞和 设在高压排汽区的低压平衡活塞平衡。其中高、中压平衡活 塞平衡高压叶片通道上的轴向推力，低压平衡活塞平衡中压 缸通道上的轴向推力。
汽轮机本体结构介绍
汽轮机本体结构介绍第一部分常规汽轮机本体结构介绍一汽轮机主要构成汽轮机本体，汽轮机辅机系统，汽轮机调节控制系统。
1 汽轮机本体主要由转子、静子、轴承及轴承箱、盘车装置四大部分构成。
1.1转子:汽轮机通流中的转动部分,是汽轮机作功的关键部件,由主轴,叶轮,叶片,联轴器等主要零部件组成。
1.2静子: 汽轮机通流中的静止部分及汽轮机的外壳部分,由汽缸、隔板及隔板套、进汽部分、排汽部分、端汽封等主要零部件组成。
1.3轴承及轴承箱：支持轴承用来承受转子的重量并保持转子的径向位置，推力轴承用来固定转子的轴向位置，轴承箱用来安装轴承和轴承座。
1.4盘车装置：在进汽冲转前及停汽停机后使汽轮机继续保持低速旋转的装置，由电动机、减速器、离合器、操纵机构构成。
2 汽轮机辅机系统主要由油系统、汽封系统、疏水系统、凝汽系统、抽气系统组成。
2.1 油系统：主要用于向汽轮机各轴承和盘车装置提供润滑油，向转子联轴器提供冷却油，向调节保安部套提供压力油和安全油，向发电机密封系统提供密封油，向主轴顶轴装置提供顶轴油；主要由润滑油系统，顶轴油系统，油处理系统组成。
2.2 汽封系统：防止高中压缸内蒸汽向外泄漏进入汽机房和窜入轴承箱，防止空气漏入低压缸内影响机组真空度，回收高压及中压主汽阀及调节阀的阀杆漏汽；一般由汽源、调节阀站及其控制装置、减温装置、抽气装置、安全阀组成。
2.3疏水系统：确保在机组启动、停机、升负荷、降负荷运行，蒸汽参数大幅度波动或在异常情况下将汽轮机本体及其本体阀门以及与汽缸连接的各管道内的凝结水排泄出去，从而防止汽轮机进水造成汽缸变形、转子弯曲、动静碰磨，甚至引起叶片断裂。
典型的疏水系统由疏水分管、母管、自动疏水阀、疏水孔板、疏水扩容器、排汽管以及各种消能装置和挡水板组成。
2.4凝汽系统：保证汽轮机排汽在凝汽器中不断凝结，并使凝汽器达到所要求的真空值；是凝结水和补给水去除氧器之前的先期除氧设备；接受机组启停和正常运行中的疏水；接受机组启停和甩负荷过程中的旁路排汽。
汽机本体结构
• （五）叶片的调频
• 当调频叶片的自振频率不符合安全值的要求时，应对叶片 的自振频率或激振力频率进行调整，称之为调频。 1）加装围带、拉金或改变围带、拉金的尺寸。 2）重新研磨叶根之间的结合面，以增加叶根的连接刚性。 3）在叶片顶部钻孔或切角，减小叶片的质量，提高自振 频率。 4）改变叶片组内的叶片数。 5）采用松拉金或空心拉金。 6）在焊接围带和拉金与叶片连接处加焊，或对铆接围带 重新捻铆不合格的铆钉，以增加连接的牢固程度，提高叶片 的自振频率。
•
• （三）叶片的自振频率 • 叶片在静止时的自振频率称为静频率。等截面自 由叶片静频率的计算公式为
(kl ) 2 f 2 EI 3 ml b
• 由上式可知，叶片的自振频率取决于以下因素： • 1）叶片的抗弯刚度（EI）。（EI）越大，频率越 高。 • 2）叶片的高度lb。lb越高，频率越低。 • 3）叶片的质量m。m越大，频率越低。 • 4）叶片频率方程的根（kl），其值与叶片的振型 有关。
f zn n
1 zn n f T e
• •
2.低频激振力 由于制造加工的误差及结构等方面的原因， 级的圆周上个别地方汽流速度的大小或方向可能 异常，动叶每转到此处所受汽流力就变化一次， 这样形成的激振力频率较低，称为低频激振力。 产生低频激振力的主要原因有：个别喷嘴加工安 装有偏差或损坏；上下隔板结合面的喷嘴结合不 良；级前后有加强筋，汽流受到干扰；部分进汽 或喷嘴弧分段；级前后有抽汽口。若一级中有i个 异常处，则低频激振力频率为： • f=in
转子振动力平衡方程
转子振动偏心离心力与抵抗变形的弹性恢 复力P＝Ky大小相等，方向相反，即
2=ky m（e+y）w·
m e 2 e y 2 K m K /(m 2 ) 1
汽轮机本体
331
300 270
31.04
32.18 32.96
9.23
9.39 12.04
332
300 270
31.00
32.18 32.96
1
26.4
155
50.8
14.2
180
49.8
2 低 压 转 子
30.7
137
51.4
15.4
143
51.2
3
33.2
109
52.0
17.1
101
52.0
4
34.8
76
53.8
19.2
66
54.2
5
51.3
36.5
55.4
22.9
30.5
55.6
表2—4短路力矩和120°非同步并列力矩引起的应力（10牛顿/毫米2） 扭应力（10牛顿/毫米2） 转子部位名称 额定应 力 7.9 7.9 5.9 4.3 二相短 路 11.9 11.8 9.5 7.1 三相短 路 11.7 11.8 10.0 7.4 许用应 力 39 39 39 46.2 非同步并列 120°非同步并 列 10.3 10.9 9.4 7.2 许用应 力 45.4 45.4 45.4 53.9
图2—1 中压内、外缸间密封圈结构图
参考图2—2：中压缸抽汽口布置图
2.1.1.3 内缸的支承与热膨胀
图2—4中压缸进汽室处中分面导向滑块的支承图
2.1.2 喷嘴组、隔板及隔板套。
隔板由静叶片、隔板体、隔板外缘、隔板汽封等主要部件构成
图2—5隔板与本级动叶叶顶汽封结构图
2.1.3 汽缸结合面的螺栓
发电机转 子 9100 4830 940 8640 450
第二章汽轮机本体结构
第二章汽轮机本体结构第一节汽缸及滑销系统汽缸是汽轮机的外壳，是汽轮机最重要的部件之一。
也是汽轮机中重量大，形状和受力状态复杂的一个部件。
汽缸的作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开，以形成蒸汽热能转换为机械能的封闭汽室。
并在其内部支承固定喷嘴组、隔板套(静叶持环)、隔板(静叶环)、汽封等静止部件。
汽缸外部还连接有进汽、排汽、回热抽汽及疏水等管道以及支承座架等。
汽缸应具有足够的强度和刚度，以承受工作时汽缸内外的压力差、蒸汽流出静叶时对静止部分的反作用力和各种连接管道热状态时对汽缸的作用力。
同时，能承受各零件的自重和管道的安装拉力，以及沿汽缸轴向、径向温度分布不均而引起的热应力。
特别是在快速启动、停机和工况变化时，将引起很大的温度变化，会在汽缸和法兰中产生很大的热应力和热变形。
不同机组的汽缸有不同的结构特点，它受机组容量、新汽参数、排汽参数、是否采用中间再热以及制造厂家的制造方法、工艺水平等各方面的影响。
例如，根据进汽参数的不同，可分为高压缸、中压缸和低压缸；按每个汽缸的内部层次可分为单层缸、双层缸和三层缸；按通流部分在汽缸内的布置方式可分为顺向布置、反向布置和对称分流布置：按汽缸形状可分为有水平接合面的或无水平接合面的和圆筒形、圆锥形、阶梯圆筒形或球形等等。
本机组的汽缸采用高、中压汽缸合缸的结构。
因为进汽参数较高，为减小汽缸应力，增加机组启停及变负荷的灵活性，高、中压汽缸设计为双层缸结构。
本机组有两个低压缸。
由于低压排汽容积流量很大，要求较大的排汽面积。
为此，低压汽缸采用了流量等分、几何形状相同的双分流结构，即低压汽缸带有两个排汽口。
这样，既可增大排汽面积避免采用过长的末级叶片，又可减少机组的轴向推力。
为了减少温度梯度，低压缸设计成三层缸结构。
一、汽缸的结构特点机组的高、中压汽缸和低压汽缸由于工作条件的差异，具有不同的结构特点，现分别介绍如下：1．高、中压汽缸高、中压汽缸采用的是合缸结构，通流部分反向布置型式，其结构见图2-1所示。
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联轴器
定义：转子与转子之间的联接部件，又称靠背轮、 对轮或联轴节；
分类：刚性、半挠性和挠性； 135MW机组各转子之间的联接均采用刚性联轴器。
动叶片
分类：等截面直叶片、变截面扭叶片 结构：叶根、叶身、叶顶、叶顶连接件四部分
135MW机组调节级叶片
135MW机组高压通流部分
2、台板支撑（低压外缸）
下缸猫爪中分面支撑
适用于高参数大容量机 组高压缸支撑
下缸猫爪非中分面支撑
（图4-30） 适用于温度不高的中低 参数机组的高压缸支撑。
滑销系统
滑销系统可保证转子和汽缸中心在热膨胀前后保持一致； 滑销系统由横销、纵销、立销、猫爪横销、斜销、角销等组成。 立销：保证汽缸与轴承座之间不发生左右相对移动； 猫抓横销：布置在汽缸搭角下，固定汽缸与轴承座的轴向位置关系； 横销：布置在汽缸支座（或轴承座）与台板之间，保证汽缸在台板上有
壁和连接法兰的厚度。 节约贵重钢材耗量，高温部分尽量集中在较小
的范围。 工艺性好，便于加工制造、安装检修，便于运
输。
1、总体结构
汽缸多由水平对分的上、下汽缸组成。上、下 缸的结合面为水平中分面。
单缸结构：50MW及已下的机组。（参见图424）
多缸结构：大容量中间再热汽轮机。 按压力分：高压缸、中压缸和低压缸；
转鼓式转子：反动式汽轮机采用，无叶轮，动叶 片直接装在转鼓的凸环上（反动式汽轮机级数较 多，动叶栅的反动度大，采用转鼓式转子可缩短 轴向长度，避免轴向推力过大）
轮盘式转子
转鼓式转子
按制造分类：
套装转子 整锻转子 整锻-套装转子 焊接转子
套装转子
整锻转子 焊接转子
整锻-套装转子
3、高压进汽部分
指从调节阀到第一级喷嘴叶栅的区域，是汽轮机中 承受压力、温度最高的区域 主蒸汽进气管与喷嘴室之间通过弹性密封环滑动连 接， 高压缸进汽采用带有弹性密封环的钟形套管结构。
4、排气缸
单缸汽轮机的低压段及多缸汽轮机的低压缸，统 称排气缸。
特点： 1）承受压力、温度低 2）进汽口与排气温度相差大，存在热膨胀问题。 3）要有合理的倒流形状，充分利用排气余速， 减小流动损失。
静叶持环：嵌装几个静叶环
汽封及汽封系统
转子与静子之间存在间隙，间隙的存在会导致 漏气。为减少蒸汽泄漏和防止空气进入，采用 汽封装置
汽封分类
轴端汽封（轴封） 高压轴封：防止蒸汽漏出汽缸，造成能量损失，恶化运行环境 低压轴封：防止空气漏入汽缸使凝汽器的真空降低。
隔板汽封：隔板内圆与转子之间的汽封。 作用：阻止蒸汽经隔板内圆绕过喷嘴流构
第二章 汽轮机本体结构
汽轮机转子 动叶片 汽缸 进汽部分及中低压联通管 喷嘴组、隔板及隔板套、静叶环及静叶持环 汽封及轴封系统 轴承 盘车装置
汽轮机转子
按结构分类：
轮盘式转子：冲动式汽轮机采用，具有叶轮，叶 轮的外缘安装动叶栅，隔板安装在叶轮之前；
135MW机组中压通流部分
135MW机组低压通流部分
汽缸
概述
作用：汽轮机外壳，将通流部分与大气隔开， 同时组织蒸汽有规律流动；
结构： 内部支撑固定喷嘴组、隔板套（静叶持环）、 隔板（静叶环）、汽封等静止部件； 外部连接进汽、排汽、回热抽汽及疏水等管道；
结构要求
足够的刚度、强度，以及良好的蒸汽严密性。 受热时能自由膨胀，并始终保持中心不变。 流通部分有良好的流通性能。 形状简单对称，壁厚均匀变化，尽量减薄汽缸
隔板套：嵌装几个隔板后，装于汽缸上。
优点：便于拆装，减少汽缸上抽汽口对级间距离的影响， 减少汽轮机轴向尺寸，简化汽缸形状，有利于启停和负荷 变化。
缺点：增大了汽轮机的径向尺寸，延长了启动的时间。
支承和定位方式：悬挂销和键的结构
静叶环和静叶持环
静叶环：反动式汽轮机除调节级和低压末两级 外,均采用静叶环固定喷嘴叶栅
相对固定的轴向位置； 纵销：布置在轴承座下，保证机组在台板上的横向位置正确。 死点(膨胀死点)：横销中心线与纵销中心线的交点；其位置不变，只能
以该点为中心前、后、左、右膨胀
135机组滑销系统
隔板、隔板套和静叶环、 静叶持环
隔板和隔板套
隔板：冲动式汽轮机各压力级采用隔板和叶轮的形式来 固定喷嘴叶栅和动叶叶栅 作用：固定汽轮机各级的静叶片，阻止级间漏气，并将 汽轮机通流部分分隔成若干个级。 结构要求：足够的刚度和强度、良好的汽密性、合理的 支承与定位（隔板与汽缸、转子有良好的同心度） 分类：焊接隔板和铸造隔板 1）焊接隔板：有较高的刚度和强度、良好的汽密性，用 于250℃以上的高中压级。 2）铸造隔板：用于温度低于350℃的级。
上汽300MW机组高压转子 上汽300MW机组低压转子
关于转子中心孔
优点 去除大部分缺陷，有利于去氢，方便检查转子中心部位
的缺陷。 缺点 （1）使转子工作应力增大，制造成本增加； （2）运行中易出现中心孔进油、进水、腐蚀，引起转
子不明的振动； （3）检修、动平衡复杂。 随着锻造、热处理及探伤技术水平的提高，无中心孔的
汽缸的支承
单缸汽轮机的高压段或多缸汽轮机的高、中 压缸，多用猫抓支承在相应的轴承座上。 （避免直接和轴承座相连接引起轴承温度过 高）
汽缸排汽段或低压缸多与低压转子轴承座做 成一体（排汽段蒸汽温度甚低，不会引起轴 承温度过高）
1、猫爪支撑
上缸猫爪中分面支撑
猫爪支撑
上缸猫爪支撑 下缸猫爪支撑
通流部分汽封：叶顶汽封和根部汽封 作用：阻止根部的漏汽
结构形式： 曲径式：梳齿形、J形、枞树形（现代汽轮机均采用） 碳精环式 水封式
2、高中压缸
工作特点：缸内压力、温度很高。对于初参数 在12.7MPa、535℃及以上的汽轮机，将高压 缸做成双层汽缸，并在内外汽缸的夹层中间通 以低于初温、初压的蒸汽，减小汽缸承受的温 差和压差，从而减少起、停及工况变动时的热 应力。
结构形式：高中压分缸；高中压合缸。 高中压合缸时要设置一套高中压缸的冷却系统。