汽轮机轴承的结构及作用
汽轮机转子可倾瓦结构及检测方法
汽轮机转子可倾瓦结构及检测方法摘要：文章中主要阐述了发电机组转子支撑轴瓦的结构，检修中的检测方法。
关键词：轴承；可倾瓦；抗振性简介：支承轴承是汽轮机的重要部件之一，支撑发电机组转子全部动、静载荷，可倾瓦工作环境直接影响到发电机组是否能安全运行，针对可倾瓦支承轴承在日常运行中容易出现的问题，需要提出行之有效的检修方法和检修工艺，为便于掌握检修工作下面介绍可倾瓦的结构及检测方法。
1、可倾瓦的结构1.1 可倾瓦轴承可分为轴承体及轴瓦两部分，下面分述结构、形式。
轴承体是一般铸钢铸成，由水平结合面分为上。
下两部分，下轴承与轴承座之间四块垫铁接触，水平面与轴承座平行。
上轴承体水平结合面与轴承座水平结合面接触，用四个螺丝固定。
如图1所示：为便于安装及检修调整轴瓦紧力轴承体内上部两个可倾瓦按旋转方向分别有供油管直接供油。
如图2所示：下部两块支承可倾瓦按旋转方前部各设两个供油管，轴承体前。
后设有档油板，防止有润滑油顺轴外流，油档为一般铁板制成，并镶有铜制的密封齿，密封齿与轴保持0.15-0.25mm间隙。
1.2 可倾瓦是超临界机组高压转子、中压转子、低压转子所配套的支承轴瓦，由上、下轴承体组成，轴瓦体为铸钢内衬轴承钨金，加工成所需要的形状，使轴瓦内径与轴径形成楔形间隙保证在机组运行中产生稳定的油膜。
可倾瓦每块瓦内孔成圆筒形状与轴径相吻合，上部两块可倾瓦与轴顶部间隙一般为0.4mm左右，下部两块可倾瓦设有四个顶轴油孔，供机组盘车时供压力6.5-7.5MPa顶轴油，将轴顶起高度为0.05mm。
超临界机组轴瓦设置高压油顶轴装置，它在下瓦每个可倾瓦开四个顶轴油孔直径6mm，在盘车启动前由专用高压活塞式注油泵供入压力7.5MPa高压油，将轴顶起使转子起动时磨擦力矩降低，减少转子临时热弯曲创造条件，同时也减小轴瓦的磨损。
2、可倾瓦的检查2.1 可倾瓦外表的宏观检查，可倾瓦分解后对轴瓦作如下检查，轴承钨金表面工作痕迹是否符合要求，工作表面是否被磨损，轴承钨金表面有无损伤及腐蚀现象，轴承钨金有无裂纹，用仪器对轴瓦钨金表面进行检查有无脱胎现象。
汽轮机本体结构介绍
一、汽缸、进汽部分、滑销系统
滑销系统
a、下猫爪支撑 b、下猫爪中分面支撑 c、上猫爪支撑
一、汽缸、进汽部分、滑销系统
滑销系统
1－上缸猫爪 2－下缸猫爪 3－安装垫片 4－工作垫片 5－水冷垫铁 6－定位销 7－定位健 8－紧固螺栓 9－压块
在装汽封环的相应转子上有一系列的台阶形汽封 槽，汽封环上加工有汽封齿，汽封齿有高齿和低 齿，二者相间排列，分别对者转子上的凹槽和凸 肩。汽封环一般有多块组成，置于汽封槽内，并 用弹簧片压住。
低压部分汽封环上的汽封齿做成平齿转子相配表 面亦为平圆柱面，其结构比高、低齿汽封简单。 汽封齿尖端很薄，即使动、静间发生磨擦，其产 生的热量也不大，且汽封环是有弹簧片压住，磨 碰时能作径向退让。汽封齿间隙在总装时修正。
六、轴承箱与轴承
前轴承座位于机组高压缸的调阀端，为一钢板焊 接的长方箱形结构。它支承高压转子，并在转子 接长轴上装置主油泵轮及危急遮断器。前轴承座 还装有差胀、转速、振动、偏心监视及键相器的 传感器，此外，还装有危急遮断控制器及试验装 置。
前轴承座有内部油管路系统，向安装于前轴承座 内、外的部件供油。
进气部分
一、汽缸、进汽部分、滑销系统
滑销系统 支撑基础必须稳固，其固有频率应避开汽轮发电
机的工作转速； 汽缸与轴承座应有良好的刚性，以免变形； 保证各汽缸在机组启动、运行、停机的过程中温
度变化时能自由膨胀和收缩，静子与转子中心线 保持一致，避免动、静部分之间的间隙消失以致 发生动静摩擦。
叶根部分：T型，叉型和枞树型。 叶顶部分：安装围带（也称复环）和拉金（拉
筋），安装围带是为了减小叶片工作弯应力，调 整叶片自振频率，减少叶顶漏汽。
汽轮机各设备作用及内部结构图
汽轮机各设备的作用收藏01. 潑汽设备主耍有證汽器、備坏水泵、抽汽器、潑给水泵等组成。
任务;⑴在排汽口建立并保持高度真空。
(2)把汽轮机择汽漫结戒水，再由議结泵送至回热加热器，戒为供给锚炉的给水。
此外，还有一定的真空除氧作用。
02.曆汽器冷却水的作用：将排汽搀逼成水，吸收择汽漫结所粹放的热量。
03 •加热器疏水装置的作用：可靠的將加热器的脸水mm,间时肪止蒸汽陌之漏岀。
04.轴封加热器的作用：回收轴封爲汽，用以加热証结水从而裁少轴封漏汽及热量损失，并改善车间的坏境条件。
05.低压加热器潑结水旁路的作用：当加热器发生故障或杲一台加热器停用时，不致中斷壬礙给水。
06 •加热器安装排空气「1的作用：为了不使空气在刑管的表而形成空气顺，使热皿增大，严車地影响加热器的传热效果，从而降低换热效率，故安装排空气门。
07 •高压加热器设置水侧保护装置的作用：当高圧期热器发生故障或管子破裂时，能迅速切斷加热器管束的给水，间时Q能保证向鋸炉供水。
0&除氧器的作用：用来除去角炉给水中的氧气及貝他气It,保证给水的品质。
冋时，Q能加热给水提高给水富度。
09•除氧器设置水討简的目的：保证除氧器不发生满水倒這人其他设备的事故。
肪止除氧器超压。
10•除氧器*箱的作用：協存给水,平畅给水泵向鋸炉的供水量与第给水泵送进除氧器水量的差额，U而満足銅炉给水量的需要。
“ •除氧器再沸IB管的作用:有科于81组启动前对水箱中给水HSR备用水satt水温。
正常运斤中对提高除氧效果有益处。
12•浪压止回牌的作用:用于IB止管道中的液体例遍。
13.5iIH的作用:一种保证设备安全NNHo14•管道支吊架的作用：固定管子，并承受管道本身及菅道逍体的垂量和保温林料車量。
15 •给水泵的作用:向鋸炉连续供给具有足皤压力，流量和相当富度的给水。
16 •備环水泵的作用：主要是用来向汽轮机的證汽器提旅冷幼水，冷漫进人雄汽器的汽轮机«fi, it外,ii向冷油器、发电机冷和器等提供冷期水。
汽轮机结构识别汇总讲解
（a）立销；（b）猫爪横销；（c）横销；纵销；（d）角销 图4-44 汽轮机各部位滑销
国产引进型300ＭＷ汽轮机滑销系统 1—纵销；2—猫爪横销；3—定中心梁；4—纵销；5—横销
Ⅴ、 轴承
• 汽轮机的轴承有推力轴承和支持轴承两种类 型。
• 支持轴承的作用是承担转子的重量及转子不 平衡质量产生的离心力，并确定转子的径向位置， 保证转子中心与汽缸中心一致，以保持转子与静 止部分间正确的径向间隙；
2.低压缸
国产300MW双层结构低压缸 1—内缸；2—外缸；3—排汽室；4—扩压器；5—汽轮机后轴承； 6—隔板套；7—扩压管斜前壁；8—进汽口；9—低压转子
喷水减温装置 1—进水管；2—喷水管
3.进汽部分
• 高压缸的前端即从调节 阀到调节级喷嘴这段区域 是汽轮机的进汽部分，它 包括蒸汽室和喷嘴室，是 汽轮机中承受压力和温度 最高的部分。
学习情境 1
汽轮机结构识别
汽轮机静止部分结构 汽轮机转动部分结构
教学目标
静止部分
• Ⅰ、汽缸
• 一、汽缸的作用
• 汽缸是汽轮机的外壳。其作用 是将进入汽轮机的蒸汽与大气隔开， 形成蒸汽能量转换的封闭汽室；汽 缸内部安装着隔板和隔板套、汽封 等部件，外部与进汽、排汽及抽汽 等管道相连接，因此还起着支承定 位的作用。
• （一）冲动级隔板
• 冲动式汽轮机的隔板主要由静叶片、隔板体和隔 板外缘组成，主要形式有焊接式和铸造式两种。
• 1．铸造隔板
• 2．焊接隔板
• （二）反动级隔板（静叶持环）
• （三）隔板套
Ⅲ、汽封
• 一、汽封的作用
• 汽轮机工作时，转子高速旋转而静止部分不动， 动、静部分之间必须留有一定的间隙，避免相互 碰撞或摩擦。而间隙两侧一般都存在压差，这样 就会有部分蒸汽通过间隙泄露，造成能量损失， 使汽轮机效率降低。为了减小漏汽损失，在汽轮 机的相应部位设置了汽封。
汽轮机结构讲解
汽轮机结构讲解
汽轮机是一种将热能转化为动能的设备，主要由转子、静子和附件三部分组成。
1.转子
汽轮机的转子包括高压转子和低压转子。
高压转子通常由几个高温区域和中间几个低温区域组成，需要高温材料承受高温高压。
低压转子则由多个低温区域组成，可以采用高强度材料。
转子通常采用重点部位类似叶片的‘I’梁型结构，可以大幅提高承受力和高速平衡性能。
2.静子
汽轮机的静子包括高压缸、中压缸和低压缸。
其中，高压缸位于气流进口处，收缩后气流经过中压缸和低压缸继续排出。
不同压力区域的静子使用不同的材料和结构。
3.附件
汽轮机的附件包括轴承、密封件、润滑系统等。
轴承是支撑转子的重要组件，需要承受高速旋转和负载，通常采用油膜滑动轴承或气膜滑动轴承。
密封件是防止气流泄漏的重要组件，通常采用各种不同类型的装置来实现。
润滑系统是为了降低各组件间摩擦损耗和保证零件的长期性能而设计的。
总体而言，汽轮机属于高温高压环境下运转的设备，因此各个组
件要承受极高的压力、温度和振动力。
设计和制造汽轮机需要高度专
业化的技能和精密的加工工艺，以确保设备能够长期高效稳定地运行。
第六章 汽轮机主要零件结构与振动
图6-48 叶片组的切向A型振动
图6-49叶片组的切向 B0型振动
（2）轴向振动 叶片组的轴向振动往往 与叶轮的轴向振动耦合在 一起，必然伴随这叶片的 扭转振动。 2.叶片组的扭转振动 在叶片扭转振动发生时， 围带与叶片保持便捷连续， 围带必然产生弯曲振动。 所以叶片组的扭转振动分 为组内各叶片的牛转子振 动和叶片组的扭转振动。
图6-15 铸造隔板
1—外缘；2—静叶片；3—隔板体
2、隔板套 隔板套用于固定隔板。现代高参数大功率汽轮机往往将 相邻的几级隔板状在同一隔板套中，隔板套在固定于汽缸 上。隔板套结构的分级基本上是由汽轮机抽汽情况决定的， 相邻隔板套之间有抽汽，这样可充分利用隔板套之间的环 状汽流通道，而无须借加大轴向尺寸的办法取得必要的抽 汽通流面积。 隔板套分为上下两半，而只通过中分面法兰用螺栓和定 位螺栓连接在一起。隔板套在汽缸内的支承和定位采用悬 挂销（搭子）和键的结构。隔板套通过其下半部分两侧的 搭子支承在下汽缸上，其上下中心位置由其底部的定位销 或平键定位。为保证隔板套的自由膨胀，装配时隔板套与 汽缸凹槽之间留有1~2mm的间隙。
图6—18 油膜的工作原理
（a）有相对运动，无施加垂直方向载荷作态； （b）无相对运动，有垂直方向荷载状态； （c）既有相对运动，也有垂直方向载荷状态； （d）两平面间构成楔形，有相对运动和垂直方向的载荷状态
（二）径向支承轴承 1及油楔中的压力分布（周向） （b）油楔中的压力分布（轴向） l—轴承长度；d—轴颈直径
2π n fd = = in 2π / i
2、高频激振力：（由喷嘴的尾迹扰动产生）
2π n fg = = Zn 2π / Z
对于部分进汽的 级，激振力的频率为 Z fg = n e
汽轮机 - 结构
汽缸
汽轮机下缸及转子图
（二）汽缸的支承方式
IP Turbine HP Turbine
内缸的支撑
（三）、 滑销系统（结构、作 用）和汽轮机的热膨胀
❖ 一）滑销系统的基本结构 ❖ 1) 纵销 ❖ 位置： 轴承座底部和台板之间 ❖ 结构：轴承座底部和台板开矩形纵向槽，
中间装入长条形销（键） ❖ 作用：限制轴承座横向运动，确保轴承
座在汽缸膨胀推动下严格地沿纵向移动。
2）横销
❖汽缸支撑横销：猫爪横销或（低压缸与基座）
3) 立销
❖位置：轴承座纵向内端面中心处（横 向）、汽缸两端中心处（横向）。
❖ 结构：轴承座纵向内端面中心处（横向） 焊T形销，汽缸前端中心（横向）处焊U 形槽
❖ 作用：限制汽缸、轴承座之间中心的相 对运动
❖4) 角销 ❖位置：前轴承座底部纵向凸出边沿上
❖结构：类似角铁状，压在轴承座底部纵向凸 出边沿上
❖ 缸的数目：单缸、多缸 ❖ 排汽口的数目：单排汽口、多排汽口 ❖ 轴的数目：单轴、双轴 汽轮机的发展历程：单级、多级、多缸、双轴 多级：功率、压差增大的要求。 多缸：功率、流量增大的要求。 双轴：功率、流量增大，排汽口增多，若仍用
单轴，则轴变长，刚度下降。
～
HP
LP
～
单缸单排汽口 双缸单排汽口
HP
❖作用： 防止前轴承座纵向滑动过程中翘起， 确保座底面与台板紧密接触，轴承中心线与 地面平行，转子中心线与地面平行.
汽轮机结构
（二）
排汽缸
汽轮机末级排汽倒入凝汽器的部分
1、结构：铸造结构和钢板焊接结构。
2、设有导流板以减小排汽压力损失。
3 、低压缸喷水减温装置：机组启动、空负 荷及低负荷时，蒸汽流量很小，不足以带走 低压缸内摩擦鼓风产生的热量，引起排汽温 度升高，为防止低压缸温度过高，排汽缸上 设置低负荷了喷水减温装置。
4、大机组低压缸的特点：
（1）排汽缸尺寸庞大，一般采用钢板焊接结构；
（2）在热机组低压缸的进汽温度一般超过230℃，与排汽 温度差达200 ℃，因此也采用双层结构。通流部分在内缸 中承受温度变化，低压内缸用高强度铸铁铸造，低压外缸 仍为焊接结构。庞大的外缸只承受排汽温度，温差变化小。 （3）为防止长时间空负荷运行，排汽温度过高而引起排 汽缸变形，排汽缸内设有喷水降温装臵；
4、可倾瓦
高压油顶起装臵：减少盘车启动力矩，防止启动、 停机过程中转子转动很慢时轴瓦的磨损。
三、推力轴承 （一）推力轴承的油膜形成 （二）推力轴承的结构
（三）推力间隙：
推力盘在工作瓦片和非工作瓦片之间的移动距离叫做 推力间隙。一般不大于 0.4mm 。瓦片上的乌金厚度一般为 1.5mm，其值小于汽轮机通流部分动静之间的最小间隙， 以保证即使在乌金熔化的事故情况下，汽轮机动静部分也 不会相互摩擦。
3、 法兰螺栓加热装臵：减小汽缸、法兰和螺
栓之间的温差，有效控制机组的胀差，缩短 启动时间。
法兰螺栓加热装臵均设有高、低温汽源。 4、双层汽缸：减轻单个汽缸的重量；合理利 用材料；缸壁薄、内外温差小，有利于改善 机组的启动性能和变工况适应能力。 5、双层进汽管：既要保证高压蒸汽的密封又 要保证内外缸的相对膨胀。
汽缸外部保温不良，造成收入不均
造成汽缸裂纹的主要原因：
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汽轮机轴承的结构及作用
汽轮机采用的轴承有径向支持轴承和推力轴承两种。
径向支持轴承用来承担转子重量和旋转时的不平衡力，并确定转子的径向位置，以保证转子旋转中心与汽缸中心一致，从而保证了转子与汽缸汽封、隔板等静止部件的径向间隙。
推力轴承承受蒸汽作用在转子上的不平衡轴向推力，并确定转子的轴向位置，以保证通流部分动静间正确的轴向间隙。
一、推力轴承
推力轴承安置在第一号径向轴承外侧轴承座内，为自位式推力轴承，它能自动地把载荷均匀地分布在各瓦块上，避免了所有瓦块都要有一准确的相同厚度的必要性。
推力盘和汽轮机轴制成一体，在其两侧各安装有6块推力瓦，这些瓦块支承于调整块上。
调整块装配在制成两半的支承环内，并用自
位定位销支持，通过调整块的摆动使各瓦块的表面载荷均匀。
在推力盘轴线与轴承座内孔轴线不完全平行时，通过各调整块的位移，推力瓦块的载荷也能均匀分布。
支撑环装在推力轴承套中，通过支撑环键来防止支撑环和推力轴承的相对移动。
推力轴承套在水平处对分，上下两半用螺栓和销子固定，防止推力轴承套在轴承座中转动。
该轴承还设有定位机构，用以调整推力轴承套的轴向位置，使汽轮机转子在汽缸内获得正确位置，防止动静部分摩擦。
该推力轴承应用油膜原理。
轴承始终浸在压力油中，油直接从主机润滑油管路供给。
在排油管路上设有节流孔螺栓，以控制排油量，保证轴承内充满润滑油，并使润滑油具有一定的流量。
二、径向轴承
四个径向支持轴承，高、中压转子和低压转子各两个。
高、中压部分两轴承采用四块可倾瓦块结构，其特点是：可避免油膜振荡，运转中具有良好的稳定性，可倾瓦之上瓦块出油侧外圆沉孔处装有减振弹簧将瓦块紧压于轴颈上，运转时可防止上瓦摆动。
1、高中压缸前轴承
高中压缸前轴承为自位式可倾瓦轴承。
用于由于温度改变而又同时要求保持良好对中性的场合，以适应转子倾角的变化。
由于喷嘴的调节，调速汽门的相应开启，蒸汽进入不同的喷嘴弧段，通过调节级后而做功，这时作用在高中压轴承的负载大小和方向是变化的，可提供优良的稳定性，并能良好的消除轴颈振动。
该轴承由四个按照同一个公差直径钻孔的的巴氏合金钢瓦块组成。
每个瓦块被支承在轴承环上，通过调整垫块便有一个准确的位置，还可以使瓦块与轴颈表面对中，像内衬套一样，嵌入瓦块中心，随着调整快的圆形转动。
当转子因自重而挠曲时，轴瓦随之倾斜，以保持轴颈中心线与轴承中心线平行，所以称为自位式。
轴承体制成两半，并在水平中分面用销定位，各瓦块都装在轴承体内，并以球面垫块来支承和定位，垫块球面与位于各瓦快中心的垫片接触，这样，可允许轴承转动时与转子自动对中。
轴承润滑油来自主机润滑油母管，通过轴承体的下半，然后轴向进入轴承体两端的环形通道，再从环形通道穿过六只钻孔进入轴承瓦块，其中两只在垂直中心线的顶部，在水平中心线的两侧各两只。
润滑油也通过垂直中心线底部的单个钻孔供给轴承，润滑油沿轴颈分布并在两端流出。
由挡油环来防止从轴承两端大量漏油。
润滑油通过油封环下半和挡油板上的通道返回轴承座。
限位销用来防止油封环的转动，。
挡板和用来防止外挡油环功能受影响而从轴承座或沿转子轴漏出过量的润滑油。
2、高中压缸后轴承
高中压缸后轴承为可倾瓦轴承，其由孔径镗到一定公差的四块浇有巴氏合金的钢制瓦块制成，各瓦块均支承在轴承体内，并由自位垫块定位，自位垫块除决定各瓦块的位置外，尚可嵌入瓦块中心的内垫片作为自位垫块球形面的支点，来调整瓦块和轴颈表面。
自位垫块的平面端则与磨成要求厚度的外垫片紧贴，以维持适当的轴承间隙。
轴承体制成两半，并在水平中分面用销定位，安装在加工于轴承座下半和轴承盖内孔上的槽内，这条槽确定轴承的轴向位置。
销则定周向位置。
轴承通过在轴承座下半的多管块由润滑油系统来的油润滑。
油由挠性管引到轴承体，然后通过位于水平和垂直中心线的4个开孔进入轴承瓦块，油沿着各瓦块间的轴颈表面分布并从两端排出，挡油环和油板防止从轴承两端大量漏油，挡油环做成两半并固定在轴承体上，油通过钻在挡油环上的一些油孔和挡油板上的通道返回轴承座。
用限位销防止挡油环转动。