汽輪機(jī)運(yùn)行技術(shù)

1、汽輪機(jī)運(yùn)行技術(shù)安徽新力電業(yè)科技咨詢有限責(zé)任公司第一章第一節(jié) 供熱汽輪機(jī)簡述一、汽輪機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 汽輪機(jī)是一種以蒸汽為工質(zhì)，并將 蒸 汽 的 熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，是現(xiàn)代火力發(fā)電廠中應(yīng)用最廣泛的原動機(jī)。它具有單機(jī)功率大、效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)和使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。無論是在常規(guī)的火電廠還是在核電站中，都采用以汽輪機(jī)為原動機(jī)的汽輪發(fā)電機(jī)組。全世界由汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電量約占各種形式發(fā)電總量的80%. 在熱力發(fā)電廠中，可以利用汽輪機(jī)的排汽和中間抽汽來滿足生產(chǎn)和生活上供熱的需要 ，這種既供電也供熱的汽輪機(jī)稱為供熱式汽輪機(jī)，在能源的綜合利用方面具有較高的經(jīng)濟(jì)性，對合理利用資源也具有十分重要的意義。

2、火力發(fā)電的重要問題是提高熱效率，辦法是提高鍋爐的參數(shù)（蒸汽的壓強(qiáng)和溫度）。90年代，世界最好的火電廠能把40左右的熱能轉(zhuǎn)換為電能；大型供熱電廠的熱能利用率也只能達(dá)到6070。此外，火力發(fā)電大量燃煤、燃油，造成環(huán)境污染，也成為日益引人關(guān)注的問題。 二、汽輪機(jī)的發(fā)展方向 其發(fā)展的主要特點(diǎn)是: (1)增大單機(jī)功率1)單位功率投 資 成 本 低。如蘇聯(lián)800MW機(jī)組的單位功率成本比500MW 機(jī)組的低 17%，而1200MW機(jī)組的單位功率成本又比800MW機(jī)組的低15%-20%。2)單機(jī)功率越大，機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性越好。如法國600MW機(jī)組的熱耗率 比 125 MW機(jī)組的熱耗率降低了276. 3kJ/(k

3、Wh)，即每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤4萬噸(2)提高蒸汽參數(shù)。 增大單機(jī)功率后適宜采用較高的蒸 汽參 數(shù) 。 現(xiàn)代大功率機(jī)組采用的新蒸汽參數(shù)越來越高，從高溫高壓機(jī)組發(fā)展到超高壓、亞臨界、超臨界機(jī)組。當(dāng)今世界上300MW及以上容量的機(jī)組均采用亞臨界(16一18MPa)或超臨界壓力(23一26MPa)機(jī)組，甚至采用超超臨界壓力的機(jī)組(Po=32MPa, to=600);到2000年，最高進(jìn)汽參數(shù)達(dá)到Po=35MPa, to=650。蒸汽初溫度多采用535-565V，即盡量控制在珠光體鋼允許的565以下，力求不用或少用奧氏體鋼 (3)普遍采用中間再 熱 。 采 用中間再熱后可降低低壓缸末級排汽濕度，減輕末級葉

4、片水蝕程度，為提高蒸汽初壓創(chuàng)造了條件，從而提高機(jī)組內(nèi)效率、熱效率和運(yùn)行可靠性。有些機(jī)組甚至采用了二次再熱。(4)采用燃?xì)庖徽羝?聯(lián) 合 循 環(huán)，以提高電廠效率。目前，以天然氣和油為燃料的燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電效率已達(dá)50%以上，技術(shù)已經(jīng)成熟;以煤為燃料的聯(lián)合循環(huán)，例如整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)，在我國也在籌劃建設(shè)中。 (5)提高機(jī)組的自動化水平。 大功率機(jī)組的控 制 極 其 復(fù)雜，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得機(jī)組的自動化控制水平逐漸提高。利用計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行運(yùn)行的實(shí)時監(jiān)控，性能、效率的在線計(jì)算，啟動、停機(jī)、增減負(fù)荷的自動控、利用設(shè)備診斷技術(shù)等，以系統(tǒng)運(yùn)行管理為目標(biāo)的超自動運(yùn)行火力發(fā)電時代。 (6)提高

5、機(jī)組的可靠性。 機(jī) 組 容 量 大、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相應(yīng)地發(fā)生事故的因素也增多，因此提高其安全可靠性非常重要。現(xiàn)代大機(jī)組在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采取了大量提高可靠性的措施，例如單獨(dú)閥體結(jié)構(gòu)、多層汽缸、轉(zhuǎn)子冷卻、取消轉(zhuǎn)子中心孔等。為了提高機(jī)組運(yùn)行、維護(hù)和檢修水平，增設(shè)和改善了保護(hù)、報警和狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，同時還配置了智能化故障診斷系統(tǒng)。 (7)提高機(jī)組的運(yùn)行水平。 基于壽命管理的變負(fù)荷控制方式，機(jī)爐電的協(xié)調(diào)控制等都是運(yùn)行水平提高的標(biāo)志。隨著電網(wǎng)容量的不斷增大，調(diào)峰任務(wù)也勢必落到大機(jī)組上，因此大機(jī)組在結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)方面應(yīng)能適應(yīng)變工況運(yùn)行的性能要求。經(jīng)常保持主輔設(shè)備和系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行，以提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，并保證規(guī)定的設(shè)備

6、使用壽命，這是評價大容量機(jī)組技術(shù)水平的重要標(biāo)尺。 三、熱 電 聯(lián) 產(chǎn) 汽輪機(jī)目前的地位和作用 推廣熱電聯(lián)產(chǎn)、集中供熱，提高熱電機(jī)組的利用率，發(fā)展熱能梯級利用技術(shù)，熱、電、冷三聯(lián)產(chǎn)技術(shù)和熱、電、煤氣三聯(lián)供技術(shù)，提高熱能綜合利用率?！崩纾凑盏攘糠ㄓ?jì)算，1kg煤發(fā)電、1kg煤供熱與2kg煤熱電聯(lián)產(chǎn)，熱電分產(chǎn)即便采用600MW超臨界發(fā)電機(jī)組和較高效率的燃煤供熱鍋爐也只能發(fā)出3. 11kWh電力和供應(yīng)4.88kWh熱能;熱電聯(lián)產(chǎn)即便采用12MW的普通熱電機(jī)組，也能發(fā)電3. 62kWh和供應(yīng)熱量6. 15kW h。 第二節(jié) 汽輪機(jī)的分類和型號 一、汽輪機(jī)的分類 (一)按汽輪機(jī)熱力 系 統(tǒng) 特 征分類

7、1.凝汽式汽輪機(jī) 蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)做 功 后 ， 除有一部分軸封漏汽外，全部排入凝汽器。在熱力系統(tǒng)中，沒有回?zé)岢槠盎責(zé)峒訜崞鞯钠啓C(jī)稱為純凝汽式汽輪機(jī)。為提高熱力循環(huán)效率，將經(jīng)過汽輪機(jī)某幾級做功后的蒸汽抽出來，用以加熱凝結(jié)水和給水，具有不調(diào)整抽汽的汽輪機(jī)叫做凝汽式汽輪機(jī) 2.調(diào) 整抽 汽 式 汽輪機(jī) 調(diào)整抽汽式汽輪機(jī)與凝 汽 式 汽 輪機(jī)的區(qū)別在于:其抽汽壓力可以在某一范圍內(nèi)加以調(diào)整，可以有一級調(diào)整抽汽，也可以有兩級調(diào)整抽汽。抽汽的絕對壓力為0.12-0.25MPa及0. 8-1. 3MPa，前者可供采暖，后者可供工業(yè)用汽。當(dāng)然，供工業(yè)用的調(diào)整抽汽也有高于1. 3MPa的其他壓力等級。 3.背

8、壓式汽輪機(jī) 蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)做 完 功 后 ，以高于大氣壓的壓力被排入排汽室，用以供熱用戶采暖或工業(yè)用汽。這種汽輪機(jī)在熱力系統(tǒng)中只有給水加熱器，沒有凝汽器，因而不存在冷源損失，熱能利用率高。背壓式汽輪機(jī)排汽壓力較高，而熱用戶的用汽量又很小，其排汽可以供中低壓汽輪機(jī)使用。這時，該背壓式汽輪機(jī)被稱為前置機(jī)，而被供汽的汽輪機(jī)叫做后置機(jī)。背壓式汽輪機(jī)和調(diào)整抽汽式汽輪機(jī)都是既發(fā)電又供熱的汽輪機(jī)，因此它們又統(tǒng)稱 為 供 熱式汽輪機(jī)。 4.中間再熱式汽輪機(jī) 為了提高發(fā)電廠的熱經(jīng) 濟(jì) 性 并 適應(yīng)大機(jī)組發(fā)展的需要，蒸汽初參數(shù)在不斷提高，但主蒸汽溫度的升高受到金屬材料及制造成本的限制，不能無限制地提高。隨著主蒸汽

9、壓力的提高，蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹至終了的濕度增大。為了使排汽濕度不超過允許限度，采用了蒸汽中間再熱，稱為中間再熱式汽輪機(jī)。這種汽輪機(jī)是將在汽輪機(jī)高壓缸做完功的蒸汽，再送回鍋爐再熱器中加熱到接近于新蒸汽溫度，然后回至汽輪機(jī)的中低壓缸繼續(xù)做功 .蒸汽采用中間再熱， 不 僅 減 少了汽輪機(jī)排汽濕度，還改善了汽輪機(jī)末幾級葉片的工作條件，提高了汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率。 (二)按工作原理分 按工作原理分，汽輪 機(jī) 可 分為 沖動式和反動式兩種。蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽艿倪^程僅在噴嘴中發(fā)生，而工作葉片只是把蒸汽的動能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的汽輪機(jī)叫做沖動式汽輪機(jī)，即蒸汽僅在噴嘴中產(chǎn)生壓力降，而在葉片中不產(chǎn)生壓力降。蒸汽的熱能轉(zhuǎn)

10、變?yōu)閯幽艿倪^程不僅在噴嘴中發(fā)生，而且在葉片中也同樣發(fā)生的汽輪機(jī)叫做反動式汽輪機(jī)，即蒸汽不僅在噴嘴中進(jìn)行膨脹，產(chǎn)生壓力降，而且在葉片中也進(jìn)行膨脹，產(chǎn)生壓力降。小型非再熱式汽輪機(jī)大部分為沖動式汽輪機(jī)。 (三)按汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力分類 按汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力分，汽輪機(jī)可分以下七種: 低壓汽輪機(jī):新汽壓力為1. 2-1.5MPa. 中壓汽輪機(jī):新汽壓力為2一4MPa。 次高壓汽輪機(jī):新汽壓力為5一6MP a。 高壓汽輪機(jī):新汽壓力為6一10MPa。 超高壓汽輪機(jī):新汽壓力為12一14MP a。 亞臨界汽輪機(jī):新汽壓力為16一18MPa。 超臨界汽輪機(jī):新汽壓力為2.3MPa。（臨界壓力22.115MPa） (四

11、)按汽缸的數(shù)目分類 1.單缸汽輪機(jī) 只有一個汽缸的 汽 輪 機(jī) 叫做單缸汽輪機(jī)。 2.雙缸汽輪機(jī) 汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子分 別 裝 在 高、低壓兩個汽缸內(nèi)，蒸汽從高壓缸流出后進(jìn)入低壓缸。高低壓缸轉(zhuǎn)子以聯(lián)軸節(jié)連接。 3.多缸汽輪機(jī) 由于功率的增 大 ，汽 輪 機(jī)單采用一兩個汽缸已不能滿足功率的要求，所以出現(xiàn)了高、中、低壓三缸及多缸的汽輪機(jī)。新蒸汽從高壓缸排出后經(jīng)導(dǎo)汽管進(jìn)入中壓缸，從中壓缸排出后再經(jīng)過導(dǎo)汽管進(jìn)入低壓缸。根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要，中、低壓缸也可以分別制成多個。 第三節(jié) 供熱汽輪機(jī)的規(guī)范及保證值 一、汽輪發(fā)電機(jī)組的規(guī)范簡介 汽輪機(jī)規(guī)范是指由國際電工委員 會 (IEC制定的標(biāo)準(zhǔn)。 (一)功率 國際電工委 員

12、 會 1985年版標(biāo)準(zhǔn)對汽輪發(fā)電機(jī)組功率(或出力)等術(shù)語的一般定義: (1)發(fā)電機(jī)功率:發(fā)抽電機(jī)接線端(輸出端)處的功率。若采用非同軸勵磁，還需扣 掉外部勵磁的功率。 (2)凈電功 率 : 發(fā) 電機(jī)功率減去廠用電功率。 (3)經(jīng)濟(jì)功率(ECR):機(jī)組在此功率下，汽 輪機(jī) 熱 耗 率或汽耗率為最小值。 (4)保證最大連續(xù)功率(T-MCR):在規(guī)定的端部條件(合同中規(guī)定的各端部 條 件 ， 典型的包括有主蒸汽和再熱蒸汽參數(shù)、冷再熱蒸汽壓力、最終給水溫度、排汽壓力、轉(zhuǎn)速、抽汽要求等)及運(yùn)行壽命期內(nèi)，機(jī)組在發(fā)電機(jī)輸出端連續(xù)輸出的功率。通常在該功率下考核機(jī)組所保證的熱耗率。在此功率下，調(diào)節(jié)汽閥不一定要全

13、開 (5)調(diào)節(jié)汽閥全開(vwo)工況的功率:在規(guī)定的主 蒸 汽 參 數(shù)條件下，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽閥全開，機(jī)組所能輸出的功率。 (6)最大過負(fù)荷能力:在規(guī) 定 的 過 負(fù)荷條件下，如末級給水加熱器停運(yùn)或提高主蒸汽的壓力，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽閥全開下，機(jī)組所能輸出的最大功率。 (二)熱耗率或汽耗率的保證值 按照IEC:規(guī)定，保證的熱耗率和 汽 耗 率 應(yīng)規(guī)定一個或幾個負(fù)荷，而當(dāng)保證值是用一系列負(fù)荷下的加權(quán)平均值來表示時，應(yīng)明確一個適當(dāng)?shù)挠?jì)算公式。為了校驗(yàn)保證值，實(shí)驗(yàn)所測得的熱耗率和汽耗率應(yīng)考慮試驗(yàn)工況與規(guī)定工況的所有差別。 (三)調(diào)節(jié)特性 汽輪機(jī)在額定蒸 汽 參 數(shù) 和額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，當(dāng)最高負(fù)荷甩掉時，調(diào)速器的

14、運(yùn)行應(yīng)能防止轉(zhuǎn)速升到超速脫扣轉(zhuǎn)速值。調(diào)速器的速度變化率應(yīng) 在 額 定 轉(zhuǎn)速的3%5%之間。由于負(fù)荷變化而引起的最小速度變化率應(yīng)不小于從滿負(fù)荷到空負(fù)荷的平均變化率的0. 4倍，在0-10%負(fù)荷范圍內(nèi)，對于因負(fù)荷變化而引起的最大速度變動率無限制，而在由最末一個調(diào)節(jié)閥以外的任何一個噴嘴組調(diào)節(jié)閥所控制的90%-100%功率范圍內(nèi)，其平均變化率不應(yīng)超過從滿負(fù)荷到空負(fù)荷平均變化率的3倍。 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性應(yīng)予以保證。汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)特性應(yīng)能使該機(jī)組與任何現(xiàn)存 機(jī) 組 并列 運(yùn)行，并且不產(chǎn)生單機(jī)的或整體的不正常現(xiàn)象。汽輪機(jī)的 空 負(fù) 荷 轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速的士0.6%范圍內(nèi)應(yīng)是可調(diào)的。為了試驗(yàn)超速脫扣機(jī)構(gòu)，汽輪

15、機(jī)在空負(fù)荷時的轉(zhuǎn)速應(yīng)能控制升 高， 并 能 保證不影響調(diào)速器的正常動作?？肇?fù)荷升速機(jī)構(gòu)應(yīng)有防止達(dá)到危險轉(zhuǎn)速的措施。在低于額定轉(zhuǎn)速的98%或高于額定轉(zhuǎn)速的101%的情況下 ，不 應(yīng) 要 求汽輪發(fā)電機(jī)連續(xù)運(yùn)行。 在 應(yīng) 急 情 況下，汽輪機(jī)可在低于額定轉(zhuǎn)速的98%以下運(yùn)行，在這種轉(zhuǎn)速下允許運(yùn)行長時間則應(yīng)由制造廠與用戶商定。除調(diào)速器外，汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī) 還 應(yīng) 有 一個單獨(dú)作用的超速保護(hù)裝置來操縱脫扣系統(tǒng)，以防止過分超速。當(dāng)突然甩負(fù)荷時，如調(diào)速器未能動作，超速脫扣裝置應(yīng)能在將最大超速限制在安全值(即防止汽輪機(jī)和被驅(qū)動機(jī)械的任何零部件有任何損傷的安全值)的足夠低的轉(zhuǎn)速下動作。對于超速脫扣的整定值，制造廠

16、應(yīng)在運(yùn)行說明書中說明。 當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速降低到安全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)(大于額定轉(zhuǎn)速)時，超速脫扣機(jī)構(gòu)應(yīng)能立即復(fù)位。汽輪機(jī)應(yīng)設(shè)有脫扣系統(tǒng)，不論高壓缸和中壓缸的調(diào)節(jié)閥關(guān)閉 與 否 ， 都能完全和迅速地關(guān)閉主汽閥，以達(dá)到有效地防止蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)的目的。為了防止汽輪機(jī)突然再進(jìn)汽，脫扣系統(tǒng)應(yīng)有連鎖裝 置 ， 使 得在汽輪機(jī)啟動時正常采用的控制進(jìn)汽方法完成以前，脫扣不會復(fù)位。 (四)最高轉(zhuǎn)速 每臺汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子 均 需 作超 速試驗(yàn)，最好在制造廠進(jìn)行。超速試驗(yàn)的試驗(yàn)轉(zhuǎn)速應(yīng)為:當(dāng)調(diào)速器失靈而且最高轉(zhuǎn)速只由超速脫扣裝置的動作來限制時，所能出現(xiàn)的最大轉(zhuǎn)速再加2%.超速試驗(yàn)的延續(xù)時間不得超過2min。超速試驗(yàn)只能進(jìn)行一次。在任何

17、情況下，超速試驗(yàn)不得超過額定轉(zhuǎn)速的20%, (五)振動 汽輪機(jī)振動 可 在 軸 承座上或軸上測出。直接在軸上測出的振動往往要比在軸承座上測出的值大得多，這取決于軸的節(jié)點(diǎn)、拾振器的軸向位置以及軸承設(shè)計(jì)等因素。處于良好平衡的汽輪機(jī)在某一額定轉(zhuǎn)速和穩(wěn)定工況下運(yùn)行時所能得到的振動值見1-3, 汽輪機(jī)及其被驅(qū)動機(jī)械的軸系臨界轉(zhuǎn)速應(yīng)避開額定轉(zhuǎn)速足夠遠(yuǎn)，以避免機(jī)組在頻 率 變化、超速脫扣和超速試驗(yàn)的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)行時產(chǎn)生任何有害作用。 表1-3 汽輪機(jī)在某一工況下的振動值汽輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速(r/min)10001500 1800 3000在軸承座上測量的峰-峰振動值（5m）75504225在接近軸承的軸上測量的峰

18、-峰振動值（5m）1501008450 (六)額定汽壓、汽溫的變化限制汽輪機(jī)應(yīng)能適應(yīng)額定工況在下述限 制 內(nèi) 變 化。 1.壓力 在任何12個月的運(yùn) 行周 期 內(nèi) ，汽輪機(jī)進(jìn)口的平均壓力不得超過額定壓力。在保持此平均值的情況下，壓力不得超過額定壓力的110%。在例外情況下，可允許達(dá)到額定壓力的120%，但在任何12個月的運(yùn)行周期內(nèi)，這些壓力波動的累計(jì)運(yùn)行時間不得超過12ha再熱器安全閥應(yīng)整定到使再熱器前的汽輪機(jī)排汽壓力，不能超過該機(jī)以額定功率運(yùn) 行 時此點(diǎn)壓力的120%。 2.溫度 額定溫度 在565 及以下者，其允許的變化如下:在任何12個月的運(yùn)行周期內(nèi)，汽輪 機(jī)的任何進(jìn)口處平均蒸汽溫度不得

19、超過額定溫度。在保證此平均值的情況下，溫度一般不得超過額定溫度8.3。在例外情況下，如溫度超過額定溫度8.3，溫度瞬時值可在超過額定溫度8.3一14的范圍內(nèi)變化，但在任何12個月的運(yùn)行周期內(nèi)，在此溫度范圍運(yùn)行時間不得超過40h。 在超過額定溫度14一28的范圍內(nèi)運(yùn)行也可允許，但在任何12個月的運(yùn)行周期內(nèi)，在此溫度范圍總運(yùn)行時間不得超過80h。任何情況下，溫度不得超過額定溫度28以上。當(dāng)有兩 個 或 更 多平行管道對汽輪機(jī)供汽時，各管道中蒸汽溫度相差不得超過17。在例外情況下，如溫度波動延續(xù)不超過15而n，可允許不超過28的溫度差。但最熱管道中的蒸汽溫度不得超過上段所給出的限制。額定溫度超過56

20、5者，其允許變 化 由特 別 協(xié)議決定。 第二章 汽輪機(jī)本體 第一節(jié) 轉(zhuǎn)子 一、概述 汽輪機(jī)的轉(zhuǎn) 動 部 分 ，包括軸、葉輪、葉片及其他有關(guān)部件，它是汽輪機(jī)最重要的部件之一，擔(dān)負(fù)著工質(zhì)能量轉(zhuǎn)換及扭矩傳遞的重任。 轉(zhuǎn)子的工作條件相當(dāng)復(fù)雜，它處在高溫工質(zhì)中，并以高速旋轉(zhuǎn)，因此承受著葉片、葉輪、主軸本身質(zhì)量離心力所引起的巨大應(yīng)力，以及由于溫度分布不均勻引起的熱應(yīng)力(不平衡質(zhì)量的離心力還將引起轉(zhuǎn)子振動);另一方面，蒸汽作用在動葉柵上的力矩通過轉(zhuǎn)子的葉輪、主軸和聯(lián)軸節(jié)傳遞給發(fā)電機(jī)或其他工作機(jī)。所以轉(zhuǎn)子要具有很高的強(qiáng)度和均勻的質(zhì)量，以保證它安全工作。運(yùn)行中要特別注意轉(zhuǎn)子的工作狀況，任何設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)

21、行等方面的工作上的疏忽均會造成重大事故。 影響轉(zhuǎn)子安全性的因素包括 (1)轉(zhuǎn)子鍛件在鍛造過程中留下的隱蔽宏觀缺陷(裂紋、氣孔、疏松、非金屬 夾 雜 物 等)發(fā)展而導(dǎo)致脆斷的危險性。 (2)轉(zhuǎn)子表面結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中 區(qū) 的 疲 勞和蠕變共同作用而導(dǎo)致金屬內(nèi)部損傷的累積以及持久強(qiáng)度的消耗。 (3)在靜載 荷 和 循 環(huán)載荷作用下的應(yīng)力腐蝕破裂。 (4)在不正常工況下轉(zhuǎn)子扭振引起的損傷累積。 在設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行維護(hù)過程中，要針對上述因 素 采 取 適當(dāng)?shù)拇胧?，保證轉(zhuǎn)子能夠長期、安全、連續(xù)地工作。 二、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的類 型 和 結(jié) 構(gòu) 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子按形狀分為轉(zhuǎn)輪型轉(zhuǎn) 子 和 轉(zhuǎn) 鼓型轉(zhuǎn)子兩大類。轉(zhuǎn)鼓型轉(zhuǎn)子多適

22、用于反動式汽輪機(jī)。目前大、中、小容量的沖動式汽輪機(jī)廣泛采用轉(zhuǎn)輪型轉(zhuǎn)子，而某些大功率沖動式汽輪機(jī)的低壓部分轉(zhuǎn)子也采用轉(zhuǎn)鼓型。轉(zhuǎn)子按制造工藝不同，又可分為套裝式、整鍛式、組合式及焊接式轉(zhuǎn)子。 (一)轉(zhuǎn)子 的 類 型 一臺機(jī)組采用何種 類 型 的 轉(zhuǎn)子，由轉(zhuǎn)子所處的溫度條件及各國的鍛冶技術(shù)確定。 1.套裝轉(zhuǎn)子 2.整鍛轉(zhuǎn)子 3.焊接轉(zhuǎn)子 4.組合轉(zhuǎn)子 1、套裝轉(zhuǎn)子特點(diǎn) 套裝轉(zhuǎn)子加工方便，生產(chǎn)周期短;可以合理利用材料，不同部件采用不同的材料 ; 葉輪、主軸等鍛件尺寸小，易于保證質(zhì)量，且供應(yīng)方便。袒在高溫條件下，葉輪內(nèi)孔直徑將因材料的蠕變而逐漸增大，最后導(dǎo)致裝配過盈量消失，使葉輪與主軸之間產(chǎn)生松動，從而

23、使葉輪中心偏離軸的中心，造成轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡，產(chǎn)生劇烈振動，且快速啟動適應(yīng)性差。因此，套裝轉(zhuǎn)子不宜直接作為高溫高壓汽輪機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子。 2整鍛轉(zhuǎn)子的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)是:結(jié) 構(gòu) 緊 湊 ，裝配零件少，可縮短汽輪機(jī)軸向尺寸;沒有紅套的零件，對啟動和變工況的適應(yīng)性較強(qiáng)，適于在高溫條件下運(yùn)行;轉(zhuǎn)子剛性較好。 缺點(diǎn)是： 鍛件大， 工藝要求高， 加工周期長， 大鍛件質(zhì)量難以保證， 且 檢 驗(yàn) 比較復(fù)雜， 又不利于材料的合理使用 3焊接轉(zhuǎn)子明顯具有以下優(yōu)點(diǎn) : (1)焊接式轉(zhuǎn)鼓型轉(zhuǎn)子為中空腔室結(jié)構(gòu)，其熱應(yīng)力和離心 應(yīng) 力 較 低，啟動靈活，并能適應(yīng)負(fù)荷的快速變化，使用壽命長 (2)每個轉(zhuǎn)子是用多塊小鍛件組合焊接的，各

24、段的質(zhì)量可得到保證，探傷比較徹底，個別段即使發(fā)生質(zhì)量問題，處理也比較方便。 (3)小塊鍛件，熱處理淬透性好，殘余 應(yīng) 力 低 ，材質(zhì)均勻。 (4)材料可按需要靈活選用。 4.組合轉(zhuǎn)子 因轉(zhuǎn)子各段所 處 的 工 作條件不同，故可在高溫段采用整鍛結(jié)構(gòu)，而在中、低溫段采用套裝結(jié)構(gòu)，形成組合轉(zhuǎn)子，以減小鍛件尺寸。一臺機(jī)組選用轉(zhuǎn)子的數(shù)目依其功率、蒸汽參數(shù)及總體結(jié)構(gòu)布置而定。 (二)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)子由主軸、葉輪 、 葉 片 、推力盤、軸套、聯(lián)軸節(jié)，以及帶動轉(zhuǎn)速表、調(diào)速器、主油泵的傳動裝置(蝸桿)等所組成。 (三)轉(zhuǎn)子的臨界速 在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子制造和裝配過程中，不可避免地會存在局部的質(zhì)心偏移。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，這些

25、質(zhì)心偏移產(chǎn)生的離心力就成為一種周期性的激振力作用在轉(zhuǎn)子上，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生受迫振動。當(dāng)激振力的頻率(即轉(zhuǎn)子每秒的轉(zhuǎn)速)與轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在轉(zhuǎn)動條件下的自振頻率相接近時，轉(zhuǎn)子就會發(fā)生共振，振幅急劇增大，產(chǎn)生劇烈振動，此時的轉(zhuǎn)速就稱為轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。 它在運(yùn)行中表現(xiàn)為:在汽輪機(jī)啟動升速過程中，在某個特定的轉(zhuǎn)速下，機(jī)組振動急劇增大，超過這一轉(zhuǎn)速后，振動便迅速減小;在另一更高的轉(zhuǎn)速下，機(jī)組又可能發(fā)生較強(qiáng)烈的振動，繼續(xù)提高轉(zhuǎn)速，振動又迅速減弱。因?yàn)檗D(zhuǎn)子有一系列的自振頻率，所以轉(zhuǎn)子就看一系列的臨界轉(zhuǎn)速，依次稱為第一、二、 、n階臨界轉(zhuǎn)速。如果轉(zhuǎn)子在臨界轉(zhuǎn)速下持續(xù)運(yùn)行，輕則使轉(zhuǎn)子振動加劇，重則造成事故 。 特 別 是 在

26、轉(zhuǎn)子平衡較差的情況下，振動會更大。這時可能導(dǎo)致葉片碰傷或折斷，軸承和汽封磨損，甚至使大軸斷裂。因此，必須對轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速給予足夠的重視，在啟動操作過程中應(yīng)使機(jī)組迅速通過臨界轉(zhuǎn)速，避免在此轉(zhuǎn)速下停留;在設(shè)計(jì)時，要精確計(jì)算出轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速，使它與工作轉(zhuǎn)速避開一定的范圍。 第二節(jié) 葉片 葉片是汽輪機(jī)中數(shù)量最多、最重要的零件，裝在葉輪 的 輪緣 上 構(gòu)成動葉柵。由于動葉柵是完成蒸汽能量轉(zhuǎn)換的元件，工作條件惡劣，受力情況復(fù)雜，因此要求葉片具有良好的流線特性，而且還要有足夠的強(qiáng)度。 一、葉片的結(jié)構(gòu) 葉片按用途可分為 動 葉片 (又稱工作葉片，簡稱葉片)和靜葉片(又稱噴嘴葉片)兩種。 動葉片安裝在轉(zhuǎn)子葉輪(

27、沖動式汽輪機(jī))或轉(zhuǎn)鼓(反動式汽輪機(jī))上，接受噴嘴葉柵 射 出的高速汽流，把蒸汽的動能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。 靜葉片安裝在隔板或汽缸上，在反動式汽輪機(jī)中起噴 嘴作 用 ; 在速度級中作為導(dǎo)向葉片，使汽流改變方向，引導(dǎo)蒸汽進(jìn)入下一列動葉片。 第三節(jié) 汽缸和滑銷系統(tǒng) 一、汽缸的作用與構(gòu)造 1.汽缸的作用 汽缸即汽輪機(jī)的 外 殼 ， 是汽輪機(jī)的重要部件之一。根據(jù)汽缸進(jìn)口處蒸汽參數(shù)的不同，可以將汽缸分成高壓缸、中壓缸和低壓缸。汽缸的作用是: (1)將高溫高壓的蒸汽與大氣隔開，形成能量轉(zhuǎn)換的 環(huán) 境 。 (2)包括隔板、噴嘴葉柵及轉(zhuǎn)子部件，共同構(gòu)成汽輪機(jī)的通 流 部 分 。 (3)承受安裝在內(nèi)部各零件

28、的重量，管道的安裝拉力，運(yùn)行時汽缸內(nèi) 外 的 壓 差，汽缸內(nèi)外溫度的變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力以及連接管道熱狀態(tài)改變時對汽缸的作用力。 (4)端部裝有汽封，形成嚴(yán)密的汽室，防止蒸汽外漏，在低壓部分防 止 空 氣漏 入。 (5)在汽(fir卜加工有抽汽口，與回?zé)岢槠艿兰訜嵯到y(tǒng)一起完成回?zé)嵫h(huán)，加熱給 水 ，提高循環(huán)熱效率。 (6)中小型汽 輪 機(jī) 的 汽缸通常與軸承座鑄成一體，因此，這種結(jié)構(gòu)的汽缸還要承受轉(zhuǎn)子的部分重量。 3.排汽缸噴淋系統(tǒng) 在低負(fù)荷和空載情況 下 (特 別是在甩負(fù)荷之后)，由于沒有足夠的蒸汽量將排汽缸內(nèi)摩擦鼓風(fēng)產(chǎn)生的熱量帶走，會導(dǎo)致排汽溫度升高。 排汽溫度太高，排汽缸的膨脹會影響與排汽

29、缸連在一起的軸承座的標(biāo)高，使轉(zhuǎn)子的中心線改 變，造成機(jī)組振動或發(fā)生事故。排汽缸溫度過高還會引起凝汽器內(nèi)銅管泄漏。為防止排汽缸 的溫度過高而影響機(jī)組的安全，機(jī)組的排汽缸都配有噴水減溫裝置。該機(jī)規(guī)定正常運(yùn)行時， 排汽溫度低于65 ，當(dāng)排汽溫度高于80時，投噴水減溫裝置。 二、汽缸的受力分析及熱 膨 脹 1.汽缸的受力分析 (I)由于汽缸內(nèi)外的壓力差，使汽缸壁 上 承 受一 定的作用力。高壓缸中蒸汽壓力高于大氣壓，汽缸壁受著向外的張力;低壓缸中蒸汽壓力低于大氣壓，汽缸壁受著向內(nèi)的壓縮力。由于汽輪機(jī)負(fù)荷變化時各級的壓力發(fā)生變化，所以汽缸壁的受力情況也發(fā)生變化。 (2)隔板和噴 嘴 加 于汽 缸的力。這

30、是由于隔板兩側(cè)的壓力差及汽流流過噴嘴時對其產(chǎn)生的反作用力所引起的。這個力也隨著負(fù)荷的變化而變化。 (3)汽缸及汽缸上各 固 定 部 件的重量。 (4)軸承座與汽缸鑄成一體或軸承用螺 栓 連 接 在下汽缸上的機(jī)組，轉(zhuǎn)子的重量和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的不平衡力也要加到汽缸上 (5)小型機(jī)組的主汽 門 、 新 蒸汽管與汽缸連接，這些部件對汽缸蓋也有作用力。 (6)汽缸在運(yùn)行中存在溫度差而引起的熱應(yīng)力。 1)當(dāng)汽輪機(jī)負(fù)荷變化時，汽輪機(jī)各級溫度、壓 力都 要 變 化，于是汽缸沿長度方向產(chǎn)生溫度差，使汽缸材料的熱應(yīng)力增大; 2)由于汽缸內(nèi)外的溫度差，造 成汽 缸 壁 上的熱應(yīng)力; 3)由于汽輪機(jī)高壓段采用部分進(jìn)汽，使

31、汽缸壁沿橫斷 面 方 向 的溫度不同，從而造成材料內(nèi)部的熱應(yīng)力; 4)啟動、停機(jī) 時 ，上 、下 汽缸存在溫差，從而形成汽缸沿橫斷面方向的熱應(yīng)力和熱變形。 汽缸的熱應(yīng)力和熱變形(汽缸各處受熱后的變形)在負(fù)荷劇烈變動時(如迅速停 機(jī)、 急速啟動和暖機(jī)不良的情況下啟動)最大，也最危險。所以，汽輪機(jī)的運(yùn)行方式、方法一定要根據(jù)機(jī)組各部分的受熱情況來確定。 2.汽缸的熱膨脹 汽輪機(jī)在啟動、停 機(jī) 和 負(fù) 荷改變時，汽缸各部分的溫度要發(fā)生很大的變化。隨著溫度變化，汽缸要發(fā)生相應(yīng)脹縮，如果汽缸脹縮不能合理地進(jìn)行，將會造成以下問題: (1)汽缸金屬熱應(yīng)力過大，以致引起汽缸變形和裂紋，造成汽輪機(jī)振動加 劇 ，

32、汽 缸漏汽，嚴(yán)重時使汽缸無法工作。 (2)缸內(nèi)軸向或徑向間隙 改 變 ， 有時會造成汽封和動、靜葉的摩擦等嚴(yán)重故障。為了滿足運(yùn)行要求，汽缸的熱膨脹應(yīng)滿足以下要求: 1)溫度變化時，汽缸和轉(zhuǎn)子的中心必須始終保持一 致 ， 不 能因此引起振動和動靜部件的摩擦。 2) 溫 度 變 化時，不會引起汽缸、軸承座等有關(guān)部件的變形、破裂。 3)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和靜止部分的軸向間隙合乎要求，保證運(yùn)行的安全和 經(jīng) 濟(jì) 。 三、滑銷系統(tǒng) 如上所述，汽輪 機(jī) 在 啟 動、停機(jī)和運(yùn)行中，汽缸的溫度變化很大。隨著汽缸各部件溫度的變化，各部件將產(chǎn)生膨脹和收縮。為了保證汽輪機(jī)自由地膨脹，并保持汽缸和轉(zhuǎn)子中心一致，汽輪機(jī)均裝有一套

33、滑銷系統(tǒng)，其作用如下: (1)保持汽缸和轉(zhuǎn)子的中心一致，避免因機(jī) 體 膨 脹 造成中心變化，引起機(jī)組振動或動靜之間的摩擦。 (2)保證 汽 缸 能 自由膨脹，以避免發(fā)生過大應(yīng)力引起變形。 (3)使轉(zhuǎn)子和靜止部分軸向和徑向間隙符合要求。 滑銷系統(tǒng)由下述各種滑銷組成，根據(jù)其構(gòu)造、安裝 位 置 和 不同的作用，可分為: (1)橫銷：橫銷一般裝在低壓缸排汽室的橫向中心線上或排汽室的尾部，左右 各 裝 一個。其作用是引導(dǎo)汽缸在橫向自由膨脹。 (2)縱銷：縱銷安裝在軸承座的底部 與 臺 板 的結(jié)合面之間，所有縱銷均在汽輪機(jī)的縱向中心線上?？v銷允許汽缸沿縱向中心線自由膨脹，限制汽缸縱向中心線的橫向移動?？v銷

34、中心線與橫銷中心線的交點(diǎn)稱為死點(diǎn)，汽缸膨脹時，此點(diǎn)始終保持不動。死點(diǎn)一般布置在低壓缸排汽口的中心或其附近，這樣汽輪機(jī)在受熱膨脹時對龐大笨重的凝汽器影響較小。 (3)立銷：立銷安裝在低壓缸排汽室尾部與臺板之間，高壓缸前端與前軸承座之 間 以 及雙缸汽輪機(jī)的高壓缸后端、低壓缸前端與中間軸承座之間。所有立銷均在機(jī)組的縱向中心的的直線上，它的作用是保證汽缸在的直方向自由膨脹。 (4)貓爪橫銷：貓爪橫銷裝在貓爪與軸承之間，保證 汽 缸 能 橫向自由膨脹，同時隨著汽缸在軸向的膨脹和收縮，推動軸承座向前或向后移動，以保征轉(zhuǎn)子與汽缸的軸向相對位置。 (5)角銷：角銷裝在前軸承座及雙缸汽輪機(jī)中間軸承座底部的左、

35、右兩側(cè)，以代替連接軸承座的螺栓，并允許軸承座縱向移動和防止熱膨脹時軸承座與臺板脫離。 六、汽缸在運(yùn)行中應(yīng)注意的問題 汽缸的變形和裂紋是汽缸運(yùn)行中可 能 發(fā) 生 的主要問題。雖然這種問題不常見，但若發(fā)生將會造成嚴(yán)重后果，因此不可輕視。為預(yù)防上述情況發(fā)生，現(xiàn)將其發(fā)生的原因及運(yùn)行中的注意事項(xiàng)分析如下。 1.在運(yùn)行中發(fā) 現(xiàn) 汽 缸 變形 (1)汽缸變形時可能造成汽 缸 水 平 或垂直接合面不嚴(yán)密而漏汽。這種漏汽多發(fā)生在高、低壓端軸封附近。有時因蒸汽漏入軸承中而使?jié)櫥杆偈艿狡茐摹?(2)低壓缸變形可能造成空氣漏入凝汽器，使真空遭受破壞。 (3)汽缸變形嚴(yán)重時會造成軸封的磨損和汽缸內(nèi)動、靜部分 的 碰撞

36、 ， 并使機(jī)組的振動加大。 2 .造 成 汽 缸變形的原因 (1)運(yùn)行時，汽缸溫度長 時 間 超 過材料的允許溫度。 (2)汽缸隔板與汽缸內(nèi)壁的徑向間隙過小，使隔板膨 脹 時 頂 住汽缸。 (3)汽缸外部的保溫材料不好或部分脫落，造成汽缸各部溫度偏差過 大 ， 或在 冬季汽輪機(jī)車間打開了一面窗戶，使冷風(fēng)吹到汽缸一側(cè)。 3.發(fā)現(xiàn)汽缸裂紋 汽缸出現(xiàn)裂紋后， 往 往 首 先使汽缸保溫材料局部潮濕、滲水，然后逐漸漏汽。低壓汽缸出現(xiàn)裂紋時會漏入空氣，使真空下降。汽缸產(chǎn)生裂紋的原因有: (1)汽缸材料質(zhì)量不好，尤其是老、舊汽輪機(jī)的鑄鐵材料因 蠕 脹 而 裂開。 (2)汽輪機(jī)運(yùn)行方式不合理，如在暖機(jī)不良的情

37、況下開機(jī);負(fù)荷經(jīng)常劇烈 變 動 ; 汽輪機(jī)常受水沖擊;排汽溫度過高時，汽缸突然受冷(如循環(huán)水泵停止工作導(dǎo)致真空過低，當(dāng)排汽溫度較高時，突然又投入循環(huán)水泵)。 (3)汽輪機(jī)長期劇烈地振動。 (4)轉(zhuǎn)動部件損傷后，強(qiáng)力地 沖 擊 汽缸 。 鑒于以上種種造成汽缸損傷的原因，所以 在 汽 輪 機(jī)運(yùn)行中應(yīng)注意以下幾點(diǎn): (1)按汽缸材料和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，科學(xué)地規(guī)定其最高工作溫度界限，運(yùn)行時嚴(yán)格 注 意 ，不允許長時間超過此溫度。 (2)定期監(jiān)視汽缸 各 處 的 熱膨脹值。 (3)盡量防止汽輪機(jī)運(yùn)行方式的劇烈 變 化 。 (4)保持滑銷的清潔，不允許有油污卡澀 (5)經(jīng)常監(jiān)視汽缸接合面有無漏汽、滲水現(xiàn)象。 (6

38、)保持汽缸保溫良好和盡量防止嚴(yán)冬時冷風(fēng)吹至汽缸一側(cè)。 (7)經(jīng)常注意機(jī)組各處的振動和異聲，發(fā)現(xiàn)異常，及時分析處理。 第四節(jié)汽封 汽輪機(jī)高壓端軸封稱為高壓軸封，在單缸汽輪機(jī)中也稱 前 軸 封 。低壓端軸封稱為低壓軸封，在單缸汽輪機(jī)中也稱為后軸封。裝在隔板汽封槽中的汽封稱為隔板汽封。不論是軸封還是隔板汽封，其構(gòu)造及外形大同小異，阻汽原理一致。軸封和隔板汽封統(tǒng)稱為汽封。 一、汽封的作用 在汽輪機(jī)大軸伸 出汽 缸 兩 端處和軸穿過隔板中心孔的地方，為了避免轉(zhuǎn)動部件與靜止部件的摩擦、碰撞，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)拈g隙。但由于壓力差的存在，在這些間隙處必然要產(chǎn)生漏汽，造成損失。為了減少這些漏汽損失，在發(fā)生漏汽的部位都

39、要裝有汽封，軸端汽封也叫軸封 高壓端部軸封的作用是減少高壓汽缸向外漏汽; 低壓端部軸封的作用是防止空氣漏入低壓缸，破壞真空;隔板汽封的作用是減少級間漏汽，維持隔板前后的壓力差。 軸封漏汽 除 了 使 損失增大外，嚴(yán)重時還會使汽輪機(jī)功率下降，此外，對汽輪機(jī)的安全運(yùn)行也有很大的威脅。 例如，高壓端部軸封漏汽過大，蒸汽會順著軸流入軸承中直接加熱軸承，同時使?jié)櫥椭谢烊胨?，破壞軸承潤滑，使軸承烏金熔化造成嚴(yán)重事故。如隔板汽封損壞，漏汽增大，會增大葉輪前后的壓力差，增加軸向推力。低壓端部軸封漏汽過大，會使汽輪機(jī)處在低真空下工作，經(jīng)濟(jì)性顯著下降，排汽溫度升高，汽輪機(jī)振動加大和軸向推力增加。因此，對軸封漏

40、汽現(xiàn)象應(yīng)予以重視。 二、軸封系統(tǒng) (一)可調(diào)式汽 封 ( 布 萊登汽封) 近年來，汽輪機(jī)汽封設(shè)計(jì)多采用 可 調(diào) 式 汽封，即隨著機(jī)組啟動運(yùn)行工況的變化，汽封間隙是自動進(jìn)行調(diào)整的，始終保持在最佳間隙狀態(tài)，因而可明顯提高汽輪機(jī)在啟動時的安全可靠和正常運(yùn)行下的經(jīng)濟(jì)性。汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，由于汽封齒尖磨損，致使汽封間隙增大，造成通過端部軸封、隔板汽封、葉頂汽 封的 蒸汽泄漏量增大。國外有關(guān)專家通過研究發(fā)現(xiàn)，通常汽封損失增大值是汽輪機(jī)總損失的80%，可見汽封磨損是導(dǎo)致汽輪機(jī)運(yùn)行中效率下降的一個主要原因。 1.傳統(tǒng)汽封存在的問題 為了保證汽輪機(jī)在較高的 效 率 下 運(yùn)行，應(yīng)盡量減小汽封漏汽損失。徑向汽封設(shè)計(jì)

41、間隙一般取為0. 5-1. 0mm，而在機(jī)組安裝和大修中，為了啟動安全，有時實(shí)際的汽封間隙比設(shè)計(jì)值要大。傳統(tǒng)汽封結(jié)構(gòu)是在汽封弧塊的外徑側(cè)放置平板彈簧片，將汽封弧塊頂向轉(zhuǎn)子。運(yùn)行中如果發(fā)生動靜之間碰磨，汽封可以退讓，不致造成過度的剛性摩擦。 汽輪機(jī)啟動中轉(zhuǎn)子發(fā)生振動，特別是過臨界轉(zhuǎn)速時振動加大，從 而 可能 造 成動、靜摩擦。有的機(jī)組，其汽封退讓間隙設(shè)計(jì)偏小，造成汽封嚴(yán)重磨損。 汽封弧塊外徑側(cè)的平板彈簧片運(yùn)行一段時間后，性能惡化，起不到應(yīng)有的作用。發(fā)生局部摩擦?xí)r，熱不均勻性將造成轉(zhuǎn)子暫時性彎曲，這樣勢必使振動進(jìn)一步加大，從而造成大部的動、靜摩擦。靜子部件(內(nèi)缸、隔板及汽封體)受熱不均勻會造成變形

42、，使汽封弧塊安裝槽不圓度增大，導(dǎo)致局部間隙減小，引起摩擦。因此，汽輪機(jī)在啟動和停機(jī)過程中，由于振動和變形等原因，致使傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)汽封摩擦使動、靜部分間隙增大，從而導(dǎo)致汽輪機(jī)效率下降。 2.可調(diào)式汽封的特點(diǎn) 可調(diào)式汽封的結(jié)構(gòu)如 圖 2- 65 所示。可調(diào)式汽封弧段結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)汽封弧段基本相同，只是進(jìn)汽面上銑出一道引汽槽，其目的是使汽封弧段背面壓力(汽封體溝槽內(nèi)部壓力)等于進(jìn)汽側(cè)壓力。在必要汽封弧段的端面上鉆孔裝入螺旋圓柱彈簧，其上下汽封環(huán)中間各有兩只螺旋圓柱彈簧，共四只。彈簧的推力使得汽封弧段在沒有蒸汽壓力時呈開啟狀;汽封弧段與汽封體之間一般設(shè)計(jì)有3mm的退讓距離，故汽封齒與軸之間就有3mm以上的間隙

43、。 因此，布萊登可調(diào)式汽封設(shè)計(jì)不同于原有的傳統(tǒng)汽封的設(shè)計(jì)，主要區(qū)別在于用四只螺旋圓柱彈簧取代了十二片平板彈簧片。其工作原理為:汽輪機(jī)啟動時，汽封環(huán)前后壓差不大，在周向螺旋彈簧力作用下，汽封環(huán)塊張開，使動、靜部分達(dá)到最大間隙，避免了啟動過程中由于振動及變形而導(dǎo)致的碰磨。隨著機(jī)組升速加負(fù)荷，汽封環(huán)前后壓差逐步增大，汽封環(huán)塊外徑處受進(jìn)汽側(cè)(高壓側(cè))壓力作用，與內(nèi)徑處的壓力差亦逐步增大，最后這一壓差足以克服彈簧力，造成所有汽封環(huán)塊分別在二階臨界轉(zhuǎn)速之上到運(yùn)行負(fù)荷之下的范圍內(nèi)逐個閉合，達(dá)到設(shè)計(jì)的汽封間隙。 在高、中壓缸隔板和軸端可以使用可調(diào)式汽封， 這 是 因 為汽封環(huán)前后的設(shè)計(jì)壓差要足夠大才能應(yīng)用可調(diào)

44、式汽封。但軸端汽封最外三環(huán)不能使用可調(diào)式汽封，這主要是考慮防止汽封漏汽到軸承箱中，導(dǎo)致油中帶水。采用可調(diào)式汽封，避免了啟動過程中軸端汽封和隔板汽封的摩擦，使得機(jī)組振動非常小，基于此，葉片頂部的汽封間隙也可以做得比制造廠設(shè)計(jì)間隙小一些，即可做到目前0. 8mm左右。 3.可調(diào)式汽封對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影 響 (1)可調(diào)式汽封提高了汽輪機(jī)的效率 ， 降 低 了機(jī)組熱耗。據(jù)有關(guān)資料介紹，該項(xiàng)技術(shù)可使機(jī)組效率提高2%-3%，熱耗降低1%-2%。 (2)可以縮短汽封間隙的調(diào)整時間。 (3)振動減小。 (4)高、中壓軸端漏汽量明顯減少，油中帶水減 少 ， 保 證了汽輪機(jī)油的品質(zhì)，提高了調(diào)節(jié)系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)

45、定性。 (二)蜂窩式汽封 軸端密封漏氣是許 多 汽 輪 機(jī)存在的共性問題。傳統(tǒng)的梳齒密封在安裝時具有較小間隙，但在過臨界轉(zhuǎn)速等工況下，密封齒很容易被磨損或倒伏，密封間隙在短時間內(nèi)迅速擴(kuò)大，致使軸端泄漏嚴(yán)重，潤滑油中大量含水。 蜂窩式汽封的結(jié)構(gòu)與密封原理如圖 2 -66 所 示，由于主軸與葉輪高速旋轉(zhuǎn)，帶動蒸汽的切向運(yùn)動，而汽封兩側(cè)的壓差會使蒸汽沿軸向運(yùn)動。 蒸汽在通過蜂窩表面時會遇到縱向和橫向兩個方向的阻力。這樣，在每個蜂窩孔表面形成強(qiáng)烈的氣旋，轉(zhuǎn)速越高，壓差越大，氣反映越強(qiáng)烈。從宏觀上看，宛如形成一個個很強(qiáng)張力的“汽泡”。這些“汽泡”單個的運(yùn)動都很復(fù)雜，但整個蜂窩汽封帶表面形成一層汽膜，汽膜

46、具有很強(qiáng)的張力及彈性，會產(chǎn)生很大的阻力，阻止后面的蒸汽進(jìn)一步前進(jìn)，起到良好密封的效果。因?yàn)閱蝹€“汽泡”的直徑非常小，對于主軸來說，不會產(chǎn)生很大的合力，對于主軸在運(yùn)動中保持平穩(wěn)運(yùn)行起到很好的作用。 而且蜂窩密封從切向及軸向都有阻尼，有效阻止了蒸汽在周向的運(yùn)動。因此，蜂窩式汽封不僅具有較好的密封效果，而且有更好的穩(wěn)定性及安全性。此外，蜂窩密封的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度很好，不會被輕易磨損而增大密封間隙，也不會倒伏，用作軸端密封可以長期保持安裝時的較小密封間隙。由于蜂窩密封的漏氣量大大少于梳齒密封，提高了軸端的封嚴(yán)能力，顯著減少軸端漏氣，可以從源頭上解決軸端泄漏嚴(yán)重及潤滑油中大量含水的問題。 五、汽封在運(yùn)行中應(yīng)注意

47、的問題 軸封的間隙很小，除因檢修、安裝 和 結(jié) 構(gòu) 方面造成的故障外，運(yùn)行上的問題也可能使軸封損壞，影響汽輪機(jī)正常工作。 1.軸封損傷的外部征狀 軸封信號管冒汽量異常增 多 ， 軸 承潤滑油中進(jìn)水，軸封內(nèi)部有碰觸聲響，嚴(yán)重時會使汽輪機(jī)振動加大。 2.造成軸封 損 傷 的 具體原因 (1)轉(zhuǎn)子受熱彎曲或永久變形 ， 引 起 軸封磨損。情況多數(shù)是由于在停機(jī)不久轉(zhuǎn)子熱彎曲最大時再次啟動所造成的。有時也可能是由于汽輪機(jī)的振動較大，使汽輪機(jī)軸的局部地方與軸封摩擦所引起的。 (2)汽缸變形， 軸 封 的某 一側(cè)磨損。 (3)汽缸保溫不好，汽缸熱膨脹不均 勻 ， 引 起軸封的碰觸、磨損。 (4)汽輪機(jī)長時間

48、空轉(zhuǎn)，排汽溫度高，突然又很快地升高負(fù)荷， 使 溫度 發(fā) 生很大的變化，汽缸很快地被冷卻，而下汽缸的支撐部分仍維持著較高的溫度，這時軸封下半部將發(fā)生碰觸、磨損并引起汽輪機(jī)的振動 (5)由于結(jié)垢使軸封環(huán)卡死失去彈性，在軸封發(fā)生碰觸時軸封片沒有退讓。 (6)由于操作不遵守汽輪機(jī)運(yùn)行規(guī)程而引起轉(zhuǎn)子和汽缸的不均勻熱膨脹，使 軸 封 磨 損。 3.防止軸封損傷的辦法 (1)汽輪機(jī)在轉(zhuǎn)子彎曲或 振 動 超 過允許值的情況下汽輪機(jī)不準(zhǔn)運(yùn)行。 (2)經(jīng)常檢查給水及蒸汽的品質(zhì)，以防止汽輪機(jī)內(nèi)部結(jié)垢 (3)不允許汽輪機(jī)運(yùn)行工況經(jīng)常發(fā)生劇烈的變化 (4)經(jīng)常注意汽缸的保溫完整。 (5)不允許汽輪機(jī)長時間空轉(zhuǎn)和 在 排

49、 汽 溫度過高、排汽溫度劇烈變化的情況下長時間運(yùn)轉(zhuǎn)。 ( 6) 防 止 轉(zhuǎn)子發(fā)生較大的軸向位移，當(dāng)軸向位移超過允許值時，必須迅速停機(jī)。在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)軸封有嚴(yán)重碰觸和損壞的象征時，應(yīng)采取果斷措施，迅速停機(jī)檢查 。 第六節(jié) 軸承 軸承大致分兩類: 一類為支持轉(zhuǎn)子重量的軸承，稱為徑 向 軸 承 ; 另一類為支持轉(zhuǎn)子軸向推力的軸承，稱為推力軸承。 支撐軸承的作用是支撐轉(zhuǎn)子的重量及承受由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡引起的離心力，并確定轉(zhuǎn)子的徑向位置，使其中心與汽缸中心保持一致。 推力軸承的作用是承受作用在轉(zhuǎn)子上的軸向推力，并確定轉(zhuǎn)子的軸向位置，使轉(zhuǎn)子和靜止部分保持一定的軸向間隙。所以推力軸承被看成是轉(zhuǎn)子的定位點(diǎn)，或稱

50、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子對靜子的相對死點(diǎn)。 一、滑動軸承的 基 本 工 作原理 軸 瓦 直徑總是略大于軸頸直徑，在靜止?fàn)顟B(tài)下，軸頸和軸瓦的下部接觸，這樣在軸頸和軸瓦間構(gòu)成了楔形間隙。當(dāng)連續(xù)向軸承供給具有一定壓力和溫度的潤滑油時，軸頸旋轉(zhuǎn)時粘附在軸頸上的油層隨軸頸一起轉(zhuǎn)動，并帶動各油層轉(zhuǎn)動，將潤滑油從楔形間隙的寬口帶向窄口，使?jié)櫥头e聚在狹小的間隙中而產(chǎn)生油壓形成油膜。 當(dāng)油壓超過載荷時，軸頸將被抬起，油膜油壓又降低。只有油膜油壓作用力與載荷相一平衡時，軸頸中心便在一定的偏心穩(wěn)定位置，使軸頸和軸瓦完全被油膜隔開，液體摩擦隨之建立，保證了軸承的穩(wěn)定工作。 綜上所述，建立液體摩擦 維 持 軸 承穩(wěn)定工作必須具備下

51、述三個條件:兩個滑動面之間構(gòu)成楔形間隙;兩個滑動面之間充滿具有一定粘性的潤滑油;兩個滑動面之間應(yīng)有足夠的相對速度，而且潤滑油是從楔形間隙的寬口流向窄口的。 顯然，潤滑油粘性越大，軸頸轉(zhuǎn)速越高，油膜壓力越大 ， 軸 頸 被抬得越高，軸頸中心就處在較高的偏心位置。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到無窮大時，理論上軸頸中心便與軸瓦中心重合，也就是說，隨著轉(zhuǎn)速的升高，軸頸中心的偏心位置亦不相同，其軌跡近似為一半圓曲線。 油楔中 的 壓 力 分布:在徑向楔形間隙進(jìn)口處壓力最低，然后逐漸增大，經(jīng)過最大值以后，又逐漸減小，在油楔出口處為零。因在軸向軸承有一定的寬度，潤滑油要從兩端流出，所以油壓在寬度方向上從中間往兩端逐漸降低，到端

52、部為零。由此看來，軸承寬度亦影響它的承載能力。對于同一軸承，在其他條件相同時，軸承越寬，產(chǎn)生的油壓越高，承載能力越大，軸頸被抬得越高，偏心距越小。但軸承太寬時將不利于軸承的冷卻，并且影響其油膜的穩(wěn)定性，還會增加轉(zhuǎn)子長度，因此必須合理選擇軸承的尺寸。 二、潤滑油膜 軸承油膜形成的條件及影響油膜壓力變化的因素 : (1)軸頸必須保持一定的線速度才能形成油膜 。主軸轉(zhuǎn)速越高，軸頸線速度越大，油膜的承載力越大。 (2)潤滑油必須有一定的粘度才能形成油膜。潤滑油粘度越大，油膜的承載力越大。但油的粘度太大，會使油的分布不均勻，增加摩擦損失，且不能得到良好的潤滑效果。一般情況下，油溫越低，油的粘度越大。 (

53、3)軸頸與軸瓦 間 必 須 形成楔形間隙才能形成油膜。但軸瓦與軸頸間隙要適當(dāng)，間隙過大會增大潤滑油的消耗量;間隙過小又會使油量不足，不能達(dá)到冷卻的目的。 (4)軸瓦內(nèi)表面應(yīng)嚴(yán)格修刮，保持光滑，并保證軸頸與軸瓦的接觸角不小于60一70 。當(dāng)軸靜止時，在6070 的接觸角區(qū)域內(nèi)保持完全接觸，軸瓦表面不得有任何溝槽。 (5)軸 承 上 負(fù) 荷越大，油膜形成越困難。軸承上的負(fù)荷不能超過油膜所能承受的壓力，否則油膜無法建立，軸瓦將被燒毀。 三、支持軸承的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行 汽輪機(jī)軸承分為兩大類。其中一類是支持軸承或稱為徑向軸承、主軸承;另一 類 是 推力軸承。支持軸承按支撐方式可分為固定式和自位式兩種;按軸瓦形

54、狀可分為圓筒形軸承、橢圓形軸承、多油楔軸承和可傾瓦軸承。 (一)支持 軸 承 結(jié) 構(gòu) 徑向支持軸承的型式 很 多 ， 按軸承的支撐方式可分為固定式和自位式兩種;按軸瓦可分為圓筒形軸承、橢圓形軸承、多油楔軸承及可傾瓦軸承等。 圓筒形軸承主要適用于低 速 重 載 轉(zhuǎn)子。常用的圓軸承在下瓦中心面附近位置(軸頸旋轉(zhuǎn)方向的上游)處有進(jìn)油口，軸頸旋轉(zhuǎn)時只能形成一個油楔，這種軸承稱為單油楔圓軸承，可能發(fā)生油膜振蕩現(xiàn)象。 三油楔支持軸承適 用 于 較 高轉(zhuǎn)速的輕、中載轉(zhuǎn)子，在其下瓦偏離垂直位置兩側(cè)都有進(jìn)油口，在上瓦還有一個進(jìn)油口，軸頸旋轉(zhuǎn)時能形成三個油楔，故稱三油楔軸承。 橢圓形支持軸承適用于較高轉(zhuǎn)速中、重載

55、轉(zhuǎn)子。其垂直方向上的長徑略大 于 水 平 方向上的短徑，在其下瓦中分面附近的位置(軸頸旋轉(zhuǎn)方向的上游)處有進(jìn)油口，軸頸旋轉(zhuǎn)時只能形成一個油楔，這種軸承也有可能發(fā)生油膜振蕩。 可傾瓦支持軸承則適用于高轉(zhuǎn)速的輕載和重載 轉(zhuǎn) 子 。 其軸瓦由若干可繞其支點(diǎn)轉(zhuǎn)動的軸瓦弧段組成，每一個軸瓦弧段之間的間隙作為軸瓦定額進(jìn)油口，軸頸旋轉(zhuǎn)時，每一個軸瓦形成一個油楔。這種軸承自動對中性能好，不會發(fā)生油膜振蕩現(xiàn)象。 在中小型汽輪機(jī)中，支持軸承最常用的是圓筒形軸承和橢圓形 軸 承 。 兩者的外觀沒什么大的區(qū)別，只是軸承的頂部間隙和兩側(cè)間隙不同。 (二)支持軸承運(yùn)行中注意的事項(xiàng) 1.啟動 (1)啟動 之 前 應(yīng) 該確定

56、每個軸承供油通暢。 (2)在盤車時，軸承潤滑油入口的溫度范圍 如 下 : 對于沒有頂軸油泵的機(jī)組，為1032;對于有頂軸油泵的機(jī)組，為2730 。 (3)在啟動過程中，潤滑油的溫度接近但 不 能 超 過32 。當(dāng)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到3000r/min時，潤滑油的溫度應(yīng)該為38 , (4)汽輪機(jī)升速過程中，應(yīng)該嚴(yán) 密 監(jiān) 視軸 瓦的金屬溫度。這些溫度的測試信號是判斷軸承是否工作正常的判據(jù)。 (5)當(dāng)油的入口溫度 達(dá) 到 43 或者上升很快時，就要向冷油器中加水來維持潤滑油的溫度在43-49 , (6)頂軸油泵 一 直要 工 作到汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的一半以上。 (2)定期檢查軸瓦的金屬溫度。

57、首先在軸承的軸瓦上正確地安裝上熱電偶，這是最重要的。通過熱電偶，我們可以診斷出油量不足、轉(zhuǎn)子對中不好、軸瓦上是否有劃痕等問題。在額定負(fù)荷下，軸瓦的溫度一般很穩(wěn)定，溫度突然變化10就是異?，F(xiàn)象。 記錄軸瓦報警溫度如下: 橢圓式軸承107 短橢圓式軸承107 可傾瓦式軸承116 橢圓式軸承和可傾瓦式軸承的 最高 允 許 溫度分別為121和127 , 不同形式的軸承，正常運(yùn)行的軸瓦溫度范圍如下: 可傾瓦式軸承82-110 橢圓式軸承77-88 短橢圓式軸承88-99 (3)定期檢查潤滑油的溫度。 軸承 的 入 口 油溫應(yīng)該在43 -49 ，最高不能超過77在額定轉(zhuǎn)速的情況下，軸承的入口油溫應(yīng)該保持在

58、一個比較穩(wěn)定的數(shù)值。 任何的溫度突變大于3時，就可以認(rèn)為是異?，F(xiàn)象，盡管油溫可能在上述范圍之內(nèi)。 3.停止 在停機(jī)的 過 程 中 ，應(yīng)該加大冷油器的供水量，這樣在投盤車的時候保證油溫在32以下。但是，在熱天里，油溫很難達(dá)到32以下，在這種情況下，兩臺冷油器都要投用，并且供水閥門全開。潤滑油的粘度 以 及 油 膜的厚度和潤滑油的溫度成正比。 在低速的情況下，如果油溫居高不 下 的 話 ，可能導(dǎo)致軸瓦磨損。在停機(jī)過程中，這種情況會越來越糟，以至于轉(zhuǎn)子不能正常轉(zhuǎn)動。 對于帶有頂軸油泵的汽輪機(jī)來說，停機(jī) 時 ， 當(dāng) 轉(zhuǎn)速小于額定轉(zhuǎn)速的一半時，就要開動頂軸油泵。另外，在汽輪機(jī)停機(jī)后，立即投用盤車裝置。

59、四、推力軸承結(jié)構(gòu)及運(yùn)行 1.推力軸承的結(jié)構(gòu) 在單缸汽輪機(jī)中， 推 力 軸 承和前部主軸承(支持軸承)多制成一體.稱為徑向止推聯(lián)合軸承。這是在汽輪機(jī)中最常見的結(jié)構(gòu)形式。在支持軸承的前半部分推力軸承。靜止推力瓦塊面材料是巴氏合金，它們 的 表面是傾斜的，這樣就可以保證在動靜推力盤之間能夠形成油膜。靜止推力瓦塊結(jié)構(gòu)類似分割開的銅環(huán)，巴氏表面被徑向的供油槽分割成幾塊。每一塊的形狀都是逐漸變小的，這樣在主軸的旋轉(zhuǎn)方向上以及在徑向上，表面都向旋轉(zhuǎn)的推力盤傾斜。 轉(zhuǎn) 子 的 軸 向推力通過推力盤傳遞到瓦塊上，推力盤兩側(cè)各安裝有8塊推力瓦塊。通過這8塊調(diào)整塊的擺動，使瓦塊巴氏合金面的負(fù)荷中心處于同一平面，受力

60、均勻。安裝在軸瓦上的定位銷的作用是防止推力瓦塊旋轉(zhuǎn)。 汽輪機(jī)在工作中，軸向推力是通過推力盤傳至推力瓦工作 瓦 片 上 ，另一側(cè)的推力瓦非工作瓦片只是承擔(dān)偶然發(fā)生的反向推力。 當(dāng)推力盤緊貼在工作瓦塊上時， 推 力盤 和 非工作瓦塊之間應(yīng)有一定的間隙，通常將此間隙稱為推力盤竄動間隙，該間隙在中小型汽輪機(jī)中為0.250.35mm，大型汽輪機(jī)組一般為0.40.6mm。 2.推力軸承的潤滑 徑向止推聯(lián)合軸承的 供 油 是 從下方油孔進(jìn)入徑向軸承的，并通過推力瓦進(jìn)油孔進(jìn)入到推力軸承中。冷卻推力瓦塊的油從內(nèi)徑方向流入，沿徑向流出，潤滑油充滿推力瓦塊的周圍。為減少潤滑油 的 摩 擦 損失，用半圓形的油封環(huán)從外