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文檔簡介
汽輪機(jī)本體檢修第1頁/共74頁汽輪機(jī)本體設(shè)備汽輪機(jī)本體是汽輪機(jī)設(shè)備的主要組成部分它由轉(zhuǎn)動部分(轉(zhuǎn)子)和固定部分(靜體或靜子)組成。轉(zhuǎn)動部分動葉柵、葉輪(或轉(zhuǎn)鼓)、主軸和聯(lián)軸器及緊固件等旋轉(zhuǎn)部件第2頁/共74頁固定部件
汽缸、蒸汽室、噴嘴室、隔板、隔板套(或靜葉持環(huán))、汽封、軸承、軸承座、機(jī)座、滑銷系統(tǒng)以及有關(guān)緊固零件等
本章將主要介紹汽輪機(jī)組本體部分各主要零部件的作用、構(gòu)造特點(diǎn)及有關(guān)系統(tǒng)
習(xí)題一第3頁/共74頁第一節(jié)汽輪機(jī)葉片一、葉片的結(jié)構(gòu)和分類葉片按用途可分為動葉片(又稱工作葉片,簡稱葉片)靜葉片(又稱噴嘴葉片)動葉片安裝在轉(zhuǎn)子葉輪(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)。第4頁/共74頁
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。葉片的組成
由葉根、工作部分(或稱葉身、葉型部分)、葉頂連接件(圍帶或拉金)組成習(xí)題二第5頁/共74頁
葉片結(jié)構(gòu)
第6頁/共74頁第7頁/共74頁壓力級葉片第8頁/共74頁低壓級葉片第9頁/共74頁調(diào)節(jié)級葉片第10頁/共74頁1、葉根
葉根的作用:
是緊固動葉,使其在經(jīng)受汽流的推力和旋轉(zhuǎn)離心力作用下,不致于從輪緣溝槽里拔出來。
葉根的結(jié)構(gòu)型式取決于:常用的結(jié)構(gòu)型式有:T型、叉型和樅樹型等
轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)型式、葉片的強(qiáng)度、制造和安裝工藝要求和傳統(tǒng)等第11頁/共74頁
葉根結(jié)構(gòu)(a)T型葉根;(b)外包凸肩T型葉根;(c)菌型葉根;(d)外包凸肩雙T型葉根;(e)叉型葉根;(f)樅樹型葉根第12頁/共74頁圖(a)表示T型葉根,此種葉根結(jié)構(gòu)簡單,加工裝配方便,工作可靠。但由于葉根承載面積小,葉輪輪緣彎曲應(yīng)力較大,使輪緣有張開的趨勢,故常用于受力不大的短葉片,如調(diào)節(jié)級和高壓級葉片。圖(b)所示為帶凸肩的單T型葉根,其凸肩能阻止輪緣張開,減小輪緣兩側(cè)截面上的應(yīng)力。葉輪間距小的整鍛轉(zhuǎn)子常采用此種葉根,例如國產(chǎn)200MW機(jī)組,高壓缸第二級以后和中壓缸末級以前的級均采用此種形式。第13頁/共74頁圖(c)為菌型葉根結(jié)構(gòu),這種葉根和輪緣的載荷分布比T型合理,因而其強(qiáng)度較高,但加工復(fù)雜,故不如T型葉根應(yīng)用廣泛。圖(d)為帶凸肩的雙T型葉根,由于增大了葉根的承力面,故它可用于葉片較長,離心力加大的情況。一般高度為100~400mm左右的中等長度葉片采用此種型式。此種葉根的加工精度要求較高,特別是兩層承力面之間的尺寸誤差大時受力不均,葉根強(qiáng)度大幅度下降。第14頁/共74頁上述圖(a)圖(b)圖(c)圖(d)四種葉根裝配方式屬:周向裝配方式
周向裝配方式的特點(diǎn)這類葉根的裝配輪緣槽上開有一個或兩個缺口(或稱窗口、切口),其長度比葉片節(jié)距稍大,寬度比葉根寬0.02~0.05mm,以便將葉片從該缺口依次裝入輪緣槽中。裝在缺口處的葉片稱作封口葉片(又稱末葉片),用兩根鉚釘將其固定在輪緣上。有些廠家再用葉根底部的矩形狀隙片或半圓形塞片固定,見圖。周向裝配式的缺點(diǎn)是:葉片拆換必須通過缺口進(jìn)行,當(dāng)個別葉片損壞時,不能單獨(dú)拆換,要將部分或全部葉片拆下重裝,增加了拆裝工作量。第15頁/共74頁
T型葉根的封口結(jié)構(gòu)
圖(e)為叉型葉根結(jié)構(gòu),這種葉根的叉尾直接插入輪緣槽內(nèi),并用兩排鉚釘固定。叉尾數(shù)可根據(jù)葉片離心力大小選擇。叉型葉根強(qiáng)度高、適應(yīng)性好,被大功率汽輪機(jī)末幾級葉片廣泛采用。國產(chǎn)100MW和200MW機(jī)組的末三級葉片,均采用此種葉根。叉型葉根雖加工方便、便于拆換,但裝配時比較費(fèi)工,且輪緣較厚,鉆鉚釘孔不便,所以整鍛轉(zhuǎn)子和焊接轉(zhuǎn)子不宜采用。第16頁/共74頁圖(f)為樅樹型葉根結(jié)構(gòu),這種葉根和輪緣的軸向斷口設(shè)計成尖劈形,以適應(yīng)根部的載荷分布,使葉根和對應(yīng)的輪緣承載面都接近于等強(qiáng)度,因此在同樣的尺寸下,樅樹型葉根承載能力高。葉根兩側(cè)齒數(shù)可根據(jù)葉片離心力的大小選擇,強(qiáng)度高,適應(yīng)性好。葉根沿軸向裝入輪緣相應(yīng)的樅樹槽中,底部打入楔形墊片將葉片向外脹緊在輪緣上,同時,相鄰葉根的接縫處有一圓槽,用兩根斜劈的半圓銷對插入圓槽內(nèi)將整圈葉根周向脹緊,所以裝拆方便,但是這種葉根外形復(fù)雜,裝配面多,要求有很高的加工精度和良好的材料性能,而且齒端易出現(xiàn)較大的應(yīng)力集中,所以一般只有大功率汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)級和末級葉片使用。第17頁/共74頁2、工作部分(或稱葉身、葉型部分)葉型部分是葉片的基本部分,它構(gòu)成汽流通道葉型葉型部分的橫截面形狀
型線
葉型部分橫截面形狀的周線第18頁/共74頁葉片的分類按工作原理的差別
按葉型沿葉高是否變化
沖動式葉片與反動式葉片等截面葉片和變截面葉片(a)沖動式葉片;(b)反動式葉片第19頁/共74頁(a)等截面直葉片(b)變截面扭曲葉片1—葉頂;2—葉型;3—葉根第20頁/共74頁3、葉頂連接件(圍帶、拉金)成組葉片(葉片組)整圈連接葉片
單個葉片(自由葉片)
用圍帶、拉金連在一起的數(shù)個葉片
用圍帶、拉金將全部葉片連結(jié)在一起
不用圍帶、拉金連結(jié)的葉片
第21頁/共74頁帶拉金及成組圍帶的動葉片第22頁/共74頁采用圍帶或拉金的作用
可增加葉片剛性,降低葉片蒸汽力引起的彎應(yīng)力,調(diào)整葉片頻率。圍帶還構(gòu)成封閉的汽流通道,防止蒸汽從葉頂逸出。有的圍帶還做出徑向汽封和軸向汽封,以減少級間漏汽習(xí)題三第23頁/共74頁整體圍帶結(jié)構(gòu)型式
圍帶和葉片實(shí)為一個整體部件,葉片裝好后頂板互相靠緊即形成一圈圍帶,圍帶之間可以焊接,這種結(jié)構(gòu)稱為焊接圍帶;也可以不焊接。整體圍帶一般用于短葉片
鉚接圍帶結(jié)構(gòu)形式將3~5mm厚的扁平鋼帶,用鉚接方法固定在葉片頂部,稱為鉚接圍帶。采用鉚接圍帶結(jié)構(gòu)的葉頂必須做出與圍帶上的孔相配合的凸出部分(鉚頭),以備鉚接。第24頁/共74頁葉片圍帶結(jié)構(gòu)型式(a)整體圍帶;(b)鉚接圍帶第25頁/共74頁第26頁/共74頁拉金的結(jié)構(gòu)拉金一般是以6~12mm的金屬絲或金屬管,穿在葉身的拉金孔中。拉金與葉片之間可以是焊接的(焊接拉金),也可以是不焊接的(松拉金)。拉金處在汽流通道中間,將影響級內(nèi)汽流流動,同時,拉金孔削弱了葉片的強(qiáng)度,所以在滿足振動和強(qiáng)度要求的情況下,有的長葉片可設(shè)計成自由葉片。當(dāng)葉片不用圍帶而用拉金連結(jié)成組或為自由葉片時,葉頂通常削薄,以減輕葉片重量并防止運(yùn)行中與汽缸相碰時損壞葉片。
第27頁/共74頁第28頁/共74頁二、葉片的受力分析汽輪機(jī)工作時,葉片受到的作用力主要有兩種:葉片本身和與其相連的圍帶、拉金所產(chǎn)生的離心力;汽流的作用力。
離心力的大小與轉(zhuǎn)速的平方成正比,而電站汽輪機(jī)的工作轉(zhuǎn)速是恒定的,所以葉片所受的離心力不隨時間變化,是靜應(yīng)力。汽流力的大小隨汽輪機(jī)的負(fù)荷而變化,因此計算葉片靜彎應(yīng)力時,應(yīng)選擇汽流力最大的工況作為計算工況。習(xí)題四第29頁/共74頁葉片受力
離心力汽流力離心拉應(yīng)力離心彎應(yīng)力穩(wěn)定部分交變部分(汽流彎應(yīng)力)動應(yīng)力靜應(yīng)力(交變的振動應(yīng)力)第30頁/共74頁等截面葉片的離心拉應(yīng)力
等截面葉片的離心拉應(yīng)力與橫截面積無關(guān),即增大截面積并不能降低離心力引起的拉應(yīng)力。
由于等截面葉片的橫截面積沿葉高不變,其根部承受的離心力最大,因此根部的離心拉應(yīng)力最大。等截面葉片的彎應(yīng)力
對于等截面葉片,汽流參數(shù)沿葉高變化不大,可以認(rèn)為汽流對葉片的的作用力沿葉高是均勻分布的。因此,葉片根部截面上的彎矩最大。習(xí)題五第31頁/共74頁變截面葉片的離心拉應(yīng)力
對于變截面葉片,橫截面積沿葉高是變化的,在求拉應(yīng)力時,通常將其沿葉高分成若干段,把每段看作等截面體,然后計算出每段的離心力及每一截面的離心拉應(yīng)力。通過對各個截面的計算比較,可找出離心拉應(yīng)力最大的截面。(根部不一定是拉應(yīng)力最大的部位)變截面葉片的彎應(yīng)力
對于變截面葉片,汽流參數(shù)和汽流作用力沿葉高是變化的。雖然根部受到的彎矩最大,但由于橫截面積沿葉高是變化的,所以變截面葉片根部的彎應(yīng)力不一定最大。
第32頁/共74頁第二節(jié)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定義:汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動部分總稱轉(zhuǎn)子
作用:擔(dān)負(fù)著工質(zhì)能量轉(zhuǎn)換及扭矩的傳遞第33頁/共74頁一、轉(zhuǎn)子的一般分類汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子可分為:輪式轉(zhuǎn)子
鼓式轉(zhuǎn)子套裝轉(zhuǎn)子
整鍛轉(zhuǎn)子
焊接轉(zhuǎn)子
組合轉(zhuǎn)子
習(xí)題六輪式轉(zhuǎn)子第34頁/共74頁1、套裝轉(zhuǎn)子特點(diǎn):套裝轉(zhuǎn)子的葉輪、軸封套、聯(lián)軸節(jié)等部件是分別加工后紅套在階梯形主軸上的。各部件與主軸之間采用過盈配合,以防止葉輪等因離心力及溫差作用引起松動,并用鍵傳遞力矩
剖面圖:第35頁/共74頁優(yōu)點(diǎn)加工方便,生產(chǎn)周期短??梢院侠砝貌牧?,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。缺點(diǎn)在高溫條件下,葉輪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??焖賳舆m應(yīng)性差
第36頁/共74頁2、整鍛轉(zhuǎn)子特點(diǎn):整鍛轉(zhuǎn)子的葉輪、軸封套和聯(lián)軸節(jié)等部件與主軸是由一整鍛件車削而成,無熱套部件,這解決了高溫下葉輪與主軸連接可能松動的問題。剖面圖:第37頁/共74頁優(yōu)點(diǎn)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)鍛件大,工藝要求高,加工周期長。大鍛件質(zhì)量難以保證,且檢驗比較復(fù)雜,又不利于材料的合理使用。
第38頁/共74頁3、焊接轉(zhuǎn)子特點(diǎn):采用分段鍛造,焊接組合,它主要由若干個葉輪與端軸拼合焊接而成。
剖面圖:第39頁/共74頁優(yōu)點(diǎn)焊接轉(zhuǎn)子重量輕,鍛件小,結(jié)構(gòu)緊湊,承載能力高。與尺寸相同、帶有中心孔的整鍛轉(zhuǎn)子相比,焊接轉(zhuǎn)子強(qiáng)度高,剛性好,質(zhì)量減輕20%~30%。
缺點(diǎn)這種轉(zhuǎn)子的應(yīng)用受到焊接工藝及檢驗方法和材料種類的限制。
第40頁/共74頁4、組合轉(zhuǎn)子特點(diǎn):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,以減小鍛件尺寸剖面圖:第41頁/共74頁優(yōu)點(diǎn)高溫區(qū)用整鍛可防止葉輪與主軸間的松動,有利于機(jī)組快速啟動,并選用高溫性能好的材料。低溫區(qū)用套裝結(jié)構(gòu)可減輕整鍛轉(zhuǎn)子的質(zhì)量和尺寸,便于鍛件供應(yīng)。由于低溫區(qū)葉片長,應(yīng)力大,葉輪可選用常溫下強(qiáng)度高的材料。缺點(diǎn)加工工藝要求高。第42頁/共74頁鼓式轉(zhuǎn)子
如圖所示為反動式300MW汽輪機(jī)的高中壓轉(zhuǎn)子,采用的鼓式結(jié)構(gòu),除調(diào)節(jié)級外其它各級動葉片直接裝在轉(zhuǎn)子上開出的葉片槽中。高中壓壓力級反向布置,轉(zhuǎn)子上還設(shè)有高、中、低壓三個平衡活塞,以平衡軸向推力。該汽輪機(jī)的低壓轉(zhuǎn)子以進(jìn)汽中心線為基準(zhǔn)兩側(cè)對稱,中部為轉(zhuǎn)鼓形結(jié)構(gòu),末級和次末級為整鍛葉輪結(jié)構(gòu)。第43頁/共74頁5、600MW機(jī)組轉(zhuǎn)子介紹日本東芝公司TC4F-33.5型汽輪機(jī)高壓整鍛式轉(zhuǎn)子TC4F-33.5型600MW機(jī)組高壓整鍛式轉(zhuǎn)子第44頁/共74頁法國G/A公司DH-600-40-T型600MW機(jī)組整鍛高、中壓轉(zhuǎn)子DH-600-40-T型600MW機(jī)組整鍛高、中壓轉(zhuǎn)子第45頁/共74頁ABB公司D4Y454型600MW機(jī)組高壓轉(zhuǎn)鼓式焊接轉(zhuǎn)子D4Y454型600MW機(jī)組高壓轉(zhuǎn)鼓式焊接轉(zhuǎn)子第46頁/共74頁高中壓轉(zhuǎn)子第47頁/共74頁中壓轉(zhuǎn)子第48頁/共74頁低壓轉(zhuǎn)子第49頁/共74頁第50頁/共74頁第51頁/共74頁第52頁/共74頁二、轉(zhuǎn)子上的部件推力盤測速齒輪主油泵危急遮斷器第53頁/共74頁高壓排汽側(cè)平衡活塞高中壓缸前汽封#1軸承軸頸高壓十二個反動式動葉片加平衡螺塞的工藝孔
調(diào)節(jié)級葉輪平衡孔調(diào)節(jié)級葉片高壓進(jìn)汽側(cè)平衡活塞中壓平衡活塞第54頁/共74頁二、聯(lián)軸器作用連接多缸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子或汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的重要部件,借以傳遞扭矩,使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子克服電磁反力矩作高速旋轉(zhuǎn),將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。分類剛性
半撓性
撓性
習(xí)題七第55頁/共74頁剛性聯(lián)軸器(兩半聯(lián)軸器直接剛性相連)
按制造方法:整鍛和套裝
分類按結(jié)構(gòu)形式:平面和有止口
優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、連接剛性強(qiáng)、軸向尺寸短、工作可靠不需要潤滑、沒有噪聲,除可傳遞較大的扭矩外,又可傳遞軸向力和徑向力,將轉(zhuǎn)子重量傳遞到軸承上。
缺點(diǎn)不允許被聯(lián)接的兩個轉(zhuǎn)子在軸向和徑向有相對位移,所以對兩軸的同心度要求嚴(yán)格,制造與安裝的少許偏差都會使聯(lián)軸器承受不應(yīng)有的附加應(yīng)力,從而引起機(jī)組較大的振動。第56頁/共74頁350MW機(jī)組高壓轉(zhuǎn)子--低壓轉(zhuǎn)子間剛性聯(lián)軸器1-聯(lián)軸器螺栓2-墊片3-六角螺帽第57頁/共74頁350MW機(jī)組低壓轉(zhuǎn)子—發(fā)電機(jī)間剛性聯(lián)軸器1-墊片及盤車齒輪2-輻輪3-錐銷4-螺栓5-螺母6-擋圈7-止動環(huán)第58頁/共74頁套裝式剛性聯(lián)軸器(a)裝配式;(b)對輪與主軸成整體結(jié)構(gòu)1、2—聯(lián)軸器;3—螺栓;4—盤車齒輪第59頁/共74頁ABB公司脹套式聯(lián)軸器1、2-對輪3-對輪螺栓4-螺母5-保險圈6-內(nèi)錐形膨脹套筒D-拆卸用加油接口第60頁/共74頁低壓轉(zhuǎn)子剛性聯(lián)軸器高中壓轉(zhuǎn)子剛性聯(lián)軸器第61頁/共74頁半撓性聯(lián)軸器
(中間通過波形筒等來聯(lián)接)
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
在聯(lián)軸器間裝有波形套筒3,它是由具有較好彈性的材料制成的。套筒兩端有法蘭盤分別與兩只聯(lián)軸器1、2相連接,聯(lián)軸器1的外緣上緊套的一只齒輪,是供連接盤車用的。優(yōu)點(diǎn)汽輪機(jī)運(yùn)行時,由于兩轉(zhuǎn)子軸承熱膨脹量的差異等原因,可能會引起聯(lián)軸器連接處大軸中心的少許變化。波形套筒則可略微補(bǔ)償兩轉(zhuǎn)子不同心的影響,同時還能在一定程度上吸收從一個轉(zhuǎn)子傳到另一個轉(zhuǎn)子的振動,且能傳遞較大的扭矩
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