汽轮机设备构造原理知识

1、汽轮机本体 汽轮机包括汽轮机本体，调节、保安系统及辅助设备三大部分。蒸汽轮机本体包括： (1) 静体（固定部位）——汽缸、喷嘴、隔板、汽封等。 (2) 转子（转动部分）——轴、叶轮、叶片等。 (3) 轴承（支承部分）——径向和止推。 2 2、汽缸 (1) 汽缸的组成：汽缸是汽轮机的外壳，汽轮机本体的主要零部件几乎包含在汽缸内。汽缸内部装有喷嘴室、喷嘴、隔板、隔板套和汽封等零部件。汽缸外部装有调节汽阀及进汽、排汽和回热抽汽管道等。 (2) 汽缸作用：汽缸是汽轮机的外壳。其作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开，形成封闭的汽室，保证蒸汽在汽轮机内完成其能量转换过程。 3、汽缸内部构件 (1) 喷嘴、隔板 喷嘴和隔板的作用和特点：喷嘴是组成汽轮机的主要部件之一。它的作用是把蒸汽的热能转变为高速汽流的动能，使高速汽流以一定的方向从喷嘴喷出，进入动叶栅，推动叶轮旋转做功。隔板由外缘，喷嘴和板体三 部分组成，为便于安装，隔板一般都做成对分的，上半隔板装在汽缸上盖内，下半隔板装在下汽缸内。第一级喷嘴直接安装在汽缸高压端专门的喷嘴室上。第二级及以后各级喷嘴安装在各级隔板上，隔板用来安装喷嘴，并将各级叶轮分隔开。冲动式汽轮机每一级由一个隔板和一个叶轮组成。冲动式汽轮机的隔板可分为焊接隔板和铸造隔板。反动式汽轮机不采用隔板式结构，各级喷嘴片（也叫静叶栅）直接安装在汽缸上。 (2) 汽封 1) 汽轮机汽缸两端轴孔处与转轴间有一定间隙，这样在工作时，汽缸内进汽端将发生高压蒸汽大量外漏，进入前轴承箱污染润滑油。此外凝汽式汽轮机的排汽压力在0.05公斤/厘米2（绝对）左右，即排汽端处于高真空状态，这样大气中的空气将沿边后轴孔大量漏入排汽管和凝汽器，就会破坏汽轮机的真空。因此为了减少高压端的向外漏汽和排汽端往里漏空气，要求在汽缸两端轴孔处配备气封。 2) 汽封的作用 汽轮机通汽部分的动静部分之间，为了防止碰擦，必须留有一定的间隙。而间隙的存在必将导致漏汽，使汽轮机的经济性下降。为了解决这一矛盾，在汽轮机动、静部件的有关部位设有密封装置，通常称为汽封。可分为轴端汽封（又称轴封）、隔板汽封和围带汽封三种。 (3) 转子 汽轮机中所有转动部件的组合体称作转子。包括：主轴、轴封、动叶片、止推盘、危急保安器、联轴器总承、测量盘等。 转子 (4) 叶片 动叶片和静叶片 3、轴承 轴承是汽轮机一个重要的组成部分，分为径向支撑轴承和推力轴承两种类型，它们用来承受转子的全部重力并且确定转子在汽缸中的正确位置。 根据轴承中所能承受的载荷方向的不同，又可分为支撑轴承（承受径向载荷）、止推轴承（承受轴向载荷）和支撑止推轴承（同时承受径向载荷和轴向载荷）等。 在工业汽轮机上常用的径向轴承有圆瓦轴承、椭圆瓦轴承、多油楔固定轴承和可倾瓦轴承，并且以可倾瓦轴承使用最多。可倾瓦轴承与上述轴承相比其优点是每一块瓦均能自由摆动，在任何情况下都能形成最佳油楔，高速稳定性好，不易发生油膜振荡，应用广泛。 还有一种为弹性均衡式瓦块的径向推力联合轴承，推力瓦块搁置在弹性圈上，承载时弹性圈产生弹性变形，以达到各块瓦面与推力盘平面有良好接触的要求。这种结构运用于刚性转子并且轴向载荷不太大的机组。 4、联轴器 联轴器又称对轮或靠背轮。作用是传递扭矩。 1) 刚性联轴器：结构简单，能够承受相邻转子分配来的重量，，减少支撑轴承数，并缩短机组长度。缺点是传递振动和轴向位移，对找中心要求高 2) 半挠性联轴器：两半联轴器之间加了一段波形圆筒。他在传递扭矩时是呈刚性的，还能传递一定轴向推力，部分吸收转子之间传递的振动。它也允许相邻两轴端之间有少许的不同心度和端面瓢偏度。 3) 挠性联轴器：一般有齿轮式和弹簧式两种。这类联轴器不传递轴向推力，基本不传递振动，对中要求低，但易磨损，需要润滑，造价高。多用于小型汽轮机。 5 5、自动主汽阀 自动主汽阀的作用是在汽轮机保护装置动作后，迅速切断汽源使汽轮机停止运行。因此它是保护装置共有的执行元件。自动主汽阀的结构可分为主汽阀和操纵座两部分，操纵座是控制自动主汽阀开启或关闭的机构。为了保证安全，要求自动主汽阀动作迅速，关闭严密，对高压汽轮机，在正常的进、排汽参数情况下，自动主汽阀关闭后（调节阀全开），汽轮机的转速应能迅速降到1000rpm以下，自汽轮机保护装置动作至主汽阀全关的时间，通常要求不大于0.5～0.8s。 6 6、超速保护装置 为了防止调节系统因故障失灵和突然甩负荷时引起超速危险，每台汽轮机都装有超速保护装置，它由感应机构、放大机构组成，其发讯装置通常称为危急遮断器或危急保安器，一般当汽轮机的转速升高到额定转速的1.10～1.12倍时它就动作，迅速切断汽轮机的供汽，使汽轮机停止运转。 (1) 危急保安器 危急保安器是超速保护装置的转速感应机构，它实际上是一个静态不稳定的调速器，按其结构可分为飞锤式和飞环式两类，但它们的工作原理完全相同。 (2) 危急断路滑阀 在近代汽轮机中，危急保安器动作后，飞锤飞出作为超速信号，再通过以危急断路滑阀作为传动放大机构去动作主汽阀。因此危急保安器和危急断路滑阀两者共同组成超速保护装置。 (3) 轴向位移保护 在汽轮机运行中，如果由于某种原因造成汽轮机轴向推力过大时，将导致推力瓦的乌金熔化，转子就会产生不允许的轴向位移，致使汽轮机的动、静部分发生摩擦，造成严重的设备损坏事故。因此汽轮机都装有轴向位移测量、报警和自动保护装置。 (4) 低油压保护 润滑油压过低将使汽轮机轴承不能维持正常工作，情况严重时，还会造成轴瓦损坏以及动、静部分摩擦等恶性事故。因此润滑系统中都设有低油压保护装置。低油压保护装置一般应具有下述功能： 1) 润滑油压低于正常值时，首先发出信号，提醒运行人员注意并及时采取措施。 2) 油压继续降低至某一数值时，自动投入辅助油泵以提高油压。 3) 辅助油泵启动后油压若继续下降至某一数值时，应掉闸停机，再继续降低至另一数值时，应停止盘车。 7 7、油系统的主要设备 (1) 油箱 作用：储油，分离油中空气、水分和机械杂物。 油箱分为污段和净段，中间隔着过滤网。回油管路布置在污段，油泵的吸油口布置在净段。为了将沉淀下来的水分和杂物排出，油箱底部一般做成斜坡形。 (2) 主油泵 安装位置：在汽轮机高压转子前端的短轴上。 离心式主油泵不能自吸，在启停阶段要靠交流辅助油泵供油。如果主油泵的入口进了空气，会造成系统的工作不稳定。主油泵的进口必须保持一定的正压，正常运行时，这一正压由注油器提供。 (3) 注油器 注油器又称射油器，它实质上是一个射流泵；对于大型机组的供油系统，通常装有两个注油器，可并联或串联。 8、主要辅助设备 (1) 凝汽器 凝汽器是热力循环的冷源。其基本功能是接收汽轮机的排汽并将其凝结成水，使汽轮机排汽口形成最佳真空，使工质膨胀到最低压力，尽可能多地将蒸汽热能转换为机械能。凝汽器是一个工作在真空条件下的表面式热交换器，其具体功能有： 1) 冷却汽轮机的排汽，使之凝结为水，使凝汽器形成机组安全、经济运行的真空。 2) 把排汽的凝结水循环使用。 3) 在正常运行时，凝