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本推电加热器力轴承上半部的工作面与非工作
浏览: 发布日期:2019-08-12

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  哈汽1000MW 汽轮机本体介绍 一、汽缸 二、转子冷却系统 三、滑销系统 四、汽轮机的进汽方式 五、汽封系统 六、盘车系统 本机组为哈尔滨汽轮机厂有限责任采取以我为主、中外合作的方式,与日本东芝共同研制。机组为一次中间再热、四缸、四排汽(双流低压缸)单轴、带有48英寸末级叶片的1000MW超超临界冲动凝汽式汽轮机,哈汽型号为“CCLN1000-25/600/600”,东芝型号为“TC4F-48”。汽轮机应用的设计和结构特征,在很多相近蒸汽参数和相近功率的机组上得到验证。 汽缸 为了便于加工、装配和检修,汽缸一般做成水平中分形式,其主要特点是:通常把汽缸分为上下两个部分,转子从其径向中心穿过,为了使汽缸承受较大的蒸汽压力而不泄漏,汽缸上下两个部分用紧固件连接,常用的是用螺栓、螺帽,它们沿上下缸中分面外径的法兰将上下缸紧密联接在一起。为了保证法兰结合面的严密性,汽缸中分面在制造过程中必须光洁、平整。法兰螺栓的连接一般采用热紧方式,也就是在安装螺栓时给螺栓一定的预紧力,在经过一段时间的应力松弛后仍能保证法兰的严密性。另外,汽缸的进汽部分尽可能分散布置,以免造成局部热应力过大,引起汽缸变形。 随着机组容量增大,蒸汽参数提高,汽缸内外压差也大大增加。为保证中分面的汽密性,连接螺栓需有很大的预紧力,从而使得螺栓、法兰、汽缸壁都需很厚。这将导致汽轮机启动、停机和工况变动时汽缸壁和法兰、法兰和螺栓间将因温差过大而产生很大的热应力,甚至使汽缸变形,螺栓拉断。并且,设计密封性能好而且可靠的法兰也非常困难,为了解决这些问题,大型汽轮机(初参数高于12.75MPa、535℃以上)往往做成双层缸体结构,内外缸之间充满着一定的低于初参数的压力和温度的蒸汽,从而使内外缸承受的压差和温差大为减少,每层汽缸壁和法兰的厚度都可以大为减薄,从而减小启动、停机、以及工况变动时的热应力,有利于改善机组的启动和负荷适应能力。同时,由于汽缸能够得到夹层蒸汽的有效冷却,可以降低对于汽缸材料的要求。一般情况下,双层缸的定位方法为:外缸用猫爪支撑在轴承座上,内缸与外缸采用螺栓连接,并用定位销和导向销进行定位和导向。 汽缸在运行中要承受内压力和内外壁温差引起的热应力,为了保证动静部分在正常运行时的正确位置,缸体材料必须具有足够的强度性能、良好的组织稳定性和抗疲劳性,并具有一定的抗氧化能力。对于汽缸的中分面法兰紧固件,因为其在应力松弛的条件下工作且承受拉伸应力,因而这些部件材料需要具有较高的抗松弛性能、足够的强度、较低的缺口敏感性、以及较小的蠕变脆化倾向和抗氧化性。通常螺母的强度比螺栓低一级,这样两者硬度不同可以减小螺栓的磨损,并能防止长期工作后不咬死。 为了保证汽缸受热时自由膨胀又不影响机组中心线的一致,在汽缸和机座之间设置了一系列的导向滑键,这些滑键构成了汽轮机的滑销系统,对汽缸进行支撑、导向和定位,保证汽轮机良好对中,保证各汽缸、转子、轴承的膨胀不受阻碍。汽缸本身的热膨胀和转子的热膨胀也是汽轮机设计过程中要考虑的问题,要合理的选定汽缸的死点、转子与汽缸相对死点的位置,留有足够的相对膨胀间隙,保证动静部分的间隙在合理的范围内,提高汽轮机的整体工作效率。 汽轮机在运行中,在汽缸内不允许有任何积水,因此,汽缸在设计时有足够的去湿装置,疏水留有足够的通流面积,尽可能的避免无法疏水的洼窝结构。 高、中压缸 高压缸为单流式,包括1个双向流冲动式调节级和9个冲动式压力级。高压汽缸采用双层缸结构,内缸和外缸之间的夹层只接触高压排汽,可以使缸壁设计较薄,高压排汽占据内外缸空间,从而使汽缸结构简化,汽缸设计采用合理的结构和支撑方式,保证热态时热变形对称和自由膨胀,降低扭曲变形。高压内、外缸是由合金钢铸件制成。轴封电加热器加工或手工研磨水平中分面达到严密接触,防止漏汽。 内缸支撑在外缸内,允许零件根据温度变化自由膨胀和收缩。内缸下部由支撑垫块支撑,通过调整支撑垫块上的调整垫片来确保内缸垂直对中的准确性。该垫片表面进行硬化,以减少内缸膨胀和收缩时的相对运动产生的磨损。 高压汽缸的外缸由延伸到轴承箱上的汽缸猫爪支撑。压力级采用具有比较高的效率和良好的空气动力效率的全三维设计冲动式叶片。 高压调节级后的腔体内,电端的设计压力要比调端的压力略高。可以强制汽流在腔室内流动,防止高温蒸汽在转子和喷嘴室之间的腔室内停滞,电加热器同时冷却高温进汽部分。 中压汽缸为双流式、双层缸结构,结构和原理同高压缸相同。每个流向包括全三维设计的7个冲动式压力级。 高压缸内缸的外壁上铸有挡汽环,以此为界将内外缸分隔成高温和低温区域。另外高压缸的排汽口与内外缸夹层相通。通过上述两项措施,既减小了高压内缸的内、外壁温差,又减小了内缸内外壁之间的压差,使高压缸的设计、布置更加合理紧凑。 高中压缸内缸的下缸均通过其外缘的四个搭子座落在相应的外下缸上,搭子下面设有调整垫片,可以调整内外缸的同心度。另外,内缸与外缸之间还设有纵向定位键和纵向导向键,纵向定位键作为内缸的纵向相对膨胀死点,纵向导向键帮助内缸在纵向正确膨胀。 高、中压缸的外缸分别由前轴承座、中轴承座和#3轴承座支承。高中压缸外缸均采用上猫爪支撑形式,上猫爪与轴承座之间还有横销滑键,帮助汽缸在轴承座上横向自由膨胀。下猫爪的底部凸肩镶嵌在轴承座的凹槽内,凸肩纵向的两侧配有推力键,保证高、中压缸连同前、中轴承座一起沿纵向自由膨胀,保证汽缸中心线与转子中心线一致,同时也为汽缸的横向膨胀起导向作用。 高中压缸均采用通孔螺栓连接方式,无法兰和螺栓加热装置。 高中压缸的通流部分 汽轮机的通流部分主要是由各个级的通流部分和进、排汽部分组成,它包括调节阀、进汽室内的喷嘴、安装在隔板上的静叶、紧固在转子上的动叶栅等部件组成,是汽轮机完成能量转换的核心部件。高中压缸一般都采用支撑面和中分面重叠的上猫爪支撑结构。在进行汽轮机通流部分设计时,主要考虑问题有:有利的循环参数、合理的配汽机构、力求各缸乃至整机的效率,满足强度和刚度的要求,结构合理、安全可靠。另外,随着机组容量的增大,蒸汽初参数的提高,汽轮机通流部分固体颗粒侵蚀已成为不容忽视的问题,各个制造商在进行通流部分设计时都力求使SPE降到的程度。 本汽轮机轴系通流部分由48个结构级组成,其中高压部分10级(包括调节级),中压部分为双流2×7级,两个双流低压缸共2×2×6级。,高压缸级后抽出蒸汽作为#1高加的加热汽源,从高压缸排汽抽出一部分蒸汽作为#2高加的汽源。中压缸共有两级抽汽,分别供#3高加和除氧器。为了减小汽轮机的漏汽损失,在高中压缸通流部分内外缸的端部、转子和隔板、叶片护环和内缸之间,都设置了汽封装置。 高中压缸的隔板 本机共用48级隔板,电加热器其中高压II+9,中压是2×7,低压是4×6,全部为焊接隔板。隔板是将汽轮机的通流部分分割成若干级,用以固定汽缸内各级静叶片和阻止级间的漏气。隔板的主要部件由外环、外围带、静叶栅、内围带、隔板体等部件组成。隔板一般做成沿水平面中分的两块,便于安装拆卸。为了使隔板工作时具有良好的经济性和可靠性,隔板要有足够的强度和刚度,良好的汽密性,合理的支撑和定位与转子同心,隔板上的喷嘴具有良好的空气动力性能、足够的表面光洁度和正确的出汽角。 高中压缸隔板全部为焊接隔板,它由隔板外环、内外围带、喷嘴和隔板体组成。喷嘴由许许多多单个喷嘴焊接加工而成,喷嘴组嵌装在具有叶型孔槽的内外围带上,并焊成环形叶栅,然后再将它与隔板外环、隔板体焊成整体。在隔板外环上还带有高低齿式径向密封。本汽轮机采用了径向同心刚性隔板,中分面支撑方式,当温度升高时,从转子中心向外膨胀,保持相对较小的径向间隙,具有较高的经济性。 所有隔板依靠左右两个支承梁用螺栓固定在汽缸下缸的隔板槽内,下隔板底部有一中心销导向,保证隔板与转子的中心一致。上隔板用螺栓与下隔板固定。隔板与隔板槽之间有足够的空间,保证隔板向四周自由膨胀。 高中压缸静叶片 汽轮机的静叶片是构成汽轮机级的主要部件,蒸汽在静叶片组成的汽道内膨胀加速,将蒸汽的热能变化为动能,是汽轮机做功的主要部件,为保证叶片有较高的效率,一般情况下,高中压缸静叶片都是带整体的叶根和围带的型钢加工而成。大型汽轮机高压缸的进汽端一般设立单独的喷嘴汽室,因而级喷嘴就不像其他级那样装在隔板上,而是直接固定在喷嘴室上,采用这样的结构主要考虑的因素是:将汽缸与参数的蒸汽相接触的部分限制在小的范围内,可以使汽轮机转子以及除进汽室级喷组以外的缸体等静止件仅与降压后的蒸汽相接触,降低汽缸的整体机械应力,有利于汽轮机的安全,使得汽缸结构简单,缸体较薄,提高机组对工况的适应性。另外由于整体喷嘴汽室的结构降低了轴端漏汽,可以简化轴端汽封的结构,提高了机组的整体效率。 目前汽轮机普遍采用多个调节阀控制汽轮机的进汽量,与之相应的级喷嘴也分成若干个喷嘴组,每组喷嘴占据级进汽圆周的一个弧段。本汽轮机正常运行时采用喷嘴调节配汽方式,高压缸进汽由四个主汽调门控制,调门与四根上下垂直布置的进汽管相连,进汽管直接插入高压缸内缸的喷嘴室,在喷嘴室进口处采用密封环密封。喷嘴汽室的喷嘴共分四个弧段,由四个调节阀控制。喷嘴室为水平、中分面结构,下喷嘴室镶嵌在高压下内缸中,通过四个搭子及喷嘴室外缘的凹槽与内缸上的凸缘固定在内缸上。上喷嘴室依靠螺栓与下喷嘴室连接,在上喷嘴室的顶部和下喷嘴室的底部分别设有导向键。因此喷嘴室能在内缸中自由膨胀,但不会对内缸膨胀造成影响。高压喷嘴由四个喷嘴组成,沿圆周方向整圈布置,焊接在喷嘴室中。 这种组合装配喷嘴室的优点:喷嘴室与高压缸由于工作温度、压力的不同,可以分别选用不同的优质耐热合金钢,简化汽缸形状,有利于降低启动和运行时的热应力,提高机组适应负荷变化的能力。 低压缸的工作特点 低压缸处于蒸汽从正压到负压的工作区域,排汽压力很低,蒸汽比容增加很大,因而,往往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有:能很好的平衡轴向推力,避免叶片过长,减小离心力,避免汽缸制造的过于庞大。 低压缸排汽的压力非常低,因此低压缸的缸体特别庞大,并与凝汽器直接连接。低压缸的纵向温差变化大,是整个机组中受温差变化的部分,为减小温差产热应力改善机组的膨胀条件,大机组都采用双层缸结构,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。第二层为外缸,用以引导排汽和支撑内缸各组件。 低压缸进汽管布置方式:一般情况下低压缸的进汽由导汽管自汽缸顶部垂直引入,穿过外缸进入内缸的环形空间,均匀进入两个分流缸的通流部分做功,在低压缸的下部抽出一部分蒸汽供四级加热器用汽。低压缸的排汽经排汽管进入相应的凝汽器,排汽管和凝汽器之间采用挠性膨胀节,用于补偿设备和管件的膨胀。 一般情况下,低压缸都设计成径向扩压型排汽缸,低压缸这种设计的主要目的是:可使汽缸出口静压高于进口静压,使蒸汽的动能转化成压力能,减小末级叶片出口至冷凝器入口的压降,从而减少排汽损失,提高低压缸的效率。 低压缸的喷水装置:机组正常运行时,排汽压力温度很低,但在汽轮机启动、空载或低负荷时,由于蒸汽通流量减小,不足以带走低压缸由于鼓风摩擦产生的热量,从而使排汽温度升高,当排汽温度过高时,会引起低压缸的变形,使汽缸与转子中心线相对位置的改变,增加机组的振动,为防止低压缸的热变形,大型汽轮机组低压缸都设置了低压缸喷水装置。另外,还限定低压缸排汽温度的极限值,当超过此数值时,作用于汽轮机ETS系统使汽轮机跳闸;当低压缸排汽压力过高时,为保护低压缸,在低压外缸的顶部装设有两个低压缸安全膜动作的压力略高于大气压。纯凝汽式汽轮机的低压通流部分的的末几级叶片多工作在湿蒸汽区,对于这些湿汽级,由于蒸汽中含有水份,对叶片的工作带来了不良的影响,主要是,湿汽引起的附加能量的转换损失,使叶片工作效率降低,蒸汽中的水份对动叶片造成水蚀,使叶片的寿命降低。为了预防和减轻湿汽级叶片的水蚀危害,一般采用下列几种方法:限制末级叶片的排汽湿度,提高叶片的本身抗水蚀能力,在通流部分设计去湿装置,适当放宽动、静部分的间隙,选用适当的动叶叶型等。 本汽轮机有两个形式完全相同的低压缸,均为双分流对称结构,从中部进汽,中分面将汽缸分成上下两个部分。低压缸共有12级动叶片,对称布置在低压内缸的两侧,共有四级抽汽供四个低压加热器用汽。在低压转子两侧分别通入轴封蒸汽供低压轴封用,在轴承座内装设有轴承振动等测量装置。 低压缸的支撑 低压缸缸体庞大,两侧的汽封和轴承都装设在外部排汽室。上半缸和下半缸在水平中分面处用紧固件固定,形成一个整体,外部排汽室的支撑多采用悬吊结构,通过两侧四个支座用螺栓紧固在台板上。内上缸支撑在每一侧排汽室的导流汽室上,接触面为了减少磨损都经过淬硬处理,并允许汽缸膨胀和冷却时,作轴向运动。在轴向的两侧内下缸,座落在外部排汽室的底部框架上,通过滑销的定位,允许汽缸沿横向中心向两侧自由膨胀。 低压缸的内缸的下缸均通过其外缘的四个搭子座落在相应的外下缸上,搭子下面设有调整垫片,可以调整内外缸的同心度。另外,内缸与外缸之间还设有纵向定位键和纵向导向键,纵向定位键作为内缸的纵向相对膨胀死点,纵向导向键帮助内缸在纵向正确膨胀。 低压缸的通流部分 本汽轮机低压缸的通流部分,共有2×2×6级,两个低压缸完全相同,都是由隔板上组装静子和转子上组装动叶组成,蒸汽沿中心线方向引入,经环形进汽室,均匀进入两侧的通流部分作功。为了防止水蚀,在低压缸动叶顶部设置了去湿装置。为保证蒸汽在每一级中能自由膨胀,避免动静部分的摩擦,动静部分设置了一定的间隙,为了减少漏汽,在转子围带和隔板之间,叶片围带和隔板之间均设置了汽封装置。 低压缸的隔板 低压缸隔板仅由隔板外环,喷嘴和隔板体组成,无内外围带,即喷嘴直接与隔板外环和隔板体焊成一体,隔板外环三带有动叶径向汽封,结构与高中压缸的径向汽封不同的是,它采用直齿和阶梯齿二种形式。隔板根部也设有汽封槽,为直齿形式。 所有隔板依靠左右两个支承梁用螺栓固定在汽缸下缸的隔板槽内,下隔板底部有一中心销导向,保证隔板与转子的中心一致。上隔板用螺栓与下隔板固定。隔板与隔板槽之间有足够的空间,保证隔板向四周自由膨胀。 转子冷却系统 高压转子冷却 高压调节级采用正反向各1列调节级,在设计中发电机端调节级出口压力PG略高于汽机端调节级出口压力PT,这样调节级出口的部分蒸汽,可以从发电机端向汽机端流动,防止高温蒸汽在转子和喷嘴室之间的腔室内停滞,冷却高温喷嘴室和转子。见下图 中压转子冷却系统 为降低中压进汽前几级的温度,设计了中压转子的冷却蒸汽系统,冷却蒸汽来自高压调节级后的节流蒸汽,通过冷却蒸汽管进入中压缸,利用菌型叶根与叶轮的预留间隙流动,冷却中压前二级叶根。见下图。 中压转子冷却系统图 中压转子蒸汽流动 为了有效防止末几级叶片的抗水蚀性能,本机组采取了特殊的设计: 低压末级隔板由内环、外环、静叶片组成,内环、外环、静叶片均采用空心设计,采用去湿槽去除水滴。 静叶片的吸力面及压力面均设有疏水缝隙,外环的内表面、内环的外表面、与冷凝器相连接,因此也处于真空状态。末级产生的水滴由疏水缝隙收集,通过空心静叶片、空心内环、空心外环及在中分面出设计的连接管,后由下半的疏水管流入冷凝器。 保持动静叶之间合理的距离。 转子联轴器 联轴器是将发电机组各根转子联成整体轴系,形成一条光滑的运行轴线,传递轴系中转子之间的轴向力、径向力、和扭矩。汽轮发电机组的联轴器主要有刚性、半挠性、挠性联轴器三类,大型发电机组一般采用刚性联轴器,这种联轴器结构简单,连接刚度大,传递力矩大,而且不允许被连接转子产生相对的轴向和径向位移。另外,刚性联轴器连接的轴系只需要一个推力轴承平衡推力,甚至可以在刚性联轴器处省去一个轴承形成二转子三支承结构,简化了轴系的支承定位,缩短了轴系长度,但此种联轴器连接的轴系需要高精度的轴系对中,否则,各个转子相互影响较大,被连接转子的振动能互相传递,彼此影响,寻找轴系振动源就比较困难。 本汽轮发电机组轴系的高、中压转子、两根低压转子、发电机转子全部采用刚性连接,每根转子分别有两个轴承支承。轴系的四根转子的联轴器基本上都是相同的,联轴器的两个法兰面分别与各自的转子锻成一整体,联轴器的两个法兰面有配合螺栓紧固并保证两转子同心,根据转子对中的需要,在联轴器法兰面之间设置有调整垫片用于调整汽轮机的轴向通流间隙,汽轮机转子的扭矩是通过螺栓承受剪力传递的。本汽轮机组在低压转子A和低压转子B之间、中压转子和低压转子A之间设置调整垫片;而高压转子与中压转子之间没有调整垫片。低压转子B和发电机转子之间布置有盘车齿轮,齿轮体与二个法兰面之间也有止口定中连接,可以调整对中转子。 滑销系统 汽缸膨胀 汽轮发电机组从启动过程到正常运行状态,汽缸要膨胀,转子也要膨胀。对于双层缸结构的汽轮机,内外缸之间也会产生相对膨胀。由于汽缸和转子使用材料不同,几何尺寸不一样,热惯性不一致,汽缸和转子、内外缸之间膨胀量不完全相同,必然产生膨胀差,为了保证汽轮机在启动、停机过程中,汽缸、转子能按照设计要求定位和对中,保证其膨胀不受阻碍,本机组在汽缸和外缸间、汽缸和轴承座间、汽缸和基础台板间配置了一套完善的滑销系统。其主要由横销、纵销,立销、角销以及猫爪(横销的一种)和联系螺栓等部件组成,通过安装在不同部位,来控制汽轮机的膨胀方向。一般情况下大型汽轮机由于轴系长,缸体膨胀值大,均采用多死点滑销系统,从而保证汽轮机沿不同方向上的膨胀。 转子膨胀 由于转子的受热表面积相对比汽缸大、质量相对比汽缸小,而且转子是旋转部件,蒸汽对转子的传热比对汽缸的快得多,二者之间就存在着膨胀差值。在机组冷态启动时,转子加热快,膨胀大于汽缸,产生的膨胀差值称胀差,转子膨胀值大于汽缸的,为正胀差。反之,开机参数选择不当(过低)及滑参数停机时,转子冷却较快,它收缩的比汽缸快,于是出现负胀差。因此,高压缸的前部和低压缸(B)的G侧安装了差胀检测器,以便在运行中随时监视高、中压缸差胀和低压差胀。 汽轮机转子的膨胀死点的确定:转子是采用刚性连接的,轴向位移可以传递,轴向推力由推力盘来承担,而该轴承允许的位移是很小的。因此,推力轴承工作面就是转子和汽缸的相对死点。转子膨胀时,以此为基点高中压转子向机头方向膨胀,而低压转子则向发电机方向膨胀,距离该点的位置越远,其相对位移越大。本汽轮机的相对死点位于中压转子的推力盘上。 滑销的种类 横销:一般安装在通流部分温度的部件,在汽缸支撑面及基础台板上铣有销槽,销槽一般为矩形或半圆形,销子就安装在基础台板的销槽中。它和汽缸支撑面上的销槽间留有间隙,左右大致相等。横销的作用是保证汽缸在允许间隙的范围内可以沿横向自由膨胀,并限制汽缸沿轴向的移动。整个汽缸以此为死点,向前或向后膨胀。本汽轮机的#3轴承座底部设有一对横销,在低压缸(A)的G侧和低压缸(B)的T侧也各设有一对横销。 猫爪:猫爪一般有上猫爪支撑和下猫爪支撑两种形式。它既起着横销推力键的作用,又对汽缸有支承作用。上猫爪装在上汽缸,下猫爪装在下汽缸,一般一个汽缸的四个角铸上二对猫爪,汽缸就是通过猫爪支承在轴承座上。它的作用是:保证汽缸在横向的定向自由膨胀,同时随着汽缸在轴向的膨胀和收缩,推动轴承座向前或向后移动,以保持转子与汽缸的轴向相对位置不变。在本汽轮机中,它被用于高、中压缸与轴承座的连接上。 纵销:所有纵销均位于汽轮机的纵向中心线上,一般纵销安装在低压缸的两端支撑面(轴承底部)或前、中轴承座的底部等和基础台板的结合面间。它的构造要求和横销一样。纵销可以保证汽缸沿轴向的自由膨胀,并限制汽缸横向膨胀,确保汽缸中心线不作横向移动。因此,纵销中心线和横销中心线的交叉点就形成了整个汽缸的膨胀死点。当汽缸膨胀时,该点始终保持不变。 角销:一般安装在多缸汽轮机的前轴承座和中轴承座底部的左右两侧,以代替连接轴承座与基础台板的螺栓。它的作用是保证轴承座与基础台板的紧密接触,防止产生间隙和轴承座的翘头现象。在本汽轮机中,它用于前轴承座和中轴承座与基础台板的连接上。 立销:其重要作用是保证汽缸在垂直方向上的定向自由膨胀,限制汽缸的纵向和横向移动。立销多安装于汽缸排汽室尾部与基础台板间,多缸汽轮机的高压缸两端与对应轴承座间,中压缸两端与对应轴承座间。所有立销的中心线都对准轴线,它与纵销共同保持机组的正确纵向中心线。 联系螺栓:联系螺栓的作用是保证汽缸与基础台板之间紧密结合,防止下缸在运行中由于热变形而被顶起。另外,联系螺栓的螺栓与螺栓孔之间留有充分的膨胀间隙,保证汽缸能自由膨胀。在本汽轮机的低压缸与基础台板连接上都采用了联系螺栓。 本汽轮机的滑销系统共设有三个纵向膨胀死点,分别位于低压缸(A)的G侧、低压缸(B)的T侧和#3轴承座底部横销中心线与纵销中心线的交点。汽缸以此为基点,低压缸(A)、(B)分别向机头和发电机方向膨胀,高、中压缸连同前、中轴承座一起向机头方向膨胀。高、中、低压内缸各自以他们的相对膨胀死点为基点,向前后自由定向膨胀。 滑销系统 滑销系统 汽轮机轴承与轴承座 为保证汽轮机转子在汽缸内的正常工作,汽轮机组采用了径向支持轴承和轴向止推轴承。径向支持轴承用来承担转子的重量,以及由于部分进汽或振动而产生的其他附加作用力,并确定转子的径向位置,以保证转子与汽缸中心线的一致。止推轴承承担蒸汽汽流作用在转子的轴向推力,并确定转子的轴向位置,以保证汽轮机通流部分动静间正确的轴向间隙。由于转子重量大,而且旋转速度高,需要长时间运行,因此轴承全部采用以油膜润滑为基础的滑动轴承。供油装置可以保持润滑油处于适当的运行温度下,通过供油管路中的节流孔板,控制每个轴承的供油量,维持轴承的运行温度。 汽轮发电机组在选用轴承时,主要考虑下列问题:主轴承型式要确保不出现油膜振荡,充分考虑汽流激振力的影响,具有良好的抗干扰能力,检修时不需要揭开汽缸和转子,就能够把各轴承方便地取出和更换,轴承采用水平中分面轴承,不需吊转子就能够在水平,垂直方向进行调整。推力轴承能持续承受在任何工况下所产生的双向推力。各支持轴承均应设轴承金属温度测点,测点位置和数量应满足汽轮机运行监视的要求。 本汽轮机共有八个支持轴承。#1轴承,#2、3轴承,#4轴承分别位于前轴承座、中轴承座和#3轴承座内,它们分别支承着高压缸转子和中压缸转子。#5轴承,#6轴承,#7轴承和#8轴承则分别位于低压缸A和低压缸B之间及两端的轴承座内,各自支承低压缸A和B的转子。发电机另有二个端盖轴承,支承发电机转子。推力轴承位于中轴承座内,与中压缸转子前部的推力盘相匹配,承担汽轮机的轴向推力。为了确保每个支持轴承在任何时候都可以对中,轴承设计成具有自位特性。根据轴承的载荷,选择采用可倾瓦轴承或椭圆轴承。每个可倾瓦轴承带有6个独立垫块,所有垫块通过支点定位到轴承环上,可以根据转子的情况自动对中。前轴承座、中轴承座和#3轴承座单独安装在汽轮机基础上,高、中压缸依靠各自的猫爪支撑在轴承座上。前轴承座、中轴承座和#3轴承座底部中心线轴承座下还有一对横销。低压缸的四个轴承座与低压缸焊接成一体,轴承座连同低压缸座落在汽机基础台板上,各轴承座底部中心线上设有纵销,保证它们在纵向定向自由膨胀。 。 径向支持轴承 本汽轮机的#1~4轴承采用水平、上下、中分面、双向可倾瓦结构轴承,其间用螺栓和定位销连接。 此可倾瓦轴承通常由六块弧形瓦块组成,弧形瓦块上衬有巴氏合金。上下半轴承各有三块,均匀分布,上半轴承的三个瓦块设有调整块,可以调整可倾瓦块与转子轴颈间的间隙,转子轴颈在轴承中的运行稳定性在很大程度上与此间隙值有关。本可倾瓦支持轴承径向间隙设计为轴承孔直径的0.0013~0.0015,值为0.002,若超过0.2%,则需要更换可倾瓦块。可倾瓦轴承的优点是:可倾瓦块在工作时能随转速和载荷的不同而自由摆动,在轴颈周围形成多油锲,它具有很高的油膜稳定性和抗振荡能力,并具有较大的承载能力。 可倾瓦轴承上部瓦块开有油槽,电加热器轴承下部瓦块上设有热电偶,以测量瓦块的温度。下轴承体靠近水平中分面处的两侧装有销子,以防止轴承体转动。 各轴承设计金属温度不超过90℃,乌金材料允许在112℃以下长期运行。推力轴承设计为能持续承受在任何工况下所产生的双向推力,装设有监视该轴承金属的磨损量和每块瓦的金属温度测量装置。 本汽轮机的#5~8轴承采用椭圆瓦轴承,为上下两半,水平中分面结构。它主要由瓦枕与瓦块组成。上下两半之间均用螺栓连接,瓦块与瓦枕之间为球面结合,可以确保椭圆轴承的自位能力。它的轴承的垂直直径间隙设计为轴承孔直径的0.0013,而水平方向的直径间隙设计为轴承孔直径的0.0026。椭圆瓦的加工工艺是先在上下二半轴承的水平中分面上塞以垫圈,然后按照较大的水平向内径值给予加工。拆去垫圈后上下二半轴承合在一起就成了椭圆轴承。椭圆轴承有很高的承载能力和稳定性,但加工较复杂,同时因为顶部间隙较小,对油中的杂质更为敏感。椭圆轴承在轴承体和轴承环之间采用球面接触,轴承的球形座由手工刮削而成,并安装在每个轴承上以获得适当的运动自由度。椭圆瓦轴承的内径间隙值为内孔直径的0.0025,当间隙值达到或者超过此值时应重新浇铸巴氏合金。为了方便润滑油进出轴瓦,在轴承的中分面处将巴氏合金切掉一点,使之成为圆角状,这一圆角状区域可一直延展到接近轴承的二端,油从向上的油流侧的水平结合面进入轴承。在水平结合面的另一侧的油槽中钻有一限油孔,此限油孔能够限制润滑油的泻油量,使其在轴承润滑油的出口处能建立起一个微小的压力,一小部分润滑油通过泻油口排入润滑油观察箱。 推力轴承 推力轴承的作用是承受转子的轴向推力和确定转子的轴向位置。蒸汽作用在转子上的轴向推力包括:蒸汽作用在转子叶片上的轴向推力,叶轮二侧压力差产生的轴向推力。 本机组为冲动式机组,蒸汽产生的轴向推力较反动式机组为小。在结构设计上,低压缸和中压缸采用分流形式,因此轴向推力相互抵消,高压缸转子的轴向推力指向机头方向,由斜面式推力轴承承担,转子轴向位置由推力轴承决定。推力轴承结构装配简单,占据空间小,具有较高的承载能力,推力盘包围在推力轴承内,推力轴承表面镶巴氏合金,由径向油槽分割成许多瓦块。推力瓦块由内径向外径做成楔面。油进入推力轴承后,由于转子驱动,在推力盘和推力轴承之间形成连续的油膜。推力轴承刚度很好,具有较长的使用寿命。 本机组的推力轴承被单独安置在高中压缸之间的#2轴承座内,其型式为金斯不里型(Kingsbury)推力轴承,由上、下两半组成,系水平、中分面结构,上下两半采用螺栓连接。该推力轴承的工作面与非工作面各装有8块推力瓦块,推力盘与中压转子制成一体,推力盘旋转时,推力瓦块在圆周方向倾斜,推力瓦块与推力盘之间形成油楔,承受轴向推力。 金斯布型推力轴承的独特之处在于其瓦块的支承方式。如图1所示,推力瓦块由上、下两层支承块支撑,上、下支承块之间相互搭接,上支承块顶部与瓦块背部的凸缘相接触,并支承该瓦块,使瓦块为可倾式。金斯不里型推力轴承的优点是各推力瓦块的负荷可以自动调节分配,可以保证不会产生个别推力瓦块因负荷过大而被烧毁的现象。其工作原理为:当推力盘对某推力瓦给了一个比其它推力瓦大的作用力时,这个推力瓦块就将力传给它的垫块,而这个垫块又把推力传给它的两个支持块的一头,在推力作用下就把这两个支持块的另两头向上顶,这样就把推力通过垫块传递给了相邻的两个推力瓦块,也就保证了几个推力瓦块的负荷的基本平衡。下支承块座落在定位环内,定位环背部还设有调整垫片,用此来调整推力轴承瓦块与转子推力盘之间的间隙值。 本推力轴承上半部的工作面与非工作面瓦块上各设有2个温度热电偶测点,用于测量瓦块的乌金温度。推力轴承还装有液压式推力轴承磨损检测装置,用于检测瓦块的磨损情况。止推轴承巴氏合金的温度范围,主要根据轴向载荷的大小而定,从略高于进油温度一直到98.9℃。报警整定值为98.9℃,跳闸整定值为107.2℃。在报警温度与跳闸温度之间运行,则应注意监视并找出温度不正常的原因。 轴承座: 前轴承座内装有#1轴承、主油泵、危急遮断器和测速装置等部件,而中轴承座内包含有#2、3轴承、推力轴承及其磨损检测装置和高、中压转子联轴器。 推力轴承支承方式 推力轴承示意图 汽轮机的进汽方式 汽轮机的进汽部分 主蒸汽经主汽阀进入主汽调节阀,然后由高压导汽管进入高压缸的蒸汽通过双流调节级,流向调端通过冲动式压力级,做功后由高压排汽口排入再热器。再热后的蒸汽通过再热主汽调节联合阀流回到汽轮机双分流的中压缸。通过冲动式中压压力级做功后由中低压连通管流入两个双流的低压缸。蒸汽在通过冲动式低压级后,向下排到冷凝器。 高压进汽部分 布置方式 本机组有4个主汽阀和4个主汽调节阀,阀门都采用立式结构,4个主汽阀的出口与4个主汽调节阀的进口对接焊成一个整体,用吊架支撑,布置在前轴承箱前方的运行层之下。 高压主汽阀,调节阀布置 主蒸汽经4个主汽阀和4个主汽调节阀后,由4根高压导汽管引入高压缸。4根高压导汽管的一端与主汽调节阀的出口焊接,另一端其中2根分别采用法兰、螺栓与高压外缸上半的2根进汽短管的垂直法兰相连接,另2根采用焊接的方式与高压外缸下半的2根进汽短管连接。因高压导汽管具有一定的弯曲形状,使得它与汽缸之间的连接成为柔性连接,共况变化时能有效地减小进汽管道对汽缸的推力。因本机组的高压缸为双层结构,进汽管要先穿过外缸再穿入内缸接至喷嘴蒸汽室,考虑到温度和材质的不同,运行时内、外缸之间有相对膨胀,因此进汽管就不能与内、外缸同时固定在一起,而必须是一端做成刚性连接,另一端做成活动连接,并要求进汽管在穿过内、外缸时,既要保证良好的密封性,又要保证内、外缸之间能自由膨胀。 因此,主汽调节阀后的高压导汽管与汽缸内的喷嘴蒸汽室入口之间要设置一根特殊结构的进汽短管,本机组采用的是滑动密封式的双层进汽短管。本机组的高压缸上的4根进汽短管也有特色,4根进汽短管以其钟罩形结构扣在高压外缸的进汽口(上、下半缸各2个),并与外缸焊接为一体。外缸与内缸的进汽口之间、内缸与喷嘴蒸汽室的进汽口之间也都采用了钟罩形结构,即外层扣内层,一层扣一层,在她们之间设有密封环密封。这样,既不妨碍内、外缸之间的相对膨胀,又保证了进汽部分的密封性能。高压缸共有4个喷嘴蒸汽室(喷嘴组),它们对称地布置与高压缸的上、下半,使汽缸受热均匀。 高压缸进汽部分 高压主汽阀和高压主汽调节阀 1.高压主汽阀 机组为了减小流动损失,在主汽阀前的蒸汽管道上不再装设电动主汽阀及其他阀门,因此主汽阀就是汽轮机进汽的总阀门。主汽阀打开,汽轮机就有了汽源,有了驱动力;主汽阀关闭,汽轮机就被切断了汽源,失去了驱动力。 汽轮机正常运行时,主汽阀全开;汽轮机停机时,主汽阀关闭。主汽阀的主要功能就是,运行中当汽轮机的任一遮断型保护装置动作时,主汽阀应能快速关闭,实现停机。主汽阀的关闭速度主要由其控制系统的性能所决定,本机组要求主汽阀完成关闭动作的时间小于0.2S。 在汽轮机组中,主汽阀处于的压力、温度区域。为了在高温条件下可靠地承受甚高的压力,其构件必须采用热强钢,阀壳也做得比较厚。为了避免产生太大的热应力,阀壳各处厚度应尽量均匀,阀壳外壁面必须予以良好的保温,阀腔内应采取良好的疏水措施,并在运行时注意疏水通道的畅通。在启动、负荷变化或停机过程中,应注意主汽阀避免发生热冲击(汽流与金属表面相对速度较高且温差大于100℃),以免金属表面产生热应力疲劳裂纹。注意尽可能不采用“甩负荷带厂用电”或“甩负荷维持空转”的运行方式。 急剧的温度变化,对主汽阀上的螺栓的危害也是很严重的。这些螺栓在高温环境中承受着极大的拉伸应力,产生缓慢的蠕变,其材料随之逐渐硬化韧性降低、脆性逐渐明显;温度急剧变化所产生的热交变应力,将会使其产生热疲劳裂纹。螺栓工作的时间越长,蠕变就越大,材料就越脆,就越容易在热交变应力的作用下产生裂纹,甚至断裂。此外,急剧的温度变化,将使阀盖与阀壳之间产生明显的膨胀差,致使螺栓的受力面倾斜,螺栓产生弯曲,从而在已承受极大拉伸应力的螺栓上又增加了螺栓的弯应力。急剧的温度变化,还造成阀盖内外表面很大的温差,阀盖产生凹、凸变化,又增加了螺栓的弯应力。这种交变的弯应力和热应力将导致螺栓很快产生裂纹,甚至断裂。因此,对螺栓应当有计划的进行检查。高压主汽调节阀及高、中压汽缸的法兰螺栓也存在这种情况。 高压主汽阀为立式结构,主要包括阀壳、阀座、阀碟(阀碟内装有预启阀)、阀杆、阀杆套筒、阀盖、蒸汽滤网等部件,如图5所示。该高压主汽阀为单座球形阀。主汽阀的主阀碟上钻有通孔,阀杆端部从孔中穿过,预启阀置于阀杆的端部,并采用螺纹、定位销与阀杆练成一体。预启阀与主阀碟的密封面呈圆锥形,并经过淬硬处理;主阀碟与阀座的密封面也经过硬化处理。主阀碟开启时,由阀杆上的凸肩推动向上移动,关闭时由预启阀向下压紧。为了防止阀碟转动,在阀碟内孔的两侧开有导向槽,而一个横穿阀杆的销子两端则嵌入该槽内,阀碟与阀盖之间有一定的自由度,这样既为阀碟的上下移动起导向作用,又能使阀碟在阀座上找中,防止阀碟转动。主阀碟下的阀座成扩展形状,作为主阀碟下游的扩压段。 高压主汽阀和调节阀结构示意图 主汽阀开启时用油动机推动,关闭时由弹簧室内的弹簧压下。油动机按控制系统的指令对主汽阀实施控制。机组开启时,先开预启阀,主蒸汽通过主阀碟上的通孔(即预启阀的通道)流入该高压主汽阀的下游,进入主汽阀、调节阀间彼此连通的腔室,既可为调节阀腔室预热,又可减小阀门开启时的提升力。预启阀设计为大约能通过75%的维持机组空转的流量,而且能够间断打开,以便对调节阀腔室缓慢地进行加热,直到规定的温度为止。启动时,当预启阀开启到主阀碟前后压差为主汽阀前压力的15%~20%为止。此时,主阀碟便开始打开。高压主汽阀的阀碟上、下游处均设有疏水孔,还设有阀杆漏汽孔。主汽阀进汽短管内,沿短管中心线纵向设有垂直于水平面的导流筋板。它使汽流在进入阀门时发生涡流或者旋流的可能性降低至,这就避免了发生涡流或者旋流时所造成的压力损失和流通能力的降低。同时,也使被蒸汽滤网挡住的杂物很快地掉落的阀腔底部。要特别注意,在汽轮机新投产不久,蒸汽中可能带有杂物,因此,一有检修机会,就应将掉落的阀腔底部的杂物清除干净。这对汽轮机调节阀的通流部分将起到重要的防护作用。 蒸汽滤网能防止外部杂质从主汽管道中进入汽轮机内部,它位于主汽阀腔的上部,包围着阀和阀座,在阀壳里安装时,它与上部和阀座为间隙配合。 蒸汽滤网由1个厚壁的汽室和2层在汽缸上的滤网构成。里面的一层由孔状金属制成可使用,第二层仅在投运期间临时使用,它的作用是保护滤网不受外部杂质的损害。这2层滤网是焊在汽室里的并用铆钉铆固在汽室里。 在机组投运期间和机组里有初的蒸汽时,临时滤网就要被安装上,在机组运行累计超过8个月后要拆除临时滤网。这段时间内,半负荷运行不要超过8个星期,全负荷时汽流产生的作用力作用时间应不少于24小时,这一小时间是为了保证汽流能以速度来有效的清洗管道。在蒸汽吹洗完成后,汽轮机应停车一次,在再次运行之前要拆除临时滤网。 高压主汽调节阀 本机组设有4个高压主汽调节阀,其结构基本相同,在布置上与主汽阀一样也是立式布置方式,如图5所示。4个调节阀分别与4个主汽阀焊接在一起。各调节阀的出口通过导汽管分别与高压缸的4个喷嘴蒸汽室相连接。4个调节阀都设有预启阀,用以减小提升力和启动时控制转速。 高压主汽调节阀主要由阀壳、阀盖、阀座、主阀碟、阀芯套筒、阀杆、阀杆套及操纵机构等组成。预启阀的阀芯为球形面,阀芯通过螺纹和定位销固定在阀杆的底部。主阀芯为圆筒体,其底部阀碟部分与阀座之间的密封面为锥形面,阀碟中央开有通孔,通孔的上部即为预启阀的阀座。主阀芯与阀杆末端设有2个对称布置的导向销,以防止调节阀芯转动,阀芯套筒对主阀芯起导向对中作用。当调节阀处于关闭状态时,预启阀和主阀芯均关闭,蒸汽经过阀芯套筒与主阀碟之间的间隙漏入阀芯内部腔室,将预启阀和阀碟紧压在阀座上,使阀门保持严密。阀门开启时,阀杆带动预启阀首先开启,使主阀碟前后相通,前后的蒸汽压力大致相等,待预启阀走完全行程阀杆再向上提升时,通过阀杆下部的斜台阶和阀芯上的斜台阶带动,开启调节阀。由于主阀芯受蒸汽的作用不大,因此提升力大大减小。阀杆套筒对阀杆起导向和密封作用,套筒固定在阀盖上,套筒上设有两段阀杆漏汽引出口,段为高压漏汽引至再热冷段管道,第二段为低压漏汽引至轴封供汽母管。 喷嘴蒸汽室结构图 喷嘴蒸汽室从水平中分面对分为上、下两半,下半喷嘴蒸汽室镶嵌在高压内缸下半中,通过中分面的4个搭子支承在内缸下半上,并利用喷嘴室外缘的凹槽固定在内缸的凸缘上,上半喷嘴室依靠螺栓与下半喷嘴室连接。喷嘴蒸汽室的4个进汽口为上下半垂直布置,进汽套筒一端插入喷嘴室的进口内,另一端穿出内缸的进汽口与外缸的进汽口相接,为保证严密性,套筒与喷嘴蒸汽室进汽口之间以及套筒与内、外缸进汽口之间都设有密封环。 喷嘴蒸汽室与汽缸装配图 喷嘴蒸汽室左、右两侧外缘的凹槽与内缸凸缘的配合,就是喷嘴蒸汽室相对于内缸的轴向定位键,在上半喷嘴蒸汽室的顶部和下半喷嘴蒸汽室的底部还分别设有横向定位键和轴向膨胀引导建。因此,喷嘴蒸汽室既能在内缸中定位,又能自由膨胀。调节级喷嘴分为4个喷嘴组,每个喷嘴室一个喷嘴组,4个喷嘴组沿圆周方向整圈布置,焊接在喷嘴室出口侧的圆周上。这种组合装配式的喷嘴蒸汽室,其有点时不仅简化了汽缸的几何形状、节约了优质耐热钢材,同时有利于降低变共况下汽缸的热应力,从而提高了机组适应负荷变化的能力。 中压进汽部分 布置方式 由锅炉来的再热蒸汽管道至运行层下方后分成两根汽管,分别进入布置在中压缸中部左右两侧的再热主汽调节联合阀,从再热主汽调节联合阀出来经短管自中压缸下半中部的左下方和右下方进入中压缸。这种布置方式的有点时左右两侧进汽的温度均匀,再热主汽调节联合阀后至中压缸进汽室之间的容积较小,事故情况下再热主汽调节联合阀快速关闭后不致引起机组超速。 再热主汽调节联合阀 再热主汽调节联合阀为立式结构,其上部为再热主汽调节阀,下部为再热主汽阀,两阀合用一个壳体和同一腔室、同一阀座,而且两者的阀碟呈上、下串联布置。两阀各自配有执行机构,一个位于再热阀侧面的油动机和弹簧操纵座通过杠杆控制再热调节阀的开启或关闭;而位于再热阀下部的另一个油动机和弹簧操纵座则控制再热主汽阀的开启或关闭。 再热阀的主阀芯呈钟罩形,其中央开有通孔,通孔上部即为预启阀的阀座。主阀芯的上部装有阀帽,阀帽内孔两侧设有导向键。预启阀位于阀帽和主阀芯之间,预启阀与阀杆之间采用螺纹连接,且设有定位销,预启阀两侧的导向键嵌入阀帽的导向槽内,以此防止预启阀的转动。阀杆套筒与阀盖之间为过盈配合,其下端面四周敛缝。阀盖套筒及阀盖上设有漏汽孔。阀盖顶部通过十字连接轴与杠杆相连。再热调节阀腔室内设有蒸汽滤网,其结构和作用与高压主汽阀的滤网相同。再热主汽阀为单座球形阀,其阀芯位于调节阀阀芯的内部,且上下移动时不受钟罩式结构的限制,为了减小开启时的提升力,亦设有预启阀。阀杆套筒与阀壳的连接采用自密封结构形式,即靠下部凸肩压在阀壳的止口上,并用螺栓固定,以保证接合处的密封性。阀杆套筒上也开有漏汽孔,再热主汽阀后的阀壳上还开有疏水孔。 汽封系统 沁北电厂计划将高中压缸通流部分汽封改造为布莱登汽封,各轴端汽封内圈及低压缸通流汽封根据检查情况部分更换为侧齿汽封,高中压叶顶阻汽片根据检查情况进行更换。 布莱登汽封是应用较为成熟的一种新型汽封,主要适用于机组高中压缸,在各种功率等级的机组上均有广泛的成功范例。布莱登汽封要解决的主要问题是启停机过程中过临界转速时振动大,容易碰磨汽封齿片,因此在汽封环段端部加装弹簧,启停机时弹簧将各汽封孤段撑开,使密封间隙变大,从而避免碰磨;正常运行时汽封背孤的蒸汽压力大于弹簧压力,弹簧被压缩,端面合拢又恢复正常间隙值主要优点如下: 在起停机时,汽封在弹簧的作用下迅速张开,导致通流间隙变大有效避开动静部分碰磨。 可调式汽封的核心技术是在传统梳齿的基础上在各汽封间加上一圈弹簧,在起停机时增大汽封间隙,保证起停机的顺畅,机组正常运行时,在汽压的作用下恢复正常的间隙值。 工作原理如图片所示: 侧齿汽封是近几年研发出的新型汽封,该种汽封在传统汽封的基础上打破常规轴封的高—低齿结构,在侧面和底面加工出许多细小的齿,相当于在单一腔室内分割成多份,在相同长度的轴封段内,蒸汽泄漏时经过的摩阻效应提高,齿尖增加,路径复杂,极大增加了热力学效应和摩阻效应,更主要的是降低了迷宫原理中的透气效应,汽流在侧齿迷宫腔内涡动的动能转化为热能更彻底,密封效果有显著提高。 目前侧齿汽封在300MW机组业绩很多,在600MW等级的机组上也正在逐步推广使用,已有较多成功范例。 主要优点如下: 不受介质参数限制,可应用于机组各个部位。 。同种材质,相同外型尺寸,不改变原有汽封间隙。 不同内部结构的设计理念,保持原梳齿式汽封的稳定可靠性。 侧齿乃特殊工艺在汽封体上加工而成,为一有机整体,安全可靠。 轴向空间有限,侧齿汽封等于在相同的轴向空间内多加了几道密封齿,气流在腔室内的状态呈紊流状态,起到非常好的截流作用,能量转换更为彻底,更有效提高密封效率。 传统安装方式,操作简单方便。 结构形式如图所示: 工程量 高压进汽平衡环汽封5圈、中压进汽平衡环汽封1圈、高压排汽平衡环汽封2圈、高压隔板汽封9圈、中压隔板汽封5圈,共计23圈汽封改造为布莱登汽封。 低压隔板汽封2-5级4*4圈、低压阻汽片1-5级5*4圈、高中压前后轴封内圈、低压轴封内圈,共计42圈更换为侧齿汽封。终更换数量根据揭缸后汽封实际情况确定。 新型汽封优缺点比较 1、布莱登汽封 布莱登汽封要解决的主要问题是启停机过程中过临界转速时振动大,容易碰磨汽封齿片,因此在汽封环段端部加装弹簧,启停机时弹簧将各汽封孤段撑开,使密封间隙变大,从而避免碰磨;正常运行时汽封背孤的蒸汽压力大于弹簧压力,弹簧被压缩,端面合拢又恢复正常间隙值 优点: 在起停机时,汽封在弹簧的作用下迅速张开,导致通流间隙变大有效避开动静部分碰磨。 可调式汽封的核心技术是在传统梳齿的基础上在各汽封间加上一圈弹簧,在起停机时增大汽封间隙,保证起停机的顺畅,机组正常运行时,在汽压的作用下恢复正常的间隙值。 缺点: 冷态启动差胀大。根据该汽封工作原理,在启动和初始负荷阶段,汽封在弹簧作用下处于全开位置,此时间隙在值,汽封漏汽量,转子加热快,而汽缸加热跟不上易出现正差胀大。 由于加工尺寸、弹簧质量和安装工艺等存在问题可能导致汽封在运行中关不住,导致机组效率严重下降。 如汽水品质差,或通流积垢严重,若经较长时间运行后,停机过程汽封不能打开,机组再次启动因较小而出现动静碰磨。 对弹簧部位加工精度和材质要求较高。 小结: 目前了解到,布莱登汽封有较多成功案例,但是失败率也有。弹簧的质量必须保持在一个大修周期内性能不变,如运行过程中弹簧失效,在停机过程中可能引起汽封磨损间隙将变大,汽缸效率将迅速下降。目前布莱登汽封本体是国产,弹簧一般是进口。 侧齿迷宫汽封 该轴封在传统汽封的基础上打破常规轴封的高—低齿结构,在侧面和底面加工出许多细小的齿,相当于在单一腔室内分割成多份,在相同长度的轴封段内,蒸汽泄漏时经过的摩阻效应提高,齿尖增加,路径复杂,极大增加了热力学效应和摩阻效应,更主要的是降低了迷宫原理中的透气效应,汽流在侧齿迷宫腔内涡动的动能转化为热能更彻底,密封效果有显著提高。 优点: 。同种材质,相同外型尺寸,不改变原有汽封间隙。 不同内部结构的设计理念,保持原梳齿式汽封的稳定可靠性。 侧齿乃特殊工艺在汽封体上加工而成,为一有机整体,安全可靠。 轴向空间有限,侧齿汽封等于在相同的轴向空间内多加了几道密封齿,气流在腔室内的状态呈紊流状态,起到非常好的截流作用,能量转换更为彻底,更有效提高密封效率。 传统安装方式,无需培训。 缺点: 叶顶除湿效果不及蜂窝汽封。 汽封间隙调整不当(超出标准范围),又将回到传统汽封的经济效益,轴封电加热器将影响改造效果。 小结: 侧齿汽封在原有梳齿迷宫汽封的基础上通过迷宫原理的四大效应,有效改善磨阻及降低透气效应,在国内应用的几十家电厂中未出现过事故,安全系数等同于传统梳齿汽封。 盘车系统 汽轮机启动前和停机后,为避免转子弯曲变形,应使转子保持连续转动状态。当汽轮机启动冲转前,转子两端由于轴封供汽,蒸汽从轴封两端漏入汽轮机,并集中在汽缸上部,使转子和汽缸产生温差,若转子不动则会产生热弯曲。同样,汽轮机停机后,转子仍具有较高的温度,蒸汽聚集在汽缸的上部,由于汽缸结构不同,汽轮机上下缸温降速度不一样,也存在上下缸温度差,使转子产生热弯曲。另外,由于转子自重,在其停转时,也会产生自然弯曲。转子弯曲的程度随停机时间的增长而加大,在转子偏心度大于110%原始值时,不允许启动汽轮机。在汽轮机启动前,通过盘车可使汽轮机上下缸以及转子温度均匀,自由膨胀,不发生动静部分磨擦,有助于消除温度较高的轴颈对轴瓦的损伤,还能消除转子由于重力产生的弯曲,同时也减少了汽机冲转力矩,起到保护动叶的作用。 盘车一般分为低速盘车和高速盘车两类,高速盘车的转速一般为40—80RPM,而低速盘车一般为2-10转。一般情况下,高速盘车对油膜的建立较为有利,对转子的加热或冷却较为均匀,但盘车装置的功率较大,高速旋转时如果温降速度控制不好,容易磨坏汽封齿,另外,高速盘车需要一套可靠的顶轴油系统,系统较复杂,从发展方向看,有向低速盘车发展的趋势。 本汽轮机配有一套可摆动轴承架的低速电动盘车装置,盘车速度为1.8rpm,安装在低压缸B和发电机之间,转子盘车齿轮嵌在低压转子B与发电机转子联轴器之间,其间采用止口和螺栓连接方式,并配置了空气操作机构。盘车电机转速为1170rpm,盘车装置共设有五级减速。主要有以下特点: 1) 在汽机转速降至零转速时,既能电动盘车,也能手动盘车;既可远方操作,也可就地操作。 2) 盘车装置是自动啮合型的,能使汽轮发电机组转子从静止状态转动起来,盘车转速为1.8r/min。 3) 盘车装置在汽轮机冲转达到一定转速后自动退出,并能在停机时自动投入。 4) 盘车装置与顶轴油系统,润滑油系统间设置联锁,防止在油压未建立时投入盘车。盘车装置正在运行而油压降低到不安全值时能发出报警,当供油中断时能自动停止运行。 盘车装置工作时,盘车马达通过齿轮箱内四个齿轮,即经1、2齿轮和3、4齿轮二级减速,再由5、6斜齿轮和7、8齿轮减速后,传递到辅助齿轮9,再通过中间齿轮10和摆动齿轮11传递到盘车齿轮,即完成后一级减速,终带动汽轮机转子旋转。齿轮9、10和11安装在摆动壳内。齿轮10只能受电机驱动绕中间轴O2转动,而摆动壳不论齿轮是否转动,均能绕中间轴O2转动。齿轮11既能绕中心轴O3转动,又能在外力作用下随着摆动壳绕中心轴O2摆动,故称齿轮11为摆动齿轮。齿轮9通过轴1与齿轮8相连,齿轮8与齿轮9即可绕其自身中心轴O1转动,又能随摆动壳绕中心轴O2摆动,故齿轮8、9又称为辅助摆动齿轮。盘车装置投入或退出,均可自动实现。当自动不好或失灵时,也可通过人工操作啮合手柄,实现盘车啮合。 盘车装置投入工作过程如下:通过人工操作啮合手柄或由汽缸带动啮合,杠杆推着摆动壳绕O2朝逆时针方向摆动18度,使摆动齿轮与转子的盘车齿轮啮合,由于摆动壳连同四个齿轮的重心位于中间轴O2的右侧(靠轴O1)侧,因此这个位置摆动壳刚好处于不平衡状态,但在盘车装置摆动齿轮带动转子的反作用力下,使摆动架上的柱销停留顶杆椭圆孔的右上位置并保持。 盘车装置的自动退出:当转子转速大于盘车转速后,盘车装置便可以自动退出工作。在转子冲转升速时,盘车齿轮的转速突然升高,而摆动齿轮11因受电机驱动,转速维持不变,这样由盘车齿轮产生的反力矩将摆动齿轮甩出。此时气缸在失气自由状态,于是摆动壳在重力作用下,围绕中心轴O2顺时针方向摆动18度,并使摆动壳的柱销停留在顶杆椭圆孔的左下方,盘车装置就此自动脱开,摆动壳处于平衡状态。 但是,当机组处于盘车状态时,如果停运盘车装置,则转子的盘车齿轮与摆动齿轮在啮合状态下停止转动,由于二者啮合力的作用,摆动齿轮不会离开其啮合位置。 盘车装置传动机构示意图 盘车装置有下面一些控制功能: 手动启动:人工操作啮合手柄,或当啮合条件满足时,在就地或CRT上按“啮合”按钮,使气缸动作,盘车啮合,然后在就地或集控室CRT上按“启动”按钮,盘车马达启动。 自动启动:如果就地控制开关在“AUTO”位置,就地选择开关在“LOCAL”位置,当机组停机时,惰走到零转速且高压调门全关,延时5秒盘车马达自启动,3秒后自停,22秒后发盘车啮合指令,气缸动作盘车齿轮啮合。5秒后再次启动盘车马达,盘车就此开始正常工作。盘车马达正常运行30秒后,啮合信号消失,气缸失气。 当汽轮机轴承油压小于,啮合脱开,或电气故障时,盘车马达自停。 盘车装置电控气动操作机构原理图 停机期间的盘车运行 停机后,一旦机组停止转动,汽轮发电机盘车装置就应立即自动啮合。运行人员必须确认盘车装置运行正常。为了方便机组再次启动,机组应在整个停机期间(除机组计划检修期外)保持盘车运行。 通过汽轮机转子轴封端转到轴颈的热传导率是低的。不管机组处于静止还是处于盘车状态,围绕轴颈的正常油循环足以保持轴颈的冷却。如果切断润滑油,那么轴颈温度将取决于汽轮机内部温度的温升率而上升。当失去油循环而轴颈的温度超过300℉时,可能引起轴承巴氏合金的损坏。在此期间应密切监视轴承的金属温度,如果温度过高应该恢复油循环。 如果机组处于热态(内部平均温度高于427℃,不超过454℃)而且由于某种原因不能转动,那么在轴颈温度变得过高之前,可以将润滑油切断2-3小时。如果允许汽轮机冷却到204.4℃,则可以关闭供油约10小时。 在可以不耽搁工作计划可以安排的情况下,停机之后应保持盘车装置和油循环系统运行不少于48小时。如果在停机期间继续运转是不切实际的,那么在汽轮机进汽之前必须重新启动并保持足够长时间的运行,以允许转子按“运行限制和注意事项”中所指出的极限范围内的稳定偏心率所确定之值进行矫正。 当汽轮机欲进行修理或调整时,遵循上述适用于停机期间的运行建议可能不切实际。在这种情况下应用下述建议: 1、欲拆卸汽轮机 盘车装置应一直保持运行直到拆卸计划需要它停止为止。如果紧急情况需要,可以立即关闭盘车装置;然而,必须认识到这可能致使转子严重弯曲。为保护轴承过热,停机以后必须保持轴承的油循环。停机之后短的油循环时间应为24小时。在此期间,冷油器出口的油温,如果可能,则应保持在21℃-35℃之间。 2、适合全面修理或调整的停机 盘车装置和轴承油循环系统这两者的运行至少应保持24小时。如果可能,冷油器的油温应保持在21℃-35℃。然后可以关闭盘车装置和切断油循环。当继续运行时,在开启轴封蒸汽和建立真空之前,应将机组置于盘车运行,在稳定偏心率条件达到容许范围之后,即可用蒸汽冲转。 这些建议也适用于转子轴承欲进行检查或修理及必须切断油循环这种情况。在此期间,必须监视所有轴承的金属温度。为了避免轴承过热,应尽快恢复油循环。 3、适合于小修理或调整的停机 根据要做的工作的性质,可采取以下程序: 1)保持回转设备运转和轴承油循环系统循环至少3小时。然后可关闭或停止一段时间,但不超过15分钟。然而,如果可行的话,仍然应维持油循环。 2)经过上述(a)的15分钟停机时间以后,用回转设备来转动汽轮机2小时,或者盘车到稳定偏心率条件的出现为止,不管那种情况首先达到都行,然后可以停止回转设备和油循环,但不超过30分钟,然而停15分钟之后,用回车设备将转子转动180?,在转动180?期间,应启动油循环以润滑各轴承。 3)经过上述的(b)30分钟之后,启动回转设备和油循环,再次转动汽轮机达2小时,或者盘到偏心率的条件出现为止,不管那种情况首先出现都行。只要在随后的6个小时内每隔30分钟将转子旋转180?,那么系统可以长期停止工作。油循环必须在转子180?转动期间启动以润滑各轴承。 如果回转设备功率达不到而转子保持不动,可以预料转子可能发生弯曲。然而经验表明,在启动之前盘车1~2小时可使转子旋转变直。每隔15~20分钟转动转子180?能减少弯曲的严重性,并减少启动之前所需要的盘车运行时间。回转设备两端备有适应气动驱动的马达。在诸如转子和汽缸可能弯曲的进水事故的例子中,为了松开连接的部件,不要转动曲柄。 一个或几个顶轴装置不工作情况下的盘车运行 随着汽轮机停机惰走,顶轴油系统将开始工作。即使是一个或几个顶轴装置不工作,机组也将依靠盘车装置继续盘动转子。为了避免轴颈拉毛,可进行下述工作,一直到使顶轴装置恢复运行为止: 启动直流事故油泵,提供补充油量,并尽可能地控制轴承油温在运行允许的范围; 等候一分钟。如果“爬行”仍旧发生,停止盘车15秒钟,然后,再次启动盘车; 如果继续“爬行”,再次停止回转设备。每隔10分钟转动转子180?,以使转子保持伸直。如此一直继续到可将转子置于盘车状态而不发生爬行为止。 喷嘴蒸汽室 喷嘴蒸汽室为耐热合金钢铸造件,与汽缸分开单独铸造,目的是为了简化汽缸形状和节约耐热合金钢材料。 再热主汽调节联合阀 再热主汽阀与再热主汽调节阀组合成一体就称为再热主汽调节联合阀,简称再热阀。再热主汽阀属保护装置,它不参与负荷调节,其阀门位置只有全开和全关两个位置。再热主汽调节阀只在蒸汽旁路系统投入的情况下,调节中压缸的进汽量,高负荷下旁路系统关闭时,再热主汽调节阀处于全开状态不参与调节,轴封电加热器以避免引起蒸汽节流损失。 高压缸、中压缸膨胀 低压缸膨胀A 低压缸B膨胀 膨胀死点 膨胀死点 膨胀死点 转子膨胀死点 低压缸A 低压缸B 中压缸 高压缸 推力轴承 转子膨胀 高压缸 中压缸 低压缸 低压缸B * * 汽缸是汽轮机的外壳,它是汽轮机中重量,形状复杂并且处在高温高压下工作的静止部件。它的作用是将蒸汽与大气隔绝,形成蒸汽完成能量转换的封闭空间。汽缸内安装着调节级喷嘴室及隔板、隔板套、转子等部件。蒸汽在汽轮机内流动做功后蒸汽参数下降,汽缸的高中压部分承受蒸汽的内压力,低压部分有一部分缸体需承受外部的大气压。在运行过程中,由于蒸汽的温度和比容变化较大,汽缸各部分承受的应力沿汽缸的分布有较大的差别。因此,汽缸在设计和制造过程中,仍需考虑较多的问题,其中主要有:汽缸及其结合面的严密性、汽轮机启动过程中的汽缸热膨胀、热变形和热应力以及汽缸的刚度、强度和蒸汽流动特性等。 M 高压缸 中压缸 冷却蒸汽

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