1、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級改造項目汽輪機培訓教材培訓人：萬樹文第一講 工業(yè)汽輪機概述工業(yè)汽輪機是以蒸汽為工質(zhì)，將蒸汽熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機械能的動力機械，它具有單機功率大、效率高、轉(zhuǎn)速高、調(diào)速方便、使用壽命長、運行安全可靠等優(yōu)點，因此，被廣泛應用于石油化工、冶金等行業(yè)。隨著科學技術(shù)進步和資源的開發(fā)，新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝不斷地引進，我國石油化工工業(yè)也得到飛速發(fā)展，逐漸形成了石油化工裝置設(shè)備的新特點，即大型化、單系列、自動化、智能化，引進與國產(chǎn)的工業(yè)汽輪機在石油化工裝置中都得到了廣泛的利用。石油化工裝置大多采用工業(yè)汽輪機作為原動機來驅(qū)動壓縮機、風機、泵及發(fā)電機等工作機械。為了提高石油化工裝置的獨立性，減少對電網(wǎng)

2、的依賴性，提高開工率，一般都建有汽輪機發(fā)電機組的自備電站，既供熱又供電，這樣可減少遠距離輸電和送汽，既解決本裝置生產(chǎn)和生活的用汽，又可綜合利用本裝置資源，如生產(chǎn)過程的余熱、余料等，這種熱電聯(lián)合的自備電站經(jīng)濟效益很明顯，自備發(fā)電與公用發(fā)電并存，如有裕量還可以向公用電網(wǎng)送電。第一節(jié) 工業(yè)汽輪機裝置的基本組成一、工業(yè)汽輪機的定義工業(yè)汽輪機是指工業(yè)企業(yè)中驅(qū)動用汽輪機與自備電站發(fā)電用汽輪機的總稱，即指除公用電站汽輪機和船舶用汽輪機以外的各種類型的汽輪機。工業(yè)汽輪機的應用范圍：1、 廠礦企業(yè)的自備供熱發(fā)電用的汽輪機；2、 石油化工、冶金等行業(yè)裝置中用于驅(qū)動泵、鼓風機、壓縮機等工作機械的汽輪機；3、 自備電

3、站用于驅(qū)動鍋爐給水泵和風機的汽輪機；4、 船舶用的各類輔助動力用汽輪機。二、工業(yè)汽輪機的特點工業(yè)汽輪機的應用范圍十分廣泛，使用場合各不相同，對進排汽參數(shù)、功率、轉(zhuǎn)速以及布置型式和調(diào)節(jié)特性等方面，也都有各種不同的要求，因此品種非常繁雜，型式多樣。目前汽輪機產(chǎn)品已系列化生產(chǎn)，最大程度地滿足用戶對工業(yè)汽輪機的需求，其主要特點是：1、使用范圍寬廣，易實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，具有較大的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍，通常為額定轉(zhuǎn)速的-10%+15%，特殊情況可達額定轉(zhuǎn)速的-40%+30%，增加了調(diào)節(jié)手段或操作的靈活性。2、汽輪機的轉(zhuǎn)速高、變轉(zhuǎn)速范圍大，轉(zhuǎn)速范圍可達300016000r/min,可用來直接驅(qū)動工作機械；3、適用于各種

4、工作環(huán)境，滿足防塵、防暴和防腐蝕等的特殊要求，無易燃、易爆危險；4、品種繁多，規(guī)格齊全。根據(jù)用戶要求，不同的轉(zhuǎn)速、功率、進、抽和排汽壓力、溫度及流量等技術(shù)參數(shù)，可選擇不同的機組布置方式；5、適用于有較高自動化要求的工業(yè)流程；6、蒸汽來源溫度、操作可靠、運行安全平穩(wěn)、效率高，并能利用工廠的余熱。7、汽輪機也存在輔助設(shè)備多，如油路系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、汽封系統(tǒng)等，起動時間長，冷態(tài)起動需要暖管、排液、暖機等。三、工業(yè)汽輪機裝置的基本組成工業(yè)汽輪機裝置的基本組成如圖所示，由四個主要設(shè)備組成，即鍋爐、汽輪機、凝汽器和鍋爐給水泵。1、鍋爐鍋爐是產(chǎn)生高溫高壓蒸汽的設(shè)備，水在鍋爐內(nèi)吸收燃料（煤、燃油或天然氣）燃燒時

5、產(chǎn)生的熱量后變成高溫高壓蒸汽。過熱器用來將鍋爐汽包來的飽和蒸汽繼續(xù)加熱，在原有的壓力下提高蒸汽的溫度，變成過熱蒸汽。2、汽輪機汽輪機是利用蒸汽對外做功的設(shè)備。從過熱蒸汽出來的高溫高壓過熱蒸汽，流經(jīng)汽輪機后，蒸汽在噴嘴中和動葉中不斷膨脹將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽埽M而在動葉中又將動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，由汽輪機的軸端輸出，用于驅(qū)動壓縮機、風機、泵以及自備電站發(fā)電機等工作機械。蒸汽在膨脹過程中壓力、溫度不斷降低。最后排入凝汽器。3、凝汽器凝汽器又稱為冷凝器，是凝汽式汽輪機中工質(zhì)的低溫放熱源。在工業(yè)汽輪機內(nèi)做完功的蒸汽排到凝汽器內(nèi)，在一定壓力下將汽化潛熱釋放給冷卻水，蒸汽凝結(jié)成水，并形成凝汽器中真空。凝結(jié)水由凝水泵

6、抽出，經(jīng)鍋爐給水泵再送回鍋爐。作為鍋爐給水。凝汽器的作用：一是將作完功的蒸汽回收，凝結(jié)成水后再供給鍋爐，循環(huán)使用，這樣可以降低運行成本，提高經(jīng)濟效益，保證蒸汽質(zhì)量，減少對設(shè)備的腐蝕；二是建立并保持汽輪機排汽口的高度真空，增大蒸汽的可用焓降，從而提高汽輪機的功率和循環(huán)熱效率，這樣對汽輪機的功率和汽輪機裝置的經(jīng)濟性具有重大的影響。通常每臺凝汽式汽輪機配置一臺凝汽器，但也有幾臺汽輪機共用一臺凝汽器。背壓式汽輪機的排汽壓力高于大氣壓，它的排汽可供其他用汽單位利用，所以不需要凝汽器。4、鍋爐給水泵鍋爐給水泵的作用是消耗一部分功率用來完成熱力循環(huán)中的壓縮過程，經(jīng)凝結(jié)水的壓力提高，送入鍋爐，鍋爐給水泵的運行

7、情況對裝置的經(jīng)濟性和安全性都有重大的影響。常用的鍋爐給水泵多為多級離心泵。從圖中可以看出，汽輪機裝置中有3個封閉的回路。1、汽水回路水在鍋爐內(nèi)吸收燃料燃燒時產(chǎn)生的熱量后，變?yōu)楦邷馗邏赫羝Ｆ啓C經(jīng)高溫高壓蒸汽中的一部分能量轉(zhuǎn)換為機械功，向外界輸出驅(qū)動工作機械旋轉(zhuǎn)。蒸汽的壓力和溫度隨之降低，然后排入凝汽器中被冷卻水凝結(jié)成凝結(jié)水，再由鍋爐給水泵加壓送入鍋爐。這樣，就構(gòu)成了一個鍋爐、汽輪機、凝汽器和鍋爐給水泵組成的封閉回路，工質(zhì)在這個回路里不斷地進行水變汽，汽變水的變化過程。這個回路就是汽水回路，這是汽輪機裝置中一個主要回路。2、空氣煙氣回路空氣進入鍋爐后和燃料一起產(chǎn)生燃燒過程變成煙氣，高溫煙氣在鍋

8、爐內(nèi)將一部分熱量傳給水和蒸汽后溫度降低，燃燒后的煙氣經(jīng)鍋爐尾部煙道、除塵器后由吸風機抽出并經(jīng)煙囪排入大氣。同時，新鮮空氣不斷地進入鍋爐參加燃燒。3、冷卻水回路冷卻水由冷卻水池或冷卻塔經(jīng)冷卻水泵加壓進入凝汽器，在凝汽器中吸收排汽的汽化潛熱后，冷卻水溫度升高，排入冷卻水池中進行冷卻，形成封閉回路。在一個動力裝置中有上述三個不同工質(zhì)構(gòu)成的獨立封閉回路，這是汽輪機裝置的一個特點。回路多，使整個裝置變得復雜，但對裝置的運行性能也產(chǎn)生深刻的影響，這樣可以減少裝置中各主要設(shè)備彼此之間的相互影響，有利用保持汽輪機裝置的主要工作熱性的穩(wěn)定性。例如，當外界負荷發(fā)生變換的時候，可以調(diào)節(jié)空氣煙氣回路和冷卻水回路，使汽

9、水回路中的工質(zhì)的進出口參數(shù)不變。第二節(jié) 工業(yè)汽輪機的分類汽輪機類別和型式很多，可按熱力特性、工作原理、蒸汽初壓、結(jié)構(gòu)形式和用途等進行分類。一、按熱力熱性分類1、凝汽式汽輪機蒸汽在汽輪機中膨脹做功后，全部排入凝汽器，排汽壓力在低于大氣壓的真空狀態(tài)下凝結(jié)成水。這類汽輪機廣泛應用于石油化工、冶金、電力行業(yè)。 2、抽汽凝汽式汽輪機蒸汽在抽汽式汽輪機中膨脹做功時，從中間某一級抽出進入熱力官網(wǎng)供給工業(yè)或熱用戶使用，其余蒸汽繼續(xù)在后幾級膨脹做功后排入凝汽器。若抽汽壓力可以在某一范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)時，稱為調(diào)節(jié)抽汽汽輪機。這類汽輪機廣泛應用于石油化工裝置。生產(chǎn)用汽的抽汽壓力一般為0.781.56MPa,生活用汽的抽

10、汽壓力一般為0.0680.245MPa3、背壓式汽輪機蒸汽在汽輪機中膨脹做功后，在大于一個大氣壓的壓力下排出汽缸，可供工業(yè)或熱用戶采暖用汽。當排汽供給其他中、低壓汽輪機使用時，稱為前置汽輪機。4、抽汽背壓式汽輪機為滿足不同用戶的需要，在抽汽背壓式汽輪機中間某一級抽出部分壓力較高的蒸汽，進入熱力管網(wǎng)供給工業(yè)用戶使用，其余大部分蒸汽在汽輪機后面幾級繼續(xù)膨脹做功后，以較低的壓力排入管網(wǎng)，供給工業(yè)或熱用戶采暖供汽。5、混壓（多壓）式汽輪機除引進新蒸汽外，還將生產(chǎn)工藝過程中多余蒸汽用管路注入汽輪機中的某一中間級內(nèi)，與原來的蒸汽一起工作。這樣可以從多余的工藝蒸汽中獲得能量，得到一部分有用功，實現(xiàn)蒸汽熱量的

11、綜合利用，這種汽輪機稱為注入式汽輪機，也稱為多壓式或混壓式汽輪機。二、按工作原理分類1、沖動式汽輪機蒸汽主要在噴嘴葉柵（或靜葉柵）中進行膨脹，在動葉柵中只有少量的膨脹。2、反動式汽輪機蒸汽在噴嘴葉柵（或靜葉柵）和動葉柵中都進行膨脹，且膨脹程度相同。三、按結(jié)構(gòu)型式分類1、單級汽輪機通流部分只有一級（單列、雙列、三列）組成的汽輪機稱為單級汽輪機。一般為背壓式汽輪機，可作工業(yè)驅(qū)動（泵、風機等輔助機械）用，也可帶動發(fā)電機。2、多級汽輪機這種汽輪機通流部分由兩個以上的級組成的汽輪機稱為多級汽輪機。由于其功率大、轉(zhuǎn)速高、效率高、廣泛應用于石油化工、冶金、輕紡、制糖等部門。可作為背壓式、凝汽式、抽汽背壓式和

12、混壓式汽輪機。四、按新蒸汽的參數(shù)分類（按汽輪機的進汽壓力分類）低壓汽輪機(1.21.5MPa)；中壓汽輪機(24MPa)；高壓汽輪機(610MPa)；超高壓汽輪機(1214MPa);亞臨界汽輪機(1618MPa);超臨界汽輪機(22.2MPa以上)的汽輪機。五、按汽輪方向分類1、軸流式汽輪機蒸汽在汽輪機內(nèi)基本上沿軸向流動，流動總體方向大致與轉(zhuǎn)子相平行。2、輻流式汽輪機蒸汽在汽輪機內(nèi)基本上徑向流動，流動總體方向大致與轉(zhuǎn)子垂直。3、周流（回流）式汽輪機蒸汽在汽輪機內(nèi)大致沿著輪周方向流動的小功率汽輪機。六、按用途分類1、工業(yè)驅(qū)動用汽輪機單純驅(qū)動用汽輪機僅用來驅(qū)動各種工業(yè)機械，不向外界供汽。汽輪機多為

13、凝汽式，可以變轉(zhuǎn)速運行。主要用于石油化工、冶金和自備電站鍋爐給水泵等。驅(qū)動并供熱汽輪機用來驅(qū)動各種工業(yè)機械，同時向外界供汽，以滿足其他用途（動力、工業(yè)或生活）。汽輪機為背壓式或抽汽背壓式或抽汽凝汽式可以變速運行的汽輪機。主要用于石油化工、冶金部門等。2、工業(yè)電站汽輪機單純發(fā)電用汽輪機工廠自備動力電站中驅(qū)動發(fā)電機，不向外界供汽。汽輪機為凝汽式，定轉(zhuǎn)速運行。主要應用于石油化工、冶金和制糖、造紙等輕工業(yè)部門。發(fā)電并供熱用汽輪機用于工廠自備動力電站驅(qū)動發(fā)電機，并向外界供汽。汽輪機為抽汽背壓式、抽汽凝汽式或背壓式，定轉(zhuǎn)速運行。主要應用于石油化工、冶金和制糖、造紙等輕工業(yè)部門。七、按蒸汽流道數(shù)目分類1、單

14、流道汽輪機全部排汽都通過末級的汽輪機2、雙流道或多流道汽輪機蒸汽在兩個或多個并列的汽流中分流的汽輪機。八、按能量傳遞方式分類1、直聯(lián)式汽輪機汽輪機直接與工作機械相連。2、帶變速齒輪箱的汽輪機汽輪機通過變速齒輪箱與工作機械相連。傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級改造項目的幾臺汽輪機性能以及特點介紹1、丙烯機組：凝汽式汽輪機，汽輪機額定轉(zhuǎn)速7975r/min，額定功率：6148KW，額定進汽壓力：2.3MPaG，進氣溫度：380，耗汽量29.74t/h，排氣溫度49，排汽壓力0.012MPaA。2、甲醇合成循環(huán)機：凝汽式汽輪機， 3、甲醇循環(huán)泵：凝汽式汽輪機第二講 工業(yè)汽輪機的工作原理汽輪機是用蒸汽來做功的旋轉(zhuǎn)式原動機

15、。來自鍋爐或熱網(wǎng)的蒸汽，經(jīng)主汽閥、調(diào)速閥進入汽輪機，依次高速流經(jīng)一系列環(huán)形配置的噴嘴(或靜葉柵)和動葉柵而膨脹做功推動汽輪機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將蒸汽熱能轉(zhuǎn)換成動能，再將動能轉(zhuǎn)換成機械功。這便是汽輪機簡單的工作原理。蒸汽在工業(yè)汽輪機中，進行兩個能量的轉(zhuǎn)換過程，蒸汽的熱能在噴嘴內(nèi)轉(zhuǎn)換為汽流動能，動葉片又將動能轉(zhuǎn)換為機械能。而對于反動式葉片，蒸汽在動葉膨脹部分直接由熱能轉(zhuǎn)換為機械能。蒸汽在汽輪機內(nèi)進行的能量轉(zhuǎn)換通常是通過沖動原理和反動原理實現(xiàn)，由于動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的方式不同，便有不同工作原理的汽輪機。一、汽輪機的工作原理1、沖動作用原理及反動作用原理在沖動式汽輪機中，蒸汽在噴嘴中產(chǎn)生膨脹、壓力降低，速度增加

16、，熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽堋８咚倨髁鹘?jīng)動葉片時，由于汽流方向的改變，產(chǎn)生對動葉片的沖擊力，推動葉輪旋轉(zhuǎn)做功，將蒸汽的動能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機械功，這種利用沖動力的做功原理，稱為沖動作用原理。圖2 沖動式汽輪機動葉片的分析圖 圖3 蒸汽微團作用在葉片上的離心力動葉片工作示意圖：如果我們用一個直立的平板，讓高速汽流沖擊到它的表面上，平板由于受到汽流的沖擊作用而發(fā)生運動。但因在平板的表面附近產(chǎn)生了很大的擾動和渦流損失，使蒸汽中大量的有用能量不能得到很好的利用以至造成浪費。所以經(jīng)過大量的實踐改進，現(xiàn)代的汽輪機的動葉片都做成彎曲形。如果要產(chǎn)生最大的作用力，就要使蒸汽的噴射方向與動葉片的運動方向一致，然后再轉(zhuǎn)一個1

17、80°而離開動葉片，如圖2所示，這時動葉片受到的沖擊力如圖3所示。汽流以C1的速度流向曲面，它相當于汽輪機的動葉片，并能沿平行于汽流的方向移動。汽流進入彎曲流道內(nèi)弧所構(gòu)成的汽道后,便沿著內(nèi)弧逐步改變其流動方向，最后流出汽道時的速度為C2，方向恰與C1方向相反。當汽流流過曲面時，實際上作圓周運動，因此組成汽流的每一個蒸汽微團都受到葉片所作用給它的一個向心力，同時葉片受到汽流給它一個大小相等、方向相反的反作用力。在這里就是一個離心力。假如汽流微團的離心力用向量表示。在1點處的離心力P1可分解成軸向分力P1Z及運動方向上的分力P1U，在2點處的離心力P2也可以分解成P2Z和P2U。軸向分離

18、P1Z和P2Z恰好相互抵消，因為此二力大小相等、方向相反，且共同作用在一個葉片的同一條支線上。同樣，其它點的軸向分力也相互抵消，因此汽流的離心力在軸向上的分力之和為零，即P1Z+P2Z+=0在彎曲面運動方向上的分力之和等于P，即P1U+P2U+=P在這個P力的作用下，彎曲面（葉片）向右運動，通過葉輪及軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動。力P稱為沖動力，若帶動壓縮機、泵、風機等機械，就可以輸出機械功。這就是沖動式汽輪機的工作原理，采用沖動原理工作的汽輪機稱為沖動式汽輪機。圖1 單級沖動式汽輪機示意圖1、轉(zhuǎn)軸 2、葉輪 3、動葉片4、噴嘴實際上，由于機械結(jié)構(gòu)等方面的限制，噴嘴不可能裝在兩個動葉片之間，從噴嘴流出來的氣

19、流不能與動葉片的運動方向完全相同，而成一個夾角。動葉片也不是一個對稱的半圓弧，而是由好幾段曲線組成，一般是圓弧和拋物線弧。這樣，雖然蒸汽推動葉輪旋轉(zhuǎn)的作用力有所減小，但其工作原理仍然相同。2、反動作用原理由牛頓第三定律，一物體對另一物體施加一作用力時，這個物體必然受到與其作用力大小相等、方向相反的反作用力。這個反作用力稱為反動力，利用反動力做功的原理，稱為反動作用原理。例如：火箭發(fā)射時，燃料燃燒產(chǎn)生的高壓氣體以很高的速度從火箭尾部噴出，在噴出的同時高速汽流給火箭一個與氣流大小相等、方向相反的作用力，推動火箭向前運行。這種氣體以很高的速度從容器內(nèi)流出并給容器一個與汽流方向相反的作用力，此力便為反

20、動力。圖示。反動式汽輪機中的一個級的斷面示意圖。蒸汽在靜葉柵中膨脹后達到較高的速度，蒸汽離開靜葉柵后，進入動葉柵氣道，沿著汽道壁的內(nèi)弧改變方向，因此動葉片就受到由于沖動原理產(chǎn)生的沖擊力，記為P沖；又由于汽流在動葉柵汽道內(nèi)從P1膨脹降壓至P2，因而動葉片上又受到由于反動原理而引起的反作用力P反的作用。P沖與P反的合力為Pu。此外，動葉片前后有壓差也引起一個軸向力P軸。Pu與P軸的合力為P總，這就是作用在動葉片上的力。沿動葉片運動方向的分力，使動葉片向右移動，并做機械功。因此，作用在反動式汽輪機的級的動葉片上的力，既有沖動力，也有反作用力。也就是反動式汽輪機既利用沖動作用原理，又利用反動作用原理。

21、1-導向葉片 2-動葉片 3-平衡活塞單級反動式汽輪機示意圖2、單級沖動式汽輪機如圖1所示，葉輪上裝配一圈動葉片與噴嘴配合在一起，構(gòu)成一個做功的簡單機械。我們把由噴嘴和與其配合的動葉片構(gòu)成的汽輪機做功的單元稱級。由一個級組成的汽輪機叫單級汽輪機。單級沖動式汽輪機結(jié)構(gòu)簡單，主要由轉(zhuǎn)子、葉輪、動葉柵和汽缸等組成。單級沖動式汽輪機由于功率小（一般在500800kw）,轉(zhuǎn)速高、效率低，常用來驅(qū)動功率不大的汽動離心式油泵、汽動給水泵。 3、單級反動式汽輪機動葉片安裝在轉(zhuǎn)鼓上，軸、平衡活塞及轉(zhuǎn)鼓組成轉(zhuǎn)子。靜葉片安裝在汽缸上，與進、排汽管等組成靜子。單級反動式汽輪機仍然是由一列靜葉片和一列動葉片組成。4、速

22、度級汽輪機在單級沖動式汽輪機中，當汽流離開葉片還具有很高的速度時，這部分排汽的動能如果不能很好地利用將造成余速損失，從而降低汽輪機的效率。為充分利用排汽的余速，減少這部分損失，就制造了速度級汽輪機。它比單級沖動式汽輪機對蒸汽能量的利用更加充分。圖示：具有雙列速度級的單級汽輪機。葉輪上裝有兩列動葉片，葉片之間裝有導向葉片7，導向葉片的安裝位置與噴嘴的安裝位置向?qū)＿@樣從第一列動葉片流出的汽流所具有的動能，在第二列動葉片中加以利用，減少了動能損失。速度級汽輪機和單級沖動式汽輪機一樣，蒸汽的全部膨脹是在一級噴嘴中進行。其不同的是第一列動葉片和排汽動能可進一步得到利用，所有速度級汽輪機的功率比單級汽

23、輪機要大一些。速度級汽輪機可以使用較大的焓降，結(jié)構(gòu)比較簡單，運行、維護方便。但由于焓降大、蒸汽在噴嘴和動葉柵的流速高。再加之速度級裝了導向葉片，汽流要經(jīng)過多次轉(zhuǎn)向，因而增大了流動損失，所以它的效率低于單列級效率。在中、小功率的多級汽輪機上，可以利用雙列速度級焓降大的特點，將其制作成多級汽輪機的第一級，從而減少多級汽輪機的級數(shù)，可以簡化結(jié)構(gòu)、縮小體積，同時因高壓段汽壓、汽溫下降較多，汽缸可用較差材料制造。5、多級沖動式汽輪機汽輪機向高參數(shù)、大功率和高效率的方向發(fā)展，因此，單級汽輪機已不適應需要。由若干個沖動級依次迭加設(shè)置而成的多級汽輪機，稱為多級沖動式汽輪機。因為蒸汽每經(jīng)過一級其壓力都要下降一次

24、，所以這種級稱為壓力級。由于多級汽輪機的蒸汽焓降是分配給每一壓力級，所以可在各級焓降不大，即每一級的蒸汽流速不高，噴嘴、葉片損失都較小的情況下，使汽輪機整機得到較高的效率，所以在汽輪機級數(shù)增多的條件下，可使新蒸汽壓力、溫度得到適當?shù)靥岣撸瑸樘岣哐h(huán)熱效率創(chuàng)造條件。在多級汽輪機中，由于流經(jīng)各級后的蒸汽壓力逐漸降低，蒸汽比體積逐漸增大，為保證蒸汽的流通，噴嘴和動葉片的通流面積也應隨之逐漸增大，所以隨著蒸汽的不斷膨脹，各級噴嘴和動葉的高度是隨著蒸汽壓力的降低不斷增大的。多級沖動式汽輪機中各級隔板前后都存在壓力差，為減少隔板內(nèi)孔與軸之間的間隙的漏汽，在隔板內(nèi)孔與軸之間裝有汽封。為提高沖動式汽輪機的效率

25、，在動葉中蒸汽有少量的熱焓降，也就是使動葉有一定的反動度。多級汽輪機的功率是各級功率之和，因此多級汽輪機的功率可按需要做得很大，級數(shù)做得很多。6、多級反動式汽輪機汽輪機的動葉片都直接裝在輪鼓上，在兩列動葉之間裝有靜葉，靜葉像噴嘴一樣安裝在汽缸內(nèi)壁上。動葉與靜葉的斷面形狀基本一致。蒸汽不斷流經(jīng)各級靜葉和動葉，一直在膨脹、壓力不斷下降，比體積不斷增大。直到蒸汽流經(jīng)最末一級動葉片后，從排汽管排出。由于蒸汽的比體積隨壓力的降低而增加，因此，葉片的高度相應增加，使通流面積逐漸增大，以確保蒸汽順利流過。由于反動式汽輪機的動葉前后都存在壓力差，因而在整個轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生很大的軸向推力。為保證動、靜葉片之間的軸向間

26、隙、減少軸向推力，所以在轉(zhuǎn)子前部裝有平衡活塞。平衡活塞前的空間用一聯(lián)通管和排汽管連接，使平衡活塞產(chǎn)生一個向前的軸向推力，平衡轉(zhuǎn)子的軸向推力。二、汽輪機級的反動度近代常用的汽輪機，實際上用的是帶反動度的沖動式汽輪機。在這種汽輪機中，動葉柵中也有汽流膨脹，但比噴嘴中的膨脹程度小些。一般常用反動度表示，所謂反動度，就是在動葉柵中蒸汽膨脹的程度占級中總的應該膨脹程度的比例數(shù)，或是在動葉柵中的理想焓降與總焓降之比，常用表示反動度。純沖動式級的=0；反動級的=0.5；帶反動度的沖動式級的0<<0.5。帶有不大反動度的沖動級使用最廣泛，它可以提高沖動式汽輪機的效率。三、汽輪機級的類型根據(jù)蒸汽在汽

27、輪機級通流部分的流動方向，汽輪機可分為軸流式和幅流式汽輪機兩種，工業(yè)汽輪機大多數(shù)采用軸流式，軸流式汽輪機通常有下列幾種分類方法。1、沖動級和反動級根據(jù)反動度的不同，級可分為以下幾種：純沖動級：反動度=0的級稱為純沖動級，特點是蒸汽只在噴嘴中膨脹，而在動葉中不膨脹只改變流動方向，其葉片的形式為對稱葉片，所以動葉片進、出口壓力及其相對速度均相等。純沖動級做功能力大、流動功率低，現(xiàn)代汽輪機均不采用純沖動級。純反動級：反動度=0.5的級稱為反動級，特點是蒸汽膨脹一半在噴嘴葉珊中進行，另一半在動葉柵中進行。由于噴嘴型線與動葉型線完全一致，所以蒸汽在噴嘴和動葉中的膨脹程度也相同。反動級的效率比沖動級效率高

28、，但做功能量小。帶反動度的沖動級：為提高沖動式汽輪機的效率，沖動級應具有一定的反動度（00.5），這種級的反動度一般在0.050.20之間。沖動式汽輪機的前幾級的反動度不大于10%15%，最后幾級的反動度可達20%30%。蒸汽膨脹大部分在噴嘴中進行，而只有小部分在動葉片中進行。帶不大反動度的沖動級應用最廣泛。速度級（雙列速度級）：速度級又稱為復速級或寇蒂斯級，速度級除有雙列速度級外，還有三列速度級。速度級常用于單級汽輪機和多級汽輪機的第一級。2、壓力級和速度級按照蒸汽的動能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子機械能的過程不同，還可以將級分為壓力級和速度級。壓力級:在可以利用的蒸汽能量很大的情況下，只有一個級不能充分利用

29、這些能量。因此，由噴嘴和動葉片組成的級串聯(lián)在同一根軸上，將蒸汽的能量分別在若干個級中加以利用。從結(jié)構(gòu)來看，就是一列噴嘴和一列動葉片，其后又是一列噴嘴和一列動葉片，這樣逐次排列下去。在第一列噴嘴進口處的蒸汽壓力最高，以后逐級降低，這就是常見的多級汽輪機的結(jié)構(gòu)形式，其中的每個級，都叫做壓力級。速度級：除壓力級外，在有些汽輪機上還設(shè)有速度級。速度級又叫復速度級或寇蒂斯級，比壓力級在結(jié)構(gòu)上復雜一點。雙列速度級的單級沖動式汽輪機比單級沖動式汽輪機對蒸汽能量的利用更充分一點。3、調(diào)節(jié)級和非調(diào)節(jié)級按級通流面積是否隨負荷大小而變化，汽輪機的級可分為可調(diào)節(jié)級和非調(diào)節(jié)級。調(diào)節(jié)級：采用噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機中，第一級的通

30、流面積是能隨負荷變化而改變的，這種改變的另一個原因是采用部分進汽，稱它為調(diào)節(jié)級。調(diào)節(jié)級可以是復速級也可以是單列級。一般中小型汽輪機用復速級作為調(diào)節(jié)級，而大型汽輪機常采用單列沖動級作為調(diào)節(jié)級。非調(diào)節(jié)級：通常通流面積是不隨負荷變化而改變的級稱為非調(diào)節(jié)級，非調(diào)節(jié)級既可以是全周進汽也可以是部分進汽。四、噴嘴噴嘴是將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽艿木哂刑囟ㄐ螤畹牧鞯溃哂幸欢▔毫蜏囟鹊恼羝鹘?jīng)噴嘴時，由于噴嘴的截面形狀沿汽流方向發(fā)生變化，使其壓力、溫度和焓均有所降低，而其速度和比體積增加。噴嘴的結(jié)構(gòu)型式有漸縮噴嘴和縮放噴嘴。漸縮噴嘴因為承擔的焓降較小，所以多用于沖動式汽輪機的中間級，以滿足這類級的焓降不大，噴嘴

31、出口是亞音速汽流的需要。縮放噴嘴因承擔的焓降大，多用于單級汽輪機和多級汽輪機的第一級與最末級，滿足級中焓降大、噴嘴出口是超音速汽流的需要。但縮放噴嘴工作效率低、不易加工制造，故只用于少數(shù)必須裝縮放型噴嘴的地方。一般汽輪機中盡量選用斜切噴嘴代替縮放噴嘴，獲得超音速汽輪，但是替代有限。在汽輪機中，為了使蒸汽順利進入動葉柵流道，噴嘴軸線在出口處與動葉的運行方向之間形成一定的角度，因此噴嘴出口都有一段斜切部分，這種噴嘴稱為斜切噴嘴。由于蒸汽在漸縮斜切噴嘴中能夠膨脹到低于臨界壓力獲得超音速汽流，因而擴大了應用范圍，特點是比縮放噴嘴具有制造工藝簡單、變工況時工作穩(wěn)定的特點，因而在實際應用中盡可能采用漸縮斜

32、切噴嘴代替縮放噴嘴。五、汽輪級的級內(nèi)損失及效率蒸汽在級內(nèi)能量轉(zhuǎn)變過程中影響蒸汽狀態(tài)的各種損失稱為級內(nèi)損失，包括噴嘴損失、動葉損失、余速損失、葉高損失、撞擊損失、扇形損失、摩擦損失、部分進汽損失、濕氣損失及漏氣損失等。上述各種損失均使級的效率下降。噴嘴損失和動葉損失統(tǒng)稱為葉柵損失，蒸汽在噴嘴中流動時存在的損失稱為噴嘴損失，主要包括噴嘴表面不光滑，蒸汽與噴嘴壁之間摩擦；蒸汽分子運行速度不同，存在速度梯度，蒸汽分子之間摩擦損失；汽流脫離噴嘴壁時的渦流損失。余速損失：蒸汽離開動葉片時，仍具有一定的速度即余速，蒸汽在本級內(nèi)并沒有將動能全部轉(zhuǎn)換為機械能，而是存在余速損失，這種排汽動能損失稱為余速損失。葉高

33、損失：靜、動葉柵端部的損失稱為葉高損失，本質(zhì)上仍是噴嘴和動葉的流動損失。扇形損失：等截面葉片是沿圓周布置成環(huán)形葉柵，葉柵的槽道斷面呈扇形，因此在葉頂和葉根部分的圓周速度、節(jié)距和蒸汽參數(shù)都不同于動葉平均直徑處的數(shù)值。由于沿葉高的柵距、圓周速度及汽流參數(shù)的變化而引起的損失，稱為扇形損失。葉輪摩擦損失：葉輪在蒸汽中高速旋轉(zhuǎn)時，克服摩擦而消耗的功，稱為摩擦損失。產(chǎn)生摩擦損失的根本原因是由于蒸汽具有黏性造成的。部分進汽損失：由于部分進汽而產(chǎn)生的附加損失，由鼓風損失和斥汽損失組成。濕氣損失：凝汽式多級汽輪機的末幾級在濕蒸汽區(qū)域內(nèi)工作而產(chǎn)生的附加損失，稱為濕汽損失。漏氣損失：蒸汽通過汽輪機轉(zhuǎn)子與靜子動、靜部

34、分之間的間隙產(chǎn)生泄漏而引起的損失，稱為漏氣損失。可分為隔板漏氣損失、軸端漏氣損失、葉頂漏氣損失等。第三講 汽輪機的結(jié)構(gòu)及各部件的用途汽輪機實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，主要是通過噴嘴把熱能轉(zhuǎn)換為動能，通過動葉柵（由相同葉片按一定幾何規(guī)律排列而成的組合體稱為葉柵，分為動葉柵和靜葉柵）把動能轉(zhuǎn)換為機械能。因此，噴嘴一般做成靜止零件，用各種不同的方法固定在汽缸上，形成汽輪機的靜止部分；而動葉柵則安裝在轉(zhuǎn)動軸上，形成汽輪機的轉(zhuǎn)子部分。所以汽輪機主要是由轉(zhuǎn)子、靜子兩大部分組成的。（汽輪機裝配動畫）一、轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子部分，也就是汽輪機的轉(zhuǎn)動部件，靠固定于汽缸上的前后兩個軸承支撐。它由主軸、葉輪或轉(zhuǎn)鼓、動葉片、平衡活塞、止推

35、盤、盤車器等部件組成，并通過聯(lián)軸器與被驅(qū)動機械相連。轉(zhuǎn)子做高速旋轉(zhuǎn)，把蒸汽作用到葉片上的力矩傳遞給驅(qū)動機械，達到對外做功的目的。汽輪機轉(zhuǎn)子按結(jié)構(gòu)型式可分為輪式轉(zhuǎn)子和鼓式轉(zhuǎn)子兩種，輪式轉(zhuǎn)子適用于沖動式汽輪機。鼓式轉(zhuǎn)子主軸中間部位尺寸較大，外形像鼓筒一樣，轉(zhuǎn)鼓外緣加工有軸向溝槽，動葉片直接安裝在周向溝槽內(nèi)，這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，彎曲度小，通常應用于動葉片前后有一定壓差，級數(shù)多每級熱焓降不大和要求強度較大反動式汽輪機，由于其軸向推動力較大，一般裝有平衡活塞。輪式轉(zhuǎn)子按制造工藝的不同可分為套裝轉(zhuǎn)子、整鍛轉(zhuǎn)子、組合轉(zhuǎn)子和焊接轉(zhuǎn)子等幾種型式。一般來說，中溫中壓進汽參數(shù)的發(fā)電汽輪機，基本上采用套裝轉(zhuǎn)子。高速工業(yè)

36、驅(qū)動汽輪機采用整鍛轉(zhuǎn)子。高參數(shù)進汽參數(shù)的發(fā)電汽輪機采用組合轉(zhuǎn)子，即前半部分采用整鍛轉(zhuǎn)子，后半部分采用套裝轉(zhuǎn)子。套裝轉(zhuǎn)子：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 整鍛式轉(zhuǎn)子：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。整鍛轉(zhuǎn)子的中心通常打有100mm的中心孔，其目的主要是便于檢查鍛件質(zhì)量，同時也可以將鍛件中心材質(zhì)差的部分去掉，防止缺陷擴展，以保證轉(zhuǎn)子強度。焊接轉(zhuǎn)子：焊接轉(zhuǎn)子采用分段鍛造，焊接組合，它主要由若

37、干個葉輪與端軸拼合焊接而成。組合式轉(zhuǎn)子：組合轉(zhuǎn)子高溫段采用整鍛結(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 。鼓式轉(zhuǎn)子：1、危急保安器孔 2、主推力盤 3、付推力盤 4、前徑向軸承軸頸 5、前汽封 6、平衡活塞汽封 7、調(diào)節(jié)級 8、壓力級 9、中間汽封 10、低壓級 11、后汽封 12、后徑向軸承軸頸 13、盤車棘輪 14、盤車油輪動輪 15、聯(lián)軸器軸段 16、主端平衡面 17、前端輔助平衡面 圖7 汽輪機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖鼓式轉(zhuǎn)子各部件用途介紹（1）危急保安器孔：危急保安器是汽輪機的機械式超速保護設(shè)備，當機組轉(zhuǎn)速超出設(shè)定的脫扣轉(zhuǎn)速時，它產(chǎn)生動作，通過遮斷油門關(guān)閉速關(guān)閥和調(diào)節(jié)汽閥。危

38、急保安器孔就是飛錘飛出的地方。（2）主推力盤：其作用是承受轉(zhuǎn)子的軸向推力，確定、保持轉(zhuǎn)子正確的軸向位置。（3）副推力盤：是承受主推力盤平衡軸向推力后所剩余的少部分軸向推力。（4）前徑向軸承軸頸：利用前徑向軸承支承轉(zhuǎn)子的部位。（5）前汽封：用于防止、減少高壓端汽缸內(nèi)蒸汽的外泄漏，防止高溫蒸汽漏入軸承座引起軸承溫度升高及潤滑油乳化。（6）平衡活塞汽封：在多級汽輪機的高壓端，加大其軸封直徑，以便在端面上產(chǎn)生平衡活塞的作用。平衡活塞兩端環(huán)形面積上作用著不同的蒸汽壓力。在這個壓差作用下產(chǎn)生與汽流相反方向的軸向推力，即減小軸向推力，使軸向推力在推力軸承的許用承載范圍之內(nèi)。平衡活塞汽封屬內(nèi)汽封。（7）調(diào)節(jié)級

39、：調(diào)節(jié)級稱作速度級。當汽輪機采用噴嘴調(diào)節(jié)時，第一級的進汽截面積隨負荷的變化而相應變化，因此通常稱噴嘴調(diào)節(jié)汽輪機的第一級為調(diào)節(jié)級。（8）壓力級：除調(diào)節(jié)級外，其它各級統(tǒng)稱為非調(diào)節(jié)級或壓力級。壓力級是以機組中合理分配的壓力降或焓降為主的級。（9）中間汽封：作用是在不同的膨脹段之間起分隔、密封作用，中間汽封屬內(nèi)汽封。（10）低壓級：用來回收經(jīng)調(diào)節(jié)級做功后的蒸汽還具有的一定的能量。（11）后汽封：為了防止空氣經(jīng)軸封片漏入汽缸，必須引用壓力稍高于大氣壓力的蒸汽來封住軸封通道。（12）后徑向軸承軸頸：利用后徑向軸承支承轉(zhuǎn)子的部位。（13）盤車棘輪：盤車投運時，在杠桿的施力端向下按壓，杠桿以支座為支點撬起拉桿

40、，框架向上移動，當插槽嵌入棘輪繼續(xù)上行時，就迫使棘輪、轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動。（14）盤車油輪動輪：由主油泵或單獨的盤車油泵輸出的壓力油從軸承座側(cè)面供入，經(jīng)內(nèi)接油管進入噴嘴環(huán)，從噴嘴中高速噴射的壓力油沖擊油輪動輪葉片做功，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。（15）聯(lián)軸器軸段：用于聯(lián)接汽輪機轉(zhuǎn)子和被驅(qū)動機的轉(zhuǎn)子（或齒輪箱主動軸），傳遞運動和扭矩。（16）主端平衡面：對轉(zhuǎn)子的動不平衡進行校正。（17）前端輔助平衡面：輔助平衡面不僅在廠內(nèi)做動平衡時使用，而且為現(xiàn)場不開缸進行動平衡校正提供了方便。2、轉(zhuǎn)子的性能要求為使轉(zhuǎn)子能安全可靠的運行，必然滿足下列條件：A、必然有一定的強度，以滿足支持自身重量和傳動轉(zhuǎn)矩的要求。B、必須經(jīng)過嚴格的

41、動平衡，以免高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生過大的離心力引起汽輪機振動和損壞。C、必須使汽輪機的臨界轉(zhuǎn)速和運行轉(zhuǎn)速避開一定距離，以免發(fā)生共振。D、必須安裝平衡盤、推力盤和軸套，用以平衡轉(zhuǎn)子的軸向推力和并使轉(zhuǎn)子在軸向定位。3、轉(zhuǎn)子的軸向推力及其平衡蒸汽在汽輪機的通流部分膨脹做功時，轉(zhuǎn)子上受兩部分力，一部分叫做輪周力，是產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩對外做功的有益力；另一部分沿葉輪軸從高壓端指向低壓端，企圖推動轉(zhuǎn)子向汽流方向運動，所有葉輪軸向力之代數(shù)和，就是整個轉(zhuǎn)子的軸向推力。轉(zhuǎn)子的軸向推力一般要采取措施平衡掉大部分，剩余的部分由推力軸承承擔。如果推力過大，就會影響軸承壽命，嚴重時會燒壞軸瓦，引起轉(zhuǎn)子上動靜部分碰撞，以致?lián)p壞機器，因此，

42、在運行中必須嚴密監(jiān)視轉(zhuǎn)子軸向推力變化，確保機組安全運行。一般來說，作用與汽輪機轉(zhuǎn)子的軸向推力來源于以下幾種因素：a、葉輪兩側(cè)的壓力差。b、動葉片上的軸向力。c、軸上各處直徑不同引起的受力。汽輪機轉(zhuǎn)子所受軸向推力很大，高壓汽輪機（反動式）可達到幾百噸，為確保機組的安全運行，一般采取下列措施平衡軸向力：a、使用推力軸承。目的是固定轉(zhuǎn)子在氣缸中的位置，承受轉(zhuǎn)子上的少部分軸向推力。b、使用平衡活塞或平衡盤。如圖所示，在轉(zhuǎn)子通流部分對側(cè)，將轉(zhuǎn)子做成階梯形，以產(chǎn)生相反的軸向推力，此階梯凸臺就叫平衡活塞。其右側(cè)為高壓蒸汽，左側(cè)與汽室相同，受低壓蒸汽作用，因而產(chǎn)生向左的軸向力，以平衡部分軸向力。對沖動式汽輪機

43、因其總的軸向推力不大，一般將高壓汽封套直徑做大些，也可以起到類似的作用。c、開平衡孔。由于汽輪機葉片兩側(cè)存在壓力差，在輪盤上開有貫通兩側(cè)的小孔，即平衡孔，可減少輪盤上的軸向推力。平衡孔一般開57個奇數(shù)孔，以免在葉輪同一直徑上形成對稱孔，影響葉輪強度。另外開奇數(shù)孔對減輕葉輪震動也有好處。但此法會使汽輪機效率有所降低。d、采用相反流量布置。如圖所示，使蒸汽在高低壓缸或各區(qū)域內(nèi)流向相反，而產(chǎn)生反方向的軸向推力，以相互抵消而達平衡。 4、轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速汽輪機在升降速過程中，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時因質(zhì)量中心偏移產(chǎn)生的離心力就成為周期性激振力作用于轉(zhuǎn)子上，使之產(chǎn)生受迫振動，當激振力的頻率，即某個轉(zhuǎn)子自身的彎曲自振頻率

44、相同時即產(chǎn)生共振，使振動加劇，此轉(zhuǎn)速即為轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。汽輪機轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速不止一個，通常可能遇到的是第一、第二階臨界轉(zhuǎn)速。工作轉(zhuǎn)速一般要求離開臨界轉(zhuǎn)速，汽輪機的轉(zhuǎn)子在臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域停留時間過長會造成強烈振動，乃至損壞機器，造成嚴重后果，因此在升速過程中，應快速平穩(wěn)地通過臨界轉(zhuǎn)速。臨界轉(zhuǎn)速決定于轉(zhuǎn)子的材質(zhì)、制造和裝配。按轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)速的相對關(guān)系，將轉(zhuǎn)子分為剛性轉(zhuǎn)子和撓性轉(zhuǎn)子。當轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速低于其第一臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子稱為剛性轉(zhuǎn)子，這種轉(zhuǎn)子在升速時不發(fā)生共振。當轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速高于第一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子稱為撓性轉(zhuǎn)子，這種轉(zhuǎn)子在升速時應迅速通過臨界轉(zhuǎn)速。5、葉輪作用是安裝動葉片并將動葉片上的轉(zhuǎn)矩傳遞

45、給主軸。由輪緣：開有安裝葉片的葉根槽；輪面：將輪緣和輪轂或主軸連成一體，開有平衡孔；輪轂：減小葉輪內(nèi)孔應力的加厚部分三部分組成。按照輪面的斷面的型線，可將葉輪分為等厚度葉輪、錐形葉輪、等強度葉輪等。 （1）等厚度葉輪：加工方便，軸向尺寸小，但強度低，通常用于葉輪直徑較小的高壓部分；（2）錐形葉輪：加工方便，強度高；（3）等強度葉輪：無中心孔，強度最高，但加工要求高，多用于輪盤式焊接轉(zhuǎn)子。6、葉片葉片分為動葉片（又稱工作葉片，簡稱葉片）和靜葉片（又稱噴嘴葉片）。動葉片安裝在轉(zhuǎn)子葉輪（沖動式汽輪機）或轉(zhuǎn)鼓（反動式汽輪機）上，接受噴嘴葉柵射出的高速汽流，把蒸汽的動能轉(zhuǎn)換成機械能，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。葉片由葉

46、根、工作部分（或稱葉身、葉型部分）、連接件（圍帶或拉筋）組成。葉根：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。常用的結(jié)構(gòu)型式有：T型、叉型和樅樹型等 。1）T型葉根：結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、工作可靠為短葉片普遍采用。它的缺點是葉片的離心力對輪緣兩側(cè)截面產(chǎn)生彎矩，使輪緣有張開的趨勢。故將葉根和輪緣上做成凸肩形。2）菌型葉根：葉根和輪緣的載荷分配比T型葉根合理，因而強度較高，但因加工復雜，其應用不如T型葉根廣泛。T型和菌型葉根屬于周向裝配式葉根。這類葉根的輪緣槽上開有一個或兩個缺口，葉片就從這些缺口一片片依次裝入輪緣槽中。最后裝在缺口處的葉片叫做封口葉片，研配裝入后用

47、兩個鉚釘固定在輪緣上。周向裝配式葉根的缺點是當個別葉片損壞時，不能單獨拆換，而必須將部分或全部葉片拆下重裝。3）叉型葉根：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。叉型葉根強度高、適應性好，被大功率汽輪機末幾級廣泛采用。叉型葉根加工方便，便于拆換，但裝配時比較費工，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。4）樅樹型葉根：葉根沿軸向直接裝入輪緣相應的樅樹槽中。這種葉根承載能力強葉根齒數(shù)可根據(jù)離心力大小決定，同時拆裝容易，故被大功率的調(diào)節(jié)級和末幾級采用。但由于其加工面多，精度要求高，所以受到限制。葉型：葉型部分是葉片的基本部分，它構(gòu)成汽流通道。葉

48、頂部分：葉頂處將葉片連接成組的圍帶和在葉型部分將葉片連接成組的拉筋（金）。汽輪機高壓段的動葉片一般都裝有圍帶，低壓段多設(shè)有拉筋。圍帶主要有整體圍帶和外加圍帶兩種，外加圍帶是一條35mm厚的扁平金屬帶，用葉片頂端的鉚釘將圍帶鉚接在葉片上，在葉片頂部形成一層蓋板，通常420個葉片用1條圍帶連接起來，形成一個葉片組。整體圍帶和葉片的葉型部分、葉根部分是一個整體，是由同塊鋼材銑制出來，常用于高壓缸。拉金一般是以612mm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）。在一級葉片中，一般有12圈拉金，最多不超過3圈拉金。拉金處在汽流通道中間，將影

49、響級內(nèi)汽流流動，同時，拉金孔削弱了葉片的強度，所以在滿足振動和強度要求的情況下，有的長葉片可設(shè)計成自由葉片。圍帶或拉筋可增加葉片剛性,降低葉片蒸汽力引起的彎應力,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。 二、靜子部分即汽輪機的靜止部分，包括汽缸、前后支承軸承、推力軸承、噴嘴組、隔板、支撐與滑銷系統(tǒng)、汽封系統(tǒng)和機座等。A、汽缸（機殼）汽缸的作用是支撐轉(zhuǎn)子、容納并通過蒸汽，將汽輪機通流部分（噴嘴、轉(zhuǎn)子、隔板等）與大氣隔開，保證蒸汽在機內(nèi)完成其做功過程。根據(jù)所處位置不同可以分為高壓缸、中壓缸、低壓缸。根據(jù)工藝不同，可以分為鑄造

50、缸和焊接缸。一般來說，發(fā)電機組因設(shè)計參數(shù)比較固定，本體修改比較少，為了縮短加工周期和降低加工成本，一般采用鑄造缸。而驅(qū)動機組因變化比較多，排缸一般設(shè)計成焊接排缸。還有一種就是因排汽壓力比較高，為防止前后缸接缸處漏氣，做成整體缸。汽缸上布置有進汽口、配汽機構(gòu)、噴嘴箱、排汽口、疏水口、抽汽口、軸承箱、檢查口、機腳、加強筋等，內(nèi)部安裝著隔板和隔板套、汽封等部件。要求有足夠的強度和剛度、通流部分有較好的流動性能、各部分受熱時能自由膨脹且中心不變、形狀簡單對稱，還應盡量減小熱應力。水平對分的上半缸和下半缸，通過法蘭螺栓連接。沿軸向分為高、中、低壓段，各段之間用法蘭螺栓連接。高、中壓缸：缸體承受蒸汽的高溫

51、、高壓作用，熱應力和熱變形較大，通常采用雙層結(jié)構(gòu)。每層汽缸承受的壓差和溫差減少，汽缸壁和法蘭的厚度減薄，從而減小了啟、停及工況變化時的熱應力，加快了啟、停速度，有利于改善機組變工況運行的適應性。低壓缸：保證足夠的剛度和良好的流動特性，盡量減小排汽損失。采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，并用加強筋加固；排汽室采用徑向擴壓結(jié)構(gòu)，以充分利用排汽余速動能；低壓缸進、出汽溫差大，為使外殼溫度分布均勻，可以采用雙層甚至三層結(jié)構(gòu)。進汽部分：高壓缸的前端，即從調(diào)節(jié)閥到調(diào)節(jié)級噴嘴這段區(qū)域，是汽輪機的進汽部分，它包括蒸汽室和噴嘴室，是汽輪機中承受壓力和溫度最高的部分。B、支撐與滑銷系統(tǒng)：目的是承受汽缸重力，并使汽缸在受熱狀況下的

52、熱膨脹有一定方向。汽缸的支承方式一般有貓爪支承、臺板支承和撓性板支承。臺板支承通過排汽缸外伸的撐角直接放置在座架上。貓爪支承是汽缸通過水平剖分面法蘭所伸出的貓爪支承在軸承座上，撓性板支承是用撓性板代替前軸承座和排汽缸兩側(cè)的座架滑動面。滑銷系統(tǒng)是保證汽缸和轉(zhuǎn)子中心一致，避免因熱脹導致中心變化，引起機組振動或動靜相擦；保證汽缸能自由膨脹，以免發(fā)生過大應力引起變形；使轉(zhuǎn)子和靜子部分軸向和徑向間隙符合要求。由于構(gòu)造、安裝位置和作用的不同，可分為橫銷、縱銷、立銷、貓爪橫銷、角銷、斜銷等。凝汽式汽輪機的“死點”多布置在低壓汽缸排汽口的中心線或其附近，由于冷凝器懸掛在后缸的下面，重量重、尺寸較大，當汽輪機受

53、熱膨脹時，不希望在熱膨脹時冷凝器發(fā)生移動，所以絕對死點在低壓汽缸排汽口的中心線。C、噴嘴組和隔板：噴嘴作用如前所述，它是將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為動能的重要部件；隔板則使各組葉輪在單獨的蒸汽室中運行，達到熱能的充分利用。隔板用以固定汽輪機各級的靜葉片和阻止級間漏汽，并將汽輪機通流部分分隔成若干個級。它可以直接安裝在汽缸內(nèi)壁的隔板槽中，也可以借助隔板套安裝在汽缸上。隔板通常做成水平對分形式，其內(nèi)圓孔處開有隔板汽封的安裝槽。為了適應結(jié)構(gòu)上的需要，沖動式汽輪機在汽缸上裝有支承隔板的隔板套，將相鄰幾級隔板裝在一個隔板套中，然后將隔板套裝在汽缸上，上下隔板套之間采用螺栓連接，隔板套在汽缸內(nèi)的支承和定位采用懸掛銷和

54、鍵的結(jié)構(gòu)。隔板套通過其下半部分兩側(cè)的懸掛銷支承在下汽缸上，隔板套的上、下中心位置通過改變墊片的厚度來實現(xiàn)，其左右中心位置靠隔板套底部的平鍵或定位銷來定位。為保證隔板套的熱膨脹，它與汽缸凹槽之間一般留有mm的間隙，隔板在隔板套或汽缸內(nèi)的支承和定位也是采用懸掛銷和鍵支承定位結(jié)構(gòu)。反動式汽輪機沒有葉輪和隔板，動葉片直接嵌裝在轉(zhuǎn)子的外緣上，靜葉環(huán)裝在汽缸內(nèi)壁或靜葉持環(huán)上。D、汽封裝置：在汽缸兩端、葉輪和隔板處，為避免動靜部件碰撞而留有間隙。由于這些間隙前后壓力差存在，主軸通過間隙處必然有漏氣，從而降低機組運行的經(jīng)濟性并造成損失。汽封裝置作用就是減少漏氣，確保機組安全運行。軸端漏汽不但造成部分蒸汽熱能的

55、浪費，影響汽輪機經(jīng)濟性，還會破壞潤滑、造成油中帶水、軸承潤滑不良等后果。另外，汽缸后側(cè)漏入空氣，對排氣溫度和凝汽設(shè)備的真空建立也有一定危害。根據(jù)汽封在汽輪機中所處的工作部位的不同可分為：軸端汽封（簡稱軸封）、隔板汽封、通流部分汽封等。汽輪機的汽封裝置有多種形式，最常用的是迷宮式汽封，（以梳齒形汽封和樅樹形汽封兩種應用最廣泛），通過蒸汽的節(jié)流流動降低密封齒前后的流動壓差和流速，從而減少漏氣量，達到密封的目的。 軸端汽封：高壓端的作用是減少蒸汽向外漏汽；低壓端汽封的作用是防止空氣漏入排汽缸破壞真空（冷凝機組）或者是防止蒸汽向外漏氣（背壓機組）。隔板汽封：減少級間漏氣，維持隔板前后的壓力差。通流部分

56、汽封：減少葉片上部和下部漏氣。E、軸承按其所起的作用可分為支持軸承（又叫徑向軸承）和推力軸承。徑向支持軸承用來承擔轉(zhuǎn)子的重量和旋轉(zhuǎn)的不平衡力，并確定轉(zhuǎn)子的徑向位置，以保持轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心與汽缸中心一致，從而保證轉(zhuǎn)子與汽缸、汽封、隔板等靜止部分的徑向間隙正確。推力軸承則用來承受轉(zhuǎn)子軸向力，限制轉(zhuǎn)子軸向竄動，保持轉(zhuǎn)子軸向位置。所以推力軸承被看成轉(zhuǎn)子的定位點，或稱汽輪機轉(zhuǎn)子對靜子的相對死點。目前汽輪機和離心式壓縮機絕大多數(shù)采用的是油潤滑動壓軸承，通過建立油膜壓力承受載荷。支承軸承按軸瓦內(nèi)孔形式可分為圓柱形軸承、橢圓形軸承、多油楔軸承和可傾瓦軸承等。工業(yè)汽輪機中常用的推力軸承有米切爾式推力軸承和金斯伯雷式

57、推力軸承。第四講 汽輪機的調(diào)節(jié)及保安系統(tǒng)第一節(jié) 汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)為了滿足壓縮機工況符合生產(chǎn)工藝的要求，使機組的轉(zhuǎn)速維持在規(guī)定的范圍內(nèi)，并保證汽輪機組的安全運行，所以汽輪機上必須設(shè)置自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由于汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)是以機組轉(zhuǎn)速為調(diào)節(jié)對象，習慣上將汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)稱為調(diào)速系統(tǒng)。一、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用（任務）1、在汽輪機設(shè)定轉(zhuǎn)速不變的情況下，無論軸端輸出功率增大或減小，調(diào)節(jié)系統(tǒng)都能及時凋節(jié)汽輪機在給定的轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)。2、為了滿足工藝系統(tǒng)的要求，當汽輪機的設(shè)定轉(zhuǎn)速改變時，調(diào)速系統(tǒng)能及時調(diào)節(jié)汽輪機的轉(zhuǎn)速跟蹤設(shè)定轉(zhuǎn)速在允許范圍內(nèi)變化。 二、調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)的基本原理在進汽量和焓降不變時，汽輪機的負荷變化將引起機組的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。要保證機組的轉(zhuǎn)速恒定，就必須在汽輪機的負荷變化時相應地改變汽輪機的進汽量或焓降，而改變焓降是不經(jīng)濟的，所以只能通過改變蒸汽