汽轮机又称蒸汽透平发动机,是一种转盘式蒸汽动力系统,高温高压蒸汽越过固定喷头变成加快的气旋后喷涌到叶片上,使配有叶片排的转子转动,同时对外做功。汽轮机是当代火电厂的关键设备,也用于冶金行业、化工、舰船动力系统中。
汽轮机是能把蒸汽热量转化为机械功的外燃回转式机械。来自锅炉的蒸汽进到汽轮机后,依次通过一 系列环状配备的喷头和动叶,将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转机械能。蒸汽在汽轮机中,以不同形式进行热传递,便形成了不同原理的汽轮机。
汽轮机种类繁多,依据构造、原理、供热特性、用途、气缸数目地不同有多种分类方式。
按构造
有单极汽轮机和多级汽轮机;各个装到一个汽缸里的单缸汽轮机,和各个分装在几个汽缸里的多缸汽轮机;各个装到一根轴上的双轴汽轮机,和各个装到二根平行轴里的两轴汽轮机等。
按原理
有蒸汽关键在各级喷头(或静叶)中澎涨的冲动式汽轮机;蒸汽在静叶和动叶里都膨胀的反动式汽轮机;及其蒸汽在喷头中澎涨后动能在几列动叶上加以利用速度级汽轮机。
按供热特点
有凝汽式、供暖式、背压式、抽汽式和饱和蒸汽汽轮机等类型。凝汽式汽轮机排出蒸汽注入凝汽器,排汽压力小于大气压强,因而具有较好的供热特性,是比较常用的一种汽轮机;供暖式汽轮机既给予动力驱动发电机或其它机械,又给予生产或生活用热,具有很高的热量使用率;背压式汽轮机的排汽压力超过大气压强的汽轮机;抽汽式汽轮机是能从中间级抽出蒸汽供暖的汽轮机;饱和蒸汽轮机要以饱和的蒸汽作为新蒸汽的汽轮机。
按用途
可分为为电站汽轮机、工业汽轮机、船舶汽轮机等。
按汽缸数量
可分为单缸汽轮机、双缸汽轮机和多缸汽轮机。
别的
此外还可依照蒸汽初压(低压、高压、髙压、高压、亚临界、超临界、超超临界)、排列方式(双轴、两轴)等进行筛选。
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汽轮机通常在高温高压及高转速的条件下工作,是一种比较精密的重型机械,一般须与锅炉(或其它蒸汽产生器)、发电机(或其它被推动机械)及其凝汽器、加热器、泵等构成机械设备,一起协调配合工作。
汽轮机由旋转部分和静止部分两方面构成。转子包含主轴、叶轮、动叶片和联轴器等。静子包含进汽部分、汽缸、挡板和静叶栅、汽封及轴承等。
汽缸
汽缸是汽轮机外壳,其作用是把汽轮机的通流部分与空气分隔,产生密闭的汽室,确保蒸汽在汽轮机内部进行能量的转换过程,汽缸内组装着喷嘴室、挡板、挡板套等零部件;汽缸外连接着进汽、排汽、抽汽等管路。
汽缸的高、高压段一般采用碳素钢或碳钢铸造构造,低压段可依据容量和构造规定,选用锻造结构或由简易铸件、槽钢及钢板焊接的焊接结构。
高压缸有单层缸和双层缸两种方式。单面缸多用于中低参数汽轮机。两层缸适用参数比较高的汽轮机。分成髙压内缸和高压外缸。髙压内缸由水准中分面分开,产生上、下缸,内缸支撑在外缸的水准中分表面。髙压外缸由前后共四个猫爪支撑在前轴承箱上。猫爪由下缸一起铸出,位于下缸的上部,这样使支撑点维持在水准轴线上。
中压缸由中压内缸和高压外缸构成。高压内缸在水准中分表面分离,产生左右汽缸,内缸支撑在外缸的水准中分表面,采用在外缸上加工出来的一外凸台与在内缸上的一个环形槽密切配合,维持内缸在径向位置。高压外缸由水准中分面分开,产生左右汽缸。高压外缸也以前后两对猫爪各自支撑在中轴承箱和1号低压缸前轴承箱上。
低压缸为反向分离式,每个低压缸由一个外缸和两个内缸构成,全部由零件焊接而成。汽缸的上边和下边皆在垂直方向被分为三个部分,但安装中,上缸竖直结合面已用螺栓连成一体,因而汽缸上边可作为一个零件吊装。低压外缸由裙式台面支撑,此台面与汽缸下边做成一体,并沿汽缸下边向两边延伸。低压内缸支撑在外缸上。每块裙式台面各自组装被注浆固定于基础上的基本台面上。低压缸位置由裙式台面与基础台面间的滑销固定。
转子
转子是由碳素钢锻件总体加工出的。在高压转子调速器端用刚性联轴器与一根长轴联接,此节上轴上配有主油泵和超速跳电构造。
全部转子都被精加工,而且在安装上每一个叶片后,开展飞速旋转试验和精准动平衡。
套服转子:叶轮、轴封套、联轴器等部位全是各自处理后,热套在阶梯型主轴里的。各部位与主轴之间采用过盈配合,以避免叶轮等因向心力及温差功效造成松脱,并用键传递扭矩。中低压汽轮机的转子和髙压汽轮机的低压转子常采用套服构造。套服转子高温下,叶轮与主轴易出现松脱。因此不宜做为高温汽轮机的高压转子。
整锻转子:叶轮、轴封套、联轴器等部位与主轴是由一整锻件削成的,无热套部分,这克服了高温下叶轮与轴连接容易松动难题。这类转子常用于大型汽轮机的高、高压转子。结构紧凑,对启动和变工况适应性强,宜在高温下运作,转子刚度好,可是锻件大,制作工艺要求高,加工时间长,大锻件品质无法保证。
焊接转子:汽轮机低压转子质量大,承受的向心力大,选用套服转子时叶轮内孔在运行中将发生较大的弹性形变,因而必须设计较大的安装过盈量,但这会造成很大的安装应力,若选用整锻转子,品质无法保证,因此采用按段煅造、焊接组合的焊接转子。它主要由多个叶轮与端轴拼接焊接而成。焊接转子质量轻,锻件小,结构紧凑,承载力高,与尺寸相同、有中心孔的整锻转子对比,焊接转子强度大、刚度好,质量轻,但对焊接性能要求高,这类转子的使用受焊接方法及检验方法和材料种类限制。
组成转子:由整锻构造套服构造组成,兼具二种转子的优势。
连轴器
连轴器用于联接汽轮机每个转子及其发电机转子,并把汽轮机的扭距传给发电机。当代汽轮机常见的连轴器常见三种方式:刚性联轴器,半挠性联轴器和挠性联轴器。
刚性联轴器:
这类联轴器结构简易,规格小;工作不必须润化,没有噪音;可是传送振动和轴向位移,对中性要求高。
半挠性联轴器
右边连轴器与主轴锻成一体,而左边连轴器用热套加双键套服在相对的轴端上。俩对轮之间用波型半柔性套筒连接下去,并以配合两螺栓牢固。波形套筒在扭曲方向是刚性的,在变曲方位刚是柔性的。这种连轴器主要用于汽轮机-发电机中间,赔偿轴承之间抽真空、温差、充氢引起的标落差,可减少振动的彼此影响,对中要求低,常用于中等容积机组
挠性联轴器
挠性联轴器一般有两种方式,齿轮式和蛇形弹簧式。这类连轴器,能够变弱或消除振动的传送。对中性要求较低,可是运行中必须润化,而且制做繁杂,费用较高。
静叶片
挡板用以固定静叶片,并把汽缸分为多个汽室。
动叶片
动叶片安装于转子叶轮或转鼓上,接纳喷头叶栅射出的高速气流,把蒸汽的动能转换成机械能,使转子转动。
汽轮机
叶片一般由叶型、叶根和叶顶三个部分构成。
叶型是叶片工作部分,邻近叶片的叶型部分中间组成汽流通道,蒸汽穿过时把动能转换成机械能。按叶型部分截面的变化趋势,叶片可分为等截面直叶片、变截面直叶片、扭叶片、弯扭叶片。
等截面直叶片:断面型线和面积沿叶高是一样的,加工便捷,制造成本低,有益于在一些级完成叶型通用等特点。可是气动性能差,主要用于短叶片。
弯扭叶片:截面型心的联线持续产生扭曲,可更好地减少长叶片的叶型损失,具有较好的起伏特点及强度,但制造工艺复杂,主要用于长叶片。
叶根是把叶片固定于叶轮或转鼓里的联接部分。它应保证在任何运作情况下的联接坚固,同时务求制造简易、安装便捷。
T形叶根:加工装配便捷,多用于中长叶片。
菌形叶根:强度大,在大型机上得到广泛应用。
叉形叶根:加工简易,安装便捷,强度大,适应性好。
枞树型叶根:叶根承载力大,强度适应性好,拆卸便捷,但加工繁杂,精度要求高,主要用于负载较大的叶片。
汽轮机的短叶片和中长叶片一般在叶管用围带连在一起,组成叶片组。长叶片刚在叶身中间用压筋联接组合,或是成随意叶片。
围带的功效:提升叶片刚度,更改叶片的自振频率,以绕开共震,从而提高了叶片的震动安全性;减少汽流产生的弯应力;可让叶片组成封闭通道,并可设备围带汽封,减少叶片上方的漏汽损害。
压筋:拉筋的作用是增加叶片的刚度,以提升其振动特性。可是压筋增强了蒸汽流动损失,同时压筋还会消弱叶片强度,所以在满足叶片震动规定的情形下,要尽量避免选用压筋,有的长叶片就设计为随意叶片。
汽封
转子和静体之间的间隙会导致漏汽,这不但会降低机组效率,也影响机组安全运营。为了避免蒸汽泄露与空气漏入,需要有密封装置,一般称为汽封。
汽封按安装方式的差异,分成通流部分汽封、挡板汽封、轴端汽封。
轴承
轴承是汽轮机一个重要的组成部分,分成轴向支撑轴承和推力轴承两类,他们用于承担转子的所有重力而且明确转子在汽缸里的恰当部位。
1.多油楔轴承(三油楔、四油楔):轻载、耗功大,快速小机
2.圆轴承:可承轻载,瓦温高
3.椭圆轴承:可承轻载
4.可倾瓦轴承:2、4、5、6瓦片轴承,性能稳定,承重范围广,油耗较大
5.推力轴承:1)固定瓦片式:承载力小,用以小机组。2)可倾瓦片式:①紧密尔式:瓦片反面线接触;②金斯伯里式:瓦片反面点接触。
汽轮发电机是电厂的关键部件,称为发电站的心脏.近些年,汽机台面的垫块构造已逐步被高强灌浆料浇筑垫板所替代.高强灌浆料要以高强度材料为石料,以水泥做为结合剂,加上高流态,微澎涨,防离析等成分配置而成灌浆材料,具备高强,早强,自流平等优点.汽轮机基本二次灌浆料但则在垫板制作中,却极易发生聚集性汽泡,空鼓,裂缝等质量问题,造成大量返修状况.延长了工期,增强了成本.
与往复蒸汽机对比,汽轮机里的蒸汽流动是连续的、高速的,单位面积里能通过的流量多,因此能传出较大的功率。大功率汽轮机可以采取较高的蒸汽压力和温度,故热效较高。19世纪以来,汽轮机的发展便是在持续提高安全稳定性、耐用度和保证运作便捷的前提下,扩大单机功率和提升装置热合理性。
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