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汽轮机本体
汽缸
概述
汽缸是汽轮机的静止部分,它的作用是将蒸汽与大气隔绝,形成汽流完成能量转换的封闭空间,此外,它还要支撑汽轮机的其他静止部件,如:隔板、隔板套、喷嘴汽室等,按汽流在汽轮机内流动的特点,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承受外部的大气压,由于汽缸的重量大,结构复杂在运行过程中,汽缸各部分承受的载荷变化不大,但是汽流在工作过程中,温度和比容变化较大,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,汽缸的刚度、强度和蒸汽流动特性(特别是进汽室和排汽室)等。
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:汽缸通常分为上下两个部分,转子从其纵向中心穿过,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,最常用用的是用螺栓、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施后仍能保证法兰的严密性。另外,汽缸的进汽部分尽可能不集中布置在汽缸的一个部分,避免造成局部热应力过大,引起汽缸的变形,也是避免汽缸中分面漏汽的一个措施。
随着机组容量的增大,蒸汽参数的提高,设计密封性能好而且可靠的的法兰成为非常困难的事情,为了解决值这个问题,大型的汽轮机往往做成双层缸体结构,内外缸之间充满着一定压力和温度的蒸汽,从而使内外缸承受的压差和温差较小,缸体和法兰都可以做的较薄,减小了热应力,有利于改善机组的启动和负荷适应能力。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,缸体材料必须有足够的刚度,所选用的材料应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,因为其在应力松施的条件下工作且承受拉伸应力,因而这些部件材料要具有较高的抗松施性能、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,各汽缸、转子、轴承的膨胀不受阻碍。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。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、转子与汽缸的相对死点的位置,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,汽缸在设计时应有足够的去湿装置,疏水应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
图2-1为高中压合缸汽轮机高中压部分结构示意图,采用单流程、双层缸、水平中分结构,外缸为上猫爪支撑形式,上下缸之间采用螺栓连接。在高压缸第6级后,高压缸排汽、中压缸第11级后中压缸排汽布置四级抽汽口,分别供#1、2、3高加及除氧器用汽。高中压内缸之间设置有分缸隔板,在高中压外缸两端及高中压内缸之间设置有轴端密封装置,在高中压外缸和轴承座之间设置有挡油环。
图2-1 汽轮机高中压合缸结构示意图
1、轴振监测仪 2、汽轮机机架 3、#1支撑轴承 4、挡油环 5、轴封 6、喷嘴隔板
7、高压内缸 8、叶片 9、高压外缸 10、第一级喷嘴汽室 11、轴封12、中压内缸
13、联通管 14、轴封 15、挡油环 16、支撑轴承17、轴承测振仪 18、推力轴承
19、推力轴承磨损监测器 20、转子 21、轴向位移监测仪
一、本汽轮机高中压缸的主要特点
采用高中压合缸技术:这种布置方法结构紧凑,高压内缸和中压内缸被布置在同一个外缸之内,呈反向流动,减少了轴承和轴封数量,缩短汽轮机的跨度,更好的平衡轴向推力,从而减少了汽缸纵向热应力。高温部分集中在汽缸的中段,轴承和调节部套受高温影响较小,两端外轴封漏汽较少,但高中压合缸也存在一定的缺点,主要是:高中压分缸隔板承受较大的压差,在汽轮机变工况时产生较大热应力,机组的动静部分胀差不容易控制,由于高中压进汽管道集中不知在中部,显得拥挤,给检修带来诸多不便。另外为了防止汽轮机在甩负荷时,中间汽封室积压串汽,引起汽轮机超速,本汽轮机在中间汽封室设置事故排放阀,在甩负荷时,将中间汽封室的存