汽轮机的设备组成(转载--汽轮机本体高、中、低压部件认识)

Posted 2023-05-31

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汽轮机的设备组成(转载--汽轮机本体高、中、低压部件认识)

哈尔滨汽轮机CLNZK660-24.2/566/566、超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽轮机。

汽缸是汽轮机的静止部分，它的作用是将蒸汽与大气隔绝，形成蒸汽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（静叶环）、隔板套（静叶持环）、喷嘴（静叶）、喷嘴汽室、汽封等。汽缸内有1个冲动式调节级和9个反动式高压级，总共10级；中压部分有6个反动式中压级。

哈汽高、中压汽缸采用的合缸结构，通流部分为反向布置。

合缸布置的优点是紧凑，可缩短机组的总长度，减少了轴承的数量。高温部分集中在汽轮机的中段，轴承和调节系统各部套受高温影响较小，汽缸热应力小，减少了轴端漏气，较容易平衡轴向推力。缺点是高、中压缸分缸隔板承受较大的压差，变工况运行有较大的热应力，动静不涨差较复杂，高、中压进汽管集中布置在中部较拥挤，布置和检修不便。

高中压合缸为双层汽缸结构，双层缸优点：

(1)整个蒸汽压差由外缸和内缸分担，从而可减薄内、外缸缸壁及法兰的厚度。

(2)外层汽缸不致与高温蒸汽相接触，因而外缸可以采用较低级的钢材，节省优质钢材。

(3)双层缸结构的汽轮机在启动、停机时，汽缸的加热和冷却过程都可加快，因而缩短了启、停机时间和提高汽轮机对负荷的适应性，具有较强的调峰能力。

外缸上半缸、高压内缸、中压1号、2号隔板套：

外缸下半缸：

高压内缸：

高压隔板套：

中压1号、2号隔板套：

中压进汽隔热罩：

过桥汽封：

喷嘴：（上下各半）

喷嘴室内部：

高中压外缸上半缸：

内外缸夹层的冷却汽流是来自高压平衡活塞汽封的漏汽，漏汽通过夹层后，一部分与高压缸排汽汇合，另一部分则经过外缸上部的连通弯管进入中压平衡活塞汽封中段。

当机组正常运行时，由于内缸温度很高，其热量源源不断地辐射到外缸，有使外缸超温的趋势，这时夹层汽流对外缸起冷却作用。当机组冷态起动时，为使内缸尽可能迅速同步加热，以减小动静部分胀差和热应力，缩短起动时间，此时夹层汽流对汽缸起加热作用。

一、哈汽超临界反动式三缸四排汽轮机组转子由高中压转子、低压A转子和低压B转子及发电机转子组成，通过刚性联轴器联接。带有主油泵叶轮及超速跳闸装置的短轴通过法兰螺栓刚性地与高中压转子在前端连接在一起，主油泵叶轮轴上还带有推力盘。

高中压转子图一：

高中压转子图二：

平衡螺栓工艺孔可供现场不揭缸加装平衡螺栓。

高中压转子图三：

轴向位移及偏心测点布置：

二、转子通流部分布置特点：

1、高压调节级与高压压力级反向布置，高压压力级与中压压力级反向布置，由高中压转子中间进汽，依次流向两侧压力级。

2、因高、中压压力级均采用反动式叶片，避免轴向推力过大，故采用鼓式转子，即各压力级均无叶轮，动叶直接安装在转子上开出的叶片槽中。

3、由于高、中压压力级均为反动式，故转子上的轴向推力较大，为平衡高、中压转子轴向推力，除了在通流部分布置上采用高、中压反向布置，调节级叶轮上开有斜孔外，转子上还设有三个平衡活塞。

三、高压缸排汽口之后的蒸汽流向：

1、高压排汽口之后布置有高排平衡活塞。高压排汽中一小部分蒸汽经高排平衡活塞后，然后经四根高中压平衡管（上、下缸各两根，如下图所示）引入中压排汽口，与中压缸排汽汇合后到低压缸做功。

2、由于高排平衡活塞前承受的是高排蒸汽压力，而活塞后承受与中排压力相当的汽压（稍高于中排压力，因平衡管内有流动阻力及节流孔板），因此高中压平衡管内的蒸汽流向是由高排流向中排的。

四、两股冷却蒸汽：

1、第一股来自高压缸排汽区，通过档汽板进入高、中压外缸与内缸的夹层内，再经过内缸上的小孔进入中压缸夹层内，冷却高温进汽去，防止高中压外缸过热。（联通管如上图所示）

2、第二股冷却蒸汽来自调节级后，经高中压平衡活塞流出，沿中压导流环内侧进入中压第一级，通过第一级动叶根部的缝隙（如下图所示），利用反动式动叶特有的动叶前后的压差流动。从而使转子表面被冷却蒸汽覆盖，不直接受566℃的蒸汽的辐射，能大大降低转子的金属温度，从而降低转子的热应力。

高中压缸通流部分：

低压缸结构：

低压缸处于蒸汽从正压到负压的过渡工作区域，排汽压力很低，蒸汽比容增加很大，故低压缸多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是能很好的平衡轴向推力。另外由于蒸汽比容变化较大，为避免叶片过长，低压缸多分成多个独立的缸体。

低压缸内每一级压降不大，但其做功能力超过高中压缸的任何一个压力级。所以，低压缸的结构应能保证机组安全的前提下，多做功，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，是汽轮机温差变化最大的部分，为减小热应力，改善机组的膨胀条件，大机组都采用三层缸结构，第一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；第二层为隔热层，由于低压缸进汽部分温度较高，外部排汽温度较低，因此都采用设置隔热板的方法，使得汽缸温差分散，温度梯度更加合理；第三层为外缸，用以引导排汽和支撑内缸各组件。

本机组具有两个低压缸。低压外缸全部由钢板焊接而成，为了减少温度梯度设计成3层缸。由外缸、1号内缸、2号内缸组成，减少了整个缸的绝对膨胀量。汽缸上下半各由3部分组成：调端排汽部分、电端排汽部分和中部。各部分之间通过垂直法兰面由螺栓作永久性连接而成为一个整体，可以整体起吊。

低压缸调速器端的第1、2级隔板安装在隔板套内。此隔板套支撑在1号内缸上，第3、4、5级隔板安装在1号内缸内，第6、7级隔板安装在2号内缸内，内缸支撑在外缸上，并略低于水平中分面。

低压缸发电机端的第1-4级隔板安装在隔板套内，此隔板套支撑在1号内缸上，第5级隔板安装在1号内缸内，第6、7级隔板安装在2号内缸内，内缸支撑在外缸上，并略低于水平中分面。

排汽缸内设计有良好的排汽通道，由钢板压制而成。面积足够大的低压排汽口与凝汽器弹性连接。低压缸四周有框架式撑脚，增加低压缸刚性，撑脚座落在基架上承担全部低压缸重量，并使得低压缸的重量均匀地分在基础上。在一号低压缸撑脚四边通过键槽与预埋在基础内的锚固板配合形成膨胀的绝对死点。在蒸汽入口处，1号内缸、2号内缸通过1个环形膨胀节相连接，1号内缸通过1个承接管与连通管连接。内缸通过4个搭子支承在外缸下半中分面上，1号内缸、2号内缸和外缸在汽缸中部下半通过1个直销定位，以保证三层缸同心。为了减少流动损失，在进排汽处均设计有导流环。

二、低压缸大气阀

每个低压外缸两端的上半缸上装有两个大气阀，其用途是当低压缸的内压超过其最大设计安全压力时，自动进行危急排汽。大气阀的动作压力为0.034—0.048Mpa(表压)。

大气释放膜为一个圆形薄隔板，每个隔板带有一个薄膜，通过钢网型支撑安装在低压汽缸上。此薄膜紧固在隔板压力轮盘和隔板持环之间。如果排汽压力超过设定值，迫使隔板压力轮盘向外移动，导致持环内边和隔板压力轮盘边缘之间的释放膜折断，卸载汽轮机排汽压力。

三、低压缸喷水系统

在低负荷或空载情况下（特别是在甩负荷之后），由于没有足够的蒸汽量将低压汽缸内摩擦鼓风产生的热量带走，会导致排汽温度升高。排汽温度太高，排汽缸的温度也随之过高，则会影响与排汽缸连在一起的轴承座的标高，使低压转子的中心线改变，造成机组振动或发生事故。因此，在低缸排汽区设有喷水装置，当排汽温度升高时按要求自动投入，以降低低压缸温度。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。

后汽缸喷水系统设计成在转子的转速达到600r/min时自动投入，并在机组带上约15%负荷前连续运行，同时当排汽缸温度超过70℃自动投入。

当机组的转速达到600r/min时，在控制开关处于自动位置时，电磁阀由来自汽轮机控制系统的一个信号所驱动，或者通过手动操纵开关驱动。电磁阀通电时使气动阀打开，由凝结水泵向喷水系统供水。

气动调节阀控制通往后汽缸喷水嘴的凝结水量，它通常是关闭的，而当电磁阀由控制开关的自动或手动操纵而动作时，它被来自一个调节器或空气装置的空气打开，供气动阀的空气由一个压力控制器（设在DCS中）调节，它利用恒压的空气，并对应于作用在调节阀出口的感受元件上的一个压力变化产生的一个变量输出，这样给各喷水嘴提供均匀的凝结水量。通常后汽缸喷水调节阀后设定值为0.4MPa～0.6MPa。

在空负荷蒸汽流量和全真空的情况下，不希望后汽缸过热。真空不良会引起汽缸过热，正如当机组被允许倒拖时蒸汽流量大大小于空负荷时的流量一样。如果温度超过80℃，则必须通过增加负荷或改善真空逐步地降低后汽缸的温度，后汽缸的极限温度为120℃。如果达到这一温度，则应停机并排除故障。此外,后汽缸喷水调节阀有一个旁路阀，此阀仅在调节阀损坏或维修的情况下使用。为维持计算的控制压力，旁路阀应开得足够大。为了防止汽轮机可能的损坏，要注意当汽轮机在不需要后汽缸喷水的范围内运行时，旁路阀不应处于开启状态。

四、低压各部件

低压转子：

末级叶轮：

低压通流：

低压进汽室：