汽輪機(jī)

由轉(zhuǎn)動(dòng)部分和靜止部分兩個(gè)方面組成。轉(zhuǎn)子包括主軸、葉輪、動(dòng)葉片和聯(lián)軸器等 。靜子包括進(jìn)汽部分、汽缸、隔板和靜葉柵、汽封及軸承等。

汽缸是汽輪機(jī)的外殼，其作用是將汽輪機(jī)的通流部分與大氣隔開(kāi)，形成封閉的汽室，保證蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)部完成能量的轉(zhuǎn)換過(guò)程，汽缸內(nèi)安裝著噴嘴室、隔板、隔板套等零部件;汽缸外連接著進(jìn)汽、排汽、抽汽等管道。

汽缸的高、中壓段一般采用合金鋼或碳鋼鑄造結(jié)構(gòu)，低壓段可根據(jù)容量和結(jié)構(gòu)要求，采用鑄造結(jié)構(gòu)或由簡(jiǎn)單鑄件、型鋼及鋼板焊接的焊接結(jié)構(gòu)。

高壓缸有單層缸和雙層缸兩種形式。單層缸多用于中低參數(shù)的汽輪機(jī)。雙層缸適用于參數(shù)相對(duì)較高的汽輪機(jī)。分為高壓內(nèi)缸和高壓外缸。高壓內(nèi)缸由水平中分面分開(kāi)，形成上、下缸，內(nèi)缸支承在外缸的水平中分面上。高壓外缸由前后共四個(gè)貓爪支撐在前軸承箱上。貓爪由下缸一起鑄出，位于下缸的上部，這樣使支承點(diǎn)保持在水平中心線(xiàn)上。

中壓缸由中壓內(nèi)缸和中壓外缸組成。中壓內(nèi)缸在水平中分面上分開(kāi)，形成上下汽缸，內(nèi)缸支承在外缸的水平中分面上，采用在外缸上加工出來(lái)的一外凸臺(tái)和在內(nèi)缸上的一個(gè)環(huán)形槽相互配合，保持內(nèi)缸在軸向的位置。中壓外缸由水平中分面分開(kāi)，形成上下汽缸。中壓外缸也以前后兩對(duì)貓爪分別支撐在中軸承箱和1號(hào)低壓缸的前軸承箱上。

低壓缸為反向分流式，每個(gè)低壓缸由一個(gè)外缸和兩個(gè)內(nèi)缸組成，全部由板件焊接而成。汽缸的上半和下半均在垂直方向被分為三個(gè)部分，但在安裝時(shí)，上缸垂直結(jié)合面已用螺栓連成一體，因此汽缸上半可作為一個(gè)零件起吊。低壓外缸由裙式臺(tái)板支承，此臺(tái)板與汽缸下半制成一體，并沿汽缸下半向兩端延伸。低壓內(nèi)缸支承在外缸上。每塊裙式臺(tái)板分別安裝在被灌漿固定在基礎(chǔ)上的基礎(chǔ)臺(tái)板上。低壓缸的位置由裙式臺(tái)板和基礎(chǔ)臺(tái)板之間的滑銷(xiāo)固定。

轉(zhuǎn)子是由合金鋼鍛件整體加工出來(lái)的。在高壓轉(zhuǎn)子調(diào)速器端用剛性聯(lián)軸器與一根長(zhǎng)軸連接，此節(jié)上軸上裝有主油泵和超速跳閘機(jī)構(gòu)。

所有轉(zhuǎn)子都被精加工，并且在裝配上所有的葉片后，進(jìn)行全速轉(zhuǎn)動(dòng)試驗(yàn)和精確動(dòng)平衡。

套裝轉(zhuǎn)子:葉輪、軸封套、聯(lián)軸節(jié)等部件都是分別加工后，熱套在階梯型主軸上的。各部件與主軸之間采用過(guò)盈配合，以防止葉輪等因離心力及溫差作用引起松動(dòng)，并用鍵傳遞力矩。中低壓汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子和高壓汽輪機(jī)的低壓轉(zhuǎn)子常采用套裝結(jié)構(gòu)。套裝轉(zhuǎn)子在高溫下，葉輪與主軸易發(fā)生松動(dòng)。所以不宜作為高溫汽輪機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子。

整鍛轉(zhuǎn)子:葉輪、軸封套、聯(lián)軸節(jié)等部件與主軸是由一整鍛件削而成，無(wú)熱套部分，這解決了高溫下葉輪與軸連接容易松動(dòng)的問(wèn)題。這種轉(zhuǎn)子常用于大型汽輪機(jī)的高、中壓轉(zhuǎn)子。結(jié)構(gòu)緊湊，對(duì)啟動(dòng)和變工況適應(yīng)性強(qiáng)，宜于高溫下運(yùn)行，轉(zhuǎn)子剛性好，但是鍛件大，加工工藝要求高，加工周期長(zhǎng)，大鍛件質(zhì)量難以保證。

焊接轉(zhuǎn)子:汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子質(zhì)量大，承受的離心力大，采用套裝轉(zhuǎn)子時(shí)葉輪內(nèi)孔在運(yùn)行時(shí)將發(fā)生較大的彈性形變，因而需要設(shè)計(jì)較大的裝配過(guò)盈量，但這會(huì)引起很大的裝配應(yīng)力，若采用整鍛轉(zhuǎn)子，質(zhì)量難以保證，所以采用分段鍛造、焊接組合的焊接轉(zhuǎn)子。它主要由若干個(gè)葉輪與端軸拼合焊接而成。焊接轉(zhuǎn)子質(zhì)量輕，鍛件小，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力高，與尺寸相同、有中心孔的整鍛轉(zhuǎn)子相比，焊接轉(zhuǎn)子強(qiáng)度高、剛性好，質(zhì)量輕，但對(duì)焊接性能要求高，這種轉(zhuǎn)子的應(yīng)用受焊接工藝及檢驗(yàn)方法和材料種類(lèi)的限制。

組合轉(zhuǎn)子:由整鍛結(jié)構(gòu)套裝結(jié)構(gòu)組合而成，兼有兩種轉(zhuǎn)子的優(yōu)點(diǎn)。

聯(lián)軸器用來(lái)連接汽輪機(jī)各個(gè)轉(zhuǎn)子以及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，并將汽輪機(jī)的扭矩傳給發(fā)電機(jī)?，F(xiàn)代汽輪機(jī)常用的聯(lián)軸器常用三種形式:剛性聯(lián)軸器，半撓性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。

剛性聯(lián)軸器:

這種聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小;工作不需要潤(rùn)滑，沒(méi)有噪聲;但是傳遞振動(dòng)和軸向位移，對(duì)中性要求高。

半撓性聯(lián)軸器

右側(cè)聯(lián)軸器與主軸鍛成一體，而左側(cè)聯(lián)軸器用熱套加雙鍵套裝在相對(duì)的軸端上。兩對(duì)輪之間用波形半撓性套筒連接起來(lái)，并以配合兩螺栓堅(jiān)固。波形套筒在扭轉(zhuǎn)方向是剛性的，在變曲方向剛是撓性的。這種聯(lián)軸器主要用于汽輪機(jī)-發(fā)電機(jī)之間，補(bǔ)償軸承之間抽真空、溫差、充氫引起的標(biāo)高差，可減少振動(dòng)的相互干擾，對(duì)中要求低，常用于中等容量機(jī)組

撓性聯(lián)軸器

撓性聯(lián)軸器通常有兩種形式，齒輪式和蛇形彈簧式。這種聯(lián)軸器，可以減弱或消除振動(dòng)的傳遞。對(duì)中性要求不高，但是運(yùn)行過(guò)程中需要潤(rùn)滑，并且制作復(fù)雜，成本較高。

隔板用于固定靜葉片，并將汽缸分成若干個(gè)汽室。

動(dòng)葉片安裝在轉(zhuǎn)子葉輪或轉(zhuǎn)鼓上，接受?chē)娮烊~柵射出的高速氣流，把蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

葉片一般由葉型、葉根和葉頂三個(gè)部分組成。

葉型是葉片的工作部分，相鄰葉片的葉型部分之間構(gòu)成汽流通道，蒸汽流過(guò)時(shí)將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。按葉型部分橫截面的變化規(guī)律，葉片可以分為等截面直葉片、變截面直葉片、扭葉片、彎扭葉片。

等截面直葉片:斷面型線(xiàn)和面積沿葉高是相同的，加工方便，制造成本較低，有利于在部分級(jí)實(shí)現(xiàn)葉型通用等優(yōu)點(diǎn)。但是氣動(dòng)性能差，主要用于短葉片。

彎扭葉片:截面型心的連線(xiàn)連續(xù)發(fā)生扭轉(zhuǎn)，可很好地減小長(zhǎng)葉片的葉型損失，具有良好的波動(dòng)特性及強(qiáng)度，但制造工藝復(fù)雜，主要用于長(zhǎng)葉片。

葉根是將葉片固定在葉輪或轉(zhuǎn)鼓上的連接部分。它應(yīng)保證在任何運(yùn)行條件下的連接牢固，同時(shí)力求制造簡(jiǎn)單、裝配方便。

T形葉根:加工裝配方便，多用于中長(zhǎng)葉片。

菌形葉根:強(qiáng)度高，在大型機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。

叉形葉根:加工簡(jiǎn)單，裝配方便，強(qiáng)度高，適應(yīng)性好。

樅樹(shù)型葉根:葉根承載能力大，強(qiáng)度適應(yīng)性好，拆裝方便，但加工復(fù)雜，精度要求高，主要用于載荷較大的葉片。

汽輪機(jī)的短葉片和中長(zhǎng)葉片通常在葉頂用圍帶連在一起，構(gòu)成葉片組。長(zhǎng)葉片剛在葉身中部用拉筋連接成組，或者成自由葉片。

圍帶的作用:增加葉片剛性，改變?nèi)~片的自振頻率，以避開(kāi)共振，從而提高了葉片的振動(dòng)安全性;減小汽流產(chǎn)生的彎應(yīng)力;可使葉片構(gòu)成封閉通道，并可裝置圍帶汽封，減小葉片頂部的漏氣損失。

拉筋:拉筋的作用是增加葉片的剛性，以改善其振動(dòng)特性。但是拉筋增加了蒸汽流動(dòng)損失，同時(shí)拉筋還會(huì)削弱葉片的強(qiáng)度，因此在滿(mǎn)足了葉片振動(dòng)要求的情況下，應(yīng)盡量避免采用拉筋，有的長(zhǎng)葉片就設(shè)計(jì)成自由葉片。

轉(zhuǎn)子和靜體之間的間隙會(huì)導(dǎo)致漏汽，這不僅會(huì)降低機(jī)組效率，還會(huì)影響機(jī)組安全運(yùn)行。為了防止蒸汽泄漏和空氣漏入，需要有密封裝置，通常稱(chēng)為汽封。

汽封按安裝位置的不同，分為通流部分汽封、隔板汽封、軸端汽封。

軸承是汽輪機(jī)一個(gè)重要的組成部分，分為徑向支撐軸承和推力軸承兩種類(lèi)型，它們用來(lái)承受轉(zhuǎn)子的全部重力并且確定轉(zhuǎn)子在汽缸中的正確位置。

1.多油楔軸承(三油楔、四油楔):輕載、耗功大，高速小機(jī)

2.圓軸承:可承重載，瓦溫高

3.橢圓軸承:可承重載

4.可傾瓦軸承:2、4、5、6瓦塊軸承，穩(wěn)定性好，承載范圍大，耗油量較大

5.推力軸承:1)固定瓦塊式:承載能力小，用于小機(jī)組

2)可傾瓦塊式:

①密切爾式:瓦塊背面線(xiàn)接觸

②金斯伯里式:瓦塊背面點(diǎn)接觸

與往復(fù)式蒸汽機(jī)相比，汽輪機(jī)中的蒸汽流動(dòng)是連續(xù)的、高速的，單位面積中能通過(guò)的流量大，因而能發(fā)出較大的功率。大功率汽輪機(jī)可以采用較高的蒸汽壓力和溫度，故熱效率較高。19世紀(jì)以來(lái)，汽輪機(jī)的發(fā)展就是在不斷提高安全可靠性、耐用性和保證運(yùn)行方便的基礎(chǔ)上，增大單機(jī)功率和提高裝置的熱經(jīng)濟(jì)性。

汽輪機(jī)種類(lèi)很多，根據(jù)結(jié)構(gòu)、工作原理、熱力性能、用途、氣缸數(shù)目的不同有多種分類(lèi)方法。

有單級(jí)汽輪機(jī)和多級(jí)汽輪機(jī);各級(jí)裝在一個(gè)汽缸內(nèi)的單缸汽輪機(jī)，和各級(jí)分裝在幾個(gè)汽缸內(nèi)的多缸汽輪機(jī);各級(jí)裝在一根軸上的單軸汽輪機(jī)，和各級(jí)裝在兩根平行軸上的雙軸汽輪機(jī)等。

有蒸汽主要在各級(jí)噴嘴(或靜葉)中膨脹的沖動(dòng)式汽輪機(jī);蒸汽在靜葉和動(dòng)葉中都膨脹的反動(dòng)式汽輪機(jī);以及蒸汽在噴嘴中膨脹后的動(dòng)能在幾列動(dòng)葉上加以利用的速度級(jí)汽輪機(jī)。

有凝汽式、供熱式、背壓式、抽汽式和飽和蒸汽汽輪機(jī)等類(lèi)型。凝汽式汽輪機(jī)排出的蒸汽流入凝汽器，排汽壓力低于大氣壓力，因此具有良好的熱力性能，是最為常用的一種汽輪機(jī);供熱式汽輪機(jī)既提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)或其他機(jī)械，又提供生產(chǎn)或生活用熱，具有較高的熱能利用率;背壓式汽輪機(jī)的排汽壓力大于大氣壓力的汽輪機(jī);抽汽式汽輪機(jī)是能從中間級(jí)抽出蒸汽供熱的汽輪機(jī);飽和蒸汽輪機(jī)是以飽和狀態(tài)的蒸汽作為新蒸汽的汽輪機(jī)。

可分為為電站汽輪機(jī)、工業(yè)汽輪機(jī)、船用汽輪機(jī)等。

可分為單缸汽輪機(jī)、雙缸汽輪機(jī)和多缸汽輪機(jī)。

另外還可按照蒸汽初壓(低壓、中壓、高壓、超高壓、亞臨界、超臨界、超超臨界)、排列方式(單軸、雙軸)等進(jìn)行分類(lèi)。

汽輪機(jī)通常在高溫高壓及高轉(zhuǎn)速的條件下工作，是一種較為精密的重型機(jī)械，一般須與鍋爐(或其他蒸汽發(fā)生器)、發(fā)電機(jī)(或其他被驅(qū)動(dòng)機(jī)械)以及凝汽器、加熱器、泵等組成成套設(shè)備，一起協(xié)調(diào)配合工作。

在汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，汽輪機(jī)滲漏和汽缸變形是最為常見(jiàn)的設(shè)備問(wèn)題，汽缸結(jié)合面的嚴(yán)密性直接影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，檢修研刮汽缸的結(jié)合面，使其達(dá)到嚴(yán)密，是汽缸檢修的重要工作，在處理結(jié)合面漏汽的過(guò)程中，要仔細(xì)分析形成的原因，根據(jù)變形的程度和間隙的大小，可以綜合的運(yùn)用各種方法，以達(dá)到結(jié)合面嚴(yán)密的要求。

1.汽缸是鑄造而成的，汽缸出廠后都要經(jīng)過(guò)時(shí)效處理，就是要存放一些時(shí)間，使汽缸在住鑄造過(guò)程中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力完全消除。如果時(shí)效時(shí)間短，那么加工好的汽缸在以后的運(yùn)行中還會(huì)變形，這就是為什么有的汽缸在第一次泄漏處理后還會(huì)在以后的運(yùn)行中還有漏汽發(fā)生。因?yàn)槠走€在不斷的變形。

2.汽缸在運(yùn)行時(shí)受力的情況很復(fù)雜，除了受汽缸內(nèi)外氣體的壓力差和裝在其中的各零部件的重量等靜載荷外，還要承受蒸汽流出靜葉時(shí)對(duì)靜止部分的反作用力，以及各種連接管道冷熱狀態(tài)下對(duì)汽缸的作用力，在這些力的相互作用下，汽缸發(fā)生塑性變形造成泄漏。

3.汽缸的負(fù)荷增減過(guò)快，特別是快速的啟動(dòng)、停機(jī)和工況變化時(shí)溫度變化大、暖缸的方式不正確、停機(jī)檢修時(shí)打開(kāi)保溫層過(guò)早等，在汽缸中和法蘭上產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力和熱變形。

4.汽缸在機(jī)械加工的過(guò)程中或經(jīng)過(guò)補(bǔ)焊后產(chǎn)生了應(yīng)力，但沒(méi)有對(duì)汽缸進(jìn)行回火處理加以消除，致使汽缸存在較大的殘余應(yīng)力，在運(yùn)行中產(chǎn)生永久的變形。

5.在安裝或檢修的過(guò)程中，由于檢修工藝和檢修技術(shù)的原因，使內(nèi)缸、汽缸隔板、隔板套及汽封套的膨脹間隙不合適，或是掛耳壓板的膨脹間隙不合適，運(yùn)行后產(chǎn)生巨大的膨脹力使汽缸變形。

6.使用的汽缸密封劑質(zhì)量不好、雜質(zhì)過(guò)多或是型號(hào)不對(duì);汽缸密封劑內(nèi)若有堅(jiān)硬的雜質(zhì)顆粒就會(huì)使密封面難以緊密的結(jié)合。

7.汽缸螺栓的緊力不足或是螺栓的材質(zhì)不合格。汽缸結(jié)合面的嚴(yán)密性主要靠螺栓的緊力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。機(jī)組的起?；蚴窃鰷p負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力和高溫會(huì)造成螺栓的應(yīng)力松弛，如果應(yīng)力不足，螺栓的預(yù)緊力就會(huì)逐漸減小。如果汽缸的螺栓材質(zhì)不好，螺栓在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行當(dāng)中，在熱應(yīng)力和汽缸膨脹力的作用下被拉長(zhǎng)，發(fā)生塑性變形或斷裂，緊力就會(huì)不足，使汽缸發(fā)生泄漏的現(xiàn)象。

8.汽缸螺栓緊固的順序不正確。一般的汽缸螺栓在緊固時(shí)是從中間向兩邊同時(shí)緊固，也就是從垂弧最大處或是受力變形最大的地方緊固，這樣就會(huì)把變形最大的處的間隙向汽缸前后的自由端轉(zhuǎn)移，最后間隙漸漸消失。如果是從兩邊向中間緊，間隙就會(huì)集中于中部，汽缸結(jié)合面形成弓型間隙，引起蒸汽泄漏。

在現(xiàn)代工業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)中，由于介質(zhì)腐蝕、沖刷、溫度、壓力、震動(dòng)等因素的影響，設(shè)備、管道、閥門(mén)及容器等都不可避免的出現(xiàn)泄露問(wèn)題。帶壓堵漏技術(shù)是在不影響正常生產(chǎn)的前提下，帶溫、帶壓修復(fù)滲漏部位，達(dá)到重新密封的一種特殊技術(shù)手段。由于這種技術(shù)有事是在工藝介質(zhì)、壓力、流量均不降低，且有介質(zhì)外泄的情況下實(shí)施的，因此它與傳統(tǒng)的停車(chē)堵漏具有本質(zhì)的區(qū)別，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值更加顯著。

汽輪機(jī)的油動(dòng)機(jī)等液壓設(shè)備，在工作過(guò)程中承受較大的壓力及振動(dòng)力。由于設(shè)備材質(zhì)為鑄鐵，鑄造過(guò)程中難免存在不易發(fā)現(xiàn)的鑄造缺陷，加上長(zhǎng)時(shí)間滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，在殼體的薄弱部位極容易出現(xiàn)砂眼滲漏或裂紋滲漏，使設(shè)備無(wú)法正常工作，液壓油的泄漏同時(shí)給現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境造成極大的安全隱患，嚴(yán)重威脅企業(yè)的安全連續(xù)化生產(chǎn)。

在出現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題后，企業(yè)往往沒(méi)有及時(shí)有效的解決手段，由于鑄鐵的焊接性能非常差，加上液壓設(shè)備的密封性要求較高，傳統(tǒng)的焊補(bǔ)工藝根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)修復(fù)。而現(xiàn)場(chǎng)一般沒(méi)有此類(lèi)設(shè)備的備品備件，購(gòu)買(mǎi)更換需要大量的停機(jī)時(shí)間。上述問(wèn)題已可以使用高分子復(fù)合材料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)，其優(yōu)良的機(jī)械性能及良好的粘接力、耐壓性，使得該問(wèn)題得以有效解決。施工過(guò)程簡(jiǎn)單快速可滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工之要求，并可延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、提高生產(chǎn)率。

氣缸變形的原因與汽缸壁及法蘭金屬的厚度和結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，與啟停工況時(shí)投入法蘭、螺栓加熱的操作有關(guān)，與汽缸保溫情況也有一定的關(guān)系，還與制造過(guò)程有關(guān)。由于汽缸鑄造時(shí)的時(shí)效問(wèn)題，以及復(fù)雜的受力情況，汽缸變形是不可避免的問(wèn)題，通常會(huì)表現(xiàn)為汽缸出現(xiàn)內(nèi)張口或外張口的情況，而且低壓缸更容易出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題。出現(xiàn)此問(wèn)題后，應(yīng)避免采用開(kāi)槽等破壞性的修復(fù)手法，目前西方國(guó)家應(yīng)用比較成熟的技術(shù)是采用德國(guó)西門(mén)子能源事業(yè)部采用的高溫平面密封劑修復(fù)技術(shù)對(duì)變形的結(jié)合面間隙進(jìn)行直接修復(fù)。