汽輪機結(jié)構(gòu)部件

由轉(zhuǎn)動部分和靜止部分兩個方面組成。轉(zhuǎn)子包括主軸、葉輪、動葉片和聯(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。

汽缸是汽輪機的外殼，其作用是將汽輪機的通流部分與大氣隔開，形成封閉的汽室，保證蒸汽在汽輪機內(nèi)部完成能量的轉(zhuǎn)換過程，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。雙層缸適用于參數(shù)相對較高的汽輪機。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，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，這樣使支承點保持在水平中心線上。

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，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的一外凸臺和在內(nèi)缸上的一個環(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，形成上下汽缸。中壓外缸也以前后兩對貓爪分別支撐在中軸承箱和1號低壓缸的前軸承箱上。

低壓缸為反向分流式，每個低壓缸由一個外缸和兩個內(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部分，但在安裝時，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零件起吊。低壓外缸由裙式臺板支承，此臺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。每塊裙式臺板分別安裝在被灌漿固定在基礎(chǔ)上的基礎(chǔ)臺板上。低壓缸的位置由裙式臺板和基礎(chǔ)臺板之間的滑銷固定。

轉(zhuǎn)子是由合金鋼鍛件整體加工出來的。在高壓轉(zhuǎn)子調(diào)速器端用剛性聯(lián)軸器與一根長軸連接，此節(jié)上軸上裝有主油泵和超速跳閘機構(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)動試驗和精確動平衡。

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。中低壓汽輪機的轉(zhuǎn)子和高壓汽輪機的低壓轉(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。所以不宜作為高溫汽輪機的高壓轉(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，無熱套部分，這解決了高溫下葉輪與軸連接容易松動的問題。這種轉(zhuǎn)子常用于大型汽輪機的高、中壓轉(zhuǎn)子。結(jié)構(gòu)緊湊，對啟動和變工況適應(yīng)性強，宜于高溫下運行，轉(zhuǎn)子剛性好，但是鍛件大，加工工藝要求高，加工周期長，大鍛件質(zhì)量難以保證。

焊接轉(zhuǎn)子:汽輪機低壓轉(zhuǎn)子質(zhì)量大，承受的離心力大，采用套裝轉(zhuǎn)子時葉輪內(nèi)孔在運行時將發(fā)生較大的彈性形變，因而需要設(shè)計較大的裝配過盈量，但這會引起很大的裝配應(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)子強度高、剛性好，質(zhì)量輕，但對焊接性能要求高，這種轉(zhuǎn)子的應(yīng)用受焊接工藝及檢驗方法和材料種類的限制。

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。

聯(lián)軸器用來連接汽輪機各個轉(zhuǎn)子以及發(fā)電機轉(zhuǎn)子，并將汽輪機的扭矩傳給發(fā)電機?，F(xiàn)代汽輪機常用的聯(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)簡單，尺寸小;工作不需要潤滑，沒有噪聲;但是傳遞振動和軸向位移，對中性要求高。

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的軸端上。兩對輪之間用波形半撓性套筒連接起來，并以配合兩螺栓堅固。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-發(fā)電機之間，補償軸承之間抽真空、溫差、充氫引起的標(biāo)高差，可減少振動的相互干擾，對中要求低，常用于中等容量機組

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的傳遞。對中性要求不高，但是運行過程中需要潤滑，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汽室。

動葉片安裝在轉(zhuǎn)子葉輪或轉(zhuǎn)鼓上，接受噴嘴葉柵射出的高速氣流，把蒸汽的動能轉(zhuǎn)換成機械能，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

葉片一般由葉型、葉根和葉頂三個部分組成。

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，蒸汽流過時將動能轉(zhuǎn)換成機械能。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，有利于在部分級實現(xiàn)葉型通用等優(yōu)點。但是氣動性能差，主要用于短葉片。

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

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

T形葉根:加工裝配方便，多用于中長葉片。

菌形葉根:強度高，在大型機上得到廣泛應(yīng)用。

叉形葉根:加工簡單，裝配方便，強度高，適應(yīng)性好。

樅樹型葉根:葉根承載能力大，強度適應(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。

汽輪機的短葉片和中長葉片通常在葉頂用圍帶連在一起，構(gòu)成葉片組。長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，以避開共振，從而提高了葉片的振動安全性;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，以改善其振動特性。但是拉筋增加了蒸汽流動損失，同時拉筋還會削弱葉片的強度，因此在滿足了葉片振動要求的情況下，應(yīng)盡量避免采用拉筋，有的長葉片就設(shè)計成自由葉片。

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

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。

軸承是汽輪機一個重要的組成部分，分為徑向支撐軸承和推力軸承兩種類型，它們用來承受轉(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

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，用于小機組

2)可傾瓦塊式:

①密切爾式:瓦塊背面線接觸

②金斯伯里式:瓦塊背面點接觸

汽輪機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械，一般須與鍋爐(或其他蒸汽發(fā)生器)、發(fā)電機(或其他被驅(qū)動機械)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。

汽輪機種類很多，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方法。

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

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

有凝汽式、供熱式、背壓式、抽汽式和飽和蒸汽汽輪機等類型。凝汽式汽輪機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;供熱式汽輪機既提供動力驅(qū)動發(fā)電機或其他機械，又提供生產(chǎn)或生活用熱，具有較高的熱能利用率;背壓式汽輪機的排汽壓力大于大氣壓力的汽輪機;抽汽式汽輪機是能從中間級抽出蒸汽供熱的汽輪機;飽和蒸汽輪機是以飽和狀態(tài)的蒸汽作為新蒸汽的汽輪機。

可分為為電站汽輪機、工業(yè)汽輪機、船用汽輪機等。

可分為單缸汽輪機、雙缸汽輪機和多缸汽輪機。

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。

與往復(fù)式蒸汽機相比，汽輪機中的蒸汽流動是連續(xù)的、高速的，單位面積中能通過的流量大，因而能發(fā)出較大的功率。大功率汽輪機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，汽輪機的發(fā)展就是在不斷提高安全可靠性、耐用性和保證運行方便的基礎(chǔ)上，增大單機功率和提高裝置的熱經(jīng)濟性。

在汽輪機運行過程中，汽輪機滲漏和汽缸變形是最為常見的設(shè)備問題，汽缸結(jié)合面的嚴(yán)密性直接影響機組的安全經(jīng)濟運行，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)過時效處理，就是要存放一些時間，使汽缸在住鑄造過程中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力完全消除。如果時效時間短，那么加工好的汽缸在以后的運行中還會變形，這就是為什么有的汽缸在第一次泄漏處理后還會在以后的運行中還有漏汽發(fā)生。因為汽缸還在不斷的變形。

2.汽缸在運行時受力的情況很復(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對靜止部分的反作用力，以及各種連接管道冷熱狀態(tài)下對汽缸的作用力，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)荷增減過快，特別是快速的啟動、停機和工況變化時溫度變化大、暖缸的方式不正確、停機檢修時打開保溫層過早等，在汽缸中和法蘭上產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力和熱變形。

4.汽缸在機械加工的過程中或經(jīng)過補焊后產(chǎn)生了應(yīng)力，但沒有對汽缸進(jìn)行回火處理加以消除，致使汽缸存在較大的殘余應(yīng)力，在運行中產(chǎn)生永久的變形。

5.在安裝或檢修的過程中，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)過多或是型號不對;汽缸密封劑內(nèi)若有堅硬的雜質(zhì)顆粒就會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實現(xiàn)的。機組的起停或是增減負(fù)荷時產(chǎn)生的熱應(yīng)力和高溫會造成螺栓的應(yīng)力松弛，如果應(yīng)力不足，螺栓的預(yù)緊力就會逐漸減小。如果汽缸的螺栓材質(zhì)不好，螺栓在長時間的運行當(dāng)中，在熱應(yīng)力和汽缸膨脹力的作用下被拉長，發(fā)生塑性變形或斷裂，緊力就會不足，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是從中間向兩邊同時緊固，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、震動等因素的影響，設(shè)備、管道、閥門及容器等都不可避免的出現(xiàn)泄露問題。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)外泄的情況下實施的，因此它與傳統(tǒng)的停車堵漏具有本質(zhì)的區(qū)別，其經(jīng)濟價值更加顯著。

汽輪機的油動機等液壓設(shè)備，在工作過程中承受較大的壓力及振動力。由于設(shè)備材質(zhì)為鑄鐵，鑄造過程中難免存在不易發(fā)現(xiàn)的鑄造缺陷，加上長時間滿負(fù)荷運行，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)備無法正常工作，液壓油的泄漏同時給現(xiàn)場工作環(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)此類問題后，企業(yè)往往沒有及時有效的解決手段，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)的焊補工藝根本無法實現(xiàn)修復(fù)。而現(xiàn)場一般沒有此類設(shè)備的備品備件，購買更換需要大量的停機時間。上述問題已可以使用高分子復(fù)合材料進(jìn)行現(xiàn)場修復(fù)，其優(yōu)良的機械性能及良好的粘接力、耐壓性，使得該問題得以有效解決。施工過程簡單快速可滿足現(xiàn)場施工之要求，并可延長設(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，還與制造過程有關(guān)。由于汽缸鑄造時的時效問題，以及復(fù)雜的受力情況，汽缸變形是不可避免的問題，通常會表現(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)這個問題。出現(xiàn)此問題后，應(yīng)避免采用開槽等破壞性的修復(fù)手法，目前西方國家應(yīng)用比較成熟的技術(shù)是采用德國西門子能源事業(yè)部采用的高溫平面密封劑修復(fù)技術(shù)對變形的結(jié)合面間隙進(jìn)行直接修復(fù)。