(3.1)--2.1 多级汽轮机结构汽轮机原理.pdf

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1、ADD RELATED TITLE WORDS汽轮机原理1.汽轮机级的工作原理 汽轮机静止部分 汽轮机转动部分 汽封及轴封系统本节内容1.汽轮机级的工作原理教学要求能力目标 能够分析能够分析能够阐能够阐明多级汽轮机明多级汽轮机的的工作特点工作特点知识目标 认识汽轮机认识汽轮机静止静止部分部分和转动和转动部分的主要零部分的主要零部件部件 认识典型认识典型汽轮机汽轮机结构结构了解汽封的作用和结了解汽封的作用和结构构价值目标 激发激发同学们的使命同学们的使命感、感、上进心和上进心和价值价值认同感，坚定认同感，坚定“四“四个自信”个自信”积极积极对接学科前沿，对接学科前沿，增强增强学生对学生对专业的专

2、业的认同感认同感1.汽轮机级的工作原理功率效率G、ht(p0，T0,pc)各项损失，p0，T0,pcht1.汽轮机级的工作原理功率效率多级汽轮机G、ht(p0，T0,pc)各项损失，p0，T0,pchtc1udm，直径的增加有限制11=uxc单级汽轮机ADD RELATED TITLE WORDS隔板调节级喷嘴室主轴隔板汽封轴端汽封动叶喷嘴叶轮图1 多级冲动式汽轮机结构简图汽缸ADD RELATED TITLE WORDS静止部分静子转动部分转子汽轮机汽缸高中压转子低压转子本节内容1.汽轮机级的工作原理1.喷嘴蒸汽热能蒸汽动能图2 喷嘴流道示意图喷嘴流道一 静止部分1.汽轮机级的工作原理图3

3、喷嘴和隔板示意图静叶片蒸汽热能蒸汽动能图2 喷嘴流道示意图喷嘴流道1.喷嘴1.汽轮机级的工作原理 第一级调节级图4 喷嘴调节结构示意图进汽室喷嘴组调节汽阀主汽门1.喷嘴1.汽轮机级的工作原理 第一级调节级 若干个喷嘴组 调节汽阀调节流量图6 喷嘴室结构示意图喷嘴组喷嘴室图5 调节级示意图1.喷嘴1.汽轮机级的工作原理 第一级调节级 若干个喷嘴组 调节汽阀调节流量图7 直接焊接的喷管组1.喷嘴1.汽轮机级的工作原理 第一级调节级 若干个喷嘴组 调节汽阀调节流量图4 喷嘴调节结构示意图进汽室喷嘴组调节汽阀主汽门1.喷嘴1.汽轮机级的工作原理 倾斜喷嘴 径向喷嘴图8 国产1000MW机组中压缸上的倾

4、斜喷嘴图9 国产600MW机组中压缸上的径向喷嘴1.喷嘴1.汽轮机级的工作原理冲动式汽轮机隔板汽缸喷嘴隔板高压上缸（含静叶栅）隔板2.隔板1.汽轮机级的工作原理冲动式汽轮机隔板汽缸喷嘴隔板套隔板隔板套高压上缸（含静叶栅）隔板2.隔板1.汽轮机级的工作原理固定静叶片分隔为汽室隔板2.隔板1.汽轮机级的工作原理图10 焊接隔板固定静叶片分隔为汽室隔板隔板体（内环）静叶片隔板隔板外环2.隔板1.汽轮机级的工作原理固定静叶片分隔为汽室隔板隔板体（内环）静叶片隔板隔板外环隔板汽封隔板汽封2.隔板1.汽轮机级的工作原理焊接隔板铸造隔板隔板图10 焊接隔板图11 铸造隔板2.隔板1.汽轮机级的工作原理图10

5、 焊接隔板图11 铸造隔板焊接隔板铸造隔板隔板2.隔板1.汽轮机级的工作原理反动式汽轮机静叶持环汽缸喷嘴静 叶 环图12 引进型300MW汽轮机高中压缸静叶持环中压2号静叶持环中压1号静叶持环高压静叶持环1.汽轮机级的工作原理是汽轮机的外壳汽缸汽缸3.汽缸1.汽轮机级的工作原理 将通流部分与大气隔开，形成封闭汽室 保证蒸汽完成能量转换 支承隔板（隔板套）、喷嘴室等 连接进汽、排汽及抽汽等管道作用汽缸是汽轮机的外壳3.汽缸1.汽轮机级的工作原理水平中分上缸下缸上缸下缸下缸3.汽缸1.汽轮机级的工作原理排汽缸进汽缸进汽缸排汽缸内缸垂直径向中分面水平中分上缸下缸3.汽缸1.汽轮机级的工作原理图14

6、1000MW二次再热五缸四排汽机组缸数单缸多缸：超高压缸、高压缸、中压缸、低压缸超高压缸高压缸中压缸低压缸图13 单缸汽轮机3.汽缸1.汽轮机级的工作原理层数单层缸多层缸图15 单层缸汽轮机3.汽缸1.汽轮机级的工作原理图16 国产300MW汽轮机高压缸示意图1进汽连接管；2小管；3螺旋圈；4汽封环；5高压内缸；6隔板套；7隔板槽；8高压外缸；9纵销；10立销；11调节级喷嘴组高压内缸高压外缸高压缸1.汽轮机级的工作原理图16 国产300MW汽轮机高压缸示意图1进汽连接管；2小管；3螺旋圈；4汽封环；5高压内缸；6隔板套；7隔板槽；8高压外缸；9纵销；10立销；11调节级喷嘴组高压内缸高压外缸

7、双层缸每层缸的压差与温差热应力内缸薄、尺寸小高压缸1.汽轮机级的工作原理红套环结构垂直法兰结构高压缸ADD RELATED TITLE WORDS图17 某600MW超临界机组高压缸无水平法兰的红套环结构红套环高压缸红套环结构1.汽轮机级的工作原理图18 不同的高压缸上下缸的连接方式红套环结构简化内缸结构缩小外缸尺寸减小热应力红套环无水平法兰的内缸带水平法兰的外缸带水平法兰的外缸带水平法兰的内缸带常规法兰连接结构红套环结构法兰法兰法兰高压缸1.汽轮机级的工作原理图19 高压缸外缸垂直法兰结构红套环结构垂直法兰结构圆筒形内缸外缸垂直法兰高压缸1.汽轮机级的工作原理图20 某600MW超临界汽轮机

8、高中压缸汽缸结构中压外缸中压内缸高中压缸1.汽轮机级的工作原理图21 某1000MW超超临界汽轮机中压缸双分流双层缸结构中压缸ADD RELATED TITLE WORDS图22 国产300MW双层结构低压缸1内缸；2外缸；3排汽室；4扩压器；5汽轮机后轴承；6隔板套；7扩压管斜前壁；8进汽口；9低压转子外缸内缸低压缸ADD RELATED TITLE WORDS图23 国产引进型300汽轮机低压缸纵剖面图1-外缸；2次内缸；3内缸；4静叶持环；5隔板；6动叶次内缸外缸内缸低压缸ADD RELATED TITLE WORDS图24 某600MW超临界汽轮机低压缸结构低压缸ADD RELATED

9、 TITLE WORDS高中压转子 工质能量转换 功率传递二 转动部分ADD RELATED TITLE WORDS高中压转子 高温工质中工作 离心应力，热应力二 转动部分ADD RELATED TITLE WORDS高中压转子 高温工质中工作 离心应力，热应力 转子振动 传递力矩二 转动部分ADD RELATED TITLE WORDS高中压转子转子设计 高强度 质量均匀 振动特性良好二 转动部分1.汽轮机级的工作原理动叶 动叶栅图1 末三级叶片1.动叶片1.汽轮机级的工作原理图2 喷嘴和隔板示意图冲动式动叶反动式1.动叶片1.汽轮机级的工作原理图3 动叶片示意图叶顶叶型动叶叶根叶根叶顶叶轮

10、叶型1.动叶片1.汽轮机级的工作原理图4 等截面叶片和变截面叶片(a)直叶片等截面叶片叶片变截面叶片1.动叶片1.汽轮机级的工作原理(b)扭叶片(c)弯扭叶片扭叶片等截面叶片叶片变截面叶片图4 等截面叶片和变截面叶片1.动叶片1.汽轮机级的工作原理图5 叶片全三维流场计算模型全三维设计 流线图弯扭静、动叶片等截面叶片叶片变截面叶片1.动叶片1.汽轮机级的工作原理叶顶拉金自由叶片围带围带围带拉金拉金围带拉金1.动叶片1.汽轮机级的工作原理削薄叶顶拉金自由叶片围带1.动叶片1.汽轮机级的工作原理减小弯应力改变叶片刚性提高振动安全性叶顶拉金围带围带围带拉金拉金围带拉金1.动叶片1.汽轮机级的工作原理

11、叶顶拉金围带形成汽道图6 自带围带汽封1.动叶片1.汽轮机级的工作原理围带铆接围带整体围带图7 叶片围带结构型式（a）整体围带（b）铆接围带1.动叶片1.汽轮机级的工作原理叶根多种形状叶片与轮缘连接部分叶根叶根槽1.动叶片1.汽轮机级的工作原理叶根结构T形叉形枞树形菌形图9 叶根结构T形叶根外包凸肩T形叶根外包凸肩双T形叶根菌形叶根叉形叶根枞树形叶根1.动叶片1.汽轮机级的工作原理叶根结构T形叉形枞树形菌形图9 叶根结构T形叶根1.动叶片1.汽轮机级的工作原理叶根结构T形叉形枞树形菌形图9 叶根结构外包凸肩T形叶根1.动叶片1.汽轮机级的工作原理叶根结构T形叉形枞树形菌形图9 叶根结构外包凸肩

12、双T形叶根1.动叶片1.汽轮机级的工作原理叶根结构T形叉形枞树形菌形图9 叶根结构菌形叶根1.动叶片1.汽轮机级的工作原理叶根结构T形叉形枞树形菌形叉形叶根1.动叶片1.汽轮机级的工作原理叶根结构T形叉形枞树形菌形图9 叶根结构叉形叶根1.动叶片1.汽轮机级的工作原理叶根结构T形叉形枞树形菌形图9 叶根结构枞树形叶根1.动叶片1.汽轮机级的工作原理叶根结构T形叉形枞树形菌形图9 叶根结构48英寸末级叶片的枞树形叶根1.动叶片1.汽轮机级的工作原理 安装叶片 传递扭矩图10 套装式叶轮叶根槽轮面键槽平衡孔轮缘轮毂2.叶轮1.汽轮机级的工作原理叶轮轮缘轮面套装式叶轮轮缘轮面轮毂2.叶轮1.汽轮机级

13、的工作原理套装式叶轮轮缘轮面轮毂图10 套装式叶轮叶根槽轮面键槽平衡孔轮缘轮毂2.叶轮1.汽轮机级的工作原理套装式叶轮轮缘轮面轮毂平衡孔2.叶轮1.汽轮机级的工作原理轮面等厚度叶轮锥形叶轮双曲线叶轮等强度叶轮图11 叶轮的结构形式2.叶轮1.汽轮机级的工作原理图11 叶轮的结构形式轮面等厚度叶轮锥形叶轮双曲线叶轮等强度叶轮等厚度叶轮2.叶轮1.汽轮机级的工作原理图11 叶轮的结构形式轮面等厚度叶轮锥形叶轮双曲线叶轮等强度叶轮锥形叶轮2.叶轮1.汽轮机级的工作原理图11 叶轮的结构形式轮面等厚度叶轮锥形叶轮双曲线叶轮等强度叶轮双曲线叶轮2.叶轮1.汽轮机级的工作原理图11 叶轮的结构形式轮面等厚

14、度叶轮锥形叶轮双曲线叶轮等强度叶轮等强度叶轮2.叶轮ADD RELATED TITLE WORDS本节内容高中压转子低压转子1.汽轮机级的工作原理轮式转子鼓式转子转子冲动式转子轮盘结构反动式转子轮毂结构图12 转子结构类型3.转子1.汽轮机级的工作原理整锻转子套装转子焊接转子组合转子轮式转子3.转子1.汽轮机级的工作原理 叶轮、主轴及其他部件用一个锻件加工而成图13 整锻转子（1）整锻转子1.汽轮机级的工作原理 优点不存在高温下的叶轮松动强度和刚度很高能适应高温工作和快速启动图13 整锻转子（1）整锻转子1.汽轮机级的工作原理 缺点加工要求高贵重材料损耗大零件损坏更换困难图13 整锻转子（1）

15、整锻转子1.汽轮机级的工作原理 适用于高温高压段图13 整锻转子（1）整锻转子1.汽轮机级的工作原理图13 整锻转子有中心孔结构结构（1）整锻转子1.汽轮机级的工作原理图13 整锻转子有中心孔结构无中心孔结构结构（1）整锻转子1.汽轮机级的工作原理 叶轮、轴封套、联轴器等部件和主轴分别加工，然后将其热套(过盈配合)在主轴上，用键传递力矩。图14 套装转子（2）套装转子1.汽轮机级的工作原理 优点加工方便、材料利用合理、质量容易保证零件损坏易拆换图14 套装转子（2）套装转子1.汽轮机级的工作原理 缺点高温下，叶轮可能松动快速启动适应性差图14 套装转子（2）套装转子1.汽轮机级的工作原理 适应

16、于中低压小型汽轮机 或高参数汽轮机的低压部分图14 套装转子（2）套装转子1.汽轮机级的工作原理 由若干个实心轮盘和端轴拼合焊接而成图15 焊接转子（3）焊接转子1.汽轮机级的工作原理 优点便于制造不存在松动问题强度高、刚度大图15 焊接转子（3）焊接转子1.汽轮机级的工作原理 要求材料可焊性好焊接工业要求高图15 焊接转子（3）焊接转子1.汽轮机级的工作原理 既可用于高压汽轮机，也可以用于低压汽轮机图15 焊接转子（3）焊接转子1.汽轮机级的工作原理 组合转子可以根据各段的工作条件不同，在同一转子上，高压部分采用整锻结构，中、低压部分采用套装结构图16 组合转子（4）组合转子1.汽轮机级的工

17、作原理 兼得整锻转子和套装转子的优点 广泛用于高参数、中等功率的汽轮机上图16 组合转子（4）组合转子1.汽轮机级的工作原理图17 鼓式转子（国产引进型300MW高中压转子）鼓式转子1.汽轮机级的工作原理图18 鼓式转子（国产引进型300MW、600MW低压转子）鼓式转子1.汽轮机级的工作原理 与转子的自振频率相等的机组转速 临界转速的大小与转子的直径、长度、几何形状及支持轴承的刚性等因素有关 临界转速高于工作转速的转子刚性转子 而临界转速低于工作转速的转子挠性转子转子的临界转速1.汽轮机级的工作原理 大功率汽轮机均采用多缸结构 轴系多支点转子系统 轴系的临界转速有多个（轴系中任何一个转子发生

18、共振时的转速）转子的临界转速ADD RELATED TITLE WORDS插入视频1.汽轮机级的工作原理静止部件转动部件间隙转子汽缸图1 汽轮机图片三 汽封及轴封系统1.汽轮机级的工作原理汽封静止部件转动部件间隙泄漏级内泄漏与外界泄漏蒸汽漏出高压空气漏入低压1.汽封作用ADD RELATED TITLE WORDS汽封的结构1.汽轮机级的工作原理图3 低压轴封通流部分汽封隔板汽封轴端汽封汽封图2 隔板汽封和通流部分汽封动叶顶部汽封隔板汽封图4 隔板汽封2.汽封的结构和种类1.汽轮机级的工作原理曲径式碳精式水封式结构型式梳齿形J形（伞柄形）枞树形图5 迷宫汽封示意图2.汽封的结构和种类1.汽轮机

19、级的工作原理图6 汽封环图5 梳齿形汽封1-汽封环；2-汽封体；3-弹簧片；4-汽封套筒汽封环汽封体轴套结构梳齿形汽封ADD RELATED TITLE WORDS图7 枞树形汽封流道更曲折阻漏汽效果更好结构复杂枞树形汽封ADD RELATED TITLE WORDS图8 J 形汽封1-J形汽封片；2-不锈钢丝；3-转子；4-汽封环软金属环形薄片安全性好需要片数多拆装不方便J 形汽封锅炉原理10 省煤器及空气预热器 汽封片与凹凸槽交错对应 环形齿隙 环形汽室 环形孔口和环形汽室串联环形汽室环形孔口图9 曲径轴封及其热力过程3.曲径轴封的工作原理锅炉原理10 省煤器及空气预热器 环形孔口和环形汽

20、室串联 孔口：Acxp、h图9 曲径轴封及其热力过程环形汽室环形孔口3.曲径轴封的工作原理锅炉原理10 省煤器及空气预热器图8 汽室中涡流示意图图9 曲径轴封及其热力过程环形汽室环形孔口 环形孔口和环形汽室串联 孔口：Acxp、h 汽室：Acxp1不变；hb=hc3.曲径轴封的工作原理锅炉原理10 省煤器及空气预热器图9 曲径轴封及其热力过程环形汽室环形孔口 环形孔口和环形汽室串联 孔口：Acxp、h 汽室：Acxp1不变；hbhc=ha p0 p1 p2 pz 汽室：h0=ha=hc=he =hz-1=hz3.曲径轴封的工作原理锅炉原理10 省煤器及空气预热器图9 曲径轴封及其热力过程xcx

21、 htl1 xxlxx1=GAcGcA 式中：A1汽封齿隙（环形孔口）面积，m2；cx环形孔口出口速度，m/s；G1流经轴封的漏汽量，kg/h；x蒸汽质量密度，kg/m3。3.曲径轴封的工作原理锅炉原理10 省煤器及空气预热器图9 曲径轴封及其热力过程xcx htabcd ef bdfh等流量曲线（芬诺曲线）l1 xxlxx1=GAcGcA 3.曲径轴封的工作原理锅炉原理10 省煤器及空气预热器图9 曲径轴封及其热力过程 环形孔口渐缩喷嘴（无斜切）即使ncr，最后一个孔口cxcxcr 临界速度只能发生在最后一个孔口处3.曲径轴封的工作原理锅炉原理10 省煤器及空气预热器图9 曲径轴封及其热力过

22、程轴封齿隙 G1i过小汽封片与主轴发生摩擦3.曲径轴封的工作原理锅炉原理10 省煤器及空气预热器高压轴封低压轴封轴端汽封图10 轴端汽封4.轴封系统锅炉原理10 省煤器及空气预热器 轴封系统轴端汽封、管道、阀门、附属设备等组成的。轴封供汽系统向轴封通入高于大气压力的密封蒸汽，阻止空气漏入汽缸；轴封的抽汽系统在轴封内建立低于大气压力的汽室，抽出轴封漏汽，防止蒸汽漏出汽缸。4.轴封系统锅炉原理10 省煤器及空气预热器图11 轴封系统图锅炉原理10 省煤器及空气预热器 轴封系统轴端汽封、管道、阀门、附属设备等组成的。高压轴封低压轴封 轴封4.轴封系统成功项目展示ADD RELATED TITLE WORDS学习通必做作业ADD RELATED TITLE WORDS隔板调节级喷嘴室主轴隔板汽封轴端汽封动叶喷嘴叶轮图1 多级冲动式汽轮机结构简图汽缸总结ADD RELATED TITLE WORDS汽封的作用结构及种类汽封工作原理图5 迷宫汽封示意图图9 曲径轴封及其热力过程轴封系统轴封系统