熱能與動力工程專業(yè)英語譯文第三章-wenkub
2022-11-18 18:35:24 本頁面
【正文】 外缸應(yīng)力增加的代價下減少了熱內(nèi)缸的應(yīng)力。從高壓缸進(jìn)汽端內(nèi)缸和轉(zhuǎn)子間軸封泄漏的蒸汽用管子排向高壓缸排汽處，從而使得雙層缸間充滿了處于排汽狀態(tài)的蒸汽，并且通過外缸軸封泄漏在雙層缸間維持小流量的蒸汽流動。對于雙層缸結(jié)構(gòu)，缸間充滿了處于排汽參數(shù)的蒸汽，從而使得每層缸都能設(shè)計成承擔(dān)小溫差和小壓差的結(jié)構(gòu)。低壓汽缸可以采用裝配結(jié)構(gòu)或裝配與鑄造組合的結(jié)構(gòu)。相比汽缸的其余部分，相對厚重的法蘭對溫度變化的反應(yīng)較慢，導(dǎo)致了不同的膨脹率，產(chǎn)生了溫度應(yīng)力和變形，盡管這些在汽輪機(jī)中已采用了法蘭加熱蒸汽使其減至最低程度。設(shè)計中要求在汽缸的橫斷面上，能承擔(dān)管道的應(yīng)力，而且沿汽缸的長度方向，要有一定的剛性從而維持汽輪機(jī)動靜部分準(zhǔn)確的間隙。 一般說來，一個多級蒸 汽輪機(jī)基本由下面幾部分組成： （ 1） 汽缸，為了便于裝配和拆卸，通常汽缸在水平中分面分開為兩半，這兩半由螺栓連接，用于支承靜止葉片系統(tǒng)。在一定的壓縮機(jī)中，同一個機(jī)械上采用了軸向流動的級和靜向流動的級是有意義的。因 此，在能量水平改變很大的應(yīng)用中，采用了多級。圖 32 給出了典型的反動級的速度三角形。因此在反動式汽輪機(jī)中，由于流體的連 續(xù)加速及較低的損失，它的效率應(yīng)當(dāng)高一些。 u C1 w1 w2 C2 u u C1 w1 w2 C2 u 2 圖 .31 沖動級速度三角形圖 圖 .32 反 動級速度三角形圖 U=動葉輪周速度 , m/s c1 =動葉入口蒸汽的絕對速度 , m/s C2 =動葉出口蒸汽絕對速度 , m/s w1 =動葉入口蒸汽的相對速度 , m/s w2 =動葉出口蒸汽相對速度 , m/s 反動式汽輪機(jī) 渦輪機(jī)械級的反動度定義為轉(zhuǎn)子中發(fā)生的壓頭改變與整級的全部壓頭改變之比。動葉出口蒸汽的相對速度 (W 2)小于動葉入口的相對速度 (W 1)。轉(zhuǎn)子葉片僅僅引起能量的傳遞而沒有任何能量的轉(zhuǎn)變。 蒸汽輪機(jī)的類型 蒸汽輪機(jī)可用以下方式分為許多類型。 過熱蒸汽經(jīng)過調(diào)節(jié)閥進(jìn)入蒸汽輪機(jī)。本文簡單討論了作為蒸汽輪機(jī)發(fā)電廠部件之一的蒸汽輪機(jī)的作用。 對于一個簡單的蒸汽輪機(jī)發(fā)電廠，第一個部件就是把蒸汽提高到汽輪機(jī)所需壓力和溫度的蒸汽鍋爐。蒸汽輪機(jī)總是多級汽輪機(jī)，根據(jù)汽輪機(jī)容量的大小采用一個或多個缸。 根據(jù)流向 ? 軸向 ? 徑向 根據(jù)膨脹過程 ? 沖動式 ? 反動式 ? 沖動反動混合式 根據(jù)級的個數(shù) ? 單級 ? 多級 根據(jù)汽輪機(jī)入口結(jié)構(gòu) ? 全周進(jìn)汽 ? 部分進(jìn)汽 根據(jù)汽流個數(shù) ? 單流 ? 雙流 ? 單軸或雙軸 根據(jù)轉(zhuǎn)速 ? N=3000rpm, f=50Hz ? N=3600rpm, f=60Hz ? N=1500rpm ? 變速機(jī) 組 根據(jù)應(yīng)用 ? 發(fā)電 ? 工廠用 ? 船用 根據(jù)蒸汽參數(shù) ? 低壓汽輪機(jī)，采用壓力為 到 MPa 的蒸汽 。由壓能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽芑騽幽苻D(zhuǎn)變?yōu)閴耗艿哪芰哭D(zhuǎn)換僅僅發(fā)生 在靜葉片中。這表示了在動葉中發(fā)生了動能向機(jī)械功的轉(zhuǎn)化。 在轉(zhuǎn)子葉片通道和靜子葉片通道都有壓頭改變的渦輪機(jī)或級稱作為反動式渦輪機(jī)或反動級。 反動度為 50%或一半的渦輪機(jī)有一些特殊的特點(diǎn)。動葉出口的蒸汽相對速度 (W 2)大于動葉入口的蒸汽相對速度 (W1)：這是由于動葉的焓降導(dǎo)致通過動葉的速度增加。 在多級汽輪機(jī)中，可僅采用沖動級或采用反動級或沖動級和反動級的組合。不同的級可安裝在一個或多個軸上。 （ 2） 轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子上有動葉片安裝在葉輪上，以及還有葉輪。 汽缸由于內(nèi)部通道的需要使得其設(shè)計復(fù)雜。軸封汽室和蒸汽出入通道使得應(yīng)力進(jìn)一步復(fù)雜。 和所有的壓力容器一樣，汽缸在制造完后要進(jìn)行液壓試驗檢查設(shè)計的完善性，液壓試驗要進(jìn)行最高工作壓力 150%的壓力試驗。在雙層缸間靠近排汽端設(shè)置了擋板，這個擋板是內(nèi)缸鑄件的一部分。 較小的壓差可以采用較薄的汽缸，這一點(diǎn)以及雙 層缸結(jié)構(gòu)的較大的表面積，使得汽輪機(jī)在啟動時能較快的暖機(jī)。另外這種結(jié)構(gòu)還使得以缸間參數(shù)抽汽的抽汽口結(jié)構(gòu)簡單，并且減少了高壓轉(zhuǎn)子的凈推力。在裝配中，需要把轉(zhuǎn)子裝入內(nèi)、外下缸中，之后把內(nèi)上缸裝配好，然后把轉(zhuǎn)子和內(nèi)缸一塊吊起，置于一個特殊的夾具上，使得筒狀汽缸穿過。 當(dāng)主蒸汽溫度超過 538℃時，有時會采用由耐熱合金鋼制造的單獨(dú)噴嘴室結(jié)構(gòu)，這樣可以避免汽缸與最高溫度的蒸汽接觸。 靜葉片支撐在隔板上，隔板由靠近水平結(jié)合面和垂直中分線的鍵支撐和導(dǎo)向，從而允許同心膨脹。一般而言，大于 300MW 功率的機(jī)組至少有一部分為雙層缸支承前幾級，之后的級由持環(huán)支持。采用單流還是雙流主要根據(jù)葉片的設(shè)計和效率來決定，但是雙流汽缸還有取消高壓端軸封的優(yōu)點(diǎn)。這使得內(nèi)缸外和螺栓的溫度較低，從而可以采用小直徑的螺栓。形體大 的低壓外缸以及它們所承受的低壓負(fù)載使得低壓缸盡可能采用裝配式結(jié)構(gòu)而不是鑄造結(jié)構(gòu)。 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和聯(lián)軸器 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)類型 在大型汽輪發(fā)電機(jī)組上，采用了四種不同類型的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)： 圖 33 高壓缸軸向剖面圖 圖 34 中壓缸軸向剖面圖 4 ? 整鍛轉(zhuǎn)子，其中葉輪和軸由一個鍛件鍛造而成 (圖 . 35 (a))。在國外的應(yīng)用中，包括高壓和中壓轉(zhuǎn)子采用了這種類型。雖然輪盤可能便于進(jìn)行無損檢測，但是整鍛轉(zhuǎn)子的無損檢測能力已發(fā)展到能滿足所有要求的程度。但是隨著鍛造技術(shù)和材料性能的提高，目前在一些設(shè)計中已經(jīng)取消了中心孔結(jié)構(gòu)。受末級葉片設(shè)計的限制，雙流汽缸取代了高壓缸所采用的單流設(shè)計。另外由于軸向 推力更小，僅需要非常小的平衡活塞。這些組件有很大的物理尺寸，而且有能夠滿足嚴(yán)格的內(nèi)部缺陷要求的一致的材料性能。 對于低溫轉(zhuǎn)子，主要的要求是有相對高的伸張強(qiáng)度和高的韌性。這時對于合金鋼材的需求是矛盾的，一方面是對伸 張強(qiáng)度的要求，另一方面是可焊接性的要求。 %NiCrMoV鋼的 FATT 值低。從而在由電網(wǎng)系統(tǒng)擾動引起的正常超速和超速螺栓試驗中經(jīng)常的 10%超速中，能有足夠的余度。 靜平衡是指轉(zhuǎn)子重量均勻地置于軸心周圍。 臨界轉(zhuǎn)速 支持在兩個軸承之間的靜止轉(zhuǎn)子存在一個自振頻率，自振頻率的大小取決于轉(zhuǎn)子的直徑和軸承間距。對于這 種軸在啟動時需要多加小心，以確保臨界轉(zhuǎn)速盡可能快地通過。 大型機(jī)組的轉(zhuǎn)子利用實(shí)心聯(lián)軸器連接，因此可能由幾個單獨(dú)的轉(zhuǎn)子組成的軸應(yīng)該作為一個整體來對待。大型汽輪發(fā)電機(jī)的多缸結(jié)構(gòu)也需要采用一個由聯(lián)軸器連接的軸系。 汽輪機(jī)葉片 沖動級 動葉片
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