【文章內(nèi)容簡介】 全部或大部分排入凝汽器，形成凝結(jié)水。背壓式汽輪機：蒸汽在汽輪機內(nèi)做功后，以高于大氣壓力被排入排汽室，以供熱用戶采暖和工業(yè)用汽。調(diào)整抽汽式汽輪機：將部分做過功的蒸汽以某種壓力下抽出，供工業(yè)用或采暖用。中間再熱式汽輪機：將在汽輪機高壓缸做完功的蒸汽，再送回鍋爐過熱器加熱到新蒸汽溫度，回中、低壓缸繼續(xù)做功。按蒸汽初蒸汽分類： 低壓汽輪機：新汽壓力為 ～； 中壓汽輪機：新汽壓力為 ～； 次高壓汽輪機：新汽壓力為 ～； 高壓汽輪機：新汽壓力為 ～；還有超高壓、亞臨界壓力、超臨界壓力汽輪機等等。汽輪機型號表達方式：我國采用漢字拼音和數(shù)字來表示汽輪機的型號。型號中第一組符號的漢字拼音，表示汽輪機的熱力特性或用途，數(shù)字表示汽輪機的額定功率，第二組符號由數(shù)字組成，表示汽輪機主蒸汽參數(shù)。例如 凝汽式，額定功率 6MW，初壓 ，額定功率 3MW，初壓 背壓 2． 2 汽輪機各部分的工作原理及結(jié)構(gòu)特點汽輪機本體是完成蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機械能的汽輪機組的基本部分，即汽輪機本身。汽輪機本體由固定部分（靜子）和轉(zhuǎn)動部分（轉(zhuǎn)子）組成。固定部分包括汽缸、隔板、噴嘴、汽封、緊固件和軸承等。轉(zhuǎn)動部分包括主軸、葉輪或輪鼓、葉片和聯(lián)軸器等。固定部分的噴嘴、隔板與轉(zhuǎn)動部分的葉輪、葉片組成蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機械能的通流部分。汽缸是約束高壓蒸汽不得外泄的外殼。汽輪機本體還設(shè)有汽封系統(tǒng)。大功率汽輪機的運行特性除了與汽輪機的熱力特性有關(guān)外，還受其結(jié)構(gòu)特點及系統(tǒng)特性的影響，尤其是轉(zhuǎn)子、汽缸、動葉柵、靜葉柵、軸承、閥門等部件的性能，對運行的安全及經(jīng)濟性均產(chǎn)生重大影響。 隨著汽輪機容量的增大，進汽參數(shù)的提高，汽輪機本體結(jié)構(gòu)變得越來 越復雜，部件尺寸也變得龐大，為使設(shè)備在高參數(shù)下工作時金屬部件有足夠的強度，汽缸、法蘭、螺栓等設(shè)計制造得十分笨重。2．2．1 汽缸汽輪機的汽缸是將調(diào)節(jié)汽室及噴嘴、隔板、軸封、滑銷等連成一體，與汽輪機轉(zhuǎn)子組成通流部分，從而保證蒸汽在汽輪機內(nèi)做功過程的基礎(chǔ)部件。 中小型汽輪機都是單層汽缸，整體呈圓柱形，由中分面將汽缸分為上下兩部分，上半部分叫上汽缸，又稱為汽缸蓋，下半部叫下汽缸。上下汽缸在接合面處用大螺栓連成一體。每半汽缸又分為高壓缸（前汽缸） 、低壓缸（后汽缸）兩部分。 汽缸滑銷系統(tǒng)：無論汽輪機汽缸怎么前后左右膨脹，有個點的相對位置卻不變，這個點稱為汽缸膨脹的死點。汽缸結(jié)構(gòu)特點汽缸是汽輪機中形狀和結(jié)構(gòu)最復雜的部件,其內(nèi)壁上車有一圈圈用以安裝隔板、隔板套和汽封體的環(huán)行槽道，外壁上有許多管接頭用以與進汽管、抽汽管、排汽管和疏水管等管道連結(jié)，前端進汽室，中間有抽汽室和抽汽口，后端有排汽室。根據(jù)機組的功率不同，汽缸有單缸和多缸結(jié)構(gòu)。目前我國生產(chǎn)功率為 10 萬千瓦以上的汽輪機多采用多缸結(jié)構(gòu)；高中壓部分汽缸均為鑄造結(jié)構(gòu)，低壓排汽缸除功率較小的機組采用鑄鐵結(jié)構(gòu)外，大功率機組采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)或小鑄件和鋼板焊接的組合結(jié)構(gòu)。汽缸從高壓向低壓方向看，大體成圓筒形或圓錐形。為了便于加工、安裝和檢修，汽缸一般做成 水平對分式，即分為上、下汽缸，水平結(jié)合面通常用法蘭螺栓連接。為了合理利用材料和便于加工，汽缸常按缸內(nèi)壓力高低沿軸分為幾段，垂直結(jié)合面亦采用法蘭螺栓連接大容量中間再熱式汽輪機一般采用多缸，汽缸數(shù)目取決于機組的容量和單個低壓汽缸所能達到的通流能力。我本次設(shè)計的汽輪機是兩缸兩排汽，一個高壓、一個中壓連接一起和一個低壓缸。隔板和噴嘴⑴隔板是由隔板外緣、噴嘴、隔板體構(gòu)成的圓形板狀組合件，通常將裝在調(diào)節(jié)汽室上的噴嘴組合體簡稱為噴嘴組，汽輪機通過各個調(diào)速汽閥，控制各自的噴嘴，達到控制汽輪機進汽量的目的，從而使機組啟動時能平穩(wěn)地控制轉(zhuǎn)速，并入電網(wǎng)后穩(wěn)定地調(diào)整負荷。隔板的作用：隔板用來固定汽輪機各級的噴嘴汽葉,并將整個汽缸間隔成若干個汽室，由隔板體、靜葉片和隔板外緣?？紤]到拆卸方便，隔板通常做成水平中分形式，沿水平中分面對分為上、下兩半塊。在隔板的內(nèi)圓孔處開有隔板汽封的安裝槽。隔板的特點：具有足夠的剛度和強度；良好的汽密封性；合理的支承與定位；結(jié)構(gòu)、工藝簡單，便于加工、安裝和檢修。隔板的類型：根據(jù)隔板的工作溫度和作用在隔板兩側(cè)的蒸汽壓差來決定的分為焊接隔板和鑄造隔板。隔板的安裝位置：可直接固定在氣缸上，或固定在隔板套上，通常做成水平對分形式，內(nèi)圓孔處開有隔板汽封的安裝槽。隔板套用來固定隔板。隔板和隔板套的支承和定位隔板和隔板套分別用掛耳支承在隔板 套和汽缸內(nèi)，掛耳可 用螺釘固定或焊接。為便于拆裝 ，上隔板通過掛耳、 壓塊和螺釘懸掛在上 隔板內(nèi)。 隔板和隔板套的定位方法與轉(zhuǎn)向?qū)~環(huán)相似，一般采用環(huán)形槽道、軸向鍵和支承掛耳來固定軸向、橫向和豎向的位置，使隔板中心線與轉(zhuǎn)子中心線重合，并留有適當間隙。 上、下隔板間的定位有以下幾種結(jié)構(gòu)：焊 接隔板的兩半結(jié)合面是平面 ，在其中一半上做出或安置 凸鍵，而在另一半上加工凹 槽；對于中分面整體傾斜的 鑄造隔板，可用定位對中； 對中分面階梯傾斜(僅噴嘴部 位傾斜) 的鑄造隔板，用圓柱 銷定位。⑵汽輪機噴嘴的作用是把蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變成動能，也就是使蒸汽膨脹降壓，增加 流速，按一定方向噴射出來，推動動葉片而做功。 沖動式汽輪機中，調(diào)節(jié)級的噴嘴組安裝在各自的噴嘴室出口，其它 各級的噴嘴葉柵都安裝在隔板上。汽輪機的隔板在于把汽缸分成若干個 汽室，使蒸汽的壓力、溫度逐級下降，蒸汽的熱能在導葉片組成的汽道中 被轉(zhuǎn)化為動能。工作時，隔板承受前后壓差產(chǎn)生的均布載荷。 本機共有 36 級隔板，根據(jù)隔板所處的不同的蒸汽溫度，選用了不同的材料和結(jié)構(gòu)形式。3 軸封及隔板汽封軸封與隔板汽封統(tǒng)稱為汽封。軸封又稱為軸端汽封，即轉(zhuǎn)子穿出汽缸兩端處的汽封。汽輪機高壓端軸封稱為高壓軸封，在單缸汽輪機中又稱為前軸封，它的作用是防止高壓蒸汽漏出汽缸，造成工質(zhì)損失，汽輪機效率降低，并可使軸頸處被加熱或蒸汽沖進軸承造成潤滑油質(zhì)惡化。低壓端軸封稱為低壓軸封，用來防止空氣漏進汽缸，造成真空度下降，使真空惡化。在單缸汽輪機中又稱為后軸封。我廠為密封迷宮填料，分成 4 或 6 段在填料盒內(nèi)用圈彈簧壓緊。裝在隔板汽封槽中的汽封稱為隔板汽封，用來阻礙蒸汽繞過噴嘴而造成的能量損失，并使葉輪上的軸向推力增大。采用曲徑式汽封，一方面漏汽間隙減小，另一方面汽封片較多，每一個汽封片形成一個縮孔，產(chǎn)生一次節(jié)流作用，漏汽量逐級減少。減少隔板汽封閉損失方法：（1） 加裝隔板汽封片，減少漏汽量；（2） 在動葉片根部安裝徑向汽封片；（3） 在葉輪上開平衡孔，使隔板漏汽經(jīng)平衡孔漏向級后。通流部分汽封是動葉柵頂部和根部處的汽封，用來阻礙蒸汽從動葉柵兩端散逸，使做功能力降低。4 轉(zhuǎn)子根 據(jù) ISO 標 準 ， 由 軸 承 支 撐 的 旋 轉(zhuǎn) 體 稱 為 轉(zhuǎn) 子 。 轉(zhuǎn) 子 多 為 動 力 機 械 和 工 作 機 械 中 的 主 要 旋 轉(zhuǎn)部 件 。 典 型 的 轉(zhuǎn) 子 有 透 平 機 械 轉(zhuǎn) 子 、 電 機 轉(zhuǎn) 子 、 各 種 泵 的 轉(zhuǎn) 子 和 透 平 壓 縮 機 的 轉(zhuǎn) 子 等 。 轉(zhuǎn) 子在 某 些 特 定 的 轉(zhuǎn) 速 下 轉(zhuǎn) 動 時 會 發(fā) 生 很 大 的 變 形 并 引 起 共 振 ， 引 起 共 振 時 的 轉(zhuǎn) 速 稱 為 轉(zhuǎn) 子 的臨 界 轉(zhuǎn) 速 。 在 工 程 上 ， 工 作 轉(zhuǎn) 速 低 于 第 一 階 臨 界 轉(zhuǎn) 速 的 轉(zhuǎn) 子 稱 為 剛 性 轉(zhuǎn) 子 ， 大 于 第 一 階 臨 界轉(zhuǎn) 速 的 轉(zhuǎn) 子 稱 為 柔 性 轉(zhuǎn) 子 。 由 于 轉(zhuǎn) 子 作 高 速 旋 轉(zhuǎn) 運 動 ， 所 以 需 要 平 衡 。 靜 平 衡 主 要 用 于 平 衡盤 形 轉(zhuǎn) 子 的 慣 性 力 。 剛 性 轉(zhuǎn) 子 的 動 平 衡 可 以 通 過 通 用 平 衡 機 來 平 衡 慣 性 力 和 慣 性 力 偶 ， 消 除轉(zhuǎn) 子 在 彈 性 支 承 上 的 振 動 。 柔 性 轉(zhuǎn) 子 的 動 平 衡 比 較 復 雜 ， 從 原 理 上 區(qū) 分 ， 有 振 型 平 衡 法 和 影 響系 數(shù) 法 兩 類 。1,整鍛式轉(zhuǎn)子:葉輪和整個大軸都是由鋼水一體鑄造而成的，這種轉(zhuǎn)子的熱穩(wěn)定性最好，但是制造困難麻煩。而且出了問題修復困難。2，焊接式轉(zhuǎn)子：這種轉(zhuǎn)子是一段一段焊接起來的，熱穩(wěn)定性也好，但是對焊接技術(shù)要求很高。3，套裝式轉(zhuǎn)子，這種轉(zhuǎn)子的葉輪是通過熱套套在大軸上的，制造成本低，但是在高溫下容易松動，通常只用于中小型機組中。 2． 2．5 葉片葉片按用途可分為動葉片（又稱工作葉片，簡稱葉片）和靜葉片（又稱噴嘴葉片）兩種。動葉片安裝在轉(zhuǎn)子葉輪上（沖動式汽輪機）或轉(zhuǎn)鼓（反動式汽輪機）上，是將蒸汽的動能（或熱能）轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機械能的主要部件，接受噴嘴葉柵射出的高速汽流，把蒸汽的動能轉(zhuǎn)換成機械能，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。靜葉片安裝在隔板或汽缸上，在反動式汽輪機中，起噴嘴作用；在速度級中，作導向葉片，使汽流改變方向，引導蒸汽進入下一列動葉片。葉片是汽輪機中數(shù)量和種類最多的關(guān)鍵零件，其結(jié)構(gòu)型線、工作狀態(tài)將直接影響能量轉(zhuǎn)換效率，因此其加工精度要求高，它所占的加工量約為整個汽輪機加工量的 30%，可批量生產(chǎn)。第三章 熱力系統(tǒng)的設(shè)計 主、再熱蒸汽系統(tǒng)㈠主蒸汽系統(tǒng)：發(fā)電廠主蒸汽管道所輸送的工質(zhì)流量大、參數(shù)高，因此對發(fā)電廠運行的安全性和經(jīng)濟性影響大。對其要求是：系統(tǒng)簡單；工作安全、可靠；運行調(diào)度靈活，便于切換；便于檢修、擴建；投資和運行費用最省。發(fā)電廠常用的主蒸汽管道系統(tǒng)有以下四種形式：①集中母管制系統(tǒng)②切換母管制系統(tǒng)③單元制系統(tǒng)④擴大單元制系統(tǒng)。㈡再熱蒸汽系統(tǒng)：再熱蒸汽系統(tǒng)是指從汽輪機高壓缸排汽口經(jīng)鍋爐再熱器至汽輪機中壓聯(lián)合汽門前的全部蒸汽管道和分支管道。按再熱蒸汽溫度的高、低，分為再熱冷段和再熱熱段蒸汽系統(tǒng)，再熱冷段蒸汽系統(tǒng)是指從汽輪機高壓缸排汽口到鍋爐再熱器進口聯(lián)箱的再熱蒸汽管道及其分支管道，再熱熱段蒸汽系統(tǒng)是指從鍋爐再熱器出口聯(lián)箱至汽輪機中壓缸進汽門之間的再熱蒸汽管道及其分支管?，F(xiàn)代大型機組廣泛應用單元制系統(tǒng)。隨著機組容量的增大，鍋爐爐膛寬度加大，煙氣流量、溫度分配不均，造成主蒸汽、再熱蒸汽兩側(cè)的氣溫偏差和壓力偏差增大。 機組運行中，過大的溫度偏差，會使汽缸等高溫部件受熱不均，造成汽缸變形，嚴重時會引起動靜摩擦損壞設(shè)備；過大的壓力偏差，將會引起汽輪機機頭因受力不均發(fā)生偏轉(zhuǎn)位移，致使汽輪機產(chǎn)生強烈振動。國際電工協(xié)會規(guī)定，最大允許氣溫偏差為：持久性的為 15℃，瞬時性的為 42℃。因此，單元制主蒸汽、再熱蒸汽系統(tǒng)要求有混溫措施，它分為雙管式系統(tǒng)，單元—雙管式系統(tǒng)和雙管—單管—雙管式系統(tǒng)三種形式。雙管式系統(tǒng)可以避免用管壁厚、管徑大的主蒸汽和再熱蒸汽管道及大口徑閥門，以節(jié)省投資，并使蒸汽流速在允許范圍內(nèi)，不造成過大的蒸汽流動壓降，若相同流量，雙管的總重量與單管相近。另外除氧器除氧器的主要作用是除去鍋爐給水中的氧氣和其它不凝結(jié)氣體，以保證給水的品質(zhì)。若水中溶解氧氣，就會使與水接觸的金屬被腐蝕，同時在熱交換器中若有氣體聚積，將使傳熱的熱阻增加，降低設(shè)備的傳熱效果。因此水中溶解有任何氣體都是不利的，尤其是氧氣，它將直接威脅設(shè)備的安全運行。在火電廠采用熱力除氧，除氧器本身又是給水回熱系統(tǒng)中的一個混合式加熱器，同時高壓加熱器的疏水、化學補水及全廠各處水質(zhì)合格的高壓疏水、排汽等均可匯入除氧器加以利用，減少發(fā)電廠的汽水損失。 一、無頭除氧器工作原理 來自低壓加熱器的主凝結(jié)水（含補充水）經(jīng)進水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)后，進入除氧器，與其他各路疏水在除氧器內(nèi)混合，經(jīng)噴頭或多孔管噴出，形成傘狀水膜，與由下而上的加熱蒸汽進行混合式傳熱和傳質(zhì)，給水迅速達到工作壓力下的飽和溫度。此時，水中的大部份溶氧及其他氣體基本上被解析出來，達到除氧的目的。從水中析出的溶氧及其他氣體則不斷地從除氧器頂部的排汽管隨余汽排出器外。進入除氧器的高加疏水也將有一部分水閃蒸汽化作為加熱汽源，所有的加熱蒸汽在放出熱量后被冷凝為凝結(jié)水，與除氧水混合后一起向下經(jīng)出水口流出。為了使除氧器內(nèi)的水溫保持在工作壓力下的飽和溫度，可通過再沸管引入加熱蒸汽至除氧器內(nèi)。除氧水則由出水管經(jīng)給水泵升壓后進入高壓加熱器 二、除氧設(shè)備技術(shù)參數(shù) 除氧器的型式為：無頭臥式，型號為：YC2022。主要技術(shù)參數(shù)如下：設(shè)計出力2022t/h、最大出力 2110t/h，設(shè)計壓力為 、設(shè)計溫度為：376℃滑壓運行范圍 ～。 三、 除氧設(shè)備的結(jié)構(gòu) 2 除氧器結(jié)構(gòu) 本除氧器為臥式雙封頭、噴頭、再熱沸騰管結(jié)構(gòu)。外直徑為 3850mm，總長約31800mm，總高 5660mm。外殼封頭壁厚為 28mm，筒身壁厚為 25mm，材質(zhì)均為16MnR。左、右封頭上裝設(shè)有 DN600 的人孔，供檢修除氧器內(nèi)件用。筒身頂上設(shè)有DN250 的安全閥二只及其它接口。內(nèi)件主要由混合水室，噴頭，再熱沸騰管，及下水管等組成。除氧器設(shè)三個支座，兩端滾動，中間限位。相鄰兩支座間距為10000mm，筒體下方裝設(shè)了防渦流裝置的出水口三個及放水口等，筒身上還裝設(shè)有單室平衡容器，就地磁翻板水位計，就地溫度計，壓力表等配套附件。在除氧系統(tǒng)上還