【文章內(nèi)容簡介】 壓汽輪機轉(zhuǎn)子，它的葉片節(jié)距直徑降低。另外由于軸向 推力更小，僅需要非常小的平衡活塞。 轉(zhuǎn)子材料 5 沒有對應(yīng)材料的發(fā)展，蒸汽輪機設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展是不可能的。高溫下有好的抗蠕變性能的合金鋼的發(fā)展以及有好的機械及高斷裂韌性的其他合金鋼的發(fā)展，是冶金領(lǐng)域重大成就的一個方面。另外生產(chǎn)能夠在高溫和低溫下都適用的組件，驗證了煉鋼技術(shù)的進步。這些組件有很大的物理尺寸，而且有能夠滿足嚴格的內(nèi)部缺陷要求的一致的材料性能。 高溫轉(zhuǎn)子既要求蠕變強度、斷裂強度，還要求一定的延展性。利用鍛 造的鉻鉬釩鋼制造的轉(zhuǎn)子能滿足這些要求。鉻鉬釩合金剛是一種鐵素體材料，能夠提供可能最好的蠕變性能。 對于低溫轉(zhuǎn)子，主要的要求是有相對高的伸張強度和高的韌性。 由于 鎳鉻鉬釩整鍛轉(zhuǎn)子鍛件避免了套裝轉(zhuǎn)子冷縮配合時的復(fù)雜性，所以目前的轉(zhuǎn)子采用了這種結(jié)構(gòu)。對于套轉(zhuǎn)低壓轉(zhuǎn)子，它的軸和輪盤都采用了鎳含量高達 %的鎳鉻鉬釩合金鋼；對于大型整鍛轉(zhuǎn)子，為了獲得整鍛轉(zhuǎn)子所必需的伸張性能，也首選這種合金鋼材料。對于采用一系列實心輪盤組成的裝配式低壓轉(zhuǎn)子的設(shè)計，需要一定的焊接技術(shù)。這時對于合金鋼材的需求是矛盾的，一方面是對伸 張強度的要求，另一方面是可焊接性的要求。 因為低壓轉(zhuǎn)子可能在不超過周圍環(huán)境溫度很多的溫度下運行。這樣，提供防止脆性斷裂的安全裝置是重要的。對于輪盤、葉輪和整鍛轉(zhuǎn)子，使用可能最低的脆性轉(zhuǎn)變溫度的材料，采用嚴格的無損檢測，以及斷裂力學(xué)的評估都為低壓轉(zhuǎn)子的安全運行提供了必要的（框架）保證。 %NiCrMoV鋼的 FATT 值低。在水淬冷和回火條件下，加上對材料成分的仔細控制， %NiCrMoV 鋼的 FATT 值很好地低于環(huán)境溫度，有高的抗拉性能以及隨之而來的斷裂韌性。 超速試驗 所有大型汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子 在制造時，都規(guī)定要做耐超速 20%試驗。這樣在轉(zhuǎn)子的運行轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，能夠保證很好的轉(zhuǎn)子平衡。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。另外對轉(zhuǎn)子進行超速試驗還能驗證鍛件，因為在超速運行時，轉(zhuǎn)子的離心應(yīng)力要大于常規(guī)運行中的離心應(yīng)力，由此為衡量防止轉(zhuǎn)子自發(fā)快速斷裂的裕度提供了定量手段。 轉(zhuǎn)子平衡 在裝配好葉片后，需要對轉(zhuǎn)子進行動平衡和靜平衡。對于套裝轉(zhuǎn)子，在裝配前須先對裝好葉片的葉輪單獨進行平衡。 靜平衡是指轉(zhuǎn)子重量均勻地置于軸心周圍。將轉(zhuǎn)子置于水平放置的刀 刃支撐上，滾動轉(zhuǎn)子可進行靜平衡檢測。 動平衡是指針對任一個軸承支撐，沿軸向方向轉(zhuǎn)子不平衡重量的動量之和達到零。動平衡試驗是將轉(zhuǎn)子置于彈性支撐面上，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子同時測量振動，并且通過添加或減少重量一直到振動可忽略為止。 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。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對應(yīng)于它的自振頻率，殘余的不平衡力會被放大并可能達到危險的程度。 臨界轉(zhuǎn)速可高于運行轉(zhuǎn)速，也可低于運行轉(zhuǎn)速，這和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有關(guān)。如果臨界轉(zhuǎn)速低于運行轉(zhuǎn)速，我們稱之為撓性軸。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。 隨著轉(zhuǎn)子長度增加，轉(zhuǎn)子直徑下降，臨界轉(zhuǎn)速會降低?，F(xiàn)代大型機組的趨勢是提供剛性轉(zhuǎn)子（臨界轉(zhuǎn)速高于運行轉(zhuǎn)速）。因為大型機組的轉(zhuǎn)子長度增加（安裝所需的動葉級數(shù)需要），隨著轉(zhuǎn)子直徑的增大，達到了一定的剛性。 大型機組的轉(zhuǎn)子利用實心聯(lián)軸器連接，因此可能由幾個單獨的轉(zhuǎn)子組成的軸應(yīng)該作為一個整體來對待。每個轉(zhuǎn)子都支撐在兩個軸承上，這些軸承支撐不是簡單的支撐。軸承中的油膜有機動性，這會大大影響軸的臨界轉(zhuǎn)速。 聯(lián)軸器 圖 35 汽輪機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)類型 6 由于鍛造轉(zhuǎn)子長度的有限性和在不同溫度和 應(yīng)力條件下，需要采用不同的轉(zhuǎn)子材料，故在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中采用了聯(lián)軸器。大型汽輪發(fā)電機的多缸結(jié)構(gòu)也需要采用一個由聯(lián)軸器連接的軸系。 聯(lián)軸器實質(zhì)上是傳遞扭矩的設(shè)備，但是它們也可能不得不允許相對的角不對中，傳遞軸向推力，并且確保軸向定位或允許相對的軸向位移。它們可分為撓性、半撓性和剛性聯(lián)軸器三種。小型汽輪發(fā)電機上 (如，最高達到 120 MW)常采用撓性和半撓性聯(lián)軸器，而對于大型機組，實際中通常采用剛性聯(lián)軸器。 汽輪機葉片 沖動級 動葉片 零部件及結(jié)構(gòu) 在沖動級中，這種沖動級由 Rateau 專家發(fā)明， 大部分焓降發(fā)生在靜葉中，級的驅(qū)動力來源于通過動葉的蒸汽動量的改變。沖動級設(shè)計的優(yōu)點是緊湊，而且由于動葉中發(fā)生的壓降小，對動葉的間隙相對不敏感。然而，動葉易于受到噴嘴尾跡擾動的影響，所以必須避免共振并維持低的蒸汽彎曲應(yīng)力，而且由于動葉中動量改變相對高，故要求動葉強度高而且可能重。因此在實際中，經(jīng)常把單獨制造好的葉片利用叉形葉根安裝到輪盤上，叉形葉根與在輪緣上機加工出的軸向凸肩相配合。 動葉的外端留有一個或多個凸肩。這些凸肩穿過圍帶上的孔，同時圍帶依次裝入葉片外機加工出的槽中。當把這些凸肩用鉚釘鉚好后，就能把圍 帶固定住。圍帶可用于汽封并且可支撐葉片從而減小振動。每一部分圍帶將一小部分葉片連在一起并且可和下一部分連在一起或搭接，從而形成了強度非常高的結(jié)構(gòu)。因為在所有沖動級葉片的頂部，反動度增加到一定程度，所以在動葉圍帶上有與之一體的軸向汽封片。 靜葉 零部件及結(jié)構(gòu) 靜止噴嘴葉片有兩種制造方法。焊接葉片由一整體鋼板銑制而成，（和沖有葉型孔槽的內(nèi)、外圍帶）共同焊成環(huán)形葉柵，（然后再將它焊在隔板體和隔板外緣之間）組成焊接隔板；而鑄造葉片，由鋼板制成，在澆鑄隔板體時鑄入葉片，用于溫度低于 230℃的場合。在一些最新的機組 上，高壓葉片采用電化學(xué)加工。高壓缸的第一級往往采用沖動級，靜葉片可裝于噴嘴室中，從而避免了隔板的壓力密封問題。由于第一級承擔(dān)了比較大的焓降，這種噴嘴室結(jié)構(gòu)降低了蒸汽對高壓轉(zhuǎn)子和內(nèi)缸的壓力和熱沖擊。 由于沖動級隔板承擔(dān)的壓降大，所以隔板和葉片的強度都需要很高。盡管沖動級隔板在隔板汽封處的直徑相對較小， 但其隔板汽封仍需要盡可能地好從而可以承擔(dān)大的壓差。在動靜部分發(fā)生軸向位移時，要確保對徑向汽封的影響不是很大。 復(fù)速級 汽輪機的第一個高壓級，盡可能增大噴嘴葉柵的壓降。它有時包含有兩個沖動級。這兩個沖動級置于同一 個葉輪上，從而可保護汽缸和轉(zhuǎn)子免于較高溫度、壓力蒸汽的沖擊。由于這種級的焓降相當于四個沖動級，所以盡管會犧牲一些效率，但小型的便宜的汽輪機上會采用這種級。它不再用于帶基本負荷的大型汽輪機上。這種級的噴嘴，采用縮放型，會產(chǎn)生很高的蒸汽動能，其中一部分用于動葉的第一列葉柵，剩下的經(jīng)過靜止導(dǎo)向葉片改變方向后，用于第二列葉柵。它的動葉和噴嘴葉片都由實心鋼板機加工而成，要求強度非常高。 反動級 靜葉片和動葉片 — 零部件及結(jié)構(gòu) 盡管稱之為“反動級”，實際上反動級的沖