【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 件下，轉(zhuǎn)子的溫度變化比汽缸快，因此轉(zhuǎn)子與汽缸之間存在膨脹差，而這差值是指轉(zhuǎn)子相對(duì)于汽缸而言的，故稱(chēng)為相對(duì)膨脹差，簡(jiǎn)稱(chēng)脹差(汽缸與轉(zhuǎn)子間的相對(duì)膨脹之差 )。 ? 在機(jī)組啟動(dòng)加熱時(shí)，轉(zhuǎn)子的膨脹大于汽缸，其相對(duì)膨脹差值被稱(chēng)為正脹差。而當(dāng)汽輪機(jī)停機(jī)冷卻時(shí)，轉(zhuǎn)子冷卻較快，其收縮亦比汽缸快，產(chǎn)生負(fù)脹差。負(fù)脹差也說(shuō)明了機(jī)組有汽缸膨脹快，轉(zhuǎn)子膨脹得慢的情況，該情況發(fā)生在有法蘭加熱裝置而使用不當(dāng)?shù)钠啓C(jī)上。 ? 本機(jī)組推力軸承設(shè)在高壓缸后軸承座內(nèi)，汽輪機(jī)推力軸承的位置，就是轉(zhuǎn)子相對(duì)于汽缸膨脹的死點(diǎn)，本機(jī)組死點(diǎn)設(shè)在 2軸承座內(nèi)。高壓缸轉(zhuǎn)子從推力軸承處開(kāi)始朝高壓缸前軸承座方向膨脹；中壓缸轉(zhuǎn)子則從推力軸承處開(kāi)始朝發(fā)電機(jī)方向膨脹。低壓缸轉(zhuǎn)子在軸系膨脹作用下，從推力軸承向發(fā)電機(jī)的方向偏移。 本汽輪機(jī)汽缸與轉(zhuǎn)子的膨脹圖 。 Company Logo 石二二期 660MW 汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu) ? 高壓缸和高壓轉(zhuǎn)子從推力軸承處開(kāi)始朝高壓缸前軸承座方向膨脹，高壓轉(zhuǎn)子和高壓缸之間的脹差，是由從高壓缸后軸承座開(kāi)始的膨脹不同而產(chǎn)生的，因此在距推力軸承最遠(yuǎn)的一端，高壓缸的差脹最大，高壓轉(zhuǎn)子的膨脹量比高壓缸的膨脹量小，因此出現(xiàn)負(fù)脹差。 ? 對(duì)于中壓缸和兩個(gè)低壓缸來(lái)講，差脹情況比較復(fù)雜，因?yàn)檫@三個(gè)汽缸均采用了雙流布置。中壓缸和中壓轉(zhuǎn)子從推力軸承處開(kāi)始朝發(fā)電機(jī)方向膨脹，中壓缸轉(zhuǎn)子和汽缸之間的差脹，也是由從高壓缸后軸承座開(kāi)始的膨脹不同而產(chǎn)生的，因此在距推力軸承最遠(yuǎn)的一端，中壓缸的差脹最大，中壓轉(zhuǎn)子的膨脹量比中壓缸的膨脹量大，因此出現(xiàn)正脹差。低壓缸轉(zhuǎn)子和汽缸之間的差脹，是由軸的膨脹與低壓內(nèi)缸的位移不同而造成的，低壓內(nèi)缸的位移由中壓外缸和低壓內(nèi)缸膨脹產(chǎn)生（中壓外缸和低壓內(nèi)缸之間用推力螺栓聯(lián)接）。 Company Logo 石二二期 660MW 汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu) 第三節(jié) 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與葉片 一 . 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子 ?轉(zhuǎn)子是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的總稱(chēng)，它負(fù)責(zé)把從噴嘴葉柵出來(lái)的蒸汽動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)橥苿?dòng)軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，是汽輪機(jī)的重要部件。我們知道，汽輪機(jī)是高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，轉(zhuǎn)子在高溫和高濕度環(huán)境中工作，除了在動(dòng)葉通道中完成能量轉(zhuǎn)換、主軸傳遞扭矩外，勢(shì)必還要承受動(dòng)葉和主軸部件在旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的離心力及各部分溫差引起的熱應(yīng)力，以及由振動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力。因此，汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子必須要用耐熱性能優(yōu)良、高強(qiáng)度、高韌性的金屬材料制造。為了保證汽輪機(jī)通流部分有較高的效率，轉(zhuǎn)子和靜止部件之間所留的間隙很小。如果轉(zhuǎn)子上存在缺陷，就會(huì)直接影響到汽輪機(jī)運(yùn)行的安全性，所以轉(zhuǎn)子是汽輪機(jī)設(shè)備極為重要的部件之一。 Company Logo 石二二期 660MW 汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu) ? 按主軸與其它部件間的組合方式，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子可分為套裝轉(zhuǎn)子、整鍛轉(zhuǎn)子、焊接轉(zhuǎn)子和組合轉(zhuǎn)子四大類(lèi)。一臺(tái)機(jī)組采用何種類(lèi)型轉(zhuǎn)子，由轉(zhuǎn)子所處的溫度條件和鍛冶技術(shù)來(lái)確定。石二二期二期 660MW機(jī)組汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子采用的是整鍛轉(zhuǎn)子，鍛件進(jìn)口，無(wú)中心孔。汽輪機(jī)設(shè)計(jì)允許不揭缸進(jìn)行轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡。 ? 廠(chǎng)商承諾提供的轉(zhuǎn)子可以保證汽輪機(jī)在所有穩(wěn)定運(yùn)行工況下（轉(zhuǎn)速為額定值）運(yùn)行時(shí)，在任何軸頸上所測(cè)得的雙振幅（水平、垂直方向）相對(duì)振動(dòng)值不大于 ，軸承座振動(dòng)限值不大于 ，各轉(zhuǎn)子軸系在通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)各軸頸雙振幅相對(duì)振動(dòng)允許值不大于，軸承座的振動(dòng)值不大于 。 ? 石二二期 660MW 機(jī)組汽輪機(jī)高壓轉(zhuǎn)子和中壓轉(zhuǎn)子鍛件材料均為10CrMoWV 鋼，其 FATT（ 50%為脆性） ≤50176。 C。該材料的 FATT 值優(yōu)于常規(guī) 1CrMoV 和 12CrMoV 鋼，同時(shí)又具有良好的高溫蠕變強(qiáng)度。低壓轉(zhuǎn)子鍛件材料為 鋼。其 FATT（ 50%為脆性） ≤－ 10176。 C，具有良好的低溫抗脆斷性能。高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子和低壓轉(zhuǎn)子的 FATT 試樣取自軸頸部位，以避免在轉(zhuǎn)鼓中心取樣造成應(yīng)力的增加（ FATT: 脆性轉(zhuǎn)變溫度。低碳鋼和高強(qiáng)度合金鋼在某些溫度下有較高的沖擊韌性，但隨著溫度的降低，其沖擊韌性將有所下降，沖擊韌性顯著下降時(shí)的溫度稱(chēng)低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度（ FATT），金屬的低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度就是脆性斷口占 50％時(shí)的溫度。）。 Company Logo 石二二期 660MW 汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu) ?石二二期二期兩臺(tái) 660MW超超臨界壓力汽輪機(jī)為反動(dòng)式，汽輪機(jī)組的軸系由 1個(gè)單流程反向高壓轉(zhuǎn)子、 1個(gè)雙流程中壓轉(zhuǎn)子和 2個(gè)雙流程低壓轉(zhuǎn)子組成。這 4個(gè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子均為整鍛式轉(zhuǎn)子，由整鍛主軸及一體鍛造的聯(lián)接法蘭和插入式葉片組成，所有轉(zhuǎn)子均無(wú)中心孔。各轉(zhuǎn)子之間全部采用剛性聯(lián)軸器連接。采用整鍛轉(zhuǎn)子的目的在于縮小轉(zhuǎn)子的軸向尺寸、避免套裝轉(zhuǎn)子可能出現(xiàn)的松動(dòng)等不足、提高機(jī)組的負(fù)荷適應(yīng)性和運(yùn)行靈活性。汽輪機(jī)的每根轉(zhuǎn)子分別由兩個(gè)軸承支承，軸系的推力盤(pán)（軸系相對(duì)死點(diǎn)）設(shè)在中壓轉(zhuǎn)子的前端，即位于中軸承座（箱）內(nèi)。 Company Logo 石二二期 660MW 汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu) ? 高、中轉(zhuǎn)子通流部分的主要特點(diǎn)有： ①小直徑、多級(jí)數(shù)、雖然增加了制造成本，但是也提高了輪周的效率，減小了轉(zhuǎn)子的應(yīng)力。 ②各葉片級(jí)與靜葉對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子上裝有汽封，形成較大的漏氣阻尼，有效的減少了漏氣損失。 ③動(dòng)葉基本采用“ T”葉根，與側(cè)裝式葉根相比，減少了軸向漏氣損失。 ? 石二二期 660MW超超臨界汽輪機(jī)組各轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速 名稱(chēng) 單位 轉(zhuǎn)速 高壓轉(zhuǎn)子 軸段 (一階 /二階 ) r/min 2150/10040 軸系 (一階 /二階 ) r/min 2040/6960 中壓轉(zhuǎn)子 軸段 (一階 /二階 ) r/min 2250/6680 軸系 (一階 /二階 ) r/min 2040/5250 低壓轉(zhuǎn)子 I 軸段 (一階 /二階 ) r/min 1320/4100 軸系 (一階 /二階 ) r/min 1220/3520 低壓轉(zhuǎn)子 II 軸段 (一階 /二階 ) r/min 1320/4100 軸系 (一階 /二階 ) r/min 1300/3620 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 軸段 (一階 /二階 ) r/min 840/2180 軸系 (一階 /二階 ) r/min 749/2176 Company Logo 石二二期 660MW 汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu) 二．汽輪機(jī)葉片 1. 靜葉 ? 汽輪機(jī)葉片按用途可分為動(dòng)葉片和靜葉片兩種。 ? 靜葉片安裝在隔板或持環(huán)上。在靜葉柵中，蒸汽的壓力和溫度降低，流速增加，將熱力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能。 ? 汽輪機(jī)的靜葉是構(gòu)成汽輪機(jī)級(jí)的主要部件之一。蒸汽在靜葉組成的汽流通道中膨脹加速，將熱能轉(zhuǎn)變成動(dòng)能，從靜葉出來(lái)的高速汽流進(jìn)入動(dòng)葉作功，推動(dòng)動(dòng)葉從而使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。 ? 石二二期二期 660MW超超臨界機(jī)組高壓缸和中壓缸的第一級(jí)靜葉葉片采用斜置靜葉結(jié)構(gòu)，全三維馬刀形葉片，效率高、漏汽損失小。葉根均采用整體正交葉根，葉片上設(shè)有整體正交圍帶。高中壓缸的第一級(jí)設(shè)計(jì)為低反動(dòng)級(jí)，其中在靜葉列中完成大部分能量轉(zhuǎn)換，這樣靜葉列的下游蒸汽溫度已降低。靜葉的兩端受到支持以防止葉尖漏汽，并且第一列靜葉的流量通過(guò)遮擋環(huán)來(lái)提高。 Company Logo 石二二期 660MW 汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu) 2. 動(dòng)葉 ? 動(dòng)葉片安裝在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)鼓上，承受?chē)娮烊~柵射出的高速氣流產(chǎn)生的沖擊力和蒸汽在其中膨脹產(chǎn)生的反作用力，推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，把蒸汽的動(dòng)能和熱力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。 ? 動(dòng)葉片的型線(xiàn)設(shè)計(jì)和工作狀態(tài)直接影響汽輪機(jī)的工作效率，也直接影響汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。另一方面，動(dòng)葉片在工作過(guò)程中，承受著復(fù)雜的動(dòng)、靜應(yīng)力，而且有的還承受著高溫、高壓或濕蒸汽的沖刷、工作環(huán)境十分惡劣。因此，動(dòng)葉片除了要保證高的工作效率外，還應(yīng)保證具有足夠的安全性，包括在動(dòng)靜應(yīng)力作用下的強(qiáng)度、抗振性能和抗腐蝕性能。 ? 每一只動(dòng)葉片通常由葉根部分、中間體、型線(xiàn)部分、圍帶 (葉頂 )四部分組成。動(dòng)葉片由葉根牢固地固定在葉輪或轉(zhuǎn)鼓上，中間體把葉根和葉片型線(xiàn)部分連接成一體；型線(xiàn)部分用于構(gòu)成汽流通道；圍帶用來(lái)與同一級(jí)的其他動(dòng)葉片相連接，以增強(qiáng)抗振性能，同時(shí)起著汽道徑向密封和葉柵軸向密封的作用。 Company Logo 石二二期 660MW 汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu) ? 高中壓缸的第一級(jí)設(shè)計(jì)為低反動(dòng)級(jí)。該汽輪機(jī)高壓缸、中壓缸和低壓缸的第一級(jí)動(dòng)葉葉片采用反動(dòng)度為 30%40%的馬刀形反動(dòng)式葉片，葉根均采用整體正交葉根，葉片上設(shè)有整體正交圍帶板。 ? 低壓動(dòng)葉的第一列葉片為馬刀形葉片級(jí)，設(shè)計(jì)為倒 T型葉根和整體圍帶。最后兩列動(dòng)葉具有樅樹(shù)形葉根，插進(jìn)汽輪機(jī)軸中的軸向槽內(nèi)，并用嵌縫件固定。末級(jí)低壓動(dòng)葉為自由扭葉片，可以承受葉根和葉尖之間相當(dāng)大的轉(zhuǎn)速差，不設(shè)拉筋或圍帶。這些扭葉片采用沖鍛，葉根為樅樹(shù)形葉根，裝配在轉(zhuǎn)子上形狀與之相似的葉根槽中。 Company Logo 石二二期 660MW 汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu) 3. 石二二期 660MW汽輪機(jī)組葉片 石二二期 660MW 汽輪機(jī)組葉片是采用先進(jìn)的、成熟的技術(shù)，使葉片在允許的周波變化范圍內(nèi)不致產(chǎn)生共振。 ⑴關(guān)于石二二期 660MW 汽輪機(jī)組葉片的具體說(shuō)明： ①高、中壓第一級(jí)： 高中壓第一級(jí)采用了斜置靜葉。這種設(shè)計(jì)不僅效率高，而且非常成功的解決了大功率超超臨界汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)的強(qiáng)度及機(jī)組運(yùn)行的可靠性問(wèn)題。其特點(diǎn)： a. 第一組為低反動(dòng)度葉片級(jí)（約 20％的反動(dòng)度），降低進(jìn)入轉(zhuǎn)子動(dòng)葉的溫度。 b．進(jìn)汽的第一級(jí)斜置靜葉結(jié)構(gòu)：效率高，漏汽損失小。 c．滑壓運(yùn)行方式：大幅度提高超臨界機(jī)組部分負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)性。 d． 100％的全周進(jìn)汽，對(duì)動(dòng)葉片無(wú)任何附加激振力。 e．滑壓及全周進(jìn)汽根本上消除了噴嘴調(diào)節(jié)造成的汽隙激振問(wèn)題。 f．滑壓及全周進(jìn)汽使第一級(jí)動(dòng)靜葉片的最大載荷大幅度下降，根本解決了第一葉片級(jí)采用單流程的強(qiáng)度設(shè)計(jì)問(wèn)題。 ②高中低反動(dòng)式全彎曲扭動(dòng)靜葉片級(jí)： a．所有的葉片級(jí)全采用馬刀型。 b．較低的反動(dòng)度葉片級(jí)：根據(jù)最佳的氣動(dòng)設(shè)計(jì)，已不是 50％反動(dòng)度的純反動(dòng)度式葉片，級(jí)的反動(dòng)度控制在 30％～ 50％的水平。 Company Logo 石二二期 660MW 汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu) c．變反動(dòng)度的設(shè)計(jì)原則：即每一葉片級(jí)的反動(dòng)度是不相等的。反動(dòng)度與葉片的幾何尺寸、焓降，進(jìn)出角特性對(duì)應(yīng)的：變反動(dòng)度的設(shè)計(jì)是以最佳的氣動(dòng)特性決定各級(jí)的反動(dòng)度，而不是按統(tǒng)一的反動(dòng)度去犧牲某些氣動(dòng)的性能。不同的反動(dòng)度葉片級(jí)的組合將提高整個(gè)缸的效率。 d．整體自帶圍帶結(jié)構(gòu)，動(dòng)應(yīng)力小，抗高溫蠕變性能好。 e．小直徑，多級(jí)數(shù)，制造成本會(huì)增加，但效率高，轉(zhuǎn)子應(yīng)力小。 f．各葉片級(jí)與靜葉對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子上葉裝有多道汽封，形成較大的漏汽阻尼。 g．動(dòng)葉基本采用 T 葉型葉根，與側(cè)裝式相比，可減少軸向漏汽損失。 ③低壓末三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)葉片級(jí)： a．次末級(jí)及次次末級(jí)為自帶圍帶葉片。 b．末級(jí)為 葉片。靜葉片為全三元的彎扭葉片。 c．長(zhǎng)葉片在允許的周波變化范圍內(nèi)不致產(chǎn)生共振。 ⑵低壓末級(jí)及次末級(jí)葉片具有必要的抗應(yīng)力腐蝕及抗水蝕措施，汽輪機(jī)設(shè)有足夠的除濕用的疏水口。賣(mài)方提供葉片抗水蝕措施。賣(mài)方提供機(jī)組熱耗與背壓的關(guān)系曲線(xiàn)。 Company Logo 石二二期 660MW 汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu) 第四節(jié)汽輪機(jī)軸封 ? 汽輪機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，而靜止部分如汽缸、隔板等固定不動(dòng)，因此轉(zhuǎn)子和固定部分見(jiàn)需要留有適當(dāng)?shù)拈g隙，以避免相互碰磨，然而當(dāng)間隙兩側(cè)存在壓差時(shí)就會(huì)導(dǎo)致漏汽。級(jí)內(nèi)間隙漏汽會(huì)使做功的蒸汽量減少，降低汽輪機(jī)的內(nèi)效率；軸端汽缸間隙漏汽則不僅降低效率，而且影響安全運(yùn)行。 ? 為了阻止蒸汽漏出汽缸和空氣漏入汽缸，汽輪機(jī)的軸封必須配置軸封系統(tǒng)，它由軸封供汽系統(tǒng)和軸封抽汽系統(tǒng)組成。軸封供汽系統(tǒng)向軸封通入高于