【正文】 小齒輪用鍵 的校核 ................................... 32 支撐底板的設(shè)計 ..................................... 32 汽輪機中壓軸環(huán)抱機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ..................... 33 立柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ..................................... 34 4．電氣控制部分設(shè)計 ........................................ 36 總述 ................................................... 36 電氣控制線路簡介 ....................................... 36 電氣控制線路的組成和作用 ............................ 36 籠式異步電動機典型控制電路 .......................... 36 ................................. 39 ............................................. 40 ................................................. 43 ..................................................... 44 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 1 頁 共 53 頁 當(dāng)前，我國汽輪機檢修還處于發(fā)展階段，通常的檢修只是停滯與傳統(tǒng)的檢修方法，如通過吊車起吊使主軸轉(zhuǎn)動，達(dá)到安裝定位和檢修，其次是通過啟動和停止盤車的手動裝置驅(qū)動主軸轉(zhuǎn)動。例如吊車的起吊或多或少會使主軸彎矩偏移、嚴(yán)重時可能會使主軸因受力過大而折斷，造成嚴(yán)重的機械事故，傷及人身安全和國家財產(chǎn)，因此，這種方法不宜推廣使用。 目前，國內(nèi)在這方面的研究已逐步成熟起來，與國際接 軌，但在很多方面還需改進(jìn)。 行業(yè)格局發(fā)生很大的變化。他們在機械方面具有雄后的技術(shù)和經(jīng)濟實力，代表著世界領(lǐng)先水平，今后將對中國機械行業(yè)的生產(chǎn)格局產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。二是國內(nèi)著名大企業(yè)成功介入機械產(chǎn)品的生產(chǎn)，并向多品種方向發(fā)展，憑借大廠在經(jīng)驗、技術(shù)、經(jīng)濟、制造方面的實力，其機械產(chǎn)品在銷售市場上已經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位 。 汽輪機檢修盤車主要用于汽輪機主軸的檢修和安裝定位。隨著國內(nèi)汽輪機行業(yè)的發(fā)展，各種檢修裝置供應(yīng)商之間競爭激烈，選擇一種高性能、高效率的檢修裝置是企業(yè)降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)競爭力的一種行之有效的途徑。同時解決了許多傳統(tǒng)檢 修裝置在檢修過程中出現(xiàn)的問題。 汽輪機檢修盤車是一個新型的機械課題，對設(shè)計者的機械基礎(chǔ)知識要求較高，同時實踐經(jīng)驗也必不可少。 選題背景 汽輪機是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機械功的旋轉(zhuǎn)式動力機械，是蒸汽動力 裝置 的主要 設(shè)備 之一。隨著我國節(jié)能減排意識的不斷提高，國家逐步取代小機組，改用大容量機組，這就給大機組汽輪機檢修提出了新的問題。本課題就是旨在 300MW 以上大容量機組的檢修盤車傳動系統(tǒng)設(shè)計初步。 汽輪機簡介 汽輪機（ steam turbine）汽輪機是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成為機械功的旋轉(zhuǎn)式動力機械。主要用作發(fā)電用的原動機，也可直接驅(qū)動各種泵、風(fēng)機、壓縮機和船舶螺旋槳等。 汽輪機發(fā)展歷程 公元 1 世紀(jì)，亞歷山大的希羅記述的利用蒸汽反作用力而旋轉(zhuǎn)的汽轉(zhuǎn)球，又稱為風(fēng)神輪，是最早的反動 汽輪機式汽輪機的雛形。 1882 年，瑞典的 拉瓦爾制成第一臺 5馬力（ 千瓦）的單級沖動式汽輪機。 1910 年，瑞典的 B.amp。 19 世紀(jì)末，瑞典拉瓦爾和英國帕森斯分別創(chuàng)制了實用的汽輪機。單級沖動式汽輪機功率很小，現(xiàn)在已很少采用。多級結(jié)構(gòu)為增大汽輪機功率開拓了道路，已被廣泛采用，機組功率不斷增大。 20世紀(jì)初，美國的柯蒂斯制成多個速度級的汽輪機，每個速度級一般有兩列動葉，在第一列動葉后在汽缸陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 3 頁 共 53 頁 上裝有導(dǎo)向葉片，將汽流導(dǎo)向第二列動葉。 國際汽輪機發(fā)展?fàn)顩r 1883 年瑞典工程師拉瓦爾設(shè)計制造出了第一臺單級沖動式汽輪機，隨后在 1884年英國工程師帕森斯設(shè)計制造了第一臺單級反動式汽輪機，雖然當(dāng)時的汽輪機和我們現(xiàn)在的汽輪機相比結(jié)構(gòu)非常簡單，但是從此推動了汽輪機在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用 ，被廣泛應(yīng)用在電站、航海和大型工業(yè)中。1972 年瑞士 BBC 公司制造的 1300MW 雙軸全速汽輪機在美國投入運行，設(shè)計參數(shù)達(dá)到24Mpa，蒸汽溫度 538176。 C。主要是大容量汽輪機有如下特點：降低單位功率投資成本；（如 800MW機組比 500MW 汽輪機的千瓦造價低 17%； 1200MW 機組比 800MW 機組的千瓦造價低15%— 20%）提高運行經(jīng)濟性；（如法國的 600MW 機組比國產(chǎn)的 125MW 機組的熱耗率低276kj/，每年可節(jié)約燃煤 4萬噸）加快電網(wǎng)建設(shè)速度，滿足經(jīng)濟發(fā)展需要；提高電網(wǎng)的調(diào)峰能力。汽輪機是一種以蒸汽為動力 ，并將蒸氣的熱能轉(zhuǎn)化為機械功的旋轉(zhuǎn)機械，是現(xiàn)代火力發(fā)電廠中應(yīng)用最廣泛的原動機。沖動式汽輪機蒸汽主要在靜葉中膨脹，在動葉中只有少量的膨脹。由于反動級不能作成部分進(jìn)汽，因此第一級調(diào)節(jié)級通常采用單列沖動級或雙列速度級。 目前世界上生產(chǎn)沖動式汽輪機的企業(yè)有：美國通用公司（ GE）、英國通用公司（ GEC）、日本的東芝（ TOSHIBA）和日立、俄羅斯的列寧 格勒金屬工廠等。沖動式汽輪機為隔板型，如國產(chǎn)的 300MW 高中壓合缸汽輪機；反動式汽輪機為轉(zhuǎn)鼓型（或筒型），如上海汽輪機廠引進(jìn)的 300MW、 600MW 汽輪機。目前的大機組普遍采用了高中壓合缸的雙層結(jié)構(gòu)，高中壓轉(zhuǎn)子采用一根轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，高、中、低壓轉(zhuǎn)子全部采用整鍛結(jié)構(gòu)，軸承較多地采用了可傾瓦結(jié)構(gòu)。日本正在開發(fā)一種新的合金材料，將使高中、低壓轉(zhuǎn)子一體化成為可能。 1955 年上海汽輪機廠制造出第一臺 6MW汽輪機。 70年代進(jìn)口了 10 臺 200— 320MW 機組，分別安裝在了陡河、元寶山、大港、清河電廠。 1987 年采用引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的 300MW 機組在石橫電廠投入運行； 1989 年采用引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的 600MW 機組在平圩電廠投入運行； 2020 年從俄羅斯引進(jìn)兩臺超臨界800MW 機組在綏中電廠投入運行。哈爾濱汽輪機廠 1956 年建廠，先后設(shè)計制造了我國第一臺 25MW、50MW、 100MW 和 200MW 汽輪機， 80年代從美國西屋公司引進(jìn)了 300MW 和 600MW 亞臨界汽輪機的全套設(shè)計和制 造技術(shù)，于 1986 年制造成功了我國第一臺 600MW 汽輪機，目前自主研制的三缸超臨界 600MW 汽輪機已經(jīng)投入生產(chǎn)。北京北重汽輪電機有限責(zé)任公司做為后起之秀，以 300MW 機組為主導(dǎo)產(chǎn)品，它是由始建于 1958 年的北京重型電機廠通過資產(chǎn)轉(zhuǎn)型在 2020 年 10 月份成立的又一大動力廠，目前 2 臺 600MW 汽輪機也已經(jīng)陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 5 頁 共 53 頁 在今年投入生產(chǎn)。 汽輪機的工作原理 汽輪機是能將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為機械功的外燃回轉(zhuǎn)式機械，來自鍋爐 的蒸汽進(jìn)入汽輪機后，依次經(jīng)過一 系列環(huán)形配置的噴嘴和動葉，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為汽輪機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機械能。 汽輪機的 配套設(shè)施 汽輪機通常在高溫高壓及高轉(zhuǎn)速的條件下工作，是一種較為精密的重型機械，一般須與鍋爐（或其他蒸汽發(fā)生器）、發(fā)電機 (或其他被驅(qū)動機械 )以及凝汽器、加熱器、泵等組成成套設(shè)備，一起協(xié)調(diào)配合工作。轉(zhuǎn)子包括主軸、 葉輪、動葉片和聯(lián)軸器等。 1）汽缸 汽缸是汽輪機的外殼，其作用是將汽輪機的通流部分與大氣隔開，形成封閉的汽室，保證蒸汽在汽輪機內(nèi)部完成能量的轉(zhuǎn)換過程，汽缸內(nèi)安裝著噴嘴室、隔板、隔板套等零部件； 汽缸一般采用合金鋼或碳鋼鑄造結(jié)構(gòu)，低壓段可根據(jù)容量和結(jié)構(gòu)要求，采用鑄造結(jié)構(gòu)或由簡單鑄件、型鋼及鋼板焊接的焊接結(jié)構(gòu)。單層缸多用于中低參數(shù)的汽輪機。分為高壓內(nèi)缸和高壓外缸。高壓外缸由前后共四個貓爪支撐在前軸承箱上。 中壓缸由中壓內(nèi)缸和中壓外缸組成。中壓外缸由水平中分面 分開，形成上下汽缸。 低壓缸為反向分流式，每個低 壓缸一個外缸和兩個內(nèi)缸組成，全部由板件焊接而成。低壓外缸由裙式臺板支承，此臺板與汽缸下半制成一體，并沿汽缸下半向兩端延伸。每塊裙式臺板分別安裝在被灌漿固定在基 礎(chǔ)上的基礎(chǔ)臺板上。 2）轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子是由合金 鋼鍛件整體加工出來的。 所有轉(zhuǎn)子都被精加工，并且在裝配上所有的葉片后，進(jìn)行全速轉(zhuǎn)動試驗和精確動平衡。各部件與主軸之間采用過盈配合，以防止葉輪等因離心力及溫差作用引起松動，并用鍵傳遞力矩。套裝轉(zhuǎn)子在高溫下，葉輪與主軸易發(fā)生松動。 整鍛轉(zhuǎn)子：葉輪、軸封套、聯(lián)軸節(jié)等部件與主軸是由一整鍛件削而成，無熱套部分，這解決了高溫下葉輪與軸連接容易松動的問題。結(jié)構(gòu)緊湊，對啟動和變工況適應(yīng)性強，宜于高溫下運行，轉(zhuǎn)子剛性好，但是鍛件大，加工工藝要求高，加工周期長，大鍛件質(zhì)量難以保證。它主要由若干個葉輪與端軸拼合焊接而成。 圖 汽輪機轉(zhuǎn)子 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 7 頁 共 53 頁 組合轉(zhuǎn)子：由整鍛結(jié)構(gòu)套裝結(jié)構(gòu)組合而成，兼有兩種轉(zhuǎn)子的優(yōu)點 ?，F(xiàn)代汽輪機常用的聯(lián)軸器常用三種形式：剛性聯(lián)軸器，半撓性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。 （ 2）半撓性聯(lián)軸器 右側(cè)聯(lián)軸器與主軸鍛成一體，而左側(cè)聯(lián)軸器用熱套加雙鍵套裝在相對的軸端上。波形套筒在扭轉(zhuǎn)方向是剛性的，在變曲方向剛是撓性的。 這種聯(lián)軸器，可以減弱或消除振動的傳遞。 4）靜葉片 隔板用于固定靜葉片，并將汽缸分成若干個汽室。 葉片一般由葉型、葉根和葉頂三個部分組成。按葉型部分橫截面的變化規(guī)律，葉片可以分為等截面直葉片、變截面直葉片、扭葉片、彎扭葉片。但是氣動性能差，主要用于短葉片。 葉根是將葉片固定在葉輪或轉(zhuǎn)鼓上的連接部分。 T 形葉根：加工裝配方便，多用于中長葉片。 叉形葉根：加工簡單，裝配方便，強度高，適應(yīng)性好。 汽輪機的短葉片和中長葉片通常在葉頂用圍帶連在一起，構(gòu)成葉片組。 圍帶的作用：增加葉片剛性，改變?nèi)~片的自振 頻率，以避開共振，從而提高了葉片的振動安全性；減小汽流產(chǎn)生的彎應(yīng)力；可使葉片構(gòu)成封閉通道，并可裝置圍帶汽封，減小葉片頂部的漏氣損失。但是拉筋增加了蒸汽流動損失，同時拉筋還會削弱葉片的強度，因此在滿足了葉片振動要求的情況下，應(yīng)盡量避免采用拉筋，有的長葉片就設(shè)計成自由葉片。為了防止蒸汽泄漏和空氣漏入，需要有密封裝置，通常稱為汽封。 7）汽輪機 軸承 軸承是汽輪機一個重要的組成部分，分為徑向支持軸承和推力軸承兩種類型，它們用來承受轉(zhuǎn)子的全部重力并且確定轉(zhuǎn)子在汽缸中的正確位置。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 9 頁 共 53 頁 1） 按結(jié)構(gòu) 有單級汽輪機和多級汽輪機；各級裝在一個汽缸內(nèi)的單缸汽輪機，和各級分裝在幾個汽缸內(nèi)的多缸汽輪機；各級裝在一根軸上的單軸汽輪機，和各級裝在兩根平行軸上的雙軸汽輪機等。 3） 按熱力特性 有為凝汽式、供熱式、背壓式、抽汽式和飽和蒸汽汽輪機等類型。 4） 按用途 可分為為電站汽輪機、工業(yè)汽輪機、船用汽輪機等。 6） 其他 另外還可按照蒸汽初壓 (低壓、中壓、高壓、超高壓、亞臨界、超臨界 )、排列方式 (單軸、雙軸 )等進(jìn)行分類。大功率汽輪機可以采用較高的蒸汽壓力和溫度，故熱效率較高。 發(fā)展前景 汽輪機的出現(xiàn)推動了電力工業(yè)的發(fā)展，到 20世紀(jì)初，電站汽輪機單機功率已達(dá) 10 兆瓦。 此后的經(jīng)濟衰退和第二次世界大戰(zhàn)期間爆發(fā)，使汽輪機單機功率的增大處于停頓狀態(tài)?，F(xiàn)在許多國家常用的單機功 率為 300～ 600兆瓦。汽輪機種類很多，并有不同的分類方法。大功率凝汽式汽輪機所需的排汽面積很大，末級葉片須做得很長。汽輪機熱耗率是每輸出單位機械功所消耗的蒸汽熱量，熱效率是輸出機械功與所耗蒸汽熱量之比。因此，電站熱耗率比單獨汽輪機的熱耗率高，電站熱效率比單獨汽輪機的 熱效率低。如果熱效率絕對值能提高 1%，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤 6 萬噸。為了提高汽輪機熱效率，除了不斷改進(jìn)汽輪機本身的效率，包括改進(jìn)各級葉片的葉型設(shè)計 (以減少流動損失 )和降低閥門及進(jìn)排汽管損失以外，還可從熱力學(xué)觀點出發(fā)采取措施。早期汽輪機所用新蒸汽壓力和溫度都較低，熱效率低于 20%。隨著高溫材料的不斷改進(jìn)，蒸汽溫度逐步提高到 535℃ ，壓力也提高到 6～ 兆帕，個別的已達(dá) 16 兆帕，熱效率達(dá) 30%以上。以后又有新蒸汽溫度為 650℃ 的汽輪機。使用這些汽輪機的熱效率約為 40%。不過排汽壓力主要取決凝汽器的真空度，真空度又取決于冷卻水的溫度和抽真空的設(shè)備（通常稱為真空泵），如果采用過低的排汽壓力，就需要增大冷卻水流量、增大凝汽器冷卻水和冷卻介質(zhì)的換熱面、降低被使用的冷卻水的溫度和抽真空的設(shè)備，較長的末級葉片，但同時真空太低又會導(dǎo)致汽輪機汽缸（低壓缸）的蒸汽流速加快，使汽輪機汽缸（低壓缸）差脹加劇，危及汽輪機安全運轉(zhuǎn)。船用汽輪機組為了減輕重量，減小尺 寸 ,常用 ～ 兆帕的排汽壓力。提高汽輪機的熱效率，對節(jié)約能源有著重大的意義。 現(xiàn)代核電站汽輪機的數(shù)量正在快速增加，因此研究適用于不同反應(yīng)堆型的、性能良好的汽輪機具有特別重 要