汽輪機結構：汽輪機工作原理及構造

　　原標題：汽輪機工作原理及構造

　　汽輪機本體結構

　　汽輪機本體由轉動部分(轉子)和靜止部分(靜體或靜子)兩部分組成：

　　1. 轉動部分：動葉片、葉輪(反動式汽輪機為轉鼓)、主軸和聯軸器及緊固件等旋轉部件；

　　2. 靜止部分：包括汽缸、蒸汽室、噴管、隔板、隔板套(反動式汽輪機為靜葉持環)、汽封、軸承、軸承座、機座、滑銷系統以及有關緊固零件等。

　　汽缸

　　汽缸的作用

　　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離，保證蒸汽在汽輪機內部完成能量轉換過程，形成封閉的汽室。汽缸內安裝著蒸汽室、隔板、隔板套等零部件，以外連接著進汽、排汽、抽汽等管道。

　　汽缸的結構

　　１. 汽缸多做成水平對分形式，即分為上、下汽缸，水平結合面用法蘭螺栓連接。

　　２. 為了合理利用材料，還常以一個或兩個垂直結合面而分為高壓、中壓、低壓等幾段。和水平結合面一樣，垂直結合面亦通過法蘭、螺栓連接，所不同的是垂直結合面通常在制造廠一次裝配完畢就不再拆卸了，有的還在垂直結合面的內園加以密封焊。

　　高、中壓缸雙層缸結構

　　把原單層缸承受的巨大蒸汽壓力分攤給內外兩層缸，減少了每層缸的壓差與溫差;

　　內缸主要承受高溫及部分蒸汽壓力作用，故可做得較薄，則所耗用的貴重耐熱金屬材料相對減少。而外缸因設計有蒸汽內部冷卻，運行溫度較低，故可用較便宜的合金鋼制造，節約優質貴重合金材料;

　　外缸的內、外壓差比單層汽缸時降低了許多，因此減少了漏汽的可能，汽缸的嚴密性能夠得到保障。

　　排汽缸

　　單缸汽輪機的低壓段以及多缸汽輪機的低壓缸，統稱汽輪機的排汽缸。現代大功率凝汽式汽輪機，由于容積流量很大，因而排汽缸尺寸很大，排汽口數目往往不止一個。

　　由于排汽缸內承受的蒸汽壓力、溫度都比較低，它的強度一般沒有什么問題。但是為充分利用排汽余速、減小流動損失，要求排汽缸有合理導流形狀以及防止因剛度不足而產生變形等成了考慮的主要問題。

　　法蘭和連接螺栓

　　汽缸內部承受很大的蒸汽壓力，因此水平結合向的密封是—個非常重要的問題。高參數汽輪機汽缸所承受的壓力很高(特別是高壓缸)，要保證水平結合面的汽密件，就必須采用很厚的法蘭和排列很緊密、尺寸很大的連接螺栓。

　　汽缸的支承及滑銷系統

　　1. 汽缸的支承要平穩，因其自重而產生的撓度應與轉子的撓度近似相等，同時要保證汽缸受熱后能自由膨脹，而其動、靜部分同心狀態不變或變動很小。

　　2. 汽缸的支承定位包括外缸在軸承座和基礎臺板(座架、機架等)上的支承定位，內缸在外缸中的支承定位，以及滑銷系統的布置等。

　　汽缸的支承

　　汽缸的支承在基礎臺板上，基礎臺板又用地腳螺栓固定在基礎上。汽缸的支承方法一般有兩種：一種是汽缸通過貓爪支承在軸承座上，通過軸承座放置在臺板上；另一種是用外伸的撐腳直接放置在臺板上。

　　下缸貓爪支承

　　下汽缸水平法蘭前后延伸的貓爪稱下缸貓爪，又稱工作貓爪(支承貓爪)。在高壓缸的下缸前后各有兩只貓爪，分別支承在高壓缸前后的軸承座上。下缸貓爪支承又可分非中分面支承和中分面支承兩種。

　　上缸貓爪支承

　　上汽缸的貓爪文承稱作上缸貓爪支承，它采用中分面支承方式，上缸法蘭延伸的貓爪(也稱工作貓爪)作為承力面支承在軸承座上，其承力面與汽缸水平中分面在同一平面內。貓爪受熱膨脹時，汽缸中心仍與轉子中心保持—致。

　　排汽缸的支承和排汽缸噴水減溫裝置

　　滑銷系統

　　汽輪機在啟動、停機和運行時，汽缸的溫度變化較大，將沿長、寬、高幾個方向膨脹或收縮。由于基礎臺板的溫度升高低于汽缸，如果汽缸和基礎臺板為固定連接，則汽缸將不能自由膨脹，所以汽缸要設置滑銷系統來解決汽輪機運行中的自由膨脹的問題。

　　滑銷系統通常由橫銷、縱銷、立銷、角銷等組成。

　　噴管組及隔板的結構

　　噴管組

　　近代汽輪機較多采用噴管調節配汽方式，因此汽輪機的第一級噴管，通常都根據調節閥的個數成組布置，這些成組布置的噴管稱為噴管組。它一般有兩種結構形式：一種是中參數汽輪機上采用的由單個銑制的噴管葉片焊接而成的噴管組，另一種是高參數汽輪機上采用的整體銑制焊接而成或精密撓鑄而成的噴管組。

　　隔板

　　1.隔板的作用是固定靜葉片（噴管葉片）并將汽缸內間隔成若干個汽室。

　　2.沖動式汽輪機的隔板主要由隔板外緣、靜葉片和隔板體組成。它可以直接固定在汽缸上或固定在隔板套上，通常都做成水平對分形式，其內園孔處開有隔板汽封的安裝槽。

　　反動式汽輪機的靜葉環和靜葉持環

　　反動式汽輪機采用鼓式轉子，動葉片直接安裝在轉鼓上，靜葉環裝在汽缸內壁或靜葉持環上，所以該類型的機組沒有葉輪和隔板，而采用靜葉環和靜葉持環結構。

　　汽封與軸封系統

　　1.為了減少蒸汽泄漏和防止空氣漏入，需要有密封裝置，通常稱為汽封。汽封按其安裝位置的不同，可分為通流部分汽封、隔板(或靜葉環)汽封、軸端汽封。反動式汽輪機還裝有高、中壓平衡活塞汽封和低壓平衡活塞汽封。

　　2.轉子穿過汽缸兩端處的汽封，簡稱軸封。

　　簡單的軸封系統

　　125MW汽輪機軸封系統

　　軸封系統供氣

　　軸承

　　1.軸承分為徑向支持軸承和推力軸承兩種類型，它們用來承受轉子的全部重量，并確定轉子在汽缸中的正確位置。

　　2.徑向支持軸承用來承擱轉子的重量和旋轉的不平衡力，以保持轉子旋轉中心與汽缸中心一致，從而保證轉子與汽缸、汽封、廂板等靜止部分的徑向間隙正確。

　　3.推力軸承承受蒸汽作用在轉子上的軸向推力，并確定轉子的軸向位置，以保證通流部分動靜間正確的軸向間隙。所以推力軸承被看成轉子的定位點，或稱汽輪機轉子對靜子的相對死點。

　　軸承結構

　　(１) 支持軸承

　　支持軸承又稱徑向軸承或主軸承。主要形式有圓筒形軸承、橢圓形支持軸承、多油楔軸承及可傾瓦軸承等。

　　(２) 推力軸承

　　推力軸承的作用是確定轉子的軸向位置和承受作用在轉子上的軸向推力。

　　通常應用最廣泛的推力軸承是密切爾式推力軸承，它是借助于軸承上的若干片瓦片與推力盤之間構成楔形間隙建立液體摩擦的

　　動葉片

　　1.動葉片安裝在轉子葉輪(沖動式汽輪機)或轉鼓上，接受噴管葉柵射出的高速汽流，把蒸汽的動能轉換成機械能，使轉子旋轉。

　　2.動葉片的工作條件很復雜，承受較高的靜應力和動應力以外，還因其分別處于過熱蒸汽區、兩相過渡區(指從過熱蒸汽區過渡到濕蒸汽區)和濕蒸汽區內工作而承受高溫、高壓、腐蝕和沖蝕作用。

　　3.葉片的結構一般由葉型、葉根和葉頂三部分組成。

　　轉子

　　1.汽輪機轉子可分為輪式轉子和鼓式轉子兩種基本類型。

　　2.輪式轉子裝有安裝動葉片的葉輪，鼓式轉子則沒有葉輪(或有葉輪但其徑向尺寸很小)，動葉片直接裝在轉鼓上。通常沖動式汽輪機采用輪式轉子。

　　3.反動式汽輪機為了減小轉子上的軸向推力，采用鼓式轉子。

　　葉輪

　　1.沖動式汽輪機的轉子上都有葉輪，用來裝置動葉片并將葉片上的轉矩傳遞到主軸上。

　　2. 葉輪由輪緣和輪面組成，安裝式葉輪還有輪鼓。輪緣是安裝葉片的部位，其結構取決葉根型式，輪轂是為了減小內孔應力的加厚部分；輪面將輪緣與輪轂連成一體。

　　3.高、中壓級葉輪上通常開有5—7個平衡孔，以疏通隔板漏汽和平衡軸向推力。

　　聯軸器

　　1.聯軸器又叫靠背輪，用來連接汽輪機的各個轉子以及發電機轉子，并將汽輪機的扭矩傳給發電機。

　　2.在多缸汽輪機中，如果幾個轉子合用一個推力軸承，則聯軸器還將傳遞軸向推力；如果每個轉子都有自己的推力軸承，則聯軸器應保證各轉子的軸向位移互不干擾，即不允許傳遞軸向推力。

　　3.聯軸器通常有三種型式，即剛性聯軸器、半撓性聯軸器和撓性聯軸器。

　　盤車裝置

　　1.在汽輪機沖轉前和停機后使轉子轉動，以避免轉子受熱和冷卻不均而產生熱彎曲。

　　2.盤車前盤動轉子，可以檢查動靜部件間是否有摩擦、潤滑油系統工作是否正常及主軸彎曲是否過大等，用來檢查汽輪機是否具備正常啟動條件。

　　3.按盤車轉速高低，盤車裝置可分為高速盤車和低速盤車兩種。采用高速盤車時可以加快汽缸內的熱交換，減小上、下缸之間及轉子內部溫差，縮短機組啟停時間，并可以在軸承內較好的建立起油膜，保護軸頸和軸瓦。低速盤車時啟動力矩小，沖擊載荷小，有利于延長部件的使用壽命。

　　來源：電力知識課堂

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汽輪機結構：汽輪機工作原理和結構｜ 中國石化

　　1 汽輪機工作原理

　　? 汽輪機是將蒸汽的熱能轉換成機械能的蝸輪式機械。在汽輪機中，蒸汽在噴嘴中發生膨脹，壓力降低，速度增加，熱能轉變為動能。如圖1所示。高速汽流流經動葉片3時，由于汽流方向改變，產生了對葉片的沖動力，推動葉輪2旋轉做功，將蒸汽的動能變成軸旋轉的機械能。

　　圖1 沖動式汽輪機工作原理圖

　　1-軸；2-葉輪；3-動葉片；4-噴嘴

　　2 汽輪機結構

　　? 汽輪機主要由轉動部分(轉子)和固定部分(靜體或靜子)組成。轉動部分包括葉柵、葉輪或轉子、主軸和聯軸器及緊固件等旋轉部件。固定部件包括氣缸、蒸汽室、噴嘴室、隔板、隔板套(或靜葉持環)、汽封、軸承、軸承座、機座、滑銷系統以及有關緊固零件等。

　　套裝轉子的結構如圖2所示。套裝轉子的葉輪、軸封套、聯軸器等部件和主軸是分別制造的，然后將它們熱套(過盈配合)在主軸上，并用鍵傳遞力矩。

　　圖2 套裝轉子結構

　　1-油封環 2-油封套 3-軸 4-動葉槽 5-葉輪 6-平衡槽

　　? 汽輪機主要用途是在熱力發電廠中做帶動發電機的原動機。為了保證汽輪機正常工作，需配置必要的附屬設備，如管道、閥門、凝汽器等，汽輪機及其附屬設備的組合稱為汽輪機設備。圖3為汽輪機設備組成圖。來自蒸汽發生器的高溫高壓蒸汽經主汽閥、調節閥進入汽輪機。由于汽輪機排汽口的壓力大大低于進汽壓力，蒸汽在這個壓差作用下向排汽口流動，其壓力和溫度逐漸降低，部分熱能轉換為汽輪機轉子旋轉的機械能。做完功的蒸汽稱為乏汽，從排汽口排入凝汽器，在較低的溫度下凝結成水，此凝結水由凝結水泵抽出送經蒸汽發生器構成封閉的熱力循環。為了吸收乏汽在凝汽器放出的凝結熱，并保護較低的凝結溫度，必須用循環水泵不斷地向凝汽器供應冷卻水。由于汽輪機的尾部和凝汽器不能絕對密封，其內部壓力又低于外界大氣壓，因而會有空氣漏入，最終進入凝汽器的殼側。若任空氣在凝汽器內積累，凝汽器內壓力必然會升高，導致乏汽壓力升高，減少蒸汽對汽輪機做的有用功，同時積累的空氣還會帶來乏汽凝結放熱的惡化，這兩者都會導致熱循環效率的下降，因而必須將凝汽器殼側的空氣抽出。凝汽設備由凝汽器、凝結水泵、循環水泵和抽氣器組成，它的作用是建立并保持凝汽器的真空，以使汽輪機保持較低的排汽壓力，同時回收凝結水循環使用，以減少熱損失，提高汽輪機設備運行的經濟性。

　　圖3 汽輪機設備組成圖

　　1-主汽閥 2-調節閥 3-汽輪機 4-凝汽器 5-抽汽器 6-循環水泵

　　7-凝結水泵 8-低壓加熱器 9-除氧器 10-除水泵 11-高壓加熱器

　　? 為了調節汽輪機的功率和轉速，每臺汽輪機有一套由調節裝置組成的調節系統。另外，汽輪機是高速旋轉設備，它的轉子和定子間隙很小，是既龐大又精密的設備。為保證汽輪機安全運行，配有一套自動保護裝置，以便在異常情況下發出警報，在危急情況下自動關閉主汽閥，使之停運。調節系統和保護裝置常用壓力油來傳遞信號和操縱有關部件。汽輪機的各個軸承也需要油潤滑和冷卻，因而每臺汽輪機都配有一套潤滑油系統。

　　總之，汽輪機設備是以汽輪機為核心，包括凝汽設備、回熱加熱設備、調節和保護裝置及供油系統等附屬設備在內的一系列動力設備組合。正是靠它們協調有序地工作，才得以完成能量轉換的任務。

汽輪機結構：汽輪機的結構組成

　　汽輪機是一個旋轉原動機，將蒸汽熱能轉化為機械能。其工作原理是蒸汽通過渦輪噴嘴(靜止葉片)時，將蒸汽的熱能轉化為高速流動的蒸汽的動能，然后高速氣流通過工作葉片時，將蒸汽的動能轉化為渦輪轉子轉動的機械能。汽輪機由主體、輔助系統、調控系統等組成。

　　汽輪機機體主要由轉子、定子、軸承和軸承箱、盤車裝置組成。

　　1、轉子：轉子流道中的旋轉部分由主軸、葉輪、葉片和聯軸器等主要部件組成。當轉子工作時，它高速旋轉，除了轉換能量和傳遞扭矩外，它還承受主軸上動葉片和零件質量引起的離心力，以及各零件溫差引起的熱應力，因此轉子是設備重要的部件之一。

　　2、汽輪機的流道中的靜態部分和設備的殼體部分由汽缸、隔膜和隔膜套、進汽部分、排汽部分、汽封和軸封等主要部分組成。

　　其中汽缸是汽輪機的外殼，內部裝有噴嘴室、噴嘴、擋板、擋板套、汽封等部件，外部裝有調節汽閥和進汽、排汽及回熱抽汽管道。作用將設備的氣流通道與大氣隔開，形成一個封閉的蒸汽室，確保蒸汽能夠在汽輪機完成其能量轉換過程。

　　3、軸承和軸承箱：支撐軸承用于承受轉子的重量并保持轉子的徑向位置，止推軸承用于固定轉子的軸向位置，軸承箱用于安裝軸承和軸承座。

　　4、盤車裝置：是一種在蒸汽沖擊前和蒸汽停止后保持汽輪機低速旋轉的裝置，由電機、減速器、離合器和操作機構組成。

　　本期汽輪機的內容小編今天就介紹到這里了，

　　當轉子轉速高于汽輪機啟動并轉動后的轉動速度時，嚙合齒輪由原來的主動輪變為從動輪，即轉動齒輪帶動嚙合齒輪轉動，螺旋軸的軸向作用力改變方向，嚙合齒輪與螺旋軸產生相對轉動，并沿螺旋軸運動退出嚙合位置，然后手柄向與停止位置相反的方向轉動，行程開關斷開，電機停止運轉，基本停止工作。

　　文章來源：

汽輪機結構：汽輪機的結構（一）

　　原標題：汽輪機的結構（一）

　　汽輪機工作原理視頻

　　視頻來源：LearnEngineering

　　汽輪機本體結構

　　汽輪機本體由轉動部分(轉子)和靜止部分(靜體或靜子)兩部分組成：

　　1. 轉動部分：動葉片、葉輪(反動式汽輪機為轉鼓)、主軸和聯軸器及緊固件等旋轉部件；

　　2. 靜止部分：包括汽缸、蒸汽室、噴管、隔板、隔板套(反動式汽輪機為靜葉持環)、汽封、軸承、軸承座、機座、滑銷系統以及有關緊固零件等。

　　汽缸

　　汽缸的作用

　　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離，保證蒸汽在汽輪機內部完成能量轉換過程，形成封閉的汽室。汽缸內安裝著蒸汽室、隔板、隔板套等零部件，以外連接著進汽、排汽、抽汽等管道。

　　汽缸的結構

　　１. 汽缸多做成水平對分形式，即分為上、下汽缸，水平結合面用法蘭螺栓連接。

　　２. 為了合理利用材料，還常以一個或兩個垂直結合面而分為高壓、中壓、低壓等幾段。和水平結合面一樣，垂直結合面亦通過法蘭、螺栓連接，所不同的是垂直結合面通常在制造廠一次裝配完畢就不再拆卸了，有的還在垂直結合面的內園加以密封焊。

　　高、中壓缸雙層缸結構

　　把原單層缸承受的巨大蒸汽壓力分攤給內外兩層缸，減少了每層缸的壓差與溫差;

　　內缸主要承受高溫及部分蒸汽壓力作用，故可做得較薄，則所耗用的貴重耐熱金屬材料相對減少。而外缸因設計有蒸汽內部冷卻，運行溫度較低，故可用較便宜的合金鋼制造，節約優質貴重合金材料;

　　外缸的內、外壓差比單層汽缸時降低了許多，因此減少了漏汽的可能，汽缸的嚴密性能夠得到保障。

　　排汽缸

　　單缸汽輪機的低壓段以及多缸汽輪機的低壓缸，統稱汽輪機的排汽缸。現代大功率凝汽式汽輪機，由于容積流量很大，因而排汽缸尺寸很大，排汽口數目往往不止一個。

　　由于排汽缸內承受的蒸汽壓力、溫度都比較低，它的強度一般沒有什么問題。但是為充分利用排汽余速、減小流動損失，要求排汽缸有合理導流形狀以及防止因剛度不足而產生變形等成了考慮的主要問題。

　　法蘭和連接螺栓

　　汽缸內部承受很大的蒸汽壓力，因此水平結合向的密封是—個非常重要的問題。高參數汽輪機汽缸所承受的壓力很高(特別是高壓缸)，要保證水平結合面的汽密件，就必須采用很厚的法蘭和排列很緊密、尺寸很大的連接螺栓。

　　END

　　來源于王老師能源電力在線

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