汽轮机讲课(8)

热合金材料。在正常运行时，内外缸之间有蒸汽流动使外缸得到冷却，温度较低，故外缸可以采用一般的合金钢材料制成；而且在启动过程中，内外缸夹层中蒸汽可使汽缸迅速加热，有利于缩短启动时间。在双层缸中，内缸和外缸的应力要比单层小得多。内外缸夹层中流动的冷却蒸汽来自高压轴封的排汽，这股汽流在夹层中起冷却作用后，一部分汇入高压排汽，另一部分经连通管至中压部分进行冷却。

二、低压缸

如图1-2，低压缸由一个外缸和两层内缸组成，在进汽口与凝汽器之间的较大温差，在这三层之间得到合理分配，使低压缸外壳温度分布均匀，不产生翘曲和热变形而影响动静部分的间隙。

低压外缸和内缸均由焊接的上缸和下缸组成，外缸垂直分为两部分，并各在水平中分面上形成上缸和下缸。安装时垂直结合面永久焊接，因而缸盖可作为一整体对待。

在第一层内缸中为简化结构，有利于热膨胀，采用了静叶持环。在发电机端静叶持环上装有四级静叶，调速端持环中装有二级静叶。在第一层内缸中，在圆周的凸缘部分持环的凹槽相互配合，并由固定销使持环定位，以保

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持正确位置。在第一层内缸的低压部分，在内缸凸缘部分直接开有静叶槽，发电机端有一级静叶，调速端装有三级静叶。

第二层内缸中温度已较低，内外温差也不大，因此把二级静叶直接安装在第二层内缸的静叶槽中，而不再采用静叶持环结构。在第二层内缸、低压外缸与低压进汽管之间采用顶部密封环结构，这样只有第二层内缸承受低压进汽的高温，而且还有利于吸收中低压联通管的膨胀。

第二层内缸和低压外缸之间形成排汽空间，有利于排汽做成径向扩压式，可使排汽缸出口静压高于进口静压。在这种情况下，当出口静压（即凝汽器压力）给定时，排汽缸进口静压（即末级动叶后压力）就可以低一些，从而使汽轮机的整机焓降值增大，这与排汽管的损失引起理想焓降减小的现象正好相反，它将使汽轮机的热效率提高。

三、进汽部分

随着机组参数、容量的提高，对汽缸形状的对称性及受热的均匀性要求也越来越高。这就要求喷嘴室必须沿汽缸圆周均匀布置，汽缸上下都有进汽管，若调节汽门仍布置在汽缸上则很不合适。本机组采用了与汽缸分开结构的蒸汽室，主要原因如下：

1、进汽部分温度很高，而汽缸温度相比之下则较低，如果蒸汽室与汽缸连成一体，由于形状复杂，温度分布极不均匀，势必产生很大的应力，甚至出现裂纹。

2、进汽部分承受的压力、温度很高，一般采用比汽缸更好的材料制造，所以采用分开结构较为合适。

3、高压缸采用双层结构，这就不可能把进汽部分与外、内缸合为一整体。

发电机端

TTV2 V1

调速器端37

调节G 阀 V 5 调节阀开启顺序号

物理位置编号 （一）高压进汽部分 如上页图所示，为本机组蒸汽柜，喷嘴组，调速汽门排列图。新蒸汽经分布在机组高压缸两侧的两只主汽门后，进入各有3只调速汽门的蒸汽柜，蒸汽流经6只调速汽门分别控制的6组喷嘴进入汽缸。阀体和汽缸之间用较长的、具有弹性的并按大半径弯成的管道连接，以避免结合部分受到过大的应力，在应力允许的范围内，尽可能地缩短了连接管道，以减小新蒸汽的储存容积，避免机组在甩负荷时超速过大。

喷嘴室的作用是从进口管道通入蒸汽并支承喷嘴部件，高压缸喷嘴室入口是与内缸焊接在一起的，并在径向和周围方向有导向键定位。这种结构使喷嘴室沿汽缸周围对称布置，汽缸受热均匀，可减小热应力，而且高温高压蒸汽只作用在喷嘴室，汽缸受到的只是调节级后降低了的参数蒸汽。同时喷嘴室在受热后圆周方向和径向均可自由膨胀，这既不影响喷嘴室和汽缸的对中，也消除了喷嘴室对汽缸的附加热应力。

由于本机采用双层缸结构，进入喷嘴室的蒸汽要经过外缸、内缸才到汽室。内外缸具有相对膨胀，进汽管既不能同时固定在内外缸上，又不允许大量高温高压蒸汽外泄，这就要求外缸上的进汽管和内缸中喷嘴之间的连接既要保证结合处的严密性，又要保证它们之间能自由膨胀。为此，本机的高压进汽管与外缸焊接，而与喷嘴室则采用连接短管和压力密封环间接连接。 （二）中压进汽部分

再热主汽门和再热调节汽门组成联合汽门，分布在汽轮机两侧各一个，再热调节阀的出口与中压进汽喷嘴之间也采用滑动连接，这两个位置均在下缸底部。

（三）中低压连通管及供热抽汽管路

中低压连通管的作用是在最小的压损下将蒸汽从中压排汽口引入低压缸。通过在每个衔接的短管中装入一组由许多叶片组成的导流叶片环，使汽流平稳地改变方向来达到这个目的。

为了吸收其轴向热膨胀，连通管上装有三组铰接型膨胀节，膨胀节由不同数目的弹性膜板构成，其数目按必须吸收的热膨胀量确定。

本机组采用在中低压连通管上打孔抽汽方式，由中低压连通管水平段加

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装三通引出一根φ720×20的抽汽管对外供热。

第四节 转动部分的结构及作用

汽轮机的转动部分总称为转子。本机转子共两根，即高、中压转子和低压转子，它们把蒸汽经过喷嘴产生的动能转变为汽轮机轴的旋转机械能。 一、高、中压转子

高中压转子采用整锻转子结构，其强度高、刚性大，叶轮和轴是一个整体，解决了高温下叶轮和轴可能松动的问题，便于快速启动。在转子中心处开有贯穿转子全长的中心孔，用来去除转子锻压时集中在轴心的夹杂物和金相疏松部分，以保证转子强度，同时也便于探伤，以检查转子质量，也减轻了转子重量。为防止油、汽等杂质进入中心孔而影响转子平衡，在其两端用中心孔塞将其堵严。

在该转子调阀端还有高中压缸前汽封、1号轴承、推力盘、主油泵、危急保安器等小轴，后端有高中汽封，2号轴承以及联轴器。

高中压转子通流部第一级为冲动式单列调节级，叶轮为整锻式，叶片直接安装在上面，并开有轴向斜孔，该孔起冷却和平衡轴向推力作用，其汽流流向朝发电机端。高压部分十一个压力级反向布置，即气流方向朝调阀端，中压通流部分九个压力级汽流流向朝发电机端。因高中压部分的压力级均为反动式，为避免轴向推力过大，故采用鼓式转子，各压力叶片直接装入转子上开出的叶片槽中。

蒸汽在通流部分膨胀做功时，除了对转子作用一切向力产生扭矩外，还产生由高压端指向低压端的轴向力，即轴向推力，对于轴向推力，除了靠推力轴承支承外，本机还采用了高压级组和中压级组反向布置，并设置了三个平衡活塞，以平衡高中压转子的轴向推力。所谓平衡活塞就是加大了直径的汽封体，在转子上形成明显的凸肩，由于凸肩两侧所承受的蒸汽压力不同，产生与高中压转子推力方向相反的轴向推力，用以平衡高中压转子的轴向推力。

在高压缸进汽区域内，转子被加工成一个两级平衡活塞，高压通流部分的轴向力将由这两级平衡活塞加以平衡，高压缸排汽侧设有低压平衡活塞，用以平衡中压通流部分的轴向推力。

由于高中压转子采用整锻结构，随着转子整体直径的增大，其离心力和同一变工况速度下的应力也相应增大。在高温条件下，受离心力作用而产生的金属蠕变速度以及在离心力和应力共同作用下产生的金属微观缺陷也有所增长。因此，该机组在主蒸汽进口和再热蒸汽进口的高温区段的转子采用低温蒸汽进行冷却，以减小金属蠕变变形和降低启动工况的热应力。

主蒸汽经调节级膨胀做功后，压力和温度均有明显降低，这种较低温度的蒸汽利用抽吸作用，通过调节叶轮中的斜孔流过转子高温区表面，将对高温区段转子产生冷却作用，冷却后的蒸汽和主汽汇流后再通过高压级段的通流部分。

再热蒸汽进口区域转子冷却利用来自高压平衡活塞密封后冷却了的蒸汽，在自动压差作用下流过中压平衡活塞密封环，在中压平衡活塞密封环和转子之间通过。其中一部分在中压第一段动静间与主

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蒸汽汇合，另一部分通过中压第一级动叶根部的通道进入第二级。这样中压第二级的转子表面完全被冷却蒸汽覆盖，使转子不与高温蒸汽接触，转子温度将比进口再热蒸汽温度蒸汽低得多，起到良好的冷却效果。

二、低压转子

本机低压转子采用整锻式转子。其两端各有七个压力级，为对向分流式结构，因此其轴向推力能基本上自行平衡。其两端有低压汽封和联轴器。联轴器与转子锻为一体，低压转子也开有中心孔贯穿转子全长。

三、联轴器

本机高中压转子与低压转子的连接以及低压转子与发电机转子的连接均为刚性连接。

刚性联轴器结构简单，工作可靠，可以传递很大的扭矩。连接刚性强，而且不允许被连接的转子之间产生相对轴向和径向位移，所以除传递扭矩外，还可传递轴向和径向力。采用刚性联轴器的转子可以共用一止推轴承，但其缺点是被连接的转子的振动相互传递，彼此影响，一旦发生振动，查明原因比较困难。

为减小转动时的鼓风损失，联轴器各联接螺栓都埋在深坑中，并装有挡风遮盖板。

联轴器、中间垫片或盘车齿轮，各端面均有凹凸配合，起着定中心的作用。

四、叶片

叶片按其用途可分为动叶片和静叶片两种。本机动叶片装在转子轮毂上，接受喷嘴叶栅射出的高速汽流，把蒸汽的动能转换为机械能，使转子旋转。静叶片装在隔板或汽缸上，在反动式汽轮机中，起喷嘴作用；在速度级中，作导向叶片，引导蒸汽进入下一列动叶片。

本机共有35级，除调节级为单列冲动级外，其余均为反动级。其静叶片全为等截面叶片，动叶片除低压末三级是扭转叶片外，其余均为等截面叶片，叶根全部是枞树型。 1、单列调节级叶片

该级叶片为等截面不调频叶片，其采用枞树型叶根，安装在转子外缘与叶根形状一致的槽内。转子轮毂外缘有一圈半圆槽，各叶片的叶身底面也有一与转子上半圆槽相对应的半圆槽，当叶片转入到轮槽的位置时与轮毂上半圆槽形成一圆孔，此孔配入制动销，将叶片锁紧在转子上，当叶片一个接一

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