汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)：第二節(jié)轉(zhuǎn)子.ppt

,第二節(jié) 轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的總稱(chēng)。 作用：用于匯集各級(jí)動(dòng)葉柵上所得到的機(jī)械能并傳遞給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。 組成：主要由主軸、葉輪（或轉(zhuǎn)轂）、動(dòng)葉及聯(lián)軸器、盤(pán)車(chē)裝置等組成。,工作時(shí)的受力： （1）承受著葉片、葉輪、主軸本身質(zhì)量的離心力； （2）承受著溫度分布不均勻引起的熱應(yīng)力； （3）承受著巨大的扭轉(zhuǎn)力矩和軸系振動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力。 要求：具有很高的強(qiáng)度、剛度和動(dòng)、靜平衡。,（一）轉(zhuǎn)子的分類(lèi),按主軸與其它部件間的組合方式分為套裝轉(zhuǎn)子、整鍛轉(zhuǎn)子、組合轉(zhuǎn)子和焊接轉(zhuǎn)子。 按主軸上有無(wú)葉輪分為輪式轉(zhuǎn)子和鼓式轉(zhuǎn)子。輪式轉(zhuǎn)子具有安裝、固定動(dòng)葉片的葉輪，常用于沖動(dòng)式汽輪機(jī)；鼓式轉(zhuǎn)子無(wú)葉輪，動(dòng)葉片直接安裝在轉(zhuǎn)鼓上，常用于反動(dòng)式汽輪機(jī)。,1、套裝轉(zhuǎn)子,軸,軸套,葉輪,聯(lián)軸節(jié),鍵,特點(diǎn)：,（1）套裝轉(zhuǎn)子的葉輪、軸封套、聯(lián)軸器等部件是分別加工后熱套在階梯形主軸上； （2）采用過(guò)盈配合，以防止離心力產(chǎn)生的松動(dòng)現(xiàn)象，并用鍵傳遞扭矩； （3）所有設(shè)備鍛件小，質(zhì)量易保證； （4）能夠合理利用材料； （5）應(yīng)用：中、低壓轉(zhuǎn)子，適合溫度400以下、低應(yīng)力環(huán)境下工作。,2、整鍛轉(zhuǎn)子,特點(diǎn)：,（1）整鍛轉(zhuǎn)子的葉輪、軸封套、聯(lián)軸器等部件與主軸是由一個(gè)整體鍛件加工而成，無(wú)熱套部件； （2）工作時(shí)葉輪與主軸不會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)現(xiàn)象； （3）結(jié)構(gòu)緊湊，裝配零件少，軸向尺寸相對(duì)較短（沒(méi)有連接短軸，葉輪無(wú)輪轂）； （4）轉(zhuǎn)子剛性較好； （5）早期制造的整鍛轉(zhuǎn)子有中心孔（用于去除中心處的殘留雜質(zhì)，并可以檢查鍛件質(zhì)量），現(xiàn)在大多沒(méi)有成為實(shí)心轉(zhuǎn)子； （6）應(yīng)用：早期主要是高壓轉(zhuǎn)子，現(xiàn)在都可采用。,（1）加工方法：主軸和葉輪應(yīng)用整體毛坯加工而成。（2）特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，轉(zhuǎn)子強(qiáng)度大、剛性好，適合高溫、高應(yīng)力環(huán)境下工作。（3）應(yīng)用：中小型汽輪機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子、大型汽輪機(jī)的任何轉(zhuǎn)子。,3、組合轉(zhuǎn)子,特點(diǎn),綜合整鍛式和套裝式的特點(diǎn)，高壓部分采用整鍛式，中低壓采用套裝式。如200MW汽輪機(jī),4、焊接轉(zhuǎn)子,特點(diǎn)：,（1）由若干個(gè)實(shí)心葉輪和兩個(gè)端軸焊接而成； （2）不存在松動(dòng)，也沒(méi)有中心孔； （3）強(qiáng)度高，剛性大，質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)緊湊； （4）可以做成轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)用于反動(dòng)式汽輪機(jī)； （5）應(yīng)用：大多用于低壓轉(zhuǎn)子。,反動(dòng)式汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)（國(guó)產(chǎn)引進(jìn)型300MW汽輪機(jī)）,1、鼓式轉(zhuǎn)子（實(shí)心鼓形轉(zhuǎn)子，但有中心孔）,轉(zhuǎn)子上設(shè)有三個(gè)動(dòng)平衡加重面，分別在高壓排汽側(cè)平衡活塞調(diào)閥端面，中壓排汽端面及中壓平衡活塞高壓端面，設(shè)有工藝孔，供現(xiàn)場(chǎng)不揭缸加裝平衡螺塞。,平衡活塞就是將軸封套直徑加大，在轉(zhuǎn)子上形成帶齒形軸封的較大凸肩，蒸汽由凸肩齒形間隙的一端流向另一端時(shí)，因節(jié)流而產(chǎn)生壓降，由于凸肩兩側(cè)所承受的壓力不同，于是產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子通流部分固有推力相反的軸向附加力并與之平衡。 高壓進(jìn)汽區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)子上加工有高、中壓平衡活塞，高壓通流部分的軸向推力由這兩級(jí)平衡活塞加以平衡，再加上高壓排汽平衡活塞（低壓平衡活塞）的作用，軸向推力最后只剩下一個(gè)較小的正向推力指向發(fā)電機(jī)端，保證額定負(fù)荷下轉(zhuǎn)子不漂移，運(yùn)行穩(wěn)定。,汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的冷卻,（1）冷卻原因： a.鼓形轉(zhuǎn)子直徑大，熱阻也大； b.進(jìn)汽部分工作溫度太高； c.要降低金屬蠕變速度； d.減小熱應(yīng)力。 （2）冷卻部位：高壓轉(zhuǎn)子（調(diào)節(jié)級(jí)區(qū)域）和中壓轉(zhuǎn)子進(jìn)汽部分表面 （3）冷卻工質(zhì)：溫度較低的蒸汽,高壓轉(zhuǎn)子（調(diào)節(jié)級(jí)區(qū)域）表面的冷卻,主蒸汽進(jìn)入調(diào)節(jié)級(jí)區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)子的冷卻：,（1）蒸汽來(lái)源：第一級(jí)噴嘴后和調(diào)節(jié)級(jí)后的部分蒸汽。 （2）冷卻蒸汽流動(dòng)過(guò)程：噴嘴后的部分蒸汽，在壓差作用下通過(guò)動(dòng)靜之間的間隙，經(jīng)過(guò)噴嘴室內(nèi)圈上的孔徑降低噴嘴室內(nèi)圈的溫度（第一次冷卻），然后進(jìn)入壓力級(jí)； 調(diào)節(jié)級(jí)后的部分蒸汽通過(guò)調(diào)節(jié)級(jí)葉輪上的斜孔（該斜孔具有離心泵的作用）并流過(guò)高溫區(qū)轉(zhuǎn)子表面（第二次冷卻），然后進(jìn)入壓力級(jí)。 （3）去向：第一壓力級(jí)前。,中壓轉(zhuǎn)子表面的冷卻,再熱蒸汽進(jìn)口區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)子的冷卻：,（1）蒸汽來(lái)源：用高壓缸夾層冷卻汽和中壓平衡活塞持環(huán)處漏汽混合后進(jìn)行冷卻，冷卻后的溫度在360480之間。 （2）冷卻蒸汽流動(dòng)方向：通過(guò)中壓平衡活塞持環(huán)與中壓轉(zhuǎn)子表面之間的間隙和葉片根部的槽溝。 （3）去向：在中壓第一級(jí)的噴嘴后和動(dòng)葉后完全混合。,（二）轉(zhuǎn)子的主要零件,一、葉輪 1.作用 安裝動(dòng)葉片并將動(dòng)葉片上的轉(zhuǎn)矩傳遞給主軸。 2.結(jié)構(gòu) 輪緣：開(kāi)有安裝葉片的葉根槽； 輪面：將輪緣和輪轂或主軸連成一體，開(kāi)有平衡孔； 輪轂：減小葉輪內(nèi)孔應(yīng)力的加厚部分；,3.分類(lèi) 按葉輪斷面的型線(xiàn)分類(lèi) 1）等厚度葉輪：加工方便，軸向尺寸小，但強(qiáng)度低，通常用于葉輪直徑較小的高壓部分； 2）錐形葉輪：加工方便，強(qiáng)度高； 3）等強(qiáng)度葉輪：無(wú)中心孔，強(qiáng)度最高，但加工要求高，多用于輪盤(pán)式焊接轉(zhuǎn)子。,二、聯(lián)軸器,聯(lián)軸器又稱(chēng)為靠背輪。 作用：連接汽輪機(jī)的各轉(zhuǎn)子及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，并傳遞轉(zhuǎn)子上的扭矩。 分類(lèi)：剛性聯(lián)軸器、半撓性聯(lián)軸器、撓性聯(lián)軸器。,1、剛性聯(lián)軸器,（a）裝配式；（b）整體式 1、2-聯(lián)軸器；3-螺栓；4-盤(pán)車(chē)齒輪,特點(diǎn)：,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接剛性強(qiáng)，軸向尺寸短、工作可靠，不需要潤(rùn)滑、沒(méi)有噪音，可以承受很大的扭矩，而且可以傳遞振動(dòng)和軸向力。,2、半撓性聯(lián)軸器 特點(diǎn)：有一定的彈性，可吸收部分振動(dòng)，允許兩轉(zhuǎn)子的中心有少許偏差。用來(lái)連接汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。,三、轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速,1、汽輪機(jī)啟動(dòng)、停機(jī)時(shí)的現(xiàn)象：在汽輪發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)和停機(jī)過(guò)程中，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到某一數(shù)值時(shí)，機(jī)組發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)，而越過(guò)這一轉(zhuǎn)速后，振動(dòng)便迅速減弱；當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到這一轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子又會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)，再繼續(xù)降低轉(zhuǎn)速，振動(dòng)又迅速減弱。 2、轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速在機(jī)組啟動(dòng)和停機(jī)過(guò)程中，轉(zhuǎn)子發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速。,3、轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速表達(dá)式與分析,影響臨界轉(zhuǎn)速的因素：轉(zhuǎn)子的剛度（EI）、質(zhì)量、跨度、支承、工作溫度。,4、軸系的臨界轉(zhuǎn)速,汽輪機(jī)的各單跨轉(zhuǎn)子及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)聯(lián)軸器連接成為一個(gè)多支點(diǎn)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)軸系。 軸系的臨界轉(zhuǎn)速由各單跨轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速匯集而成，但又不是它們簡(jiǎn)單的集合。因?yàn)槁?lián)軸器的剛性連接會(huì)增加轉(zhuǎn)子的剛度，使得軸系的臨界轉(zhuǎn)速比各單跨轉(zhuǎn)子相應(yīng)階次的臨界轉(zhuǎn)速高。,汽輪機(jī)軸系找中（鄒縣）,5、轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的校核,剛性轉(zhuǎn)子：工作轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)子第一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子。 撓性轉(zhuǎn)子：工作轉(zhuǎn)速高于轉(zhuǎn)子第一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子。 為保證機(jī)組安全運(yùn)行，汽輪機(jī)的工作轉(zhuǎn)速應(yīng)當(dāng)避開(kāi)鄰近的臨界轉(zhuǎn)速，并有一定的裕度（見(jiàn)教材）。,復(fù)習(xí)思考題：,1、了解轉(zhuǎn)子的作用與組成，熟悉轉(zhuǎn)子的分類(lèi)，掌握輪式轉(zhuǎn)子的類(lèi)型。 2、熟悉國(guó)產(chǎn)引進(jìn)型300MW汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的冷卻。 3、什么是轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速、剛性轉(zhuǎn)子、擾性轉(zhuǎn)子？影響轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的因素有哪些？ 4、聯(lián)軸器有哪些類(lèi)型？,