汽轮机汽缸结构.docx

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1、一、汽缸的作用汽缸是汽轮机的外壳，其作用是将汽轮机通流部分与大气隔开，形成蒸汽能量转换的封闭汽室。汽缸内部装有隔板、隔板套（反动式汽轮机中称静叶持环）、喷嘴室和汽封等部件，外部与进汽、排汽及抽汽等管道相连接。汽缸的受力情况很复杂。工作时，它除了要承受本身和装在其内部零部件的重量及内外压差产生的作用力外，还要承受由于沿汽缸轴向和径向温度分布不均而产生的热应力，对于高参数大功率汽轮机这个问题更为突出。此外隔板前后压差产生的作用力，蒸汽通过喷嘴时的反作用力等也作用在汽缸上。因此，汽缸除了要保证有足够的强度和刚度，各部分受热时能自由膨胀以及通流部分有较好的流动性能外，还应尽量减少热应力。二、汽轮机汽缸

2、内、外装有的设备汽轮机汽缸内装有喷嘴室、喷嘴、隔板套、隔板、汽封等部件。汽轮机汽缸外装有调节汽阀、进汽管、排汽管和抽汽管。三、汽缸的分类根据进汽参数的不同，可分为高压缸、中压缸、低压缸；根据汽缸的内部层次，可分为单层缸、双层缸、三层缸；根据通流部分在汽缸内的布置方式，可分为顺向布置、反向布置、对称布置；根据汽缸形状可分为，有水平结合面的或无水平结合面的和圆筒形、圆锥形、阶梯圆筒形或球形等。四、汽缸的结构为了安装、检修方便，汽缸一般做成水平对分形式，分为上下汽缸，水平结合面通常通过法兰、螺栓连接。单缸汽轮机为了合理利用金属材料及便于制造，汽缸还沿轴向分为高、中、低压等几段，各段之间也用法兰螺栓连

3、接，一般垂直结合面在制造厂组装好后就不再拆卸。由于汽轮机的热力特性、功率、末级叶片长度等因素不同，汽缸数目也各不相同。一般功率为100MW以下的汽轮机多采用单缸结构，功率100MW以上的中间再热式汽轮机采用多缸结构。（一）高、中压汽缸高压缸承受着高温、高压蒸汽的作用，其结构设计的重要问题是在保证强度的条件下，避免厚重的汽缸壁和水平法兰，并力求形状简单、对称，以减少热应力与热变形。通常蒸汽参数不超过8.82Mpa、535的汽轮机汽缸均采用单层缸结构，对于超高参数及以上汽轮机，由于高压缸内外压差大，汽缸壁及法兰都很厚，这样在汽轮机启动及工况变化时，将产生很大的热应力及热变形。因此近代高参数大容量汽

4、轮机的高压缸多采用双层缸结构（有的机组中压缸也采用双层缸），并在内、外缸的夹层中通以一定压力和温度的蒸汽。这样每层汽缸承受的压差和温差大为减少，其缸壁及法兰的厚度大为减薄，从而减少了热应力，加快了启动速度，有利于改善机组的变工况运行的适应性。同时由于外缸受到夹层蒸汽的冷却，温度降低，可采用较低等级的材料，节约了优质耐热合金钢。双层缸结构的缺点是增加了安装、检修工作量。 （二）低压缸大功率汽轮机由于低压排汽体积流量大，低压缸尺寸很大，排汽口数目多，它是汽轮机最庞大的部件。低压缸内蒸汽的压力和温度都比较低，缸体强度已不是主要问题。而保证足够的刚度和良好的流动特性（即排汽通道应有合理的导流形状，尽量

5、减少排汽损失）成为其结构设计的重要问题。为减轻重量，增加刚度，大功率机组低压缸全部由钢板焊接而成，并用拉筋加固。排汽缸采用径向扩压结构，以充分利用排汽余速动能，减少排汽损失。排汽口与凝汽器弹性连接。另外，低压缸进、排汽温差较大，为了使低压缸巨大的外壳温度分布均匀，不致产生变形而影响动静部分间隙，大机组的低压缸往往采用双层甚至三层结构（排汽室仍为单层）。五、东方汽轮机厂生产型号为NZK145-13.2/535/535汽轮机的汽缸：本机组为双缸双排汽型式，高中压部分采用合缸结构。因进汽参数较高，为减小汽缸应力，增加机组启停及变负荷的灵活性，高压部分设计为双层缸。低压缸为对称分流式，也采用双层缸结构

6、。为简化汽缸结构和减小热应力，高压和中压调门与汽缸之间都是通过管道联接。高压调门和中压调门置于高中压缸中部。机组总长14.39m。高压通流部分设计为反向流动，高压和中压进汽口都布置在高中压缸中部，是整个机组工作温度最高的部位。来自锅炉过热器的新蒸汽通过主蒸汽管进入高压主汽调节阀，再经4根219x29高压主汽管和装在高中压外缸中部的4个高压进汽管分别从上下方向进入高压内缸中的喷嘴室，然后进入高压通流部分。蒸汽经1个单列调节级和8个压力级作功后，由高中压缸前端下部的2个高压排汽口排出，经2根冷段再热汽管去锅炉再热器。第7级后抽出一段回热抽汽供#1高加，第9级后(高压排汽)抽出二段抽汽供#2高加。再

7、热蒸汽通过2根热段再热汽管进入中压联合汽阀，再经4根32518 中压主汽管从高中压外缸中部上下方向进入中压通流部分。中压部分共有10个压力级，有三级回热抽汽:在中压6级后抽出（三抽）供加热除氧器及满足辅助蒸汽用汽，中压8级后抽出（四抽）供#4低加，中压10级后抽出（五抽）供#5低加，其做完功的蒸汽从上半左右两个900mm中压排汽口进入连通管(直径111210)通向低压缸。 低压部分为对称分流双层缸结构。蒸汽由低压缸中部进入通流部分，分别向前后两个方向流动，经24个压力级作功后向下排入排汽装置。低压缸有一级回热抽汽：在前.后2级抽出（六抽）供#6低加。1、高中压外缸结构高中压外缸内装有高压内缸、

8、喷嘴室、隔板套、隔板、汽封等高中压部分静子部件，与转子一起构成了汽轮机的高中压通流部分。外缸材料为高温性能较好的ZG15Cr2Mo1铸件。外缸重量约32t(不包括螺栓等附件)，允许工作温度不大于566。四个高压进汽口从外缸中部进入高压内缸。外缸高压部分有安装固定高压内缸的凸台和凸缘，前端下部有2个高压排汽口，下半第7级后有1个抽汽口供#1高加，高压部分还有安装1#隔板套的凸缘。外缸中部上下左右共有4个中压进汽口，中压部分有安装2#、3#、4#、5#隔板套的凸缘。下半中压第6级后有2个2196抽汽口供除氧器，下半中压第8级后有2个1946抽汽口供#4低加，中压第10级后（中压排汽）上部有2个90

9、0中压排汽口，下部左右侧有2个2738抽汽口供#5低加。高中压外缸中部水平中分面法兰共有40个M10041185的通孔螺栓，材料为20Cr1Mo1VNbTiB，允许最高工作温度不大于570。前部有6个M764370螺栓，螺栓上端罩螺母下配有自位性能较好的球面垫圈，可以改善螺栓的受力状况。外缸中分面螺栓下螺母带有特制的止落止动机构，安装时，先旋上挂重螺栓，再将螺母挂在挂重螺栓上，然后将止动块和止落销装进相应的孔中。装配时需配准止动块高度，使止动块上端面与挂重螺栓端面贴合，下端面与止落销平面基本贴合，然后把止落销头部敲弯贴在止落块的斜面上，即可起到止落止动作用。拆卸时，先将止落销和止动块取出，再将

10、螺母转一角度，螺母即可落下。安装时螺栓需要热紧，要求必须使用汽轮机螺栓电加热器，不允许用氧乙炔火焰加热。螺栓伸长满足设计要求，即可保证螺栓预紧力的要求。 外缸由下缸中分面伸出的前后左右4个元宝形猫爪搭在前轴承箱和中低压轴承箱的水平中分面上，称为下猫爪中分面支承结构，这种结构有下列优点：a) 动静间隙不受静子温度变化的影响；b) 汽缸中分面联接螺栓受力状态和汽缸密封性好。高中压缸与前轴承箱之间的推拉靠汽缸下半前猫爪与轴承座间的横向键来传递，缸下半与轴承座之间还设有拉回装置，外缸与前轴承箱上、下半都设有垂直导向键。 高中压缸与中低压轴承箱之间的推拉力靠猫爪下面的横向键传递。为使汽缸与中低压轴承箱保

11、持中心一致，汽缸上、下半后端设有立键。高中压外缸中部上、下、左、右共有4只高压进汽管，分别通过弹性法兰固定在外缸上。高压进汽管内套管通过活塞环与内缸相连接，弹性法兰与内套管间有遮热管，可以降低内套管内外温差，减小对弹性法兰的热辐射，下部进汽管有疏水管接口，这样的结构能吸收内、外缸及喷嘴室间的胀差。2、高压内缸 内缸结构和安装定位 高压内缸装有喷嘴组、高压27级隔板，内缸材料为ZG15Cr2Mo1，允许工作温度不大于566。内缸轴向定位死点位于高压进汽口之前，内缸此处有一定位环，其外缘与外缸上相应位置的凸缘配合，确定内外缸轴向位置，构成内缸相对于外缸的轴向膨胀死点。内缸外壁高压第4级处设置有隔热

12、环将内外缸夹层空间分成2个区域，如此可以降低内缸内外壁温差，提高外缸温度。内缸通过四只猫爪搭在外缸上，配准猫爪下面垫片可以调整内缸中心高度，上面垫片的配准是为了配准内外缸的热膨胀间隙。内、外缸之间靠纵向键保持内外缸中心一致和内外缸间的自由膨胀。 1） 喷嘴室与喷嘴组喷嘴室、喷嘴组均分成四组，喷嘴组嵌入喷嘴室中，用销钉和密封键定位密封，每个喷嘴室通过套座、紧圈与内缸联接，用錐面定位，使受热膨胀后仍能保持密封。每个喷嘴室在周向和竖直方向均有导向键，可以保证自由膨胀和进汽中心不变。2）喷嘴组和高中压隔板喷嘴组和隔板是完成蒸汽热能向动能转换的部套，具有工作温度高，前后压差大，与转子间隙小的特点喷嘴组分

13、为4组，分别装于4个独立的喷嘴室，喷嘴组两端用密封键密封，其中一端用定位销固定在喷嘴组上，另一端可以自由膨胀。在喷嘴组各弧段间留有膨胀间隙。本机高压部分共9级，第27级隔板装在高压内缸里，第89级隔板装在1隔板套内，中压部分共10级，中压第13级隔板装在2隔板套内，第46级隔板装在3隔板套内，第7、8级隔板装在4隔板套内，第9、10级隔板装在5隔板套内。高、中、低压隔板都采用焊接结构。高压隔板全部采用厚围带焊接方式，中压110级隔板采用自带冠导叶焊接方式。高压29级采用分流叶栅，中压各级采用弯曲导叶。高中压动叶（除调节级外）采用自带冠结构，叶冠顶部设置了径向汽封，动叶根部设置了根部汽封。隔板汽

14、封、径向汽封采用铁素体镶片式汽封，硬度低，即使与转子碰磨也不会淬硬，而伤及转子。3、低压内缸低压内缸为焊接结构，分上下两半，由螺栓把合成整体。缸内有支撑正反向14级低压隔板的环形凹槽。上半有两个内径1100mm的进汽口通过低压进汽管与连通管相连。下半有对称布置的2级后抽汽口供六段抽汽。 因低压进汽温度约为231左右，而内外缸夹层为排汽参数，设计工况温度为54左右。为了减少高温进汽部分的内外壁温差，在内缸中部外壁上装有遮热板。在中间进汽部分环形腔室左右水平法兰上各开有弹性槽，并使整个环形的进汽腔与其它部分分隔开，以减少热变形和热应力。内缸两端装有导流环，与外缸组成扩压段以减少排汽损失。导流环上装

15、有低压缸喷水装置，以保证排汽温度小于85。内缸下半水平中分面法兰四角上各有个猫爪搭在外缸上，支持整个内缸和所有隔板的重量。水平法兰中部对应进汽中心处有侧键，作为内外缸的相对死点，使内缸轴向定位而允许横向自由膨胀。内缸上、下半两端有纵向键，沿纵向中心线轴向设置，使内缸相对外缸横向定位而允许轴向自由膨胀。4、低压外缸低压缸采用焊接双层缸结构。轴承座与低压外缸分开布置，采用落地轴承，以满足空冷汽轮机排汽温度高，变化幅度大的特点，避免由于轴承标高的变化影响轴系的稳定性。低压内缸为焊接结构，分上下两半，由螺栓把合成整体，缸内有支撑正反方向14级低压隔板的环形凹槽。上半有两个内径1100mm的进汽口通过低

16、压进气管与联通管相连。下半有对称布置的2级后抽汽口供#6低加。因低压进汽温度约为231左右，而内外缸夹层为排汽参数，设计工况温度为54左右。为减少高温进汽部分的内外壁温差，在内缸中部外壁上装有遮热板。在中间进汽部分环形腔室左右水平法兰上各开有弹性槽，并使整个环形的进汽腔与其他部分分隔开来，以减少热变形和热应力。内缸两端装有导流环，与外缸组成扩压段以减少排汽损失。导流环上装有低压缸喷水装置，以保证排气温度小于85。 内缸下半水平中分面法兰四角上各有1个猫爪搭在外缸上，支持整个内缸和所有隔板的重量。水平法兰中部对应进汽中心出有侧键，作为内外缸的相对死点，使内缸轴向定位而允许横向自由膨胀。内缸上，下半两端有纵向键，沿纵向中心线轴向设置，使内缸相对外缸横向定位而允许轴向自由膨胀。低压外缸采用焊接结构，外形尺寸5052mm5650mm（包括撑脚），上半高2660mm，下半高3000mm，上半重25t，下半重59t（包括螺栓等）。