汽轮机的结构工作原理《五》

冲动反动组合式汽轮机  这类汽轮机的前一级或前几级为冲动式，后面的即为反动式。2. 汽轮机的结构及用途  汽轮机实现能量转换，主要是通过喷嘴把热能转换为动能，通过动叶栅把动能转换为机械能。因此，喷嘴一般做成静止零件，用各种不同的方法固定在汽缸上，形成汽轮机的静止部分；而动叶栅则安装在转动轴上，形成汽轮机的转子部分。所以汽轮机主要是由转子、静子两大部分组成。2.1.  转子部分  也就是汽轮机的转动部件，靠固定于汽缸上的前后两个轴承支撑，由主轴、叶轮、叶片组成，并通过联轴器与被驱动机械相连。转子作高速旋转，把蒸汽作用到叶片上力矩传递给驱动机械，达到对外做功的目的。2.1.1转子的性能要求:为使转子能安全可靠的运行，必然满足下列条件：2.1.1.1必然有一定的强度，以满足支持自身重量和传递转矩的要求。2.1.1.2必须经过严格的动平衡，以免高速旋转时产生过大的离心力引起汽轮机振动和损坏。2.1.1.3必须使汽轮机的临界转速和运行转速避开一定距离，以免发生共振。2.1.1.3必须安装平衡盘、推力盘和轴套，用以平衡转子的轴向推力并确定转子在轴向定位。2.1.2 转子的结构形式:一般有整锻式、套装式、组合式、焊接式、转鼓式等。2.1.3 转子的轴向推力及其平衡：   蒸汽在汽轮机的通流部分膨胀做功时，转子上受两部分力，一部分叫做轮周力，是产生转矩对外做功的有益力；另一部分沿叶轮轴向从高压端指向低压端，企图推动转子向汽流方向运动，所有叶轮轴向力之代数和，就是整个转子的轴向推力。转子的轴向推力一般要采取措施平衡掉大部分轴向推力，剩余的部分由推力轴承承担。如果推力过大，就会影响轴承寿命，严重时会烧坏轴瓦，引起转子上动静部分碰撞，以致损坏机器，因此，在运行中必须严密监视转子轴向推力变化，确保机组安全运行。一般来说，作用于汽轮机转子的轴向推力来源于以下几种因素：a、叶轮两侧的压力差.b、 动叶片上的轴向力.c、轴上各处直径不同引起的受力。汽轮机转子所受轴向推力很大，高压汽轮机（反动式）可达到几百吨，为确保机组的安全运行，一般采取下列措施平衡轴向力:a、使用推力轴承。目的是固定转子在气缸中的轴向位置，承受转子上的少部分轴向推力.b、使用平衡活塞或平衡盘。如图11所示，在转子通流部分对侧，将转子做成阶梯形，以产生相反的轴向推力，此阶梯凸台就叫平衡活塞。其右侧为高压蒸汽，左侧与汽室相通，受低压蒸汽作用，因而产生向左的轴向力，以平衡部分轴向力。对冲动式汽轮机因其总的轴向推力不大，一般将高压汽封套直径做大些，也可以起到类似的作用.c、开平衡孔。由于汽轮机叶片两侧存在压力差，在轮盘上开有贯通两侧的小孔，即平衡孔，可减少轮盘上的轴向推力。平衡孔一般开5-7个奇数孔，以免在叶轮同一直径上形成对称孔，影响叶轮强度。另外开奇数孔对减轻叶轮震动也有好处。但此法会使汽轮机效率有所降低。d、采用相反流向布置。如图12所示，使蒸汽在高低压缸或各区域内流向相反，而产生反方向的轴向推力，以相互抵消而达到平衡。                   图11 平衡活塞      图12   相反流动的布置方案2.2.静子部分即汽轮机的静止部分，包括汽缸、前后支承轴承、推力轴承、喷嘴组、隔板、支撑与滑销系统、汽封等。

2.2.1汽缸（机壳）  汽缸的作用是支撑转子、容纳并通过蒸汽，将汽轮机通流部分（喷嘴、转子、隔板等）与大气隔开，保证蒸汽在机内完成其做功过程。在运行中，汽缸会承受蒸汽与大气压力差、轴向拉应力、部件重量、振动及热应力等多种作用，一般作为薄壳双层，既要可靠的固定在机座上，又要有一定的自由膨胀裕度。

2.2.2支撑与滑销系统：  目的是承受汽缸重量，并使汽缸在受热状况下按一定方向进行膨胀。

2.2.3喷嘴组和隔板：喷嘴作用如前所述，它是将蒸汽热能转化为动能的重要部件；隔板则使各组叶轮在单独的蒸汽室中运行，达到热能的充分利用。

2.2.4汽封装置：在汽缸两端、叶轮和隔板处，为避免动静部件碰撞而留有间隙。由于这些间隙前后压力差存在，主轴通过间隙处必然有漏气，从而降低机组运行的经济性并造成损失。汽封装置作用就是减少漏气，确保机组安全运行。      轴端漏气不但造成部分蒸汽热能的浪费，影响汽轮机经济性，还会破坏润滑、造成油中带水、轴承润滑不良等后果。另外，汽缸后侧漏入空气，对排气温度和凝汽设备的真空建立也有一定危害。汽轮机的汽封装置有多种形式，最常用的是迷宫式汽封，通过蒸汽的节流降低密封齿前后的流动压差和流速，从而减少漏气量，达到密封的目的。

2.2.5轴承：按其所起的作用可分为支持轴承（又叫径向轴承）和推力轴承。支持轴承的作用是承受径向力，保持主轴与汽缸中心线一致，确保转子的正常运转。推力轴承则用来承受转子轴向力，限制转子轴向串动，保持转子轴向位置。目前汽轮机和离心式压缩机绝大多数采用的是油润滑动压轴承，通过建立油膜压力承受载荷。