汽轮机部件和系统

摘 要：汽轮机主要由固定在内部的叶片和在外围携带运动叶片的转子组成。转子安装在套管内携带运动叶片，在固定叶片的行之间穿插。这样，通过涡轮的蒸汽通过通过固定的叶片来引导蒸汽，以特定角度进入动叶片。外壳和转子都必须构最大程度地减少破坏性热应力，并且移动叶片必须牢固地安装到转子上， 承受高离心力。

关键词：汽轮机；汽缸；转子；叶片；密封；轴承；润滑

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.057

汽轮机转子的轴由轴承承载，并与发电机相连。轴承必须适当地对齐，以适应轴因自然重力的弯曲。在热瞬变过程中，还必须留有一定空隙允许转子和套管之间的差异膨胀。两者膨胀，而不扰乱对中，同时允许转子更快地扩张，并达到比套管更大的程度。轴承需要润滑。多泵传动采用替代电源，确保在所有操作环境下都有足够的润滑。

如果转子的轴通过套管的端口，则需要密封以防止蒸汽泄漏。在套管内，还需要密封以防止蒸汽在叶片周围泄漏。而不是经过它们。涡轮密封是迷宫式密封，在固定部件和旋转部件之间没有机械接触。因此，泄漏并不是真正消除的，而仅仅是控制为最小量。

1 涡轮缸配置

大型涡轮机由几个汽缸组成，结合在一起驱动一个发电机。典型的机组可能有一个高压汽缸，一个中压汽缸和两个或三个低压缸。蒸汽膨胀到大气下压力时，蒸汽的体积会不断增加。

通过再加热改善蒸汽质量，并提取部分膨胀蒸汽用于给水加热。蒸汽条件，特别是温度，受到材料性能限制，而压力往往由蒸汽供应系统决定。

涡轮设计的控制参数一般是相当标准的，大多数制造商在相当狭窄的范围内设计他们的涡轮机。但在这些限度内仍提供叶片设计的范围，如冲动或反应式，以及适应高温和压力专门的机械解决方案。

涡轮汽缸必须承受蒸汽的压力，因此它们具有坚固的厚壁设计。它们还受到高温蒸汽的影响，对于厚壁组件，是不令人满意的。刚性构件内部的温度梯度在材料中产生了很高的应力，当与压力引起的机械应力耦合时，会导致材料破坏。

此外，必须考虑到各组成部分的全面扩大。另外，在加热和冷却过程中，温度梯度变得特别不利，因为较大的部分比小的部分需要更长的时间来改变温度。

为了承受压力，需要厚壁，但为了将热应力降到最低，不应突然改变厚度或不对称布置。这不可避免地导致设计承重部件要用圆滑轮廓。同时，组件均匀加热，以避免差异膨胀和不适当的热应力。

这需要部分均匀的厚度和套管内循环蒸汽的参数，如图1所示，以促进均匀的温度变化，特别是在启动装置，蒸汽进出汽缸也必须是协调的，需特殊喷嘴和加强外壁。进入的蒸汽的温度高于通常存在于气缸中的温度， 适当的安排以考虑到在这些地区的热应力和有差异膨胀。

为了装配和拆卸涡轮机进行维护，必须以某种方式将机壳分开。接头通常是水平的，这样上半部就可以被移除，留下下半部和旋转部件的位一半，如图1所示。这种接头必须承受套管的压力，法兰特别厚和坚固。这些法兰在加热和冷却套管时，可能变形。

2 套管设计

各种设计利用独特性以适应相互矛盾的情况，如厚壁用于低压应力和薄墙用于低热应力。图2显示了一个布朗波维设计的单流动高压涡轮。很明显，有两个壳体，一个内壳和一个外壳。

这是现在大型汽轮机的标准做法，因为压力引起的应力在两个壳体之间分配，导致减少壁厚。排气在两个外壳之间的环形空间循环，以促进均匀加热和最小化温度梯度。

一个特点是提供收缩环，以保持两半的内套管在一起。这就避免了重型法兰和螺栓的需要，并促进了均匀加热。装配期间收缩环提前加热，拟合和握紧两半的套管牢固地冷却。外壳有传统的法兰和螺栓。一旦投入使用，内缸和转子必须作为一个单位拆下收缩环，以维护转子。

另一个独特的套管设计如图3所示。这是由Kraftwerk联合开发的，也克服了在高压缸中需要一个非常重的法兰的需要。从外形上看，高压涡轮机的整个外壳形状像一个桶。在装配过程中，内套管从端口滑入，并在末端安装一个大的螺纹塞。内壳是垂直分开，用长螺栓连接在一起，通过套管壁，而不是通过凸出法蘭。热的优点与传统的双层外壳相同。康斯特这些桶筒的结构简单，但一旦使用，整个缸必须拆除，以提取内套管，才能拿到转子。

3 结论

综上所述，这两种设备都有双套管，排气在套管之间的环形空间中循环，就像高压涡轮机的情况一样。此外，这些涡轮机还提供部分膨胀蒸汽用于给水加热。这种蒸汽的通道显然是围绕着内部外壳的环形空间。蒸汽通过沟槽进入这些通道。在内部套管中，通过管道在涡轮的上方或下方排出。在这些涡轮机中，内部和外部的外壳水平地分开，安装有法兰和螺栓。在双流涡轮机中，由蒸汽流量产生的轴向推力是平衡的。在低压涡轮机中，温度和压力相对较低，而且外壳不像高压汽缸那样坚固。建筑主要是装配式的。有一个内套管，支持固定的叶片和环形通道，通过这些通道提取蒸汽进行给水加热。

作者简介：修业（1991-），男，吉林长春人，本科，学士，初级工程师，研究方向：汽轮机辅机。