电厂汽轮机检修ppt课件.ppt
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1、电厂电厂汽轮机汽轮机检修检修汽轮机本体设备汽轮机本体设备汽轮机本体是汽轮机设备的主要组成部分它由转动部分(转子)和固定部分(静体或静子)组成。转动部分 动叶栅、叶轮(或转鼓)、主轴和联轴器及紧固件等旋转部件 固定部件 汽缸、蒸汽室、喷嘴室、隔板、隔板套(或静叶持环)、汽封、轴承、轴承座、机座、滑销系统以及有关紧固零件等 本章将主要介绍汽轮机组本体部分各主要零部件的作用、构造特点及有关系统 习题一第一节第一节 汽轮机叶片汽轮机叶片一、叶片的结构和分类一、叶片的结构和分类叶片按用途可分为叶片按用途可分为 动叶片(又称工作叶片,简称叶片)动叶片(又称工作叶片,简称叶片)静叶片(又称喷嘴叶片)静叶片(
2、又称喷嘴叶片)动叶片安装在转子叶轮(冲动式汽轮机)或转鼓动叶片安装在转子叶轮(冲动式汽轮机)或转鼓(反动式汽轮机)上,接受喷嘴叶栅射出的高速汽(反动式汽轮机)上,接受喷嘴叶栅射出的高速汽流,把蒸汽的动能转换成机械能,使转子旋转。流,把蒸汽的动能转换成机械能,使转子旋转。静叶片安装在隔板或汽缸上,在反动式汽轮机中,起静叶片安装在隔板或汽缸上,在反动式汽轮机中,起静叶片安装在隔板或汽缸上,在反动式汽轮机中,起静叶片安装在隔板或汽缸上,在反动式汽轮机中,起 喷嘴作用;在速度级中,作导向叶片,使汽流改变方向喷嘴作用;在速度级中,作导向叶片,使汽流改变方向喷嘴作用;在速度级中,作导向叶片,使汽流改变方向
3、喷嘴作用;在速度级中,作导向叶片,使汽流改变方向引导蒸汽进入下一列动叶片。引导蒸汽进入下一列动叶片。引导蒸汽进入下一列动叶片。引导蒸汽进入下一列动叶片。叶片的组成叶片的组成 由叶根、工作部分(或称叶身、叶型部分)、叶顶连接件(围带或拉金)组成 习题二 叶片结构叶片结构 压力级叶片低压级叶片调节级叶片1 1、叶根、叶根 叶根的作用叶根的作用:是紧固动叶,使其在经受汽流的推力和旋转是紧固动叶,使其在经受汽流的推力和旋转离心力作用下,不致于从轮缘沟槽里拔出来。离心力作用下,不致于从轮缘沟槽里拔出来。叶根的结构型式取决于:叶根的结构型式取决于:常用的结构型式有:常用的结构型式有:T T型、叉型和枞树型
4、等型、叉型和枞树型等 转子的结构型式、叶片的强度、制造和安装工艺要求和传统等 叶 根 结 构(a)T型叶根;(b)外包凸肩T型叶根;(c)菌型叶根;(d)外包凸肩双T型叶根;(e)叉型叶根;(f)枞树型叶根图(图(a a)表示)表示T T型叶根,此种叶根结构简单,加型叶根,此种叶根结构简单,加工装配方便,工作可靠。但由于叶根承载面积小,工装配方便,工作可靠。但由于叶根承载面积小,叶轮轮缘弯曲应力较大,使轮缘有张开的趋势,叶轮轮缘弯曲应力较大,使轮缘有张开的趋势,故常用于受力不大的短叶片,如调节级和高压级故常用于受力不大的短叶片,如调节级和高压级叶片。叶片。图(图(b b)所示为带凸肩的单)所示
5、为带凸肩的单T T型叶根,其凸肩能型叶根,其凸肩能阻止轮缘张开,减小轮缘两侧截面上的应力。叶阻止轮缘张开,减小轮缘两侧截面上的应力。叶轮间距小的整锻转子常采用此种叶根,例如国产轮间距小的整锻转子常采用此种叶根,例如国产200MW200MW机组,高压缸第二级以后和中压缸末级以机组,高压缸第二级以后和中压缸末级以前的级均采用此种形式。前的级均采用此种形式。图(图(c c)为菌型叶根结构,这种叶根和轮缘的)为菌型叶根结构,这种叶根和轮缘的载荷分布比载荷分布比T T型合理,因而其强度较高,但加工型合理,因而其强度较高,但加工复杂,故不如复杂,故不如T T型叶根应用广泛。型叶根应用广泛。图(图(d d)
6、为带凸肩的双)为带凸肩的双T T型叶根,由于增大了叶型叶根,由于增大了叶根的承力面,故它可用于叶片较长,离心力加大根的承力面,故它可用于叶片较长,离心力加大的情况。一般高度为的情况。一般高度为100100400mm400mm左右的中等长度左右的中等长度叶片采用此种型式。此种叶根的加工精度要求较叶片采用此种型式。此种叶根的加工精度要求较高,特别是两层承力面之间的尺寸误差大时受力高,特别是两层承力面之间的尺寸误差大时受力不均,叶根强度大幅度下降。不均,叶根强度大幅度下降。上述图(上述图(a a)图()图(b b)图()图(c c)图()图(d d)四种叶根)四种叶根装配方式属:装配方式属:周向装配
7、方式周向装配方式 周向装配方式的特点这这类类叶叶根根的的装装配配轮轮缘缘槽槽上上开开有有一一个个或或两两个个缺缺口口(或或称称窗窗口口、切切口口),其其长长度度比比叶叶片片节节距距稍稍大大,宽宽度度比比叶叶根根宽宽0 0.0 02 20 0.0 05 5mmmm ,以以便便将将叶叶片片从从该该缺缺口口依依次次装装入入轮轮缘缘槽槽中中。装装在在缺缺口口处处的的叶叶片片称称作作封封口口叶叶片片(又又称称末末叶叶片片),用用两两根根铆铆钉钉将将其其固固定定在在轮轮缘缘上上。有有些些厂厂家家再再用用叶叶根根底底部部的的矩矩形形状状隙隙片片或或半半圆圆形形塞塞片片固固定定,见见图图。周周向向装装配配式式
8、的的缺缺点点是是:叶叶片片拆拆换换必必须须通通过过缺缺口口进进行行,当当个个别别叶叶片片损损坏坏时时,不不能能单单独独拆拆换换,要要 将将 部部 分分 或或 全全 部部 叶叶 片片 拆拆 下下 重重 装装,增增加了拆装工作量。加了拆装工作量。T T型叶根的封口结构型叶根的封口结构 图图(图图(e e e e)为为叉叉型型叶叶根根结结构构,这这)为为叉叉型型叶叶根根结结构构,这这种种叶叶根根的的叉叉尾尾直直接接插插入入轮轮缘缘槽槽种种叶叶根根的的叉叉尾尾直直接接插插入入轮轮缘缘槽槽内内,并并用用两两排排铆铆钉钉固固定定。叉叉尾尾内内,并并用用两两排排铆铆钉钉固固定定。叉叉尾尾数数可可根根据据叶叶
9、片片离离心心力力大大小小选选择择。数数可可根根据据叶叶片片离离心心力力大大小小选选择择。叉叉型型叶叶根根强强度度高高、适适应应性性好好,叉叉型型叶叶根根强强度度高高、适适应应性性好好,被被大大功功率率汽汽轮轮机机末末几几级级叶叶片片广广被被大大功功率率汽汽轮轮机机末末几几级级叶叶片片广广泛泛采采用用。国国产产泛泛采采用用。国国产产1 10 00 0M M W W1 10 00 0M M W W 和和和和2 20 00 0M M W W 2 20 00 0M M W W 机机组组的的末末三三级级叶叶片片,均均采采用用此此机机组组的的末末三三级级叶叶片片,均均采采用用此此种种叶叶根根。叉叉型型叶叶
10、根根虽虽加加工工方方便便、种种叶叶根根。叉叉型型叶叶根根虽虽加加工工方方便便、便便于于拆拆换换,但但装装配配时时比比较较费费工工,便便于于拆拆换换,但但装装配配时时比比较较费费工工,且且轮轮缘缘较较厚厚,钻钻铆铆钉钉孔孔不不便便,且且轮轮缘缘较较厚厚,钻钻铆铆钉钉孔孔不不便便,所所以以整整锻锻转转子子和和焊焊接接转转子子不不宜宜所所以以整整锻锻转转子子和和焊焊接接转转子子不不宜宜采采用用。采采用用。图图(图图(f f f f)为为枞枞树树型型叶叶根根结结构构,这这种种叶叶根根和和轮轮缘缘的的轴轴向向断断)为为枞枞树树型型叶叶根根结结构构,这这种种叶叶根根和和轮轮缘缘的的轴轴向向断断口口设设计计
11、成成尖尖劈劈形形,以以适适应应根根部部的的载载荷荷分分布布,使使叶叶根根和和口口设设计计成成尖尖劈劈形形,以以适适应应根根部部的的载载荷荷分分布布,使使叶叶根根和和对对应应的的轮轮缘缘承承载载面面都都接接近近于于等等强强度度,因因此此在在同同样样的的尺尺对对应应的的轮轮缘缘承承载载面面都都接接近近于于等等强强度度,因因此此在在同同样样的的尺尺寸寸下下,枞枞树树型型叶叶根根承承载载能能力力高高。叶叶根根两两侧侧齿齿数数可可根根据据寸寸下下,枞枞树树型型叶叶根根承承载载能能力力高高。叶叶根根两两侧侧齿齿数数可可根根据据叶叶片片离离心心力力的的大大小小选选择择,强强度度高高,适适应应性性好好。叶叶根
12、根沿沿叶叶片片离离心心力力的的大大小小选选择择,强强度度高高,适适应应性性好好。叶叶根根沿沿轴轴向向装装入入轮轮缘缘相相应应的的枞枞树树槽槽中中,底底部部打打入入楔楔形形垫垫片片将将轴轴向向装装入入轮轮缘缘相相应应的的枞枞树树槽槽中中,底底部部打打入入楔楔形形垫垫片片将将叶叶片片向向外外胀胀紧紧在在轮轮缘缘上上,同同时时,相相邻邻叶叶根根的的接接缝缝处处有有叶叶片片向向外外胀胀紧紧在在轮轮缘缘上上,同同时时,相相邻邻叶叶根根的的接接缝缝处处有有一一圆圆槽槽,用用两两根根斜斜劈劈的的半半圆圆销销对对插插入入圆圆槽槽内内将将整整圈圈叶叶一一圆圆槽槽,用用两两根根斜斜劈劈的的半半圆圆销销对对插插入入
13、圆圆槽槽内内将将整整圈圈叶叶根根周周向向胀胀紧紧,所所以以装装拆拆方方便便,但但是是这这种种叶叶根根外外形形复复杂杂,根根周周向向胀胀紧紧,所所以以装装拆拆方方便便,但但是是这这种种叶叶根根外外形形复复杂杂,装装配配面面多多,要要求求有有很很高高的的加加工工精精度度和和良良好好的的材材料料性性能能,装装配配面面多多,要要求求有有很很高高的的加加工工精精度度和和良良好好的的材材料料性性能能,而而且且齿齿端端易易出出现现较较大大的的应应力力集集中中,所所以以一一般般只只有有大大功功而而且且齿齿端端易易出出现现较较大大的的应应力力集集中中,所所以以一一般般只只有有大大功功率率 汽汽 轮轮 机机 的的
14、 调调 节节 级级 和和 末末 级级 叶叶 片片 使使 用用。率率 汽汽 轮轮 机机 的的 调调 节节 级级 和和 末末 级级 叶叶 片片 使使 用用。2 2、工作部分(或称叶身、叶型部分)、工作部分(或称叶身、叶型部分)叶叶型型部部分分是是叶叶片片的的基基本本部部分分,它它构构成成汽汽流流通通道道 叶叶 型型 叶型部分的横截面形状 型型 线线 叶型部分横截面形状的周线 叶片的分类叶片的分类按工作原理的差别按工作原理的差别 按叶型沿叶高是否变化按叶型沿叶高是否变化 冲动式叶片与反动式冲动式叶片与反动式叶片叶片 等截面叶片和变截等截面叶片和变截面叶片面叶片 (a)冲动式叶片;(b)反动式叶片(a
15、 a a a)等截面直叶片)等截面直叶片)等截面直叶片)等截面直叶片 (b b b b)变截面扭曲叶片)变截面扭曲叶片)变截面扭曲叶片)变截面扭曲叶片 1111叶顶;叶顶;叶顶;叶顶;2 2 2 2叶型;叶型;叶型;叶型;3 3 3 3叶根叶根叶根叶根 3 3、叶顶连接件(围带、拉金)、叶顶连接件(围带、拉金)成组叶片(叶片组)成组叶片(叶片组)整圈连接叶片整圈连接叶片 单个叶片单个叶片(自由叶片自由叶片)用围带、拉金连在用围带、拉金连在一起的数个叶片一起的数个叶片 用围带、拉金将全部用围带、拉金将全部叶片连结在一起叶片连结在一起 不用围带、拉金连结不用围带、拉金连结的叶片的叶片 带拉金及成组
16、围带的动叶片采用围带或拉金的作用采用围带或拉金的作用 可增加叶片刚性可增加叶片刚性可增加叶片刚性可增加叶片刚性,降低叶片蒸汽力引起的弯应力降低叶片蒸汽力引起的弯应力降低叶片蒸汽力引起的弯应力降低叶片蒸汽力引起的弯应力,调整叶片频率调整叶片频率调整叶片频率调整叶片频率 。围围带带还还构构成成封封围围带带还还构构成成封封闭闭的的汽汽流流通通道道闭闭的的汽汽流流通通道道,防防 止止 蒸蒸 汽汽防防 止止 蒸蒸 汽汽从从 叶叶 顶顶 逸逸 出出从从 叶叶 顶顶 逸逸 出出 。有的围带还做出有的围带还做出有的围带还做出有的围带还做出径向汽封和轴向汽封,径向汽封和轴向汽封,径向汽封和轴向汽封,径向汽封和轴
17、向汽封,以减少级间漏汽以减少级间漏汽以减少级间漏汽以减少级间漏汽 习题三整体围带结构型式整体围带结构型式 围围带带和和叶叶片片实实为为一一个个整整体体部部件件,叶叶片片装装好好后后顶顶板板互互相相靠靠紧紧即即形形成成一一圈圈围围带带,围围带带之之间间可可以以焊焊接接,这这种种结结构构称称为为焊焊接接围围带带;也也可可以以不不焊焊 接接。整整 体体 围围 带带 一一 般般 用用 于于 短短 叶叶 片片 铆接围带结构形式铆接围带结构形式将将 3 35mm5mm厚的扁平钢带,用铆接方法固定厚的扁平钢带,用铆接方法固定在叶片顶部,称为铆接围带。采用铆接围带在叶片顶部,称为铆接围带。采用铆接围带结构的叶
18、顶必须做出与围带上的孔相配合的结构的叶顶必须做出与围带上的孔相配合的凸出部分(铆头),以备铆接凸出部分(铆头),以备铆接。叶片围带结构型式叶片围带结构型式叶片围带结构型式叶片围带结构型式(a a a a)整体围带;()整体围带;()整体围带;()整体围带;(b b b b)铆接围带)铆接围带)铆接围带)铆接围带拉金的结构拉金的结构 拉拉金金一一般般是是以以6 61 1 2 2 m mm m 的的金金属属丝丝或或金金属属管管,穿穿在在叶叶身身的的拉拉金金孔孔中中。拉拉金金与与叶叶片片之之间间可可以以是是焊焊接接的的(焊焊接接拉拉金金),也也可可以以是是不不焊焊接接的的(松松拉拉金金)。拉拉金金处
19、处在在汽汽流流通通道道中中间间,将将影影响响级级内内汽汽流流流流动动,同同时时,拉拉金金孔孔削削弱弱了了叶叶片片的的强强度度,所所以以在在满满足足振振动动和和强强度度要要求求的的情情况况下下,有有 的的 长长 叶叶 片片 可可 设设 计计 成成 自自 由由 叶叶 片片。当当叶叶片片不不用用围围带带而而用用拉拉金金连连结结成成组组或或为为自自由由叶叶片片时时,叶叶顶顶通通常常削削薄薄,以以减减轻轻叶叶片片重重量量并并防防 止止 运运 行行 中中 与与 汽汽 缸缸 相相 碰碰 时时 损损 坏坏 叶叶 片片。二、叶片的受力分析二、叶片的受力分析汽轮机工作时,叶片受到的作用力主要有两种:汽轮机工作时,
20、叶片受到的作用力主要有两种:汽轮机工作时,叶片受到的作用力主要有两种:汽轮机工作时,叶片受到的作用力主要有两种:u叶片本身和与其相连的围带、拉金所产生的离心力;叶片本身和与其相连的围带、拉金所产生的离心力;叶片本身和与其相连的围带、拉金所产生的离心力;叶片本身和与其相连的围带、拉金所产生的离心力;u汽流的作用力。汽流的作用力。汽流的作用力。汽流的作用力。离心力的大小与转速的平方成正比,而电站汽轮机的工作转速是离心力的大小与转速的平方成正比,而电站汽轮机的工作转速是离心力的大小与转速的平方成正比,而电站汽轮机的工作转速是离心力的大小与转速的平方成正比,而电站汽轮机的工作转速是恒定的,所以叶片所受
21、的离心力不随时间变化,是静应力。恒定的,所以叶片所受的离心力不随时间变化,是静应力。恒定的,所以叶片所受的离心力不随时间变化,是静应力。恒定的,所以叶片所受的离心力不随时间变化,是静应力。汽流力的大小随汽轮机的负荷而变化,因此计算叶片静弯应力汽流力的大小随汽轮机的负荷而变化,因此计算叶片静弯应力汽流力的大小随汽轮机的负荷而变化,因此计算叶片静弯应力汽流力的大小随汽轮机的负荷而变化,因此计算叶片静弯应力时,应选择汽流力最大的工况作为计算工况。时,应选择汽流力最大的工况作为计算工况。时,应选择汽流力最大的工况作为计算工况。时,应选择汽流力最大的工况作为计算工况。习题四叶片受力叶片受力 离心力离心力
22、离心力离心力汽流力汽流力汽流力汽流力离心拉应力离心拉应力离心拉应力离心拉应力离心弯应力离心弯应力离心弯应力离心弯应力稳定部分稳定部分稳定部分稳定部分交变部分交变部分交变部分交变部分(汽流弯应力汽流弯应力汽流弯应力汽流弯应力)动应力动应力静静应应力力(交变的振动应力交变的振动应力交变的振动应力交变的振动应力)等截面叶片的离心拉应力 等截面叶片的离心拉应力与横截面积无关,即增大截面积等截面叶片的离心拉应力与横截面积无关,即增大截面积等截面叶片的离心拉应力与横截面积无关,即增大截面积等截面叶片的离心拉应力与横截面积无关,即增大截面积并不能降低离心力引起的拉应力。并不能降低离心力引起的拉应力。并不能降
23、低离心力引起的拉应力。并不能降低离心力引起的拉应力。由于等截面叶片的横截面积沿叶高不变,其根部承受的离心由于等截面叶片的横截面积沿叶高不变,其根部承受的离心由于等截面叶片的横截面积沿叶高不变,其根部承受的离心由于等截面叶片的横截面积沿叶高不变,其根部承受的离心力最大,因此力最大,因此力最大,因此力最大,因此根部的离心拉应力最大。根部的离心拉应力最大。根部的离心拉应力最大。根部的离心拉应力最大。等截面叶片的弯应力 对于等截面叶片,汽流参数沿叶高变化不大,可以认为汽对于等截面叶片,汽流参数沿叶高变化不大,可以认为汽对于等截面叶片,汽流参数沿叶高变化不大,可以认为汽对于等截面叶片,汽流参数沿叶高变化
24、不大,可以认为汽流对叶片的的作用力沿叶高是均匀分布的。因此,流对叶片的的作用力沿叶高是均匀分布的。因此,流对叶片的的作用力沿叶高是均匀分布的。因此,流对叶片的的作用力沿叶高是均匀分布的。因此,叶片根部截叶片根部截叶片根部截叶片根部截面上的弯矩最大。面上的弯矩最大。面上的弯矩最大。面上的弯矩最大。习题五变截面叶片的离心拉应力 对于变截面叶片,横截面积沿叶高是变化的,在求拉应力对于变截面叶片,横截面积沿叶高是变化的,在求拉应力对于变截面叶片,横截面积沿叶高是变化的,在求拉应力对于变截面叶片,横截面积沿叶高是变化的,在求拉应力时,通常将其沿叶高分成若干段,把每段看作等截面体,然后时,通常将其沿叶高分
25、成若干段,把每段看作等截面体,然后时,通常将其沿叶高分成若干段,把每段看作等截面体,然后时,通常将其沿叶高分成若干段,把每段看作等截面体,然后计算出每段的离心力及每一截面的离心拉应力。通过对各个截计算出每段的离心力及每一截面的离心拉应力。通过对各个截计算出每段的离心力及每一截面的离心拉应力。通过对各个截计算出每段的离心力及每一截面的离心拉应力。通过对各个截面的计算比较,可找出离心拉应力最大的截面。面的计算比较,可找出离心拉应力最大的截面。面的计算比较,可找出离心拉应力最大的截面。面的计算比较,可找出离心拉应力最大的截面。(根部不一定是拉应力最大的部位)(根部不一定是拉应力最大的部位)(根部不一
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