汽轮机技术问答

1．汽轮机为什么要设滑销系统？ 汽轮机在起动及带负荷过程中，汽缸的温度变化很大，因而热膨胀值较大。为保证汽缸受热时能沿给定的方向自由膨胀，保持汽缸与转子中心一致，同样，汽轮机停机时，保证汽缸能按给定的方向自由收缩，汽轮机均设有滑销系统。 2．汽轮机的滑销有哪些种类？它们各起什么作用？ 根据滑销的构造形式、安装位置可分为下列六种： ⑴ 横销：一般安装在低压汽缸排汽室的横向中心线上，或安装在排汽室的尾部，左右两侧各装一个。横销的作用是保证汽缸横向的正确膨胀，并限制汽缸沿轴向移动。由于排汽室的温度是汽轮机通流部分温度Z低的区域，故横销都装于此处，整个汽缸由此向前或向后膨胀，形成了轴向死点。 ⑵ 纵销：多装在低压汽缸排汽室的支撑面、前轴承箱的底部、双缸汽轮机中间轴承的底部等和基础台板的接合面间。所有纵销均在汽轮机的纵向中心线上。纵销可保证汽轮机沿纵向中心线正确膨胀，并保证汽缸中心线不能作横向滑移。因此，纵销中心线与横销中心线的交点形成整个汽缸的膨胀死点，在汽缸膨胀时，这点始终保持不动。 ⑶ 立销：装在低压汽缸排汽室尾部与基础台板间，高压汽缸的前端与轴承座间。所有的立销均在机组的轴线上。立销的作用可保证汽缸的垂直定向自由膨胀，并与纵销共同保持机组的正确纵向中心线。 ⑷ 猫爪横销：起着横销作用，又对汽缸起着支承作用。猫爪一般装在前轴承座及双缸汽轮机中间轴承座的水平接合面上，是由下汽缸或上汽缸端部突出的猫爪，特制的销子和螺栓等组成。猫爪横销的作用是：保证汽缸在横向的定向自由膨胀，同时随着汽缸在轴向的膨胀和收缩，推动轴承座向前或向后移动，以保持转子与汽缸的轴向相对位置。 ⑸ 角销：装在排汽缸前部左右两侧支撑与基础台板间。销子与销槽的间隙为0.06～0.08mm。斜销是一种辅助滑销，不经常采用，它能起到纵向及横向的双重导向作用。 3．什么是汽轮机膨胀的“死点”，通常布置在什么位置？ 横销引导轴承座或汽缸沿横向滑动并与纵销配合成为膨胀的固定点，称为“死点”。也即纵销中心线与横销中心线的交点。“死点”固定不动，汽缸以“死点”为基准向前后左右膨胀滑动。 对凝汽式汽轮机来说，死点多布置在低压排汽口的中心线或其附近，这样在汽轮机受热膨胀时，对于庞大笨重的凝汽器影响较小。国产200MW和125MW汽轮机组均设两个死点，高、中压缸向前膨胀，低压缸向发电机侧膨胀，各自的膨胀量都可适当减小。 4．汽轮机联轴器起什么作用？有哪些种类？各有何优缺点？ 联轴器又叫靠背轮。汽轮机联轴器是用来连接汽轮发电机组的各个转子，并把汽轮机的功率传给发电机。 汽轮机联轴器可分为刚性联轴器、半挠性联轴器和挠性联轴器。 以下介绍这几种联轴器的优缺点。 刚性联轴器：优点是构造简单、尺寸小、造价低、不需要润滑油。缺点是转子的振动、热膨胀都能相互传递，校中心要求高。 半挠性联轴器：优点是能适当弥补刚性靠背轮的缺点，校中心要求稍低。缺点是制造复杂、造价较大。 挠性联轴器：优点是转子振动和热膨胀不互相传递，允许两个转子中心线稍有偏差。缺点是要多装一道推力轴承，并且一定要有润滑油，直径大，成本高，检修工艺要求高。 大机组一般高低压转子之间采用刚性联轴器，低压转子与发电机转子之间采用半挠性联轴器。 5．刚性联轴器分哪两种？ 刚性联轴器又分装配式和整锻式两种型式。装配式刚性联轴器是把两半联轴器分别用热套加双键的方法，套装在各自的轴端上，然后找准中心、铰孔，Z后用螺栓紧固；整锻式刚性联轴器与轴整体锻出。这种联轴器的强度和刚度都比装配式高，且没有松动现象。为使转子的轴向位置作少量调整，在两半联轴器之间装有垫片，安装时按具体尺寸配制一定厚度的垫片。 6．什么是半挠性联轴器？ 半挠性联轴器的结构是在两个联轴器间用半挠性波形套筒连接，并用螺栓紧固。波形套筒在扭转方向是刚性的，在弯曲方向则是挠性的。 7．挠性联轴器的结构型式是怎样的？ 挠性联轴器有齿轮式和蛇形弹簧式两种型式。齿轮式挠性联轴器多用在小型汽轮机上，它的结构是两个齿轮用热套加键的方式分别装两个轴端上，并用大螺帽紧固，防止从轴上滑脱。两个齿轮的外面有一个套筒，套筒两端的内齿分别与两个齿轮啮合，从而将两个转子连接起来。套筒的两侧安置挡环限制套筒的轴向位置，挡环用螺栓固定在套筒上。 125MW机组电动调速给水泵就是采用这种挠性联轴器。 8．汽轮机的盘车装置起什么作用？ 汽轮机冲动转子前或停机后，进入或积存在汽缸内的蒸汽使上缸温度比下缸温度高，从而使转子不均匀受热或冷却，产生弯曲变形。因而在冲转前和停机后，必须使转子以一定的速度连续转动，以保证其均匀受热或冷却。换句话说，冲转前和停机后盘车可以消除转子热弯曲。同时还有减小上下汽缸的温差和减少冲转力矩的功用，还可在起动前检查汽轮机动静之间是否有摩擦及润滑系统工作是否正常。 9．盘车有哪两种方式？电动盘车装置主要有哪两种型式？ 小机组采用人力手动盘车，中型和大型机组都采用电动盘车。 电动盘车装置主要有两种型式。 ⑴ 具有螺旋轴的电动盘车装置（大多数国产中、小型汽轮机组及125MW、300MW机组采用）。 ⑵ 具有摆动齿轮的电动盘车装置（国产50MW、100MW、200MW机组采用）。 10．具有螺旋轴的电动盘车装置的构造和工作原理是怎样的？ 螺旋轴电动盘车装置由电动机、联轴器、小齿轮、大齿轮、啮合齿轮、螺旋轴、盘车齿轮、保险销、手柄等组成。啮合齿轮内表面铣有螺旋齿与螺旋轴相啮合，啮合齿轮沿螺旋轴可以左右滑动。 当需要投入盘车时，先拔出保险销，推手柄，手盘电动机联轴器直至啮合齿轮与盘车齿轮全部啮合。当手柄被推至工作位置时，行程开关接点闭合，接通盘车电源，电动机起动至全速后，带动汽轮机转子转动进行盘车。 当汽轮机起动冲转后，转子的转速高于盘车转速时，使啮合齿轮由原来的主动轮变为被动轮，即盘车齿轮带动啮合齿轮转动，螺旋轴的轴向作用力改变方向，啮合齿轮与螺旋轴产生相对转动，并沿螺旋轴移动退出啮合位置，手柄随之反方向转动至停用位置，断开行程开关，电动机停转，基本停止工作。 若需手动停止盘车，可手揿盘车电动机停按钮，电动机停转，啮合齿轮退出，盘车停止。 11．具有摆动齿轮的盘车装置的构造和工作原理是怎样的？ 具有摆动齿轮的盘车装置主要由齿轮组、摆动壳、曲柄、连杆、手轮、行程开关、弹簧等组成。齿轮组通过两次减速后带动转子转动。 盘车装置脱开时，摆动壳被杠杆系统吊起，摆动齿轮与盘车齿轮分离；行程开关断路，电动机不转，手轮上的锁紧销将手轮锁在脱开位置；连杆在压缩弹簧的作用下推紧曲柄，整个装置不能运动。 投入盘车时，拔出锁紧销，逆时针转动手轮，与手轮同轴的曲柄随之转动，克服压缩弹簧的推力，带动连杆向右下方运动；拉杆同时下降，使摆动壳和摆动轮向下摆动，当摆动轮与盘车齿轮进入啮合状态时，行程开关闭合，接通电动机电源，齿轮组即开始转动。由于转子尚处于静止状态，摆动齿轮带着摆动壳继续顺时针摆动，直到被顶杆顶住。此时摆动壳处于中间位置，摆动轮与盘车齿轮完全啮合并开始传递力矩，使转子转动起来。 盘车装置自动脱开过程如下：冲动转子以后，盘车齿轮的转速突然升高，而摆动齿轮由主动轮变为被动轮，被迅速推向右方并带着摆动壳逆时针摆动，推动拉杆上升。当拉杆上端点超过平衡位置时，连杆在压缩弹簧的推动下推着曲柄逆时针旋转，顺势将摆动壳拉起，直到手轮转过预定的角度，锁紧销自动落入锁孔将手轮锁住。此时行程开关动作，切断电动机电源，各齿轮均停止转动，盘车装置又恢复到投用前脱开状态。操作盘车停止按钮，切断电源，也可使盘车装置退出工作。 12．主轴承的作用是什么？ 轴承是汽轮机的一个重要组成部件，主轴承也叫径向轴承。它的作用是承受转子的全部重量以及由于转子质量不平衡引起的离心力，确定转子在汽缸中的正确径向位置。由于每个轴承都要承受较高的载荷，而且轴颈转速很高，所以汽轮机的轴承都采用液体摩擦为理论基础的轴瓦式滑动轴承，借助于有一定压力的润滑油在轴颈与轴瓦之间形成油膜，建立液体摩擦，使汽轮机安全稳定地运行。 13．轴承的润滑油膜是怎样形成的？ 轴瓦的孔径较轴颈稍大些，静止时，轴颈位于轴瓦下部直接与轴瓦内表面接触，在轴瓦与轴颈之间形成了楔形间隙。 当转子开始转动时，轴颈与轴瓦之间会出现直接摩擦。但是，随着轴颈的转动，润滑油由于粘性而附着在轴的表面上，被带入轴颈与轴瓦之间的楔形间隙中。随着转速的升高，被带入的油量增多，由于楔形间隙中油流的出口面积不断减小，所以油压不断升高，当这个压力增大到足以平衡转子对轴瓦的全部作用力时，轴颈被油膜托起，悬浮在油膜上转动，从而避免了金属直接摩擦，建立了液体摩擦。 14．汽轮机主轴承主要有哪几种结构型式？ 汽轮机主轴承主要有四种： ⑴ 圆筒瓦支持轴承。 ⑵ 椭圆瓦支持轴承。 ⑶ 三油楔支持轴承。 ⑷ 可倾瓦支持轴承。 15．固定式圆筒形支持轴承的结构是怎样的？ 固定式圆筒形支持轴承用在容量为50～100MW的汽轮机上。轴瓦外形为圆筒形，由上下两半组成，用螺栓连接。下瓦支持在三块垫铁上，垫铁下衬有垫片，调整垫片的厚度可以改变轴瓦在轴承洼窝内的中心位置。上轴瓦顶部垫铁的垫片可以用来调整轴瓦与轴承上盖间的紧力。润滑油从轴瓦侧下方垫铁中心孔引入，经过下轴瓦体内的油路，自水平结合面的进油孔进入轴瓦。由于轴的旋转，使油先经过轴瓦顶部间隙，再经过轴颈和下瓦间的楔形间隙，然后从轴瓦两端泄出，由轴承座油室返回油箱。在轴瓦进油口处有节流孔板来调整进油量大小。轴瓦的两侧装有防止油甩出来的油挡。轴瓦水平结合面处的锁饼用来防止轴瓦转动。 轴瓦一般用优质铸铁铸造，在轴瓦内部车出燕尾槽，并浇铸锡基轴承合金（即巴氏合金），也称乌金。 16．什么是自位式轴承？ 圆筒形支持轴承和椭圆形支持轴承按支持方式都可分为固定式和自位式（又称球面式）两种。 自位式与固定式不同的只是轴承体外形呈球面形状。当转子中心变化引起轴颈倾斜时，轴承可以随轴颈转动自动调位，使轴颈和轴瓦之间的间隙在整个轴瓦长度内保持不变。但是这种轴承的加工和调整较为麻烦。 17．椭圆形轴承与圆筒形轴承有什么区别？ 椭圆形支持轴承的结构与圆筒形支持轴承基本相同，只是轴承侧边间隙加大了，通常侧边间隙是顶部间隙的2倍。轴瓦曲率半径增大。 使轴颈在轴瓦内的偏心距增大，轴承的稳定性增加。同时轴瓦上、下部都可以形成油楔（因此又有双油楔轴承之称）。由于上油楔的油膜力向下作用，使轴承运行的稳定性好，这种轴承在大、中容量汽轮机组中得到广泛运用。 18．什么是三油楔轴承？ 在大容量机组中，如国产125MW、200MW、300MW机组都采用三油楔轴承。 三油楔支持轴承的轴瓦上有三个长度不等的油楔，从理论上分析，三个油楔建立的油膜其作用力从三个方向拐向轴颈中心，可使轴颈稳定地运转。但这种轴承上、下轴瓦的结合面与水平面倾斜角为35度。给检修与安装带来不便。 从有的机组三油楔支持轴承发生油膜振荡的现象来看，这种轴承的承载能力并不很大，稳定性也并不十分理想。 19．什么是可倾瓦支持轴承？ 可倾瓦支持轴承通常由3～5个或更多个能在支点上自由倾斜的弧形瓦块组成，所以又叫活支多瓦形支持轴承，也叫摆动轴瓦式轴承。由于其瓦块能随着转速、载荷及轴承温度的不同而自由摆动，在轴颈周围形成多油楔。且各个油膜压力总是指向中心，具有较高的稳定性。 另外，可倾瓦支持轴承还具有支承柔性大、吸收振动能量好、承载能力大、耗功小和适应正反方向转动等特点。但可倾瓦结构复杂、安装、检修较为困难，成本较高。 20． 几种不同型式的支持轴承各适应于哪些类型的转子？ 圆筒形支持轴承主要适用于低速重载转子；三油楔支持轴承、椭圆形支持轴承分别适用较高转速的轻中和中、重载转子；可倾瓦支持轴承则适用于高转速轻载和重载转子。 21．推力轴承的作用是什么？ 推力轴承的作用是承受转子在运行中的轴向推力，确定和保持汽轮机转子和汽缸之间的轴向相互位置。 22．推力轴承有哪些种类？主要构造是怎样的？ 推力轴承可以设置为单独式，也可以和支持轴承合并为一体，称为联合式（推力支持联合轴承）。按结构形状分多颚式和扇形瓦片式，现在普遍采用的为扇形瓦片式。主要构造由工作瓦片、非工作瓦片、调整垫片、安装环等组成。推力盘的两侧分别安装十至十二片工作瓦片和非工作瓦片。各瓦片都安装在安装环上，工作瓦片承受转子正向轴向推力，非工作瓦片承受转子的反向轴向推力。 23．什么叫推力间隙？ 推力盘在工作瓦片和非工作瓦片之间的移动距离叫推力间隙，一般不大于0.4mm。瓦片上的乌金厚度一般为1.5mm，其值小于汽轮机通流部分动静之间的Z小间隙，以保证即使在乌金熔化的事故情况下，汽轮机动静部分也不会相互摩擦。 24．汽轮机推力轴承的工作过程是怎样的？ 安装在主轴上的推力盘两侧工作面和非工作面各有若干块推力瓦块，瓦块背面有一销钉孔，靠此孔将瓦块安置在安装环的销钉上，瓦块可以围绕销钉略为转动。 瓦块上的销钉孔设在偏离中心7.54mm处，因此瓦块的工作面和推力盘之间就构成了楔形间隙。当推力盘转动时油在楔形间隙中受到挤压，压力提高，因而这层油膜上具有承受转子轴向推力的能力。安装环安置在球面座上，油经过节流孔送入推力轴承进油室，分为两路经推力轴承球面座上的进油孔进入主轴周围的环形油室，并在瓦块之间径向流过。在瓦块与瓦块之间留有宽敞的空间，便于油在瓦块中循环。 推力轴承球面座上装有回油挡油环，油环围在推力盘外圆形成环形回油室。在工作面和非工作面回油挡环的顶部各设两个回油孔，而且还可以用针形阀来调节回油量。 在推力瓦块安装环与推力盘之间也装有挡油环，该挡油环包围住推力瓦块，形成推力轴承的环形进油室。