汽轮机本体-隔板套汽封.ppt

第四节 汽轮机隔板、隔板套 和静叶环、静叶持环,为了适应结构上的需要，冲动式汽轮机在汽缸上装有支承隔板的隔板套，而反动式汽轮机在汽缸上装的是支承静叶环的静叶持环。,隔板将汽缸内的空间分成许多个小空间，每一个小空间都是一个独立的做 功体，人们将每一个独立的做功体都叫做一级。根据机组蒸汽参数的不 同，其隔板的结构也不尽相同。冲动式汽轮机的蒸汽只在喷嘴内膨胀做功，故设有隔板和隔板套，隔板装 在隔板套内，隔板上装有喷嘴。反动式汽轮机的蒸汽不仅在静叶片内膨胀做功，同时在动叶片中也膨胀做 功。静叶片直接组装在汽缸上。由于大功率汽轮机结构上的限制，因此高压缸多采用内、外缸和平衡鼓式 结构。而庞大的低压缸大多是采用低压外缸、1号低压内缸、2号低压内缸 和静叶环的四层结构，如日本三菱公司生产的TC2F335型汽轮机就 是这样的结构。,一、隔板和隔板套,隔板的作用,隔板用以固定汽轮机各级的静叶片和阻止级间漏汽，并将汽轮机通流部分分隔成若干个级。它可以直接安装在汽缸内壁的隔板槽中，也可以借助隔板套安装在汽缸上。隔板通常做成水平对分形式，其内圆孔处开有隔板汽封的安装槽。,习题14,1、焊接隔板,加工方法,将铣制或精密铸造、模压、冷拉的静叶片嵌在冲有叶型孔槽的内、外围带上，焊成环形叶栅，然后再将它焊在隔板体和隔板外缘之间，组成焊接隔板。在隔板出口与外缘联结处有两道叶顶径向汽封片，在隔板内圆孔处开有隔板汽封的安装槽。,焊接式隔板结构,（a）普通焊接隔板；（b）带加强筋的焊接隔板1隔板外环；2外围带；3静叶片；4内围带；5隔板体；6径向汽封；7汽封槽；8加强筋,2、铸造隔板,加工方法,铸造隔板是将已成型的静叶片在浇铸隔板体时同时铸入，见图。这种隔板上下两半的结合面做成倾斜形，以避免水平对开截断静叶片。,铸造式隔板结构,1外缘；2静叶片；3隔板体,隔 板,3、隔板套,结构特点,现代高参数大功率汽轮机中往往将相邻几级隔板装在一个隔板套中，然后将隔板套装在汽缸上，上下隔板套之间采用螺栓连接，隔板套在汽缸内的支承和定位采用悬挂销和键的结构。隔板套通过其下半部分两侧的悬挂销支承在下汽缸上，隔板套的上、下中心位置通过改变垫片的厚度来实现，其左右中心位置靠隔板套底部的平键或定位销来定位。为保证隔板套的热膨胀，它与汽缸凹槽之间一般留有mm的间隙，隔板在隔板套或汽缸内的支承和定位也是采用悬挂销和键支承定位结构。,采用隔板套,优点 便于拆装，而且可使级间距离不受或少受汽缸上 抽汽口的影响，从而可以减小汽轮机的轴向尺 寸，简化汽缸形状，有利于启停及负荷变化，并 为汽轮机实现模块式通用设计创造了条件。,缺点 隔板套的采用会增大汽缸的径向尺寸，相应的法 兰厚度也将增大，延长了汽轮机的启动时间。,习题15,隔板套结构,1上隔板套；2下隔板套；3连接螺栓；4上汽缸；5下汽缸；6悬挂销；7垫片；8平键；9定位销；10顶开螺钉,隔板套,隔板套,隔板套,隔 板,隔 板 套,二、静叶环和静叶持环,反动式汽轮机没有叶轮和隔板，动叶片直接嵌装在转子的外缘上，静叶环装在汽缸内壁或静叶持环上。,1、高中压缸的静叶环和静叶持环,结构特点,高中压缸静叶片由方钢加工而成，具有偏置的根部和整体围带，各叶根和围带在沿静叶片组的外圆和内圆焊接在一起，构成相似隔板形状的静叶环，有人称为叶片隔板。这种隔板形状的静叶环，在水平中分面处对分成两半，当其上下两半部分嵌入静叶持环的直槽后，在直槽侧面的凹槽中打入一系列短的形锁紧片，使之固定。各上半部分再用制动螺钉固定在上静叶持环中，此螺钉位于水平中分面的左侧（当向发电机看时）。,高压后四级,一段抽汽口,高压前八级,静叶环,静叶持环,国产优化引进型300MW汽轮机高、中压缸静叶持环分布图,高压缸有11个反动级，其静叶环全部支承在一个静叶持环中，而静叶持环固定在 高压内缸上。中压缸前级的静叶环支承在个静叶持环中，而静叶持环固定在中压内缸上，后级的静叶环支承在另个静叶持环中，而此静叶持环固定在中压外缸中。,2、低压缸静叶环和静叶持环,结构特点,低压缸的静叶环，其结构形式基本上与高中压缸的静叶环相似。,低压缸是对分式布置，该缸有个静叶持环，中压缸端的前级静叶环支承在个静叶持环中，而该静叶持环固定在低压号内缸上。在发电机端的前级静叶环支承在另个静叶持环中，该持环也固定在低压号内缸上。,第五节 汽轮机汽封与汽封系统,设置汽封的目的,汽轮机运转时，转子高速旋转，汽缸、隔板（或静叶环）等静体固定不动，因此转子和静体之间需留有适当的间隙，从而不相互碰磨。然而间隙的存在就要导致漏汽（漏气），这样不仅会降低机组效率，还会影响机组安全运行。为了减少蒸汽泄漏和防止空气漏入，需要有密封装置，通常称为汽封。,习题16,一、轴端汽封,由于汽轮机主轴必须从汽缸内穿出，因此主轴与汽缸之间必须留有一定的径向间隙，且汽缸内蒸汽压力与外界大气压力不等，就必然会使汽轮机内的高压蒸汽通过间隙向外漏出，造成工质损失，恶化运行环境，并且加热轴颈或冲进轴承使润滑油质恶化；或者使外界空气漏入低压端破坏真空，从而增大抽气器的负荷，降低机组效率。为了提高汽轮机的效率，应尽量防止或减少这种漏汽（气）现象。为此，在转子穿过汽缸两端处都装有汽封，这种汽封称轴端汽封，简称轴封。高压轴封是用来防止蒸汽漏出汽缸，而低压轴封是用来防止空气漏入汽缸。,作用,国产优化引进型300MW汽轮机组高、中压缸调速器端汽封,它由高压缸端部内汽封和高压缸端部外汽封组成。安装在外缸环形槽中的汽封称为内汽封；用螺栓固定在外缸端面的汽封称为外汽封。内汽封体上装有个汽封环，形成轴封的第段，各环由块扇形体组成。而在外汽封体上装有个汽封环，形成轴封的第段和第段，外汽封环由块扇形体组成，高中压缸调速器端轴封分成段，构成“”、“”两个腔室。每个汽封环上装有片高低交错排列的汽封片，共计片。径向间隙0.5mm0.05mm,0.5mm0.05mm，轴向间隙9.65mm,9.65 mm。,国产优化引进型300MW汽轮机组高、中压缸发电机端轴封,它由内外汽封组成，也分成段，构成“”、“”两个腔室，内外汽封体各装有个汽封环，每个汽封环上装有片汽封片。间隙、值与调速器端轴封的间隙相同，而 6.6mm,12.7mm。,国产优化引进型300MW汽轮机组低压缸轴端汽封,（a）发电机端轴端汽封；（b）调速器端轴端汽封,低压缸两端轴封对称布置、结构相同，见图，每端由个汽封环组成段，构成“”、“”两个腔室，漏汽从“”腔室通过汽封体下半的接口通到轴封冷却器，以维持该腔室低真空，轴封供汽通过汽封体下半一个接口被送至“”腔室。第段由个汽封环组成，第、段均由个汽封环组成，每个汽封环上有个汽封片。因低压缸轴端处压力较低，故此采用整车式平齿结构。,轴 封,高压转子轴封,高压转子轴封,低压转子轴封,轴 封 环,二、隔板（或静叶环）汽封,作用,冲动式汽轮机隔板前后压差大，而隔板与主轴之间又存在着间隙，因此必定有一部分蒸汽从隔板前通过间隙漏到隔板后面与叶轮之间的汽室里。由于这部分蒸汽不通过喷嘴，同时还会恶化蒸汽主流的流动状态，因此形成了隔板漏汽损失。为减少该损失，必须将间隙设计得小一点，故设有隔板汽封，通常隔板汽封间隙为0.6mm左右，汽封片一般较多。隔板汽封环装在隔板体内圆的汽封槽中，汽封采用梳齿式。反动式汽轮机无隔板结构，只有单只静叶环结构，静叶环内圆处的汽封称为静叶环汽封，隔板汽封和静叶环汽封统称为静叶汽封。,（a）高压级组静叶环汽封（b）中压级组静叶环汽封,汽封环由个汽封块组成，汽封的固定方法与围带汽封相同，转子上有高低汽封凸肩，与汽封齿共同组成汽封间隙。,1-隔板体 2-叶轮 3-汽封环,用来阻碍蒸汽绕过喷嘴而造成的能量损失，并使叶轮的轴向推力增大，汽封环装在隔板内圆的汽封槽中。,三、通流部分汽封,作用,在汽轮机的通流部分，由于动叶顶部与汽缸壁面（或静叶持环）之间存在着间隙，动叶栅根部和隔板（或静叶环）壁面之间也存在着间隙，而动叶两侧又具有一定的压差，因此在动叶顶部和根部必然会有蒸汽的泄漏，为减少蒸汽的漏汽损失，装有通流部分汽封。,组成,通流部分汽封包括动叶围带处的径向、轴向汽封和动叶根部处的轴向汽封。,通流部分汽封示意图,（a）冲动级；（b）反动级1隔板（或静叶环）汽封径向间隙；2围带汽封径向间隙；3围带汽封轴向间隙或动叶根部处的轴向汽封间隙,为减少叶片上部和下部的漏汽，需将动静叶间轴向间隙减小，但间隙过小，不能适应较大的相对膨胀，为此，冲动式汽轮机隔板因前后压差大，轴向间隙需设计小些，其围带汽封径向间隙一般设计为1.0mm左右，围带汽封和动叶根部处汽封的轴向间隙达6.0mm左右；而反动式汽轮机，因静叶环前后压差小，间隙漏汽损失相对冲动级小些，故有较大的轴向间隙，其围带汽封径向间隙为1.0mm左右，而围带和动叶根部处汽封轴向间隙可达到10.0mm左右。,围带汽封,隔板汽封,（一）梳齿形汽封,梳齿形汽封包括高低齿、平齿、斜平齿三种。高低齿阻汽效果好，但加工费时，通常用在高温、高压部位；平齿、斜平齿汽封一般常用在低温、低压部位。,结构图,（a）高低齿（b）平齿（c）斜平齿,（二）枞树形汽封,枞树形汽封具有结构紧凑、富有弹性、效率高的优点，但其形状复杂，加工精确度要求高，且造价高，故在电厂中应用很少。,结构图,（a）前轴封（b）后轴封（c）隔板汽封,（三）J 形汽封,J形汽封阻汽效果教好，制造成本较低，还可使转子轴向长度缩短。但其刚性差，运行时受汽流冲力后容易倒伏，失去阻汽的作用。另外，J形汽封拆装不便，给安装、检修工作带来困难。,结构图,（四）蜂窝形汽封,蜂窝形汽封常用在无围带的自由叶片轴向宽度的连续密封表面。将蜂窝式芯钎焊到基板上制成扇形件而组成密封件，并用一系列加工螺钉装在挡板上。装配后，这些机加工螺钉定位并焊接在挡板上。蜂窝密封扇形件上有槽，用于排除进入蜂窝室内的湿汽。,结构图,当蒸汽漏入蜂窝带时，在每个蜂窝腔内会产生蒸汽涡流和屏障，从而有很大的阻尼，使蒸汽泄漏量减少。与普通的梳齿汽封相比，蜂窝式汽封具有几方面的优点。1.蜂窝式汽封采用优质合金钢，材料软、对转子无损伤。2.蜂窝式汽封产生的蒸汽阻尼，相当于一层汽垫，有助于减小轴振。3.蜂窝式汽封在相同的汽封间隙下，泄漏量比普通梳齿汽封减少 3050。4.蜂窝汽封在普通梳齿汽封上改造比较方便，不用改变转子或汽封套 的任何结构，只需参照原汽封圈的尺寸即可。,蜂窝汽封是蜂窝技术和迷宫汽封的完美结合，其密封效应是迷宫效应和蜂窝效应的综合组成，是高效性、稳定性和安全性的完美结合.主要设计思想是在原疏齿结构中，保留高齿，在低齿地方用蜂窝带填满,该结构有以下优点：,高齿依然保留，起节流密封效果，而气流经节流降压后进入 蜂窝区,进一步加大密封效果，两种密封技术综合应用，起 到最佳的效果。在设计中，蜂窝带加工成比原来的低齿高出一部分，即轴先 同蜂窝接触而不同高齿接触，从而保护轴不被磨损。在安装过程中，由于高齿高度大于蜂窝带，避免了蜂窝带被 异物撞击损伤。在高压侧，最外边高齿起到了保护作用，防止了工质对蜂窝 带边缘的冲刷伤害。,（五）布莱登汽封,1-弹簧；2-汽封体；3-汽封环；4-汽封套；5-用于汽封环背面加压的切口,布莱登活动汽封（如上图所示）取消了传统汽封后背弧的弹簧压片，在汽封块端部加装了螺旋弹簧。汽轮机正常工作时，经过汽封进汽侧槽道进入后背弧汽室的蒸汽将汽封压向转子，使两者间保持较小的径向间隙运行，减小了漏汽损失。在机组启、停及转子振动过大跳闸时，汽封背弧后蒸汽压力较低，在端部螺旋弹簧的作用下，汽封张开，从而避免了汽封与转子之间的摩擦。运行实践证明，这种汽封不仅具有较高的经济性，还具有较高的安全性。,工作原理,轴封系统,在汽轮机的高压端和低压端虽然都装有轴端汽封，能减少蒸汽漏出（高、中压端）或空气漏入（排汽缸），但漏汽现象仍不可能完全消除。为了防止和减少这种漏汽现象，以保证机组的正常启停和运行，以及回收漏汽和利用漏汽的热量，减少系统的工质损失和热量损失，汽轮机均设有由轴端汽封加上与之相连接的管道、阀门及附属设备组成的轴封系统。,作用,结构特点,不同型式汽轮机组的轴封系统各不相同，它由汽轮机进汽参数和回热系统连接方式等因素决定。大中型汽轮机都采用具有自动调节装置（调整轴封蒸汽压力）的闭式轴封系统。,轴封系统所需的蒸汽与汽轮机的负荷有关。在启动、空载和低负荷时，缸内出现真空，为防止空气漏入，需向轴封供应低温低压蒸汽，以及在高负荷时为防止高、中压缸轴端漏汽，设有定压轴封供汽母管，母管内蒸汽来自冷再热蒸汽或主蒸汽或辅助蒸汽或密封蒸汽种。机组冷态启动时，先用辅助蒸汽向轴封供汽。机组正常运行中，主蒸汽、冷再热蒸汽、辅助蒸汽作为轴封备用汽源，轴封用汽主要靠高、中压缸高压轴封漏汽（即自密封蒸汽）供给。,习题17,国产优化引进型300MW汽轮机组轴封系统,它是由轴端汽封、轴封供汽母管压力调整机构、轴封冷却器、减温器以及有关管道组成的闭式轴封系统。,工作过程,在汽轮机启动和低负荷时,汽轮机两汽缸中的压力都低于大气压力，密封蒸汽由母管进入“X”腔室后，一路经过若干汽封片后流向汽缸内部，此时“x”腔室压力控制在0.1140.126MPa(绝对压力)，大于当地大气压力；另一路则经过若干汽封后，流到“Y”腔室，“Y”腔室与轴封加热器相连，轴封加热器上的轴加风机抽吸此漏汽，控制该室压力为0.097MPa(绝对压力)，略低于当地大气压力。因而，外界空气通过外汽封漏入“Y”腔室后，与从“x”腔室来的密封蒸汽混合，再流向轴封加热器。,在机组负荷增加时,随着机组负荷的增加，调节汽阀开大，进汽量增加，汽缸内压力相应增大。当高中压缸两端的排汽压力高于“x”腔室压力时，汽流在内汽封环内发生相反流动，缸内的蒸汽经过第l段汽封片流向“x”腔室。随着排汽压力的增加，蒸汽流量亦增加。因此在大约15额定负荷时，高中压缸调速器端的高压排汽压力已达到密封蒸汽压力，变成自密封。,在机组负荷增加到25以上时,在大约25额定负荷时，高中压缸发电机端的中压排汽压力达到密封压力，变成自密封(见上图)。这时，蒸汽从“x”腔室排出，流入汽封母管，蒸汽再由汽封母管流向低压汽封的“x”腔室。若通过“x”腔室流向汽封母管的漏汽量超过低压缸轴端汽封所需要的蒸汽量，则轴封供汽压力升高，这时供汽阀全关，而打开溢流阀，将过量的蒸汽排入疏水扩容器，以达到调整轴封蒸汽母管压力的目的。,为了预防由于轴封系统的供汽压力可能超过系统设计允许压力，系统中装设一只安全阀，借以释放可能由于调节汽阀的误动作引起的超压。安全阀动作压力为O.275一O.79MPa(绝对压力)。,从轴封供汽母管进入低压缸轴端汽封“x”腔室前，密封蒸汽需减温，以控制蒸汽温度在12l一177之间，防止高温蒸汽使汽封体和轴承座受热变形或损坏转子。蒸汽的减温一方面是利用裸露进汽管自然冷却降温，另一方面用喷水减温系统来调节并加强冷却，其冷却水来自凝结水泵。使用喷水减温系统后，当进入减温器的蒸汽温度为260或更高时，仍可使汽封蒸汽温度维持在规定范围内。如果进入减温器的蒸汽温度远低于260，特别是在接近12l一177时，可停止喷水减温，依靠进汽管的自然冷却就能使蒸汽降温，甚至降低到121以下。,600MW汽轮机组自密封轴封蒸汽系统,1-截止阀；2-辅助蒸汽调节阀；3-电动供汽隔离阀；4-电动供汽旁路阀；5-冷再热供汽调节阀；6-电动供汽隔离阀；7-溢流调节阀；8-电动溢流阀；9-安全头；10-安全阀；ll-减温喷水调节阀；12-喷水装置,轴封系统特点,在机组启动或停机过程时由外来汽源供汽，在机组正常运行时，实现自平衡密封供汽，消耗蒸汽量小，运行经济、安全可靠。,轴封系统组成,该轴封蒸汽系统包括：端汽封、安全阀和安全头、气动供汽阀和气动溢流阀、蒸汽滤网、轴封冷却器、管道和仪表。,“X”腔室蒸汽压力的控制,该轴封系统的供汽取自电厂辅助蒸汽和冷再热蒸汽，进汽经气动供汽阀调节后进入供汽母管，随后从供汽母管分支，经蒸汽滤网入汽封体的“x”腔室。如果供汽母管压力偏高，则气动溢流阀自动打开，将过量蒸汽放至主凝汽器。因此，汽封体“x”腔室的压力由气动供汽阀和气动溢流阀自动调节在O.125-0.132MPa的范围内。,“Y”腔室微真空的维持,汽封体上的“Y”腔室与汽封冷却器相连，使其维持一个微真空状态。这样，汽封漏出的蒸汽全部由系统吸收，不至于使沿轴端漏出的蒸汽漏至机房或进入轴承座，既保护了环境，又不会导致润滑油变质。,对系统的保护功能,由于到汽封系统的供汽压力可能超过系统的设计允许压力，系统中装设有一只安全阀，用以释放可能由于调节阀的误动作而引起的超压。安全阀为压力直接作用下的“突开”式释放阀，它被整定在0.275MPa时开放，在0.79MPa时，能释放由气动供汽阀因空气完全中断而引起全开时的汽量。作为进一步的安全措施，安全头的爆破膜片将在0.79MPa时破裂，释放系统中的气动供汽阀和其旁路阀的过量蒸汽，两者都是以最大能力供汽而引起的。安全头爆破膜片的破裂是不可逆的，若系统压力降低，则它不能自动复原。爆破膜片破裂后，应遮断汽轮机，以便调整膜片，并应修正系统故障。,14.隔板的作用是什么？隔板有哪几种结构形式？各应用于什么场合？15.汽轮机设置隔板套有什么优缺点？16.汽封的作用是什么？曲径式汽封有哪几种类型？各有什么特点？17.轴封系统有什么作用？以某机组为例说明轴封系统的工作原理和工作过程。,思考题：,