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汽輪機設備簡介,這些你真的都懂嗎
- 2020-11-27-

1、汽輪機本體


汽輪機包括汽輪機本體,調節、保安系統及輔助設備三大部分。蒸汽輪機本體包括:


(1) 靜體(固定部位)——汽缸、噴嘴、隔板、汽封等。


(2) 轉子(轉動部分)——軸、葉輪、葉片等。


(3) 軸承(支承部分)——徑向和止推。


2、汽缸


(1) 汽缸的組成:汽缸是汽輪機的外殼,汽輪機本體的主要零部件幾乎包含在汽缸內。汽缸內部裝有噴嘴室、噴嘴、隔板、隔板套和汽封等零部件。汽缸外部裝有調節汽閥及進汽、排汽和回熱抽汽管道等。


(2) 汽缸作用:汽缸是汽輪機的外殼。其作用是將汽輪機的通流部分與大氣隔開,形成封閉的汽室,保證蒸汽在汽輪機內完成其能量轉換過程。


3、汽缸內部構件


(1) 噴嘴、隔板


噴嘴和隔板的作用和特點:噴嘴是組成汽輪機的主要部件之一。它的作用是把蒸汽的熱能轉變為高速汽流的動能,使高速汽流以一定的方向從噴嘴噴出,進入動葉柵,推動葉輪旋轉做功。隔板由外緣,噴嘴和板體三 部分組成,為便于安裝,隔板一般都做成對分的,上半隔板裝在汽缸上蓋內,下半隔板裝在下汽缸內。第一級噴嘴直接安裝在汽缸高壓端專門的噴嘴室上。第二級及以后各級噴嘴安裝在各級隔板上,隔板用來安裝噴嘴,并將各級葉輪分隔開。沖動式汽輪機每一級由一個隔板和一個葉輪組成。沖動式汽輪機的隔板可分為焊接隔板和鑄造隔板。反動式汽輪機不采用隔板式結構,各級噴嘴片(也叫靜葉柵)直接安裝在汽缸上。


(2) 汽封


1) 汽輪機汽缸兩端軸孔處與轉軸間有一定間隙,這樣在工作時,汽缸內進汽端將發生高壓蒸汽大量外漏,進入前軸承箱污染潤滑油。此外凝汽式汽輪機的排汽壓力在0.05公斤/厘米2(絕對)左右,即排汽端處于高真空狀態,這樣大氣中的空氣將沿邊后軸孔大量漏入排汽管和凝汽器,就會破壞汽輪機的真空。因此為了減少高壓端的向外漏汽和排汽端往里漏空氣,要求在汽缸兩端軸孔處配備氣封。


2) 汽封的作用


汽輪機通汽部分的動靜部分之間,為了防止碰擦,必須留有一定的間隙。而間隙的存在必將導致漏汽,使汽輪機的經濟性下降。為了解決這一矛盾,在汽輪機動、靜部件的有關部位設有密封裝置,通常稱為汽封??煞譃檩S端汽封(又稱軸封)、隔板汽封和圍帶汽封三種。


(3) 轉子


汽輪機中所有轉動部件的組合體稱作轉子。包括:主軸、軸封、動葉片、止推盤、危急保安器、聯軸器總承、測量盤等。


轉子


(4) 葉片


動葉片和靜葉片


4、軸承


軸承是汽輪機一個重要的組成部分,分為徑向支撐軸承和推力軸承兩種類型,它們用來承受轉子的全部重力并且確定轉子在汽缸中的正確位置。


根據軸承中所能承受的載荷方向的不同,又可分為支撐軸承(承受徑向載荷)、止推軸承(承受軸向載荷)和支撐止推軸承(同時承受徑向載荷和軸向載荷)等。


在工業汽輪機上常用的徑向軸承有圓瓦軸承、橢圓瓦軸承、多油楔固定軸承和可傾瓦軸承,并且以可傾瓦軸承使用最多??蓛A瓦軸承與上述軸承相比其優點是每一塊瓦均能自由擺動,在任何情況下都能形成最佳油楔,高速穩定性好,不易發生油膜振蕩,應用廣泛。


還有一種為彈性均衡式瓦塊的徑向推力聯合軸承,推力瓦塊擱置在彈性圈上,承載時彈性圈產生彈性變形,以達到各塊瓦面與推力盤平面有良好接觸的要求。這種結構運用于剛性轉子并且軸向載荷不太大的機組。


5、聯軸器


聯軸器又稱對輪或靠背輪。作用是傳遞扭矩。


1) 剛性聯軸器:結構簡單,能夠承受相鄰轉子分配來的重量,,減少支撐軸承數,并縮短機組長度。缺點是傳遞振動和軸向位移,對找中心要求高


2) 半撓性聯軸器:兩半聯軸器之間加了一段波形圓筒。他在傳遞扭矩時是呈剛性的,還能傳遞一定軸向推力,部分吸收轉子之間傳遞的振動。它也允許相鄰兩軸端之間有少許的不同心度和端面瓢偏度。


3) 撓性聯軸器:一般有齒輪式和彈簧式兩種。這類聯軸器不傳遞軸向推力,基本不傳遞振動,對中要求低,但易磨損,需要潤滑,造價高。多用于小型汽輪機。


6、自動主汽閥


自動主汽閥的作用是在汽輪機保護裝置動作后,迅速切斷汽源使汽輪機停止運行。因此它是保護裝置共有的執行元件。自動主汽閥的結構可分為主汽閥和操縱座兩部分,操縱座是控制自動主汽閥開啟或關閉的機構。為了保證安全,要求自動主汽閥動作迅速,關閉嚴密,對高壓汽輪機,在正常的進、排汽參數情況下,自動主汽閥關閉后(調節閥全開),汽輪機的轉速應能迅速降到1000rpm以下,自汽輪機保護裝置動作至主汽閥全關的時間,通常要求不大于0.5~0.8s。


7、超速保護裝置


為了防止調節系統因故障失靈和突然甩負荷時引起超速危險,每臺汽輪機都裝有超速保護裝置,它由感應機構、放大機構組成,其發訊裝置通常稱為危急遮斷器或危急保安器,一般當汽輪機的轉速升高到額定轉速的1.10~1.12倍時它就動作,迅速切斷汽輪機的供汽,使汽輪機停止運轉。


(1) 危急保安器


危急保安器是超速保護裝置的轉速感應機構,它實際上是一個靜態不穩定的調速器,按其結構可分為飛錘式和飛環式兩類,但它們的工作原理完全相同。


(2) 危急斷路滑閥


在近代汽輪機中,危急保安器動作后,飛錘飛出作為超速信號,再通過以危急斷路滑閥作為傳動放大機構去動作主汽閥。因此危急保安器和危急斷路滑閥兩者共同組成超速保護裝置。


(3) 軸向位移保護


在汽輪機運行中,如果由于某種原因造成汽輪機軸向推力過大時,將導致推力瓦的烏金熔化,轉子就會產生不允許的軸向位移,致使汽輪機的動、靜部分發生摩擦,造成嚴重的設備損壞事故。因此汽輪機都裝有軸向位移測量、報警和自動保護裝置。


(4) 低油壓保護


潤滑油壓過低將使汽輪機軸承不能維持正常工作,情況嚴重時,還會造成軸瓦損壞以及動、靜部分摩擦等惡性事故。因此潤滑系統中都設有低油壓保護裝置。低油壓保護裝置一般應具有下述功能:


1) 潤滑油壓低于正常值時,首先發出信號,提醒運行人員注意并及時采取措施。


2) 油壓繼續降低至某一數值時,自動投入輔助油泵以提高油壓。


3) 輔助油泵啟動后油壓若繼續下降至某一數值時,應掉閘停機,再繼續降低至另一數值時,應停止盤車。


8、油系統的主要設備


(1) 油箱


作用:儲油,分離油中空氣、水分和機械雜物。


油箱分為污段和凈段,中間隔著過濾網?;赜凸苈凡贾迷谖鄱?,油泵的吸油口布置在凈段。為了將沉淀下來的水分和雜物排出,油箱底部一般做成斜坡形。


(2) 主油泵


安裝位置:在汽輪機高壓轉子前端的短軸上。


離心式主油泵不能自吸,在啟停階段要靠交流輔助油泵供油。如果主油泵的入口進了空氣,會造成系統的工作不穩定。主油泵的進口必須保持一定的正壓,正常運行時,這一正壓由注油器提供。


(3) 注油器


注油器又稱射油器,它實質上是一個射流泵;對于大型機組的供油系統,通常裝有兩個注油器,可并聯或串聯。以下是其工作原理圖,注:1——噴嘴;2——混合室;3——擴壓管


9、主要輔助設備


(1) 凝汽器


凝汽器是熱力循環的冷源。其基本功能是接收汽輪機的排汽并將其凝結成水,使汽輪機排汽口形成最佳真空,使工質膨脹到最低壓力,盡可能多地將蒸汽熱能轉換為機械能。凝汽器是一個工作在真空條件下的表面式熱交換器,其具體功能有:


1) 冷卻汽輪機的排汽,使之凝結為水,使凝汽器形成機組安全、經濟運行的真空。


2) 把排汽的凝結水循環使用。


3) 在正常運行時,凝汽器還可以起到一級真空除氧器的作用,能夠除去凝結水中所含有的氣體,從而提高水的質量,防止設備腐蝕。


凝汽器工作原理圖


(2) 抽氣器


由于凝汽器或乏汽管等連接處的不嚴密,勢必有空氣從外界漏入。為了保持凝汽器中有較高的真空度,必須采用抽氣設備將漏入的空氣不斷抽走,抽氣器的作用就是將凝汽器中的空氣不斷抽出,保持凝汽器的良好真空。以下是其工作原理示意圖,注1——工作噴嘴;2——混合室;3——擴壓管


噴射式抽氣器工作示意圖


(3) 低壓加熱器


低壓加熱器是汽輪機回熱加熱系統中處于凝結水泵至除氧器之間的加熱器。有表面式和混合式兩種。較常用的是表面式管殼式結構,被加熱的水在管內流動,加熱蒸汽在管外流動。其結構簡單,部件采用普通材料。


加熱器


(4) 高壓加熱器


高壓加熱器是位于給水泵至鍋爐之間承受高的給水壓力和溫度的加熱器。高壓加熱器是熱力系統中的主要輔機,因其承受的壓力高,如發生泄露而不能正常運行時,不僅影響全廠熱效率,還要降低整套機組的輸出功率。


(5) 除氧器


除氧器作用:除去鍋爐給水中的氧氣和其他不凝結氣體,防止熱力設備腐蝕和傳熱惡化,保證熱力設備的安全經濟運行。是給水回熱系統中的一個混合式加熱器,高壓加熱器的疏水、化學部水劑全廠各處水質合格的高壓疏水、排汽等均可匯入除氧器加以利用,減少發電廠的汽水損失。


除氧器


除氧器


10、汽輪機設備組成


11、水錘


在壓力管路中,由于液體流速的急劇變化,從而造成管中的液體壓力顯著、反復、迅速地變化,對管道中有一種“錘擊”的特征,這種現象稱為水錘(或叫水擊)。


水錘有正水錘和負水錘之分,它們的危害有:正水錘時,管道中的壓力升高,可以超過管中正常壓力的幾十倍至幾百倍,以致管壁產生很大的應力,而壓力的反復變化將引起管道和設備的振動,管道的應力交變變化,將造成管道、管件和設備的損壞。負水錘時,管道中的壓力降低,出會引起管道和設備振動。應力交遞變化,對設備有不利的影響,同時負水錘時,如壓力降得過低可能使管中產生不利的真空,在外界壓力的作用下,會將管道擠扁。


為了防止水錘現象的出現,可采取增加閥門起閉時間,盡量縮短管道的長度,在管道上裝設安全閥門或空氣室,以限制壓力突然升高的數值或壓力降得太低的數值。


12、汽輪機積鹽?


帶有各種雜質的過熱蒸汽進入汽輪機后,由于做了功,壓力和溫度便有所降低,而鈉化合物和硅酸在蒸汽中的溶解度便隨著壓力的降低而減小。當其中某種物質的攜帶量大于它在蒸汽中的溶解度時,該物質就會以固態排出。沉積在蒸汽的通流部分。沉積的物質主要是鹽類,這種現象常稱汽輪機積鹽。


13、汽輪機調節系統


汽輪機調節系統的基本任務是:在外界負荷變化時,及時地調節汽輪機的功率以滿足用戶用電量變化的需要,同時保證汽輪機發電機組的工作轉速在正常允許范圍之內。


根據其動作過程,一般由轉速感受機構、傳動放大機構、執行機構、反饋裝置等組成。


14、調節系統的靜態特性和動態特性


調節系統的工作特性有兩種:即動態特性和靜態特性。在穩定工況下,汽輪機的功率和轉速之間的關系即為調節系統的靜態特性。從一個穩定工況過渡到另一個穩定工況的過渡過程的特性叫做調節系統的動態特性,是指在過渡過程中機組的功率、轉速、調節汽門的開度等參數隨時間的變化規律。


15、加熱器的種類


加熱器按換熱方式不同,分表面式加熱器與混合式加熱器兩種型式。按裝置方式分立式和臥式兩種。按水壓分低壓加熱器和高壓加熱器。一般管束內通凝結水的稱為低壓加熱器,加熱給水泵出口后給水的稱高壓加熱器。


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