汽輪機(jī)技術(shù)問答
2007-05-11
1.汽輪機(jī)為什么要設(shè)滑銷系統(tǒng)? 汽輪機(jī)在起動及帶負(fù)荷過程中,汽缸的溫度變化很大,因而熱膨脹值較大。為保證汽缸受熱時能沿給定的方向自由膨脹,保持汽缸與轉(zhuǎn)子中心一致,同樣,汽輪機(jī)停機(jī)時,保證汽缸能按給定的方向自由收縮,汽輪機(jī)均設(shè)有滑銷系統(tǒng)。 2.汽輪機(jī)的滑銷有哪些種類?它們各起什么作用? 根據(jù)滑銷的構(gòu)造形式、安裝位置可分為下列六種: ⑴ 橫銷:一般安裝在低壓汽缸排汽室的橫向中心線上,或安裝在排汽室的尾部,左右兩側(cè)各裝一個。橫銷的作用是保證汽缸橫向的正確膨脹,并限制汽缸沿軸向移動。由于排汽室的溫度是汽輪機(jī)通流部分溫度Z低的區(qū)域,故橫銷都裝于此處,整個汽缸由此向前或向后膨脹,形成了軸向死點。 ⑵ 縱銷:多裝在低壓汽缸排汽室的支撐面、前軸承箱的底部、雙缸汽輪機(jī)中間軸承的底部等和基礎(chǔ)臺板的接合面間。所有縱銷均在汽輪機(jī)的縱向中心線上。縱銷可保證汽輪機(jī)沿縱向中心線正確膨脹,并保證汽缸中心線不能作橫向滑移。因此,縱銷中心線與橫銷中心線的交點形成整個汽缸的膨脹死點,在汽缸膨脹時,這點始終保持不動。 ⑶ 立銷:裝在低壓汽缸排汽室尾部與基礎(chǔ)臺板間,高壓汽缸的前端與軸承座間。所有的立銷均在機(jī)組的軸線上。立銷的作用可保證汽缸的垂直定向自由膨脹,并與縱銷共同保持機(jī)組的正確縱向中心線。 ⑷ 貓爪橫銷:起著橫銷作用,又對汽缸起著支承作用。貓爪一般裝在前軸承座及雙缸汽輪機(jī)中間軸承座的水平接合面上,是由下汽缸或上汽缸端部突出的貓爪,特制的銷子和螺栓等組成。貓爪橫銷的作用是:保證汽缸在橫向的定向自由膨脹,同時隨著汽缸在軸向的膨脹和收縮,推動軸承座向前或向后移動,以保持轉(zhuǎn)子與汽缸的軸向相對位置。 ⑸ 角銷:裝在排汽缸前部左右兩側(cè)支撐與基礎(chǔ)臺板間。銷子與銷槽的間隙為0.06~0.08mm。斜銷是一種輔助滑銷,不經(jīng)常采用,它能起到縱向及橫向的雙重導(dǎo)向作用。 3.什么是汽輪機(jī)膨脹的“死點”,通常布置在什么位置? 橫銷引導(dǎo)軸承座或汽缸沿橫向滑動并與縱銷配合成為膨脹的固定點,稱為“死點”。也即縱銷中心線與橫銷中心線的交點。“死點”固定不動,汽缸以“死點”為基準(zhǔn)向前后左右膨脹滑動。 對凝汽式汽輪機(jī)來說,死點多布置在低壓排汽口的中心線或其附近,這樣在汽輪機(jī)受熱膨脹時,對于龐大笨重的凝汽器影響較小。國產(chǎn)200MW和125MW汽輪機(jī)組均設(shè)兩個死點,高、中壓缸向前膨脹,低壓缸向發(fā)電機(jī)側(cè)膨脹,各自的膨脹量都可適當(dāng)減小。 4.汽輪機(jī)聯(lián)軸器起什么作用?有哪些種類?各有何優(yōu)缺點? 聯(lián)軸器又叫靠背輪。汽輪機(jī)聯(lián)軸器是用來連接汽輪發(fā)電機(jī)組的各個轉(zhuǎn)子,并把汽輪機(jī)的功率傳給發(fā)電機(jī)。 汽輪機(jī)聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器、半撓性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。 以下介紹這幾種聯(lián)軸器的優(yōu)缺點。 剛性聯(lián)軸器:優(yōu)點是構(gòu)造簡單、尺寸小、造價低、不需要潤滑油。缺點是轉(zhuǎn)子的振動、熱膨脹都能相互傳遞,校中心要求高。 半撓性聯(lián)軸器:優(yōu)點是能適當(dāng)彌補剛性靠背輪的缺點,校中心要求稍低。缺點是制造復(fù)雜、造價較大。 撓性聯(lián)軸器:優(yōu)點是轉(zhuǎn)子振動和熱膨脹不互相傳遞,允許兩個轉(zhuǎn)子中心線稍有偏差。缺點是要多裝一道推力軸承,并且一定要有潤滑油,直徑大,成本高,檢修工藝要求高。 大機(jī)組一般高低壓轉(zhuǎn)子之間采用剛性聯(lián)軸器,低壓轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間采用半撓性聯(lián)軸器。 5.剛性聯(lián)軸器分哪兩種? 剛性聯(lián)軸器又分裝配式和整鍛式兩種型式。裝配式剛性聯(lián)軸器是把兩半聯(lián)軸器分別用熱套加雙鍵的方法,套裝在各自的軸端上,然后找準(zhǔn)中心、鉸孔,Z后用螺栓緊固;整鍛式剛性聯(lián)軸器與軸整體鍛出。這種聯(lián)軸器的強(qiáng)度和剛度都比裝配式高,且沒有松動現(xiàn)象。為使轉(zhuǎn)子的軸向位置作少量調(diào)整,在兩半聯(lián)軸器之間裝有墊片,安裝時按具體尺寸配制一定厚度的墊片。 6.什么是半撓性聯(lián)軸器? 半撓性聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)是在兩個聯(lián)軸器間用半撓性波形套筒連接,并用螺栓緊固。波形套筒在扭轉(zhuǎn)方向是剛性的,在彎曲方向則是撓性的。 7.撓性聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)型式是怎樣的? 撓性聯(lián)軸器有齒輪式和蛇形彈簧式兩種型式。齒輪式撓性聯(lián)軸器多用在小型汽輪機(jī)上,它的結(jié)構(gòu)是兩個齒輪用熱套加鍵的方式分別裝兩個軸端上,并用大螺帽緊固,防止從軸上滑脫。兩個齒輪的外面有一個套筒,套筒兩端的內(nèi)齒分別與兩個齒輪嚙合,從而將兩個轉(zhuǎn)子連接起來。套筒的兩側(cè)安置擋環(huán)限制套筒的軸向位置,擋環(huán)用螺栓固定在套筒上。 125MW機(jī)組電動調(diào)速給水泵就是采用這種撓性聯(lián)軸器。 8.汽輪機(jī)的盤車裝置起什么作用? 汽輪機(jī)沖動轉(zhuǎn)子前或停機(jī)后,進(jìn)入或積存在汽缸內(nèi)的蒸汽使上缸溫度比下缸溫度高,從而使轉(zhuǎn)子不均勻受熱或冷卻,產(chǎn)生彎曲變形。因而在沖轉(zhuǎn)前和停機(jī)后,必須使轉(zhuǎn)子以一定的速度連續(xù)轉(zhuǎn)動,以保證其均勻受熱或冷卻。換句話說,沖轉(zhuǎn)前和停機(jī)后盤車可以消除轉(zhuǎn)子熱彎曲。同時還有減小上下汽缸的溫差和減少沖轉(zhuǎn)力矩的功用,還可在起動前檢查汽輪機(jī)動靜之間是否有摩擦及潤滑系統(tǒng)工作是否正常。 9.盤車有哪兩種方式?電動盤車裝置主要有哪兩種型式? 小機(jī)組采用人力手動盤車,中型和大型機(jī)組都采用電動盤車。 電動盤車裝置主要有兩種型式。 ⑴ 具有螺旋軸的電動盤車裝置(大多數(shù)國產(chǎn)中、小型汽輪機(jī)組及125MW、300MW機(jī)組采用)。 ⑵ 具有擺動齒輪的電動盤車裝置(國產(chǎn)50MW、100MW、200MW機(jī)組采用)。 10.具有螺旋軸的電動盤車裝置的構(gòu)造和工作原理是怎樣的? 螺旋軸電動盤車裝置由電動機(jī)、聯(lián)軸器、小齒輪、大齒輪、嚙合齒輪、螺旋軸、盤車齒輪、保險銷、手柄等組成。嚙合齒輪內(nèi)表面銑有螺旋齒與螺旋軸相嚙合,嚙合齒輪沿螺旋軸可以左右滑動。 當(dāng)需要投入盤車時,先拔出保險銷,推手柄,手盤電動機(jī)聯(lián)軸器直至嚙合齒輪與盤車齒輪全部嚙合。當(dāng)手柄被推至工作位置時,行程開關(guān)接點閉合,接通盤車電源,電動機(jī)起動至全速后,帶動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動進(jìn)行盤車。 當(dāng)汽輪機(jī)起動沖轉(zhuǎn)后,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速高于盤車轉(zhuǎn)速時,使嚙合齒輪由原來的主動輪變?yōu)楸粍虞?,即盤車齒輪帶動嚙合齒輪轉(zhuǎn)動,螺旋軸的軸向作用力改變方向,嚙合齒輪與螺旋軸產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動,并沿螺旋軸移動退出嚙合位置,手柄隨之反方向轉(zhuǎn)動至停用位置,斷開行程開關(guān),電動機(jī)停轉(zhuǎn),基本停止工作。 若需手動停止盤車,可手撳盤車電動機(jī)停按鈕,電動機(jī)停轉(zhuǎn),嚙合齒輪退出,盤車停止。 11.具有擺動齒輪的盤車裝置的構(gòu)造和工作原理是怎樣的? 具有擺動齒輪的盤車裝置主要由齒輪組、擺動殼、曲柄、連桿、手輪、行程開關(guān)、彈簧等組成。齒輪組通過兩次減速后帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。 盤車裝置脫開時,擺動殼被杠桿系統(tǒng)吊起,擺動齒輪與盤車齒輪分離;行程開關(guān)斷路,電動機(jī)不轉(zhuǎn),手輪上的鎖緊銷將手輪鎖在脫開位置;連桿在壓縮彈簧的作用下推緊曲柄,整個裝置不能運動。 投入盤車時,拔出鎖緊銷,逆時針轉(zhuǎn)動手輪,與手輪同軸的曲柄隨之轉(zhuǎn)動,克服壓縮彈簧的推力,帶動連桿向右下方運動;拉桿同時下降,使擺動殼和擺動輪向下擺動,當(dāng)擺動輪與盤車齒輪進(jìn)入嚙合狀態(tài)時,行程開關(guān)閉合,接通電動機(jī)電源,齒輪組即開始轉(zhuǎn)動。由于轉(zhuǎn)子尚處于靜止?fàn)顟B(tài),擺動齒輪帶著擺動殼繼續(xù)順時針擺動,直到被頂桿頂住。此時擺動殼處于中間位置,擺動輪與盤車齒輪完全嚙合并開始傳遞力矩,使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來。 盤車裝置自動脫開過程如下:沖動轉(zhuǎn)子以后,盤車齒輪的轉(zhuǎn)速突然升高,而擺動齒輪由主動輪變?yōu)楸粍虞?,被迅速推向右方并帶著擺動殼逆時針擺動,推動拉桿上升。當(dāng)拉桿上端點超過平衡位置時,連桿在壓縮彈簧的推動下推著曲柄逆時針旋轉(zhuǎn),順勢將擺動殼拉起,直到手輪轉(zhuǎn)過預(yù)定的角度,鎖緊銷自動落入鎖孔將手輪鎖住。此時行程開關(guān)動作,切斷電動機(jī)電源,各齒輪均停止轉(zhuǎn)動,盤車裝置又恢復(fù)到投用前脫開狀態(tài)。操作盤車停止按鈕,切斷電源,也可使盤車裝置退出工作。 12.主軸承的作用是什么? 軸承是汽輪機(jī)的一個重要組成部件,主軸承也叫徑向軸承。它的作用是承受轉(zhuǎn)子的全部重量以及由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡引起的離心力,確定轉(zhuǎn)子在汽缸中的正確徑向位置。由于每個軸承都要承受較高的載荷,而且軸頸轉(zhuǎn)速很高,所以汽輪機(jī)的軸承都采用液體摩擦為理論基礎(chǔ)的軸瓦式滑動軸承,借助于有一定壓力的潤滑油在軸頸與軸瓦之間形成油膜,建立液體摩擦,使汽輪機(jī)安全穩(wěn)定地運行。 13.軸承的潤滑油膜是怎樣形成的? 軸瓦的孔徑較軸頸稍大些,靜止時,軸頸位于軸瓦下部直接與軸瓦內(nèi)表面接觸,在軸瓦與軸頸之間形成了楔形間隙。 當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時,軸頸與軸瓦之間會出現(xiàn)直接摩擦。但是,隨著軸頸的轉(zhuǎn)動,潤滑油由于粘性而附著在軸的表面上,被帶入軸頸與軸瓦之間的楔形間隙中。隨著轉(zhuǎn)速的升高,被帶入的油量增多,由于楔形間隙中油流的出口面積不斷減小,所以油壓不斷升高,當(dāng)這個壓力增大到足以平衡轉(zhuǎn)子對軸瓦的全部作用力時,軸頸被油膜托起,懸浮在油膜上轉(zhuǎn)動,從而避免了金屬直接摩擦,建立了液體摩擦。 14.汽輪機(jī)主軸承主要有哪幾種結(jié)構(gòu)型式? 汽輪機(jī)主軸承主要有四種: ⑴ 圓筒瓦支持軸承。 ⑵ 橢圓瓦支持軸承。 ⑶ 三油楔支持軸承。 ⑷ 可傾瓦支持軸承。 15.固定式圓筒形支持軸承的結(jié)構(gòu)是怎樣的? 固定式圓筒形支持軸承用在容量為50~100MW的汽輪機(jī)上。軸瓦外形為圓筒形,由上下兩半組成,用螺栓連接。下瓦支持在三塊墊鐵上,墊鐵下襯有墊片,調(diào)整墊片的厚度可以改變軸瓦在軸承洼窩內(nèi)的中心位置。上軸瓦頂部墊鐵的墊片可以用來調(diào)整軸瓦與軸承上蓋間的緊力。潤滑油從軸瓦側(cè)下方墊鐵中心孔引入,經(jīng)過下軸瓦體內(nèi)的油路,自水平結(jié)合面的進(jìn)油孔進(jìn)入軸瓦。由于軸的旋轉(zhuǎn),使油先經(jīng)過軸瓦頂部間隙,再經(jīng)過軸頸和下瓦間的楔形間隙,然后從軸瓦兩端泄出,由軸承座油室返回油箱。在軸瓦進(jìn)油口處有節(jié)流孔板來調(diào)整進(jìn)油量大小。軸瓦的兩側(cè)裝有防止油甩出來的油擋。軸瓦水平結(jié)合面處的鎖餅用來防止軸瓦轉(zhuǎn)動。 軸瓦一般用優(yōu)質(zhì)鑄鐵鑄造,在軸瓦內(nèi)部車出燕尾槽,并澆鑄錫基軸承合金(即巴氏合金),也稱烏金。 16.什么是自位式軸承? 圓筒形支持軸承和橢圓形支持軸承按支持方式都可分為固定式和自位式(又稱球面式)兩種。 自位式與固定式不同的只是軸承體外形呈球面形狀。當(dāng)轉(zhuǎn)子中心變化引起軸頸傾斜時,軸承可以隨軸頸轉(zhuǎn)動自動調(diào)位,使軸頸和軸瓦之間的間隙在整個軸瓦長度內(nèi)保持不變。但是這種軸承的加工和調(diào)整較為麻煩。 17.橢圓形軸承與圓筒形軸承有什么區(qū)別? 橢圓形支持軸承的結(jié)構(gòu)與圓筒形支持軸承基本相同,只是軸承側(cè)邊間隙加大了,通常側(cè)邊間隙是頂部間隙的2倍。軸瓦曲率半徑增大。 使軸頸在軸瓦內(nèi)的偏心距增大,軸承的穩(wěn)定性增加。同時軸瓦上、下部都可以形成油楔(因此又有雙油楔軸承之稱)。由于上油楔的油膜力向下作用,使軸承運行的穩(wěn)定性好,這種軸承在大、中容量汽輪機(jī)組中得到廣泛運用。 18.什么是三油楔軸承? 在大容量機(jī)組中,如國產(chǎn)125MW、200MW、300MW機(jī)組都采用三油楔軸承。 三油楔支持軸承的軸瓦上有三個長度不等的油楔,從理論上分析,三個油楔建立的油膜其作用力從三個方向拐向軸頸中心,可使軸頸穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)。但這種軸承上、下軸瓦的結(jié)合面與水平面傾斜角為35度。給檢修與安裝帶來不便。 從有的機(jī)組三油楔支持軸承發(fā)生油膜振蕩的現(xiàn)象來看,這種軸承的承載能力并不很大,穩(wěn)定性也并不十分理想。 19.什么是可傾瓦支持軸承? 可傾瓦支持軸承通常由3~5個或更多個能在支點上自由傾斜的弧形瓦塊組成,所以又叫活支多瓦形支持軸承,也叫擺動軸瓦式軸承。由于其瓦塊能隨著轉(zhuǎn)速、載荷及軸承溫度的不同而自由擺動,在軸頸周圍形成多油楔。且各個油膜壓力總是指向中心,具有較高的穩(wěn)定性。 另外,可傾瓦支持軸承還具有支承柔性大、吸收振動能量好、承載能力大、耗功小和適應(yīng)正反方向轉(zhuǎn)動等特點。但可傾瓦結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝、檢修較為困難,成本較高。 20. 幾種不同型式的支持軸承各適應(yīng)于哪些類型的轉(zhuǎn)子? 圓筒形支持軸承主要適用于低速重載轉(zhuǎn)子;三油楔支持軸承、橢圓形支持軸承分別適用較高轉(zhuǎn)速的輕中和中、重載轉(zhuǎn)子;可傾瓦支持軸承則適用于高轉(zhuǎn)速輕載和重載轉(zhuǎn)子。 21.推力軸承的作用是什么? 推力軸承的作用是承受轉(zhuǎn)子在運行中的軸向推力,確定和保持汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和汽缸之間的軸向相互位置。 22.推力軸承有哪些種類?主要構(gòu)造是怎樣的? 推力軸承可以設(shè)置為單獨式,也可以和支持軸承合并為一體,稱為聯(lián)合式(推力支持聯(lián)合軸承)。按結(jié)構(gòu)形狀分多顎式和扇形瓦片式,現(xiàn)在普遍采用的為扇形瓦片式。主要構(gòu)造由工作瓦片、非工作瓦片、調(diào)整墊片、安裝環(huán)等組成。推力盤的兩側(cè)分別安裝十至十二片工作瓦片和非工作瓦片。各瓦片都安裝在安裝環(huán)上,工作瓦片承受轉(zhuǎn)子正向軸向推力,非工作瓦片承受轉(zhuǎn)子的反向軸向推力。 23.什么叫推力間隙? 推力盤在工作瓦片和非工作瓦片之間的移動距離叫推力間隙,一般不大于0.4mm。瓦片上的烏金厚度一般為1.5mm,其值小于汽輪機(jī)通流部分動靜之間的Z小間隙,以保證即使在烏金熔化的事故情況下,汽輪機(jī)動靜部分也不會相互摩擦。 24.汽輪機(jī)推力軸承的工作過程是怎樣的? 安裝在主軸上的推力盤兩側(cè)工作面和非工作面各有若干塊推力瓦塊,瓦塊背面有一銷釘孔,靠此孔將瓦塊安置在安裝環(huán)的銷釘上,瓦塊可以圍繞銷釘略為轉(zhuǎn)動。 瓦塊上的銷釘孔設(shè)在偏離中心7.54mm處,因此瓦塊的工作面和推力盤之間就構(gòu)成了楔形間隙。當(dāng)推力盤轉(zhuǎn)動時油在楔形間隙中受到擠壓,壓力提高,因而這層油膜上具有承受轉(zhuǎn)子軸向推力的能力。安裝環(huán)安置在球面座上,油經(jīng)過節(jié)流孔送入推力軸承進(jìn)油室,分為兩路經(jīng)推力軸承球面座上的進(jìn)油孔進(jìn)入主軸周圍的環(huán)形油室,并在瓦塊之間徑向流過。在瓦塊與瓦塊之間留有寬敞的空間,便于油在瓦塊中循環(huán)。 推力軸承球面座上裝有回油擋油環(huán),油環(huán)圍在推力盤外圓形成環(huán)形回油室。在工作面和非工作面回油擋環(huán)的頂部各設(shè)兩個回油孔,而且還可以用針形閥來調(diào)節(jié)回油量。 在推力瓦塊安裝環(huán)與推力盤之間也裝有擋油環(huán),該擋油環(huán)包圍住推力瓦塊,形成推力軸承的環(huán)形進(jìn)油室。