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汽轮机培训课件

汽轮机培训教材

编写：

李伟

审核：

屈建辉

批准：

刘殊一

中船重工

重庆三硕工业汽轮机有限公司

前言

正确安装，按章操作和精心维护是汽轮机能够可靠、稳定、高效、长期运行所必不可少的条件。

为此，此教材对汽轮机主要部件的功能、结构及汽轮机安装调试，运行维护中应遵循规程作了介绍和说明。

在投运之前，阅读此资料对熟悉设备的性能、特点是有裨益的。

此教材包括型号说明、工作原理、结构特点、检修步骤、零部件装配的技术要求、开停车安全注意事项、事故分析及处理方法。

1型号说明

我公司主要生产的汽轮机主要参数如下：

进气压力：

—14MPa；

进汽温度：

饱和蒸汽—550℃；

排气压力：

—8MPa；

转速范围：

800—16000rpm；

功率：

≤50MW。

主要有4个基型：

N、B、CB、CN。

分别代表凝汽式汽轮机、背压式汽轮机、抽汽背压式汽轮机、抽汽凝汽式汽轮机。

南化项目汽轮机型号为：

饱和。

其中：

N——凝汽式汽轮机

——汽轮机功率为

——进气压力

——排气压力

饱和型汽轮机，为单缸，低压冲动冷凝式汽轮机，输出能力为1000千瓦，其优点是成套性强，不仅体积小、重量轻、运输方便，而且结构简单，安全性高，安装操作维修拆卸方便。

汽轮机正常工况下的汽耗保证值允许误差为-2～+2%；汽轮机的噪音在距离机器1m处应小于85dB（A）;汽轮机调节精度达到NEMASM23D级标准。

汽轮机转子是刚性的，监界转速为5989转/分，恒定按4500转/分运行。

由齿轮减速装置减速为730转/分。

汽轮机本体，为快装式单层布置，汽轮机、减速机及离合器在同一个底座上，循环水泵位于单独公共底座上。

汽轮机总长2590毫米，可以装于跨度为10米的汽轮机房内。

2工作原理

蒸汽轮机是一个利用蒸汽做功的旋转动力机械，它可以将蒸汽的热能转换为汽轮机轴的回转机械能。

而完成能量转换的主要部件是静叶和动叶。

在汽轮机中，（如图2-1）蒸汽在喷嘴（静叶）中发生膨胀，因而蒸汽压力、温度都降低，但速度增加，蒸汽的热能转变为动能。

然后蒸汽汽流从喷嘴流出，以高速度喷射到叶片上，高速汽流流经动叶片组时，由于汽流方向发生改变，产生了对动叶的冲动力，推动叶轮旋转做功，叶轮带动汽轮机主轴转动，从而完成了蒸汽的热能到主轴旋转动能的转变。

图2-1

因为蒸汽是从进口膨胀到出口的，所以要求静叶和动叶逐级加长。

故通流部分尺寸在径向是逐渐增大的。

同时，由于动静叶之间保持着高速的相对运动，汽轮机通流部分的静止部件与运动部件之间就必须留有一定的间隙，以免动静叶之间发生摩擦碰撞。

此间隙对于汽轮机的安全可靠运行是有利的，但却带来了漏气损失，使得汽轮机的效率有所降低。

在整个过程中汽缸将蒸汽和大气分开，为蒸汽提供了做功环境。

3结构特点：

汽轮机本体主要有以下部分组成：

（1）配汽机构：

包括速关阀、主蒸汽导管、调节阀；

（2）转子部分：

主轴、叶轮、动叶；

（3）静子部分：

汽缸、喷嘴、隔板、轴封和轴承。

配汽机构：

速关阀（主汽阀）：

速关阀（主汽阀）主要起保护作用，当转速过高、油温过高、油压过低以及振动过大时，传感器信号会指挥速关阀工作；另一方面，当转速过高时且电子脱扣失效时，机械脱扣将会使速关阀工作脱扣。

调节阀：

调节阀为提板阀，提板阀的开合度是通过杠杆直接接受油动机的控制，而油动机则是通过电液转换器接受传感器的转速信号。

调节阀有五个阀头，通过五个阀头在开启顺序以及开合度上的配合，使得杠杆的受力相对均匀、平稳。

转子部分：

图3-1

南化的转子设计为整锻转子（如图3-1），这种转子的主要优点是：

①叶轮和主轴做成一体，工作时不会发生叶轮松动现象，并且能够通过机床保证叶轮之间的相对尺寸，为良好的通流间隙提供了基础。

②装配零件少，省去了叶轮的安装工作，结构紧凑，轴向长度相应缩短。

③转子刚性好，临界转速高，保证在工作时不会发生共振。

其主要缺汽是：

锻件尺寸大，要求大型的锻造设备，技术要求高，质量检验比较复杂，在加工制造过程中，如果某道工序出错，容易造成整个转子报废。

动叶片又称工作叶片，是汽轮机的重要零件。

通过它才能使蒸汽的动能转变为机械功而带动工作机械旋转。

汽轮机在运行中，叶片事故约占总事故的40％左右，足见叶片的可靠性相当重要。

因此，我们采用了工业汽轮机常用的T型叶根，此叶根结构简单，加工方便而且工作可靠。

保证其在长期运行过程中稳定可靠。

静子部分

汽缸

汽缸的作用主要是将汽轮机的通流部分（喷嘴、隔板，转子等）与大气隔开，保证蒸汽汽流在汽轮机内完成其作功过程。

另外，它还起着支承内部静止部件（如隔板、汽封套等）的作用。

汽缸应满足下列几项主要的技术要求

①要有定够的强度。

能承受作用到它上面的各种力。

高压缸中蒸汽压力高于大气压，汽缸壁受着向外的张力，而在低压缸内蒸汽压力低于大气压力，汽缸壁受着向内的压力。

由于汽轮机负荷变化时，各级内压力亦随之发生变化，所以汽缸壁受力情况相当复杂。

②要避免产生过大的热应力。

汽缸形状应该对称，构造力求简单，以使得受热均匀。

同时还要能移自由热膨胀。

喷嘴和隔板

喷嘴和隔板都是汽轮机最为重要的部件之一，他们的作用一样，都是把蒸汽的动能转换为动能，也就是使蒸汽膨胀降压，增加流速，并按一定的方向喷射出来，冲击动叶做功。

喷嘴是直接用螺栓把合在蒸汽室壁上面的（如图3-2），作为第一级的静叶片，蒸汽经喷嘴室和喷嘴后蒸汽的压力和温度均有较大的降低。

而从喷嘴出来的蒸汽才与汽缸、转子接触，这样对汽缸和转子材质的要求均可降低，从而可以降低成本。

另外，由于燕汽压力降低，汽缸壁可相应减薄，也可以减轻汽缸的重量。

图3-2

隔板用以固定汽轮机各级的静叶片，并将汽轮机通流部分分割成若干个级。

隔板由隔板内外环体、静叶、隔板内外围带和隔板汽封等部件组成。

根据蒸汽流量和参数的不同，隔板静叶可以采用全圆周进汽，亦可采用部分进汽。

隔板制成上、下两部分，在水平中分面处连接。

上、下两半隔板分别装在上，下汽缸的隔板槽里面。

上半隔板在水平结合面处用销垫和埋头螺钉紧固在上汽缸上，因此吊起上汽缸时，上半隔板亦随之吊起。

为了保证上、下隔板轴向对准且接合严密，在水平结合面处装有平键。

汽封

在汽轮机主轴伸出汽缸的前端和后端以及穿过隔板中心孔处，为避免转动部件与静止部件的摩擦、碰撞，必须留有适当的间隙，在这些间隙前后均有压力差存在，因此间隙处会发生漏汽，造成损失。

为了减少漏汽，确保汽轮机安全、经济地运行，在上述间隙处均装有汽封。

1、作用：

工业汽轮机上主轴穿过汽缸两端处的汽封，称为轴端汽封，简称轴封。

本机组在前后轴端各配备了三幅汽封。

高压轴封用来防止高压蒸汽自汽内漏出、造成工质损失，恶化运行环境。

低压轴封则用以防止空气漏入汽缸，.破环凝汽器的正常工作。

隔板汽封的作用是保持隔板前后的压力差，减少级间漏汽。

2、结构：

南化的汽封片都采用直接车制在汽封环上，在汽轮机轴上加工出方形凸肩，汽封片与凸肩和相邻凸肩的凹槽之间留有一定径向间隙（如图3-3），这些间隙即构成漏汽的通路。

汽封环作成4块，装在汽封槽或隔板中心孔的汽封槽中。

由弹簧压向中心，弹簧片既能压紧汽封环，又能在汽封片与汽轮机主轴发生碰撞时，使汽封环有一定退让作用，以避免汽封严重损伤破坏和使主轴过热而弯曲。

梳齿形汽封又有高低齿和平齿之分。

前者结构复杂，阻汽效果好，常用于高压轴封和高压隔板汽封。

南化项目使用的就是高低齿型的汽封。

图3-3

轴承

轴承主要有两种，一类是支持轴承，一类是推力轴承。

支持轴承主要作用如下：

①承受整个转子的重量，提供转子运转的环境；②平衡转子运转时由于不平衡质量产生的离心力；③保持转子旋转中心与汽缸中心一致。

推力轴承的主要作用如下：

①承受转子运动是产生的轴向推力，防止串动；②固定转子的轴向位置。

部套装配技术要求

速关阀（主汽阀）

丝杠、丝母无毛刺、变形，配合适宜，无挤压变形；

手轮旋转灵活；

弹簧无裂纹、扭曲变形，挂钩刃口平整，接口严密；

阀头与阀座在行程内灵活无卡涩；

阀杆和密封套工作面平整光滑，无偏磨现象，其间隙为～

阀杆的直线度不超过，阀杆端部丝扣完好，与弹簧座配合适宜，阀杆无损伤及其他缺陷；

滤网无损坏、堵塞；

油动缸弹簧完好无裂纹、扭曲，油缸及活塞工作面完好，全行程动作无卡涩，回油孔畅通。

主汽阀行程为35～40mm，如下图。

调节阀（提板阀）

阀头与阀座密封面无划痕、接触良好，阀头导向套工作面无锈垢，平整光滑；

提杆平直，无锈垢，与密封套无偏磨；

提杆、阀杆直线度不大于；

阀杆和密封套径向间隙为～；

弹簧无裂纹、扭曲变形；

各滑动作动作灵活、稳定，接点牢固；

提杆、阀杆无损伤；

汽室接合面干净，不得有沟痕并确保其密和；

调节阀配合间隙如下图。

调节阀配合间隙图

油动机和错油门

错油门滑阀和阀套工作表面光滑无缺陷，滑阀在阀套中转动灵活不卡涩；

弹簧良好无缺陷；

油动机活塞及缸体工作面光滑无划伤；

错油门重叠度和油动机工作行程符合设计要求；

滑动部件工作表面无卡涩痕迹，工作灵活稳定，各固定联接处牢固。

危急保安器

弹簧无裂纹、扭曲变形；

飞锤头部无麻点、损伤，飞锤能按动并自动复位；

危急遮断油门

油门杆与油门体光滑无沟痕，密封面严密不漏，油门杆不弯曲，动作灵活；

各部件的滑动工作表面光洁，滑动动作灵活平稳。

飞锤与撞击头安装间隙为。

汽缸与机座

汽缸接合面，自由状态间隙下，塞尺不过；当拧紧螺栓总数的1/3时，塞尺不过。

如下图所示：

汽缸水平中分面间隙表单位：

序号

自由状态间隙设计值

拧紧1/3螺栓状态间隙设计值

缸体无裂纹、气孔等缺陷；

挠性支承板无裂纹、开焊等缺陷；

联接汽缸和底座的螺栓紧固；

缸体疏水孔畅通。

可倾瓦径向轴承

瓦块巴氏合金层无气孔、夹渣、脱壳等缺陷；

轴颈与巴氏合金接触要求均匀，不得有高点及片接触，接触面积大于80%；

供油孔应畅通无堵；

同组瓦块厚度关不大于，能自由摆动；

径向轴承间隙及油档间隙如下：

径向轴承间隙及油档间隙表单位：

部位

间隙

轴承间隙

～

油档间隙

～

瓦壳、瓦块不得带磁。

金斯伯雷/米切尔止推轴承

瓦块巴氏合金层无气孔、夹渣、脱壳等缺陷；

单个止推瓦块和止推盘的接触面积应大于75%，且接触分布均匀；

同组瓦块厚度关不大于；中分面应严密，自由状态下间隙不大于；瓦块应能摆动自如；

准块、基环接处光滑、无凹坑与压痕；

止推轴承间隙：

～。

轴承盖

定位销不松旷，不蹩劲；

水平中分面严密贴合；

汽轮机转子

轴颈、止推盘无磨损、划痕等缺陷；

叶片、围带、铆钉等无结垢、损坏、松动；

转子各处跳动值如下表：

转子跳动示意图

转子跳动表单位：

检测代号

要求值

≤

检测代号

要求值

≤

检测代号

D10

D11

D12

要求值

≤

检测代号

D13

D14

D15

要求值

≤

检测代号

G10

G11

要求值

≤

检测代号

G12

G13

G14

要求值

≤

叶根、叶顶间隙不大于；

喷嘴、隔板与汽封

水平接合面严密，销无松动；

喷嘴、隔板无损坏、裂纹等缺陷；

汽封组装后，接合面严密，无错齿；

汽封齿无裂纹、卷曲、断裂等缺陷；

汽封弹簧无变形、弹性良好，位置正确，安装后能自由压入和弹回；

汽轮机装配间隙：

汽轮机装配间隙示意图

汽轮机装配间隙表单位：

视图位

VII

间隙代号

a15

a12

a13

a14

要求值

视图位

III

间隙代号

a10

a11

要求值

视图位

间隙代号

要求值

视图位

III

间隙代号

要求值

视图位

间隙代号

c1+c2

a16

要求值

视图位

间隙代号

要求值

机组轴系对中

百分表精度可靠，指针稳定，无卡涩；

表架要求重量轻，刚性好，表架及百分表必须固定靠；

盘车要均匀平稳，方向保持不变；

机组冷态对中要求：

1）允许误差±

2）透平轴心低于减速机轴心～

3）减速机轴心低于水泵轴心～

4汽轮机维护检修规程

总则

汽轮机结构简述

汽轮机本体主要由前支座（前座架和前轴承座）、后支座（后座架和后轴承座）、汽缸（外缸和导叶持环）、转子（整锻轴﹑危急遮断器﹑动叶片）、喷嘴和隔板（静叶、持叶环）、调节汽阀、速关阀等组成。

检修种类

按照检修所涉及检验、维修项目的范围和工作量的不同，我们将汽轮机检修划分为小修、中修、大修和部套检修四种类别，说明书中所指检修未包括事后维修（发生故障强迫停机后进行的检修）。

小修：

小修是检修工作量较小，占用时间较短的检修方式，小修时汽轮机不开缸，基本上是对局限于汽缸外部，事先确定的个别项目进行检验、维修，如轴承、联轴器的检查及对中检测，调节及保安系统的重新整定，运行仪表校验等，主要是针对运行中发现的非强迫停机缺陷进行检查和相应处理，通过有目的的检修避免出现强迫停机。

一般小修是根据需要按计划进行，在特定情况下，可利用由于装置其它设备原因而停止运行的时间进行汽轮机小修。

小修时得到的检验、试验数据和经验，可供中修、大修作参考。

中修：

中修在计划停机期间进行，其作用及措施大体上与小修相同，只是涉及项目比小修要多一些，如增加径向跳动，拆出推力轴承后转子的轴向移动，不开缸情况下转子与汽缸的对中等项目的测量和检查。

中修在停机期间按计划进行，通常中修时勿需打开汽缸。

当中修配合部套检修一起进行时，有可能需要开缸。

中修时检修，试验取得的数据、经验可供下次检修借鉴。

大修：

为进行大修，应事先安排好必需的停机时间，停机时间的长短与机组大小、人员配备及检修人员素质、现场及备件贮备情况、检修进度有关。

大修时，汽轮机的大部分部件要拆开，并对汽轮机各部件（如汽缸、转子、轴承、管路等）及辅助设备部件进行检验和修理，据此对设备状况作出评定。

用备品更换失效或磨损的零件。

在大修期间进行更新改造的汽轮机，应在替换件到货后实施检修，以使检修能按计划顺利进行。

部套检修：

部套检修是以汽轮机部套为主进行的检查和维修，部套是指如调速器、调节汽阀、速关阀、转子、蒸汽室、导叶持环、汽封等。

部套检修可与中修一起进行。

部套检修时，根据需要，可以打开汽缸，也可不开缸。

部套检修也可看作是分阶段进行的大修，对哪些因生产原因、不允许长时间停机进行全面大修的机组，部套检修是十分有用的。

检修前准备工作

对汽轮机进行检修是确保最佳和安全运行的重要措施，是提高可用性系数﹑保证可靠性的重要环节。

汽轮机检修前的准备工作很重要，必须有计划有准备地进行，使其达到保质保量地完成检修工作的目的：

1．检修必要工具、设备的准备和检查。

2．带频谱分析的振动测试（轴振动、轴承座、基础）。

3．近段时间的运行数据记录，包括不同工况以及停机、惰走时间，盘车机构投入工作直至汽轮机冷却的记录。

4．查核备件（汽封、瓦块等易损件）。

5．油动机等部套的功能试验。

6．通过目视或触摸检查泄漏。

7．检测轴系接地。

汽轮机本体的拆卸

拆除罩壳。

拆除保温层。

拆开进汽及抽汽管，开口端用罩盖封闭（注意：

须将所有开放性口子进行适当的封闭，避免掉入异物）。

拆卸调节、润滑油管。

脱开汽轮机与被驱动机及主油泵之间的联轴器。

打开轴承座，检查差胀指示器，拆出轴承上半。

测量转子相对于汽缸及轴承座的定位尺寸，检测找中值。

检验转子联轴器端的径向、端面跳动。

拆卸汽缸中分面螺栓，拆出猫爪螺栓。

装好导柱，用顶开螺钉顶起上缸后将外缸上半吊开。

在转子全长范围检测径向跳动，测量各级动、静间隙。

吊出转子。

拆出隔板下半、导叶持环、汽封下半。

查看全部零部件，确定所需检修措施，要使用的备件、清洗方法及需进一步检验的项目。

整理好拆卸情况记录。

检验和维修

下述各部件（汽缸、转子等）检验和维修工作之前，仔细察看初始情况并作好记录。

汽缸

清理中分面、测量面、配合面。

按确定的检验项目进行检查。

检测上、下缸中分面间隙、张口，分别在松开螺栓和拧紧部分螺栓况态下检测，必要时修刮中分面。

检测螺栓、螺母，尤其是高温区域（前缸部分）的螺栓要检测是否发生松驰，产生裂纹；检测汽缸中分面螺孔，如有必要即使更换。

检查汽缸内部导向件，需要时修理。

检查内缸、喷嘴把合面、隔板槽配合面，必要时进行修整。

检查、整修汽缸支承面。

隔板槽

拆开调整组件进行清理并作检查，。

清理、检查中分面、定位面，必要时整修。

检查叶片、围带及隔板汽封。

检查定位销及销孔，必要时重新配作。

检查螺栓和螺母。

汽封

清理、检查、修整中分面、配合面。

检查汽封片，视情况修理或更换。

测量内、外圆的圆度。

转子

拆出危急保安器并作检查。

检查轴颈及推力面，必要时进行修磨。

修光与油封环相应部位的轴段表面（注意观察有没有油封齿擦挂的痕迹）。

检查汽封片，视情况修理或更换。

检查动叶片（直叶片与扭叶片）和围带及铆钉头；检查叶片的积垢、受腐蚀情况，探测叶片裂纹。

探测轴裂纹。

清理、修整半联轴器。

重装危急保安器，在重新试运行时作超速跳闸试验。

转子复校动平衡。

前支座

清洗轴承座，检查密封面，必要时整修。

折下危急遮断油门，拆开清洗检查，之后重新装好。

清理检查油封环，必要时更换油封齿，内圆按轴的尺寸配作加工。

清洗检查径向轴承，轴瓦表面局部轻微拉毛处修光，如损伤严重或轴承间隙过大则更换备件轴承。

清洗检查推力轴承，瓦块表面轻微拉毛处修光，若更换瓦块，则必须注意，备件瓦块的厚度留有余量，需一付瓦块同时进行补充加工。

松开轴承座定距螺钉，检查轴承座调整件、导向件，视需要修整光洁或更换。

重新调整好轴承座。

后支座

①清洗轴承座，修整中分面。

②清理检查油封环，必要时更换油封齿，内圆按轴的尺寸配作加工。

③清洗检查径向轴承，轴瓦表面局部轻微拉毛处修光，如损伤严重或轴承间隙过大则更换备件轴承。

④检查轴承座调整件、导向件、定位件，视需要修整光洁或更换。

⑤重新调整好轴承座。

速关阀

①拆卸阀与汽缸进汽室的连接螺栓，折出速关阀及蒸汽滤网、阀座。

②分解油缸，清洗油缸，检查油缸、活塞、活塞盘，试验活塞，需要时进行修整。

③脱开活塞盘与阀杆的连接。

④检查阀杆、油缸密封件，必要时更换密封件，修理阀杆。

⑤检查阀碟、阀座，如接触面有损伤，进行修刮研磨。

⑥检查导向套筒、汽封套筒，清除积垢，如发现有机械损伤，进行修复或更换。

⑦检查阀盖密封面。

⑧重新装配速关阀（调节汽阀检修完毕再装速关阀），汽轮机检修结束后作功能试验。

提板阀

①先记录好各连杆的位置尺寸，然后先拆掉杠杆。

②松开盖板的把合螺栓，取下盖板；

③记录各个阀头螺母的位置尺寸，然后松开螺母即可取出横梁和阀头；

④清洗阀头和阀座，观察其表面是否由损伤，若有必要，须更换。

其它设备的检修

电液转换器的检查、维护按相应产品使用手册的说明进行。

运行监视仪表的检查和校验。

油系统（如油箱、辅助油泵、冷油器、滤油器、蓄能器等），凝汽系统（如凝汽器、凝结水泵、水位调节器、抽汽器、排汽安全阀等），蒸汽管路（管道、支吊架、抽汽速关阀及操纵机构、安全阀、排汽接管等），油管路（管道、膨胀节、软管、接头等）的检查和修理按检修计划及规程要求进行。

汽轮机的重新装配

汽轮机各部件的组装要严格按照拆卸前所记录的尺寸装配，遵循由下到上的原则。

部件功能检验

每次维修之后，若涉及到以下部件，一定要对部件做功能检验。

①必要时进行油系循环，清洗油系统。

②盘车系统功能检验。

③速关阀功能试验。

④调节汽阀特性整定。

⑤调速器功能试验。

检修情况试验

对检修项目、人员、进度，发现问题及采取的处理措施，重新装配的检测记录，部套功能检验的结果等提交书面报告，必要时附上图示和照片。

重新试运行

汽轮机大修后，必须先进行试运行，试运行步骤和要求参见第5章开停车安全注意事项，重新试运行时，第一次起动要特别当心，必须进行严密监视，所有运行数据要作好记录，尤其是要注意对轴和轴承座振动、汽缸和转子的热膨胀、轴承温度、轮室压力等的监测，试运行的初期，要注意对油和蒸汽泄漏的检查。

通过稳定运转时振动的分析，可得知汽轮机找中及机组对中的情况。

重新试运行时的轮室压力，排汽压力，径向和推力轴承温度，二次油压与初次试运行及检修前正常运行时对应工况的数据作比较，如存在偏差，应查明原因并予以消除，倘若出现偏差过大的情况，经分析认为有必要时进行重新调整或再次修理。

待运行状态稳定后，进行汽轮机性能测试。

重新试运行一开始，就应对运行数据作记录，所记录的数据与初次试运行及检修前运行数据要有可比性，能足以对检修成效和汽轮机状况作出准确评定。

5开停车安全注意事项

汽轮机开车步骤：

开车前准备：

确认汽轮机及附属设备（包括油站、凝汽器等）处于备用状态，检查现场及中控所有阀门的开关及仪表处于正常备用状态。

润滑油泵启动

启动前检查油箱液位（一般保持在80％）、温度40℃左右，全开控制油与润滑油，在保证油压之后，油泵投入联锁。

油温达到35℃之后给高位油箱充油，待视镜

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