汽轮机高压缸中压缸低压缸及发电机机务部分安装专题报告.docx
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汽轮机高压缸中压缸低压缸及发电机机务部分安装专题报告
汽轮机高压缸、中压缸、低压缸及发电机机务部分安装专题报告
编号：
汽机――01
一、设备基本情况：
（一）主汽轮机型式、参数
主要技术数据：
型号：
TC4F—42（Tandam-compoundfour-flow42）
型式：
亚临界、单轴、冲动、一次中间再热、凝汽式、双背压、四缸四排汽
制造厂：
日本东芝公司
转速：
3000r/min
旋转方向：
（从汽机车头向发电机方向看）逆时针
额定铭牌出力（TRL）：
600MW
最大连续出力（TMCR）：
643.6MW
VWO工况：
665.4MW
主汽压力：
16.66Mpa
主蒸汽温度：
538℃
再热蒸汽压力：
538℃
调节方式：
喷嘴调节
电液控制系统型式：
高压电液控制（抗燃油）
最大允许频率变化范围：
48.5~50.5Hz
级数：
高压缸：
单列调节级+7个压力级
中压缸：
7×2压力级
低压缸：
6×4压力级
回热抽汽级数：
八级（四台低加、一台除氧器、三台高加）
汽机末级叶片高度：
42英寸（1066.8mm）
凝汽器压力：
4.9/3.82Kpa
盘车装置：
可摆动轴承架低速电动盘车，转速：
4.4r/min，五级减速，总减速比：
224
（二）汽轮机本体部分简介
1、汽缸
＃1、＃2机组汽轮机分别配有高、中压缸和低压缸A、B，高中压缸分缸布置，共有4个汽缸，4个排汽口（至凝汽器）。
4个汽缸均采用双层缸、水平中分面结构。
设置双层缸结构的目的在于：
减少汽缸壁厚，以降低汽缸壁的热应力，使之有利于缩短机组的启动时间和提高汽轮机对负荷的适应性。
汽轮机结构详细参见东芝公司汽缸组装图（1KS000646）。
高压缸为单流式，中压缸均为分流式，即从汽缸中间进汽，向两侧排汽，这种布置方式的目的在于平衡轴向推力。
高、中压缸材质为Cr－Mo-V铸钢件，部分为锻钢件，低压缸A、B都为碳钢焊接件。
主蒸汽分4路进入高压缸，2路从高压缸上部进入，另外2路从高压缸下部进入。
主蒸汽从喷嘴室均匀进入汽缸，使缸内温度分布更均匀，以有利于减少热应力，减少汽缸变形。
高、中压和低压缸的内缸的下缸均通过其外缘的四个搭子座落在相应的外下缸上，搭子下面设有调整垫片，用于调整内外缸的同心度。
另外，内缸与外缸之间还设有纵向定位键和纵向导向键，纵向定位键作为内缸的纵向相对膨胀死点，纵向导向键帮助内缸在纵向正确膨胀。
高中压缸的外缸分别由前轴承座、中轴承座和＃3轴承座支承。
高中压外缸均采用上猫爪支承形式，上猫爪与轴承座之间还设有横向滑键，帮助汽缸在轴承座上横向自由膨胀。
其结构详细参见东芝公司猫爪滑销组装图（2KS110025）。
下猫爪的底部凸肩镶嵌在轴承座的凹槽内、凸肩纵向两侧配有推力键，保证高、中压缸连同前中轴承座一起沿纵向自由膨胀，保证汽轮机中心线与转子中心线一致，同时亦为该汽缸横向膨胀起导向作用。
另外，下猫爪还用于汽缸安装或解体时临时支撑外下缸，外缸下部装设的油压千斤顶供拆卸工作垫片和安装垫片时使用。
高、中压缸均采用通孔螺栓连接方式，无法兰和螺栓加热装置。
低压缸A、B为落地式结构，即直接座落在低压缸四周的基础台板上。
每个低压缸都安装了一对横销与一对纵销（位于低压缸2个轴承座中心线上），横销中心线与纵销中心线的交点形成低压缸的绝对死点，并以此为基点，低压缸可以在纵向和横向定向自由膨胀。
低压缸上部分还设有防爆门和人孔门。
高中压缸采用高低齿形式的迷宫式轴封，而低压缸采用斜平齿形式的轴封。
2、喷嘴
本机组正常运行采用喷嘴调节配汽方式，高压缸进汽由4个主蒸汽高压调节汽门控制，调门与4根上下垂直布置的进汽管相连，进汽管直接插入高压缸内缸的喷嘴室，在喷嘴室进口处采用密封环密封。
喷嘴室为水平中分面结构，下喷嘴室镶嵌在高压下内缸中，通过4个搭子及喷嘴室外缘的凹槽与内缸上的凸缘固定在内缸中，上喷嘴室依靠螺栓与下喷嘴室连接，在上喷嘴室的顶部和下喷嘴室的底部分别设有导向键。
因此，喷嘴室能在内缸中自由膨胀，但不会对内缸膨胀造成影响。
高压喷嘴由4个喷嘴组组成，沿圆周方向整圈布置，焊接在喷嘴室中。
这种组合装配喷嘴室优点：
喷嘴室与高压缸由于工作温度、压力的不同，可以分别选用不同优质耐热合金钢，简化汽缸的几何形状，有利于降低启动和运行时的热应力，提高了机组适应负荷变化的能力。
3、连通管
中压排汽缸至低压缸连通管水平管段间有2个膨胀节（水平管道上共有5个膨胀节），可以吸收中压缸与低压缸A、B之间的膨胀差。
连通管与低压内缸进汽口直接用螺栓连接，低压内、外缸进汽口用波纹管密封连接。
它的作用：
1、防止外面空气进入内外缸之间的夹层，夹层与低压缸排汽口相通。
2、吸收低压内外缸进汽口处的膨胀差。
参见图2-1连通管结构图。
图2－1连通管结构图
4、隔板
隔板用以固定汽轮机各级的喷嘴，并将汽轮机通流部分分割成若干各级。
该汽轮机共有四十五道隔板，全部为焊接隔板。
其中高压缸7道隔板，中压缸14道隔板，低压缸24道隔板。
高中压隔板由隔板外环、内外围带、喷嘴和隔板体组成，喷嘴组由许多单个喷嘴焊接加工而成，成形的喷嘴组嵌装在具有叶型孔槽的内外围带上，并焊成环形叶栅，然后再将它与隔板外环、隔板体焊成整体。
在隔板外环上，还带有高低齿式径向汽封，作为转子动叶围带顶部的径向汽封，隔板的根部设有汽封槽，槽内装有高低齿径向汽封，用作转子各级之间的径向汽封。
低压缸隔板仅由隔板外环、喷嘴和隔板体组成，无内外围带，即喷嘴直接与隔板外环和隔板体焊成一体，隔板外环上带有动叶径向汽封，结构与高中压缸的径向汽封形式不同，它采用高低齿、直齿和阶梯齿三种形式（其中第16级为高低齿形式，第17、18级为阶梯齿形式，第19、20、21级为直齿形式），隔板的根部也设有汽封槽，与高中压隔板根部汽封形式不同，它采用直齿形式。
所有隔板均为上下两半、中分面结构，分为上隔板和下隔板，下隔板依靠左右两个支承梁用螺栓固定在汽缸下缸的隔板槽内，下隔板底部有一中心销导向，保证隔板与转子中心一致。
上隔板用螺栓与下隔板固定，隔板与隔板槽之间有足够间隙，保证隔板向四周自由膨胀。
在低压缸A、B末级隔板外环上设有去湿槽，以收集蒸汽中水滴，减少对动叶的水蚀。
5、汽封
汽轮机运转时，动静部分之间留有适当的间隙，才能保证动静部分不发生摩擦。
在汽轮机动静部分之间设置了汽封和轴封装置，它的作用就是保证动静部分有适当的间隙，同时又能防止蒸汽从动静部分之间泄漏，或者空气从轴端漏入汽缸真空部分。
汽封按其安装位置不同，可分为围带汽封、隔板汽封和轴端汽封三部分。
围带汽封主要包括动叶围带汽封的径向、轴向汽封。
为防止蒸汽在叶片顶端间隙中的泄漏，在叶片围带处安置了径向的围带汽封，与隔板外环上的径向汽封一起，形成动叶的径向汽封。
高中压缸的围带径向汽封为高低齿形式，而低压缸围带的径向汽封为高低齿、阶梯齿和直齿三种形式。
同时，在叶片进汽侧的顶部及根部安置了轴向汽封。
隔板汽封设置在隔板体内圆的汽封槽内。
它的作用是：
1、减少汽流沿隔板内孔与主轴之间的间隙泄漏，提高汽轮机效率；2、防止由于漏汽使叶轮前后的压差增大导致转子上的轴向推力增加，造成推力轴承的载荷加大。
高中压隔板汽封采用高低齿形式。
其中：
高压缸第2级隔板设置2圈汽封，汽封径向间隙：
0.64mm；第3～8级隔板各设置有1圈汽封，汽封径向间隙：
0.54mm；但中压缸第9级左旋隔板未设置隔板汽封，第9级右旋隔板设置1圈直齿汽封，汽封径向间隙：
2.0mm；中压缸第10～15级左、右旋隔板为高低齿形式汽封，每级各设置1圈汽封，汽封径向间隙：
0.54mm。
低压缸的隔板汽封则为直齿形式。
其中：
第16级左、右旋隔板未设置隔板汽封，第17～21级左、右旋每级隔板各设置1圈直齿汽封，17～19汽封径向间隙：
1.2mm，20～21级隔板汽封径向间隙：
1.6mm。
高、中、低压缸的轴封均为整体车制、迷宫式轴封，所不同的是：
高中压缸轴封采用高低齿形式，高中压转子上车有城墙式轴封槽，这种结构轴封在转子与汽缸处于任何相对膨胀位置时，动静部分之间仍保证有较小的间隙，它的轴封效果不受汽缸转子间差胀的影响。
低压缸轴封则为斜齿形式，它所对应的转轴为光轴，很适合于相对差胀较大的低压缸轴封。
高压缸前（进汽侧）、后轴封（排汽侧）各设置三个轴封体，其中最外侧轴封体用螺栓幅向固定在汽缸上，有2圈汽封，第2、3轴封体依靠左右两个支承梁用螺栓固定在下汽缸的轴封槽内，下轴封体底部有一中心销导向，保证轴封体与转子中心一致。
上轴封体用螺栓与下轴封体固定，第2轴封体设置有3圈汽封，第3轴封体设置有4圈汽封。
其后轴封（排汽侧）编号分别为：
＃1—1、＃1—2；＃1—3、＃1—4；＃1—5（按照从外向内编号）；前轴封（进汽侧）编号分别为：
＃2—1、＃2—2、＃2—3、＃2—4；＃2—5、＃2—6、＃2—7；＃2—8、＃2—9（按照从内向外编号）。
各轴封径向间隙：
0.64mm。
中压缸后轴封左、右旋各设置2个轴封体，其中最外侧轴封体用螺栓幅向固定在汽缸上，有1圈汽封，内侧轴封体依靠左右两个支承梁用螺栓固定在汽缸下缸的轴封槽内，设置有4圈汽封。
其左旋编号分别为：
＃3—1；＃3—2、＃3—3、＃3—4；（按照从外向内编号）。
右旋编号分别为：
＃4—1、＃4—2、＃4—3、＃4—4；＃4—5；（按照从内向外编号）。
各轴封径向间隙：
0.64mm。
低压缸后轴封左、右旋各设置1个轴封体，轴封体用螺栓幅向固定在汽缸上，每一轴封体有4圈汽封。
其左旋编号分别为：
＃5—1、＃5—2、＃5—3、＃5—4；（按照从外向内编号）。
右旋编号分别为：
＃6—1、＃6—2、＃6—3、＃6—4（按照从内向外编号）。
各轴封径向间隙：
0.64mm。
6、转子
该汽轮机配有高压转子、中压转子和二根低压转子，这四根转子均为整锻式。
即其叶轮、联轴器法兰、推力盘与主轴为同一锻件加工而成。
转子均无中心孔，各转子之间全都采用刚性联轴器连接，低压转子（B）与发电机转子联轴之间嵌装有盘车齿轮，汽轮机转子的叶轮处开有平衡孔，籍以减少转子的轴向推力。
汽机的每根转子分别有二个支承轴承支承，转子的推力盘设在中压转子的前端，即位于中轴承箱内。
高中压转子采用Cr-Mo-V合金钢锻件，具有良好的耐热高强度性能，低压转子为Ni-Cr-Mo-V合金钢锻件，具有良好的低温抗脆性能。
其中：
高压转子重量约：
12.4T，中压转子重量约：
23.3T，低压转子（A）重量约：
67.2T，低压转子（B）重量约：
68.5T。
轴系临界转速：
名称
第一临界转速
第二临界转速
轴系临界转速（一阶）
高压转子
2330
5610
2490
中压转子
2020
4850
2220
低压转子A
1710
4760
1440
低压转子B
1710
4780
1470
发电机转子
940
2445
1000
7、叶片
本汽轮机共有动叶片46级。
高压部分8级，其中第1级为单列调节级。
中压部分有14级（7×2），低压部分有24级（6×4）。
8、轴承与轴承座
本汽轮机共有8个支持轴承和1个推力轴承。
＃1轴承、＃2和＃3轴承，＃4轴承分别位于前轴承座、中轴承座和＃3轴承座内，它们分别支承高压转子和中压转子。
＃5、＃6和＃7、＃8轴承分别位于低压缸A和低压缸B两端的轴承内，各自支承低压A、B的转子。
＃9、＃10轴承在发电机端盖内，支承发电机转子。
推力轴承位于中轴承座内，与中压缸转子前部的推力盘相匹配，承担汽轮机轴向推力。
前轴承座、中轴承座和＃3轴承座单独安装在汽轮机基础上，高中压缸依靠各自的猫爪支撑在轴承座上。
前轴承座、中轴承座和＃3轴承座底部中心线上设有纵销，＃3轴承座下还设有一对横销，而低压缸的4个轴承座与低压缸焊成一体，轴承座连同低压缸坐落在汽机基础台板上，各轴承座底部中心线上设有纵销，纵销的作用是保证它们在纵向定向自由膨胀。
汽轮机的＃1～＃4轴承为双向可顷式自位轴承，如图2-2所示。
它采用水平上、下中分面结构，其间用螺栓和定位销连接，上、下半轴承体内各装有3块浇有巴氏合金的可顷瓦块，这些瓦块可沿径向和轴向作轻微摆动，以便在任何工况下都能保证轴承的正确对中，该轴承具有很高的稳定性和抗振性。
双向可顷式自位轴承每个瓦块两侧端面开有凹槽，由轴承体内侧的凸肩嵌入其内，瓦块的背弧上有止动销定位，以防止瓦块转动。
可顷瓦块与转子轴径之间的间隙为轴承名义直径的0.2％，在上半轴承的3个瓦块背弧上设有调整块，需要时可加减垫片，籍以少量减少该间隙值，若运行后，该间隙超过0.2％的轴承名义直径，则应更换这些可顷式瓦块。
轴承下部瓦块上装设有热电偶，用于测量瓦块的巴氏合金温度。
下轴承体靠近水平中分面处两侧装有销子，以防止轴承体转动。
图2-2可倾瓦结构
汽轮机＃5～＃8轴承为椭圆轴承，如图2-3所示。
该椭圆轴承的垂直/水平方向的直径分别为轴承名义直径的1.0013/1.0026倍。
椭圆轴承系上、下两半水平中分面结构。
它主要由瓦枕与瓦块组成，上、下两半之间均用螺栓连接，瓦块与瓦枕之间为球面结合，确保椭圆轴承的自位能力。
瓦块表面浇有巴氏合金，下瓦块上还设有测量瓦块巴氏合金温度的热电偶，运行后，若轴承的垂直方向直径达到名义直径D的1.0025倍时，应更换该轴承。
椭圆轴承适宜于安装在汽轮机转子重量和轴径尺寸较大的机组上，它缩小了轴承顶部间隙，加大了侧面间隙，它的顶部直径取为轴承名义直径D的0.0013倍，而侧面每侧间隙为轴承名义直径D的0.0026倍，这种椭圆轴承又很高的承载能力和稳定性，但椭圆轴承加工较为复杂，同时因为顶部间隙小，对油中杂质更为敏感。
图2-3椭圆瓦结构
汽轮机支承轴承的型式及主要技术数据:
轴承编号
位置
型式
名义直径
名义宽度
轴瓦尺寸
转子中心下移量
1
前轴承座
D.T.P
254.0
177.8
φ254.33+o0.05
0.165
2
中轴承座
D.T.P
330.2
177.8
φ330.63+o0.05
0.215
3
中轴承座
D.T.P
330.2
228.6
φ330.63+o0.05
0.215
4
#3轴承座
D.T.P
431.8
228.6
φ432.45+o0.05
0.215
5
#4轴承座
EL
482.6
381.0
左右483.86+o0.05/上下483.23+o0.05
0.315
6
#5轴承座
EL
508.0
381.0
左右509.32+o0.05/上下508.66+o0.05
0.33
7
#6轴承座
EL
508.0
381.0
左右509.32+o0.05/上下508.66+o0.05
0.33
8
#7轴承座
EL
533.4
381.0
左右534.79+o0.05/上下534.09+o0.05
0.34
注：
D.T.P（DoubleTiltingPadType）：
双向可倾式自位轴承
EL（EllipticalType）:
椭圆轴承
推力轴承：
推力轴承为金斯布里型（kingsbary），如图2－4所示，由上下两半组成，系水平中分面结构，上下两半间亦有螺栓连接，推力轴承的工作面和非工作面各设有8个推力瓦块，即上下半各为4个瓦块，瓦块表面为巴氏合金。
在工作面和非工作面上半的二个瓦块上装有测量巴氏合金温度的热电偶。
图2－4推力瓦布置结构图
推力轴承与转子推力盘的轴向总间隙为：
0.46～0.51mm，推力盘直径616mm，宽度为100mm。
该金斯布里型推力轴承的独特之处在于其瓦块的支承方式，如图2－5所示。
推力瓦块由上下二层支承块支承，上下支承块之间互相搭接，上支承块顶部与瓦块背部的凸肩相接触，并支承该瓦块，使瓦块为可顷式，保证各瓦块间的均匀受力。
下支承块则坐落在定位环内，定位环背部还设有调整垫片，用此来调整推力轴承瓦块与转子推力盘之间的间隙值。
推力轴承上下瓦枕的水平结合面处设有一个止动销，以防止机组运行时瓦枕的转动。
推力轴承两侧及推力盘中心处分别装有挡油环。
图2－5推力瓦支承结构图
轴承座：
汽轮机共有7个轴承座。
其中前轴承座内装有＃1轴承、主油泵、危急遮断器和测速装置等部件，中轴承座内包含有＃2、＃3轴承、推力轴承及磨损检测装置和高中压转子联轴器，＃3轴承座内装有＃4轴承、中压转子和低压转子A联轴器，＃5～＃8轴承分别在＃4～＃7轴承座中，低压A和低压B转子联轴器安装在＃6轴承座中，低压B转子与发电机转子联轴器位于＃7轴承座中。
9、盘车装置
主汽轮机配有一套可摆动轴承架的低速电动盘车装置。
盘车转速为4.4r/min，（暂参考北仑参数），位于汽轮机的低压缸B与发电机之间，转子的盘车齿轮嵌在低压转子B与发电机转子联轴器之间，其间采用止口和螺栓连接方式，电机转速为980r/min，盘车装置共设五级减速，总减速比为224倍。
电动盘车装置和作用：
在停机之后或启动之前，由于汽缸内上、下之间存在温差，上缸比下缸温度高，转子因此会产生热弯曲，其弯曲程度随停机时间的增长而加大，在转子弯曲还处于较大时，不允许启动汽轮机，因此，为了使汽轮机在停机后能随时启动，就必须使用盘车装置。
汽轮机在启动冲转前就要投入盘车装置。
它以一定的转速转动转子以达到均衡温度的目的，防止转子发生热挠曲。
另外，汽轮机在启动冲转前，宜应用盘车装置带动转子转动，以检查和确保汽轮机动、静部件之间有无摩擦，保证机组正常启停，同时亦减少了汽机的冲转力矩，起到保护动叶作用。
盘车装置结构参见图2-6。
盘车装置工作时，盘车马达14通过齿轮箱内4个齿轮，即经过1、2齿轮和3、4齿轮二级减速，再由5、6斜齿轮和7、8齿轮减速后，传递到辅助齿轮9，再通过中间齿轮10和摆动齿轮11传递到盘车齿轮，即完成最后一级减速，最终带动发电机转子旋转。
齿轮9、10和11安装在摆动壳内。
齿轮10只能受电机驱动绕中间轴O2转动，而摆动壳不论齿轮是否转动，均能绕中间轴O2转动。
齿轮11既能绕中心轴O3转动，又能在外力作用下随摆动壳绕中心轴O2摆动，故称齿轮11为摆动齿轮。
齿轮9通过O1轴与齿轮8相连，齿轮8和齿轮9即可绕其自身中心轴O1转动，又能随摆动壳绕中心O2摆动，故齿轮8、9又称辅助摆动齿轮。
盘车装置之投入或退出，均可自动实现，当自动不好或失灵时，可通过人工操作啮合手柄实现盘车啮合。
盘车装置投入工作工程如下：
通过人工操作啮合手柄或由气缸带动啮合，通过杠杆推动摆动壳绕O2朝逆时针方向摆动18度，使摆动齿轮与转子的盘车齿轮啮合，由于摆动壳连同4个齿轮的重心位于中间轴O2的右侧（靠近O1侧），因此这个位置摆动壳刚好处于不平衡状态，但在盘车装置摆动齿轮带动转子转动的反作用力下使摆动架上的销柱停留顶杆椭圆孔的右上位置并保持。
盘车装置的自动退出：
当转子转速大于盘车转速后，盘车装置便可自动退出工作。
在转子冲转升速时，盘车齿轮的转速突然升高，而摆动齿轮11因受电机驱动，转速维持不变，这样由盘车齿轮产生的反力矩将摆动齿轮甩出，此时汽缸在失气自由状态，于是摆动壳在重力作用下，围绕中心轴O2顺时针摆动18度，并使摆动壳的销柱停留在顶杆椭圆孔的左下方，盘车装置就此自动脱开，摆动壳处于平衡状态。
但是，当机组处于盘车状态时，如果停运盘车装置，则转子的盘车齿轮与摆动齿轮在啮合状态下停止转动，由于二者啮合力的作用，摆动齿轮不会离开其啮合位置。
盘车装置有下列功能：
手动启动：
人工操作啮合手柄啮合，或当啮合条件满足（机组转速为0且高压调门全关）时，在就地控制盘或CRT上按“ENAGR”按钮，使气缸动作，盘车啮合，然后在就地或集控室CRT上按“ENAGR”按钮，盘车马达启动。
自动启动：
如果就地开关在“AUTO”位置，就地选择开关在“LOCAL”位置，当机组停机时，惰走到零转速且高压调门全关时，盘车马达自启动，0.5秒后再停，9.5秒后发出盘车啮合指令，气缸动作盘车齿轮啮合，20秒后再次启动盘车马达，盘车就此开始正常工作。
盘车齿轮啮合15秒后，啮合信号消失，气缸失气。
当主汽轮机轴承油压小于110kpa、啮合脱开或电气故障时，盘车马达自停。
图2－6盘车结构图
（三）发电机机务部分简介：
发电机机务部分主要包括机侧和励侧轴瓦、密封瓦及氢气、油、冷却水系统安装。
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