汽轮机结构：第二节转子

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,二,节 转子,转子是汽轮机转动部分的总称。,作用：,用于汇集各级动叶栅上所得到的机械能并传递给发电机转子。,组成：,主要由主轴、叶轮（或转毂）、动叶及联轴器、盘车装置等组成。,工作时的受力：,（1）承受着叶片、叶轮、主轴本身质量的离心力；,（2）承受着温度分布不均匀引起的热应力；,（3）承受着巨大的扭转力矩和轴系振动所产生的动应力。,要求：具有很高的强度、刚度和动、静平衡,。,（一）转子的分类,按主轴与其它部件间的组合方式分为套装转子、整锻转子、组合转子和焊接转子。,按主轴上有无叶轮,分为轮式转子和鼓式转子。,轮式转子具有安装、固定动叶片的叶轮，常用于冲动式汽轮机；鼓式转子无叶轮，动叶片直接安装在转鼓上，常用于反动式汽轮机。,1、套装转子,轴,轴套,叶轮,联轴节,键,特点：,（1）套装转子的叶轮、轴封套、联轴器等部件是分别加工后热套在阶梯形主轴上；,（2）采用过盈配合，以防止离心力产生的松动现象，并用键传递扭矩；,（3）所有设备锻件小，质量易保证；,（4）能够合理利用材料；,（5）应用：中、低压转子,，,适合温度400以下、低应力环境下工作。,2、整锻转子,特点：,（1）整锻转子的叶轮、轴封套、联轴器等部件与主轴是由一个整体锻件加工而成，无热套部件；,（2）工作时叶轮与主轴不会产生松动现象；,（3）结构紧凑，装配零件少，轴向尺寸相对较短（没有连接短轴，叶轮无轮毂）；,（4）转子刚性较好；,（5）早期制造的整锻转子有中心孔（用于去除中心处的残留杂质，并可以检查锻件质量），现在大多没有成为实心转子；,（6）应用：早期主要是高压转子，现在都可采用。,（1）加工方法：主轴和叶轮应用整体毛坯加工而成。（2）特点：结构紧凑，转子强度大、刚性好，适合高温、高应力环境下工作。（3）应用：中小型汽轮机的高压转子、大型汽轮机的任何转子。,3、组合转子,特点,综合整锻式和套装式的特点，高压部分采用整锻式，中低压采用套装式。如200MW汽轮机,4、焊接转子,特点：,（1）由若干个实心叶轮和两个端轴焊接而成；,（2）不存在松动，也没有中心孔；,（3）强度高，刚性大，质量轻，结构紧凑；,（4）可以做成转鼓结构用于反动式汽轮机；,（5）应用：大多用于低压转子。,反动式汽轮机转子的结构,（国产引进型300MW汽轮机）,1、,鼓式转子,（实心鼓形转子，但有中心孔）,转子上设有三个动平衡加重面，分别在高压排汽侧平衡活塞调阀端面，中压排汽端面及中压平衡活塞高压端面，设有工艺孔，供现场不揭缸加装平衡螺塞。,平衡活塞就是将轴封套直径加大，在转子上形成带齿形轴封的较大凸肩，蒸汽由凸肩齿形间隙的一端流向另一端时，因节流而产生压降，由于凸肩两侧所承受的压力不同，于是产生与转子通流部分固有推力相反的轴向附加力并与之平衡。,高压进汽区域内转子上加工有高、中压平衡活塞，高压通流部分的轴向推力由这两级平衡活塞加以平衡，再加上高压排汽平衡活塞（低压平衡活塞）的作用，轴向推力最后只剩下一个较小的正向推力指向发电机端，保证额定负荷下转子不漂移，运行稳定。,汽轮机转子的冷却,（1）冷却原因：,a.鼓形转子直径大，热阻也大；,b.进汽部分工作温度太高；,c.要降低金属蠕变速度；,d.减小热应力。,（2）冷却部位：高压转子（调节级区域）和中压转子进汽部分表面,（3）冷却工质：温度较低的蒸汽,高压转子（调节级区域）表面的冷却,主蒸汽进入调节级区域内转子的冷却,：,（1）蒸汽来源：第一级喷嘴后和调节级后的部分蒸汽。,（2）冷却蒸汽流动过程：喷嘴后的部分蒸汽，在压差作用下通过动静之间的间隙，经过喷嘴室内圈上的孔径降低喷嘴室内圈的温度（第一次冷却），然后进入压力级；,调节级后的部分蒸汽通过调节级叶轮上的斜孔（该斜孔具有离心泵的作用）并流过高温区转子表面（第二次冷却），然后进入压力级。,（3）去向：第一压力级前。,中压转子表面的冷却,再热蒸汽进口区域内转子的冷却：,（1）蒸汽来源：用高压缸夹层冷却汽和中压平衡活塞持环处漏汽混合后进行冷却，冷却后的温度在360480之间。,（2）冷却蒸汽流动方向：通过中压平衡活塞持环与中压转子表面之间的间隙和叶片根部的槽沟。,（3）去向：在中压第一级的喷嘴后和动叶后完全混合。,（二）转子的主要零件,一、叶轮,1.作用,安装动叶片并将动叶片上的转矩传递给主轴。,2.结构,轮缘：开有安装叶片的叶根槽；,轮面：将轮缘和轮毂或主轴连成一体，开有平衡孔；,轮毂：减小叶轮内孔应力的加厚部分；,3.分类,按叶轮断面的型线分类,1）等厚度叶轮：加工方便，轴向尺寸小，但强度低，通常用于叶轮直径较小的高压部分；,2）锥形叶轮：加工方便，强度高；,3）等强度叶轮：无中心孔，强度最高，但加工要求高，多用于轮盘式焊接转子。,等厚度叶轮,锥形叶轮,等强度叶轮,二、联轴器,联轴器又称为靠背轮。,作用：连接汽轮机的各转子及发电机转子，并传递转子上的扭矩。,分类：刚性联轴器、半挠性联轴器、挠性联轴器,。,1、刚性联轴器,（a）装配式；（b）整体式,1、2-联轴器；3-螺栓；4-盘车齿轮,特点：,结构简单、连接刚性强，轴向尺寸短、工作可靠，不需要润滑、没有噪音，可以承受很大的扭矩，而且可以传递振动和轴向力。,2、,半挠性联轴器,特点：有一定的弹性，可吸收部分振动，允许两转子的中心有少许偏差。用来连接汽轮机转子与发电机转子。,三、转子的临界转速,1、汽轮机启动、停机时的现象：,在汽轮发电机组启动和停机过程中，当转速升高到某一数值时，机组发生强烈振动，而越过这一转速后，振动便迅速减弱；当转速下降到这一转速时，转子又会发生强烈振动，再继续降低转速，振动又迅速减弱。,2、转子的临界转速,在机组启动和停机过程中，转子发生强烈振动时的转速。,3、转子临界转速表达式与分析,影响临界转速的因素：转子的刚度（EI）、质量、跨度、支承、工作温度。,4、轴系的临界转速,汽轮机的各单跨转子及发电机转子通过联轴器连接成为一个多支点的转子系统轴系。,轴系的临界转速由各单跨转子的临界转速汇集而成，但又不是它们简单的集合。因为联轴器的刚性连接会增加转子的刚度，使得轴系的临界转速比各单跨转子相应阶次的临界转速高。,汽轮机轴系找中（邹县）,5、转子临界转速的校核,刚性转子：,工作转速低于转子第一阶临界转速的转子。,挠性转子：,工作转速高于转子第一阶临界转速的转子。,为保证机组安全运行，汽轮机的工作转速应当避开邻近的临界转速，并有一定的裕度（见教材）。,复习思考题：,1、了解转子的作用与组成，熟悉转子的分类，掌握轮式转子的类型。,2、熟悉国产引进型300MW汽轮机转子的冷却。,3、什么是转子的临界转速、刚性转子、扰性转子？影响转子临界转速的因素有哪些？,4、联轴器有哪些类型？,