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第五節(jié)轉子 一 轉子轉子是汽輪機轉動部分的總稱 作用 用于匯集各級動葉柵上所得到的機械能并傳遞給發(fā)電機轉子 組成 主要由主軸 葉輪 或轉轂 動葉及聯(lián)軸器 盤車裝置等組成 工作時的受力 1 承受著葉片 葉輪 主軸本身質量的離心力 2 承受著溫度分布不均勻引起的熱應力 3 承受著巨大的扭轉力矩和軸系振動所產(chǎn)生的動應力 要求 具有很高的強度 剛度和動 靜平衡 一 轉子的分類 按主軸與其它部件間的組合方式 分為套裝轉子 整鍛轉子 組合轉子和焊接轉子 按主軸上有無葉輪 分為輪式轉子和鼓式轉子 輪式轉子具有安裝 固定動葉片的葉輪 常用于沖動式汽輪機 鼓式轉子無葉輪 動葉片直接安裝在轉鼓上 常用于反動式汽輪機 二 沖動式汽輪機轉子的結構 1 套裝轉子 特點 1 套裝轉子的葉輪 軸封套 聯(lián)軸器等部件是分別加工后熱套在階梯形主軸上 2 采用過盈配合 以防止離心力產(chǎn)生的松動現(xiàn)象 并用鍵傳遞扭矩 3 所有設備鍛件小 質量易保證 4 能夠合理利用材料 5 應用 中 低壓轉子 2 整鍛轉子 特點 1 整鍛轉子的葉輪 軸封套 聯(lián)軸器等部件與主軸是由一個整體鍛件加工而成 無熱套部件 2 工作時葉輪與主軸不會產(chǎn)生松動現(xiàn)象 3 結構緊湊 裝配零件少 軸向尺寸相對較短 沒有連接短軸 葉輪無輪轂 4 轉子剛性較好 5 早期制造的整鍛轉子有中心孔 用于去除中心處的殘留雜質 并可以檢查鍛件質量 現(xiàn)在大多沒有成為實心轉子 6 應用 早期主要是高壓轉子 現(xiàn)在都可采用 3 組合轉子 4 焊接轉子 特點 1 由若干個實心葉輪和兩個端軸焊接而成 2 不存在松動 也沒有中心孔 3 強度高 剛性大 質量輕 結構緊湊 4 可以做成轉鼓結構用于反動式汽輪機 5 應用 大多用于低壓轉子 三 反動式汽輪機轉子的結構 國產(chǎn)引進型300MW汽輪機 1 高中壓轉子 實心鼓形轉子 但有中心孔 2 汽輪機轉子的冷卻 1 冷卻原因 a 鼓形轉子直徑大 熱阻也大 b 進汽部分工作溫度太高 c 要降低金屬蠕變速度 d 減小熱應力 2 冷卻部位 高壓轉子 調節(jié)級區(qū)域 和中壓轉子進汽部分表面 3 冷卻工質 溫度較低的蒸汽 4 高壓轉子 調節(jié)級區(qū)域 表面的冷卻 主蒸汽進入調節(jié)級區(qū)域內轉子的冷卻 1 蒸汽來源 第一級噴嘴后和調節(jié)級后的部分蒸汽 2 冷卻蒸汽流動過程 噴嘴后的部分蒸汽 在壓差作用下通過動靜之間的間隙 經(jīng)過噴嘴室內圈上的孔徑降低噴嘴室內圈的溫度 第一次冷卻 然后進入壓力級 調節(jié)級后的部分蒸汽通過調節(jié)級葉輪上的斜孔 該斜孔具有離心泵的作用 并流過高溫區(qū)轉子表面 第二次冷卻 然后進入壓力級 3 去向 第一壓力級前 5 中壓轉子表面的冷卻 再熱蒸汽進口區(qū)域內轉子的冷卻 1 蒸汽來源 用高壓缸夾層冷卻汽和中壓平衡活塞持環(huán)處漏汽混合后進行冷卻 冷卻后的溫度在360 480 之間 2 冷卻蒸汽流動方向 通過中壓平衡活塞持環(huán)與中壓轉子表面之間的間隙和葉片根部的槽溝 3 去向 在中壓第一級的噴嘴后和動葉后完全混合 3 低壓轉子 共有2 7級 前5級為鼓式 后2級為葉輪式 二 聯(lián)軸器 聯(lián)軸器又稱為靠背輪 作用 連接汽輪機的各轉子及發(fā)電機轉子 并傳遞轉子上的扭矩 分類 剛性聯(lián)軸器 半撓性聯(lián)軸器 撓性聯(lián)軸器 1 剛性聯(lián)軸器 a 裝配式 b 整體式1 2 聯(lián)軸器 3 螺栓 4 盤車齒輪 特點 結構簡單 連接剛性強 軸向尺寸短 工作可靠 不需要潤滑 沒有噪音 可以承受很大的扭矩 而且可以傳遞振動和軸向力 2 國產(chǎn)引進型300MW汽輪機組各轉子之間的連接 2 半撓性聯(lián)軸器 1 2 聯(lián)軸器 3 波形套筒 4 5 螺栓 3 齒輪式聯(lián)軸器 1 2 齒輪 3 4 螺帽 5 套筒 6 7 擋環(huán) 8 螺釘 4 蛇行彈簧聯(lián)軸器 1 主動輪 2 從動輪 3 蛇行彈簧 4 外殼 三 轉子的臨界轉速 1 汽輪機啟動 停機時的現(xiàn)象 在汽輪發(fā)電機組啟動和停機過程中 當轉速升高到某一數(shù)值時 機組發(fā)生強烈振動 而越過這一轉速后 振動便迅速減弱 當轉速下降到這一轉速時 轉子又會發(fā)生強烈振動 再繼續(xù)降低轉速 振動又迅速減弱 2 轉子的臨界轉速 在機組啟動和停機過程中 轉子發(fā)生強烈振動時的轉速 3 轉子臨界轉速表達式與分析 影響臨界轉速的因素 轉子的剛度 EI 質量 跨度 支承 工作溫度 4 軸系的臨界轉速 汽輪機的各單跨轉子及發(fā)電機轉子通過聯(lián)軸器連接成為一個多支點的轉子系統(tǒng) 軸系 軸系的臨界轉速由各單跨轉子的臨界轉速匯集而成 但又不是它們簡單的集合 因為聯(lián)軸器的剛性連接會增加轉子的剛度 使得軸系的臨界轉速比各單跨轉子相應階次的臨界轉速高 汽輪機軸系找中 鄒縣 5 轉子臨界轉速的校核 剛性轉子 工作轉速低于轉子第一階臨界轉速的轉子 撓性轉子 工作轉速高于轉子第一階臨界轉速的轉子 為保證機組安全運行 汽輪機的工作轉速應當避開鄰近的臨界轉速 并有一定的裕度 見教材 復習思考題 1 了解轉子的作用與組成 熟悉轉子的分類 掌握輪式轉子的類型 2 熟悉國產(chǎn)引進型300MW汽輪機轉子的冷卻 3 什么是轉子的臨界轉速 剛性轉子 擾性轉子 影響轉子臨界轉速的因素有哪些 4 聯(lián)軸器有哪些類型