53.整锻转子中心孔起什么作用?
整锻转子通常打有¢100的中心孔,其目的主要是为了便于检查锻件质量,同时也可以将锻件中心材质差的部分去掉,防止缺陷扩展,以保证转子的强度。
54.汽轮机主轴断裂和叶轮开裂的原因有哪些?
主轴断裂和叶轮开裂的原因多数是材料及制造上的缺陷造成的,如材料内部有气孔、夹渣、裂纹、材料的冲击韧性值及塑性偏低,叶轮机械加工粗糙、键装配不当造成局部应力过大。另外,长期过大的交变应力及热应力作用易引起材料内部微观缺陷发展,造成疲劳裂纹甚至断裂。
运行中,叶轮严重腐蚀和严重超速是引起主轴、叶轮设备事故的主要原因。
55.防止叶轮开裂和主轴断裂应采取哪些措施? 防止叶轮开裂和主轴断裂应采取措施有以下几点:
⑴ 首先应由制造厂对材料质量提出严格要求,加强质量检验工作。尤其应特别重视表面及内部的裂纹发生,加强设备监督。 ⑵ 运行中尽可能减少起停次数,严格控制升速和变负荷速度,以减少设备热疲劳和微观缺陷发展引起的裂纹,要严防超压、超温运行,特别是要防止严重超速。
56.叶轮的作用的什么?叶轮是由哪几部分组成的?
叶轮的作用是用来装置叶片,并将汽流力在叶栅上产生的扭矩传递给主轴。 汽轮机叶轮一般由轮缘、轮面和轮毂几部分组成。
57.运行中的叶轮受到哪些作用力?
叶轮工作时受力情况很复杂,除叶轮自身、叶片零件质量引起的巨大的离心力外,还有温差引起的热应力,动叶引起的切向力和轴向力,叶轮两边的蒸汽压差和叶片、叶轮振动时的交变应力。
58.叶轮上开平衡孔的作用是什么?
叶轮上开平衡孔是为了减小叶轮两侧蒸汽压差,减小转子产生过大的轴向力。但在调节级和反动度较大、负载很重的低压部分最末一、二级,一般不开平衡孔,以使叶轮强度不致削弱,并可减少漏汽损失。
59.为什么叶轮上的平衡为单数?
每个叶轮上开设单数个平衡孔,可避免在同一径向截面上设两个平衡孔,从而使叶轮截面强度不致过分削弱。通常开孔5个或7个。
60.按轮面的断面型线不同,可把叶轮分成几种类型? 按轮面的断面型线不同,可把叶轮分为如下类型:
⑴ 等厚度叶轮:这种叶轮轮面的断面厚度相等,用在圆周速度较低的级上。 ⑵ 锥形叶轮:这种叶轮轮面的断面厚度沿径向呈锥形,广泛用于套装式叶轮上。
⑶ 双曲线叶轮:这种叶轮轮在的断面沿径向呈双曲线形,加工复杂,仅用在某些汽轮机的调节级上。 ⑷ 等强度叶轮:叶轮设有中心孔,强度最高,多用于盘式焊接转子或高速单级汽轮机上。
61.套装叶轮的固定方法有哪几种? 套装叶轮的固定方法有以下几种: ⑴ 热套加键法。 ⑵ 热套加端面键法。 ⑶ 销钉轴套法。
⑷ 叶轮轴向定位采用定位环。
62.动叶片的作用是什么?
在冲动式汽轮机中,由喷嘴射出的汽流,给动叶片一冲动力,将蒸汽的动能转变成转子上的机械能。
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在反动式汽轮机中,除喷嘴出来的高速汽流冲动动叶片做功外,蒸汽在动叶片中也发生膨胀,使动叶出口蒸汽速度增加,对动叶片产生反动力,推动叶片旋转做功,将蒸汽热能转变为机械能。由于两种机组的工作原理不同,其叶片的形状和结构也不一样。
63.叶片工作时受到哪几种作用力?
叶片在工作时受到的作用力主要有两种:一种是叶片本身质量和围带、拉金质量所产生的离心力;另一种是汽流通过叶栅槽道时使叶片弯曲的作用力以及汽轮机起动、停机过程中,叶片中的温度差引起的热应力。
64.汽轮机叶片的结构是怎样的?
叶片由叶型、叶根和叶顶三部分组成。叶型部分是叶片的工作部分,它构成汽流通道。按照叶型部分的横截面变化规律,可以把叶片分成等截面叶片和变截面叶片。
等截面叶片的截面积沿叶高是相同的,各截面的型线通常也一样。变截面叶片的截面积则沿叶高按一定规律变化,一般地说,叶型也沿叶高逐渐变化,即叶片绕各截面形心的连线发生扭转,所以通常叫做扭曲叶片。
叶根是叶片与轮缘相连接的部分,它的结构应保证在任何运行条件下叶片都能牢靠地固定在叶轮上,同时应力求制造简单,装配方便。
叶型以上的部分叫叶顶。随叶片成组方式不同,叶顶结构也各异。采用铆接与焊接围带时,叶顶做成凸出部分(端钉)。采用弹性拱形围带时,叶顶必须做成与弹性拱形片相配合的铆接部分。当叶片用拉筋联成组或作为自由叶片时,叶顶通常削薄,以减轻叶片重量并防止运行中与汽缸相碰时损坏叶片。
65.汽轮机叶片的叶根有哪些型式? 叶根的型式较多,有以下几种: ⑴ T形叶根。
⑵ 外包凸肩T形叶根。 ⑶ 菌形叶根。 ⑷ 双T形叶根。 ⑸ 叉形叶根。 ⑹ 枞树形叶根。
66.装在动叶片上的围带和拉筋(金)起什么作用?
动叶顶部装围带(也称覆环)和动叶中部串拉筋,都是使叶片之间连接成组,增强叶片的刚性,调整叶片的自振频率,改善振动情况。另外,围带还有防止漏汽的作用。
67.汽轮机高压段为什么采用等截面叶片?
一般在汽轮机高压段,蒸汽容积流量相对较小,叶片短,叶高比d/L(d为叶片平均直径,L为叶片高度)较大,沿整个叶高的圆周速度及汽流参数差别相对较小。此时依靠改变不同叶高处的断面型线,不能显著地提高叶片工作效率,所以多将叶身断面型线沿叶高做成相同的,即做成等截面叶片。这样做虽使效率略受影响,但加工方便,制造成本低,而强度也可得到保证,有利于实现部分级叶片的通用化。
68.为什么汽轮机有的级段要采用扭曲叶片?
大机组为增大功率,往往叶片做得很长。随着叶片高度的增加,当叶高比具有较小值(一般为小于10)时,不同叶高处圆周速度与汽流参数的差异已不容忽视。此时叶身断面型线必须沿叶高相应变化,使叶片扭曲变形,以适应汽流参数沿叶高的变化规律,减小流动损失;同时,从强度方面考虑,为改善离心力所引起的拉应力沿叶高的分布,叶身断面面积也应由根部到顶部逐渐减小。
69.防止叶片振动断裂的措施主要有哪几点? 防止叶片振动断裂的措施有:
⑴ 提高叶片、围带、拉金的材料、加工与装配质量。 ⑵ 采取叶片调频措施,避开危险共振范围。 ⑶ 避免长期低频率运行。
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70.多级凝汽式汽轮机最末几级为什么要采用去湿装置?
多级凝汽式汽轮机的最末几级蒸汽温度很低,一般均在湿蒸汽区工作。湿蒸汽中的微小水滴不但消耗蒸汽的动能形成湿汽损失,还将冲蚀叶片,威胁叶片安全。因此必须采取去湿措施,以保证凝汽式汽轮机膨胀终了的允许湿度。大功率机组采用中间再热,对减少低压级叶片湿度带来显著的效果。当末级湿度达不到要求时,应加装去湿装置和提高叶片的抗冲蚀能力。
71.汽轮机末级排汽的湿度一般允许值为多少?
一般规定汽轮机末级排汽的湿度不超过10%~12%。中间再热机组的排汽湿度一般为5%~8%。
72.汽轮机去湿装置有哪几种?
去湿装置根据它所安装的位置分级前和动叶片前两种。它是利用水珠受离心力作用而被抛向通流部分外圆的原理工作的。一般将水滴甩进到去湿装置的槽中,然后引入凝汽器。
另外还采用具有吸水缝的空心静叶,利用凝汽器内很低的压力,把附着在静叶表面的水滴沿静叶片上开设的吸水缝直接吸入凝汽器。
73.汽封的作用是什么?
为了避免动、静部件之间的碰撞,必须留有适当的间隙,这些间隙的存在势必导致漏汽,为此必须加装密封装置——汽封。根据汽封在汽轮机中所处位置可分为:轴端汽封(简称轴封)、隔板汽封和围带汽封(通流部分汽封)三类。
74.汽封的结构型式和工作原理是怎样的?
汽封的结构类型有曲径式和迷宫式。曲径式汽封有梳齿形(平齿、高低齿)、J形、枞树形三种。
曲径式汽封的工作原理:一定压力的蒸汽流经曲径式汽封时,必须依次经过汽封齿尖与轴凸肩形成的狭小间隙,当经过第一个间隙时通流面积减小,蒸汽流速增大,压力降低。随后高速汽流进入小室,通流面积突然变大,流速降低,汽流转向,发生撞击和产生涡流等现象,速度降到近似为零,蒸汽原具有的动能转变成热能。当蒸汽经过第二个汽封间隙时,又重复上述过程,压力再次降低。蒸汽流经最后一个汽封齿后,蒸汽压力降至与大气压力相差甚小。所以在一定的压差下,汽封齿越多,每个齿前后的压差就越小,漏汽量也越小。当汽封齿数足够多时,漏汽量为零。
75.什么是通流部分汽封?
动叶顶部和根部的汽封叫做通流部分汽封,用来阻碍蒸汽从动叶两端漏汽。通常的结构形式为动叶顶端围带及动叶根部有个凸出部分以减小轴向间隙,围带与装在汽缸或隔板套上的阻汽片组成汽封以减小径向间隙,使漏汽损失减小。
76.轴封的作用是什么?
轴封是汽封的一种。汽轮机轴封的作用是阻止汽缸内的蒸汽向外漏泄,低压缸排汽侧轴封是防止外界空气漏入汽缸。
77.汽轮机为什么会产生轴向推力?运行中轴向推力怎样变化?
纯冲动式汽轮机动叶片内蒸汽没有压力降,但由于隔板汽封的漏汽,使叶轮前后产生一定的压差,且一般的汽轮机中,每一级动叶片蒸汽流过时都有大小不等的压降,在动叶片前后产生压差。叶轮和叶片前后的压差及轴上凸肩处的压差使汽轮机产生由高压侧向低压侧、与汽流方向一致的轴向推力。
影响轴向推力的因素很多,轴向推力的大小基本上与蒸汽流量的大小成正比,也即负荷增大时轴向推力增大。 需指出:当负荷突然减小时,有时会出现与汽流方向相反的轴向推力。
78.减小汽轮机的轴向推力,可采取哪些措施? 减小汽轮机轴向推力,可采取如下措施: ⑴ 高压轴封两端以反向压差设置平衡活塞。 ⑵ 高、中压缸反向布置。 ⑶ 低压缸对称分流布置。 ⑷ 叶轮上开平衡孔。
余下的轴向推力,由推力轴承承受。
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79.什么是汽轮机的轴向弹性位移?
汽轮机的轴向位移反映的是汽轮机转动部分和静止部分的相对位置,轴向位移变化,也是转子和静子轴向相对位置发生了变化。 所谓轴向弹性位移是指汽轮机推力盘及工作推力瓦片后的支承座、垫片瓦架等在汽轮机负荷增加、推力增加时,会发生弹性变形。由此产生随着负荷增加而增加的轴向弹性位移。当负荷减小时,弹性位移也减少。
80.汽轮机为什么要设滑销系统?
汽轮机在起动及带负荷过程中,汽缸的温度变化很大,因而热膨胀值较大。为保证汽缸受热时能沿给定的方向自由膨胀,保持汽缸与转子中心一致,同样,汽轮机停机时,保证汽缸能按给定的方向自由收缩,汽轮机均设有滑销系统。
81.汽轮机的滑销有哪些种类?它们各起什么作用? 根据滑销的构造形式、安装位置可分为下列六种:
⑴ 横销:一般安装在低压汽缸排汽室的横向中心线上,或安装在排汽室的尾部,左右两侧各装一个。横销的作用是保证汽缸横向的正确膨胀,并限制汽缸沿轴向移动。由于排汽室的温度是汽轮机通流部分温度最低的区域,故横销都装于此处,整个汽缸由此向前或向后膨胀,形成了轴向死点。
⑵ 纵销:多装在低压汽缸排汽室的支撑面、前轴承箱的底部、双缸汽轮机中间轴承的底部等和基础台板的接合面间。所有纵销均在汽轮机的纵向中心线上。纵销可保证汽轮机沿纵向中心线正确膨胀,并保证汽缸中心线不能作横向滑移。因此,纵销中心线与横销中心线的交点形成整个汽缸的膨胀死点,在汽缸膨胀时,这点始终保持不动。
⑶ 立销:装在低压汽缸排汽室尾部与基础台板间,高压汽缸的前端与轴承座间。所有的立销均在机组的轴线上。立销的作用可保证汽缸的垂直定向自由膨胀,并与纵销共同保持机组的正确纵向中心线。
⑷ 猫爪横销:起着横销作用,又对汽缸起着支承作用。猫爪一般装在前轴承座及双缸汽轮机中间轴承座的水平接合面上,是由下汽缸或上汽缸端部突出的猫爪,特制的销子和螺栓等组成。猫爪横销的作用是:保证汽缸在横向的定向自由膨胀,同时随着汽缸在轴向的膨胀和收缩,推动轴承座向前或向后移动,以保持转子与汽缸的轴向相对位置。
⑸ 角销:装在排汽缸前部左右两侧支撑与基础台板间。销子与销槽的间隙为0.06~0.08mm。斜销是一种辅助滑销,不经常采用,它能起到纵向及横向的双重导向作用。
82.什么是汽轮机膨胀的“死点”,通常布置在什么位置?
横销引导轴承座或汽缸沿横向滑动并与纵销配合成为膨胀的固定点,称为“死点”。也即纵销中心线与横销中心线的交点。“死点”固定不动,汽缸以“死点”为基准向前后左右膨胀滑动。
对凝汽式汽轮机来说,死点多布置在低压排汽口的中心线或其附近,这样在汽轮机受热膨胀时,对于庞大笨重的凝汽器影响较小。国产200MW和125MW汽轮机组均设两个死点,高、中压缸向前膨胀,低压缸向发电机侧膨胀,各自的绝对膨胀量都可适当减小。
83.汽轮机联轴器起什么作用?有哪些种类?各有何优缺点?
联轴器又叫靠背轮。汽轮机联轴器是用来连接汽轮发电机组的各个转子,并把汽轮机的功率传给发电机。 汽轮机联轴器可分为刚性联轴器、半挠性联轴器和挠性联轴器。 以下介绍这几种联轴器的优缺点。
刚性联轴器:优点是构造简单、尺寸小、造价低、不需要润滑油。缺点是转子的振动、热膨胀都能相互传递,校中心要求高。 半挠性联轴器:优点是能适当弥补刚性靠背轮的缺点,校中心要求稍低。缺点是制造复杂、造价较大。
挠性联轴器:优点是转子振动和热膨胀不互相传递,允许两个转子中心线稍有偏差。缺点是要多装一道推力轴承,并且一定要有润滑油,直径大,成本高,检修工艺要求高。
大机组一般高低压转子之间采用刚性联轴器,低压转子与发电机转子之间采用半挠性联轴器。
84.刚性联轴器分哪两种?
刚性联轴器又分装配式和整锻式两种型式。装配式刚性联轴器是把两半联轴器分别用热套加双键的方法,套装在各自的轴端上,然后找准中心、铰孔,最后用螺栓紧固;整锻式刚性联轴器与轴整体锻出。这种联轴器的强度和刚度都比装配式高,且没有松动现象。为使转子的轴向位置作少量调整,在两半联轴器之间装有垫片,安装时按具体尺寸配制一定厚度的垫片。
85.什么是半挠性联轴器?
半挠性联轴器的结构是在两个联轴器间用半挠性波形套筒连接,并用螺栓紧固。波形套筒在扭转方向是刚性的,在弯曲方向则
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是挠性的。
86.挠性联轴器的结构型式是怎样的?
挠性联轴器有齿轮式和蛇形弹簧式两种型式。齿轮式挠性联轴器多用在小型汽轮机上,它的结构是两个齿轮用热套加键的方式分别装两个轴端上,并用大螺帽紧固,防止从轴上滑脱。两个齿轮的外面有一个套筒,套筒两端的内齿分别与两个齿轮啮合,从而将两个转子连接起来。套筒的两侧安置挡环限制套筒的轴向位置,挡环用螺栓固定在套筒上。
125MW机组电动调速给水泵就是采用这种挠性联轴器。
87.汽轮机的盘车装置起什么作用?
汽轮机冲动转子前或停机后,进入或积存在汽缸内的蒸汽使上缸温度比下缸温度高,从而使转子不均匀受热或冷却,产生弯曲变形。因而在冲转前和停机后,必须使转子以一定的速度连续转动,以保证其均匀受热或冷却。换句话说,冲转前和停机后盘车可以消除转子热弯曲。同时还有减小上下汽缸的温差和减少冲转力矩的功用 ,还可在起动前检查汽轮机动静之间是否有摩擦及润滑系统工作是否正常。
88.盘车有哪两种方式?电动盘车装置主要有哪两种型式? 小机组采用人力手动盘车,中型和大型机组都采用电动盘车。 电动盘车装置主要有两种型式。
⑴ 具有螺旋轴的电动盘车装置(大多数国产中、小型汽轮机组及125MW、300MW机组采用)。 ⑵ 具有摆动齿轮的电动盘车装置(国产50MW、100MW、200MW机组采用)。
89.具有螺旋轴的电动盘车装置的构造和工作原理是怎样的?
螺旋轴电动盘车装置由电动机、联轴器、小齿轮、大齿轮、啮合齿轮、螺旋轴、盘车齿轮、保险销、手柄等组成。啮合齿轮内表面铣有螺旋齿与螺旋轴相啮合,啮合齿轮沿螺旋轴可以左右滑动。
当需要投入盘车时,先拔出保险销,推手柄,手盘电动机联轴器直至啮合齿轮与盘车齿轮全部啮合。当手柄被推至工作位置时,行程开关接点闭合,接通盘车电源,电动机起动至全速后,带动汽轮机转子转动进行盘车。
当汽轮机起动冲转后,转子的转速高于盘车转速时,使啮合齿轮由原来的主动轮变为被动轮,即盘车齿轮带动啮合齿轮转动,螺旋轴的轴向作用力改变方向,啮合齿轮与螺旋轴产生相对转动,并沿螺旋轴移动退出啮合位置,手柄随之反方向转动至停用位置,断开行程开关,电动机停转,基本停止工作。
若需手动停止盘车,可手揿盘车电动机停按钮,电动机停转,啮合齿轮退出,盘车停止。
90.具有摆动齿轮的盘车装置的构造和工作原理是怎样的?
具有摆动齿轮的盘车装置主要由齿轮组、摆动壳、曲柄、连杆、手轮、行程开关、弹簧等组成。齿轮组通过两次减速后带动转子转动。
盘车装置脱开时,摆动壳被杠杆系统吊起,摆动齿轮与盘车齿轮分离;行程开关断路,电动机不转,手轮上的锁紧销将手轮锁在脱开位置;连杆在压缩弹簧的作用下推紧曲柄,整个装置不能运动。
投入盘车时,拔出锁紧销,逆时针转动手轮,与手轮同轴的曲柄随之转动,克服压缩弹簧的推力,带动连杆向右下方运动;拉杆同时下降,使摆动壳和摆动轮向下摆动,当摆动轮与盘车齿轮进入啮合状态时,行程开关闭合,接通电动机电源,齿轮组即开始转动。由于转子尚处于静止状态,摆动齿轮带着摆动壳继续顺时针摆动,直到被顶杆顶住。此时摆动壳处于中间位置,摆动轮与盘车齿轮完全啮合并开始传递力矩,使转子转动起来。
盘车装置自动脱开过程如下:冲动转子以后,盘车齿轮的转速突然升高,而摆动齿轮由主动轮变为被动轮,被迅速推向右方并带着摆动壳逆时针摆动,推动拉杆上升。当拉杆上端点超过平衡位置时,连杆在压缩弹簧的推动下推着曲柄逆时针旋转,顺势将摆动壳拉起,直到手轮转过预定的角度,锁紧销自动落入锁孔将手轮锁住。此时行程开关动作,切断电动机电源,各齿轮均停止转动,盘车装置又恢复到投用前脱开状态。操作盘车停止按钮,切断电源,也可使盘车装置退出工作。
91.主轴承的作用是什么?
轴承是汽轮机的一个重要组成部件,主轴承也叫径向轴承。它的作用是承受转子的全部重量以及由于转子质量不平衡引起的离心力,确定转子在汽缸中的正确径向位置。由于每个轴承都要承受较高的载荷,而且轴颈转速很高,所以汽轮机的轴承都采用液体摩擦为理论基础的轴瓦式滑动轴承,借助于有一定压力的润滑油在轴颈与轴瓦之间形成油膜,建立液体摩擦,使汽轮机安全稳定地 25
汽轮机基础知识技术问答
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