汽轮机组故障诊断分析处理技术

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2、!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第四篇汽轮机组故障诊断分析处理技术—#$#—第一章汽轮机组的工作特性与故障现象分析第一节汽轮机组的结构特性汽轮机组是利用蒸汽热能做功的旋转式原动机。它工作时进行两个能量转换过程，即先使蒸汽通过喷嘴使流速提高（而压力降低），将蒸汽的热能转换成蒸汽的动能；然后再将蒸汽的动能在动叶栅中转换成转子的旋转机械能。汽轮机组与其他动力机械相比，具有单机功率大、尺寸小、重量轻和效率高等优点，并且其所用的工质成本低、无污染。所以，汽轮机组是电力工业、交通运输、国防工业上应用最广泛的原动机之一。汽轮机是火力发电厂中的三大主

3、机之一。为了提高火电机组运行的安全性和循环效率，为汽轮机配置了一些辅助设备和系统。本书将汽轮机与相应的辅助设备及系统统称为汽轮机组。汽轮机组由汽轮机本体、凝汽系统、回热系统、调节保安系统几大部分组成。下面简单介绍汽轮机组的基本结构及结构特点。一、汽轮机组的基本结构（一）汽轮机本体汽轮机本体是汽轮机组的主要组成部分，它由转动部分（转子）和固定部分（静子）组成。转动部分包括动叶栅、叶轮、主轴和联轴器及紧固件等旋转部件；固定部分包括汽缸、蒸汽室、喷嘴、隔板、静叶持环、汽封、轴承、轴承座、滑销系统、机座以及有关紧固零件等。!"转子汽轮机的转动部分总称转子，由转轴、动叶栅和

4、联轴器组成。它是汽轮机最重要的部件之一，担负着把从喷嘴叶栅出来的蒸汽的动能转变为轴旋转的机械能及功率传递的重任。汽轮机转子的结构可分为转轮式和转鼓式两种基本类型。转轮式转子具有安装叶片的叶轮，一般由主轴、叶轮、动叶片和—&%$—第四篇汽轮机组故障诊断分析处理技术联轴器组成；而转鼓式转子没有叶轮，动叶直接装在转鼓上。通常冲动式汽轮机的转子采用转轮式转子，反动式汽轮机为避免轴向推力过大而采用转鼓式转子。转子工作时，高速旋转，它除了要转换能量、传递扭矩外，还要承受着叶片、叶轮、主轴本身质量离心力所引起的很大应力，以及由于温度分布不均匀引起的热应力和转子振动产生的交变应力

5、。所以，要求转子具有很高的强度和均匀的质量，以保证其安全工作。运行中要特别监视转子的工作状况。任何设计、制造、安装、运行等方面的疏忽，都可能造成重大事故。大型汽轮机组的转子分高压转子、中压转子和低压转子，它们用刚性联轴器连成一体。动叶片是汽轮机中数量和规格最多的零件，它装在转子的叶轮（冲动式汽轮机）或转鼓（反动式汽轮机）上，构成动叶栅，承受来自喷嘴或静叶栅的高速汽流的冲击和自身两侧蒸汽的压力差，完成一个级中蒸汽的动能和热能转变为机械能的过程。叶片的工作条件恶劣，又同时受到拉应力、弯曲应力、挤压应力、剪切应力、扭曲应力作用，所以，叶片是汽轮机中出事故较高的零件之一。

6、因此，叶片的结构不但应使动叶栅具有良好的气体动力特性，以保证能量转换的高效率，而且应当有足够的强度和良好的振动特性。对于在高温区工作的叶片，应当考虑材料的蠕变问题；对于在湿蒸汽区工作的叶片，应当考虑材料受湿蒸汽冲蚀的问题。在运行和维护工作中，也要掌握不同叶片各部位的受力情况，进行合理的运行维护，防止叶片长期在低周波状态下运行。任何一个叶片在工作时断裂都有可能造成严重事故，必须引起足够的重视。动叶片一般由叶型部分、叶顶部分和叶根部分组成。!"静子（#）汽缸。汽缸是汽轮机的外壳，它是汽轮机中重量大、形状复杂并且处在高温高压下工作的一个部件。汽缸内安装着喷嘴室、隔板、隔

7、板套等零部件。汽缸外连接着进汽、排汽、抽汽等管道。汽缸除了承受内外压差以及汽缸本身和装在其中的各零部件的重量等静载荷外，还要承受由于沿汽缸轴向、径向温度分布不均匀（尤其在启动、停机和工况变化时）而引起的热应力，特别是高参数、大功率汽轮机，这个问题更为突出。因此，在考虑汽缸结构时，除了要保证足够的强度、刚度和保证各部分受热时自由膨胀以及通流部分有较好的流动性能外，还应考虑在满足强度和刚度的要求下，尽量减薄汽缸壁和连接法兰的厚度，并力求使汽缸形状简单、对称，以减小热应第四篇汽轮机组故障诊断分析处理技术—$"%—力。此外，为了节省高级耐热合金钢，还应使高温高压部分限制在

8、尽可能小的