第二节　汽轮机结构

1-30　汽轮机本体主要由哪些部分组成？各部分分别包括哪些部件？

答：汽轮机本体主要由以下几部分组成：

（1）静止部分：包括汽缸、隔板、喷嘴、汽封、轴承等部件。

（2）转动部分：包括主轴、叶轮、动叶片、联轴器等部件。

（3）控制部分：包括调节系统、保护装置、油系统等。

1-31　什么是汽轮机转子？其作用是什么？

答：汽轮机中所有转动部件的组合体叫做转子。转子的作用是承受蒸汽对所有工作叶片的回转力，带动发电机、主油泵和调速器转动。

1-32　按制造工艺转子分为哪几种型式？

答：按照制造工艺，转子可分为：套装转子；整锻转子；组合转子；焊接转子。

1-33　套装叶轮转子有哪些优缺点？

答：套装转子结构如图1-1所示，主要优缺点有：

（1）优点：加工方便，材料利用合理，叶轮和锻件质量易于保证。

（2）缺点：不宜在高温条件下工作，快速启动适应性差，材料高温蠕变和过大的温差易使叶轮发生松动。

1-34　整锻转子有哪些优缺点？

答：整锻转子结构如图1-2所示，主要优缺点如下：

（1）优点：避免了叶轮在高温下松动的问题，结构紧凑，强度、刚度高。

（2）缺点：生产整锻转子需要大型锻压设备、锻件质量较难保证，而且加工要求高，贵重材料消耗量大。

1-35　组合转子有什么优缺点？

答：组合转子的结构如图1-3所示。组合转子兼有整锻转子和套装叶轮转子的优点，广泛用于高参数中等容量的汽轮机上。

1-36　焊接转子有哪些优缺点？

答：焊接转子结构如图1-4所示，主要优缺点如下：

（1）优点：强度高，相对重量轻，结构紧凑，刚度大，而且能适应低压部分需要大直径的要求。

（2）缺点：焊接转子对焊接工艺要求高，要求材料有良好的焊接性能。

1-37　什么是挠性转子？什么是刚性转子？

答：转子的工作转速高于临界转速的转子称为挠性转子，工作转速低于临界转速的转子称为刚性转子。

1-38　整锻转子钻中心孔的目的是什么？

答：整锻转子的中心通常钻有ф100mm的中心孔，其目的是为了去掉转子锻压时集中在轴心的夹杂物和金相组织的疏松部分，同时也便于检查转子的锻造质量。

1-39　什么是轴系？

答：当汽轮机转子与发电机转子以及多缸汽轮机各转子之间用联轴器连接起来时，构成了一个多支点的转子系统，通常简称为轴系。

1-40　转子支持轴承起什么作用？

答：在支持轴承的轴瓦与轴颈的楔形空隙中建立油膜，支撑转子的重量，使转子转动摩擦阻力减少，并有支持轴承确定转子的径向位置。

1-41　转子推力轴承起何作用？

答：在推力瓦块与推力盘之间，建立楔形油膜，承受转子的轴向推力，并确定转子的轴向位置。

1-42　常见的支持轴承有哪几种？

答：常见的支持轴承主要有以下几种：圆筒形轴承；椭圆形轴承；三油楔轴承；可倾瓦轴承。

1-43　汽轮机支持轴瓦的高压油顶轴装置的主要作用是什么？

答：在启动盘车之前，利用顶轴油泵向顶轴油腔供入高压油，将轴顶起0.02～0.06mm，以降低转子启动时摩擦力矩，为使用高速盘车，减少转子暂时性热弯曲创造条件，同时也减少轴瓦的摩擦。

1-44　联轴器的作用是什么？按特性分为哪几种类型？

答：联轴器的作用是连接汽轮机的各个转子和发电机转子，并将汽轮机的转矩传递给发电机。联轴器分为刚性、半挠性和挠性三种类型。

1-45　汽封的作用是什么？曲径式汽封有哪几种结构型式？

答：汽封的作用是：

（1）防止通流部分漏汽，提高机组效率。

（2）防止级间漏汽。

（3）防止轴端漏汽，保持足够的真空度。

（4）采用软金属材料，避免设备的磨损，以保护设备。

曲径式汽封有梳齿形、J形、纵树形三种结构型式。

1-46　隔板的支承定位方式有哪些？

答：隔板的支撑定位方式主要有以下几种：

（1）径向销钉支承定位方式。

（2）悬挂销和键支承定位方式。

（3）Z形悬挂销支承方式。

1-47　什么是汽轮机的盘车装置？

答：汽轮机在冲动转子以前和停机以后，使转子保持连续转动的装置称为盘车装置。

1-48　盘车装置的作用是什么？

答：汽轮机盘车装置的作用主要有以下几点：

（1）在机组冲转前投入盘车，可以检查汽缸内有无摩擦或碰撞现象发出的异常声音；可测出转子的挠度值；可提前向轴封送汽，缩短抽真空的时间；可以减少启动力矩，缩短启动时间。

（2）在机组停机转子静止以后投入盘车装置，连续盘车数小时，这样可保持转子均匀冷却，避免发生热弯曲；使机组处于随时可以启动状态。

1-49　盘车装置的分类有哪几种？

答：盘车装置可分为手动盘车和自动盘车两种，自动盘车又分为电动盘车、液动盘车、气动盘车三种。

1-50　叶轮的作用是什么？由哪几部分组成？

答：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。

叶轮由轮缘、轮面和轮毂三部分组成。

1-51　叶轮上平衡孔的作用是什么？

答：为了减小叶轮两侧蒸汽压差，减小转子产生过大的轴向力。

1-52　末级叶轮为什么往往使用径向键？

答：因为末级叶轮传递扭矩大且内孔离心应力很大，若用轴向键，键槽应力集中严重，所以改用径向键来传递扭矩。

1-53　围带的作用是什么？

答：围带主要有以下作用：

（1）用围带将叶片相互联结起来，相当于在叶片顶部增加了一个支撑点，使叶片刚性增加。当叶片受汽流力的作用在周向弯曲变形时，由围带相应变形产生的反弯矩将部分抵消汽流力引起的弯矩，使叶片弯应力减小。

（2）可以改变叶片的自振频率，使之工作时避开共振，减小振幅，提高叶片的振动安全性。

（3）使动叶片汽道顶部封闭，避免蒸汽从汽道顶部逸出，并可装置围带汽封，减少叶片顶部的漏汽损失。

1-54　叶根的作用是什么？

答：叶根的作用是紧固动叶，并使其在经受汽流的推力和旋转离心力作用下，不至于从轮缘沟槽里拔出来。

1-55　叶根的结构型式有哪些？

答：叶根主要有倒T型、外包倒T型、菌型、叉型和枞树型等。

1-56　轴封系统的作用是什么？

答：轴封系统主要有以下作用：

（1）汽轮机高压端轴封的作用：可以减少汽缸内的高压蒸汽外漏，提高机组的经济性。

（2）汽轮机低压端轴封的作用：防止空气漏入汽缸破坏凝汽器的真空，提高机组的经济性。

1-57　为什么大机组高、中压缸采用双层缸结构？

答：对大机组的高、中压缸来说，形状应尽量简单，避免特别厚、重的中分面法兰，以减少热应力、热变形以及由此而引起的结合面漏汽。采用双层缸结构后，很高的汽缸内、外蒸汽压差由内、外两层分担承受，汽缸壁和法兰相对讲可以做得比较薄些，也有利于机组启停和工况变化时减小金属温差，所以目前高压汽轮机高、中压汽缸大多采用双层缸结构，国产125MW及以上机组均是如此。

1-58　排汽缸的作用是什么？

答：排汽缸的作用是将汽轮机末级动叶排出的蒸汽导入凝汽器。

1-59　什么叫喷嘴弧？

答：采用喷嘴调节配汽方式的汽轮机第一级喷嘴，通常根据调节汽门的个数成组布置，这些成组布置的喷嘴称为喷嘴弧段，简称喷嘴弧。

1-60　喷嘴弧有哪几种结构形式？

答：喷嘴弧的主要结构形式有以下几种：

（1）中参数汽轮机上采用由单个铣制的喷嘴叶片组装、焊接成的喷嘴弧。

（2）高参数汽轮机采用整体铣制焊接而成或精密浇铸而成的喷嘴弧。

一般情况下，25MW汽轮机采用第一种喷嘴弧，125MW及以上汽轮机采用后一种喷嘴弧。

1-61　什么叫调节级和压力级？

答：当汽轮机采用喷嘴调节时，第一级的进汽截面积随负荷的变化在相应变化，因此通常称喷嘴调节汽轮机的第一级为调节级。其他各级统称为非调节级或压力级。压力级是以利用级组中合理分配的压力降或焓降为主的级，是单列冲动级或反动级。

1-62　汽轮机末级排汽的湿度一般允许值为多少？

答：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％。

1-63　多级汽轮机的轴向推力主要由哪些部分组成？

答：多级汽轮机轴向推力的主要组成有：

（1）作用在动叶栅上的轴向推力。

（2）作用在叶轮面上的轴向推力。

（3）作用在汽封肩上的轴向推力。

1-64　汽轮机为什么要设滑销系统？

答：汽轮机在启动及带负荷过程中，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。

1-65　汽轮机的滑销有哪些种类？

答：汽轮机滑销系统主要种类有：横销、纵销、立销、猫爪横销、角销。

1-66　汽轮机油系统的作用是什么？

答：汽轮机油系统的作用主要有：

（1）向机组各轴承供油，带走摩擦产生的热量和转子传来的热量，以便润滑和冷却轴承。

（2）供给调节系统和保护装置稳定充足的压力油，使它们正常工作。

（3）供应各传动机构润滑用油。

（4）对采用氢冷的发电机，向密封瓦提供密封油。

（5）供给盘车装置和顶轴装置用油。

1-67　汽轮机调节系统的任务是什么？

答：汽轮机调节系统的基本任务是：在外界负荷变化时，及时地调节汽轮机的功率以满足用户用电量变化的需要，同时保证汽轮机发电机组的工作转速在正常允许范围之内。

1-68　大功率机组高中压缸为什么要装置快速冷却系统？

答：高中压缸装置快速冷却系统是为了在汽轮机解列后能尽快冷却，及时投入检修；一般是以一定的方式向汽缸内通入空气，使高中压缸内温度尽快均匀地降低，以缩短检修周期。

1-69　套装叶轮的固定方法有哪几种？

答：套装叶轮的固定方法有以下几种：

（1）热套加键法。

（2）热套加端面键法。

（3）销钉轴套法。

（4）叶轮轴向定位采用定位环。

1-70　什么是汽轮机膨胀的“死点”，通常布置在什么位置？

答：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。

1-71　汽轮机结构设计时，防止和消除油膜振荡的主要方法有哪些？

答：在设计时，防止和消除油膜振荡的方法主要有：

（1）减少轴瓦的长颈比，增大比压。

（2）减小轴颈与轴瓦之间的接触度。

（3）提高油温，降低润滑油的黏度。

（4）在下瓦适当位置上开泄油槽，降低油楔压力。

（5）调整轴承间隙，对于圆筒瓦及椭圆瓦，一般减少轴瓦顶部间隙，增大上瓦的乌金宽度，可以增加油膜阻尼。

（6）增加上瓦乌金宽度，加大上瓦油楔对转子的稳定作用。

（7）更换为稳定性较好的轴瓦，如椭圆瓦、块式瓦、可倾瓦。

（8）消除转子不平衡。

1-72　现代汽轮机为什么采用多级汽轮机？

答：采用多级汽轮机可以提高汽轮机的总功率，且其中每一级焓降又比较小，保证了每一级的最佳速比，可提高整个汽轮机的效率。

1-73　什么是滑参数停机？

答：在停机过程中，保持调节汽阀全开，采用逐渐降低新蒸汽参数的方法进行减负荷，最后断汽停机，此种停机方式称为滑参数停机。

1-74　什么是定参数停机？

答：在停机过程中，主蒸汽参数保持在额定值不变，仅通过关小调门减少进汽量来减少负荷，一般可以在40～50min内将负荷减至零，电气解列，汽机打闸停机。这样停机后汽机金属温度保持在较高水平，利于再次启动，尽快接带负荷。

在减负荷过程中，必须严格控制汽机金属温度的下降速度和温度的变化，一般要求金属温度的下降速度控制在1.5℃/min之内。