第五章汽缸结构和强度计算.pptVIP

谢永慧西安交通大学叶轮机械研究所透平零件结构与强度计算第五章汽缸结构和强度计算高压汽缸转子结构汽缸外形分流式低压汽缸转子结构分流式中压汽缸转子结构200MW汽轮机汽缸转子200MW汽轮机汽缸外观汽缸法兰螺栓除去保温层的高压汽缸汽缸法兰螺栓孔高压内缸汽缸激光找中心5.1汽缸的工作条件和设计要求汽缸内转子、隔板、持环（隔板套）及其它零部件汽缸外进汽管、抽汽管、排汽管及支承座等汽缸承受的载荷缸内外气体压差汽缸本身和装在其中零部件的重量等静载荷汽缸和法兰中很大的温度应力和热变形汽缸设计要考虑的因素汽缸的强度和刚度金属材料的蠕变和采用冷却措施由于有水平中分面和法兰，必须保证在任何工况下密封不漏气必须考虑汽缸和其它部件的热膨胀问题必须考虑制造、安装、检修的方便和运行的可靠性5.2汽缸典型结构分析进汽部分从汽缸的新汽法兰接口（或从透平调节阀后）到调节级喷嘴的通流部分包括蒸汽室（有时包括调节阀室）和喷嘴室等，是汽缸中压力和温度最高的部分由于喷嘴室做成一个整体，变工况时会产生很大热应力，因此只适用于中、低参数的汽轮机对于较高参数（如88巴，500?C以上）汽轮机，除了进汽室、喷嘴室与汽缸分开外，进汽室、喷嘴室对应于调节阀也要分成若干个单独部分对于更高参数（约135巴，545?C以上）汽轮机，高压缸通常采用双层缸结构，这是将出现外缸的进汽管与内缸中的喷嘴室的联接问题－既要保证结合处的密封性，又要保证它们之间能自由膨胀采用节流配汽，喷嘴室与内缸为一个整体，但喷嘴室在水平中分面处封闭以壁面水平法兰结合面受到新汽压力的作用高参数汽轮机进汽部分的特点：调节阀从汽缸上取下来单独布置满足由于初参数提高而对汽缸形状对称性以及受热均匀性要求的提高调节阀与汽缸分开布置的优点使汽缸结构简单，形状容易做得对称汽缸受热条件改善，高温蒸汽不直接与外缸接触调节阀与主汽阀可做成一个整体，结构更加紧凑装拆简便、汽缸外装饰板形状简单等高压缸中低参数汽轮机单层汽缸隔板直接装在汽缸中，或者装在持环（隔板套）中，而持环再装在汽缸中汽缸结构简单，便于制造易于形成抽汽口零件尺寸小，缩短汽缸加工周期随着初参数提高，采用单层缸结构带来的困难汽缸内压力很高，要保证水平中分面汽密性，则联接螺栓尺寸很大，法兰和汽缸壁很厚启动、停机和变工况时，法兰和汽缸壁温度分布很不均匀，产生很大的热应力和变形，不能适应机组快速启动要求整个高压缸需采用耐热合金材料，成本增加较高参数汽轮机当初参数达到135巴，545?C以上时，各国多采用双层缸结构双层缸主要优点内缸主要承受高温，但只承受部分新汽压力，因此缸壁可做得较薄，减少贵重材料的消耗，外缸温度较低，可采用较便宜的合金钢大大缩短启动时间双层缸每层缸的应力仅为单层缸的一半国产30万kW高压缸夹层蒸汽冷却（或加热）示意图需要一套复杂的法兰和螺栓加热装置低压缸汽轮机上最庞大的部件强度不是主要问题，形体庞大的低压缸要有足够的刚度排气通道应有合理的导流形状，便于利用排汽余速，收回排汽动能，提高机组效率中小型低压缸多用铸铁浇铸大型汽轮机低压缸目前广泛采用钢板焊接结构燃气轮机法兰和连接螺栓对于高压缸，为减小法兰承受的弯曲应力以及螺栓承受的拉应力，螺栓中心线越靠近汽缸壁中心线越好高压缸由于法兰很厚大，再启动时温度低于汽缸内壁温度，而螺栓的温度又会低于法兰温度，严重时会导致螺栓拉断减小启动、变工况时汽缸、法兰、螺栓间的热应力，缩短机组启动时间，可采用以下措施采用法兰、螺栓加热装置用埋头螺栓代替穿通式双头螺栓在法兰与螺栓间加入导热材料在螺帽与法兰面之间加一段套筒5.3汽缸的支承定位和热膨胀汽缸的支承定位是解决汽缸受热厚，既能自由膨胀，又能保证动、静部分对中不变的重要问题高压缸的支承高压缸与轴承的支承中低参数汽轮机的汽缸，一般用下缸伸出的搭爪（猫爪）支承在轴承座上对于初参数很高的汽轮机，可以采用中分面支承法还可采用上半汽缸伸出搭爪支承在轴承座上的方法，此时下缸完全靠螺栓吊在上缸上，称为上缸搭爪支承法内缸与外缸的支承内缸也是用搭爪支承在外缸上，也有下缸搭爪支承和上缸搭爪支承两种方式谢永慧西安交通大学叶轮机械研究所透平零件结构与强度计算**