300MW汽轮机检修盘车传动系统设计毕业设计论文.docx

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1、设计论文300MW汽轮机检修盘车传动系统设计摘要随着我国火力发电大容量机组的逐步使用，汽轮机检修所用盘车的设计便引起了重视。以前的小机组盘车已经难以在大机组上使用。本设计就是关于现在国内普遍装机的300MW以上汽轮机检修时所用盘车传动系统的初步设计。该设计主要利用汽轮机转子上的联轴器法兰，采用剖分齿轮与其用螺栓连接，得以驱动转子，该盘车传动系统主要包括：电动机、减速器、齿轮传动。本设计的特点：摩擦阻力矩较大；传动比较大；两啮合齿轮中心距可以适当调节，得以保证齿轮正确啮合；支撑立柱高度可调。关键词汽轮机；检修盘车；传动系统Design of the 300MW Steam turbine ove

2、rhaul dish vehicle drive transmission systemAbstract：With Chinas coal-fired power generator capacity of use, dish vehicle drive design steam turbine overhaul gradually used drew attention. The dish vehicle drive small steam turbine unit set before in large unit has been difficult to use. This design

3、 is now installed on domestic common of more than 300 MW steam turbine overhaul car drive system used in the dish of preliminary design. The main advantage of the steam turbine rotor design on the flange, the coupling decomposing gear with bolt connection, and to drive the rotor, this dish car trans

4、mission system mainly include: motor, gear reducer, gear transmission. This design features: friction resistance torque is bigger; Transmission is larger; Two mesh center distance can proper adjustment to ensure the correct gear meshing. Support column height is adjustable.Key word:Steam turbine Ver

5、haul dish vehicle drive Transmission system目 录1.绪论11.1选题背景11.2汽轮机简介11.2.1汽轮机发展历程11.2.2国际汽轮机发展状况11.2.3我国汽轮机发展状况11.2.4汽轮机的工作原理11.2.5汽轮机的配套设施11.2.6结构部件11.2.7汽轮机种类11.2.8汽轮机优点11.2.9发展前景11.2.10汽轮机常见问题11.2.11汽轮机汽缸漏气产生原因：11.3汽轮机检修盘车简介11.3.1盘车简介11.3.2汽轮机检修盘车简介11.3.3汽轮机检修盘车的发展现状12.总体方案设计12.1机械传动方式比较12.2齿轮传动简介

6、12.2.1齿轮传动特点12.2.2齿轮啮合原理12.2.3渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件12.3蜗轮蜗杆传动简介12.3.1概述12.3.2基本参数12.3.3蜗轮蜗杆正确啮合条件12.3.4蜗轮蜗杆传动的特点12.3.5蜗轮蜗杆减速机常见原因及解决方法12.4总体设计方案比较及论证12.4.1总体拟订方案12.4.2减速机设计方案12.4.3最终方案确定13.机械部分设计13.1设计参数的拟定13.2传动部分设计13.2.1摩擦阻力矩的计算13.2.2电机、减速器的选取13.2.3啮合齿轮设计：13.2.4两剖分齿轮连接用螺栓的计算13.2.5小齿轮用键的校核13.2.6支撑底板的设计1

7、3.2.7 汽轮机中压轴环抱机构的结构设计13.2.8立柱的结构设计14电气控制部分设计14.1总述14.2电气控制线路简介14.2.1电气控制线路的组成和作用14.2.2笼式异步电动机典型控制电路15.本设计检修盘车的推广前景16.毕业设计总结17.参考文献438.附录44 第II页 共II页1.绪论当前，我国汽轮机检修还处于发展阶段，通常的检修只是停滞与传统的检修方法，如通过吊车起吊使主轴转动，达到安装定位和检修，其次是通过启动和停止盘车的手动装置驱动主轴转动。这些方法虽能在一定程度上解决问题，但也引出了其他问题。例如吊车的起吊或多或少会使主轴弯矩偏移、严重时可能会使主轴因受力过大而折断，

8、造成严重的机械事故，伤及人身安全和国家财产，因此，这种方法不宜推广使用。再者通过汽轮机起动和停止盘车的手动装置使汽轮机的主轴转动所需力矩大，会给工人师傅带来许多不便。目前，国内在这方面的研究已逐步成熟起来，与国际接轨，但在很多方面还需改进。因此，学习、吸收国外先进技术的渠道和方法需大力增强，自身开发能力需大大提升。行业格局发生很大的变化。一是国外著名的机械企业纷纷在中国建厂，改变了机械生产企业的结构。他们在机械方面具有雄后的技术和经济实力，代表着世界领先水平，今后将对中国机械行业的生产格局产生深远影响。其在产品开发、制造及知识产权保护等许多方面给中国企业提供了学习的机会。二是国内著名大企业成功

9、介入机械产品的生产，并向多品种方向发展，凭借大厂在经验、技术、经济、制造方面的实力，其机械产品在销售市场上已经占据了主导地位。这些变化，极大增强了我国机械行业的实力，对中小企业的发展也有很大影响。汽轮机检修盘车主要用于汽轮机主轴的检修和安装定位。是目前国内刚兴起的一种提高生产效率、降低成本的检修装置。随着国内汽轮机行业的发展，各种检修装置供应商之间竞争激烈，选择一种高性能、高效率的检修装置是企业降低生产成本、提高企业竞争力的一种行之有效的途径。一台简单的汽轮机检修盘车可以使汽轮机在安装和主轴检修时快速、准确的找出毛病、并在技术人员的指导下可以快速的修整机器，从而减少汽轮机的检修时间，提高工厂的

10、整体生产效率。同时解决了许多传统检修装置在检修过程中出现的问题。汽轮机检修盘车适用于各种型号的大型汽轮机，在检修时拆装方便，操作简单，大大降低了工人师傅的操作程序、简化了检修过程。汽轮机检修盘车是一个新型的机械课题，对设计者的机械基础知识要求较高，同时实践经验也必不可少。汽轮机检修盘车设计的特点是思考性强，我们应按照目前汽轮机遇到的问题、困难，条件，多方面考虑，细心总结国内外有关的文献，逐步进行规划，设计出使用的检修盘车。1.1选题背景汽轮机是将蒸汽的能量转换为机械功的旋转式动力机械，是蒸汽动力装置的主要设备之一。我国长期以来汽轮机发展和使用参差不齐，各种容量机组共同使用，特别是小机组的大量使

11、用，国家能源资源的大量浪费。随着我国节能减排意识的不断提高，国家逐步取代小机组，改用大容量机组，这就给大机组汽轮机检修提出了新的问题。以前所使用的小机组检修盘车已经难以在大机组上使用。本课题就是旨在300MW以上大容量机组的检修盘车传动系统设计初步。该设计目的在于实现我国大容量汽轮机组配套检修盘车设计的国产化，缩小与国际社会的差距。1.2汽轮机简介汽轮机（steam turbine）汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械。又称蒸汽透平。主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。1.2.1汽轮机

12、发展历程公元1世纪，亚历山大的希罗记述的利用蒸汽反作用力而旋转的汽转球，又称为风神轮，是最早的反动 汽轮机式汽轮机的雏形。1629年，意大利的Gde布兰卡提出由一股蒸汽冲击叶片而旋转的转轮。1882年，瑞典的C.G.Pde拉瓦尔制成第一台5马力（3.67千瓦）的单级冲动式汽轮机。1884年，英国的C.A.帕森斯制成第一台10马力（7.35千瓦）的多级反动式汽轮机。1910年，瑞典的B.& F.容克斯川兄弟制成辐流的反动式汽轮机。19世纪末，瑞典拉瓦尔和英国帕森斯分别创制了实用的汽轮机。拉瓦尔于1882年制成了第一台5马力(3.67千瓦)的单级冲动式汽轮机，并解决了有关的喷嘴设计和强度设计问题。

13、单级冲动式汽轮机功率很小，现在已很少采用。20世纪初，法国拉托和瑞士佐莱分别制造了多级冲动式汽轮机。多级结构为增大汽轮机功率开拓了道路，已被广泛采用，机组功率不断增大。帕森斯在1884年取得英国专利，制成了第一台10马力的多级反动式汽轮机，这台汽轮机的功率和效率在当时都占领先地位。20世纪初，美国的柯蒂斯制成多个速度级的汽轮机，每个速度级一般有两列动叶，在第一列动叶后在汽缸上装有导向叶片，将汽流导向第二列动叶。现在速度级的汽轮机只用于小型的汽轮机上，主要驱动泵、鼓风机等，也常用作中小型多级汽轮机的第一级。1.2.2国际汽轮机发展状况1、1883年瑞典工程师拉瓦尔设计制造出了第一台单级冲动式汽轮

14、机，随后在1884年英国工程师帕森斯设计制造了第一台单级反动式汽轮机，虽然当时的汽轮机和我们现在的汽轮机相比结构非常简单，但是从此推动了汽轮机在世界范围内的应用，被广泛应用在电站、航海和大型工业中。 2、 在60年代，世界工业发达的国家生产的汽轮机已经达到500600MW等级水平。1972年瑞士BBC公司制造的1300MW双轴全速汽轮机在美国投入运行，设计参数达到24Mpa，蒸汽温度538C，3600rpm；1974年西德KWU公司制造的1300MW单轴半速（1500 rpm）饱和蒸汽参数汽轮机投入运行，；1982年世界上最大的1200MW单轴全速汽轮机在前苏联投入运行，压力24 Mpa，蒸汽

15、温度540C。 3、 目前世界各国都在研究大容量、高参数汽轮机的研究和开发，如俄罗斯正在研究2000MW汽轮机。主要是大容量汽轮机有如下特点：降低单位功率投资成本；（如800MW机组比500MW汽轮机的千瓦造价低17%；1200MW机组比800MW机组的千瓦造价低15%20%）提高运行经济性；（如法国的600MW机组比国产的125MW机组的热耗率低276kj/kW.h，每年可节约燃煤4万吨）加快电网建设速度，满足经济发展需要；提高电网的调峰能力。 4、 汽轮机按照工作原理分为冲动式汽轮机和反动式汽轮机。汽轮机是一种以蒸汽为动力，并将蒸气的热能转化为机械功的旋转机械，是现代火力发电厂中应用最广泛

16、的原动机。汽轮机具有单机功率大、效率高、寿命长等优点。冲动式汽轮机蒸汽主要在静叶中膨胀，在动叶中只有少量的膨胀。反动式汽轮机蒸汽在静叶和动叶中膨胀，而且膨胀程度相同。由于反动级不能作成部分进汽，因此第一级调节级通常采用单列冲动级或双列速度级。如我国引进美国西屋（WH）技术生产的300MW、600MW机组。 5、 目前世界上生产冲动式汽轮机的企业有：美国通用公司（GE）、英国通用公司（GEC）、日本的东芝（TOSHIBA）和日立、俄罗斯的列宁格勒金属工厂等。制造反动式汽轮机的有美国西屋公司（WH）、日本三菱、英国帕森斯公司、法国电器机械公司（CMR）等，德国（SIEMENS）。冲动式汽轮机为隔板

17、型，如国产的300MW高中压合缸汽轮机；反动式汽轮机为转鼓型（或筒型），如上海汽轮机厂引进的300MW、600MW汽轮机。 6、汽轮机按照蒸汽参数（压力和温度）分为： 低压汽轮机：主蒸汽压力小于1.47Mpa； 中压汽轮机：主蒸汽压力在1.963.92Mpa； 高压汽轮机：主蒸汽压力在5.889.8Mpa； 超高压汽轮机：主蒸汽压力在11.7713.93Mpa； 亚临界压力汽轮机：主蒸汽压力在15.6917.65Mpa； 超临界压力汽轮机：主蒸汽压力大于22.15Mpa； 超超临界压力汽轮机：主蒸汽压力大于32Mpa由于冶金技术的不断发展，使得汽轮机结构也有了很大改进。目前的大机组普遍采用了高

18、中压合缸的双层结构，高中压转子采用一根转子结构，高、中、低压转子全部采用整锻结构，轴承较多地采用了可倾瓦结构。目前各国都在进行大容量、高参数机组的开发和设计，如俄罗斯正在开发的2000MW汽轮机。日本正在开发一种新的合金材料，将使高中、低压转子一体化成为可能。1.2.3我国汽轮机发展状况1、 我国汽轮机发展起步比较晚。1955年上海汽轮机厂制造出第一台6MW汽轮机。1964年哈尔滨汽轮第一台100MW机组在高井电厂投入运行；1972年第一台200MW汽轮机在朝阳电厂投入运行；1974年第一台300MW机组在望亭电厂投入运行。70年代进口了10台200320MW机组，分别安装在了陡河、元宝山、大

19、港、清河电厂。70年代末国产机组占到总容量70%。2、 2、1987年采用引进技术生产的300MW机组在石横电厂投入运行；1989年采用引进技术生产的600MW机组在平圩电厂投入运行；2000年从俄罗斯引进两台超临界800MW机组在绥中电厂投入运行。3、 上海汽轮机厂是中国第一家汽轮机厂，在1995年开始与美国西屋电气公司合作成立了现在的STC，1999 年德国西门子公司收购了西屋电气公司发电部， STC 相应股份转移给西门子。哈尔滨汽轮机厂1956年建厂，先后设计制造了我国第一台25MW、50MW、100MW和200MW汽轮机，80年代从美国西屋公司引进了300MW和600MW亚临界汽轮机的

20、全套设计和制造技术，于1986年制造成功了我国第一台600MW汽轮机，目前自主研制的三缸超临界600MW汽轮机已经投入生产。东方汽轮机厂1965年开始兴建，1971年制造出第一台汽轮机，目前的主力机型为600MW汽轮机。北京北重汽轮电机有限责任公司做为后起之秀，以300MW机组为主导产品，它是由始建于1958年的北京重型电机厂通过资产转型在2000年10月份成立的又一大动力厂，目前2台600MW汽轮机也已经在今年投入生产。4、 目前中国四大动力厂以300MW和600MW机组为主导产品。1.2.4汽轮机的工作原理汽轮机是能将蒸汽热能转化为机械功的外燃回转式机械，来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后，依次经

21、过一系列环形配置的喷嘴和动叶，将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。蒸汽在汽轮机中，以不同方式进行能量转换，便构成了不同工作原理的汽轮机。1.2.5汽轮机的配套设施汽轮机通常在高温高压及高转速的条件下工作，是一种较为精密的重型机械，一般须与锅炉（或其他蒸汽发生器）、发电机(或其他被驱动机械)以及凝汽器、加热器、泵等组成成套设备，一起协调配合工作。 1.2.6结构部件由转动部分和静止部分两个方面组成。转子包括主轴、叶轮、动叶片和联轴器等。静子包括进汽部分、汽 缸、隔板和静叶栅、汽封及轴承等。 1）汽缸汽缸是汽轮机的外壳，其作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开，形成封闭的汽室，保证蒸汽在汽轮机内

22、部完成能量的转换过程，汽缸内安装着喷嘴室、隔板、隔板套等零部件；汽缸一般采用合金钢或碳钢铸造结构，低压段可根据容量和结构要求，采用铸造结构或由简单铸件、型钢及钢板焊接的焊接结构。 高压缸有单层缸和双层缸两种形式。单层缸多用于中低参数的汽轮机。双层缸适用于参数相对较高的汽轮机。分为高压内缸和高压外缸。高压内缸由水平中分面分开，形成上、下缸，内缸支承在外缸的水平中分面上。高压外缸由前后共四个猫爪支撑在前轴承箱上。猫爪由下缸一起铸出，位于下缸的上部，这样使支承点保持在水平中心线上。 中压缸由中压内缸和中压外缸组成。中压内缸在水平中分面上分开，形成上下汽缸，内缸支承在外缸的水平中分面上，采用在外缸上加

23、工出来的一外凸台和在内缸上的一个环形槽相互配合，保持内缸在轴向的位置。中压外缸由水平中分面分开，形成上下汽缸。中压外缸也以前后两对猫爪分别支撑在中轴承箱和1号低压缸的前轴承箱上。 低压缸为反向分流式，每个低压缸一个外缸和两个内缸组成，全部由板件焊接而成。汽缸的上半和下半均在垂直方向被分为三个部分，但在安装时，上缸垂直结合面已用螺栓连成一体，因此汽缸上半可作为一个零件起吊。低压外缸由裙式台板支承，此台板与汽缸下半制成一体，并沿汽缸下半向两端延伸。低压内缸支承在外缸上。每块裙式台板分别安装在被灌浆固定在基础上的基础台板上。低压缸的位置由裙式台板和基础台板之间的滑销固定。 2）转子转子是由合金钢锻件

24、整体加工出来的。在高压转子调速器端用刚性联轴器与一根长轴连接，此节上轴上装有主油泵和超速跳闸机构。所有转子都被精加工，并且在装配上所有的叶片后，进行全速转动试验和精确动平衡。 图1.1 汽轮机转子套装转子：叶轮、轴封套、联轴节等部件都是分别加工后，热套在阶梯型主轴上的。各部件与主轴之间采用过盈配合，以防止叶轮等因离心力及温差作用引起松动，并用键传递力矩。中低压汽轮机的转子和高压汽轮机的低压转子常采用套装结构。套装转子在高温下，叶轮与主轴易发生松动。所以不宜作为高温汽轮机的高压转子。 整锻转子：叶轮、轴封套、联轴节等部件与主轴是由一整锻件削而成，无热套部分，这解决了高温下叶轮与轴连接容易松动的问

25、题。这种转子常用于大型汽轮机的高、中压转子。结构紧凑，对启动和变工况适应性强，宜于高温下运行，转子刚性好，但是锻件大，加工工艺要求高，加工周期长，大锻件质量难以保证。 焊接转子：汽轮机低压转子质量大，承受的离心力大，采用套装转子时叶轮内孔在运行时将发生较大的弹性形变，因而需要设计较大的装配过盈量，但这会引起很大的装配应力，若采用整锻转子，质量难以保证，所以采用分段锻造，焊接组合的焊接转子。它主要由若干个叶轮与端轴拼合焊接而成。焊接转子质量轻，锻件小，结构紧凑，承载能力高，与尺寸相同、有中心孔的整锻转子相比，焊接转子强度高、刚性好，质量轻，但对焊接性能要求高，这种转子的应用受焊接工艺及检验方法和

26、材料种类的限制。 组合转子：由整锻结构套装结构组合而成，兼有两种转子的优点。3）联轴器联轴器用来连接汽轮机各个转子以及发电机转子，并将汽轮机的扭矩传给发电机。现代汽轮机常用的联轴器常用三种形式：刚性联轴器，半挠性联轴器和挠性联轴器。 （1）刚性联轴器： 这种联轴器结构结构简单，尺寸小；工作不需要润滑，没有噪声；但是传递振动和轴向位移，对中性要求高。 （2）半挠性联轴器 右侧联轴器与主轴锻成一体，而左侧联轴器用热套加双键套装在相对的轴端上。两对轮之间用波形半挠性套筒连接起来，并以配合两螺栓坚固。波形套筒在扭转方向是刚性的，在变曲方向刚是挠性的。这种联轴器主要用于汽轮机发电机之间，补偿轴承之间抽真

27、空、温差、充氢引起的标高差，可减少振动的相互干扰，对中要求低，常用于中等容量机组 挠性联轴器 通常有两种形式，齿轮式和蛇形弹簧式。 这种联轴器，可以减弱或消除振动的传递。对中性要求不高，但是运行过程中需要润滑，并且制作复杂，成本较高。 4）静叶片隔板用于固定静叶片，并将汽缸分成若干个汽室。 5）动叶片动叶处安装在转子叶轮或转鼓上，接受喷嘴叶栅射出的高速气流，把蒸汽的动能转换成机械能，使转子旋转。 叶片一般由叶型、叶根和叶顶三个部分组成。 叶型是叶片的工作部分，相邻叶片的叶型部分之间构成汽流通道，蒸汽流过时将动能转换成机械能。按叶型部分横截面的变化规律，叶片可以分为等截面直叶片、变截面直叶片、扭

28、叶片、弯扭叶片。 等截面直叶片：断面型线和面积沿叶高是相同的，加工方便，制造成本较低，有利于在部分级实现叶型通用等优点。但是气动性能差，主要用于短叶片。 弯扭叶片：截面型心的连线连续发生扭转，可很好的减小长叶片的叶型损失，具有良好的波动特性及强度，但制造工艺复杂，主要用于长叶片。 叶根是将叶片固定在叶轮或转鼓上的连接部分。它应保证在任何运行条件下的连接牢固，同时力求制造简单、装配方便。 T形叶根：加工装配方便，多用于中长叶片。 菌形叶根：强度高，在大型机上得到广泛应用。 叉形叶根：加工简单，装配方便，强度高，适应性好。 枞树型叶根：叶根承载能力大，强度适应性好，拆装方便，但加工复杂，精度要求高

29、，主要用于载荷较大的叶片。 汽轮机的短叶片和中长叶片通常在叶顶用围带连在一起，构成叶片组。长叶片刚在叶身中部用拉筋连接成组，或者成自由叶片。 围带的作用：增加叶片刚性，改变叶片的自振频率，以避开共振，从而提高了叶片的振动安全性；减小汽流产生的弯应力；可使叶片构成封闭通道，并可装置围带汽封，减小叶片顶部的漏气损失。 拉筋：拉筋的作用是增加叶片的刚性，以改善其振动特性。但是拉筋增加了蒸汽流动损失，同时拉筋还会削弱叶片的强度，因此在满足了叶片振动要求的情况下，应尽量避免采用拉筋，有的长叶片就设计成自由叶片。 6)汽封转子和静体的间的间隙会导致漏汽，这不仅会降低机组效率，还会影响机组安全运行。为了防止

30、蒸汽泄漏和空气漏入，需要有密封装置，通常称为汽封。 汽封按安装位置的不同，分为通流部分汽封、隔板汽封、轴端汽封。 7）汽轮机轴承轴承是汽轮机一个重要的组成部分，分为径向支持轴承和推力轴承两种类型，它们用来承受转子的全部重力并且确定转子在汽缸中的正确位置。 1、多有楔轴承（三油楔、四油楔）：轻载、耗功大，高速小机 2、圆轴承：可承重载，瓦温高 3、椭圆轴承：可承重载 4、可倾瓦轴承：2、4、5、6瓦块轴承，稳定性好，承载范围大，耗油量较大 5、推力轴承： 1）固定瓦块式：承载能力小，用于小机组 2）可倾瓦块式： 密切尔式： 瓦块背面线接触 金斯伯里式：瓦块背面点接触 1.2.7汽轮机种类汽轮机种

31、类很多，并有不同的分类方法。 1）按结构有单级汽轮机和多级汽轮机；各级装在一个汽缸内的单缸汽轮机，和各级分装在几个汽缸内的多缸汽轮机；各级装在一根轴上的单轴汽轮机，和各级装在两根平行轴上的双轴汽轮机等。 2）按工作原理有蒸汽主要在各级喷嘴(或静叶)中膨胀的冲动式汽轮机；蒸汽在静叶和动叶中都膨胀的反动式汽轮机；以及蒸汽在喷嘴中膨胀后的动能在几列动叶上加以利用的速度级汽轮机。3）按热力特性有为凝汽式、供热式、背压式、抽汽式和饱和蒸汽汽轮机等类型。凝汽式汽轮机排出的蒸汽流入凝汽器，排汽压力低于大气压力，因此具有良好的热力性能，是最为常用的一种汽轮机；供热式汽轮机既提供动力驱动发电机或其他机械，又提供

32、生产或生活用热，具有较高的热能利用率；背压式汽轮机的排汽压力大于大气压力的汽轮机；抽汽式汽轮机是能从中间级抽出蒸汽供热的汽轮机；饱和蒸汽轮机是以饱和状态的蒸汽作为新蒸汽的汽轮机。4）按用途可分为为电站汽轮机、工业汽轮机、船用汽轮机等。 5）按汽缸数目可分为单缸汽轮机、双缸汽轮机和多缸汽轮机。 6）其他另外还可按照蒸汽初压(低压、中压、高压、超高压、亚临界、超临界)、排列方式(单轴、双轴)等进行分类。1.2.8汽轮机优点与往复式蒸汽机相比，汽轮机中的蒸汽流动是连续的、高速的，单位面积中能通过的流量大，因而能发出较大的功率。大功率汽轮机可以采用较高的蒸汽压力和温度，故热效率较高。19世纪以来，汽轮

33、机的发展就是在不断提高安全可靠性、耐用性和保证运行方便的基础上，增大单机功率和提高装置的热经济性。1.2.9发展前景汽轮机的出现推动了电力工业的发展，到20世纪初，电站汽轮机单机功率已达10兆瓦。随着电力应用的日益广泛，美国纽约等大城市的电站尖峰负荷在20年代已接近1000兆瓦，如果单机功率只有10兆瓦，则需要装机近百台，因此20年代时单机功率就已增大到60兆瓦，30年代初又出现了165兆瓦和208兆瓦的汽轮机。 此后的经济衰退和第二次世界大战期间爆发，使汽轮机单机功率的增大处于停顿状态。50年代，随着战后经济发展，电力需求突飞猛进，单机功率又开始不断增大，陆续出现了325600兆瓦的大型汽轮

34、机；60年代制成了1000兆瓦汽轮机；70年代，制成了1300兆瓦汽轮机。现在许多国家常用的单机功率为300600兆瓦。 汽轮机在社会经济的各部门中都有广泛的应用。汽轮机种类很多，并有不同的分类方法。汽轮机的蒸汽从进口膨胀到出口，单位质量蒸汽的容积增大几百倍，甚至上千倍，因此各级叶片高度必须逐级加长。大功率凝汽式汽轮机所需的排汽面积很大，末级叶片须做得很长。 汽轮机装置的热经济性用汽轮机热耗率或热效率表示。汽轮机热耗率是每输出单位机械功所消耗的蒸汽热量，热效率是输出机械功与所耗蒸汽热量之比。对于整个电站，还需考虑锅炉效率和厂内用电。因此，电站热耗率比单独汽轮机的热耗率高，电站热效率比单独汽轮机

35、的热效率低。 一座汽轮发电机总功率为1000兆瓦的电站，每年约需耗用标准煤230万吨。如果热效率绝对值能提高1%，每年可节约标准煤 6万吨。因此，汽轮机装置的热效率一直受到重视。为了提高汽轮机热效率，除了不断改进汽轮机本身的效率，包括改进各级叶片的叶型设计(以减少流动损失)和降低阀门及进排汽管损失以外，还可从热力学观点出发采取措施。 根据热力学原理，新蒸汽参数越高，热力循环的热效率也越高。早期汽轮机所用新蒸汽压力和温度都较低，热效率低于20%。随着单机功率的提高，30年代初新蒸汽压力已提高到34兆帕，温度为400450。随着高温材料的不断改进，蒸汽温度逐步提高到535，压力也提高到612.5兆

36、帕，个别的已达16兆帕，热效率达30%以上。50年代初，已有采用新蒸汽温度为600的汽轮机。以后又有新蒸汽温度为650的汽轮机。 现代大型汽轮机按照其输出功率的不同，采用的新蒸汽压力又可以分为各个压力等级，通常采用新蒸汽压力24.526兆帕，新蒸汽温度和再热温度为535578的超临界参数,或新汽压力为16.5兆帕、新汽温度和再热温度为535的亚临界参数。使用这些汽轮机的热效率约为40%。 另外，汽轮机的排汽压力越低，蒸汽循环的热效率就越高。不过排汽压力主要取决凝汽器的真空度，真空度又取决于冷却水的温度和抽真空的设备（通常称为真空泵），如果采用过低的排汽压力，就需要增大冷却水流量、增大凝汽器冷却

37、水和冷却介质的换热面、降低被使用的冷却水的温度和抽真空的设备，较长的末级叶片，但同时真空太低又会导致汽轮机汽缸（低压缸）的蒸汽流速加快，使汽轮机汽缸（低压缸）差胀加剧，危及汽轮机安全运转。凝汽式汽轮机常用的排汽压力为510千帕（一个标准大气压是101325帕斯卡）。船用汽轮机组为了减轻重量，减小尺寸,常用0.0060.01兆帕的排汽压力。 此外，提高汽轮机热效率的措施还有，采用回热循环、采用再热循环、采用供热式汽轮机等。提高汽轮机的热效率，对节约能源有着重大的意义。 大型汽轮机组的研制是汽轮机未来发展的一个重要方向，这其中研制更长的末级叶片，是进一步发展大型汽轮机的一个关键；研究提高热效率是汽

38、轮机发展的另一方向，采用更高蒸汽参数和二次再热，研制调峰机组，推广供热汽轮机的应用则是这方面发展的重要趋势。 现代核电站汽轮机的数量正在快速增加，因此研究适用于不同反应堆型的、性能良好的汽轮机具有特别重要的意义。 全世界利用地热的汽轮机的装机容量，1983年已有3190兆瓦，不过对熔岩等深层更高温度地热资源的利用尚待探索；利用太阳能的汽轮机电站已在建造，海洋温差发电也在研究之中。所有这些新能源方面的汽轮机尚待继续进行试验研究。 另外，在汽轮机设计、制造和运行过程中，采用新的理论和技术，以改善汽轮机的性能，也是未来汽轮机研究的一个重要内容。例如：气体动力学方面的三维流动理论，湿蒸汽双相流动理论；

39、强度方面的有限元法和断裂力学分析；振动方面的快速傅里叶转换、模态分析和激光技术；设计、制造工艺、试验测量和运行监测等方面的电子计算机技术；寿命监控方面的超声检查和耗损计算。此外，还将研制氟利昂等新工质的应用，以及新结构、新工艺和新材料等。 目前发展瓶颈主要在材料上，材料问题解决了，单片的功率就可以更大。1.2.10汽轮机常见问题在汽轮机运行过程中，汽轮机渗漏和汽缸变形是最为常见的设备问题，汽缸结合面的严密性直接影响机组的安全经济运行，检修研刮汽缸的结合面，使其达到严密，是汽缸检修的重要工作，在处理结合面漏汽的过程中，要仔细分析形成的原因，根据变形的程度和间隙的大小，可以综合的运用各种方法，以达

40、到结合面严密的要求。1.2.11汽轮机汽缸漏气产生原因：1）汽缸是铸造而成的，汽缸出厂后都要经过时效处理，就是要存放一些时间，使汽缸在住铸造过程中所产生的内应力完全消除。如果时效时间短，那么加工好的汽缸在以后的运行中还会变形，这就是为什么有的汽缸在第一次泄漏处理后还会在以后的运行中还有漏汽发生。因为汽缸还在不断的变形。2）汽缸在运行时受力的情况很复杂，除了受汽缸内外气体的压力差和装在其中的各零部件的重量等静载荷外，还要承受蒸汽流出静叶时对静止部分的反作用力，以及各种连接管道冷热状态下对汽缸的作用力，在这些力的相互作用下，汽缸发生塑性变形造成泄漏。 3）汽缸的负荷增减过快，特别是快速的启动、停机

41、和工况变化时温度变化大、暖缸的方式不正确、停机检修时打开保温层过早等，在汽缸中和发兰上产生很大的热应力和热变形。 4）汽缸在机械加工的过程中或经过补焊后产生了应力，但没有对汽缸进行回火处理加以消除，致使汽缸存在较大的残余应力，在运行中产生永久的变形。 5）在安装或检修的过程中，由于检修工艺和检修技术的原因，使内缸、汽缸隔板、隔板套及汽封套的膨胀间隙不合适，或是挂耳压板的膨胀间隙不合适，运行后产生巨大的膨胀力使汽缸变形。 6）使用的汽缸密封剂质量不好、杂质过多或是型号不对；汽缸密封剂内若有坚硬的杂质颗粒就会使密封面难以紧密的结合。VIF900高温汽缸密封剂是最新汽轮机汽缸密封材料，高、中、低压缸

42、可通用，避免了型号选择不当而造成的汽缸泄漏。 7）汽缸螺栓的紧力不足或是螺栓的材质不合格。汽缸结合面的严密性主要靠螺栓的紧力来实现的。机组的起停或是增减负荷时产生的热应力和高温会造成螺栓的应力松弛，如果应力不足，螺栓的预紧力就会逐渐减小。如果汽缸的螺栓材质不好，螺栓在长时间的运行当中，在热应力和汽缸膨胀力的作用下被拉长，发生塑性变形或断裂，紧力就会不足，使汽缸发生泄漏的现象。 8）汽缸螺栓紧固的顺序不正确。一般的汽缸螺栓在紧固时是从中间向两边同时紧固，也就是从垂弧最大处或是受力变形最大的地方紧固，这样就会把变形最大的处的间隙向汽缸前后的自由端转移，最后间隙渐渐消失。如果是从两边向中间紧，间隙就

43、会集中于中部，汽缸结合面形成弓型间隙，引起蒸汽泄漏。1.3汽轮机检修盘车简介1.3.1盘车简介盘车装置 （turning gear）所谓“盘车”是指在启动电机前，用人力将电机转动几圈，用以判断由电机带动的负荷（即机械或传动部分）是否有卡死而阻力增大的情况，从而不会使电机的启动负荷变大而损坏电机（即烧坏）。所以，一般在停机一个班（8小时）后，再启动电机时，就要盘车。电动盘车装置主要有两种形式：1) 具有螺旋轴的电动盘车装置（大多数国产中小型汽轮机及125、300MW机组采用）2) 具有摆动齿轮的电动盘车装置（国产机组50MW、100MW、200MW采用）。具有螺旋轴电动盘车装置和工作原理螺旋轴电

44、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

45、机停转，基本停止工作。若需手动停止盘车，可手按盘车电动机停按钮，电动机停转，啮合齿轮退出，盘车停止。1.3.2汽轮机检修盘车简介汽轮机检修盘车设计是汽轮机发展的必然产物，由于汽轮机体积大、重量重，因此检修是非常困难的，尤其是当要对主轴进行检修时，如用以前的方法会给检修带来很多麻烦，同时检修时需拆卸很多配件，再次安装又成为了一个困难。因此设计一种可在不拆卸过多的零件的情况下，能使对主轴的检修方便又快捷。大大减少的汽轮机检修的程序，降低技术人员的检修强度，加快汽轮机检修的速度。汽轮机主轴检修在传统的机械检修中，一般是采用吊车或启动停止盘车进行汽轮机检修，检修费时费力，而且很难保证检修的精确度、准确

46、度，同时这种检修安全系数底，严重威胁着检修人员及工作人员的生命安全。为了解决这一问题，经过几年的不断探索和改善，在汽轮机检修方面，利用检修盘车进行汽轮机的检修扩大了检修的范围，这种检修装置具有以下特点：其机体安装于主轴一侧，设置有大速比摆线针轮减速器，用小齿轮与主轴齿轮啮合，从而实现主轴低速连续转动。该装置体积小，重量轻、安装使用方便，调整灵活、通用性强，是汽轮机组一种理想的检修工具。汽轮机检修中的主轴盘转最早是采用天车加钢丝绳进行的，这种方法测量误差大，耗时耗工，且存在不安全因素。这种方法大多数电厂均已不再采用，而由专用的独立机械设备所代替。目前国内使用最广泛的是螺杆跨式通用检修盘车，这种盘

47、转装置的特点是：（1）中心距可调，通用性强；（2）横梁可拆卸，在一定程度上有方便性；（3）可连续性运行，检测精度高。缺点是：（1）每次汽轮机主轴吊出吊入时，横梁及驱动部分复位烦琐；（2）螺杆必须用人工调整、装、拆、螺杆较重，在有油污和不平整的场地搬动，极易发生工伤事故；（3）横梁对测量工作有一定的妨碍；（4）活关节多、紧固差、并轻微振动；（5）电机和减速机功率大、体积大、既笨重且又易损坏主机。除了这种盘转装置外，以前曾出现过的盘转装置，如：齿条式、油压间歇式、桥式、由于缺点较多，均未能在电厂检修中得到推广应用。检修盘车有以下几部分组成：（1）盘式小功率电动机和摆线针轮减速器的连接装置和传动部件，（2）支撑机架，即支撑电动机和减速器的支架和支撑轴转动的机架；（3)定位轴向的轴卡。1.3.3汽轮机检修盘车的发展现状汽轮机检修盘车主要用于汽轮机的检修和安装定位。是目前国内刚兴起的一种提高生产效率、降低成本的检修装置。目前我国东北、华北、华南等重要工业较为发达地区已经出现了大批的有竞争力的汽轮机检修盘车研究企业，该项技术的市场潜力大，发展空间广，因此，此项研究是有巨大的商业发展空间的。汽轮机检修中的主轴盘转最早是采用天车加钢丝绳进行的，这种方法测量误差大，耗时耗工，且存在不安全因素。这种方法大多数电厂均已不再采用，而由专用的独