汽轮机课程设计Word文档格式.docx

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3．课程设计说明书写阶段

要求严格按照规范要求进行设计，画出图表，编制课程设计说明书，并同时上交电子文档和打印件。

三、课程设计的方式及时间分配

1．方式

利用课余时间，通过查阅相关参考资料，结合教师指导，完成课程设计任务。

2．课程设计的时间和进程：

课程设计规定时间：

201*.6.3-201*.6.13课程设计进程：

资料收集及分析计划2天设计阶段7天整理阶段2天

四、课程设计的课题

汽轮机凝汽系统检修方案设计

五、设计注意事项

1．在进行图表数据查找时要力求准确；

2．设计格式要求规范；

3．如有附图，应规范、美观；

4．分析问题应有理有据，结论清晰明了。

六、课程设计的主要内容

1．检修目的及要求；

2.检修项目及基本方法；

3.检修工器具及材料备件清单；

4.检修安全措施等内容；

5.检修流程图。

七、在课程设计期间需要填写和提交的表格和资料

1．课程设计课题及任务说明；

2．汽轮机本体结构简介；

3．汽轮机凝汽系统简介；

4．检修方案；

5．设计总结；

7．列出参考书籍、文献和资料；

8．同时上交电子文档和打印件。

附参考资料：

1．《电厂汽轮机》孙为民主编中国电力出版社201*2．《热力发电厂》杨义波等合编中国电力出版社201*3．《某电厂主机、辅机运行规程》自定

4．《热力设备安装与检修》李润林主编中国电力出版社20

扩展阅读：

汽轮机设备课程设计

一、三热问题概述

（一）热应力

1、形成：

金属与蒸汽的温度差使各金属部件产生膨胀或收缩变形，如果物体的热变形收

到约束，则在物体内部就会产生热应力。

2、变形及应力情况：

如果物体受热膨胀受到约束，则物体内将产生压应力；

如果物体冷却收缩收到约束，物体内将产生拉应力。

当物体内部加热或冷却不均匀，温度分布不均匀时，物体即使不受到外部约束，其内部也会产生热应力。

高温区产生压应力，低温区产生拉应力，

汽轮机转子和气缸的热应力主要是由于温度分布不均引起的。

3、特点：

1.热应力随约束程度的增大而增大。

由于材料的线膨胀系数、弹性模量与泊桑比随温度变化而变化，热应力不仅与温度变化量有关，而且受初始温度的影响。

2.热应力与零外载相平衡，是由热变形受约束引起的自平衡应力，在温度高处发生压缩，温度低处发生拉伸形变。

3.热应力具有自限性，屈服流动或高温蠕变可使热应力降低。

对于塑性材料，热应力不会导致构件断裂，但交变热应力有可能导致构件发生疲劳失效或塑性变形累积。

4、影响因素：

温差、受约束、材质5、控制原则：

1）汽缸壁的热应力：

在汽缸壁厚度和金属材料一定的情况下，气缸内、外壁表面的热应力与温差成正比；

气缸冷却过快比加热过快更危险；

控制汽轮机金属的温升速度是控制热应力的基本方法。

2）螺栓的热应力：

启动时螺栓收到的热应力最大。

法兰、螺栓的温差引起的热应力；

螺栓被紧固拉伸时引起的拉热应力；

汽缸内部蒸汽压力对螺栓产生的拉应力。

以上三个热应力之和为螺栓收到的应力

3）转子的热应力：

在运行中，转子不仅受到离心力的作用，而且也受到热应力的影响。

交变应力的作用危急转子的寿命。

必须注意：

汽轮机每启停一次，对转子表面层就交替出现一次热压应力和热拉应力；

若汽轮机多次启、停，则交变应力多次反复作用，将会引起转子表面出现裂纹，这种情况称之为转子的低频率疲劳损伤。

大机组结构优化技术改造之后，应重视转子的热应力。

6、启停时的应力情况：

汽轮机冷态启动时的热应力：

汽缸内壁和转子外表面产生压应力；

汽缸外壁和转子中心孔产生拉应力汽轮机停机过程的热应力：

汽缸外壁和转子中心孔产生拉应力

汽轮机热态启动时的热应力：

在整个热态启动过程中，冲转时进入调节级处的蒸汽温度可能比该处的金属温度低，使其先受到冷却，在转子表面和汽缸内表面产生拉应力。

随着转速的升高及接带负荷，该处的蒸汽温度将迅速提高，并高出金属温度，转子表面及汽缸内壁产生压应力，这样在整个热态启动过程中，汽轮机部件的热应力要经历一个拉----压循环。

负荷变动时的热应力：

降负荷时，汽缸内壁和转子表面产生拉应力；

增负荷时，汽缸内壁和转子表面产生压应力汽轮机从启动、稳定工况下运行至停机过程，转子和汽缸上各点的热应力都要经历一个拉---

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压循环，转子外表面由压应力变为拉应力，中心孔面由拉应力变为压应力。

7、变形规律：

温度升高的一侧产生热压应力，温度降低的一侧产生热拉应力，简述为“热

压冷拉”。

（二）热膨胀

1、概念

相对胀差：

汽轮机汽缸与转子以同一死点膨胀或收缩时，其出现的差值称为相对膨胀差。

正胀差：

转子轴向膨胀大于汽缸值。

负胀差：

转子轴向膨胀小于汽缸值。

2、形成：

汽轮机在启停和变负荷时，由于各金属部件处于不稳定传热过程中，其加热和

冷却速度不同而形成温差，此时汽缸和转子的金属内部就会产生热膨胀。

3、变形规律：

热胀冷缩。

几何尺寸、金属材料的线膨胀系数、汽轮机通流部分的的热力过程及汽缸

各段金属温度的变化值、汽轮机滑销系统畅通与否、控制蒸汽温升（温降）和流量变化速度、轴封供汽的影响、汽缸法兰、螺栓加热装置的影响、凝汽器真空的影响、汽缸保温和疏水的影响

5、控制原则：

控制蒸汽升降温度及升降负荷的速度，以保证汽缸和转子的温差在允许范

围内；

合理的使用汽缸和法兰螺栓加热装置；

利用轴封供汽控制胀差

6、汽轮机启动时胀差的变化规律：

简述为“热正冷负”

1）汽轮机冷态启动前，汽缸一般要进行预热，轴封要供汽，此时汽轮机胀差总体表现为正胀差

2）从冲转到定速阶段，汽轮机的正胀差呈上升趋势。

对采用中压缸启动的机组，则这阶段胀差变化主要发生在中压缸

3）当机组并网接带负荷后，正胀差增加的幅度较大，对于启动性能较差的机组，在启动过程中要完成多次暖机，以缓解胀差大的矛盾

汽轮机甩负荷、停机、热态启动时相对胀差的变化规律：

1）汽轮机甩负荷或停机时，流过汽轮机通流部分的蒸汽温度会低于金属温度，转子比汽缸冷却快，及转子比汽缸收缩的多，因而出现负胀差

2）热态启动时，转子汽缸的金属温度高，若冲转时蒸汽温度偏低，则蒸汽进入汽轮机后对转子和汽缸起冷却作用，也会出现负胀差，几乎不可避免的会出现负胀差

7、汽轮机胀差增大的原因：

正胀差值增大的原因有以下几点：

（1）启动时暖机时间太短，升速或加负荷太快；

（2）

滑销系统或轴承台板的滑动性能差，容易卡涩；

（3）轴封供汽温度高，供汽量大，引起轴颈过分伸长；

（4）机组启动时，进汽压力、温度、流量等参数过高；

（5）推力轴承磨损，引起轴向位移增大；

（6）汽缸保温层保温效果不佳或保温层脱落；

在寒冷的冬季汽机房室内温度太低或有穿堂冷风；

（7）胀差指示器零点不准或触点磨损，引起数字偏差；

（8）真空低、轴承油温过高；

（9）各级抽汽量变化影响；

转子磨擦鼓风损失；

泊桑交效应。

负胀差值增大的原因有：

（1）负荷突然下降或机组突然甩负荷；

（2）主汽漫度骤然降低或启动时进汽温度低于金属温度；

（3）由于各种原因引起的水冲击；

（4）轴封供汽温度太低，流量太小；

（5）轴向位移变化；

（6）机组启动时转速突然升高，由于泊桑效应负胀差变化明显；

（7）油温太低；

（8）转子停止过程中过早停止轴封供汽；

（9）排汽温度升高。

8、汽缸和转子的热膨胀危害：

汽轮机在启停和变工况时，设备零部件存在温差，产生

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热应力，引起热膨胀，改变了常温下零部件位置。

由于各部件几何尺寸及材质的不同，其热膨胀也不相同，造成各动静部分间隙变化，危害汽轮机的安全运行。

9、汽缸变形示意图：

10、胀差的控制：

启动时的控制：

机组启动一般都采用额定参数启动，冷态启动时，可通过控制均压箱温度

（轴封供汽温度）和压力的办法来控制转子和汽缸的胀差。

应严格控制升速暖机时间，启动中有可能出现胀差过大现象，此时应及时调节轴封供汽参数，使机组在稳定转速或稳定负荷下停留暖机，同时可采取调整凝汽器真空方法来控制胀差，我们可以适当降低真空，减少正胀差的发展。

通过后汽缸的喷水降温控制排汽缸温度来减小正胀差，同时机组启动过程中，为了减少正胀差发展，当调节级下缸内壁温度达到350度左右时，可关小或关闭本体疏水，在启动过程中还可以调整前轴封漏汽至6段抽汽电动门来控制正胀差的增大。

热态启动时，新蒸汽温度应高于汽缸最高金属温度50100度，并有50度的过热度，可以保证新蒸汽经调门节流，导汽管散热和调节级喷嘴膨胀后，蒸汽温度仍不低于汽缸金属温度，防止蒸汽温度过低，转子突然冷却而产生急剧收缩，出现负胀差增大现象。

还应注意轴封汽源温度防止转子受冷却。

所以热态启动时应先向轴封供汽后抽真空，以避免大量冷空气从轴封处漏入而出现局部较大的负胀差。

停机过程中的控制：

随着负荷、转速的降低，转子冷却比汽缸快，所以胀差一般向负方

向发展，特别是滑参数停机时更为严重，额定参数停机，要及时开启本体疏水及有关疏水。

转子停止转动后，负胀差可能更加发展，应维持一定温度的轴封蒸汽，真空到零后方可停止向轴封供汽。

切记要关闭均压箱进汽门和旁路门，开启均压箱疏水门，防止有蒸汽漏入轴封系统。

总之，汽轮机启停及运行工况变动时受热应力、热变形、振动和胀差等因素限制，要保证汽轮机安全运行，必须抓好每一个环节，并且有机的联系起来，研究胀差，就是为了发现机组启停及工况变化时胀差的变化规律，并采取措施，使胀差维持在正常范围，减少机组启停过程的消耗，这对保证汽轮机安全经济运行有重要意义。

（三）热变形

由于温度的变化引起物体的变形称之为热变形2、上、下缸温差引起的变形

（1）上、下缸产生温差的原因：

1）下缸散热面积大且布置有回热抽汽管道和疏水管道；

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2）在汽缸内热蒸汽上升，而经汽缸金属壁冷却后的凝结水流至下缸形成较厚的水膜，使下缸受热条件恶化，且疏水不良时更差；

3）一般情况下，下汽缸的保温不如上缸，且下汽缸的保温材料容易因机组振动而脱落；

4）下汽缸置于温度较低的运行平台以下并造成空气对流，使上下汽缸的冷却条件不同而产生温度差。

（2）危害：

由于汽缸产生热翘曲变形，使汽轮机下部动静间隙减小，同时隔板和叶轮也

将偏离正常情况所处的垂直平面，从而使动静部件轴向间隙也发生变化，超过允许范围将会发生动静摩擦。

上下缸温差过大除了引起汽缸热翘曲变形外，还会引起大轴弯曲。

（3）控制原则：

1）必须控制蒸汽温升率；

2）尽可能使高压加热器随汽轮机一起启动投入；

3）保持疏水通畅；

4）下汽缸采用较好的保温结构并选用幼稚保温材料；

5）在下汽缸可加装挡风板，以减少空气对流。

3、汽缸内外壁和法兰内外壁温差引起的热变形

（1）产生变形的根本原因：

汽缸、法兰内外壁温差过大

4、汽缸的热翘曲

在启停过程中上下汽缸存在温差，上缸温度高于下缸温度。

上汽缸温度高、热膨胀大，下汽缸温度低，热膨胀小，引起汽缸向上拱起，又称“拱背”变形。

危害