第九章 汽轮机转子与汽缸的相对膨胀 汽轮机在启动过程中,由于汽缸与转子的工作条件不同,重量、表面积和结构也不同,使得它们的热膨胀值也不同,转子与汽缸膨胀值之差,称为胀差。
转子或汽缸的质量与被加热表面面积之比称为质面比。转子的质量比汽缸小,而被加热的面积却比汽缸大,其质面比汽缸小,所以在加热和冷却过程中转子温度的升高或降低都比汽缸快,因此加热时出现正胀差,而冷却时出现负胀差。
第一节 高、中、低压胀差及相互关系
本机组汽缸膨胀有两个绝对死点,高压外缸及中压缸膨胀死点在第3号轴承座的两横销连线与汽缸中垂面的交点处;低压外缸死点在低压缸左右两侧基架上低压缸进汽中心前360mm处一对横向键的连线的交点处。高压内缸相对于外缸的相对死点,位于高压进汽管中心线两侧一对立键的连线与内外缸之间的前后上下四个导向纵键构成的平面的交点处;低压内缸相对于低压外缸的相对死点,在水平中分面附近进汽中心线左右两侧一对横键的连线与中垂面的交点处。
汽轮机热膨胀曲线如图9—1所示,中压缸以其死点为零向前膨胀,其膨胀值为15.42mm,高压外缸以15.42mm处的坐标为零向前膨胀,其膨胀量为18.01mm,因此汽轮机向前的总膨胀量为33.43mm。高压转子也以15.42mm处为零向前膨胀,总膨胀量为21.13mm,在高压后汽封断面处高压胀差为21.13—18.01=3.12(mm)。高压内缸与外缸相对死点位于总膨胀量为22mm之处,第7级后断面处内缸膨胀量为30.4-22=8.4(mm)。高压转子与内缸的胀差约为17-14.98=2.02(mm)。
中压转子以转子死点为零向后膨胀,到中压缸后部死点断面处中压胀差为2.0mm。
由图9—1可见,在设计工况下各处的轴向间隙是有足够余量的。启动工况时,在高压缸第2~4级处的相对胀差最大为2.25mm,比隔板汽封中的最小轴向间隔6mm小得多;中压缸第16级隔板处的最大胀差设计值可达2.3mm,比此处隔板汽封中的最小轴向间隙5.9mm也小得多,比中压缸通流部分最小轴向设计间隙值5.20mm小,而与5.20mm对应处的中压胀差设计值为0.8mm(第16级处)。
本机组通流部分、隔板汽封和轴端汽封的最小轴向设计间隙值见表9—1。甩负荷时,高压缸的负胀差不超过-0.2mm,中压缸负胀差最大可达-0.5mm。
下面简单地分析每个胀差表指示的含义:
(1)高压胀差。高压胀差测量装置装在1号轴承箱内。高压外缸和转子朝同一个方向膨胀,所以高压胀差指示值是高压转子与高压外缸的胀差,但它还不能确切地反映高压内缸轴向间隙的变化情况,不过启动时高压内缸的温度肯定比外缸的温度高,因此,高压转子与高压内缸的胀差小于转子与外缸的相对胀差。所以用转子与外缸的胀差,来控制高压内缸通流

部分间隙的变化时,安全裕量会更大一些。
(2)中压胀差。中压胀差传感器装在3号轴承座上。中压转子向后膨胀,而中压缸却向前膨胀,当中压缸向前膨胀时,推力轴承通过推力盘又带动中低压转子向前移动。如