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转子

发布时间：2010/6/15 阅读次数：895 字体大小: 【小】【中】【大】

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简介

汽轮机的转子主要由主轴、叶轮、动叶片等构成。动叶片与隔板上的导叶栅构成汽轮机的通流部分，作用是把蒸汽的热能转换成机械能，通过叶轮和主轴带动发电机做功。

转子工作时，作高速旋转，它除了要转换能量，传递扭矩外，还要承受动叶片、叶轮和主轴上各零件质量所产生的离心力等，因此要用高强度的金属材料制成。在高温去工作的转子要用来热高强度材料。

为了提高流通部分的效率，转子和静子部分要保持较小的相对间隙，要求制造精密，装配正确。转子上任何缺陷都会影响到汽轮机的安全运行，严重者会造成重大的设备和人生事故。所以转子是汽轮机极为重要的部件之一。从零件毛坯制造开始，经过机械加工、钳工装配直到质量检验等整个生产过程都有机严格的技术要求。

汽轮机的转子由高压转子、中压转子和低压转子三部分组成。

一、转子的类型及结构

汽轮机转子按形状可分为转轮型和转鼓型转子：冲动式汽轮机常采用转轮型转子；反动式汽轮机则采用转鼓型转子；某些大功率冲动式汽轮机的低压部分也采用转鼓型转子。按制造工艺分，则可分为套装、整锻、组合及焊接转子。

(一).套装转子

套装转子的结构如下图所示：

1--油封环，2--汽封环，3--轴，4--叶片，5--叶轮

这种转子是将主轴及叶轮分别加工制造，然后将叶轮热套（过盈配）在主轴上。主轴加工成阶梯型，中间直径大，两端直径小，这样不仅有利于减小转子的挠度，而且有利于叶轮的套装和定位。套装转子的优点是：叶轮和主轴可以单独制造，故锻件小、加工方工方便、节省材料、转子部分零件损坏后也容易拆换。其缺点是：轮空处应力较大、转子的刚性较差，特别是在高温工作时金属的蠕变容易使叶轮和主轴套装处产生松动现象。

(二).整锻转子

整锻转子的结构如下图所示：

这种转子的叶轮和主轴及其它主要部件使用整体毛坯加工制成的。

主轴的中心通常钻有中心孔，其作用是：

(1)去掉锻件中残留的杂质及疏松部分;

(2)用来检查锻件的质量；

(3)减轻转子的质量。

整锻转子的优点是：叶轮和主轴做成整体，因而不会产生松动，能能适应高温工作和快速启动的要求；装配零减少、结构紧凑（轴向尺寸较短）、刚性较大。其主要缺点是：用于铸件较大，工艺及质量检查比较复杂，材料损耗较大，当转子上零件损坏时更换困难，甚至造成整个转子报废。

(三).组合转子

组合转子的结构如下图所示：

这种结构是在同一个转子上，高压部分采用整锻结构，中、低压部分采用套装结构，这种结构兼顾了整锻转子和套装转子的优点，因此广泛应用于高参数，中等功率的汽轮机上。

(四).焊接转子

焊接转子的结构如下图所示：

这种结构是由若干个实心轮盘和端轴拼和焊接而成。焊接转子的优点是：不存在松动问题，采用实心的轮盘强度大、不需要叶轮轮毂、结构紧凑，轮盘和转子可以单独制造，材料利用合理，加工方便且容易保证质量，焊成整体后转子刚性较大等。但是焊接转子要求材料的可焊性好，焊接工艺及检验方法要求高而且比较复杂。随着技术的不断发展，焊接转子将越来越得到广泛的应用，即可以用于高压转子，也可以用于低压转子。

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二、转子的临界转速

在汽轮机发电机组的启动或停机过程中，当转速达到某一数值时，机组出现据剧烈振动，而越过这一转速后，振动又减小到正常值，这个使机组产生剧烈振动的转速称为转子的临界转速。临界转速下的剧烈振动现象，相当于共振现象。汽轮机在转动时，由于制造装配的误差或材料的不均匀造成转子质量偏心所引起的离心力，相当于一个频率等于转子角速度的周期性的激振力，转子在此激振力作用下作强迫振动，当激振力的频率等于转子的自振频率时，便发生共振，时振幅急剧增大，产生剧烈振动。

三、转子的不平衡

转子不平衡的危害:转子的质量不平衡会造成汽轮机组的振动增大,而汽轮机振动过大将会引起汽缸内动静部件碰撞、磨损,轴封损坏,叶轮与轴的套装松动,叶片折断,轴承润滑破坏,轴瓦乌金脱落或裂纹,气缸滑销损坏,机座地脚螺栓松动,基础裂缝等严重损坏.所以汽轮机的振动决不允许超过规定值。汽轮机转子虽然经过精密加工造成转子转动的不平衡,从而引起振动.例如一个重量为1100kg的转子，其工作转速为5600r/min,当转子重心与回转中心线只有0.2mm的偏心距时，作用在转上的周期性不平衡力就有790.9Kg,必然引起较大的振动。

转子的不平衡分类：

（1）静力不平衡

如下图(a)所示,若以平面H-H将转子分成两部分1和2,如两部分的重心都不在轴线上,显然转子的重心也不会在轴线上。这样，当把这个转子放在一活动支架上，转子的重心所在部分就会自动的转到最低位置上。由于转子重心与转动轴线不重合，转动后必然产生离心力，引起振动。这种转子不平衡叫静力不平衡。

图2-61

消除静力不平衡应在静平衡试验支架上进行，找出静力不平衡的位置和静
力不平衡的大小，然后在其相对位置上加上计算出的重量即可。

（2）动力不平衡

如下图（b)所示，转子的重心C位于旋转轴线上，而它的个部分重心则位于通过转子轴线的同一平面上，并位于轴线的对称两侧，由于H-H平面两侧的不平衡力相等，而偏心距一样，所以转子在静止时是平衡。但旋转时因出现力偶合时转子产生弯曲的力矩，由一附加力作用在轴承上。同时，这个附加力在每旋转一次方向就改变一次，结果使转线摆动，造成汽轮机振动。消除转子的动不平衡，要在专门的试验台上试验，测量两个活动轴承的振幅，并通过力学计算求得试加重量和它的位置，然后在转子的最后一级叶轮或调节级叶轮的专门燕尾槽中，固定应加的平衡重量即可消除动不平衡。

（3）静力和动力混合不平衡

如下图（c）所示，转子重心不在旋转轴线上，且转子各部分重心位于通过转子轴线的不同平面，所以转子转动既有静不平衡又有动不平衡。转子的不平衡多属于此类。解决的办法是先试验解决静不平衡，再消除动不平衡。

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