¿Cuáles son los componentes estructurales de una turbina de vapor y cuáles son sus características?
Los componentes estructurales de una turbina de vapor:
Está compuesta por una parte giratoria y una parte estacionaria. El rotor incluye eje principal, impulsor, palas móviles y acoplamientos. La parte estacionaria incluye la parte de entrada de vapor, el cilindro, el diafragma y la cascada de paletas estacionarias, el sello de vapor y los cojinetes, etc.
1. Cilindro
El cilindro es la carcasa de la turbina de vapor. Su función es aislar la parte de flujo de la turbina de vapor de la atmósfera para formar una cámara de vapor cerrada para asegurar. que el vapor fluye dentro de la turbina de vapor para completar el proceso de conversión de energía, el cilindro está equipado con componentes tales como una cámara de boquilla, una partición y un manguito de partición está conectado con tuberías como la entrada de vapor; escape y extracción.
Las secciones de alta y media presión del cilindro generalmente adoptan estructuras fundidas de acero aleado o acero al carbono. La sección de baja presión puede adoptar estructuras fundidas o estructuras soldadas hechas de fundición simple, perfil de acero y placas de acero. según capacidad y requerimientos estructurales.
Los cilindros de alta presión se presentan en dos formas: cilindros de una sola capa y cilindros de doble capa. Los cilindros de una sola capa se utilizan principalmente en turbinas de vapor con parámetros medios y bajos. El cilindro de doble capa es adecuado para turbinas hidráulicas con parámetros relativamente altos. Se divide en cilindro interior de alta presión y cilindro exterior de alta presión. El cilindro interior de alta presión está separado de la superficie de separación central horizontal para formar un cilindro superior e inferior, y el cilindro interior se soporta sobre la superficie de separación central horizontal del cilindro exterior. El cilindro exterior de alta presión se apoya en la caja de cojinetes delantera mediante cuatro garras de gato en la parte delantera y trasera. La uña de gato se extiende desde el cilindro inferior y está ubicada en la parte superior del cilindro inferior para mantener el punto de apoyo en la línea central horizontal.
El cilindro de media presión consta de un cilindro interior de media presión y un cilindro exterior de media presión. El cilindro interior de presión media forma cilindros superior e inferior en la superficie de separación central horizontal. El cilindro interior está soportado sobre la superficie de separación central horizontal del cilindro exterior. Se utiliza una leva exterior mecanizada a partir del cilindro exterior para cooperar con una ranura anular. en el cilindro interior, manteniendo el cilindro interior en posición axial. El cilindro exterior de media presión está separado de la superficie de separación central horizontal para formar un cilindro superior y un cilindro inferior. El cilindro exterior de presión media también se apoya en la caja de cojinetes intermedia y la caja de cojinetes delantera del cilindro de baja presión n.° 1 a través de dos pares de garras de gato en la parte delantera y trasera.
El cilindro de baja presión es del tipo dividido inverso. Cada cilindro de baja presión consta de un cilindro exterior y dos cilindros interiores. Todos los cilindros interiores están soldados a partir de placas. Las mitades superior e inferior del cilindro se dividen en tres partes en dirección vertical, pero las superficies de unión verticales de la mitad superior del cilindro se atornillan entre sí durante la instalación, de modo que la mitad superior del cilindro se pueda levantar como un todo. . El cilindro exterior de baja presión está soportado por una placa de faldón, que está integrada con el medio cilindro inferior y se extiende hasta ambos extremos a lo largo del medio cilindro inferior. El cilindro interior de baja presión se apoya en el cilindro exterior. Cada panel de faldón se monta sobre una placa de cimentación, que se fija a la cimentación con lechada. La posición del cilindro de baja presión se fija mediante un pasador deslizante entre la placa de faldón y la placa base.
2. Rotor
El rotor está íntegramente forjado en acero aleado. El extremo del regulador del rotor de alta presión está conectado al eje largo a través de un acoplamiento rígido. La bomba de aceite principal y el mecanismo de disparo por exceso de velocidad están instalados en el eje superior de esta sección.
Todos los rotores están mecanizados con precisión y se someten a pruebas de rotación a máxima velocidad y a un equilibrio dinámico preciso después de instalar todas las palas.
Rotor de ajuste: el impulsor, el manguito de sellado del eje, el acoplamiento y otros componentes se mecanizan por separado y se fijan en caliente en el husillo escalonado. Los componentes y el eje principal adoptan un ajuste de interferencia para evitar que el impulsor y otros componentes se aflojen debido a la fuerza centrífuga y la diferencia de temperatura, y se utiliza una llave para transmitir el torque. Los rotores de las turbinas de media y baja presión y los rotores de baja presión de las turbinas de alta presión suelen adoptar estructuras de manguito. En condiciones de alta temperatura, el impulsor y el eje principal son propensos a aflojarse. Por lo tanto, no es adecuado para rotores de alta presión de turbinas de vapor de alta temperatura.
Rotor forjado integral: el impulsor, el manguito del eje, el acoplamiento y otros componentes están forjados integralmente con el eje principal. No hay ninguna pieza de manguito caliente, lo que resuelve el problema de que la conexión entre el impulsor y el eje sea deficiente. Fácil de aflojar a altas temperaturas. Este tipo de rotor se utiliza a menudo en rotores de alta y media presión de grandes turbinas de vapor. Tiene una estructura compacta, gran adaptabilidad al arranque y condiciones de trabajo cambiantes, es adecuado para operar a altas temperaturas y tiene buena rigidez del rotor. Sin embargo, las piezas forjadas son de gran tamaño, requieren altos requisitos de procesamiento y tienen un ciclo de procesamiento largo. lo que dificulta garantizar la calidad de las piezas forjadas de gran tamaño.
Rotor soldado: el rotor de baja presión de la turbina de vapor tiene una gran masa y una gran fuerza centrífuga. Si se utiliza el orificio interior del rotor, el orificio interior del impulsor producirá una gran deformación elástica. Por lo tanto, es necesario diseñar una gran interferencia de ensamblaje, pero esto generará una gran tensión de ensamblaje. Si se utiliza el rotor forjado en general, la calidad es difícil de garantizar. Un rotor soldado que es una combinación de forjado segmentado y soldadura. se puede utilizar. Está soldado principalmente por varios impulsores y ejes finales.
El rotor soldado tiene peso ligero, piezas forjadas pequeñas, estructura compacta y alta capacidad de carga. En comparación con el rotor forjado integral del mismo tamaño y con un orificio central, el rotor soldado tiene alta resistencia, buena rigidez y peso ligero. pero requiere un alto rendimiento de soldadura. Este tipo de aplicación de rotores está limitada por los procesos de soldadura y los métodos de inspección, así como por los tipos de materiales.
Rotor combinado: Está compuesto por un conjunto completo de estructuras forjadas y tiene las ventajas de ambos rotores.
3. Acoplamiento
El acoplamiento se utiliza para conectar el rotor de la turbina de vapor y el rotor del generador y transmitir el par desde la turbina de vapor al generador. Hay tres tipos de acoplamientos comúnmente utilizados en las turbinas modernas: acoplamientos rígidos, acoplamientos semielásticos y acoplamientos elásticos.
Acoplamiento rígido:
Este tipo de acoplamiento tiene una estructura simple, tamaño pequeño, sin necesidad de lubricación y sin ruido, pero transmite vibraciones y desplazamiento axial y tiene altos requisitos de neutralidad.
Acoplamiento semielástico
El acoplamiento de la derecha está forjado en un solo cuerpo con el eje principal, y el acoplamiento de la izquierda está revestido en un extremo del eje opuesto con un funda térmica y doble llave. Los dos pares de ruedas están conectados entre sí mediante manguitos ondulados semiflexibles y reforzados con dos pernos a juego. El manguito corrugado es rígido en la dirección de torsión y rígido-flexible en la dirección de flexión. Este tipo de acoplamiento se utiliza principalmente entre turbinas de vapor y generadores para compensar las diferencias de altura entre los cojinetes causadas por el vacío, las diferencias de temperatura y la carga de hidrógeno. Puede reducir la interferencia mutua de las vibraciones y tiene bajos requisitos de alineación. unidades de capacidad.
Acoplamiento elástico
Los acoplamientos elásticos generalmente vienen en dos formas: tipo engranaje y tipo resorte serpiente. Este acoplamiento reduce o elimina la transmisión de vibraciones. No tiene altos requisitos de neutralidad, pero requiere lubricación durante el funcionamiento y es complejo de fabricar y costoso.
4. Palas del estator
El tabique se utiliza para fijar las palas del estator y dividir el cilindro en varias cámaras de aire.
5. Aspas móviles
Las aspas móviles se instalan en el impulsor o tambor del rotor, reciben el flujo de aire de alta velocidad expulsado por la rejilla de la boquilla y convierten la energía cinética del vapor en energía mecánica y hace girar el rotor.
Las hojas se componen generalmente de tres partes: forma de la hoja, raíz de la hoja y parte superior de la hoja.
La forma de la pala es la parte de trabajo de la pala. La parte de la forma de la pala entre las palas adyacentes es el paso para que fluya el vapor. Cuando el vapor fluye, la energía cinética se convierte en energía mecánica. Según el patrón de cambio de la sección de las palas, las palas se pueden dividir en palas rectas con sección transversal igual, palas rectas con sección transversal variable, palas torcidas y palas torcidas curvas.
Hojas rectas con secciones transversales iguales: la línea y el área de la sección transversal son consistentes a lo largo de la altura de la hoja, son fáciles de procesar, tienen un bajo costo de fabricación y favorecen la realización de la universalidad horizontal en todos partes de la hoja. Sin embargo, el rendimiento aerodinámico es pobre y se utiliza principalmente para palas cortas.
Cuchillas torcidas: la línea central de la sección transversal está torcida continuamente, lo que puede reducir eficazmente la pérdida de forma de las cuchillas largas. Tiene buenas características de onda y resistencia, pero el proceso de fabricación es complicado y es complicado. Se utiliza principalmente para hojas largas.
La raíz de la pala es el componente conector que fija la pala al impulsor o tambor. No sólo debe garantizar una conexión firme en cualquier condición de funcionamiento, sino que también debe esforzarse por ser sencillo de fabricar y fácil de montar.
Raíz de pala en forma de T: fácil de procesar y montar, utilizada principalmente para palas de longitud media-larga.
Raíces de las hojas en forma de seta: alta resistencia, muy utilizadas en maquinaria de gran tamaño.
Raíz de la hoja en forma de horquilla: procesamiento simple, montaje conveniente, alta resistencia y gran adaptabilidad.
Raíz de la hoja en forma de abeto: la raíz de la hoja tiene una gran capacidad de carga, buena adaptabilidad de la resistencia y es fácil de desmontar y ensamblar, sin embargo, el procesamiento es complicado y los requisitos de precisión son altos. para palas con cargas mayores.
Las palas cortas y las palas de longitud media de la turbina hidráulica suelen estar conectadas entre sí con una correa en la parte superior de la pala para formar un grupo de palas. Las hojas largas simplemente están conectadas entre sí con una atadura en el medio del cuerpo de la hoja para formar un grupo de hojas, o una hoja libre.
La función de la atadura: aumentar la rigidez de la hoja, cambiar la frecuencia natural de la hoja para evitar vibraciones extremas, mejorando así la seguridad de vibración de la hoja; reducir la tensión de flexión generada por el flujo de vapor; Se puede hacer que la hoja forme un canal cerrado y se puede equipar con un sello de vapor para reducir las pérdidas por fugas en la parte superior de la hoja.
Costillas: La función de las costillas es aumentar la rigidez de la pala y mejorar sus características de vibración. Sin embargo, las nervaduras tensadas aumentan la pérdida de flujo de vapor. Al mismo tiempo, las nervaduras tensadas también debilitarán la resistencia de las palas. Por lo tanto, cuando existan requisitos de vibración de las palas, se debe evitar al máximo el uso de nervaduras tensadas. posible. Algunas palas largas están diseñadas como palas libres.
6. Sello de vapor
El espacio entre el rotor y el cuerpo estacionario provocará una fuga de vapor, lo que no solo reducirá la eficiencia de la unidad, sino que también afectará el funcionamiento seguro de la misma. la unidad.
Para evitar fugas de vapor y de aire, se requiere un dispositivo de sellado, a menudo llamado sello de vapor.
Los sellos de vapor se dividen en sellos de vapor de flujo continuo, sellos de vapor de partición y sellos de vapor de extremo del eje según las diferentes posiciones de instalación.
7. Cojinetes
Los cojinetes son una parte importante de las turbinas de vapor. Se dividen en dos tipos: cojinetes de soporte radial y cojinetes de empuje. Se utilizan para soportar toda la gravedad de la turbina. rotor y determinar la posición del rotor en el cilindro en la posición correcta.
1. Cojinetes de cuña de aceite múltiple (tres cuñas de aceite, cuatro cuñas de aceite): carga ligera, gran consumo de energía, máquina pequeña de alta velocidad.
2. Rodamientos circulares: pueden soportar cargas pesadas y altas temperaturas de las baldosas.
3. Rodamientos elípticos: pueden soportar cargas pesadas.
4. Cojinetes de pastillas inclinados: 2, 4, 5 y 6 pastillas, con buena estabilidad, amplio rango de carga y bajo consumo de aceite.
5. Cojinetes de empuje: 1) Tipo teja fija: pequeña capacidad de carga, utilizada para unidades pequeñas. 2) Tipo de teja inclinada: tipo compacto: contacto de línea posterior de teja; ② Tipo Kingsbury: contacto de punto posterior de teja;