汽轮机转子高中压部分采用合缸反流结构(高压调节级为顺流结构),高压通流部分由1级单列调节级(冲动式)和9级压力级(反动式)所组成。中压通流部分全部采用反动式压力级,共为6级。
由于反动式汽轮机动叶反动度较高,转子的轴向推力相应比较大,当转子轴向推力太大时,可能会造成推力轴承比压过大,甚至引起推力瓦烧毁。为了平衡高中压转子的轴向推力,高压级组和中压级组采取反向布置,并设置了3个平衡活塞。
如图所示:高压排汽侧平衡活塞、高压进汽侧平衡活塞、中压进汽侧平衡活塞。
所谓平衡活塞就是将轴封的直径加大,在转子上形成较大凸肩,当蒸汽通过凸肩的齿形间隙,由其一端流向另一端时,因节流作用而产生压降。由于凸肩两侧所承受的汽压不同,于是产生与转子通流部分固有推力方向相反的轴向附加力,并与轴向推力相平衡。在高压进汽区域内,转子上加工有高、中压两级平衡活塞,用来平衡高压通流部分的轴向推力,高压缸排汽侧设有低压平衡活塞,用以平衡中压通流部分上的轴向推力。轴向推力在汽轮机正常运行范围内,最后只剩下一个较小的正向推力指向发电机端,保证额定负荷下转子不漂移,运行稳定。不过有些机组在起动、停机过程中或特殊工况会出现负推力。
平衡活塞汽封(过桥汽封)
过桥汽封即高中压缸平衡活塞处汽封,由高压侧过桥汽封和中压侧过桥汽封组成。
反动式机组在过桥汽封处设有平衡管。平衡管一端置于高压过桥汽封、与中压过桥汽封之间的腔室,另一端连通至高压缸排汽口。按照汽轮机的设计意图,来自调节级后蒸汽,经过高压过桥汽封后分成两路,一部分经中压过桥汽封漏入中压缸首级动叶;另一部分蒸汽通过平衡管漏入高压缸排汽口。这部分漏汽通常称为过桥漏汽。过桥漏汽量由高压侧过桥汽封漏汽和中压侧过桥汽封漏汽两部分组成。
由于有平衡管联通,因此高、中压过桥汽封之间的腔室处的压力,始终与高压缸排汽压力相同。此平衡管,管径设计余度非常大,即使高压过桥汽封的汽封齿全部磨掉,汽封间隙面积倍增,仍然不会超过平衡管的通流面积。因此,高压过桥汽封漏汽量只会改变平衡管内的蒸汽流量,而不会改变中压过桥汽封前腔室的压力。此腔室压力恒等于高排压力,即再热器冷端压力。
中压过桥汽封与中压缸第一级喷嘴出口处联通。因此中压过桥汽封后压力恒等于中压缸第一级喷嘴出口压力。由此可知,中压过桥汽封前后压差,任何时候都等于再热器冷端压力与中压缸第一级喷嘴出口的压力差,与高压过桥汽封漏汽量无关。同样中压过桥汽封的漏汽量,也不会对高压过桥汽封造成影响。经过上述分析,从中可以看出,实质上高、中压过桥汽封是两个各自独立的系统。
但是由于调节级后的蒸汽焓比热再热蒸汽焓低,漏入中压缸的部分蒸汽,降低了中压缸进口蒸汽参数,故进入中压缸的这部分漏汽将冷却中压缸部分的蒸汽温度并使焓值降低,影响中压缸效率,由于混合后的蒸汽温度无法测量,而是以测得的中压主汽门前参数为初参数计算得到的中压缸效率,所以,造成中压缸效率偏高的假象,使得中压缸通流效率的计算值比实际值要高,泄漏蒸汽温度越低,流量越大,影响就越大。过桥漏汽不仅造成能量的损失,而且影响热力试验的精度,如果使用设计值进行热力计算,会使热耗结果偏大,中压缸通流效率虚假升高;漏汽量越大测量的中压缸效率越高,这也是大修后中压缸效率较低,随着运行时间的增长中压缸效率反而升高的原因。 此外,此部分漏汽使得进入高压缸调节级后做功的蒸汽量减少,额外还影响了高压缸的做功能力,由于中轴封漏汽是从高压缸直接漏入中压缸通流部 分,这部分漏汽绕过了高压缸,造成做功损失,使再热器吸热量减少,机组的热耗率升高。
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