汽缸的支承、膨胀和滑销系统

汽缸的支承要平稳，因其自重而产生的挠度应与转子的挠度近似相等，同时要保证汽缸受热后能自由膨胀，而其动、静部分对中不变或变动很小。（

汽缸的支承定位包括：

外缸在轴承座和基础台板（座架、机架等）上的支持定位

内缸在外缸中的支持定位，以及滑销系统的布置等

1、汽缸的支承

（1）猫爪支承

汽缸通过其水平法兰延伸的猫爪（搭爪）作为承力面，支承在轴承座上，故称猫爪支承。

①下猫爪支承

下汽缸水平法兰前后延伸的猫爪称下猫爪，又称工作猫爪（支承猫爪）。在高压缸的下缸前后各有两只猫爪，分别支承在高压缸前后的轴承座上。下猫爪支承又可分非中分面支承和中分面支承两种。

（a）非中分面支承；（b）中分面支承

1—猫爪；2—横销；3—轴承座；4—汽缸中分面

非中分面猫爪支承：这种猫爪支承的承力面与汽缸水平中分面不在一个平面内，见图。其结构简单，安装检修方便，但当汽缸受热使猫爪因温度升高而产生膨胀时，导致汽缸中分面抬高，偏离转子的中心线，这样将使动静部分之间的径向间隙改变。严重时会因动静部分之间的摩擦太大而造成事故。所以这种猫爪只用于温度不高的中低参数机组的高压缸支承。对于高参数大容量机组，因其汽封间隙小而猫爪厚度大，受热后使汽缸上抬的影响大，需采用其它支承方式。

中分面猫爪支承：高参数大容量机组的高压缸支撑在轴承上可采用中分面支承方式，即汽缸法兰中分面（中心线）与支承面一致。下汽缸中分面猫爪支承方式是将下猫爪位置抬高，使猫爪承力面正好与汽缸中分面在同一水平面上，如图所示。这样，当汽缸温度变化时，猫爪热膨胀不会影响汽缸的中心线。但这种结构因猫爪抬高使下汽缸的加工复杂化。

②上猫爪支承

上缸的猫爪支承称作上猫爪支承，它采用中分面支承方式。

上缸法兰延伸的猫爪（也称工作猫爪）作为承力面支承在轴承箱上，其承力面与汽缸水平中分面在同一平面内。猫爪受热膨胀时，汽缸中心仍与转子中心保持一致。下缸靠水平法兰的螺栓吊在上缸上，使螺栓受力增加。此种支承安装时比较麻烦，下缸必须有安装猫爪，即图中下缸猫爪2。它只有在安装时起支持下缸的作用。下边的安装垫铁3用来调整汽缸洼窝中心，安装好后紧固螺栓8，安装猫爪不再起支承作用，就不再受力，安装垫即可抽走，留待检修时再用。上缸猫爪支承在工作垫铁4上，承担汽缸重量。运行时安装猫爪通过横销推动轴承座作轴向移动，并在横向起热膨胀的导向作用。水冷垫铁5固定在轴承座上并通有冷却水，以不断地带走由猫爪传来的热量，防止支承面的高度因受热而发生改变。同时，也使轴承的温度不至于过高。

1—上缸猫爪；2—下缸猫爪；3—安装垫铁；4—工作垫铁；5—水冷垫铁；

6—定位销；7—定位销；8—紧固螺栓；9—压块

③内缸的支承方式

内缸也采用类似猫爪支承的方式，利用其法兰外伸的支持搭耳支承在外缸上。亦有下缸猫爪支承和上缸猫爪支承两种方式

(2)台板支承

低压外缸由于外形尺寸较大，一般都采用下缸伸出的撑脚直接支承在基础台板上，虽然它的支承面比汽缸中分面低，但因其温度低，膨胀不明显，所以影响不大。但需注意，汽轮机在空载或低负荷运行时排汽温度不能过高，否则将使排汽缸过热，影响转子和汽缸的同心度或转子的中心线，所以要限制排汽温度，设置排汽缸喷水装置。

2、滑销系统

作用：为了保证汽缸定向自由膨胀，并能保持汽缸与转子中心一致，避免因膨胀不均匀造成不应有的应力及伴同而生的振动，必须设置一套滑销系统。在汽缸与基础台板间和汽缸与轴承座之间应装上各种滑销，并使固定汽缸的螺栓留出适当的间隙，以保证汽缸自由膨胀，以能保持机组中心不变。

(1)滑销系统的组成

汽轮机滑销系统组成部件按照功能不同大致可分为以下几种

(1)各滑销的作用

立销：用于引导汽缸垂直方向位移

纵销：用于引导汽缸、轴承箱水平轴向位移

横销：用于引导汽缸、轴承箱水平横向位移

猫爪横销：保持汽缸与轴承箱之间的轴向位置不变，同时引导汽缸水平横向膨胀。

角销：用于限制轴承箱与台板脱离

死点：纵销中心线与横销中心线的交点形成整个汽缸的膨胀死点。在汽缸膨胀时，该点始终保持不动，汽缸只能以此点为中心向前、后、左、右方向膨胀。

（a）纵销或横销；（b）立销（固定于轴承座）；

（c）立销（固定于汽缸上）；（d）猫爪横销；（e）角销

1—汽缸；2—猫爪压销；3—猫爪横销

(2)典型汽轮机滑销系统

国产MW机组滑销系统

MW汽轮机滑销系统

汽轮机的热膨胀

AD5型汽轮机滑销系统

TC4F－42型汽轮机滑销系统

3、转子对汽缸的相对膨胀

胀差的概念：当汽轮机启动加热或停机冷却以及负荷变化时，汽缸和转子都会产生热膨胀或冷却收缩。由于转子的受热表面积比汽缸大，且转子的质量比相对应的汽缸小，蒸汽对转子表面的放热系数较大，因此在相同的条件下，转子的温度变化比汽缸快，使转子与汽缸之间存在膨胀差。而这差值是指转子相对于汽缸而言的，故称为相对膨胀差。

正胀差：在机组启动加热时，转子的膨胀大于汽缸，其相对膨胀差值被称为正胀差

负胀差：而当汽轮机停机冷却时，转子冷却较快，其收缩亦比汽缸快，产生负胀差

注意点：

这里应当指出的是，胀差不是先测量出转子的膨胀量，再测出汽缸的膨胀量，二者做差。

胀差是转子和汽缸的相对膨胀之差，它所表征的是机组的动静间隙的大小，因为汽轮机是由动叶和静叶交错布置构成的，所以胀差太大和太小都会引起动静部分的碰磨，该厂规定胀差范围是＋15.7～－1.9。

4、滑销系统和机组膨胀情况分析

某厂滑销系统示意图

滑销位置如下：

横销:位于发电机侧的低压缸的两侧，在汽缸支撑上及基础台板上铣有矩形销槽，横销装在基础台板的销槽中，横销垂直于主轴，距低压缸中心线mm，其作用是保证汽缸在横向的正确膨胀和限制汽缸沿纵向的移动，以确定低压缸的轴向位置，保证汽缸在运行中受热膨胀时中心位置不会发生变化。

纵销:在低压缸前后两端的纵向中心线上各有2个纵销，其作用是保证汽缸在纵向正确膨胀，并限制汽缸沿横向移动，以确定低压缸的横向位置。

死点:纵销中心线与横销中心线的交点形成整个汽缸的膨胀死点。在汽缸膨胀时，该点始终保持不动，汽缸只能以此点为中心向前、后、左、右方向膨胀。

猫爪横销:该厂的高、中压缸的支撑属于下猫爪支撑，4个猫爪下都有横销与前轴承座、低压外缸（调速器端）的轴承座相连，用来固定汽缸在轴承座之间的位置。当汽缸温度变化时，高、中压缸在沿自己的猫爪横销作横向伸缩时，同时推动轴承座在轴向与汽缸一起前后移动，以保持转子与汽缸的轴向相对位置不变。

H形中心推拉梁:在高、中压外下缸前后两端各有一H形中心推拉梁（即工字销），通过螺栓、定位销等分别使高、中压缸与其前、后轴承座连接成一整体，用于传递汽缸胀缩时的推拉力，并保证汽缸相对于轴承座正确的轴向和横向位置。

前轴承座纵销:在前轴承座下设有纵销，该销位于前轴承座及其台板间的轴向中心线上，允许前轴承座作轴向自由膨胀，但限制其横向移动。

缸胀:整个机组以死点为中心，通过高、中压缸带动前轴承座向前膨胀。前轴承座的轴向位移就表示了高、中、低压缸向前膨胀值之和，一般说来，汽缸对座架的膨胀值称为绝对膨胀值，所以推力轴承处测得的轴向膨胀就称为高、中、低压缸的绝对膨，这就是我们通常所说的缸胀。该厂的缸胀测点在前箱的东侧，固定在前箱侧面。

发电机的滑销:发电机的滑销比较简单，如图所示，由两个纵销和两个横销组成，分别控制发电机横向和纵向的膨胀。

转子的死点:该厂机组推力轴承布置在前轴承箱内，机组正常运行中，由于高压缸前后压差大于中压缸前后压差，而低压缸由于对称布置其轴向推力基本相互抵消，布置在高压缸排汽和中压缸入口的两个平衡活塞可抵消大部分轴向推力，但仍还有部分剩余的推力依然存在，因此，机组轴向推力整体表现指向机头，布置在前箱靠近机头的推力瓦就是工作瓦，也就是说正常运行中工作瓦承受轴向推力，而非工作瓦是不承受轴向推力的。因此，工作的推力轴承（工作瓦）的位置就是转子相对于汽缸膨胀的死点。

转子、汽缸的膨胀：

在机组加热过程中，转子向发电机方向膨胀。而汽缸死点在低压缸纵销和横销中心线的交点上，高、中压缸向调速器端膨胀。

在高压部分：由于转子向发电机端膨胀，与汽流流动方向相反，而高压静叶持环随汽缸向调速器端膨胀，这样相对膨胀差为负胀差。胀差值应小于高压部分各级轴向间隙值，若超过了安装时的冷态轴向间隙值，就会导致动、静部件之间发生摩擦，造成事故。如图中所示，假设机组在启动中，则△1减小，△2增大，因此在启动和运行中必须严密控制胀差的变化。

在中压部分：中压静叶随汽缸向调速器端膨胀，而转子向发电机端膨胀，与汽流流动方向一致，产生正胀差。转子和汽缸膨胀的结果，会使各级静叶和动叶之间的轴向间隙增大，而使本级动叶与下级静叶之间轴向间隙减小，为此胀差量应由后者决定。图中△3增大，△4减小。

掌握了机组的结构及膨胀原理，就能正确的判断汽缸转子的膨胀方向和动静的变化规律，防止通流部分发生碰磨。

胀差的监测：

通常在汽轮机上设置有胀差监测表，用来连续监测转子相对于汽缸的膨胀量。该厂的胀差监测表设在4#轴承处，那么，胀差是怎么测出来得呢？如图所示，胀差检测器是通过一对固定在低压缸上的电涡流传感器来监测与转子之间位移的，也就是说，测点与低压缸成一体，汽缸膨胀时，调速侧的低压缸带动工字销和高压缸以及前箱一起向机头移动，而推力瓦又固定在前箱内，因此，推力瓦也在向机头移动；而转子又是以推力瓦为死点向发电机侧移动，也就是说，转子的死点其实是移动的，因此在4#瓦处测汽缸与转子的距离（实际是水平分量）就间接的测出了转子与汽缸的相对的膨胀差，就表征了汽缸与转子之间的间隙，这就是胀差。

轴向位移检测：轴向位移检测器，布置在前箱内机头处，测量转子的轴向位移。

什么是猫爪、横销、纵销、立销....汽缸的支承、膨胀和滑销系统