[科普中国]-反动式汽轮机

工作原理

在反动式汽轮机中，蒸汽不仅在喷嘴中膨胀加速，而且在流经动叶片通道时，蒸汽继续膨胀加速，即蒸汽在动叶栅中，不仅汽流的方向发生变化，而且其相对速度也有所增加。因此，动叶片不仅受到喷嘴出口高速汽流的冲动力作用，而且还受到蒸汽离开动叶栅时的反作用力，即反动式汽轮机既利用了冲动原理作功，又利用了反动原理作功。2

反动式汽轮机分类反动式汽轮机一般都是多级的。按照蒸汽在汽轮机中的流动方向分类，反动式汽轮机可分为轴流式和辐流式两种。

轴流式轴流式多级反动式汽轮机的动叶片直接装在轮鼓上，在每列叶片之前，装有静叶片。动叶片和静叶片的断面形状基本相同。压力为p0的新蒸汽由环形汽室进入汽轮机后，在第一级静叶栅中膨胀，压力降低，速度增加。然后进入第一级动叶栅，改变流动方向，产生冲动力。在动叶栅中，蒸汽继续膨胀，压力下降，流速增高。汽流在动叶栅中速度的增高，对动叶栅产生反动力。转子在冲动力和反动力的共同作用下旋转作功。从第一级流出的蒸汽依次进入以后各级重复上述过程，直到经过最后一级动叶栅离开汽轮机。由于蒸汽的比容随着压力的降低而增大，因此，叶片的高度相应增高，使流通面积逐级增大，以保证蒸汽顺利地流过。由于反动式汽轮机每一级前后都存在压力差，因而在整个转子上产生很大的轴向推力。为了减小这个轴向推力，反动式汽轮机不能象冲动式汽轮机那样采用叶轮结构，而是在转子前部装设平衡活塞来抵消轴向推力。活塞前的空间用联通管和排汽管联通，使活塞上产生一个向左的轴向推力，以达到平衡转子轴向推力的目的。3

辐流式辐流式多级反动式汽轮机有两个轴，叶轮分别安装在这两个转轴上，叶片分别垂直安装在两个叶轮的端面上，组成动叶栅。辐流式反动式汽轮机是利用反动作用原理来工作的，新蒸汽从新蒸汽管进入汽轮机蒸汽室，然后流经各级动叶栅逐渐膨胀，利用汽流对叶片的反动力推动叶轮旋转作功，从而将蒸汽的热能转变成机械能。辐流式汽轮机的两个转子按相反的方向旋转，可以分别带动两个发电机工作。3

反动式汽轮机特点反动式汽轮机与冲动式相反，在总功率相同时，其级数比冲动式多，但效率较高。由于蒸汽在反动级动叶栅中继续膨胀，在动叶栅两侧存在压力差，因此反动级不能部分进汽，所以反动式汽轮机的第一级(也即调节级)通常是冲动级或速度级：在结构上，由于反动级动叶栅两侧有压力差，为避免过大的轴向推力，一般采用转鼓型转子，这也可以使机组的轴向尺寸有所减少：此外，反动式汽轮机转子上一般都装有平衡盘，以平衡掉部分轴向推力。2

常见故障及解决办法反动式汽轮机在运行过程中，气缸由于铸造缺陷、受应力作用变形、隔板及汽封套或挂耳压板的膨胀间隙不合适、气缸密封剂杂质过多、螺栓紧力不足或紧固顺序不正确等原因，结合面常会出现变形、渗漏等现象，影响机组的安全运行。

反****动式汽轮机渗漏处理方法

针对气缸变形和泄漏的问题，首先要用长平尺和塞尺检查汽缸结合面的变形情况，再根据泄漏程度采取不同的解决方法：

1．汽缸变形较大或漏汽严重的结合面，采用研刮结合面的方法

如果上缸结合面变形在0.05mm范围内，以上缸结合面为基准面，在下缸结合面涂红丹或是压印蓝纸，根据痕迹研刮下缸。如果上缸的结合面变形量大，在上缸涂红丹，用大平尺研出痕迹，把上缸研平。

2．采用适当的汽缸密封材料

因反动式汽轮机汽缸密封剂还没有统一的国家标准和行业标准，产品质量参差不齐，在选择汽轮机汽缸密封剂时，就要选择产品质量有保证的正规生产厂家，以保证检修处理后汽缸的严密性。

3．局部补焊或在气缸结合面喷涂刷镀

由于汽缸结合面被蒸汽冲刷或腐蚀出沟痕，选用适当的焊条把沟痕添平，用平板或平尺研出痕迹，研刮焊道和结合面在同一平面内。当汽缸结合面大面积漏汽，间隙在0.50mm左右时，为了减少研刮的工作量，可用涂镀的工艺。

4．结合面加垫的方法

如果结合面的局部间隙泄漏不是很大，可用80-100目的铜网经热处理使其硬度降低，然后剪成适当的形状，铺在结合面的漏汽处，再配以汽缸密封剂。

5．控制螺栓应力的方法

如果汽缸结合面的变形较小，而且很均匀，可在有间隙处更换新的螺栓，或是适当的加大螺栓的预紧力。按从中间向两边同时紧固，也就是从垂弧最大处或是受力变形最大的地方紧固螺栓。

6.高分子复合材料修复方法

由于补焊及刷镀都有较大弊端，容易造成部件弯曲或变形，刷镀则受厚度限制，容易脱落。目前西方国家针对反动式汽轮机渗漏问题多应用高分子复合材料修复，其具有超强粘着力及优异抗压强度，试用于现场快速维修。3