汽機壓力設備取證學習資料

壓力管道、壓力容器

安全操作學習資料

培訓科編制

目錄

第一部分壓力管道的基本知識...........................................1

第一節壓力管道的基本術語.............................................1

第二節壓力管道的分類................................................2

第三節壓力管道的構成................................................3

第四節壓力管道的安全技術現狀.........................................3

第五節壓力管道的載荷和應力分類......................................5

第六節壓力管道的補償器和支吊架......................................7

第七節壓力管道操作的一般規定.........................................8

第二部分壓力容器的基本知識...........................................9

第一節壓力容器概述..................................................9

第二節壓力容器的使用簡介.............................................9

第三節壓力容器的分類...............................................10

第四節壓力容器的檢驗...............................................10

第五節壓力容器事故率高的原因........................................11

第六節壓力容器的安全操作與維護.....................................12

第七節壓力容器的安全附件............................................14

第三部分火電廠常見的壓力設備........................................15

第一節汽輪機本體....................................................15

第二節汽輪機的靜止部分..............................................16

第三節汽輪機的轉動部分..............................................22

第四節高壓加熱器....................................................24

第五節低壓加熱器...................................................27

第六節給水泵........................................................28

第七節除氧器........................................................31

第一部分壓力管道的基本知識

壓力管道是生產、生活中廣泛使用的可能引起燃爆或中毒等危險性較大的

特種設備。壓力管道分布極廣，凡有流體輸送的場合一般都用壓力管道。石油、

天然氣的長距離輸送，城鎮燃氣和公用動力蒸汽的輸送，各種石油、化工工業

生產裝置等都有大量管道。確保壓力管道安全使用，對于保障人民生命和國家

財產的安全具有特殊的意義。所以，許多經濟發達國家對壓力管道的安全管理

和監督監察制度有相應的法律、法規、標準、規定，還制定了整套執行監督機

制。這方面我國近年來也取得了明顯的進展。原勞動部在1996年4月頒布了《壓

力管道安全管理和監察規定》，指導全國壓力管道安全管理和監察工作實行規

范化管理。

第一節壓力管道的基本術語

壓力管道涉及的面很廣，涉及到管道組成的國家標準就數以百計，所用到

的術語很多。這里列出一部分，僅供參考。在具體使用某標準時還需仔細閱讀

該標準的術語解釋。

1、管道-由管道組成體和管道支承件組成，用于輸送、分配、混合、分離、

排放、計量、控制或制止流體流動的管子、管件、閥門、法蘭、墊片、螺栓連

接和其它組成件或受壓部件的裝配總成。

2、管道系統-由若干按獨立的設計條件組合的管道組成的系統。

3、壓力管道-本書中的壓力管道系指符合原勞動部1996年4月頒布的《壓

力管道安全管理和監察規定》限定的各種管道。包括最高工作壓力大于等于

0.IMPa（表壓力），輸送介質為氣（汽）體、液化氣體、可燃易爆有毒有腐蝕

性或最高工作溫度高于等于標準沸點的液體的管道。

4、工業管道-企業、事業單位所屬的用于輸送工藝介質的工藝管道、公用

工程管道和其它輔助管道。

5、公稱直徑-用標準的尺寸系列表示管子、管件、閥門等口徑的名義內直

徑。

6、公稱壓力-管子、管件、閥門等在規定溫度允許承受的以標準規定的系

列壓力等級表示的工作壓力。

7、工作壓力-管子、管件、閥門等管道組成件在正常運行條件下承受的壓

力。

8、設計壓力-在正常操作過程中、在相應設計溫度下、管道可能承受的最

高工作壓力。

9、壓力試驗-以液體或氣體為介質，對管道逐步加壓，達到規定的壓力，

以檢驗管道強度和密封性的試驗。

10、泄露性試驗-以氣體為介質，在設計壓力下，采用發泡劑、顯色劑、

氣體分子感測儀或其它專門手段等檢查管道系統中泄露點的試驗。

11、工作溫度-管道在正常操作條件下的溫度。

12、設計溫度-管道在正常操作過程中，在相應設計壓力下，管道可能承

受的最高或最低溫度。

13、管道組成件-用于連接或裝配管道的元件。它包括管件、閥門、法蘭、

墊片、堅固件，以及膨脹接頭、撓性接頭、耐壓軟管、疏水器、過濾器和分離

器等。

14、管道支承件-管道安裝件和附著件的總稱。

15、安裝件-將負荷從管子或管道附著件上傳遞到支承結構或設備上的元

件。包括吊桿、彈簧支吊架、斜拉桿、平衡錘、松緊螺栓、支撐桿、鏈條、導

軌、錨固件、鞍座、墊板。

第二節壓力管道的分類

壓力管道根據不同的特性有各種不同的分類方法。

1、根據管道承受內壓的不同可以分為真空管道、中低壓管道、高壓管道、

超高壓管道。

2、根據輸送介質的不同分為蒸汽管道、燃氣管道、工藝管道等，其中工藝

管道又以所輸送介質的名稱命名為各種管道。

3、按材料分有合金鋼管道、不銹鋼管道、碳鋼管道、有色金屬管道、非金

屬管道和復合材料管道等，其中又包含多種不同的材料。如有色金屬管道中有

銅管道、鋁管道等，復合管道有金屬復合管道、非金屬復合管道，金屬與非金

屬復合管道等。

從設計或施工要求、安全管理的不同角度出發，由于壓力管道所處環境不

同，組成結構千差萬別，若用同樣的高標準要求所有壓力管道，難免有不合理

的情況出現。譬如，不管具體情況一律以最苛刻的條件制定壓力管道的選材、

制造、安裝、質量檢驗標準，勢必在很多場合造成人力、物力、財力和時間的

嚴重浪費；反之，均以普通要求制訂標準，一些條件苛刻的管道的安全性就得

不到保證，我國不同部門根據不同情況分別對所管轄的壓力管道進行分類管理。

第三節壓力管道的構成

壓力管道的構成并非是千篇一律的，由于它所處的位置不同，功能有差異,

所需要的元器件就不同。管道構成的元器件比較多，除直管還有管件、閥門、

連接件、附件、支架等。有分支、相交的情況，這時可以使用三通、四通。在

不同管徑管子連接處用異徑管，異徑管有同心與偏心兩種，同心異徑管形狀成

軸對稱，應力分布情況較好，偏心異徑管一側在一條直線上，通常將這一側置

于下方，不論管徑有什么變化，支承高度相等，對支架設計較為方便，但這種

異徑管的應力集中現象尤為嚴重。波紋管也是一種管件，它可以吸收管道熱膨

脹變形，減小管道在溫度變化時引起長度變化而在管道的某個局部產生過大的

應力。

第四節壓力管道的安全技術現狀

1、壓力管道設計

壓力管道設計是否合理是壓力管道安全運行的基本保證。技術先進的國家,

對管道設計早就給予高度重視，尤其對溫度較高、直徑較大的管道，都要進行

嚴密的計算。為此，研制了多種專用計算軟件，這些國家在科學研究方面也做

了許多工作，花巨額資金模擬管道工況進行試驗研究，為設計提供可靠的依據,

他們的管道設計已達到較高的水平。在我國，原來的管道設計主要考慮布置，

不讓管子平面相交或管子與設備相交，對溫差應力只作簡單的分析。自從引進

國外先進技術并參于部分設計工作以后，逐步掌握了先進的設計方法。并引進

了國外軟件，需要時可以進行應力分析和振動分析等計算。經過嚴密計算設計

好的管道，其結構走向、支吊架型式和位置，使用彈簧支吊架的場合，各支吊

架使用的彈簧型號和彈簧預壓縮量都有明確的規定。但是，某些小型設計單位

和企業設計部門至今尚未具有這樣的條件。一般情況下，在改造項目和舊裝置

中不合理的情況較多，主要時熱應力和管系振動問題未能充分考慮。

2、管道振動

管道的振動是一種常見現象，嚴重的振動會加速裂紋擴展，威脅系統的安

全運行。與運轉設備相連接的管道，尤其與往復機械相連的管道，振動是不可

避免的，只要將振動控制在一定的范圍內就可以了。不穩定的兩相流、液擊、

地震、風等都會加劇管道的振動。在管道設計中對各種影響管道振動的因素應

予考慮。

3、管道結構設計

管道的結構設計既要滿足工藝要求，還要考慮應有適當的柔性，使管道既

具有吸收金屬熱膨脹變形的能力，又具有抵抗振動的能力。為盡量減小管道的

最大應力，在結構上要避免或減小應力集中，并設法將應力集中位置設置到應

力較低的位置。任何復雜管道，分叉是不可避免的，一種很典型的分支結構，

它出現在主管介質分兩路輸送的場合，這種場合必須有一個三通。由于流體分

成兩股后各股的量均比原來小，所需要的管子尺寸小了，緊接著就是異徑接頭,

為使管子最下部標高一致，常常采用偏心異徑接頭。這種位置管道的受力情況

是個空間力系，管件受力較復雜，異徑管小端又有應力集中，而偏心異徑管的

小端應力集中更嚴重。異徑管小端的應力比直管的應力高一倍以上，大小端管

徑相差越多，應力集中現象越嚴重，如公稱尺寸為400/200mm的異徑接頭小端

最大應力為與之相距0.3nl的直管應力的十倍左右，而偏心異徑管又比同心異徑

管的應力集中情況更嚴重。研究表明的兩種異徑管的應力分布情況，偏心異徑

管小端應力集中更嚴重。

4、管道的材料選用

材料選擇合理也是管道安全的重要因素，選材的差錯主要發生在以下幾種

情況：

⑴對介質的成分缺乏細致的研究。有些含量極少的成分隨時間而累計，由

本來沒有明顯損害而逐漸變得能威脅管道正常運行，有時候生產過程出現不穩

定而使某些有害物質含量超標，使管道受到意外損傷。

⑵維修時一時沒有設計選用的材料，時間又十分緊迫而不得不用代替材料

時，又未作周密考慮而采用了不合適的材料。

⑶領用的管件和管道附件的材料沒有認真查對而造成錯誤。

某石油化工廠一閥門的閥蓋與閥體連接螺栓用35號鋼代替原來的35CrMo,

強度明顯下降，不能保證密封，引起大火造成巨大經濟損失；某化肥廠合成塔

氣相出口安全閥的密封墊圈應用316L,實際卻用了2Crl3,因此，運行時腐蝕

很快，因發現得早，檢修及時未造成重大損失，但臨時停車檢修造成了很大的

間接經濟損失；某環氧樹脂廠一閥門按設計要求和樣本說明應用碳鋼閥體閥蓋

和不銹鋼閥座，實際卻使用鑄鐵閥座與35鋼閥座，最終閥門不能正常工作而引

起大事故。

5、管道的腐蝕與防護

壓力管道的工作環境是多種多樣的，許多場合與腐蝕性介質接觸，埋地長

輸管道還受到土壤和各種地下帶酸堿性的物質侵蝕，管道的腐蝕問題是一個普

遍的問題。防腐蝕對管道而言是很重要的問題。在工業管道中腐蝕是一種導致

管道失效的主要形式。例如1993年某發電廠一三通焊口側發生斷裂，應力腐蝕

是事故的根本原因；1994年張家口某廠一管道因腐蝕而減薄穿孔泄露引起爆炸,

造成嚴重事故；1978年東北一輸油管道腐蝕形成空洞，跑油數百噸。

針對腐蝕問題，要采用各種防腐蝕措施，目前采取的防腐蝕措施主要有選

用耐腐蝕材料、耐腐蝕涂層，增加壁厚附加量，采取有利于提高耐腐蝕性能的

結構等。

6、壓力管道的質量檢驗

質量檢驗是整個質量保證體系中一個十分重要的環節。壓力管道的安全運

行離不開質量檢驗，新裝置安裝過程中也要及時做好質量檢查。無損檢測是重

要的檢查環節，為保證焊縫的質量，進行無損檢測是必不可少的，但保證焊接

各個環節的質量更是保證管道質量的基本條件。除焊接質量外，法蘭墊片連接

的密封性也是很重要的因素。最后還要分步進行試壓、試運行。嚴格的質量檢

查是管道安全的一個重要環節。

第五節壓力管道的載荷和應力分類

1、壓力管道的載荷

作用于壓力管道的載荷有管內介質產生的壓力，管子重量（包括管內介質、

保溫材料等）產生的均布載荷，閥門、三通、法蘭等管件重量產生的集中載荷，

管道支吊架產生的反力，管道溢度變化熱脹冷縮受約束產生的熱載荷，管道安

裝施工時各部分尺寸誤差產生的安裝殘余應力，與管道連接的設備變位或其它

原因的管端位移引起管系變形而產生的載荷等等。它們都使管道產生內力和變

形。此外，由于管內介質壓力脈動引起的管道振動以及液擊產生的沖擊波等也

是管系設計中必須加以考慮的載荷。由于不同特征的載荷產生的應力性態及其

對破壞的影響不同。因此需要對載荷進行分類。

⑴根據載荷作用時間的長短可以分為恒載荷和活載荷。恒載荷是指恃續作

用于管道的載荷，如介質壓力、管道自重、支吊架反力、熱脹受約束產生的熱

負荷、應變自均衡產生的自拉力和殘余應力等；活載荷是指臨時作用于管道的

載荷。

⑵根據載荷作用的性質可以分為靜力載荷和動力載荷。靜力載荷是指緩慢、

毫無振動地加到管道上的載荷，它的大小和位置與時間無關，或者是極為緩慢

地變化，可略去慣性力的影響，不使管道產生顯著運動。動力載荷是指隨時間

迅速變化的載荷，使管道產生顯著的運動。而且必須考慮慣性力的影響.例如

管道的振動、閥門突然關閉時的壓力沖擊、地震等。

2、應力分類

管道在壓力載荷、機械載荷及熱負荷等作用下在整個管路或某些局部區域

產生不同性質的應力。對于不同性質的應力應當區別對待.根據它對管道破壞

所起作用的不同，給予不同的限定。壓力管道的應力一般可分為一次應力（P）、

二次應力（Q）和峰值應力（F）。

⑴一次應力是由于外載荷作用而在管道內部產生的正應力或剪應力，它必

須滿足力與力矩的平衡法則。一次應力的基本特征是非自限性的，它始終隨載

荷的增加而增加，超過屈服極限或持久強度，將使管道發生過度的變形而破壞。

⑵二次應力是管道由于變形受約束而產生的正應力或剪應力，它本身不直

接與外力相平衡。二次應力的特點是有自限性，當局部范圍內的材料產生屈服

或小量變形時，相鄰部分之間的約束便得到緩和，使變形趨向協調不再繼續發

展，而應力自動地限制在一定的范圍內。例如，管道由于熱脹冷縮和其它位移

受約束而產生的應力屬于二次應力。

⑶峰值應力是出于載荷、結構形狀的局部突變而引起的局部應力集中的最

高應力值。峰值應力的特征是整個結構不產生任何顯著的變形，它是疲勞破壞

和脆性斷裂的可能根源。例如：管道中小的轉彎半徑處，焊縫咬邊處等的應力

屬于峰值應力。

3、熱應力的概念

物體一般都有熱脹冷縮的性質，管道也不例外，如果溫度變化時，管道不

受外界的限制而完全自由地伸縮，這時管道中并不產生熱應力。但是，如果管

道受到約束，溫度變化時不能自由地膨脹或伸縮，這時管道將產生熱應力，或

稱溫度應力。

第六節壓力管道的補償器和支吊架

1、管道補償器

⑴管道的熱應力與管道柔性（即彈性）有關，因此在溫度較高的管道系統中，

常常設置一些彎曲的管段或可伸縮的裝置以增加管道的柔性.減小熱應力。這

些能減小熱應力的彎曲管段和伸縮裝置稱為補償器。

⑵根據補償器的形成可以將其分成兩類：一類是由于工藝需要在布置管道

時自然形成的彎曲管段，稱為自然補償器，如L型補償器和z型補償器。另一

類是專門設置用于吸收管道熱膨脹的彎曲管段或伸縮裝置，稱為人工補償器，

如波紋式補償器或填料函式補償器等。

由于自然補償器是在布置管道時自然形成的，不必多費管材，也不增加管

內介質的流動阻力.因此應盡量采用自然補償器.只有在自然補償器不能滿足

要求時，才采用人工補償器。

2、管道支吊架

管道支吊架是管系中不可缺少的組成部分。支吊架的功能可概括為三個方

面：承受管道載荷、限制管道位移和控制管道振動。其中以承受管道重力載荷

為支吊架最主耍、最普遍的功能。正確選用支吊架.可以減小管系的應力及管

道對設備的推力和力矩，使管道和設備能夠長期安全運行。

⑴管道支吊架的類型

根據管道支吊裝置承載、限位和防振三大功能.以及各種支吊裝置的性能

和用途，可將其分為承重支吊架、限位支吊裝置二類。

①承重支吊架

以支承管道自重（包括管件、管內介質、保溫層等）為目的的裝置，統稱為

承重支吊架或簡稱支吊架。支吊架按其承載結構與管道在空間的相對位置可分

為支架和吊架兩類。由管下部支承管重的叫支架.其承重部件受壓縮載荷；由

管上方懸吊的叫吊架，其承重部件受拉伸載荷。承重支吊架按其在管道垂直（上

下）位移時載荷的變化情況大致分為恒力支吊架、變力支吊架和鋼性支吊架三

種。

②限位支吊裝置

以限制和約束管系因熱膨脹等原因產生位移為目的的裝置。統稱為限位支

吊裝置。限位支吊裝置按其特性可分為限位裝置，導向支架（導向裝置），固定

支架三種。

第七節壓力管道操作的一般規定

1、壓力管道在使用前做好一切準備工作，落實各項安全措施。

2、凡操作壓力管道的人員必須熟知所操作壓力管道的性能和有關安全知

識。非本崗人員嚴禁操作。值班人員應嚴格按照規定認真做好運行記錄和交接

班記錄，交接班應將設備及運行的安全情況進行交底。交接班時要檢查管道是

否完好。

3、壓力管道本體上的安全附件應齊全，并且是靈敏可靠，計量儀表應經質

監部門進行檢驗合格在有效期內。

4、壓力管道在運行過程中，要時刻觀察運行狀態，隨時做好運行記錄。注

意壓力、溫度是否在允許范圍內，是否存在介質泄漏現象，設備的本體是否有

肉眼可見的變形等，發現異常情況立即采取措施并報告（壓力表、安全閥等要

定期手動排放一次，并做出記錄）。常規檢查項目如下：

⑴各項工藝指標參數、運行情況和系統平穩情況。

⑵管道接頭、閥門及管件密封情況。

⑶保溫層、防腐層是否完好。

⑷管道振動情況。

⑸管道支吊架的緊固、腐蝕和支撐以及基礎完好情況。

⑹管道之間以及管道與相鄰構件的連接情況。

⑺閥門等操作機構是否靈敏、有效。

⑻安全閥、壓力表、爆破片等安全保護裝置的運行、完好情況。

⑼靜電接地、抗腐蝕陰陽極保護裝置完好情況。

（10）其它缺陷或異常等。

5、在停汽又重新供汽時，應檢查管道及連接的閥門及相關附件等是否完好。

送汽時，供汽閥門應逐漸開大到正常，壓力不得超過規定壓力。

6、檢修管道時應關閉水氣閥門，泄壓降溫后再作業。作業中人員要避開閥

門、管口等，防止燙傷等傷害。

第二部分壓力容器的基本知識

第一節壓力容器概述

1、定義

壓力容器，是指盛裝氣體或者液體，承載一定壓力的密閉設備。貯運容器、

反應容器、換熱容器和分離容器均屬壓力容器

2、概述

為了與一般容器（常壓容器）相區別，只有同時滿足下列三個條件的容器，

才稱之為壓力容器：

⑴工作壓力大于或者等于0.IMPa［工作壓力是指壓力容器在正常工作情況

下，其頂部可能達到的最高壓力（表壓力）］,（不含液體靜壓力）。

⑵內直徑（非圓形截面指其最大尺寸）大于或者等于0.15m。且容積（V）

大于或者等于0.025立方米，工作壓力與容積的乘積大于或者等于2.5MPa-L（容

積是指壓力容器的幾何容積）。

⑶盛裝介質為氣體、液化氣體以及介質最高工作溫度高于或者等于其標準

沸點的液體。

第二節壓力容器的使用簡介

壓力容器的用途十分廣泛，它在石油化學工業、能源工業、科研和軍工等

國民經濟的各個部門都起著重要作用的設備。壓力容器一般由簡體、封頭、法

蘭、密封元件、開孔和接管、支座等六大部分構成容器本體。此外，還配有安

全裝置、表計及完成不同生產工藝作用的內件。壓力容器由于密封、承壓及介

質等原因，容易發生爆炸、燃燒起火而危及人員、設備和財產的安全及污染環

境的事故。目前，世界各國均將其列為重要的監檢產品，由國家指定的專門機

構，按照國家規定的法規和標準實施監督檢查和技術檢驗。

第三節壓力容器的分類

壓力容器的分類方法很多，從使用、制造和監檢的角度分類，有以下幾種:

1、按承受壓力的等級分為：低壓容器、中壓容器、高壓容器和超高壓容器。

⑴低壓容器0.lMPa<P<1.6MPa

⑵中壓容器1.6MPa<P<lOMPa

⑶高壓容器10MPa<P<100MPa

⑷超高壓容器P>100MPa

2、按盛裝介質分為：非易燃、無毒；易燃或有毒；劇毒。

3、按工藝過程中的作用原理不同分為：

⑴反應容器（代號R）:用于完成介質的物理、化學反應的容器。如反應器、

反應釜、分解鍋、硫化罐、分解塔、聚合釜、高壓釜、超高壓釜、合成塔、變

換爐、蒸煮鍋、蒸球、蒸壓釜、煤氣發生爐等。

⑵換熱容器（代號E）:用于完成介質的熱量交換的容器。如管殼式余熱鍋

爐、熱交換器、冷卻器、冷凝器、蒸發器、加熱器、消毒鍋、染色器、烘缸、

蒸炒鍋、預熱鍋、溶劑預熱器、蒸鍋、蒸脫機、電熱蒸汽發生器、煤氣發生爐

水夾套等。

⑶分離容器（代號S）:用于完成介質的質量交換、氣體凈化、固、液、氣

分離的容器。主要是用于完成介質的流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離的壓力

容器，如分離器、過濾器、集油器、緩沖器、洗滌器、吸收塔、銅洗塔、干燥

塔、汽提塔、分汽缸、除氧器等。

⑷貯運容器（代號C,其中球罐代號B）：用于盛裝液體或氣體物料、貯運

介質或對壓力起平衡緩沖作用的容器。主要是用于儲存、盛裝氣體、液體、液

化氣體等介質的壓力容器，如各種型式的儲罐。

第四節壓力容器的檢驗

1、壓力容器的外部檢查

壓力容器的外部檢查亦稱運行中檢查，檢查的主要內容有：壓力容器外表

面有無裂紋、變形、泄漏、局部過熱等不正常現象；安全附件是否齊全、靈敏、

可靠；緊固螺栓是否完好、全部旋緊；基礎有無下沉、傾斜以及防腐層有無損

壞等異常現象。外部檢查既是檢驗人員的工作，也是操作人員日常巡回檢查項

目。發現危及安全現象（如受壓元件產生裂紋、變形、嚴重泄滲等）應予停車

并及時報告有關人員。

2、壓力容器內外部檢驗

壓力容器內外部檢驗必須在停車和容器內部清洗干凈后才能進行。檢驗的

主要內容除包括外部檢查的全部內容外，還要檢驗內外表面的腐蝕磨損現象；

用肉眼和放大鏡對所有焊縫、封頭過渡區及其他應力集中部位檢查有無裂紋，

必要時采用超聲波或射線探傷檢查焊縫內部質量；測量壁厚。若測得壁厚小于

容器最小壁厚時，應重新進行強度校核，提出降壓使用或修理措施；對可能引

起金屬材料的金相組織變化的容器，必要時應進行金相檢驗；高壓、超高壓容

器的主要螺栓應利用磁粉或著色進行有無裂紋的檢查等。通過內外部檢驗，對

檢驗出的缺陷要分析原因并提出處理意見。修理后要進行復驗。壓力容器內外

部檢驗周期為每三年一次，但對強烈腐蝕性介質、劇毒介質的容器檢驗周期應

予縮短。運行中發現有嚴重缺陷的容器和焊接質量差、材質對介質抗腐蝕能力

不明的容器也均應縮短檢驗周期。

3、壓力容器全面檢驗

壓力容器全面檢驗除了上述檢驗項目外，還要進行耐壓試驗（一般進行水

壓試驗）。對主要焊縫進行無損探傷抽查或全部焊縫檢查。但對壓力很低、非

易燃或無毒、無腐蝕性介質的容器，若沒有發現缺陷，取得一定使用經驗后，

可不作無損探傷檢查。容器的全面檢驗周期，一般為每六年至少進行一次。對

盛裝空氣和惰性氣體的制造合格容器，在取得使用經驗和一兩次內外檢驗確認

無腐蝕后，全面檢驗周期可適當延長。

第五節壓力容器事故率高的原因

設備事故率的大小，影響因素較多，也十分復雜。它不但與整個工業領域

的各項技術水平有關，而且還與社會文化和人的素質有關。

在相同的條件下，壓力容器的事故率要比其他機械設備高得多。本來壓力

容器大多數是承受靜止而比較穩定的載荷，并不像一般轉動機械那樣容易因過

度磨損而失效，也不像高速發動機那樣因承受高周期反復載荷而容易發生疲勞

失效。究其原因，主要有以下幾方面：

1、技術條件

⑴使用條件比較苛刻。壓力容器不但承受著大小不同的壓力載荷（在一般

情況下還是脈動載荷）和其他載荷，而且有的還是在高溫或深冷的條件下運行,

工作介質又往往具有腐蝕性，工況環境比較惡劣。

⑵容易超負荷。容器內的壓力常常會因操作失誤或發生異常反應而迅速升

高，而且往往在尚未發現的情況下，容器即已破裂。

⑶局部應力比較復雜。例如，在容器開孔周圍及其他結構不連續處，常會

因過高的局部應力和反復的加載卸載而造成疲勞破裂。

⑷常隱藏有嚴重缺陷。焊接或鍛制的容器，常會在制造時留下微小裂紋等

嚴重缺陷，這些缺陷若在運行中不斷擴大，或在適當的條件（如使用溫度、工

作介質性質等）下都會使容器突然破裂。

2、使用管理

⑴使用不合法。購買一些沒有壓力容器制造資質的工廠生產的設備作為承

壓設備，并非法當壓力容器使用，以避開報裝、使用注冊登記和檢驗等安全監

察管理，留下無窮后患。

⑵容器雖合法而管理操作不符合要求。企業不配備或缺乏懂得壓力容器專

業知識和了解國家對壓力容器的有關法規、標準的技術管理人員。壓力容器操

作人員未經必要的專業培訓和考核，無證上崗，極易造成操作事故。

⑶壓力容器管理處于“四無”狀態。即一無安全操作規程，二無建立壓力

容器技術檔案，三無壓力容器持證上崗人員和相關管理人員，四無定期檢驗管

理。使壓力容器和安全附件處于盲目使用、盲目管理的失控狀態。

⑷擅自改變使用條件，擅自修理改造。經營者無視壓力容器安全，為了適

應某種工藝的需要而隨意改變壓力容器的用途和使用條件，甚至帶“病”操作,

違規超負荷超壓生產等造成嚴重后果。

⑸地方政府的安全監察管理部門和相關行政執法部門管理不到位。安全監

察管理部門和相關行政執法部門的工作未能使用社會主義市場經濟的發展，特

別是規模小、分布廣的民營和私營企業的激增，使壓力容器的安全監察管理存

在盲區和管理不到位的現象，助長了壓力容器的違規使用和違規管理。

第六節壓力容器的安全操作與維護

1、壓力容器的安全操作

⑴操作的基本要求

①平穩操作。加載和卸載應緩慢，并保持運行期間載荷的相對穩定。

壓力容器開始加載時，速度不宜過快，尤其要防止壓力的突然升高。過高

的加載速度會降低材料的斷裂韌性，可能使存在微小缺陷的容器在壓力的快速

沖擊下發生脆性斷裂。

高溫容器或工作壁溫在0℃以下的容器，加熱和冷卻都應緩慢進行，以減小

殼壁中的熱應力。

操作中壓力頻繁地和大幅度地波動，對容器的抗疲勞強度是不利的，應盡

可能避免，保持操作壓力平穩。

②防止超載。防止壓力容器過載主要是防止超壓。壓力來自器外（如氣體壓

縮機、蒸汽鍋爐等）的容器，超壓大多是由于操作失誤而引起的。為了防止操作

失誤，除了裝設連鎖裝置外，可實行安全操作掛牌制度。在一些關鍵性的操作

裝置上掛牌，牌上用明顯標記或文字注明閥門等的開閉方向、開閉狀態、注意

事項等。對于通過減壓閥降低壓力后才進氣的容器，要密切注意減壓裝置的工

作情況，并裝設靈敏可靠的安全泄壓裝置。

由于內部物料的化學反應而產生壓力的容器，往往因加料過量或原料中混

入雜質，使反應后生成的氣體密度增大或反應過速而造成超壓。要預防這類容

器超壓，必須嚴格控制每次投料的數量及原料中雜質的含量，并有防止超量投

料的嚴密措施。

貯裝液化氣體的容器，為了防止液體受熱膨脹而超壓，一定要嚴格計量。

對于液化氣體貯罐和槽車，除了密切監視液位外，還應防止容器意外受熱，造

成超壓。如果容器內的介質是容易聚合的單體，則應在物料中加入阻聚劑，并

防止混入可促進聚合的雜質。物料貯存的時間不宜過長。

除了防止超壓以外，壓力容器的操作溫度也應嚴格控制在設計規定的范圍

內，長期的超溫運行也可以直接或間接地導致容器的破壞。

⑵容器運行期間的檢查。容器專責操作人員在容器運行期間應經常檢查容

器的工作狀況，以便及時發現操作上或設備上的不正常狀態，采取相應的措施

進行調整或消除，防止異常情況的擴大或延續，保證容器安全運行。

對運行中的容器進行檢查，包括工藝條件、設備狀況以及安全裝置等方面。

①工藝條件方面，主要檢查操作壓力、操作溫度、液位是否在安全操作規

程規定的范圍內，容器工作介質的化學組成，特別是那些影響容器安全（如產生

應力腐蝕、使壓力升高等）的成分是否符合要求。

②設備狀況方面，主要檢查各連接部位有無泄漏、滲漏現象，容器的部件

和附件有無塑性變形、腐蝕以及其他缺陷或可疑跡象，容器及其連接管道有無

振動、磨損等現象。

③安全裝置方面，主要檢查安全裝置以及與安全有關的計量器具是否保持

完好狀態。

⑶容器的緊急停止運行。壓力容器在運行中出現下列情況時，應立即停止

運行：

①容器的操作壓力或壁溫超過安全操作規程規定的極限值，而且采取措施

仍無法控制，并有繼續惡化的趨勢。

②容器的承壓部件出現裂紋、鼓包變形、焊縫或可拆連接處泄漏等危及容

器安全的跡象。

③安全裝置全部失效，連接管件斷裂，緊固件損壞等，難以保證安全操作。

④操作崗位發生火災，威脅到容器的安全操作。

⑤高壓容器的信號孔或警報孔泄漏。

2、壓力容器的維護保養

做好壓力容器的維護保養工作，可以使容器經常保持完好狀態，提高工作

效率，延長容器使用壽命。

第七節壓力容器的安全附件

1、壓力容器的主要安全附件

根據《壓力容器維護檢修規程》規定壓力容器上應分別安裝安全閥，爆破

片，壓力表，液面計和測溫儀表，切斷閥等安全附件。

2、壓力容器的安全裝置

⑴安全泄壓裝置：如安全閥、防爆片、易熔塞等。

為了保證安全生產，要求某些閥門在介質壓力超過規定數值時，能自動打

開排泄介質，防止設備和管路破壞。壓力正常后又能自動閉合，具有這種作用

的閥門稱為安全閥。

常用安全閥分為彈簧式安全閥，脈沖式安全閥和杠桿式（即重錘式）安全

閥。

⑵截流止漏裝置：如緊急切斷閥。

⑶參數測量儀表：如壓力表、液位計、溫度計等。

①壓力容器上安裝的壓力表精度和量程的要求

壓力表的精度對于低壓容器不得低于2.5級。對于中壓高壓容器不應低于

1.5級。壓力表表盤的量程應為容器最高工作壓力的1.5?3倍，一般取2倍為

宜。壓力表刻度盤上應劃有紅線，以指出容器的最高工作壓力。

②在腐蝕性介質中對壓力表的要求

腐蝕性介質中，如在氨和H2s等介質中，由于介質對壓力表的彈簧有腐蝕

作用，因此要用耐腐蝕的不銹鋼壓力表，不得選用通常的銅質壓力表，以免腐

蝕穿孔，對高溫高壓場合，要用耐高溫高壓的壓力表。

第三部分火電廠常見的壓力設備

第一節汽輪機本體

1、汽輪機的主要工作原理

具有一定壓力和溫度的蒸汽流經固定不動的噴嘴，并在其中膨脹，蒸汽的

壓力、溫度不斷降低，速度不斷增加，使蒸汽的熱能轉化為動能。然后，噴嘴

出口的高速汽流以一定的方向進入裝在葉輪上的動葉通道中，由于汽流速度的

大小和方向改變，汽流給動葉片一作用力，推動葉輪旋轉做功。可見，一列固

定的噴嘴和與它相配合的動葉片構成了汽輪機的基本做功單元，稱為汽輪機的

級。可以通過沖動和反動兩種不同的作用原理使蒸汽的熱能轉化為機械功。

⑴沖動作用原理

由力學知識，當一運動物體碰到另一個靜止的物體或者運動速度低于它的

物體時，就會受到阻礙而改變其速度的大小或方向，同時阻礙它的物體一個作

用力，該作用力稱為沖動力。運動物體質量的大小和速度的變化決定了沖動力

的大小，質量越大，沖動力越大；速度變化越大，沖動力越大。若在沖動力作

用下，阻礙運動物體的速度改變，則運動物體就做出了機械功。根據能量守恒

定律，運動物體動能的變化值就等于其所做出的機械功。利用沖動力做功的原

理，稱為沖動作用原理。

按沖動原理做功的動葉通道，噴嘴出口的蒸汽以相對速度乃進入動葉通道,

由于受到動葉的阻礙，汽流方向不斷改變，最后以相對速度g流出動葉通道，

在流動中蒸汽對動葉產生一個輪周方向的沖動力Fi,該力對動葉做功使動葉轉

動。沖動作用原理的特點是蒸汽僅把從噴嘴獲得的動能轉化為機械功，蒸汽在

動葉通道中不斷膨脹，動葉通道不收縮。利用沖動作用的原理制成的汽輪機稱

為沖動式汽輪機。

⑵反動作用原理

根據動量守恒定律，當氣體從容器中加速流出時，要對容器產生一個與流

動方向相反的力，稱為反動力，利用反動力做功的原理，稱為反動作用原理。

火箭的發射是利用反動作用原理的典型例子，火箭內燃料燃燒時，大量氣體從

火箭尾部噴出，高速汽流就給火箭一個與汽流方向相反的作用力，使火箭向上

運動。

蒸汽流經利用反動原理做功的級時，先在噴嘴中膨脹，壓力降低，速度增

加。進入動葉后，一方面通過速度方向的改變產生沖動力月，另一方面蒸汽在

動葉中繼續膨脹，壓力降低，所產生的始降轉化為動能，由于動葉是旋轉的，

所以這一轉化造成動葉出口的相對速度g大于相對出口速度電，相對速度的增

加使汽流產生了作用于動葉上的與汽流方向相反的反動力￡。在蒸汽的沖動力

和反動力合力作用下的輪周方向分力4推動動葉旋轉做功。反動作用原理的基

本特點是蒸汽在動葉流道中不僅要改變方向，而且還要膨脹加速，從結構上看

動葉通道是逐漸收縮的。利用反動作用原理制成的汽輪機稱為反動式汽輪機。

第二節汽輪機的靜止部分

1、汽缸

汽輪機的汽缸是用來調節汽室及噴嘴、隔板、軸封、滑銷等連成一體與汽

輪機轉子部分組成通流部分，從而保證蒸汽在汽輪機內做功過程的基礎部件。

中小型汽輪機都是單層汽缸。整體成圓柱形，由中分面將汽輪機分為上下

兩部分。上半部分叫上汽缸，又稱汽缸蓋。下半部分叫下汽缸。上下汽缸在接

合面處用大螺栓連成一體。每半汽缸又分為高壓缸（前汽缸）、低壓缸（后汽

缸）兩部分，兩者在垂直接合面處用螺栓連成一體。有的汽輪機在垂直接合面

處還采用密封焊，以保證結合的嚴密性。垂直接合面在發電廠檢修中一般不進

行分解。

中小型汽輪機的汽缸多經鑄造而成。對上、下汽缸水平接合面的要求比較

嚴格，當上、下汽缸合在一起時，一般要求在水平接合面處0.05mm塞尺不能塞

入，在緊固部分螺栓后，要求0.03mm塞尺不能塞入。若間隙大，嚴密性不好，

水平接合面處則容易漏汽。

大中型汽輪機的低壓缸和排汽室，有的采用焊接結構。這是因為，隨著機

組功率的增大，低壓汽缸的尺寸和質量也相應的增大，鑄造困難，質量不易保

證。采用焊接結構，易于制造。

為提高汽缸的強度，保證接合面的嚴密性，降低機組啟動、停止和工況變

動時的熱應力，高壓汽輪機及高壓汽輪機的隔板是通過隔板套與汽缸相連的。

大功率高壓汽輪機的汽缸，還有的做成內外雙層汽缸形式及無水平接合面的圓

桶形。

汽輪機啟停運行方式不當、停機檢修時在較高溫度下揭缸、檢修工藝不當

等都會破壞接合面的嚴密性。若在制造過程中消除應力不充分，汽缸在經過長

時間運行后，其水平接合面會產生變形。

我廠C60-8.83/0.981型汽輪機的汽缸是由前汽缸、中汽缸和后汽缸組成

的。前缸和中缸為鑄鋼件，后汽缸為鑄鐵件。在設計中前汽缸有良好的對稱形

狀，避免了水平中分面法蘭的過厚過寬，以盡量減少熱應力和熱變形引起的結

合面漏汽。前汽缸與中汽缸的連接是借助垂直法蘭連接的。為確保密封性良好,

法蘭面上十字交叉部位開有密封槽，在現場灌注密封涂料以加強密封性。蒸汽

室、噴嘴室與前汽缸焊為一體，四個蒸汽室分別布置在機組的前部左上、下側

和右上、下側，并有四根導汽管與主汽門相連。

中汽缸為簡單的分上、下半的圓筒結構，下半部有兩個工業抽汽口，右側

配一個支座和杠桿連接口，以固定旋轉隔板油動機和安裝旋轉隔板調節連桿。

借助后部的垂直法蘭與后汽缸相連。

后汽缸與后軸承座鑄為一體，用排汽接管與凝汽器相連，左右兩側支承在

后座架上。后軸承座內布置了汽輪機后軸承。在后軸承蓋上安裝了機組的盤車

設備。在后汽缸上半裝有排大氣裝置，當背壓高于大氣壓時能自動打開，保護

后汽缸和凝汽器。

2、汽缸的支承和滑銷系統

⑴汽缸的支承

中小型汽輪機的高壓缸，多采用垂直的半圓法蘭與前軸承座連成一體。高

壓缸以貓爪支承在前軸承座上，而低壓缸以左右側伸出的支承腳支承在低壓缸

的缸座上。無論采用那種支承連接方式，完全是根據機組結構設計和機組熱膨

脹的要求而定的。

當汽輪機啟動、停機及負荷變化時，汽缸和轉子都會產生膨脹或收縮，由

于轉子的受熱面積比汽缸大，且質量比汽缸小，故蒸汽對汽缸的換熱系數要比

蒸汽對轉子的換熱系數小得多，當機組受熱膨脹時，轉子的膨脹量大于汽缸膨

脹量，稱為正差脹；而受冷卻收縮時，轉子的收縮量大于汽缸收縮量，稱為負

差脹。本機組以推力軸承作為轉動軸系的相對膨脹“死點”，布置在前軸承座

上。汽缸的死點位于低壓缸排汽中心處。當機組受熱時，轉子是從死點（推力盤）

沿軸向電機側膨脹。

⑵滑銷系統

汽輪機在啟動、停止和運行時，汽缸溫度變化很大。為了保證汽缸能夠定

向自由膨脹，避免因膨脹不勻而造成的應力，同時又要保證汽缸與轉子中心一

致，保證動靜間隙，避免由于動靜間隙過小而造成振動，汽輪機機組都設置了

滑銷定位系統。汽輪機的滑銷系統有縱銷、立銷、橫銷、角銷等。縱銷位于軸

承滑動接觸面上，導引軸承座和汽缸沿軸方向膨脹；橫銷位于軸承座、汽缸座

架滑動接合面及貓爪處，導引軸承座或汽缸沿橫向膨脹，并與縱銷配合決定汽

缸膨脹的死點；立銷位于汽缸和軸承座連接處，導引汽缸沿垂直方向膨脹。

3、隔板、隔板套和噴嘴

在沖動式汽輪機中，蒸汽由熱能轉變為動能的過程是在噴嘴中發生的。蒸

汽流過變截面的噴嘴汽道之后，體積膨脹，壓力降低，流速增加，然后按一定

的噴射角度進入動葉片中做功。

汽輪機汽缸中的隔板是由隔板外緣、噴嘴、隔板體構成的圓形板裝組合體。

汽缸內一級隔板與其后的一級葉輪組成一個壓力級。隔板分問上下兩個半圓，

在中分面上有定位鍵，以保障上下隔板組成一體。

在汽輪機中，通常將裝在調節汽室上的噴嘴組合體簡稱為噴嘴組。它是由

噴嘴外緣、噴嘴及噴嘴組內緣所組成的。

汽輪機通過各個調速汽閥，控制各自的噴嘴，達到控制汽輪機進氣量的目

的，從而使機組啟動時能平穩地控制轉速，并入電網后穩定地調整負荷。

大中型機組特別是高壓汽輪機組，每只調速汽閥和其控制的噴嘴各自組成

一個和其它汽閥互不相通的汽道單獨的噴嘴室。進汽室、噴嘴室與汽缸分

開。進汽室、噴嘴室與對應的調速汽閥也分成四個單獨的部分。這種結構的噴

嘴室，在控制時是先從汽缸內裝入噴嘴室，調好位置，定好徑向、周向的導向

鍵后，將噴嘴室和汽缸焊在一起。這種結構的特點是：

⑴汽缸形狀簡單，便于制造和加工。

⑵進汽室、噴嘴室沿圓周對稱布置，受熱均勻，減小了熱應力。

⑶高溫高壓蒸汽只和進汽室噴嘴室接觸，而汽缸承受的是調節級后的溫度、

壓力，所以，汽缸可以用低一級的材料制造。

⑷噴嘴室與汽缸間有徑向及周向的導向鍵，當噴嘴室受熱膨脹時，可按預

定方向膨脹，而不影響噴嘴室和汽缸間的對中，也可避免噴嘴室和汽缸間產生

的附加熱應力。

汽輪機隔板按制造方法來分，可分為鑄造隔板、焊接隔板、組合式隔板三

種。

4、汽封

汽輪機是高速轉動的機械，轉子（主軸、動葉）與汽缸、隔板之間必須有一

定的軸向和徑向間隙，以免機組在轉動時動靜部分發生摩擦。然而間隙的存在

就會導致漏汽。這樣不僅會降低機組的效率，還會影響機組的安全運行。為減

小蒸汽的泄漏和防止空氣漏入，在汽輪機的各有關部位設置了各種汽封。按用

途分，汽封可分為軸端汽封和通流部分汽封兩大類。軸端汽封簡稱軸封，設置

在汽缸兩端與主軸之間。通流部分汽封包括隔板及圍帶汽封等。

⑴軸封

由于汽缸內與大氣壓力不相等，必然會造成蒸汽或大氣的流動。在壓力側，

蒸汽漏出，造成工質損失，惡化運行環境，并加熱軸頸，使蒸汽進入軸承室，

使油質惡化。在真空側空氣的漏入會破壞真空，增大真空的抽氣負荷，這都將

降低汽輪機的效率。為此在轉子穿過汽缸兩端處裝有軸封。軸封是由許多汽封

片組成的曲徑迷宮式汽封。它可以減少漏汽，漏汽從“Y”腔室中維持一低真空,

以防止蒸汽通過該腔室，泄漏到汽輪機機房，如圖2-1-4軸封示意圖。

⑵通流部分汽封

動葉頂部和根部的汽封叫做通流部分汽封，用來阻礙蒸汽從動葉兩端漏汽。

通常的結構形式為動葉頂端圍帶及動葉根部有個凸出部分以減少軸向間隙，圍

帶與裝在汽缸或隔板套上的阻汽片組成減小徑向間隙，使漏汽損失減小。

⑶汽封的主要結構形式

汽封的結構類型有曲徑式和迷宮式。曲徑式汽封有梳齒形（平齒、高低齒）、

J形、縱樹形三種。

曲徑式汽封的工作原理：一定壓力的蒸汽流經曲徑式汽封時，必須依次經

過汽封齒尖與軸凸肩形成的狹小間隙，當經過第一個間隙時流通面積減小。蒸

汽流速增大，壓力降低。隨后高速汽流進入小室，通流面積突然變大，流速降

低，氣流轉向，發生撞擊和產生渦流等現象，速度降到近似為零，蒸汽原具有

的動能轉變成熱能。當蒸汽經過第二個汽封間隙時，又重復上述過程，壓力再

次降低。蒸汽流經最后一個汽封齒后，蒸汽壓力降至與大氣壓力相差甚小。所

以在一定的壓差下，汽封齒越多，每個齒前后的壓差就越小，漏汽量也越小。

當汽封齒數足夠多時，漏汽量為零。

5、軸承

汽輪機按其受力方式可分為支持軸承和推力軸承。

⑴支持軸承

用來支承汽輪機轉子的重力，保持動靜件中心一致，從而保證動靜件之間

的輔向間隙在規定范圍。支持軸承又叫主軸承。根據其結構不同，又可分為圓

桶形軸承和橢圓形軸承、多油楔軸承和可傾軸承等。在中小型汽輪機中，多數

應用圓桶形軸承和橢圓形軸承。兩者的外觀沒有多么大的區別，只是軸承的頂

部間隙和兩側間隙不同。

支持軸承是采用壓力供油方式進行潤滑的。對潤滑油質及供油溫度都有一

定的要求。潤滑油除了能在軸頸和軸瓦間形成油膜，建立液體摩擦外，還能對

軸頸進行冷卻，帶走因摩擦產生的熱量。同時，對軸承也是一種清洗，能把軸

承在半干摩擦中產生的烏金粉末等帶走。

當汽輪機轉起來以后，由于潤滑油有粘性，貼在軸頸上的一層潤滑油便和

軸一起同速轉動，這層油又牽扯下一層油一起旋轉，軸承內的潤滑油就這樣層

層帶動旋轉起來。但又有潤滑油內層與層間內摩擦阻力的存在，從軸表面算起,

由內到外，圓周速度越來越小，貼在軸承內表面上的油，其圓周速度為零。和

軸一起轉動的潤滑油，不斷的從楔形間隙的寬口部分帶向楔形的底部，潤滑油

被聚集在狹窄的楔形間隙中，形成一定的壓力，隨著汽輪機轉速的升高，帶入

楔形間隙中的油也增多，形成的油壓也增高。當油壓對軸的浮升力大于該軸頸

的荷重時，軸頸被抬起。這是軸頸和軸承便不直接接觸一一他們之間被一層高

壓穩定的油膜隔開，油頸懸浮在油膜上，實現了軸頸和軸承的液體摩擦。

⑵推力軸承用來平衡轉子的軸向推力。確定轉子膨脹的死點，從而保證

動靜件之間的軸向間隙在設計范圍內。

①推力軸承的結構

在單缸汽輪機中，推力軸承和前部主軸承（支持軸承）多制成一體，稱為

徑向止推聯合軸承，這是汽輪機中最常見的結構形式，在球面支持軸承的前半

部分為推力軸承。

汽輪機工作中，軸向推力是通過推力盤傳至軸承的工作瓦片上。另一側的

非工作瓦片只是承擔偶然發生的反向推力。在與推力盤接觸的推力瓦塊接觸面

澆有烏金，其厚度一般在L5mm左右。推力瓦塊的塊數一般在8到16塊。工作

瓦塊和非工作瓦塊的數目多不相等。工作瓦塊較大，其塊數較非工作瓦塊少，

在每塊瓦塊的背面有一條擺動筋，以銷柱在瓦塊的支持環上定位。如果以擺動

筋為界，則進口部分的面積總是要大于出口部分的面積。只有這樣，才能在推

力的作用下建立推力瓦塊與推力盤間形成油膜所需要的油楔，

當推力盤緊貼在工作瓦塊上時，推力盤和非工作瓦塊之間應有一定的間隙,

通常將此間隙稱為推力間隙，該間隙在中小汽輪機中為0.25到0.35mm,大型汽

輪機組一般為0.4到0.6mm,竄動間隙過小，會造成推力瓦塊溫度升高，使潤滑

不良，烏金面出現摩痕。竄動間隙過大，在汽輪機負荷突然發生變化，特別是

驟然甩負荷時會造成推力盤反彈，瞬間沖擊非推力瓦塊。間隙越大，沖擊的動

能越大，這對非工作瓦塊的工作不利，嚴重時會造成轉子動靜摩擦。為保證推

力盤有一個合適的竄動間隙，可調整非推力瓦塊支持環后邊的墊片厚度。

②推力軸承的潤滑

徑向止推聯合軸承的供油是從下方油孔進入徑向軸承的，并經孔進入推力

軸承中，冷卻推力瓦塊的油從內徑方向流入，沿徑向流出，潤滑油充滿推力瓦

塊的周圍。

當推力盤轉動時，附在推力盤表面及附近的潤滑油便被推力盤沿圓周方向

帶入推力瓦塊中，由于推力瓦塊擺動棱角不在中心上，瓦塊在軸向力的作用下,

便形成一個傾向瓦塊出口側的油楔。如同支持軸承一樣，由于油楔的存在而形

成油膜，油膜的總壓力和轉子的推力相平衡，使推力盤不和推力瓦塊直接接觸,

而形成液體摩擦。

⑶影響軸承油膜的因素

影響軸承轉子油膜的因素有：①轉速；②軸承載荷；③油的粘度；④軸頸

與軸承的間隙；⑤軸承與軸頸的尺寸；⑥潤滑油的溫度；⑦潤滑油壓；⑧軸承

進油孔直徑。

第三節汽輪機的轉動部分

1、汽輪機的動葉片、葉輪和轉子

⑴葉片

除了采用單個噴嘴的小汽輪機外，汽輪機的級都包含靜葉柵和動葉柵。靜

葉柵是由若干個靜葉片（也稱導葉）構成的。相鄰的兩個靜葉片形成一個噴嘴,

但習慣上把靜葉片就稱作噴嘴。構成動葉柵的動葉片，習慣上又簡稱葉片。一

只葉片可分為葉型、葉根和葉頂三部分。

①葉型部分

葉型是葉片的基本部分，由它構成氣流通道。按葉型沿葉高的變化規律，

可以把葉片分為等截面直葉片和變截面扭葉片兩種。等截面直葉片的橫截面積

沿葉高相等，其進汽角和出汽角的角度沿葉高也不變，通常所說的等截面葉片

或直葉片都指的是這種葉片。變截面扭葉片的葉型、橫截面積、進汽角和出汽

角沿葉高都發生變化，通常所說的變截面葉片或扭葉片都指的是這種葉片。

②葉根部分

葉根是將葉片固定在葉輪或轉鼓上的連接部分，它結構應保證在任何運行

條件下都能牢靠地固定在葉輪上，同時應力求制造簡單、裝配方便。常用的葉

根型式有T型，叉型，機樹型等。

③葉頂部分

汽輪機中的短葉片常在葉頂用圍帶（也稱復環）連在一起，構成葉片組。

圍帶的作用是減小葉片工作的彎應力，調整葉片的自振頻率，封閉汽流通道，

減小動葉頂部漏汽損失。有的圍帶還做出徑向、軸向汽封，以減小級內漏汽損

失。在汽輪機的較長葉片級中有的用拉筋連接成組。

⑵轉子

汽輪機轉子的作用是匯集各級動葉柵所得到的機械能，并把它傳遞給其他

機械。發電用汽輪機的轉子把得到的機械能傳遞給發電機。

汽輪機的轉子可分為輪式和鼓式兩種基本類型。輪式轉子裝有安裝動葉片

的葉輪，常用于沖動式汽輪機；鼓式轉子的動葉片直接安裝在轉鼓上，可減小

軸向推力和縮短軸向長度，主要用于反動式汽輪機。

鼓式轉子可分為整鍛式和焊接式；輪式轉子有整鍛式、套裝式、組合式和

焊接式四種類型。

⑶葉輪

葉輪用來裝置葉片并傳遞汽流力在葉柵上生產的扭矩。葉輪由輪緣、輪面

和輪轂三部分組成。高、中壓級葉輪的輪面上還開有5到7個平衡孔。

為了避免在同一節徑上遇到兩個平衡孔，葉輪上的平衡孔不是偶數，平衡

孔處本來有應力集中，在同一直徑處再開兩個平衡孔，會使該直徑上葉輪的抗

彎截面系數減小較多，平衡孔處的應力更大，將影響葉輪的使用壽命。

⑷轉子的臨界轉速

在多數汽輪發電機組啟動和停止過程中，可以觀察到這樣一種現象：當機

組轉速升到某一數值時，機組發生強烈振動，越過這一轉速時，振動迅速減弱；

當轉速下降到這一轉速時，轉子的振動又重新增大，再下降時，振動又重新降

低。這種對應轉子的特定轉速，稱為轉子的臨界轉速。

轉子是個彈性體。雖然從外形看它是軸對稱的旋轉體，但實際上由于制造

和裝配的誤差，以及采質的不均勻，所以轉子的質心和轉子的幾何中心總是不

能重合，即產生質量的偏心。在旋轉狀態下，偏心的質量就使轉子產生離心力。

離心力在任何一個通過旋轉中心線的靜止平面上的投影，是一個周期性的間諧

外力。這一間諧力就是迫使轉子振動的激振力。轉子既然是彈性體，它就有固

定的橫向振動自振頻率。當激振力頻率與轉子橫向振動和自由振動頻率相等時,

則發生共振，與此時激振力頻率相對應的轉速稱為轉子的臨界轉速。

為了保證機組的安全運行，機組的工作轉速應當避開其臨界轉速，并有一

定的富裕度。

2、聯軸器

聯軸器又叫靠背輪或對輪。它的作用是連接汽輪機的各個轉子以及發電機

的轉子，并傳遞轉子上的扭矩。

現代汽輪發電機組采用的聯軸器通常有三種型式：剛性聯軸器、半撓性聯

軸器和撓性聯軸器。

⑴剛性聯軸器

扭矩是通過螺栓以及對輪端面間的摩擦力由一個轉子傳給另一個轉子的。

聯軸器法蘭的圓周上常套裝著盤車齒輪。

⑵半撓性聯軸器

半撓性聯軸器兩對輪之間一波形半撓性套筒連接起來，并配以螺栓緊固，

波形套筒在扭轉方向是剛性的，在彎曲方向是撓性的。

這種聯軸器廣泛用來連接汽輪機轉子與發電機轉子，以傳遞扭矩并降發電

機轉子上不大的軸向推力傳到汽輪機的推力軸承上。因為波形套筒具有一定的

彈性，故可以吸收部分振動，并允許兩轉子的軸線間有少許偏差，而這種偏差

在運行時由于汽輪機與發電機熱膨脹不同是難以完全避免的。

⑶撓性聯軸器

撓性聯軸器一般有齒輪式和彈簧式兩種。由于易磨損，需要潤滑，造價高,

故多用于小型汽輪機上連接汽輪機轉子與減速器的主動軸，或用于汽輪機轉子

與主油泵軸的連接上。

第四節高壓加熱器

高壓加熱器的作用是用汽輪機的抽汽來加熱鍋爐給水，以提高機組的熱效

率。加熱器具有過熱蒸汽冷卻段，凝結段和疏水冷卻段。

1、高壓加熱器結構及作用。

⑴過熱蒸汽冷卻段

過熱蒸汽冷卻段是利用從汽輪機抽出的過熱蒸汽的一部分潛熱來提高給水

溫度的，它位于給水出口流程側，并由包殼板密閉。采用過熱蒸汽冷卻段可提

高離開加熱器的給水溫度，使它接近或略超過該抽汽壓力下的飽和溫度。

從進汽接管進入的過熱蒸汽在一組隔板的導向下以適當的線速度和質量速

度均勻地流過管子，并使蒸汽保留有足夠的過熱度以保證蒸汽離開該段時呈干

燥狀態，這樣，當蒸汽離開該段進入凝結段時，可防止濕蒸汽沖蝕和水蝕的損

害。

⑵凝結段

凝結段是利用蒸汽冷凝時的潛熱加熱給水的，一組隔板使蒸汽沿著加熱器

長度方向均勻地分布，起支撐傳熱管的作用。

進入該段的蒸汽，根據汽體冷卻原理，自動平衡，直至由飽和蒸汽冷凝成

飽和的凝結水，井匯集在加熱器的底部，然后匯同上級加熱器來的疏水流向疏

水冷卻段。

位于殼體上的抽空氣管口，可排除非凝結氣體，收集非凝結氣體的排氣管

必須置于管束最低壓力處以及殼體內容易積聚非冷凝氣體處。非冷凝氣體的集

聚影響了有效傳熱，降低了加熱器效率井造成腐蝕。

⑶疏水冷卻段

疏水冷卻段是把離開凝結段的疏水的熱量傳給進入加熱器的給水，而使疏

水溫度降至飽和溫度以下。疏水冷卻段位于給水進口流程側，井有包殼板密閉。

疏水溫度降低后，當流向下一個壓力較低的加熱器時，減弱了在管道內發生汽

化的趨勢。包殼板在內部與加熱器殼側的總體部分隔開，從端板和吸入口或進

口端保持一定的疏水水位，使該段密閉。疏水進入該段，由一組隔板引導流動,

從疏水出口管疏出。

有的高壓加熱器不設疏水冷卻段。

⑷殼體

殼體是鋼板焊接構件，殼體和水室是焊接連接。

⑸水室組件

水室組件，由半球形封頭和管板組成。管板鉆有孔，以便插入U形管，水

室組件還包括給水進口接管，出口接管和引導水流按規定流動的分隔板以及帶

密封墊圈的人孔蓋，人孔座或密封蓋。

⑹管子

管子是經焊接和爆脹于管板上的。

⑺隔板和支撐板

鋼制隔板沿著整個長度方向布置，支撐管束并引導蒸汽流沿著管束橫向及

縱向轉折地流過管束。

⑻防沖板

在蒸汽入口及疏水入口處裝設有不銹鋼防沖板，可使殼側液體和蒸汽不直

接沖刷管束，避免管束受沖蝕。

⑼包殼板

過熱蒸汽冷卻段和疏水冷卻段都有鋼制包殼板密閉。

2、高壓加熱器運行

⑴為確保高壓加熱器的經濟運行，應注意以下問題：

①高加運行中溫度變化率的規定及限制

當高加冷態啟動或工況變化時，嚴格控制溫度變化率，使水室殼體和管束

有足夠的時間均勻吸熱或散熱，以防止熱沖擊。

②排空氣方式和控制

加熱器蒸汽中含有不凝結氣體，在蒸汽凝結過程中氣體不斷積聚，積聚的

氣體占據部分傳熱空間，首先影響加熱器傳熱性能，如長期運行，最大的危害

是腐蝕U形管，使加熱器泄漏，因此加熱器汽側均設有排氣口，高加運行和啟

動時一定要排除不凝結氣體。

汽側排空氣方式有兩種：

a.啟動排氣通常直接排大氣。

b.運行中連續排氣，排向凝汽器或除氧器。

運行連續排氣是由內置的節流孔控制，每臺加熱器連續排氣排至凝汽器或

除氧器。

③高加疏水水位控制

高加正常運行時必須建立正常水位，運行中如不注意高加的正常運行，就

發揮不了應有的經濟作用。

a.高水位

高于正常水位時，凝結段的傳熱面將浸沒在水中，這種滿水會減少有效傳

熱面積，導致給水出口溫度降低.當水位升高淹入過熱段時，這將破壞過熱段

的傳熱，并將嚴重沖蝕管子。使加熱器破壞，造成水位高的原因：疏水調節閥

不正常運行或失常；加熱器之間壓差不夠；超負荷運行；高加泄漏。

運行中高加泄漏的象征：機組帶同樣負荷時，高加疏水調整門開度增大，

高加內部有響聲，停運時查漏可以確定管子泄漏，發現高加泄漏應及時采取堵

漏措施，減少高壓水對相鄰管于的沖刷損壞。

b.低水位

低水位時，疏水冷卻段的入口將露出水面，使蒸汽進入冷卻段，導致疏水

通過該段的虹吸被破壞，并產生下列不正常情況：疏水端差增大；由于泄漏蒸

汽的熱損失，使性能惡化；在疏水冷卻段進口處及其內部造成沖蝕性危害面使

管子損壞。

為確定疏水冷卻段是否進汽，可比較疏水出口溫度與給水進口溫度.，如

疏水溫度高于給水進口溫度過高時，則疏水冷卻段可能部分進汽。

⑵高加的投停原則

投運原則：高加投運時，應先投水側；再投汽側，高加可隨機啟動，也可

定壓啟動，定壓啟動時，應由低向高逐臺啟動。

停運原則：高加停運時，應先停汽側，再停水側，高加可隨機滑停，也可

定壓停運，若定壓停運，先由高向低停汽側后，再將給水走旁路，如高加水側

進出口閥門不嚴，應設法關嚴。

第五節低壓加熱器

低加是利用一部分較低參數的蒸汽來加熱凝結水，提高機組經濟性，因凝

結水的壓力比較低，水室一般采用法蘭連接。

高壓加熱器和低壓加熱器都使用U型管式立式表面式加熱器，除氧器在回

熱系統中是一個混合式加熱器。低壓加熱器用來加熱凝結水，高壓加熱器用來

加熱給水泵出口的高壓給水。在高加汽側殼體上，按壓力容器要求，均裝有安

全閥，以防止汽側超壓。

每臺高壓加熱器的疏水有二種。一種是正常運行疏水，利用高加壓差逐級

自流，即#2高加疏水自流到#1高加，#1#高加疏水自流至除氧器。壓差小時，

將高加疏水倒入#3低加。另一種是事故疏水，將疏水接到鍋爐定排擴容器，事

故危急疏水閥門由加熱器高水位信號控制，當高加汽側水位高到限值時，事故

危急疏水閥打開。

正常運行時，#3低加的汽側疏水利用壓差自流到#2低加再自流至#1低加。

為了減小凝汽器的冷源損失，提高機組的熱經濟性，在#1低加疏水出口管設置

了疏水泵。#1低加的疏水由疏水泵直接送人#2低加凝結水進口的