汽轮机及其销钉组合转子的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及汽轮机技术领域，具体而言设及汽轮机及其销钉组合转子。
【背景技术】
[0002] 汽轮机是火力发电行业的主要生产设备之一，属于W水蒸汽为介质的复杂能源转 换机械设备，起着把蒸汽的热能转化为机械能并最终带动发电机W将机械能转化为电能的 作用。汽轮机的工作原理为:锅炉产生的高溫高压过热蒸汽进入汽轮机后，在汽轮机的每一 级动静叶片之间产生热能和动能的转换，通过逐级膨胀作功，高速流动的蒸汽推动汽轮机 转子高速旋转，带动发电机长期工作，从而将机械能转换成巨大的电能。汽轮机也可称为蒸 汽透平。
[0003] 目前，汽轮机根据蒸汽气流在透平动静叶片级间的工作特性可分为冲动式汽轮机 与反动式汽轮机。冲动式汽轮机中的蒸汽气流在动叶间只改变方向，主要在静叶间膨胀加 速，透平的级反力度小。现阶段国内设计生产的汽轮机大多数为冲动式汽轮机。例如，IOOMW 至200MW功率等级的汽轮机通常采用超高压冲动式结构，其进汽初参数最佳取值范围为:压 力 12.7Mpa至 13.7Mpa、溫度 530°C 至 560°C。
[0004] 现有的IOOMW至200MW功率等级的超高压冲动式汽轮机设计中，一般采用双缸、双 转子、多排汽结构，运主要由该功率等级汽轮机的进汽初参数为超高压决定的。对于超高压 汽轮机来说，若要达到IOOMW至200MW的输出功率，必须有相应的蒸汽流量与出口背压匹配。 汽轮机根据进汽排汽参数进行相关热力、气动、通流、结构设计。同时考虑到汽轮机材料强 度、制造工艺、气动性能，国内外汽轮机厂家对该功率等级汽轮机一般均采用双转子、双缸、 多排汽结构，主要是双转子、双缸、双排汽结构。
[0005] 根据蒸汽在汽轮机内的工作压力等级，汽轮机设置有多个独立的汽缸，例如高压 缸、中压缸和低压缸。每个汽缸内设有一个独立的转子或联合转子，多个转子之间通过联轴 器连接在一起。蒸汽作功后的排汽从汽轮机低压缸的多个低压排汽口排出。
[0006] 汽轮机转子是汽轮机组的最重要零部件之一，对转子材料品质、冶炼工艺、锻造工 艺、热处理工艺、精密机械加工工艺、质量检测手段等均有着非常严格的技术要求。汽轮机 转子的制造加工过程一直是汽轮机产品制造加工体系中的重中之重。现有的超高压进汽参 数汽轮机所具有的多转子、多缸、多排汽特点造成了其存在结构复杂、机组总长度等外形尺 寸过大、重量较大、制造成本较高等缺点。
[0007] 针对上述IOOM至200MW功率等级的超高压冲动式汽轮机的缺点和不足，人们研发 出一种新型的单轴单缸单排汽超高压中间再热双抽汽冲动凝汽式汽轮机（W下简称单轴单 缸汽轮机)并投入运行。运种新型汽轮机的最主要技术特征之一就是仅具有一根完整的转 子，也叫整体锻造转子，简称整锻转子。整锻转子是由一整根特殊高合金耐热转子钢锻造毛 巧加工而成。该整锻转子只有前后两端有轴承支承，整根转子贯穿汽轮机的高压缸和中低 压缸，全部动叶片都安装在运同一根转子上。也就是说整锻转子要在高溫高压、中溫中压、 再热后的高溫中压W及低溫低压各种工作环境下，同时经受住各种工作环境的考验，长期 高负荷、高转速地安全运转。上述一系列不利因素，对整锻转子的设计制造加工过程，提出 了更高的技术要求。
[0008] 汽轮机整锻转子的锻造毛巧设计制造周期通常在六个月W上。相比于多转子、多 缸、多排汽结构的汽轮机中分段制造的转子而言，整锻转子设计难度大幅度上升，锻造毛巧 制造加工工艺难度进一步加大，且在制造加工的任何一个环节或者整锻转子的任何一个部 位出现问题，都有可能导致整根转子报废，造成巨大经济损失和工期延误。锻造毛巧制造加 工工艺中最为关键的整体差溫热处理工艺环节可W说是整锻转子的最大工艺难点。所谓整 体差溫热处理，是指采用某种特殊材质成分、采用特殊冶炼锻造工艺制造的整体转子钢毛 巧，在转子高溫段和转子低溫段分别采用不同的特殊热处理工艺同炉同时进行转子的整体 热处理，其难度之大，技术要求之高使得在世界范围内成熟掌握此类技术的生产厂商屈指 可数，质量达顶极的不过一二。相应地，整锻转子的制造成本也大幅度提高。根据粗略估算， 单轴单缸汽轮机组的单根整锻转子的综合制造加工成本约为普通多轴多缸多排汽汽轮机 组的高、中、低压转子制造加工总成本的=倍W上。另外，高质量的整锻转子主要依靠从国 外进口，而且技术领先产品优良的供货厂商，全世界仅有一两家可选，可见其制造加工技术 难度之高。运一类整锻转子的完全国产化，还有相当长的路要走，还有相当多的技术难点需 要克服。
[0009] 由此可W看出，由于当前世界范围内大型锻件资源不足、制造成本高昂，汽轮机用 转子锻件已经成为汽轮机发展的障碍之一，制约着国内汽轮机制造行业的进步。因此，需要 研究一种新型的单缸汽轮机用转子，W解决上述运些问题。 【实用新型内容】
[0010] 本实用新型旨在提供一种新型的汽轮机销钉组合转子，其具有简单紧凑牢固的结 构，并降低了制造工艺难度和制造成本、提高成品率。
[0011] 本实用新型还提供了一种采用上述改进的销钉组合转子的汽轮机。
[0012] 根据本实用新型的一个方案，汽轮机销钉组合转子包括高溫段、低溫段W及设置 在高溫段和低溫段外周上的多个叶轮，所述高溫段和低溫段的连接端部具有轴向凹凸的配 合结构，所述轴向凹凸的配合结构具有沿径向设置的多个销钉孔，所述销钉组合转子还包 括安装至所述销钉孔、用于将所述轴向凹凸的配合结构固定在一起的多个销钉连接结构。
[0013] 运样，转子被分成通过销钉和轴向凹凸的配合结构相连接的两段，可W先对运两 段分别进行加工W满足高溫段和低溫段的不同要求后再牢固连接在一起，降低加工工艺难 度、提高产品成品率并降低成本。一旦其中一段出现不可弥补的缺陷，仅需要更换运一段而 无需将整个转子报废。
[0014] 在一个实施例中，所述轴向凹凸的配合结构包括位于高溫段和低溫段其中一个上 的第一凸部、第二凸部、位于所述第一凸部与所述第二凸部之间的凹部W及位于高溫段和 低溫段其中另一个上的第=凸部，所述第=凸部W与所述第一凸部和第二凸部过盈配合的 方式被容置在所述凹部中。运样，低溫段和高溫段配合更加紧密，避免转子转动过程中两段 之间发生径向窜动，延长转子的使用寿命。
[0015] 优选地，呈凸环状的所述第一凸部和第二凸部位于所述低溫段上，呈凸环状的第 =凸部位于高溫段上，所述高溫段还具有位于所述第=凸部径向内侧的呈凸环或圆形凸台 状的第四凸部，所述第=凸部和第四凸部之间限定出过盈配合容纳所述第二凸部的凹槽， 所述低溫段的第一凸部和第二凸部与高溫段的第=凸部和第四凸部沿销钉组合转子的径 向交错设置。运样可W使高溫段和低溫段更好的配合。
[0016] 优选地，所述多个销钉连接结构包括沿销钉组合转子周向均布的第一销钉结构和 第二销钉结构，第一销钉结构和第二销钉结构交错设置，其中所述第一销钉结构包括穿设 进所述第一凸部、第二凸部、第=凸部W及第四凸部的第一销钉，第二销钉结构包括穿设进 第一凸部、第二凸部W及第=凸部并与第四凸部径向间隔开的第二销钉。运样可W提高销 钉连接结构的连接强度，受力更加均衡。
[0017] 优选地，第一销钉和/或第二销钉的顶部形成有安装孔，所述销钉连接结构还包 括:位于所述第一销钉和/或第二销钉顶部上的径向定位件，包括多个能组成具有中屯、孔的 环状结构的弧形部段；W及锁定件，其固定至第一销钉和/或第二销钉的所述安装孔W将所 述多个弧形部段组成的环状结构径向推抵在所述轴向凹凸的配合结构中W锁定/止挡所述 销钉。运样避免了销钉在销钉组合转子旋转过程中从转子中脱出。
[0018] 优选地，所述高溫段与所述低溫段的连接端部之间形成有凹凸配合的扭矩传递结 构。运样可W最大限度减少连接螺栓所承受的剪切应力，保证转子安全运转。
[0019] 优选地，所述高溫段与所述低溫段的连接端部之间形成有对中结构，包括过盈配 合的周向止挡和周向凹槽。运样可W保证转子的两段在连接过程中精准的对中性，提高转 子的成品质量。
[0020] 优选地，所述高溫段和低溫段由不同材料制成。运样转子可W同时满足高溫段的 高溫性能和低溫段的高强度性能。
[0021] 根据本实用新型的另一个方案，汽轮机包括单个汽缸W及穿设在单个汽缸中的单 个转子，单个汽缸包括相连接的高压缸体和中低压缸体，单个转子即为前述的汽轮机销钉 组合转子。运种汽轮机结构简单紧凑、占地面积小，且运行可靠，同时制造工艺难度和制造 成本大幅度降低。
【附图说明】
[0022] 图1示出了根据本实用新型的实施例的汽轮机的示意图；
[0023] 图2示出了根据本实用新型的实施例的销钉组合转子的示意图；
[0024] 图3示出了根据图2的A处放大图；
[0025] 图4示出了根据图3的B处放大图；
[0026] 图5示出了轴向凹凸的配合结构中各过盈配合直径的示意图；
[0027] 图6示出了图帥沿C-C线截取的剖视图；
[0028] 图7示出了图帥沿D-D线截取的剖视图；