[0047] 再次參見圖1和圖2,本實用新型的螺栓組合轉子2從前軸端20至后軸端22歷經溫 度和壓力的劇烈變化，工作溫度依次為中溫中壓、高溫高壓、高溫中壓、低溫低壓，高低溫差 達500°C左右。由此可見，螺栓組合轉子2的工作環(huán)境十分惡劣。因此優(yōu)選地，本實用新型的 螺栓組合轉子2采用兩種不同材質的優(yōu)質轉子鋼鍛造毛坯分別作為高溫段36和低溫段38通 過螺栓連接結構5機械剛性聯(lián)接組合而成。
[0048]優(yōu)質轉子鋼通常按其最適合的工作溫度分類。適合于在高溫環(huán)境下長期安全工作 的轉子鋼在較低溫度環(huán)境下表現(xiàn)不一定好，甚至會出現(xiàn)質量問題和安全隱患。例如，常用的 優(yōu)質高溫轉子鋼30CrlMolV在高溫環(huán)境下性能優(yōu)良質量穩(wěn)定，而在較低溫度環(huán)境下卻容易 出現(xiàn)脆硬傾向（即裂紋傾向），鋼的塑韌性不佳。這一特性主要體現(xiàn)在該鋼種的一項重要的 機械性能指標即脆性轉變溫度過高，一般為FATI^ 116°C。脆性轉變溫度過高的后果是在汽 輪機長期工作時，轉子上的某些應力集中嚴重的敏感部位可能會產生裂紋，裂紋的惡性擴 展可能會引發(fā)事故。
[0049]又例如常用的優(yōu)質低溫轉子鋼30Cr2Ni4M〇V在較低溫度的工作環(huán)境下性能優(yōu)良表 現(xiàn)極佳，其脆性轉變溫度僅為FATT < 13°C。但隨著工作溫度的升高，其機械性能快速下降。 在高溫下的材料機械性能遠遠低于中溫和低溫狀態(tài)。例如30CrlMolV在535°C時的高溫持久 強度為153MPa，而30Cr2Ni4MoV在400°C時高溫持久強度為428MPa，455°C時已急降為 277MPa，在535°C高溫時已無法正常工作。機械性能的快速下降使該鋼種不能滿足高溫環(huán)境 下的強度和安全性等技術要求。
[0050]根據(jù)以上分析，本實用新型的螺栓組合轉子2,其高溫段36優(yōu)選地例如采用優(yōu)質高 溫轉子鋼30CrlMolV，其低溫段38優(yōu)選地例如采用優(yōu)質低溫轉子鋼30Cr2Ni4MoV。根據(jù)兩種 轉子鋼的不同適用溫度范圍以及相應的各項機械性能指標，并結合具體的結構設計和氣動 熱力學設計結果，確定了螺栓組合轉子2的高溫段36和低溫段38的接合面7的最佳位置。 [0051 ]以100MW至200MW汽輪機為例，再熱蒸汽在轉子中低壓段28由第十個葉片級3逐級 膨脹作功至第十六個葉片級3和第十七個葉片級3之間的葉輪槽時，蒸汽溫度為250°C至270 °C。在穩(wěn)定運轉連續(xù)傳熱狀態(tài)，該葉輪槽處的螺栓組合轉子2的局部平均溫度也大致相同。 因此，優(yōu)選地，接合面7設置在第十六級葉輪和第十七級葉輪之間的葉輪槽的中間位置，大 致處于按分界線4劃分的轉子中低壓段28的中間部位。這一位置兼顧了兩種優(yōu)質轉子鋼的 高溫和低溫優(yōu)良特性，同時也有利于螺栓組合轉子2的螺栓連接結構5的設置和精密加工裝 配。
[0052]需要指出的是，雖然在根據(jù)本實用新型的實施例中，接合面7與分界線4的劃分原 則是不同的。即，分界線4是按照壓力分布規(guī)律將汽輪機100、單個汽缸1和螺栓組合轉子2三 者一起劃分為兩部分，即高壓部分和中低壓部分，而接合面7是按溫度分布規(guī)律將螺栓組合 轉子2按照優(yōu)質轉子鋼的最佳匹配而劃分為高溫部分和低溫部分。但是，本領域技術人員能 夠想到，對于不同等級規(guī)格的汽輪機，可以將分界線4與接合面7重合而沒有超出本實用新 型的精神和范圍。
[0053]螺栓組合轉子2的高溫段36和低溫段38的連接關系具體示出在圖3至圖7中。參見 圖3，圖中十五至十八各自對應一級葉輪24。雖然在示出的實施例中將高溫段36和低溫段38 的接合面位置設計在第十六級和第十七級葉輪之間，但是，本領域技術人員可以想到，根據(jù) 汽輪機的規(guī)格不同、組合轉子工作環(huán)境變化以及所采用的轉子鋼材料不同，高溫段36和低 溫段38的接合面位置可以設計在其它葉輪之間。
[0054]參見圖4和圖6,具體示出了高溫段36的接合部位示意圖。其中高溫段36用于與低 溫段38相接合的連接端部設有包括沿螺栓組合轉子2的圓周方向間隔布置的多個第一螺栓 孔362的第一法蘭361，該第一法蘭361與位于該連接端部上的第十六級葉輪之間形成有第 一軸向間隔。在第十六級葉輪上開設有與多個第一螺栓孔362大體上一一對準并各自沿中 心線21方向延伸的多個通孔241。高溫段36的連接端面上一體形成有軸向突出的鍵364。 [0055]參見圖5和圖7,具體示出了低溫段38的接合部位示意圖。其中低溫段38用于與高 溫段36相接合的連接端部設有包括與多個第一螺栓孔362對應的多個第二螺栓孔382的第 二法蘭381，該第二法蘭381與位于該連接端部上的第十七級葉輪之間形成有第二軸向間 隔。在低溫段38的連接端面上一體形成有與所述鍵364相對應的軸向內凹的鍵槽384。
[0056] 在圖4和圖5所示的高溫段36和低溫段38的接合面中，相對應的鍵364和鍵槽384分 別沿螺栓組合轉子2的周向對應布置，且彼此的徑向面相貼合從而形成沿周向傳遞轉矩的 扭矩傳遞結構。其中鍵364的截面為矩形，而相鄰的鍵槽384之間形成類似扇形的凸起。由于 發(fā)電機在突然跳閘停機時會導致螺栓組合轉子2產生高于正常運行時數(shù)倍的短路扭矩，因 此在高溫段36和低溫段38之間設置凹凸配合的扭矩傳遞結構來承擔大部分或全部這種短 路扭矩，避免該扭矩施加到螺栓連接結構5上造成其受損。雖然圖中所示為4個鍵364與4個 配合的鍵槽384,但是本領域技術人員可以理解，鍵364與鍵槽384的數(shù)量和布置形式可以調 整，以滿足不同規(guī)格汽輪機中組合轉子的抗扭矩需要。此外，也可以想到，將鍵364設置在低 溫段38上，而將鍵槽384設置在高溫段36上，也能夠起到承擔扭矩的作用。
[0057]參見圖3,具體示出了其中一個螺栓連接結構5的示意圖，其包括一個連接螺栓51 和兩個鎖緊螺母52。其中連接螺栓51穿設進相對應的第一法蘭361的第一螺栓孔362和第二 法蘭381的第二螺栓孔382,兩端從第一螺栓孔362和第二螺栓孔382伸出后各自被鎖緊螺母 52旋擰鎖緊，從而將高溫段36和低溫段38牢固地連接在一起。兩端的鎖緊螺母52分別位于 第一法蘭361與第十六級葉輪的軸向間隔以及第二法蘭381與第十七級葉輪的軸向間隔中。 連接螺栓51的一端伸出鎖緊螺母52后延伸進第十六級葉輪的通孔241中，在連接螺栓51的 面向通孔241的這一端形成有預緊安裝部511，用于在組裝過程中與預緊裝置9相連接從而 預緊連接螺栓51。
[0058]雖然根據(jù)本實用新型的實施例示出了第一法蘭361跟第十六級葉輪之間、第二法 蘭381與第十七級葉輪之間存在軸向間隔并容納有鎖緊螺母52,但是本領域技術人員能夠 想到，第一法蘭361與第十六級葉輪之間可以沒有間隔而是第一法蘭361直接從第十六級葉 輪軸向延伸出并設有貫穿第十六級葉輪和第一法蘭361的第一螺栓孔362。同樣第二法蘭 381與第十七級葉輪之間沒有軸向間隔而是第二法蘭381直接從第十七級葉輪軸向延伸出 并設有貫穿第十七級葉輪和第二法蘭381的第二螺栓孔382。這樣連接螺栓51穿過第一螺栓 孔362和第二螺栓孔382后，兩端的鎖緊螺母52就分別位于第十五級葉輪與第十六級葉輪之 間的葉輪槽中，和第十七級葉輪與第十八級葉輪的葉輪槽中。
[0059] 根據(jù)本實用新型的一個實施例，預緊裝置9是預緊螺栓和液壓預緊裝置，連接螺栓 51的預緊安裝部511是內螺紋孔。高溫段36和低溫段38的組裝過程中，將預緊螺栓的一端伸 入通孔241并旋擰進螺栓51的內螺紋孔，另一端伸出通孔241，且在該另一端與第十六級葉 輪之間設置液壓預緊裝置，可以將連接螺栓51拉伸一定長度。
[0060] 雖然示出的實施例是將通孔241設在第十六級葉輪上，但是本領域技術人員可以 理解，將通孔241設在第十七級葉輪上，或者在第十六級和第十七級葉輪上均設有通孔241 都可以實現(xiàn)其作為預緊安裝部511與預緊裝置7相連接的通道的功能。
[0061 ] 參見圖6和圖7,在高溫段36和低溫段38接合時由周向止擋363和周向凹槽383起到 對中導向的作用。周向止擋363和周向凹槽383例如分別一體形成在高溫段36的連接端面上 和低溫段38的連接端面上。其中周向止擋363的圓周面與周向凹槽383的圓周面貼合，起到 幫助高溫段36和低溫段38配合順利接合的作用。組裝時，周向止擋363嵌入周向凹槽383中， 確保高溫段36與低溫段38不會徑向錯位從而保證對中性?；?