CN113864006A - 一种汽轮机膨胀滑销系统及汽轮机 - Google Patents

一种汽轮机膨胀滑销系统及汽轮机 Download PDF

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CN113864006A CN202010620555.1A CN202010620555A CN113864006A CN 113864006 A CN113864006 A CN 113864006A CN 202010620555 A CN202010620555 A CN 202010620555A CN 113864006 A CN113864006 A CN 113864006A
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吴仕芳
倪云泽
康明
朱斌
朱煜
仪剑
黄庆华
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Abstract

本发明提供一种汽轮机膨胀滑销系统及汽轮机，所述汽轮机膨胀滑销系统包括，从调阀端到电机端依次设置的第一轴承座、高压缸、第二轴承座、中压缸、第三轴承座、第一低压缸以及第四轴承座；其中，所述第一轴承座和所述第二轴承座可沿基础台板滑动，所述第三轴承座和所述第四轴承座固定设置于所述基础台板上。利用本发明的汽轮机膨胀滑销系统，不仅能够使静子部件和转子部件的轴向膨胀方向一致，动静间隙小，机组效率高；而且可使汽轮机转子的绝对总膨胀量小，更有利于提高汽轮机发电机组部分负荷工况下的效率与安全可靠性。

Description

一种汽轮机膨胀滑销系统及汽轮机
技术领域
本发明涉及电站汽轮机技术领域，特别是涉及一种汽轮机膨胀滑销系统及汽轮机。
背景技术
由于金属具有热胀冷缩的特性，汽轮机的汽缸和转子与蒸汽接触后会产生膨胀或收缩现象。汽轮机属于高速旋转机械，动、静部分之间必须保证足够的间隙，以防止造成动、静碰摩故障。汽轮机组启停或机组负荷升降变化较大时，其汽缸和转子会随蒸汽温度的变化发生膨胀和收缩。为了保证汽轮机运行时转子中心和汽缸中心保持一致，汽轮机静子部件与转子部件的膨胀称之为汽轮机膨胀滑销系统。机组启动过程中，汽缸与轴承座在滑销系统的引导下按一定的方向膨胀，使汽缸与轴承座在热状态下仍然保持中心一致。若滑销系统工作失常会引起汽缸热膨胀不良，不仅容易引起动静碰磨，严重的情况将导致机组无法运行。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种新的解决汽轮机静子部件和转子部件的膨胀问题的汽轮机膨胀滑销系统。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种汽轮机膨胀滑销系统，所述汽轮机膨胀滑销系统包括：
从调阀端到电机端依次设置的第一轴承座、高压缸、第二轴承座、中压缸、第三轴承座、第一低压缸以及第四轴承座；
其中，所述第一轴承座和所述第二轴承座可沿基础台板滑动。
在一可选实施例中，所述第三轴承座和所述第四轴承座固定设置于所述基础台板上。
在一可选实施例中，所述汽轮机运行时，所述中压缸的中压外缸以所述第三轴承座为死点，推动所述第二轴承座、所述高压缸的高压外缸以及第一轴承座向所述调压阀端膨胀。
在一可选实施例中，所述汽轮机运行时，所述第一低压缸的低压内缸以所述第三轴承座为死点，向所述电机端膨胀。
在一可选实施例中，沿轴向方向，各汽缸两端的猫爪分别通过轴向限位件与相邻的两个轴承座连接。
在一可选实施例中，在横向方向，各汽缸的端部通过横向限位件与对应的轴承座连接，以防止该汽缸绕轴向的旋转。
在一可选实施例中，所述横向限位件的一端与对应的轴承座螺栓连接，所述横向限位件的另一端采用卡槽方式连接。
在一可选实施例中，在汽轮机膨胀滑销系统中，转子死点位于所述第二轴承座处，当所述汽轮机运行时，所述高压缸的高压转子向所述调阀端膨胀，所述中压缸的中压转子、所述第一低压缸的低压转子顺次向所述电机端膨胀。
在一可选实施例中，所述汽轮机膨胀滑销系统还包括第二低压缸以及设置于所述第二低压缸两侧的第五轴承座和第六轴承座，其中，所述第五轴承座与所述第四轴承座相邻。
在一可选实施例中，所述汽轮机运行时，所述第二低压缸的低压内缸以第五轴承座为死点，向电机端膨胀。
在一可选实施例中，所述汽轮机运行时，所述第二低压缸的低压转子以第二轴承座处为死点，向电机端膨胀。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种汽轮机，所述汽轮机采用上述任意一项所述的汽轮机膨胀滑销系统。
本发明的汽轮机膨胀滑销系统，解决汽轮机静子部件和转子部件的膨胀问题，不仅能够使静子部件和转子部件的轴向膨胀方向一致，动静间隙小，机组效率高；还可使汽轮机转子的绝对总膨胀量小，更有利于提高汽轮机发电机组部分负荷工况下的效率与安全可靠性。
附图说明
图1显示为本发明的第一种实施方式的汽轮机膨胀滑销系统的结构示意图。
图2显示为本发明的第一种实施方式的汽轮机膨胀滑销系统的高压缸与第一轴承座的轴向定位的结构图。
图3显示为本发明的第一种实施方式的汽轮机膨胀滑销系统的高压缸与第二轴承座的轴向定位的结构图。
图4显示为本发明的第一种实施方式的汽轮机膨胀滑销系统的高压缸与第一轴承座的横向定位的结构图。
图5显示为本发明的第一种实施方式的汽轮机膨胀滑销系统示意图。
图6显示为本发明的第二种实施方式的汽轮机膨胀滑销系统示意图。
元件标号：
100 高压缸
200 中压缸
300 第一低压缸
400 第二低压缸
500 驱动电机
600 推力轴承
1 第一轴承座
101 第一猫爪安装槽
2 第二轴承座
201 第二猫爪安装槽
3 第三轴承座
4 第四轴承座
5 第五轴承座
6 第六轴承座
7 高压外缸
701a，701b 猫爪
702 限位件卡槽
8 中压外缸
9 第一低压内缸
10 第二低压内缸
11 高压转子
12 中压转子
13 第一低压转子
14 第二低压转子
15 低压转子中间轴
16 横向限位件
1601 限位件连接板
1602 限位件中心杆
1603 限位块
1604 固定螺栓
17 连接螺栓
18 轴向限位件
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1-6，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
汽轮机是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功。汽轮机属于高速旋转机械，由汽缸以及支撑汽缸的轴承座构成，由于金属具有热胀冷缩的特性，汽轮机的汽缸和转子与蒸汽接触后会产生膨胀或收缩现象，为了保证汽轮机运行时转子中心和汽缸中心保持一致，本发明的公开了一种如图1所示的汽轮机膨胀花销系统。其中，图1示出了本发明的第一种实施方式的汽轮机膨胀滑销系统的结构示意图；图2示出了本发明的第一种实施方式的汽轮机膨胀滑销系统的高压缸与第一轴承座的轴向定位的结构图；图3示出了本发明的第一种实施方式汽轮机膨胀滑销系统的高压缸与第二轴承座的轴向定位的结构图；图4示出了本发明的第一种实施方式汽轮机膨胀滑销系统的高压缸与第一轴承座的横向定位的结构图；图5显示为示出了本发明的第一种实施方式汽轮机膨胀滑销系统示意图；图6示出了本发明的第二种实施方式汽轮机膨胀滑销系统示意图。
图1-5示出了本发明的第一实施方式的汽轮机膨胀花销系统的结构示意图。如图1-5所示，在本实施方式中，该汽轮机为四缸汽轮机，所述四轮汽轮机包括从调阀端到电机端(安装驱动电机500的一端)依次设置的第一轴承座1、高压缸100、第二轴承座2、中压缸200、第三轴承座3、第一低压缸300、第四轴承座4、第五轴承座5、第二低压缸400及第六轴承座6。具体地，每个汽缸分别包括内缸、外缸及转子，所述高压缸100的高压外缸7的通过所述第一轴承座1和所述第二轴承座2支撑，所述中压缸200的中压外缸8通过所述第二轴承座2和所述第三轴承座3支撑，所述第一低压缸300的低压内缸(以下简称第一低压内缸9)通过第三轴承座3和第四轴承座4支撑，所述第二低压缸400的低压内缸(以下简称第二低压内缸10)通过第五轴承座5和所述第六轴承座6支撑。
请参阅图1-5，在第一实施方式中，所述第一轴承座1和所述第二轴承座2采用在基础台板(例如可由钢筋水泥图制作)上滑动的方式安装，换句话说，所述第一轴承座1和所述第二轴承座2可沿基础台板滑动，在汽轮机热态运行时一体膨胀，第一轴承座1和第二轴承座2可在基础台板上滑动；所述第三轴承座3、所述第四轴承座4、所述第五轴承座5及所述第六轴承座6例如可均采用落地式布置，并浇筑在基础之内，也即所述第三-第六轴承座3-6固定安装于所述基础台板上。
在第一实施方式中，沿汽轮机的轴向方向，各汽缸两端的猫爪分别通过轴向限位件18与相邻的两个轴承座连接。下面将以高压缸100与第一轴承座1和第二轴承座2的横向定位为例进行说明，其中，图2示出了本实施方式的四缸汽轮机膨胀滑销系统的高压缸100与第一轴承座1的轴向定位的结构图，图3示出了本实施方式的四缸汽轮机膨胀滑销系统的高压缸100与第二轴承座2的轴向定位的结构图。
在第一实施方式中，请参阅图3和图4，所述高压外缸7的两端猫爪分别通过轴向限位件18分别与第一轴承座1和第二轴承座2相连，在汽轮机热态运行时可以一体膨胀。具体地，所述第一轴承座1上开设有用于高压外缸7的左端猫爪701a插入的第一猫爪安装槽101，所述第二轴承座2上开设有用于高压外缸7的右端猫爪701b插入的第二猫爪安装槽201，所述高压外缸7安装时，可通过将所述高压外缸7的左端猫爪701a和右端猫爪701b分别插入所述第一轴承座1的第一猫爪安装槽101及所述所述第二轴承座2的第二猫爪安装槽201中，然后通过轴向限位件18锁紧固定。类似地，所述中压外缸8的两端猫爪通过轴向限位件18分别与第二轴承座2和第三轴承座3相连；所述第一低压内缸9的两端猫爪通过轴向限位件18分别与第三轴承座3和第四轴承座4相连；所述第二低压内缸10的两端猫爪通过轴向限位件18分别与第五轴承座5和第六轴承座6相连。
在第一实施方式中，由于汽缸通过多个开口与外部管路连接，在汽轮机工作时，外部管路会有力矩传递到汽缸时，当横向两侧(图1中垂直纸面方向定义为横向)的力矩不同时，会导致汽缸绕中心轴线旋转，可能会造成汽缸内部的动、静部件之间的间隙被破坏，出现动静碰摩故障。为了防止汽缸绕中心轴线旋转，各汽缸的横向两侧的端部例如可通过横向限位件16与对应的轴承座连接，具体地，所述横向限位件16的一端与对应的轴承座螺栓连接，所述横向限位件16的另一端与气缸采用卡槽方式连接(见图4)。下面将以高压缸100与第一轴承座1的横向定位为例进行说明，其中，图4示出了本实施例的汽轮机膨胀滑销系统的高压缸100与第一轴承座1的横向定位的结构图。
在第一实施方式中，请参阅图4，所述高压外缸7的靠近调阀端的横向两侧的端部通过横向限位件16与第一轴承座1连接。具体地，所述横向限位件16包括限位件连接板1601、自所述限位件连接板1601中心向外凸出形成的限位件中心杆1602、限位块1603以及固定螺栓1604；所述限位件连接板1601与第一轴承座1例如可通过连接螺栓17连接固定，所述限位块1603的截面例如为矩形块，其中心开设有供所述限位件中心杆1602的自由端(图4的右端)穿过的孔，所述限位块1603套设于所述限位件中心杆1602的自由端，并通过所述固定螺栓1604固定，所述限位块1603插入后文将要介绍的所述高压外缸7上开设的限位件卡槽702中；所述高压外缸7的横向两端开设有与上述限位块1603配合的限位件卡槽702，当所述限位块1603插入所述限位件卡槽702时，所述限位件中心杆1602的自由端与所述限位件卡槽702的底部之间预留有一定间隙(例如20mm-30mm)，以满足高压外缸7的横向膨胀/收缩时所述限位块1603沿所述限位件卡槽702的滑动需求。
在第一实施方式中，类似图4所示的所述高压外缸7的靠近调阀端的横向两侧的端部与第一轴承座1连接的连接方式，所述高压外缸7的靠近电机端的横向两侧的端部也可以通过横向限位件16与第二轴承座2连接；所述中压外缸8的靠近调阀端的横向两侧的端部也可以通过横向限位件16与第二轴承座2连接，所述中压外缸8的靠近电机端的横向两侧的端部也可以通过横向限位件16与第三轴承座3连接；所述第一低压内缸9的靠近调阀端的横向两侧的端部也可以通过横向限位件16与第三轴承座3连接，所述第一低压内缸9的靠近电机端的横向两侧的端部也可以通过横向限位件16与第四轴承座4连接；所述第二低压内缸10的靠近调阀端的横向两侧的端部也可以通过横向限位件16与第五轴承座5连接，所述第二低压内缸10的靠近电机端的横向两侧的端部也可以通过横向限位件16与第六轴承座6连接。
在第一实施方式中，请参阅图1-5，在所述汽轮机膨胀滑销系统中，高压、中压静子的死点位于中压缸200的电机端的第三轴承座3处，当汽轮机运行时，所述中压外缸8以所述第三轴承座3为(绝对)死点(对应图1中的静子死点1，图5中的HP、IP、LP1死点)，推动所述第二轴承座2、所述高压外缸7以及第一轴承座1向所述调压阀端膨胀；由于所述高压缸100的高压外缸7与高压内缸相互连接，故所述高压外缸7向所述调压阀端膨胀时，所述高压内缸也同步向所述调压阀端膨胀；由于所述中压缸200的中压外缸8与中压内缸相互连接，故所述中压外缸8向所述调压阀端膨胀时，所述中压内缸也同步向所述调压阀端膨胀；由于第一低压内缸9通过第三轴承座3和第四轴承座4直接支撑，当汽轮机运行时，第一低压内缸9以第三轴承座3为死点(绝对死点)向所述电机端膨胀；当汽轮机运行时，第二低压内缸10由两侧的第五轴承座5和第六轴承座6直接支撑，第二低压内缸10以第五轴承座5为死点(绝对死点，图1中的静子死点2)向电机端膨胀；第一低压缸300的低压外缸直接与排汽装置(未图示)焊接，随排汽装置一起膨胀，与第一低压内缸9的膨胀无关，同样的第二低压缸400的低压外缸直接与排汽装置焊接，随排汽装置一起膨胀，与第二低压内缸10的膨胀无关。
在第一实施方式中，请参阅图1-5，在所述汽轮机膨胀滑销系统中，转子(绝对)死点(也即推力轴承600)位于所述高压缸100与低压缸之间的第二轴承座2处的推力轴承，当汽轮机运行时，高压缸100的高压转子11向调阀端膨胀，中压缸200的中压转子12、第一低压转子13的低压转子(以下简称第一低压转子13)、低压转子中间轴15、第二低压转子14(以下简称第二低压转子14)顺次向电机端膨胀，由于第一轴承座1和所述第二轴承座2可相对基础台板滑动，故整个转子往电机端的绝对膨胀量较小。
通过第一实施方式的汽轮机膨胀滑销系统，一方面可使得静子部件和转子部件的轴向膨胀方向一致，动静间隙小，机组效率高；另一方面，可使汽轮机转子的绝对总膨胀量小，更有利于提高汽轮机发电机组部分负荷工况下的效率与安全可靠性。
图6示出了本发明的第二种实施方式的汽轮机膨胀滑销系统示意图。该实施方式中与第一种实施方式相比的区别在于，在该实施方式中汽轮机为三缸汽轮机，而第一种实施方式中，汽轮机为四缸汽轮机。
请参阅图6，在本实施方式中，该汽轮机为三缸汽轮机，所述三轮汽轮机包括从调阀端到电机端依次设置的第一轴承座1、高压缸100、第二轴承座2、中压缸200、第三轴承座3、第一低压缸300、第四轴承座4。具体地，每个汽缸分别包括内缸、外缸及转子，所述高压外缸7的通过所述第一轴承座1和所述第二轴承座2支撑，所述中压外缸8通过所述第二轴承座2和所述第三轴承座3支撑，所述第一低压内缸9通过第三轴承座3和第四轴承座4支撑。所述第一轴承座1和所述第二轴承座2采用在基础台板(例如由钢筋水泥图制作)上滑动的方式安装，换句话说，所述第一轴承座1和所述第二轴承座2可沿基础台板滑动，在汽轮机热态运行时一体膨胀，第一轴承座1和第二轴承座2可在基础台板上滑动；所述第三轴承座3及所述第四轴承座4例如可均采用落地式布置，并浇筑在基础之内，也即所述第三轴承座3及所述第四轴承座4固定安装于所述基础台板上。需要说明的是，在该实施方式中，各汽缸与相邻的两个轴承座之间的横向定位和轴向定位方式与第一种实施方式的相同，故在此不做赘述。
在第二实施方式中，请参阅图6，在所述汽轮机膨胀滑销系统中，高压、中压静子的死点位于中压缸200的电机端的第三轴承座3处，当汽轮机运行时，所述中压外缸8以所述第三轴承座3为(绝对)死点(对应图5中的HP、IP、LP1死点)，推动所述第二轴承座2、所述高压外缸7以及第一轴承座1向所述调压阀端膨胀；由于所述高压缸100的高压外缸7与高压内缸相互连接，故所述高压外缸7向所述调压阀端膨胀时，所述高压内缸也同步向所述调压阀端膨胀；由于所述中压缸200的中压外缸8与中压内缸相互连接，故所述中压外缸8向所述调压阀端膨胀时，所述中压内缸也同步向所述调压阀端膨胀；由于第一低压内缸9通过第三轴承座3和第四轴承座4直接支撑，当汽轮机运行时，第一低压内缸9以第三轴承座3为死点(绝对死点)向所述电机端膨胀；第一低压缸300的低压外缸直接与排汽装置焊接，随排汽装置一起膨胀，与第一低压内缸9的膨胀无关。
在第二实施方式中，请参阅图6，在该汽轮机膨胀滑销系统中，转子的(绝对)死点位于所述高压缸100与低压缸之间的第二轴承座2处，当汽轮机运行时，高压缸100的高压转子11向调阀端膨胀，中压缸200的中压转子12、第一低压转子13顺次向电机端膨胀。
需要说明的是，本发明的汽轮机膨胀滑销系统除了适应于上述的三缸汽轮机和四缸汽轮机外，同样也适用于大于四缸的汽轮机。
综上所述，本发明的汽轮机膨胀滑销系统，不仅能够使静子部件和转子部件的轴向膨胀方向一致，动静间隙小，机组效率高；而且可使汽轮机转子的绝对总膨胀量小，更有利于提高汽轮机发电机组部分负荷工况下的效率与安全可靠性。
在本文的描述中，提供了许多特定细节，诸如部件和/或方法的实例，以提供对本发明实施例的完全理解。然而，本领域技术人员将认识到可以在没有一项或多项具体细节的情况下或通过其他设备、系统、组件、方法、部件、材料、零件等等来实践本发明的实施例。在其他情况下，未具体示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免使本发明实施例的方面变模糊。
本发明所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发明的具体实施例和本发明的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本发明的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本发明所述实施例的上述描述来对本发明进行这些修改，并且这些修改将在本发明的精神和范围内。
本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本发明的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本发明实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本发明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本发明实施例的各方面造成混淆。
因而，尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换意在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例，但是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本发明的范围将只由所附的权利要求书进行确定。

Claims (10)

1.一种汽轮机膨胀滑销系统，其特征在于，包括：
从调阀端到电机端依次设置的第一轴承座、高压缸、第二轴承座、中压缸、第三轴承座、第一低压缸以及第四轴承座；
其中，所述第一轴承座和所述第二轴承座可沿基础台板滑动，所述第三轴承座和所述第四轴承座固定设置于所述基础台板上。
2.根据权利要求1所述的汽轮机膨胀滑销系统，其特征在于，所述汽轮机运行时，所述中压缸的中压外缸以所述第三轴承座为死点，推动所述第二轴承座、所述高压缸的高压外缸以及第一轴承座向所述调压阀端膨胀。
3.根据权利要求2所述的汽轮机膨胀滑销系统，其特征在于，所述汽轮机运行时，所述第一低压缸的低压内缸以所述第三轴承座为死点，向所述电机端膨胀。
4.根据权利要求1所述的汽轮机膨胀滑销系统，其特征在于，沿轴向方向，各汽缸两端的猫爪分别通过轴向限位件与相邻的两个轴承座连接。
5.根据权利要求1所述的汽轮机膨胀滑销系统，其特征在于，在横向方向，各汽缸的端部通过横向限位件与对应的轴承座连接，以防止该汽缸绕轴向的旋转。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的汽轮机膨胀滑销系统，其特征在于，在汽轮机膨胀滑销系统中，转子死点位于所述第二轴承座处，当所述汽轮机运行时，所述高压缸的高压转子向所述调阀端膨胀，所述中压缸的中压转子、所述第一低压缸的低压转子顺次向所述电机端膨胀。
7.根据权利要求6所述的汽轮机膨胀滑销系统，其特征在于，所述汽轮机膨胀滑销系统还包括第二低压缸以及设置于所述第二低压缸两侧的第五轴承座和第六轴承座，其中，所述第五轴承座与所述第四轴承座相邻。
8.根据权利要求7所述的汽轮机膨胀滑销系统，其特征在于，所述汽轮机运行时，所述第二低压缸的低压内缸以第五轴承座为死点，向电机端膨胀。
9.根据权利要求7所述的汽轮机膨胀滑销系统，其特征在于，所述汽轮机运行时，所述第二低压缸的低压转子以第二轴承座处为死点，向电机端膨胀。
10.一种汽轮机，其特征在于，所述汽轮机采用如权利要求1-9中任意一项所述的汽轮机膨胀滑销系统。
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