汽轮机课件

1汽轮机2概述汽轮机的工作原理汽轮机特点汽轮机的基本结构汽轮机的热力和辅助系统汽轮机的调节系统汽轮机的油系统汽轮机的开停车3第一章概述什么叫汽轮机？汽轮机又叫透平，是利用水蒸汽的热能来作功的旋转式原动机，汽轮机在工作时将热能转变为水蒸汽的动能，再把水蒸汽的动能转变为轴旋转的机械能。4概述汽轮机的工作原理具有一定压力的蒸汽通过喷嘴，蒸汽在喷嘴的通道中压力降低，速度增加，在喷嘴出口得到很高速度的蒸汽，此时完成了热能转化为动能过程，高速蒸汽作用在叶片上，蒸汽速度的大小和方向发生改变，对叶片产生一个作用力，推动叶轮旋转作功，完成了蒸汽由动能转变为转子的机械能过程。5概述火电厂基本概念（一）能量转换过程燃料化学能→蒸汽热能→机械能→电能（二）火电厂三大主机锅炉：将燃料的化学能转变为蒸汽的热能汽轮机：将锅炉生产蒸汽热能转化为转子旋转机械能发电机：将旋转机械能转化为电能6B：锅炉S：锅炉过热器T：汽轮机C：冷凝器P：水泵STCPB火力发电厂示意图TS12341´2´3´4´7891、汽轮机分类：汽轮机冲动式汽轮机反动式汽轮机凝汽式汽轮机供热式汽轮机背压式汽轮机调节抽汽式汽轮机低压汽轮机中压汽轮机高压汽轮机超高压汽轮机亚临界压力汽轮机超临界压力汽轮机按作功原理分按功能分按参数高低分10冲动式汽轮机冲动式汽轮机指蒸汽主要在喷嘴中进行膨胀，在动叶片中蒸汽不再膨胀或膨胀很少，而主要是改变流动方向。现代冲动式汽轮机各级均具有一定的反动度，即蒸汽在动叶片中也发生很小一部分膨胀，从而使汽流得到一定的加速作用，但仍算作冲动式汽轮机。11反动式汽轮机反动式汽轮机是指蒸汽在喷嘴和动叶中的膨胀程度基本相同。此时动叶片不仅受到由于汽流冲击而引起的作用力，而且受到因蒸汽在叶片中膨胀加速而引起的反作用力。由于动叶片进出口蒸汽存在较大压差，所以与冲动式汽轮机相比，反动式汽轮机轴向推力较大。因此一般都装平衡盘以平衡轴向推力。12凝汽式汽轮机凝汽式汽轮机是指进入汽轮机的蒸汽在做功后全部排入凝汽器，凝结成水全部返回锅炉。进入汽轮机的蒸汽，对于一般中压机组来说，每1kg蒸汽含热量约3223kJ，这些热量中只有837kJ左右是做了功的，凝结水中约有126kJ热量，约2240kJ热量是被冷却排汽的冷却水带走了，这是一个很大的损失。对于高压汽轮机，由于进汽含热量大些（约3433kJ左右），可用的热量相对来说要大些，但损失仍很大。为了减少这些损失，采用带回热设备的凝汽式汽轮机，就是把进入汽轮机做过一部分功的蒸汽抽出来，在回热加热器内加热锅炉的给水，使给水温度提高，节约燃料，提高经济性。13调整抽汽式汽轮机从汽轮机某一级中经调压器控制抽出大量已经做了部分功的一定压力范围的蒸汽，供给其它工厂及热用户使用，机组仍设有凝汽器，这种型式的机组称为调整抽汽式汽轮机。它一方面能使蒸汽中的含热量得到充分利用，同时因设有凝汽器，当用户用汽量减少时，仍能根据低压缸的容量保证汽轮机带一定电负荷。14中间再热式汽轮机中间再热式汽轮机就是蒸汽在汽轮机内做了一部分功后，从中间引出，通过锅炉的再热器提高温度（一般升高到机组额定温度），然后再回到汽轮机继续做功，最后排入凝汽器的汽轮机。15按热力特性分类（即汽轮机型式）凝汽式、中间再热式背压式调整抽汽式供热TurbineTurbine热用户Turbine16按主蒸汽参数分类低压汽轮机：小于1.47Mpa；中压汽轮机：1.96~3.92Mpa；高压汽轮机：5.88~9.81Mpa；超高压汽轮机：为11.77~13.93Mpa；临界压力汽轮机：15.69~17.65Mpa；超临界压力汽轮机：大于22.15Mpa；超超临界压力汽轮机：大于32Mpa172、汽轮机的主要技术发展采用大容量机组提高蒸汽初参数采用联合循环系统提高效率提高机组的运行水平183、汽轮机制造工业美国通用电气公司、西屋电气公司日本日立制作所、东芝电器会社、三菱重工株式会社瑞士BBC公司中国哈尔滨汽轮机厂、上海汽轮机厂、东方汽轮机厂、北京重型电机厂、青岛汽轮厂、武汉汽轮发电机厂、杭州汽轮机厂、南京汽轮发电机厂19第二章、汽轮机特点汽轮机的优点是单机功率大、效率高、运行安全可靠、使用寿命长。缺点是装置庞大、复杂、需大量的水，不适合于小功率或移动式。20第三章、汽轮机的基本结构汽轮机装置包括汽轮机本体、辅助设备、调节部分、供油系统四大部分组成。21第三章、汽轮机的基本结构汽轮机本体由静止件、转动件及支撑件组成。静止件包括基础、台板、汽缸、喷嘴、隔板、汽封等；支撑件主要包括轴承座、轴承；动件即转子，由轴和叶片组成。22第三章、汽轮机的基本结构1、汽缸的作用汽缸是汽轮机的外壳。汽缸的作用主要是将汽轮机的通流部分（喷嘴、隔板、转子等）与大气隔开，保证蒸汽在汽轮机内完成做功过程。此外，它还支承汽轮机的某些静止部件（隔板、喷嘴室、汽封套等），承受它们的重量，还要承受由于沿汽缸轴向、径向温度分布不均而产生的热应力。23第三章、汽轮机的基本结构2、汽轮机的汽缸种类汽轮机的汽缸一般制成水平对分式，即分上汽缸和下汽缸。为合理利用钢材，中小型汽轮机汽缸常以一个或两个垂直结合面分为高压段、中压段和低压段。大功率的汽轮机根据工作特点分别设置高压缸、中压缸和低压缸。高压高温采用双层汽缸结构后，汽缸分内缸和外缸。汽轮机末级叶片以后将蒸汽排入凝汽器，这部分汽缸称排汽缸。24第三章、汽轮机的基本结构3、为什么汽缸通常制成上下缸的形式？汽缸通常制成具有水平结合面的水平对分形式。上、下汽缸之间用法兰螺栓联在一起，法兰结合面要求平整，光洁度高，以保证上、下汽缸结合面严密不漏汽。汽缸分成上、下缸，主要是便于加工制造与安装、检修。25第三章、汽轮机的基本结构4、大功率汽轮机的高、中压缸采用双层缸结构大功率汽轮机的高、中压缸采用双层缸结构有如下优点：⑴整个蒸汽压差由外缸和内缸分担，从而可减薄内、外缸缸壁及法兰的厚度。⑵外层汽缸不致与高温蒸汽相接触，因而外缸可以采用较低级的钢材，节省优质钢材。⑶双层缸结构的汽轮机在起动、停机时，汽缸的加热和冷却过程都可加快，因而缩短了起动和停机的时间。26第三章、汽轮机的基本结构5、高、中压汽缸采用双层缸结构后应注意什么问题？高压、中压汽缸采用双层结构有很大的优点，但也需注意一个问题。国产200MW、300MW机组，在高压内、外缸之间由于隔热罩的不完善以及抽汽口布置不当，会造成外缸内壁温度升高到超过设计允许值，并且使内缸的外壁温度高到不允许的数值，这种情况应设法予以改善，否则有可能造成汽缸产生裂纹。125MW机组取消正常运行中夹层冷却蒸汽后，由于某些原因，也出现外缸内壁温度过高的现象。27第三章、汽轮机的基本结构6、大机组的低压缸特点大机组的低压缸有如下特点：⑴低压缸的排汽容积流量较大，要求排汽缸尺寸庞大，故一般采用钢板焊接结构代替铸造结构。⑵再热机组的低压缸进汽温度一般都超过230℃，与排汽温度差达200℃，因此也采用双层结构。通流部分在内缸中承受温度变化，低压内缸用高强度铸铁铸造，而兼作排汽缸的整个低压外缸仍为焊接结构。庞大的排汽缸只承受排汽温度，温差变化小。⑶为防止长时间空负荷运行，排汽温度过高而引起的排汽缸变形，在排汽缸内还装有喷水降温装置。⑷为减少排汽损失，排汽缸设计成径向扩压结构。28第三章、汽轮机的基本结构7、隔板的结构形式隔板的具体结构是根据隔板的工作温度和作用在两侧的蒸汽压差来决定的，主要有以下三种形式：⑴焊接隔板：焊接隔板具有较高的强度和刚度，较好的汽密性，加工较方便，被广泛用于中、高参数汽轮机的高、中压部分。⑵窄喷嘴焊接隔板：高参数大功率汽轮机的高压部分，每一级的蒸汽压差较大，其隔板做得很厚，而静叶高度很短，采用宽度较小的窄喷嘴焊接隔板。优点是喷嘴损失小，但有相当数量的导流筋存在，将增加汽流的阻力。国产125MW、300MW汽轮机都是有用的窄喷嘴焊接隔板。⑶铸造隔板：铸造隔板加工制造比较容易，成本低，但是静叶片的表面光洁度较差，使用温度也不能太高，一般应小于300℃，因此都用在汽轮机的低压部分。29第三章、汽轮机的基本结构8、汽轮机喷嘴、隔板、静叶喷嘴是由两个相邻静叶片构成的不动汽道，是一个把蒸汽的热能转变为动能的结构元件。装在汽轮机第一级前的喷嘴成若干组，每组由一个调节汽门控制。隔板是汽轮机各级的间壁，用以固定静叶片。静叶是指固定在隔板上静止不动的叶片。303132第三章、汽轮机的基本结构9、汽轮机汽封的作用：汽轮机高压端的轴封可以减少汽缸内的高压蒸汽外漏，但总会有少量的蒸汽泄漏，不仅造成损失，而且影响安全，凝汽式汽轮机低压侧汽封的作用是阻止外界空气漏入低压缸，从而破坏表面冷凝器的真空，导致排汽压力增高，降低机组的经济性，为了保证机组的安全运行，保证高压蒸汽不外泄、空气不进入低压缸，保证表面冷凝器的真空度，汽轮机均设汽封系统。3334第三章、汽轮机的基本结构10、主轴承的作用轴承是汽轮机的一个重要组成部件，主轴承也叫径向轴承。它的作用是承受转子的全部重量以及由于转子质量不平衡引起的离心力，确定转子在汽缸中的正确径向位置。由于每个轴承都要承受较高的载荷，而且轴颈转速很高，所以汽轮机的轴承都采用液体摩擦为理论基础的轴瓦式滑动轴承，借助于有一定压力的润滑油在轴颈与轴瓦之间形成油膜，建立液体摩擦，使汽轮机安全稳定地运行。3536第三章、汽轮机的基本结构11、轴承的润滑油膜的形成轴瓦的孔径较轴颈稍大些，静止时，轴颈位于轴瓦下部直接与轴瓦内表面接触，在轴瓦与轴颈之间形成了楔形间隙。当转子开始转动时，轴颈与轴瓦之间会出现直接摩擦。但是，随着轴颈的转动，润滑油由于粘性而附着在轴的表面上，被带入轴颈与轴瓦之间的楔形间隙中。随着转速的升高，被带入的油量增多，由于楔形间隙中油流的出口面积不断减小，所以油压不断升高，当这个压力增大到足以平衡转子对轴瓦的全部作用力时，轴颈被油膜托起，悬浮在油膜上转动，从而避免了金属直接摩擦，建立了液体摩擦。37第三章、汽轮机的基本结构12、汽轮机主轴承主要结构型式汽轮机主轴承主要有四种：⑴圆筒瓦支持轴承。⑵椭圆瓦支持轴承。⑶三油楔支持轴承。⑷可倾瓦支持轴承。38第三章、汽轮机的基本结构13、汽轮机的盘车装置汽轮机启动前或停车后，使汽轮机转子转动的装置叫汽轮机的盘车装置。汽轮机在暖管时会有少量蒸汽泄漏到机体中，导致机体内温度升高，汽轮机在停车时，机体处于高温状态，这时保证转子缓慢转动，可以防止转子产生热变形，也可以减小机组启动时扭矩。39第三章、汽轮机的基本结构14、盘车有哪两种方式？小机组采用人力手动盘车中型和大型机组都采用电动盘车。40第三章、汽轮机的基本结构15、电动盘车装置主要有两种型式。⑴具有螺旋轴的电动盘车装置（大多数国产中、小型汽轮机组及125MW、300MW机组采用）。⑵具有摆动齿轮的电动盘车装置（国产50MW、100MW、200MW机组采用）。41第四章、汽轮机的热力系统和辅助系统1、汽轮机的热力系统在汽轮机装置中，锅炉和汽轮机是主要的热力设备，除此之外，还要有管道等各种辅助设备形成一个系统，这个系统就是热力系统。2、热力系统主要有：连接锅炉和汽轮机的蒸汽管网系统、除氧系统、凝液系统、补水系统、循环水系统、润滑系统。42第四章、汽轮机的热力系统和辅助系统3、热力循环给水泵把经过处理的软水送进锅炉，向加热炉（裂解炉）内投入燃料并使之燃烧，把水加热成符合要求的蒸汽，再把蒸汽引入汽轮机，推动汽轮机做功，做功后的蒸汽进入表面冷凝器，在其中被循环水冷却，凝结成水，再送入锅炉。这种周而复始的过程叫热力循环，也称蒸汽的动力循环。43第四章、汽轮机的热力系统和辅助系统4、凝器设备的任务在汽轮机的排汽口处建立并保持高度真空，从而提高汽轮机装置的循环效率；获得供蒸汽锅炉给水用的纯净凝液。凝器设备由哪几部分组成的？凝汽设备由表面冷凝器、真空泵系统、复水泵及其附属管线组成。44第四章、汽轮机的热力系统和辅助系