第十章 多極汽輪機

1、第十章第十章 多多 級級 汽汽 輪輪 機機 在多級汽輪機中，蒸汽壓力逐級下降，將其理想 焓降分配到各個級上，逐級地進行能量轉換，而使每 個級都能保持最佳速度比，動葉柵的圓周速度大幅度 地降下來，而且上述的回熱循環(huán)、再熱循環(huán)等只有在 多級汽輪機上才能實現(xiàn)。 第一節(jié) 汽輪機的分類和型號 1按工作原理分類 （1）沖動式汽輪機 （2）反動式汽輪機 2按熱力過程特點分類 這種方法分類，汽輪機型式很多。如凝汽式汽輪機，供 熱式汽輪機，供熱式汽輪機中還有背壓式與調節(jié)抽汽式 汽輪機，此外還有混壓式汽輪機、中間再熱式汽輪機等。 3按蒸汽流動與排汽分類 （1）軸流式汽輪機 （2）輻流式 4按蒸汽參數(shù)分類 分為低壓

2、、中壓、高壓、超高壓、亞臨界和超臨界壓力 的汽輪機 . 5按用途分類 （1）發(fā)電用汽輪機 （2）工業(yè)汽輪機 （3）交通運輸方面使用的（目前主要是船用）汽輪機 6汽輪機的型號 世界各國出產(chǎn)的汽輪機都按一定規(guī)則編制型號，可一目了 然地了解其型式與基本參數(shù)。在我國采用漢語拼音字母表 示汽輪機型式（表10-2），以MW為單位的拉丁數(shù)碼表示其 額定參數(shù)，如N100-8.33/535型汽輪機的型號中N表示凝汽 式，其后緊跟的數(shù)碼100表示汽輪機的額定功率為100MW， 8.33表示額定進汽壓力為8.33MPa，而535表示進汽溫度為 535。 表10-2 汽輪機型號代號 型 式代 號 凝汽式 一次調整抽汽

3、式 兩次調整抽汽式 背壓式 抽汽背壓式 N C CC B CB 以往在汽輪機型號的額定參數(shù)中，所用的數(shù)碼是以 工程單位為基礎的，使用法定計量單位后，這些數(shù) 碼改用法定單位。表示方法如表10-3所示。 表10-3 新型號中表示蒸汽參數(shù)的方法 汽 輪 機 型 式蒸 汽 參 數(shù) 表 示 方 法實 例 凝汽式 中間再熱式 一次調整抽汽式 兩次調整抽汽式 背壓式 主蒸汽壓力/主蒸汽溫度 主蒸汽壓力/主蒸汽溫度/中間再熱溫 度 主蒸汽壓力/調整抽汽壓力 主蒸汽壓力/高壓抽汽壓力/低壓抽汽 壓力 主蒸汽壓力/排汽壓力 3.43/435 12.75/535/535 3.43/0.98 8.83/0.98/0.

4、147 3.43/0.98 第二節(jié) 多級汽輪機中能量轉換 以圖10-1所示的由一雙列速度級和六個壓力級串聯(lián)組合 的沖動式汽輪機為例來說明蒸汽在多級汽輪機中的能量轉換 過程。 圖10-1 多級汽輪機示意圖 蒸汽進入汽輪機前要經(jīng)過控制和調節(jié)蒸汽流量的主汽門和 調節(jié)汽門，進入汽輪機后便依次通過各級噴嘴葉柵和動葉柵逐 級膨脹進行能量轉換，蒸汽壓力、溫度也隨著逐級降低、直至 汽缸內(nèi)的排汽室進入凝汽器，完成其在汽輪機內(nèi)的能量轉換過 程，即把蒸汽攜帶的熱能轉換為機械能的過程。這個過程一般 可在h-s圖（圖10-2）上表示。 圖10-2 蒸汽在 汽輪機中的熱力 過程曲線 二、汽輪機的功率與效率二、汽輪機的功率

5、與效率 汽輪機的功率有內(nèi)功率、機械功率，還有與發(fā)電機 聯(lián)在一起的汽輪發(fā)電機組的發(fā)電功率，這些功率概 念中最重要的是內(nèi)功率。內(nèi)功率乘以機械功率就可 得到汽輪機軸上輸出的機械功率，再乘電效率就可 得到機組的電功率。 多級汽輪機的內(nèi)功率等于組成該汽輪機的各個級的 內(nèi)功率之和。即 1 z iij j PP 圖10-4 汽輪機蒸 汽系統(tǒng)及熱力過程 曲線圖 （a）蒸汽系統(tǒng)；（b） 熱力過程曲線 根據(jù)圖10-4，令汽輪機的進汽量為Q0軸封漏氣量為Qg1與Qg2，該 機有五級回熱抽汽。各級抽汽壓力從高壓缸計起分別為pb1、 pb2、pb3、pb4和pb5。抽汽量依次為Qb1、Qb2、Qb3、Qb4和Qb5。低

6、 壓缸上共有兩級回熱抽汽其抽汽壓力和抽汽量依次為pb6、Qb6、 pb7、Qb7，低壓缸的排汽壓力為pex，排汽量為Qex，各小循環(huán)的 理想焓降依次為H1t、H2t、Ht，有效焓降依次為H1e、 H2e、Hexe，則該汽輪機的內(nèi)功率為 112233445 () ibebebebebgse pQ HQ HQ HQ HQQH 6677bebeexexe Q HQ HQ H （10-1） 三、汽輪機的內(nèi)效率三、汽輪機的內(nèi)效率 我們知道效率的一般公式為所獲得的有效能量與 輸入能量的比值。汽輪機的內(nèi)效率為在汽輪機中所獲 得內(nèi)功率與單位時間內(nèi)輸入汽輪機蒸汽的理想能量之 比值，用i表示。單位時間內(nèi)輸入蒸汽的

7、理想能量 等于各股蒸汽（各小循環(huán)通過汽輪機的蒸汽）的理想 焓降與其流量乘積之和。 1 () i iz jtj j P Q H （10-2） 四、汽輪機的相對內(nèi)效率四、汽輪機的相對內(nèi)效率 蒸汽在汽輪機內(nèi)的有效焓降He與理想焓降Ht的 比值稱為相對內(nèi)效率，用ri表示，即ri=He/Ht。 若無回熱抽汽，則ri=i。相對內(nèi)效率反映汽輪 機通流部分的完善程度，它取決于汽輪機內(nèi)各項 節(jié)流損失和級內(nèi)損失的大小，與軸封漏氣損失無 關。大功率汽輪機的相對內(nèi)效率ri=86%-90%。 五、機械效率五、機械效率 汽輪機的軸端功率與內(nèi)功率的比值稱機械功 率，用m表示，即m=Pa/Pi。大功率汽輪機的機 械效率可達9

8、9.5%。 六、余速利用六、余速利用 在多級汽輪機中，前一級的排汽進入下一級繼續(xù) 進行能量轉換。如果在兩級間的軸向間隙內(nèi)，蒸汽沒 有流動損失，且在下一級進口又無撞擊損失，則前一 級排汽的動能便被蒸汽帶入下一級參加能量轉換，即 前一級的余速全部被下一級利用。 七、重熱現(xiàn)象七、重熱現(xiàn)象 級的各項損失（余速損失被利用的部分除外）最 終都因摩擦轉變?yōu)闊崃?，在絕熱條件下被蒸汽吸收， 使其排汽焓增加h，即下一級的進汽焓增加h。 此時若下一級的前后蒸汽壓力不變，級內(nèi)蒸汽的理想 焓降相應增加Hst，見圖10-6。這種現(xiàn)象稱為重熱 現(xiàn)象。它相當于從前面各級的損失中，以熱能的形式 回收一部分能量（Hsth）。 第

9、三節(jié) 多級汽輪機的結構 一、多級汽輪機的結構特點一、多級汽輪機的結構特點 1通流部分特點 多級汽輪機由若干級組成，從總體上可分為汽缸、轉子、軸承座和盤車裝置 四大部分。 2多級汽輪機的汽缸 提高汽輪機的進汽參數(shù)，其高壓部分的零件受力隨之增大，因而需增大汽缸 和水平法蘭的厚度才能滿足機械強度、剛度和嚴密性的要求。 3多級汽輪機的定位 汽缸的支撐定位有兩種形式：溫度高、法蘭厚的汽缸，通過水平法蘭延伸的 “貓爪”，支撐在軸承座的平臺上，以減小熱膨脹對汽缸中心線的影響；低 壓排汽室則通過撐腳直接支放在基礎臺板上。 4多級汽輪機的軸承 汽輪機的軸承座通常采用落地式，放置在基礎臺板上。 5盤車裝置 每一臺汽輪機都設置了一套盤車裝置，在起動前或停機后用于緩慢轉動轉子， 防止轉子因受熱不均勻而產(chǎn)生熱彎曲。 第四節(jié) 汽輪機的軸封系統(tǒng) 1汽輪機軸封系統(tǒng)的作用 汽輪機的軸封是用以防止或減弱軸間隙漏汽的設施。 2開式軸封系統(tǒng) 這種系統(tǒng)雖然簡單，但不便于調整。在運行中需手動調節(jié)汽 門，使冒汽管有微弱蒸汽冒出。如果冒