第十章 多極汽輪機(jī)

1、第十章第十章 多多 級(jí)級(jí) 汽汽 輪輪 機(jī)機(jī) 在多級(jí)汽輪機(jī)中，蒸汽壓力逐級(jí)下降，將其理想焓降分配到各個(gè)級(jí)上，逐級(jí)地進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，而使每個(gè)級(jí)都能保持最佳速度比，動(dòng)葉柵的圓周速度大幅度地降下來，而且上述的回?zé)嵫h(huán)、再熱循環(huán)等只有在多級(jí)汽輪機(jī)上才能實(shí)現(xiàn)。第一節(jié) 汽輪機(jī)的分類和型號(hào)1按工作原理分類（1）沖動(dòng)式汽輪機(jī) （2）反動(dòng)式汽輪機(jī) 2按熱力過程特點(diǎn)分類這種方法分類，汽輪機(jī)型式很多。如凝汽式汽輪機(jī)，供熱式汽輪機(jī)，供熱式汽輪機(jī)中還有背壓式與調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)，此外還有混壓式汽輪機(jī)、中間再熱式汽輪機(jī)等。3按蒸汽流動(dòng)與排汽分類（1）軸流式汽輪機(jī) （2）輻流式 4按蒸汽參數(shù)分類分為低壓、中壓、高壓、超高壓、亞臨

2、界和超臨界壓力的汽輪機(jī) .5按用途分類（1）發(fā)電用汽輪機(jī) （2）工業(yè)汽輪機(jī) （3）交通運(yùn)輸方面使用的（目前主要是船用）汽輪機(jī) 6汽輪機(jī)的型號(hào)世界各國(guó)出產(chǎn)的汽輪機(jī)都按一定規(guī)則編制型號(hào)，可一目了然地了解其型式與基本參數(shù)。在我國(guó)采用漢語拼音字母表示汽輪機(jī)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(jī)的型號(hào)中N表示凝汽式，其后緊跟的數(shù)碼100表示汽輪機(jī)的額定功率為100MW，8.33表示額定進(jìn)汽壓力為8.33MPa，而535表示進(jìn)汽溫度為535。表10-2 汽輪機(jī)型號(hào)代號(hào)型 式代 號(hào)凝汽式一次調(diào)整抽汽式兩次調(diào)整抽汽式背壓式抽汽背壓式NCCCBCB以往在汽

3、輪機(jī)型號(hào)的額定參數(shù)中，所用的數(shù)碼是以工程單位為基礎(chǔ)的，使用法定計(jì)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(hào)中表示蒸汽參數(shù)的方法汽 輪 機(jī) 型 式蒸 汽 參 數(shù) 表 示 方 法實(shí) 例凝汽式中間再熱式一次調(diào)整抽汽式兩次調(diào)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(diào)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3.43/43512.75/535/5353.43/0.988.83/0.98/0.1473.43/0.98第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)中能量轉(zhuǎn)換 以圖10-1所示的由一雙列速度級(jí)和六個(gè)壓力級(jí)串聯(lián)組合的沖動(dòng)

4、式汽輪機(jī)為例來說明蒸汽在多級(jí)汽輪機(jī)中的能量轉(zhuǎn)換過程。圖10-1 多級(jí)汽輪機(jī)示意圖 蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)前要經(jīng)過控制和調(diào)節(jié)蒸汽流量的主汽門和調(diào)節(jié)汽門，進(jìn)入汽輪機(jī)后便依次通過各級(jí)噴嘴葉柵和動(dòng)葉柵逐級(jí)膨脹進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，蒸汽壓力、溫度也隨著逐級(jí)降低、直至汽缸內(nèi)的排汽室進(jìn)入凝汽器，完成其在汽輪機(jī)內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換過程，即把蒸汽攜帶的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的過程。這個(gè)過程一般可在h-s圖（圖10-2）上表示。 圖10-2 蒸汽在汽輪機(jī)中的熱力過程曲線二、汽輪機(jī)的功率與效率二、汽輪機(jī)的功率與效率汽輪機(jī)的功率有內(nèi)功率、機(jī)械功率，還有與發(fā)電機(jī)聯(lián)在一起的汽輪發(fā)電機(jī)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(jī)械功率就可

5、得到汽輪機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率，再乘電效率就可得到機(jī)組的電功率。多級(jí)汽輪機(jī)的內(nèi)功率等于組成該汽輪機(jī)的各個(gè)級(jí)的內(nèi)功率之和。即1ziijjPP圖10-4 汽輪機(jī)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(jī)的進(jìn)汽量為Q0軸封漏氣量為Qg1與Qg2，該機(jī)有五級(jí)回?zé)岢槠?。各?jí)抽汽壓力從高壓缸計(jì)起分別為pb1、pb2、pb3、pb4和pb5。抽汽量依次為Qb1、Qb2、Qb3、Qb4和Qb5。低壓缸上共有兩級(jí)回?zé)岢槠涑槠麎毫统槠恳来螢閜b6、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

6、為H1e、H2e、Hexe，則該汽輪機(jī)的內(nèi)功率為112233445()ibebebebebgsepQ HQ HQ HQ HQQH6677bebeexexeQ HQ HQ H （10-1）三、汽輪機(jī)的內(nèi)效率三、汽輪機(jī)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(jī)的內(nèi)效率為在汽輪機(jī)中所獲得內(nèi)功率與單位時(shí)間內(nèi)輸入汽輪機(jī)蒸汽的理想能量之比值，用i表示。單位時(shí)間內(nèi)輸入蒸汽的理想能量等于各股蒸汽（各小循環(huán)通過汽輪機(jī)的蒸汽）的理想焓降與其流量乘積之和。 1()iizjtjjPQ H （10-2）四、汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率四、汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率 蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的有效焓降He與理想焓降H

7、t的比值稱為相對(duì)內(nèi)效率，用ri表示，即ri=He/Ht。若無回?zé)岢槠瑒tri=i。相對(duì)內(nèi)效率反映汽輪機(jī)通流部分的完善程度，它取決于汽輪機(jī)內(nèi)各項(xiàng)節(jié)流損失和級(jí)內(nèi)損失的大小，與軸封漏氣損失無關(guān)。大功率汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率ri=86%-90%。五、機(jī)械效率五、機(jī)械效率 汽輪機(jī)的軸端功率與內(nèi)功率的比值稱機(jī)械功率，用m表示，即m=Pa/Pi。大功率汽輪機(jī)的機(jī)械效率可達(dá)99.5%。六、余速利用六、余速利用 在多級(jí)汽輪機(jī)中，前一級(jí)的排汽進(jìn)入下一級(jí)繼續(xù)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。如果在兩級(jí)間的軸向間隙內(nèi)，蒸汽沒有流動(dòng)損失，且在下一級(jí)進(jìn)口又無撞擊損失，則前一級(jí)排汽的動(dòng)能便被蒸汽帶入下一級(jí)參加能量轉(zhuǎn)換，即前一級(jí)的余速全部被下一級(jí)利

8、用。七、重?zé)岈F(xiàn)象七、重?zé)岈F(xiàn)象 級(jí)的各項(xiàng)損失（余速損失被利用的部分除外）最終都因摩擦轉(zhuǎn)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(jí)的進(jìn)汽焓增加h。此時(shí)若下一級(jí)的前后蒸汽壓力不變，級(jí)內(nèi)蒸汽的理想焓降相應(yīng)增加Hst，見圖10-6。這種現(xiàn)象稱為重?zé)岈F(xiàn)象。它相當(dāng)于從前面各級(jí)的損失中，以熱能的形式回收一部分能量（Hsth）。 第三節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)一、多級(jí)汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一、多級(jí)汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1通流部分特點(diǎn)多級(jí)汽輪機(jī)由若干級(jí)組成，從總體上可分為汽缸、轉(zhuǎn)子、軸承座和盤車裝置四大部分。 2多級(jí)汽輪機(jī)的汽缸提高汽輪機(jī)的進(jìn)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

9、滿足機(jī)械強(qiáng)度、剛度和嚴(yán)密性的要求。 3多級(jí)汽輪機(jī)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(tái)上，以減小熱膨脹對(duì)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(chǔ)臺(tái)板上。 4多級(jí)汽輪機(jī)的軸承汽輪機(jī)的軸承座通常采用落地式，放置在基礎(chǔ)臺(tái)板上。 5盤車裝置每一臺(tái)汽輪機(jī)都設(shè)置了一套盤車裝置，在起動(dòng)前或停機(jī)后用于緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，防止轉(zhuǎn)子因受熱不均勻而產(chǎn)生熱彎曲。 第四節(jié) 汽輪機(jī)的軸封系統(tǒng)1汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)的作用汽輪機(jī)的軸封是用以防止或減弱軸間隙漏汽的設(shè)施。 2開式軸封系統(tǒng)這種系統(tǒng)雖然簡(jiǎn)單，但不便于調(diào)整。在運(yùn)行中需手動(dòng)調(diào)節(jié)汽門，使冒汽管有微弱蒸汽冒出。如果冒汽