汽輪機設(shè)備及系統(tǒng)hep

1、汽輪機本體介紹汽輪機本體設(shè)備及其輔助系統(tǒng)主要內(nèi)容1、汽輪機本體設(shè)備概述（1）級的基本結(jié)構(gòu)（2）靜止部件（3）轉(zhuǎn)動部件2、汽輪機的支承系統(tǒng)（1）軸承（2）滑銷系統(tǒng)3、汽輪機的基本輔助系統(tǒng) （1）軸封系統(tǒng)（2）盤車機構(gòu)一、汽輪機本體設(shè)備概述o 汽輪機是一種以蒸汽為工質(zhì)，并將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為機械功的旋轉(zhuǎn)機械。o 英文：Turbine，譯名透平o 葉輪機械（廣義范疇）2、汽輪機的特點（1）單機功率大：300MW600MW1000MW（2）效率高：汽輪機內(nèi)效率：90% 電廠效率：40%（3）運轉(zhuǎn)平穩(wěn)： 機組振動30年（5）整個循環(huán)中燃用劣質(zhì)、廉價燃料： 如劣質(zhì)煤等（6）使用范圍專業(yè)而廣泛 火電廠 核電廠

2、 直接驅(qū)動 3、汽輪機的發(fā)展趨勢（1）增加單機功率：300、600、1000、1300MW （2）提高蒸汽參數(shù) 亞臨界：16.7MPa，538 超臨界：24.2MPa，566 超超臨界：28.2MPa，600 （3）提高效率 （4）降低金屬消耗量和成本（5）提高機組運行水平，增強機組的負荷適應(yīng)性 （6）采用聯(lián)合循環(huán)（燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)） 提高效率： 57%60% 清潔燃燒技術(shù)（減少污染：除塵、脫硫、脫硝、重金屬等）4、汽輪機生產(chǎn)廠家（1）國內(nèi)（單位：MW） 上海汽輪機廠 125、300、600、1000 哈爾濱汽輪機廠 200、300、600、1000 東方汽輪機廠 200、300、600、10

3、00 北京重型電機廠 100、200、350、600 青島汽輪機廠 中小型汽輪機 南京汽輪發(fā)電機廠 中小型汽輪機、燃氣輪機 杭州汽輪機廠 工業(yè)汽輪機（2）國外 美國：GE、WH 德國：KWU（SIEMENS） 瑞士：BBC、ABB 法國：ALSTHOM 日本：MHI、TOS、HIT 英國：GEC 俄羅斯：列寧格勒金屬工廠、哈爾科夫汽輪機廠 意大利：5、汽輪機的分類及型號（1）分類 工作原理 沖動式 反動式熱力過程 凝汽式：N 背壓式：B 抽汽式：C工質(zhì)參數(shù)（系列化） 中壓 高壓 超高壓 亞臨界 超臨界其他方法： 軸系 單軸 雙軸 汽缸布置 單缸 多缸v汽流總體流向o 軸流式o 輻流式（2）型號

4、N30016.7/538/538N60016.7/538/538N60024.2/566/566N100028.2/600/600汽輪機本體設(shè)備概述汽輪機本體設(shè)備概述汽輪機本體設(shè)備概述汽輪機本體設(shè)備概述汽輪機本體設(shè)備概述v蒸汽做功流程圖汽輪機本體設(shè)備概述1.1 級的基本結(jié)構(gòu)1、級（1）定義： 級是由噴嘴葉柵（或靜葉柵）和它相配合的動葉柵所組成； 汽輪機作功的基本單元。 蒸汽熱能 噴嘴（靜葉柵） 蒸汽動能 動葉柵 機械能 應(yīng)用 單個級 單級汽輪機 多個級串聯(lián) 多級汽輪機汽輪機本體設(shè)備概述1.1 級的基本結(jié)構(gòu)1、級（1）定義： 級是由噴嘴葉柵（或靜葉柵）和它相配合的動葉柵所組成； 汽輪機作功的基本

5、單元。 蒸汽熱能 噴嘴（靜葉柵） 蒸汽動能 動葉柵 機械能 應(yīng)用 單個級 單級汽輪機 多個級串聯(lián) 多級汽輪機汽輪機本體設(shè)備概述級的基本結(jié)構(gòu)1、級（1）定義： 級是由噴嘴葉柵（或靜葉柵）和它相配合的動葉柵所組成； 汽輪機作功的基本單元。 蒸汽熱能 噴嘴（靜葉柵） 蒸汽動能 動葉柵 機械能 應(yīng)用 單個級 單級汽輪機 多個級串聯(lián) 多級汽輪機汽輪機本體設(shè)備概述1.1 級的基本結(jié)構(gòu)1、級（1）定義： 級是由噴嘴葉柵（或靜葉柵）和它相配合的動葉柵所組成； 汽輪機作功的基本單元。 蒸汽熱能 噴嘴（靜葉柵） 蒸汽動能 動葉柵 機械能 應(yīng)用 單個級 單級汽輪機 多個級串聯(lián) 多級汽輪機（2）級的基本做功原理沖動作

6、用原理 蒸汽僅把從噴嘴中獲得的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械功，不涉及蒸汽在動葉通道中的膨脹。反動作用原理 汽流在動葉通道中繼續(xù)膨脹加速，則在汽流離開動葉時，施加給動葉一個與汽流運動方向相反的作用力，即反動力（又稱反擊力）。 汽輪機本體設(shè)備概述1.2 靜止部件1、汽缸（1）定義： 汽缸即汽輪機的外殼，它將汽輪機的通流部分與大氣隔開，形成蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機械能的封閉汽室。 汽缸一般以水平中分面分為上、下兩個半缸，上下缸通過法蘭用螺栓裝配緊固。汽輪機本體設(shè)備概述1.2 靜止部件（2）單層缸與雙層缸單層缸存在的問題：由于汽缸內(nèi)壓力很高，使汽缸內(nèi)外壓差增大，則缸壁及法蘭需做得較厚。為保證汽缸中分面的嚴密性，其連接螺栓必

7、須有很大的預(yù)緊力，故其尺寸很大，因此需要設(shè)置螺栓加熱裝置整個高壓缸需用耐高溫的貴重合金鋼制造，造價高。法蘭比缸壁厚很多，在機組啟停和變工況時，溫度分布不均勻?qū)a(chǎn)生很大的熱應(yīng)力和熱變形雙層缸的優(yōu)點：將巨大蒸汽壓差分攤給內(nèi)外雙層缸，缸壁和法蘭相應(yīng)減薄，在啟停及變工況時，應(yīng)力也相應(yīng)減小內(nèi)缸承受高溫及部分蒸汽壓力作用，可做的薄些，所耗用貴重耐熱金屬材料減少。外缸設(shè)計有蒸汽內(nèi)部冷卻，運行溫度較低，可用便宜的合金鋼制造。外缸內(nèi)外壓差降低許多，減少漏氣可能，保障結(jié)合面嚴密性。汽輪機本體設(shè)備概述1.2 靜止部件汽輪機本體設(shè)備概述1.2 靜止部件2、隔板、靜葉柵（1）隔板構(gòu)造 外圈 用隔板套將隔板組合成一個相對

8、組合體 將隔板安裝于汽缸內(nèi) 噴嘴（噴嘴的型線部分） 完成蒸汽加速的場所 內(nèi)圈 安裝隔板汽封結(jié)構(gòu)（2）上下中分 上隔板 下隔板（3）制造工藝 鑄造 焊接汽輪機本體設(shè)備概述1.2 靜止部件2、隔板、靜葉柵（1）隔板構(gòu)造 外圈 用隔板套將隔板組合成一個相對組合體 將隔板安裝于汽缸內(nèi) 噴嘴（噴嘴的型線部分） 完成蒸汽加速的場所 內(nèi)圈 安裝隔板汽封結(jié)構(gòu)（2）上下中分 上隔板 下隔板（3）制造工藝 鑄造 焊接汽輪機本體設(shè)備概述1.3 轉(zhuǎn)動部件1、汽輪機動葉片o 葉頂（及附帶結(jié)構(gòu)） 圍帶 整體圍帶 鉚接圍帶 拉金 整圈松裝拉金 部分焊接拉金o 葉身（葉片型線部分） 完成做功的場所 依據(jù)做功原理 沖動式葉型

9、反動式葉型o 葉根（葉片固結(jié)于葉輪） 各種類型的葉根結(jié)構(gòu)汽輪機本體設(shè)備概述1.3 轉(zhuǎn)動部件各種類型葉根汽輪機本體設(shè)備概述1.3 轉(zhuǎn)動部件2、葉輪結(jié)構(gòu)o 葉輪通常用于沖動式汽輪機o 葉輪的外輪緣 加工對應(yīng)于各類葉根的葉根槽 周向安裝 軸向安裝o 葉輪的內(nèi)緣 套裝葉輪 紅套工藝 拉桿葉輪 拉桿結(jié)構(gòu) 整體葉輪 在轉(zhuǎn)子上直接加工出葉輪汽輪機本體設(shè)備概述1.3 轉(zhuǎn)動部件3、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)o 匯聚各級功率，向外傳遞扭矩，是汽輪機所有轉(zhuǎn)動部件的組合體o 轉(zhuǎn)子的類型 套裝轉(zhuǎn)子 葉輪 單獨加工、紅套 轉(zhuǎn)軸 焊接轉(zhuǎn)子 輪盤 單獨加工、焊接 整鍛轉(zhuǎn)子 有中心孔 無中心孔 組合轉(zhuǎn)子 拉桿轉(zhuǎn)子汽輪機本體設(shè)備概述1.3 轉(zhuǎn)動部

10、件整鍛轉(zhuǎn)子、焊接轉(zhuǎn)子汽輪機本體設(shè)備概述安裝中的600MW汽輪機（高壓缸、中壓缸）汽輪機本體設(shè)備概述安裝中的600MW汽輪機（低壓缸）汽輪機本體設(shè)備概述安裝中的600MW汽輪機（高壓轉(zhuǎn)子）汽輪機本體設(shè)備概述汽輪機本體設(shè)備概述安裝中的600MW汽輪機（中壓轉(zhuǎn)子）汽輪機本體設(shè)備概述安裝中的600MW汽輪機（就位低壓轉(zhuǎn)子）汽輪機本體設(shè)備概述安裝中的600MW汽輪機（低壓轉(zhuǎn)子局部）汽輪機本體設(shè)備概述安裝中的600MW汽輪機（末級葉片）二、汽輪機的支承系統(tǒng)2 .1 軸承徑向支持軸承：支持轉(zhuǎn)子重量和旋轉(zhuǎn)不平衡力并保持轉(zhuǎn)子中心與汽缸中心一致推力軸承承受蒸汽作用在轉(zhuǎn)子的軸向推力，并確定轉(zhuǎn)子的軸向位置，保證通流部

11、分動靜之間正確的軸向間隙。二、汽輪機的支承系統(tǒng)貓爪支承 汽缸通過其法蘭延伸的貓爪作為承力面，支承在軸承座上o 下貓爪支承 非中分面貓爪支承 中分面貓爪支承o 上貓爪支承二、汽輪機的支承系統(tǒng)2.2 滑銷系統(tǒng)三、汽輪機的輔助系統(tǒng)3.1 軸封系統(tǒng)1、汽封o 減少蒸汽泄漏和防止空氣漏入的密封裝置o 分類 通流部分汽封 隔板汽封 軸端汽封o 葉輪的內(nèi)緣 曲徑式（迷宮式） 梳齒形 J形（傘柄形） 樅樹形 碳精式 水封式三、汽輪機的輔助系統(tǒng)3.1 軸封系統(tǒng)1、汽封o 減少蒸汽泄漏和防止空氣漏入的密封裝置o 分類 通流部分汽封 隔板汽封 軸端汽封o 葉輪的內(nèi)緣 曲徑式（迷宮式） 梳齒形 J形（傘柄形） 樅樹形

12、 碳精式 水封式三、汽輪機的輔助系統(tǒng)3.1 軸封系統(tǒng)1、汽封o 減少蒸汽泄漏和防止空氣漏入的密封裝置o 分類 通流部分汽封 隔板汽封 軸端汽封o 葉輪的內(nèi)緣 曲徑式（迷宮式） 梳齒形 J形（傘柄形） 樅樹形 碳精式 水封式三、汽輪機的輔助系統(tǒng)3.1 軸封系統(tǒng)2、軸封系統(tǒng)o 主要功能 向汽輪機、給水泵小汽輪機的軸封和主汽閥、調(diào)節(jié)閥的閥桿汽封供送密封蒸汽，將各汽封的漏汽合理導(dǎo)向或抽出。 在汽輪機的高壓區(qū)段，軸封系統(tǒng)的正常功能是防止蒸汽向外泄漏，以確保汽輪機有較高的效率； 在汽輪機的低壓區(qū)段，則是防止外界的空氣進入汽輪機內(nèi)部，保證汽輪機有盡可能高的真空。o 主要裝置 密封裝置、軸封蒸汽母管、軸封加熱

13、器等設(shè)備及相應(yīng)的閥門、管路系統(tǒng)構(gòu)成。三、汽輪機的輔助系統(tǒng)3.1 軸封系統(tǒng)三、汽輪機的輔助系統(tǒng)3.1 軸封系統(tǒng)汽輪機高壓缸的軸封結(jié)構(gòu)三、汽輪機的輔助系統(tǒng)3.1 軸封系統(tǒng)汽輪機低壓缸的軸封結(jié)構(gòu)三、汽輪機的輔助系統(tǒng)3.2 盤車機構(gòu)2、盤車機構(gòu) 在汽輪機不進蒸汽時驅(qū)動轉(zhuǎn)子以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的設(shè)備o 主要功能 在汽輪機沖轉(zhuǎn)前和停機后使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，以避免轉(zhuǎn)子受熱和冷卻不均而產(chǎn)生熱彎曲。 啟動前盤動轉(zhuǎn)子，可以檢查動靜部件間是否有摩擦、潤滑油系統(tǒng)工作是否正常及主軸彎曲是否過大等。用來檢查汽輪機是否具備正常啟動條件。汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)1、汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本構(gòu)成與原理（1）調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本功能 自動調(diào)整機組功率與外界負荷相

14、適應(yīng)，保持供電品質(zhì) 核心參數(shù)：汽輪發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速控制負荷控制（2）機械液壓式調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本構(gòu)成 轉(zhuǎn)速感受機構(gòu) 傳動放大機構(gòu) 配汽機構(gòu) 控制對象：汽輪發(fā)電機組 反饋 同步器汽輪機油系統(tǒng)1、汽輪機潤滑油系統(tǒng)（1）潤滑油系統(tǒng)的功用 向供油對象提供合格用油（2）供油對象 各軸承提供合格的潤滑油 調(diào)節(jié)系統(tǒng)保護系統(tǒng)提供液壓油（就型號機組） 氫冷發(fā)電機組密封油源 其他潤滑副（3）系統(tǒng)構(gòu)成2、汽輪機液壓油系統(tǒng)（1）抗燃油系統(tǒng)的功用 向供油對象提供合格用油（2）供油對象 汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)（液壓油） 汽輪機保護系統(tǒng)（安全油）（3）特點 抗燃 高油壓（4）系統(tǒng)構(gòu)成汽輪機保護汽輪機調(diào)節(jié)保護系統(tǒng)功能對比v 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的

15、主要任務(wù)o 及時調(diào)整汽輪機內(nèi)功率，滿足外界負荷的需要；o 控制機組轉(zhuǎn)速在額定范圍之內(nèi)。v 調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)汽閥(Control Valve)o 通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速感受元件、傳動放大機構(gòu)、配汽機構(gòu)、同步器等各部套的協(xié)調(diào)動作，操作調(diào)節(jié)汽閥，執(zhí)行機組的啟動并網(wǎng)、帶負荷運行、正常停機等日常運行工作任務(wù)。v 保護系統(tǒng)的主要任務(wù)o 監(jiān)視主要運行參數(shù)，提供保護措施，確保機組安全運行，防止設(shè)備損壞事故的發(fā)生 。v保護系統(tǒng)主要執(zhí)行機構(gòu)主蒸汽閥(Stop Valve)o 監(jiān)視汽輪機運行的各個參數(shù)，如轉(zhuǎn)速、軸向位移、熱應(yīng)力、振動和真空度等，當這些參數(shù)超過一定安全等級范圍時，系統(tǒng)發(fā)出指令，保護裝置動作，防止

16、發(fā)生事故，確保機組安全。汽輪機保護系統(tǒng)的主要安全等級v 汽輪機保護含義很廣，大致可分為三個級別：o 防護 在保障汽輪機安全的前提下科學(xué)運行，防止威脅機組安全的異常情況發(fā)生，防重于治。o 救護 當威脅汽輪機運行安全的異常情況已發(fā)生但不嚴重時，積極采取救治措施，避免情況惡化。例如電超速保護裝置，在任何情況下，只要轉(zhuǎn)速達到103n0（超速量不大）時，電超速保護裝置就會動作，暫時關(guān)閉調(diào)節(jié)汽閥，使進汽量減小，避免汽輪機進一步超速。o 危急遮斷 當異常情況發(fā)展到嚴重威脅汽輪機運行安全的危急程度時迅速關(guān)閉汽輪機所有主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥，遮斷汽輪機的進汽通道，實現(xiàn)緊急停機。例如機械超速保護裝，當轉(zhuǎn)子超速到110

17、n0以上時，相應(yīng)的超速遮斷裝置將會動作，迅速關(guān)閉汽閥，切斷汽輪機進汽源，最終使汽輪機停轉(zhuǎn)。汽輪機保護系統(tǒng)的基本工作原理v汽輪機保護系統(tǒng)密切監(jiān)視各種運行參數(shù)，在參數(shù)達到各級設(shè)定值，可分別采取三種措施：o 越值安全報警 當所監(jiān)視的參數(shù)達到預(yù)先設(shè)定的報警整定值時，系統(tǒng)會發(fā)出光電聲像等報警信號，提醒運行人員注意，并采取相應(yīng)措施；o 機組減負荷運行 當所監(jiān)視的參數(shù)繼續(xù)惡化，達到設(shè)定的更高級別時，就可能存在危及機組安全的隱患，此時在不妨礙安全的前提下，機組可繼續(xù)減負荷運行，同時必須采取措施，消除可能存在的隱患。o 危急遮斷 當所監(jiān)視的任何參數(shù)達到設(shè)定的最高界限值時，系統(tǒng)發(fā)出停機指令，執(zhí)行機構(gòu)動作，泄去汽輪

18、機調(diào)節(jié)、保護系統(tǒng)中的安全油壓，關(guān)閉汽輪機的所有主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥，遮斷汽輪機的進汽通道，實現(xiàn)緊急停機。汽輪機保護系統(tǒng)的主要組成v汽輪機的遮斷系統(tǒng)o 手動遮斷機構(gòu) 實現(xiàn)就地打閘停機功能o 機械超速危急遮斷系統(tǒng) 安裝與汽輪機轉(zhuǎn)子端部的危急遮斷器，在轉(zhuǎn)子超速到110 n0以上時迅速動作，觸動危急遮斷油門，泄去安全油，關(guān)閉所有汽閥，使汽輪機停轉(zhuǎn)。o 電氣危急遮斷控制系統(tǒng) 各類監(jiān)視參數(shù)，經(jīng)測量轉(zhuǎn)換為標準電氣信號，輸入電氣危急遮斷控制系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的各級值作出相應(yīng)的動作指令。v汽輪機的超速保護控制系統(tǒng)（電超速保護）汽輪機遮斷系統(tǒng)的基本工作原理v安全油（保安油壓）：o 直接或間接控制汽輪機的主汽閥、調(diào)

19、節(jié)汽閥開啟或關(guān)閉的壓力油。 對于中小型機組，安全油直接采用主油路中經(jīng)節(jié)流后具備一定壓力透平油 對于大型機組，設(shè)置獨立的抗燃油（EH油）系統(tǒng)。v遮斷系統(tǒng)的基本工作原理o “油壓跌落汽閥關(guān)閉”v當遮斷系統(tǒng)中有手動遮斷、機械超速危急遮斷、電氣危急遮斷的任何一個遮斷請求發(fā)生時，通過系統(tǒng)的中間控制邏輯機構(gòu)，最終使汽輪機的高壓缸、中壓缸的主汽閥關(guān)閉，同時使高壓缸、中壓缸的調(diào)節(jié)汽閥以及各抽汽逆止門迅速關(guān)閉，迫使汽輪機緊急停機；v由于電超速保護系統(tǒng)的作用，只要轉(zhuǎn)速達到103n0，電超速保護裝置就會動作，暫時關(guān)閉高壓缸、中壓缸的調(diào)節(jié)汽閥以及各抽汽逆止門迅速關(guān)閉，使進汽量減小，避免汽輪機進一步超速。熱力系統(tǒng)及輔助

20、設(shè)備原則性熱力系統(tǒng)圖補充水補充水1、主蒸汽、再熱蒸汽、旁路系統(tǒng)v 主蒸汽系統(tǒng)o 系統(tǒng)構(gòu)成：指從鍋爐過熱器聯(lián)箱出口至汽輪機主汽閥進口的主蒸汽管道、閥門、疏水管等設(shè)備、部件組成的工作系統(tǒng)。o 主要功能：將鍋爐生產(chǎn)的主蒸汽引到汽輪機的高壓缸。v 再熱蒸汽系統(tǒng)o 再熱冷段 指從高壓缸排汽，經(jīng)高排逆止閥至鍋爐再熱器進口聯(lián)箱入口處的管道、閥門。 主要功能是將在汽輪機高壓缸內(nèi)做過功的蒸汽引到鍋爐的再熱器。o 再熱熱段 指鍋爐再熱器出口至中聯(lián)門前的蒸汽管道。 主要功能是將鍋爐生產(chǎn)的再熱蒸汽引到汽輪機的中壓缸。1、主蒸汽、再熱蒸汽、旁路系統(tǒng)v旁路系統(tǒng)o 系統(tǒng)功能：指鍋爐生產(chǎn)的蒸汽不進入汽輪機，而通過其它旁通管道的系統(tǒng)。 有利于機組起動 有利于機組對突發(fā)事故的處理o 系統(tǒng)構(gòu)成 （3040）%高、低壓串聯(lián)旁路系統(tǒng) 高壓旁路減溫減壓裝置（系統(tǒng)） 低壓旁路減溫減壓裝置（系統(tǒng)）o 主要設(shè)備結(jié)構(gòu) 旁路管道 旁路減溫減壓閥 旁路控制系統(tǒng)2、抽汽系統(tǒng)v構(gòu)成o 將汽輪機中做過功的部分蒸汽抽取出來，送到各級加熱器、小汽輪機、輔助蒸汽系統(tǒng)的管道、閥門系統(tǒng) 電動抽汽門 抽汽逆止門v功用o 逐級加熱凝結(jié)水、給水o 完成給水除氧o 提高鍋爐給水溫度o 從而提高火電廠發(fā)電效率o 減少廠用電o 構(gòu)