電廠汽輪機(jī)設(shè)備及系統(tǒng)

1、B B：鍋爐：鍋爐S S：鍋爐過熱器：鍋爐過熱器T T：汽輪機(jī)：汽輪機(jī)C C：冷凝器：冷凝器P P：水泵：水泵STCPB火力發(fā)電廠示意圖火力發(fā)電廠示意圖TS1234 1 2 3 41-軸；2-葉輪；3-動葉片；4-噴嘴 1-油封環(huán) 2-油封套 3-軸 4-動葉槽 5-葉輪 6-平衡槽 汽輪機(jī)沖動式汽輪機(jī)反動式汽輪機(jī)凝汽式汽輪機(jī)供熱式汽輪機(jī)背壓式汽輪機(jī)調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)低壓汽輪機(jī)中壓汽輪機(jī)高壓汽輪機(jī)超高壓汽輪機(jī)亞臨界壓力汽輪機(jī)超臨界壓力汽輪機(jī)供熱TurbineTurbine熱用戶熱用戶Turbine XX - XX - XX變型設(shè)計次序蒸汽參數(shù)額定功率型式例：N300-16.7/538/538 3

2、00MW 300MW凝汽式汽輪機(jī)凝汽式汽輪機(jī), ,主蒸汽壓力為主蒸汽壓力為16.7MPa16.7MPa，溫度為，溫度為538538C,C,再熱蒸汽再熱蒸汽溫度溫度538538C C。汽輪機(jī)型式代號見下表：三、汽輪機(jī)型號汽輪機(jī)做功過程汽輪機(jī)做功過程3. 3. 沖動級：沖動級：當(dāng)汽流通過動葉通道時，由于受到動葉通道形狀當(dāng)汽流通過動葉通道時，由于受到動葉通道形狀的限制而彎曲被迫改變方向，因而產(chǎn)生離心力，離心力作用于的限制而彎曲被迫改變方向，因而產(chǎn)生離心力，離心力作用于葉片上，被稱為沖動力。這時蒸汽在汽輪機(jī)的級所作的機(jī)械功葉片上，被稱為沖動力。這時蒸汽在汽輪機(jī)的級所作的機(jī)械功等于蒸汽微團(tuán)流進(jìn)、流出動葉

3、通道時其動能的變化量。而這種等于蒸汽微團(tuán)流進(jìn)、流出動葉通道時其動能的變化量。而這種級稱為沖動級。級稱為沖動級。4. 4. 反動級：反動級：當(dāng)汽流通過動葉通道時，一方面要改變方向，當(dāng)汽流通過動葉通道時，一方面要改變方向，同時還要膨脹加速，前者會對葉片產(chǎn)生一個沖動力，后者同時還要膨脹加速，前者會對葉片產(chǎn)生一個沖動力，后者會對葉片產(chǎn)生一個反作用力，即反動力。蒸汽通過這種級，會對葉片產(chǎn)生一個反作用力，即反動力。蒸汽通過這種級，兩種力同時作功。通常稱這種級為反動級。兩種力同時作功。通常稱這種級為反動級。bnbtbmhhhhh*)1 (tmnhh*tmbhh反動度表明蒸汽在葉片中反動度表明蒸汽在葉片中的膨

4、脹程度的膨脹程度定義：指工作葉片焓降與級的總焓降之比定義：指工作葉片焓降與級的總焓降之比1p2pbh*nh*th2ch*21*tnbhhh21pp wChqCh 211200212120101)(2chhctt0cth10h00200*021chhChh*12nthctnhhh10*0*0*0hvp、20101)(2chhctttcc113.3.噴嘴損失噴嘴損失 蒸汽在噴嘴通道中流動時，動能的損失稱為噴嘴損失，蒸汽在噴嘴通道中流動時，動能的損失稱為噴嘴損失，用用 表表 示示 ： 噴嘴損失與噴嘴理想焓降之比稱為噴嘴損失與噴嘴理想焓降之比稱為噴嘴能量損失系數(shù)噴嘴能量損失系數(shù)，用，用 表示：表示：n

5、h*22212121)1 ()1 (21)21(21nttnhCCCh)1(2* nnnhhnsh0*021P0*P0P1P2hn*ht*hbhbbnthhh*近似認(rèn)為與近似認(rèn)為與h hb b相等相等動葉內(nèi)理想比焓降hb與級滯止理想比焓降ht*之比，表示蒸汽在動葉內(nèi)的膨脹程度。1、反動度m*tbmhhm=0時稱為純沖動級m=0.5時稱為典型反動級2、動葉出口的速度計算由能量平衡方程可知：*212121222)(2bbtthwhwhhw由于存在不可逆損失，則動葉出口實(shí)際相對速度為：tww22動葉速度系數(shù)uw1w2u動葉進(jìn)出口速度三角形動葉進(jìn)出口速度三角形2222cuu1c111u動葉的 圓周速度

6、 c1、w1、u構(gòu)成動葉柵的進(jìn)口速度三角形，c2、w2、u構(gòu)成動葉柵的出口速度三角形。則各個速度矢量之間的關(guān)系式為：1111112211sinarcsincos2wcucucw3、動葉進(jìn)出口速度三角形22222222222180sinarcsin180cos2cwuwuwc 當(dāng)蒸汽以速度c2離開本級時，蒸汽所帶走的動能不能本級利用，稱為該級余速損失。2222chc 在多級汽輪機(jī)中，前一級的余速損失?？梢圆糠只蛉勘幌乱患壦谩Ｓ糜嗨倮孟禂?shù)1表示被利用的部分，則為：222212 0cc)10(1（一）采用多級汽輪機(jī)的原因 單級汽輪機(jī)功率提高受限制： P=D（hin-hout） h，保持最佳速

7、比，u D A dm 離心力增大，葉片、葉輪強(qiáng)度不允許（二）多級汽輪機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)1、多級汽輪機(jī)每級的焓降較小，有可能使速度比設(shè)計在最佳速度比附近，同時c1小、u也小，即直徑小，葉高或部分進(jìn)汽度相應(yīng)大，這些都使效率增大；2、各級余速動能可以部分的被利用；3、多級汽輪機(jī)可以實(shí)現(xiàn)回?zé)嵫h(huán)和中間再熱循環(huán)；4、由于重?zé)岈F(xiàn)象，多級汽輪機(jī)前面級的損失部分的被后面各級所利用。5、多級汽輪機(jī)的軸向推力是各級軸向推力之和，必須采取措施平衡軸向推力。不同形式的葉型不同形式的葉型222chc0hhiri0hhirimiePPPriiiGhGhP0iemPPeelgPP 一、汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一、汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本任務(wù)基

8、本任務(wù): :保證供電的數(shù)量和質(zhì)量保證供電的數(shù)量和質(zhì)量 數(shù)量數(shù)量 電能不能大量儲存，據(jù)用戶的電力需要調(diào)整汽輪機(jī)功率功率P P 質(zhì)量質(zhì)量 電壓電壓U U 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n n 發(fā)電機(jī)勵磁電流調(diào)節(jié)i 頻率頻率f f 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n n p-發(fā)電機(jī)磁極對數(shù)（大多一對） n=3000rpm f=50Hz 我國通常要求：電網(wǎng)頻率變化范圍是我國通常要求：電網(wǎng)頻率變化范圍是5050+ +0.5Hz0.5Hz 機(jī)組轉(zhuǎn)速允許變化范圍就是機(jī)組轉(zhuǎn)速允許變化范圍就是30003000+ +30rpm30rpm 60npf 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本任務(wù)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本任務(wù): : 數(shù)量：數(shù)量：P P 質(zhì)量：質(zhì)量：n n 假

9、設(shè)有一臺汽輪機(jī)拖動一臺發(fā)電機(jī)單獨(dú)向外供電，且沒有調(diào)節(jié)系統(tǒng) 機(jī)組運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子上受到三個力矩的作用： MT-汽輪機(jī)的主動力矩； ML-發(fā)電機(jī)的反力矩; MF-摩擦力矩。發(fā)電機(jī)汽輪機(jī)p1MTMLdtdJMMMFLTdtdJMMLT3AOB進(jìn)汽排汽123-發(fā)電機(jī)1-離心調(diào)速器2-汽輪機(jī)%1000minmaxnnnmaxnminn0n%100012nnn%1000maxmaxnn 為了保證汽輪機(jī)設(shè)備的安全，防止設(shè)備損壞事故的發(fā)生，除了要求調(diào)節(jié)系統(tǒng)動作可靠以外，還應(yīng)具有必要的保護(hù)裝置，以便在汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)失靈或發(fā)生其它事故時，能及時動作，迅速停機(jī)，避免造成事故的擴(kuò)大和設(shè)備的損壞。 現(xiàn)代大功率汽輪機(jī)的保護(hù)裝

10、置一般都設(shè)置有超速保護(hù)、軸向位移保護(hù)、低油壓保護(hù)和低真空保護(hù)。 自動主汽閥的作用是在汽輪機(jī)保護(hù)裝置動作后，迅速切斷汽源使汽輪機(jī)停止運(yùn)行。因此它是保護(hù)裝置共有的執(zhí)行元件。 自動主汽閥的結(jié)構(gòu)可分為主汽閥和操縱座兩部分，操縱座是控制自動主汽閥開啟或關(guān)閉的機(jī)構(gòu)。為了保證安全，要求自動主汽閥動作迅速，關(guān)閉嚴(yán)密，對高壓汽輪機(jī)，在正常的進(jìn)、排汽參數(shù)情況下，自動主汽閥關(guān)閉后（調(diào)節(jié)閥全開），汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)能迅速降到1000rpm以下，自汽輪機(jī)保護(hù)裝置動作至主汽閥全關(guān)的時間，通常要求不大于0.50.8s。 為了防止調(diào)節(jié)系統(tǒng)因故障失靈和突然甩負(fù)荷時引起超速危險，每臺汽輪機(jī)都裝有超速保護(hù)裝置，它由感應(yīng)機(jī)構(gòu)、放大機(jī)構(gòu)組

11、成，其發(fā)訊裝置通常稱為危急遮斷器或危急保安器，一般當(dāng)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速升高到額定轉(zhuǎn)速的1.101.12倍時它就動作，迅速切斷汽輪機(jī)的供汽，使汽輪機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。1. 危急保安器 危急保安器是超速保護(hù)裝置的轉(zhuǎn)速感應(yīng)機(jī)構(gòu)，它實(shí)際上是一個靜態(tài)不穩(wěn)定的調(diào)速器，按其結(jié)構(gòu)可分為飛錘式和飛環(huán)式兩類，但它們的工作原理完全相同。2. 危急斷路滑閥 在近代汽輪機(jī)中，危急保安器動作后，飛錘飛出作為超速信號，再通過以危急斷路滑閥作為傳動放大機(jī)構(gòu)去動作主汽閥。因此危急保安器和危急斷路滑閥兩者共同組成超速保護(hù)裝置。 在汽輪機(jī)運(yùn)行中，如果由于某種原因造成汽輪機(jī)軸向推力過大時，將導(dǎo)致推力瓦的烏金熔化，轉(zhuǎn)子就會產(chǎn)生不允許的軸向位移，致使

12、汽輪機(jī)的動、靜部分發(fā)生摩擦，造成嚴(yán)重的設(shè)備損壞事故。因此汽輪機(jī)都裝有軸向位移測量、報警和自動保護(hù)裝置。 軸向位移按其感應(yīng)元件的原理可分為機(jī)械式、液壓式和電氣式三大類。其中機(jī)械式由于烏金易磨損，測量準(zhǔn)確度較差，在近代電站汽輪機(jī)中已不采用。 潤滑油壓過低將使汽輪機(jī)軸承不能維持正常工作，情況嚴(yán)重時，還會造成軸瓦損壞以及動、靜部分摩擦等惡性事故。因此潤滑系統(tǒng)中都設(shè)有低油壓保護(hù)裝置。 低油壓保護(hù)裝置一般應(yīng)具有下述功能：（1）潤滑油壓低于正常值時，首先發(fā)出信號，提醒運(yùn)行人員注意并及時采取措施。（2）油壓繼續(xù)降低至某一數(shù)值時，自動投入輔助油泵以提高油壓。（3）輔助油泵啟動后油壓若繼續(xù)下降至某一數(shù)值時，應(yīng)掉閘

13、停機(jī)，再繼續(xù)降低至另一數(shù)值時，應(yīng)停止盤車。 為了監(jiān)視凝汽器的真空，容量較大的汽輪機(jī)都設(shè)有低真空保護(hù)裝置。一、供油系統(tǒng)的作用1. 供給調(diào)節(jié)系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)用油；2. 供給軸承潤滑用油，減少軸承的摩擦損失，并帶走因摩擦產(chǎn)生的熱量和由高溫轉(zhuǎn)子傳來的熱量；3. 供給各運(yùn)行付機(jī)構(gòu)的潤滑用油；4. 對有些采用氫冷的發(fā)電機(jī)，向氫氣密封瓦的氣側(cè)提供密封油；5. 供給盤車裝置和頂軸裝置用油。n油系統(tǒng)必須在任何情況下，即不論在機(jī)組正常運(yùn)行，還是在啟動、停機(jī)、事故甚至當(dāng)電廠交流電源斷電時，都應(yīng)能確保供油。n對于高速旋轉(zhuǎn)的汽輪發(fā)電機(jī)組，哪怕是暫時（如幾秒鐘）的供油中斷也會引起重大事故，如軸承的熔化，使機(jī)組的轉(zhuǎn)子失去支承，動靜部分發(fā)生嚴(yán)重的磨損等n若調(diào)節(jié)系統(tǒng)斷油，整個機(jī)組將失去控制。1. 油箱u作用：儲油，分離油中空氣、水