章7汽輪機(jī)設(shè)備

1、第六章 汽輪機(jī)設(shè)備第一節(jié) 概述第二節(jié) 汽輪機(jī)的一般概念 第三節(jié) 汽輪機(jī)本體的主要結(jié)構(gòu) 第四節(jié) 級(jí)內(nèi)熱力過(guò)程分析 第五節(jié) 汽輪機(jī)的損失、效率和功率第六節(jié) 汽輪機(jī)的主要輔助設(shè)備 第一節(jié) 概 述1汽輪機(jī)基本概念和對(duì)汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu)；2汽輪機(jī)內(nèi)工作過(guò)程及其熱經(jīng)濟(jì)性的分析；3汽輪機(jī)的主要輔助設(shè)備。 主要內(nèi)容：汽輪機(jī)（Turbine）：是一種將蒸汽熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械功的高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備。它是由串聯(lián)在同一軸上的多上級(jí)組合而成的。 （火電廠和核電廠）與其它類型的原動(dòng)機(jī)相比 （電動(dòng)機(jī)、水輪機(jī)等）單機(jī)功率大效率高運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)單位功率制造成本低使用壽命長(zhǎng) 各種泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和船舶螺旋槳 冶金、化工、船運(yùn)等部門(mén)火電廠和核電廠 汽

2、輪機(jī)驅(qū)動(dòng) 發(fā)電機(jī) 電能 生產(chǎn)故汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)稱為汽輪發(fā)電機(jī)組 汽輪機(jī)用來(lái)直接拖動(dòng)全世界發(fā)電總量的80%是由汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)出的 汽輪機(jī)設(shè)備：汽輪機(jī)本體及其輔助設(shè)備由管道和閥門(mén) 連成的一個(gè)整體。 汽輪機(jī)設(shè)備汽輪機(jī)本體調(diào)節(jié)保安及供油系統(tǒng)輔助設(shè)備1-主汽門(mén)；2-調(diào)節(jié)閥；3-汽輪機(jī)；4-凝汽器；5-抽氣器；6-循環(huán)水泵；7-凝結(jié)水泵；8-低壓加熱器；9-除氧器；10-給水泵；11-高壓加熱器主蒸汽來(lái)處鍋爐至鍋爐汽輪機(jī)設(shè)備組合示意圖4567891011輔助設(shè)備3本體供油系統(tǒng)調(diào)節(jié)裝置保護(hù)裝置至各軸承12調(diào)節(jié)保安及供油系統(tǒng)第六章 汽輪機(jī)設(shè)備第一節(jié) 概述第二節(jié) 汽輪機(jī)的一般概念 第三節(jié) 汽輪機(jī)本體的主要結(jié)構(gòu) 第

3、四節(jié) 級(jí)內(nèi)熱力過(guò)程分析 第五節(jié) 汽輪機(jī)的損失、效率和功率第六節(jié) 汽輪機(jī)的主要輔助設(shè)備 第二節(jié) 汽輪機(jī)的一般概念一、級(jí)的概念及分類1、汽輪機(jī)的級(jí) 由一列噴嘴葉柵和其后緊鄰的一列動(dòng)葉柵構(gòu)成的基本做功單元。高溫高壓蒸汽：在一級(jí)內(nèi)進(jìn)行兩次能量轉(zhuǎn)換 在噴嘴內(nèi):熱能動(dòng)能 在動(dòng)葉片上:動(dòng)能機(jī)械能（旋轉(zhuǎn)）級(jí)做功能力的大小，取決于該級(jí)的焓降。 焓降=噴嘴焓降+動(dòng)葉焓降工作過(guò)程工作過(guò)程-蒸汽在噴嘴(nozzle)中降壓增速，熱力勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)槠鞯膭?dòng)能;在動(dòng)葉(blade)中一方面繼續(xù)降壓增速，熱力勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)槠鞯膭?dòng)能，另一方面汽流在動(dòng)葉中改變運(yùn)動(dòng)方向，將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能。前者屬于反動(dòng)能，后者屬于沖動(dòng)能。反

4、動(dòng)級(jí)反動(dòng)級(jí)-hn=hb=ht，動(dòng)靜葉中焓降相等.結(jié)構(gòu)特點(diǎn):動(dòng)、靜葉通道的截面基本相同；流動(dòng)特點(diǎn):動(dòng)、靜葉中增速相等.沖動(dòng)級(jí)沖動(dòng)級(jí)-膨脹主要發(fā)生于噴嘴中,一般 0.050.30p0c0c1c2p1p2反動(dòng)級(jí)c1p0c0c2p1p2沖動(dòng)級(jí)三種級(jí)的壓力、速度變化示意圖p0c0c1c2p1p2純沖動(dòng)級(jí)級(jí)的類型和特點(diǎn)級(jí)的類型和特點(diǎn)反動(dòng)度結(jié)構(gòu)特點(diǎn)做功能力（焓降）效率純沖動(dòng)級(jí)=0隔板葉輪型較高較低反動(dòng)級(jí)=0.5轉(zhuǎn)鼓型最低最高沖動(dòng)級(jí) =0.050.3隔板葉輪型較低較高復(fù)速級(jí) =0.050.3隔板葉輪型最高最低 按照工作特點(diǎn)按照工作特點(diǎn)速度級(jí)（又稱調(diào)節(jié)級(jí)）：對(duì)于用噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)，速度級(jí)（又稱調(diào)節(jié)級(jí)）：對(duì)于用噴

5、嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)，其第一級(jí)即稱為速度級(jí)。它以利用蒸汽流速為主的級(jí)，其第一級(jí)即稱為速度級(jí)。它以利用蒸汽流速為主的級(jí)，級(jí)的焓降選用得較大，故采用純沖動(dòng)級(jí)。級(jí)的焓降選用得較大，故采用純沖動(dòng)級(jí)。 （因該級(jí)的通流面積隨負(fù)荷而改變，故又稱為調(diào)節(jié)因該級(jí)的通流面積隨負(fù)荷而改變，故又稱為調(diào)節(jié)級(jí)。級(jí)。）壓力級(jí)：調(diào)節(jié)級(jí)以后的其它級(jí)的統(tǒng)稱。它利用級(jí)組中壓力級(jí)：調(diào)節(jié)級(jí)以后的其它級(jí)的統(tǒng)稱。它利用級(jí)組中合理分配的壓力降或焓降為主。合理分配的壓力降或焓降為主。 （近年來(lái)大型汽輪機(jī)趨向于采用反動(dòng)級(jí)）。（近年來(lái)大型汽輪機(jī)趨向于采用反動(dòng)級(jí)）。壓力級(jí)壓力級(jí)速度級(jí)速度級(jí)二、汽輪機(jī)的分類1.按工作原理2.按熱力特性3.按汽流方向4.按用途

6、5.按進(jìn)汽參數(shù)6.按功率7.外形結(jié)構(gòu) 1.按工作原理分：沖動(dòng)式?jīng)_動(dòng)式汽輪機(jī)-由沖動(dòng)級(jí)組成，蒸汽主要在噴嘴噴嘴中膨脹，在動(dòng)葉中只有少數(shù)膨脹。反動(dòng)式反動(dòng)式汽輪機(jī)-由反動(dòng)級(jí)組成，蒸汽在噴嘴和動(dòng)葉噴嘴和動(dòng)葉中膨脹程度相同。由于反動(dòng)級(jí)不能做成部分進(jìn)汽，故調(diào)節(jié)機(jī)采用單列沖動(dòng)機(jī)或復(fù)速級(jí)。2.按熱力特性分：凝汽式凝汽式汽輪機(jī)-排汽在高度真空狀態(tài)下進(jìn)入凝汽器凝結(jié)成水，有些小汽輪機(jī)沒(méi)有回?zé)嵯到y(tǒng)，成為純凝汽式汽輪機(jī)。背壓式背壓式汽輪機(jī)-排汽直接用于供熱，沒(méi)有凝汽器。當(dāng)排汽作為其他中低壓汽輪機(jī)的工作蒸汽時(shí)，稱為前制式汽輪機(jī)。調(diào)節(jié)抽汽式調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)-從汽輪機(jī)某級(jí)后抽出一定壓力的部分蒸汽對(duì)外供熱，其余排汽仍進(jìn)入凝汽器

7、。由于熱用戶對(duì)供熱壓力有一定的要求，需要對(duì)抽汽壓力進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，故稱為調(diào)節(jié)抽汽。根據(jù)用戶需要，有一次調(diào)節(jié)抽汽和兩次調(diào)節(jié)抽汽。3.按汽流方向分：軸流式軸流式汽輪機(jī)-組成汽輪機(jī)的各級(jí)葉柵沿軸向依次排列，汽流組成汽輪機(jī)的各級(jí)葉柵沿軸向依次排列，汽流方向的總趨勢(shì)是軸向的，絕大多數(shù)汽輪機(jī)都是軸流式汽輪機(jī)方向的總趨勢(shì)是軸向的，絕大多數(shù)汽輪機(jī)都是軸流式汽輪機(jī)。輻流式輻流式汽輪機(jī)-組成汽輪機(jī)的各級(jí)葉柵沿半徑方向依次排列，組成汽輪機(jī)的各級(jí)葉柵沿半徑方向依次排列，汽流方向的總趨勢(shì)是沿半徑方向的。汽流方向的總趨勢(shì)是沿半徑方向的。4.按用途分：電站電站汽輪機(jī)-用于拖動(dòng)發(fā)電機(jī)，汽輪發(fā)電機(jī)組需按供電頻率定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，故也稱

8、為定轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)，主要采用凝汽式汽輪機(jī)。也采用同時(shí)供熱的供電的汽輪機(jī)，通常稱為熱電汽輪機(jī)或供熱式汽輪機(jī)。工業(yè)工業(yè)汽輪機(jī)-用于拖動(dòng)風(fēng)機(jī)，水泵等轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，其運(yùn)行速度經(jīng)常是變化的，也稱為變轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)。凝汽式供暖凝汽式供暖汽輪機(jī)-在中低壓缸連通管上加裝蝶閥來(lái)調(diào)節(jié)供暖抽汽量，抽汽壓力不像調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)那樣維持規(guī)定的數(shù)值，而是隨流量大小基本上按直線規(guī)律變化。5.按進(jìn)汽參數(shù)分：低壓低壓汽輪機(jī)汽輪機(jī) 新蒸汽壓力小于新蒸汽壓力小于1.5MPa中壓中壓汽輪機(jī)汽輪機(jī) 新蒸汽壓力為新蒸汽壓力為2.0-4.0MPa高壓高壓汽輪機(jī)汽輪機(jī) 新蒸汽壓力為新蒸汽壓力為6.0-10.0MPa超高壓超高壓汽輪機(jī)汽輪機(jī) 新蒸汽壓力為

9、新蒸汽壓力為12.0-14.0MPa亞臨界亞臨界汽輪機(jī)汽輪機(jī) 新蒸汽壓力為新蒸汽壓力為16.0-18.0MPa超臨界超臨界汽輪機(jī)汽輪機(jī) 新蒸汽壓力大于新蒸汽壓力大于22.2MPa6.按功率分：大功率大功率汽輪機(jī)汽輪機(jī) 大于大于200MW小功率小功率汽輪機(jī)汽輪機(jī) 小于小于200MW7.外形結(jié)構(gòu)G12334單軸雙缸雙排汽（300MW）G12334332單軸四缸四排汽（600MW）G1233433單軸四缸四排汽（300MW）G2333314單軸三缸三排汽（進(jìn)口，300MW）1-高壓缸；2-中壓缸；3-低壓缸；4-再熱器三、國(guó)產(chǎn)汽輪機(jī)類型的代號(hào)三、國(guó)產(chǎn)汽輪機(jī)類型的代號(hào)N: 凝汽式凝汽式C: 一次調(diào)節(jié)抽

10、汽式一次調(diào)節(jié)抽汽式CC: 兩次調(diào)節(jié)抽汽式兩次調(diào)節(jié)抽汽式B: 背壓式背壓式CB: 抽汽背壓式抽汽背壓式H: 船用船用Y: 移動(dòng)式移動(dòng)式k: 空冷式空冷式X XX XX 變形設(shè)計(jì)次序蒸汽參數(shù)額定功率(MW)汽輪機(jī)類型例如：N300-16.7/537/537哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的山西漳山電廠2臺(tái)直冷300MW汽輪機(jī)主要技術(shù)規(guī)范及熱力參數(shù)：型號(hào)NZK300-16.7/537/537型式亞臨界中間再熱、兩缸兩排汽、直接空冷凝汽式額定功率300MW300MW主蒸汽額定參數(shù)16.7MPa/53716.7MPa/537最大進(jìn)汽量1045t/h設(shè)計(jì)氣溫17額定背壓15Kpa滿發(fā)最高背壓29.41Kpa (TMCR

11、工況)允許最高背壓65Kpa轉(zhuǎn)速3000r/min轉(zhuǎn)向機(jī)頭看為順時(shí)針給水系統(tǒng)7級(jí)回?zé)?，給水泵由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽封系統(tǒng)自密封系統(tǒng)汽輪機(jī)通流級(jí)數(shù)高壓1+12級(jí)、中壓9級(jí)、低壓26級(jí)，共34級(jí)空冷式機(jī)組一例空冷式機(jī)組一例n東方汽輪機(jī)廠：N30016.7/537/5374型汽輪機(jī)n其中調(diào)節(jié)級(jí)吸取了美國(guó)西屋公司技術(shù)，低壓部分吸取了GE公司和日立公司的技術(shù)。為亞臨界，一次中間再熱，單軸、高中壓合缸、雙缸雙排汽、沖動(dòng)式水冷式凝汽式汽輪機(jī)。n主要技術(shù)規(guī)范：n額定功率：300MW 最大功率：330MWn額定蒸汽參數(shù)：n新蒸汽：16.7MPa/537；再熱蒸汽：3.3MPa/537；背壓：冷卻水溫度為20時(shí)，設(shè)計(jì)背壓

12、為5.2kPa；額定新汽流量：935t/h；最大新汽流量：1025t/h；給水溫度：271；n通流級(jí)數(shù)：總共28級(jí)。其中：高壓缸1個(gè)單列調(diào)節(jié)級(jí)+9個(gè)沖動(dòng)壓力級(jí)；中壓缸6個(gè)沖動(dòng)壓力級(jí)；低壓缸26個(gè)沖動(dòng)壓力級(jí)。n給水回?zé)嵯到y(tǒng)：3高加+1除氧+4低加；n給水泵拖動(dòng)方式：1100%BMCR小汽輪機(jī)拖動(dòng)n 150%BMCR電動(dòng)調(diào)速水泵作備用；n末級(jí)葉片高度：851mm;n汽輪機(jī)本體外形（長(zhǎng)寬高）：18055mm7464mm6434mmn兩缸兩排汽型式：高中壓合缸。n熱耗：8005kJ/kwh水冷式機(jī)組一例水冷式機(jī)組一例1883年瑞典工程師拉伐爾（Laval）第一臺(tái)軸流軸流式式汽輪機(jī)。3.7kW單級(jí)沖動(dòng)式

13、汽輪機(jī)。轉(zhuǎn)速26000r/min,相應(yīng)輪周速度475m/s。18841894年，英國(guó)工程師巴森斯(C.A.Parsons)，相繼創(chuàng)造了軸流式多級(jí)反動(dòng)式軸流式多級(jí)反動(dòng)式汽輪機(jī)、輻流式輻流式汽輪機(jī)。1900年前后，法國(guó)工程師拉透(Rateau)和瑞士工程師崔利(Zoelly)分別在拉伐爾單級(jí)汽輪機(jī)的基礎(chǔ)上應(yīng)用了分級(jí)的原理，制造出了多級(jí)沖動(dòng)式多級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)。19031907年間，為滿足其它工業(yè)部門(mén)對(duì)蒸汽的需要，出現(xiàn)了熱能電能聯(lián)合生產(chǎn)的汽輪機(jī)，即背壓式背壓式及調(diào)節(jié)抽汽式調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)。1920年左右，隨著蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)的改進(jìn)，出現(xiàn)了給水回?zé)崾浇o水回?zé)崾狡啓C(jī)。1925年，出現(xiàn)了第一臺(tái)中間再熱式中

14、間再熱式汽輪機(jī)。20世紀(jì)40年代以后，現(xiàn)代汽輪機(jī)發(fā)展的基本方向是以增大單機(jī)功率為中心線索的。70年代，美國(guó)：雙軸最大單機(jī)功率1300MW。1980年蘇聯(lián)：?jiǎn)屋S1200MW目前為止火電站中最大單軸機(jī)組。3000r/min，23.5MPa，540。世界最大的汽輪發(fā)電機(jī)組: 安裝于法國(guó)Chooz B核電站的汽輪發(fā)電機(jī)組, 其單機(jī)容量達(dá)到1580MW，創(chuàng)下了新的世界紀(jì)錄。我國(guó)我國(guó)：1955年第一臺(tái)中壓6MW汽輪機(jī)。現(xiàn)在已能生產(chǎn)600MW（哈爾濱汽輪機(jī)廠、上海汽輪機(jī)廠、東方汽輪機(jī)廠）。全球汽輪機(jī)生產(chǎn)主要廠商美國(guó)通用電氣公司(General.Electric Co.GE)沖動(dòng)式汽輪輪，年生產(chǎn)20000MW

15、，最世界上最大的汽輪機(jī)制造業(yè)。美國(guó)西屋電氣公司(Westing House Electric Co. WH)反動(dòng)式汽輪機(jī)，年生產(chǎn)10000MW。瑞士勃朗.鮑維利公司（Brown .Boveri Co. BBC）跨國(guó)公司，反動(dòng)式汽輪機(jī)，年生產(chǎn)10000MW。法國(guó)阿爾斯通大西洋公司(Alsthon _Atlantague Co. AA)沖動(dòng)式和反動(dòng)式汽輪輪10000MW。蘇聯(lián)：列寧格勒金屬工廠()2001200MW，凝汽式汽輪機(jī)和60200MW供熱式汽輪機(jī)。第六章 汽輪機(jī)設(shè)備第一節(jié) 概述第二節(jié) 汽輪機(jī)的一般概念 第三節(jié) 汽輪機(jī)本體的主要結(jié)構(gòu) 第四節(jié) 級(jí)內(nèi)熱力過(guò)程分析 第五節(jié) 汽輪機(jī)的損失、效率和功

16、率第六節(jié) 汽輪機(jī)的主要輔助設(shè)備 一、汽缸汽缸的作用：將工作蒸汽與大氣隔開(kāi)，內(nèi)壁支撐噴嘴靜葉片、隔板、汽封環(huán)等；外部與進(jìn)汽管、抽汽管、排汽管、疏水管等相接。汽缸按作用分按作用分內(nèi)缸內(nèi)缸外缸外缸按結(jié)構(gòu)分按結(jié)構(gòu)分下缸下缸上缸上缸按工作壓力分按工作壓力分中壓缸中壓缸高壓缸高壓缸低壓缸低壓缸汽缸外形汽缸外形汽缸外形汽缸外形國(guó)產(chǎn)國(guó)產(chǎn)2020萬(wàn)汽輪機(jī)外觀萬(wàn)汽輪機(jī)外觀汽缸起吊汽缸起吊揭去上汽缸的國(guó)產(chǎn)揭去上汽缸的國(guó)產(chǎn)3030萬(wàn)汽輪機(jī)汽缸和轉(zhuǎn)子萬(wàn)汽輪機(jī)汽缸和轉(zhuǎn)子圖圖汽缸法蘭螺栓，用于連接上下汽缸汽缸法蘭螺栓，用于連接上下汽缸二、噴嘴與隔板三、轉(zhuǎn)子與動(dòng)葉片轉(zhuǎn)子按主軸與葉輪按主軸與葉輪制造組合分制造組合分焊接轉(zhuǎn)子焊接

17、轉(zhuǎn)子套裝轉(zhuǎn)子套裝轉(zhuǎn)子整鍛轉(zhuǎn)子整鍛轉(zhuǎn)子從軸向分從軸向分中壓轉(zhuǎn)子中壓轉(zhuǎn)子高壓轉(zhuǎn)子高壓轉(zhuǎn)子低壓轉(zhuǎn)子低壓轉(zhuǎn)子按工作轉(zhuǎn)速是否按工作轉(zhuǎn)速是否高于臨界轉(zhuǎn)速高于臨界轉(zhuǎn)速撓性轉(zhuǎn)子撓性轉(zhuǎn)子剛性轉(zhuǎn)子剛性轉(zhuǎn)子套裝轉(zhuǎn)子套裝轉(zhuǎn)子鍛件尺寸小，加工方便，鍛件尺寸小，加工方便，質(zhì)量易得保證，不同部件質(zhì)量易得保證，不同部件可用不同材料?？捎貌煌牧?。-只只適合低壓轉(zhuǎn)子適合低壓轉(zhuǎn)子國(guó)產(chǎn)國(guó)產(chǎn)200MW200MW汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖整鍛轉(zhuǎn)子整鍛轉(zhuǎn)子整鍛整鍛-套裝套裝組合組合轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子焊接轉(zhuǎn)子焊接轉(zhuǎn)子高壓缸轉(zhuǎn)子高壓缸轉(zhuǎn)子高壓缸轉(zhuǎn)子，第一級(jí)為復(fù)速級(jí)高壓缸轉(zhuǎn)子，第一級(jí)為復(fù)速級(jí)中低壓缸轉(zhuǎn)子中低壓缸轉(zhuǎn)子中低壓缸轉(zhuǎn)子中低壓缸轉(zhuǎn)子

18、低壓缸轉(zhuǎn)子，前兩級(jí)有圍帶，后三級(jí)有拉筋低壓缸轉(zhuǎn)子，前兩級(jí)有圍帶，后三級(jí)有拉筋低壓轉(zhuǎn)子低壓轉(zhuǎn)子吊起來(lái)的低壓轉(zhuǎn)子吊起來(lái)的低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子起吊轉(zhuǎn)子起吊托電托電600MW動(dòng)葉動(dòng)葉動(dòng)葉動(dòng)葉扭葉片扭葉片帶拉筋和圍帶的動(dòng)葉片帶拉筋和圍帶的動(dòng)葉片末級(jí)動(dòng)葉片，對(duì)著外面的是進(jìn)汽側(cè)末級(jí)動(dòng)葉片，對(duì)著外面的是進(jìn)汽側(cè)動(dòng)葉片動(dòng)葉片扭葉片扭葉片四、汽封及軸封系統(tǒng)汽封按結(jié)構(gòu)形式按結(jié)構(gòu)形式碳精環(huán)式碳精環(huán)式梳齒形曲徑式（迷宮式）汽封梳齒形曲徑式（迷宮式）汽封水封式水封式按密封位置按密封位置軸端汽封軸端汽封級(jí)間汽封級(jí)間汽封隔板汽封隔板汽封葉頂汽封葉頂汽封齒形軸封分為高低齒軸封(曲徑軸封)和平齒軸封(光軸軸封)兩種。在汽輪機(jī)的高壓段采用曲

19、徑軸封，在低壓段采用光軸軸封。蜂窩式軸封齒形軸封高壓轉(zhuǎn)子軸封段低壓轉(zhuǎn)子軸封段五、軸承軸承推力軸承推力軸承支持軸承支持軸承可傾瓦軸承可傾瓦軸承圓柱形軸承圓柱形軸承金斯里式軸承金斯里式軸承密切爾式軸承密切爾式軸承推力支持聯(lián)合軸承推力支持聯(lián)合軸承六、聯(lián)軸器及盤(pán)車裝置聯(lián)軸器半撓性聯(lián)軸器半撓性聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器撓性聯(lián)軸器撓性聯(lián)軸器撓性聯(lián)軸器撓性聯(lián)軸器第六章 汽輪機(jī)設(shè)備第一節(jié) 概述第二節(jié) 汽輪機(jī)的一般概念 第三節(jié) 汽輪機(jī)本體的主要結(jié)構(gòu) 第四節(jié) 級(jí)內(nèi)熱力過(guò)程分析 第五節(jié) 汽輪機(jī)的損失、效率和功率第六節(jié) 汽輪機(jī)的主要輔助設(shè)備 第四節(jié) 級(jí)內(nèi)熱力過(guò)程分析 熱能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，是在軸向串聯(lián)的各個(gè)級(jí)內(nèi)完成的，

20、即在噴嘴內(nèi)和動(dòng)葉流道內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。因此研究汽輪機(jī)的工作過(guò)程，就是研究級(jí)的工作過(guò)程，也就是研究蒸汽在噴嘴內(nèi)和動(dòng)葉流道內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。1蒸汽在噴嘴內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換1111?ttcccc而是原因：噴嘴內(nèi)氣流是具有粘性的實(shí)際氣體，在流動(dòng)過(guò)程中會(huì)因氣體內(nèi)部、氣體與噴嘴壁間存在摩擦以及氣流內(nèi)出現(xiàn)渦流與擾動(dòng)等能量會(huì)有損失，噴嘴氣流實(shí)際獲得動(dòng)能減少，使其出口實(shí)際速度c1低于理想速度c1t。作用？加速，方向作用？加速，方向 11hhttthhcchn112121)(2000198. 092. 011tcc實(shí)際 這部分動(dòng)能損失稱為噴嘴損失: kJ/kg為試驗(yàn)數(shù)據(jù)其值與噴嘴高度、汽道形狀、壁面粗糙度等因素有關(guān)噴嘴

21、速度系數(shù)：10101172.4472.44hhhhcctt20101)72.44()(72.44chhct20)72.44(ctcc100c注意：實(shí)際應(yīng)該即忽略了： 因而忽略了初速的影響。m/s 原因：流動(dòng)過(guò)程絕熱，損失的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)槟Σ翢崃恐赜旨訜嵴羝旧?，使噴嘴出口汽流?shí)際焓值h1高于理想焓值h1t112c21c1221c1212由動(dòng)葉進(jìn)口速度三角形可方便地求出相對(duì)速度及利用動(dòng)葉出口速度三角形可求出絕對(duì)速度及（將及、及等作為已知量。的方向角1117、對(duì)沖動(dòng)級(jí)約比小24，2030）1c2112211cos2ucucw求得和后， 2蒸汽在動(dòng)葉內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換)()(21)(12212212ZZgww

22、hhqtt321222110)(21wwhhhttbt kJ/kg21102)72.44()(72.44whhwttm/s 動(dòng)葉損失： 動(dòng)葉損失： 動(dòng)葉損失： ttbhhwwh213222210)(21動(dòng)葉速度系數(shù)： 95. 085. 022tww212122)72.44()(72.44whhwwtt3蒸汽作用在動(dòng)葉柵上的力與輪周功率對(duì)純沖動(dòng)級(jí)，動(dòng)葉片只受到?jīng)_動(dòng)力（壓差力）FuFFcFzFfu動(dòng)葉柵受到的輪周力對(duì)于反動(dòng)級(jí)和帶一定反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí)，動(dòng)葉受到?jīng)_動(dòng)力和反動(dòng)力，及壓差力。Fu輪向力 Fz軸向力 Fc沖動(dòng)力 Ff 反擊力1122(coscos)uFG cc若通過(guò)動(dòng)葉柵的蒸汽流量為Gkg/s

23、，則動(dòng)葉柵所受輪周力為：則輪周功率為：1122(coscos).()uuPF uGu ccWn從能量平衡來(lái)看，輪軸功率還可表示成級(jí)的理想焓降扣除級(jí)內(nèi)所有損失，即：().()ustPGhhWsth級(jí)的理想焓降，等于噴嘴與動(dòng)葉的理想焓降之和可見(jiàn)，級(jí)的各種損失越小，蒸汽做的功就越多，級(jí)的熱經(jīng)濟(jì)性就越好。第六章 汽輪機(jī)設(shè)備第一節(jié) 概述第二節(jié) 汽輪機(jī)的一般概念 第三節(jié) 汽輪機(jī)本體的主要結(jié)構(gòu) 第四節(jié) 級(jí)內(nèi)熱力過(guò)程分析 第五節(jié) 汽輪機(jī)的損失、效率和功率第六節(jié) 汽輪機(jī)的主要輔助設(shè)備 第五節(jié) 汽輪機(jī)的損失、效率和功率一、多級(jí)汽輪機(jī)損失級(jí)內(nèi)損失級(jí)內(nèi)損失動(dòng)葉損失動(dòng)葉損失噴嘴損失噴嘴損失余速損失余速損失級(jí)內(nèi)漏汽損失級(jí)

24、內(nèi)漏汽損失葉輪磨擦損失葉輪磨擦損失部分進(jìn)汽損失部分進(jìn)汽損失濕汽損失濕汽損失葉高損失葉高損失扇形損失扇形損失整機(jī)損失整機(jī)損失內(nèi)部損失內(nèi)部損失各級(jí)損失之和各級(jí)損失之和進(jìn)汽損失（節(jié)流損失）進(jìn)汽損失（節(jié)流損失） 排汽管阻力損失排汽管阻力損失 外部損失外部損失軸承磨擦損失軸承磨擦損失 端封漏汽損失端封漏汽損失 主油泵、調(diào)節(jié)保安功率損失主油泵、調(diào)節(jié)保安功率損失 裸露的主軸段與外界空氣磨擦損失裸露的主軸段與外界空氣磨擦損失 聯(lián)軸器傳遞功率損失聯(lián)軸器傳遞功率損失 葉高損失 葉高損失也就是葉片的端部損失，本質(zhì)上仍是噴嘴和動(dòng)葉的流動(dòng)損失。但在某些工程計(jì)算中，當(dāng)計(jì)算噴嘴和動(dòng)葉的損失時(shí)，不考慮其高度的影響，也就是認(rèn)為

25、葉片足夠長(zhǎng)，而達(dá)到無(wú)限高的程度時(shí)，端部損失為零。實(shí)際情況是葉片并不無(wú)限高，端部損失并不為零。為此，需在已計(jì)算得出的噴嘴損失和動(dòng)葉損失之外，另單獨(dú)計(jì)算一項(xiàng)葉柵的端部損失，這就是葉高損失。扇形損失扇形損失 汽輪機(jī)中實(shí)際應(yīng)用的是環(huán)列葉柵(如圖)，與平面直葉柵相比，有兩個(gè)特點(diǎn):葉柵的相對(duì)節(jié)距t/b不是常數(shù),而是從內(nèi)徑向外徑成正比例增加的，這樣除了平均直徑處的相對(duì)節(jié)距為最佳外，其他各截面偏離最佳值，這就帶來(lái)了流動(dòng)損失。葉柵出口汽流在軸向間隙中存在著壓力梯度，即由內(nèi)徑向外徑靜壓力逐漸增加，所以會(huì)產(chǎn)生徑向流動(dòng)損失。葉輪摩擦損失hf由兩部分組成：（1）葉輪兩側(cè)及圍帶表面的粗糙度引起的摩擦損失（2）子午面內(nèi)的渦

26、流運(yùn)動(dòng)引起的損失部分進(jìn)汽損失he噴嘴葉柵不是整圈布置，而是只占據(jù)部分圓周，這種布置叫部分進(jìn)汽。如小汽機(jī)高壓級(jí)和調(diào)節(jié)級(jí)需要采用部分進(jìn)汽。部分進(jìn)汽損失有鼓風(fēng)損失和斥汽損失：（1）鼓風(fēng)損失發(fā)生在不裝噴嘴的弧段內(nèi)（2）斥汽損失和鼓風(fēng)損失相反，它發(fā)生在裝有噴嘴的弧段內(nèi)漏汽損失h-沖動(dòng)級(jí)和反動(dòng)級(jí)分開(kāi)討論。 對(duì)于沖動(dòng)級(jí)沖動(dòng)級(jí)，存在隔板漏汽損失-在葉輪上開(kāi)設(shè)平衡孔，在動(dòng)葉根部設(shè)置汽封片，設(shè)計(jì)時(shí)選取合理的反動(dòng)度，使動(dòng)葉根部不出現(xiàn)吸汽漏汽現(xiàn)象。葉頂漏汽損失-減小間隙面積和兩側(cè)壓差，如采用高低齒封。 對(duì)于反動(dòng)級(jí)反動(dòng)級(jí)，其漏汽損失比沖動(dòng)級(jí)大，因?yàn)椋簝?nèi)徑汽封的漏汽量比沖動(dòng)級(jí)的隔板漏汽量大，這主要是因?yàn)閮?nèi)徑汽封直徑比隔板

27、汽封直徑大，而汽封齒數(shù)又比較少。動(dòng)葉前后的壓差較大，所以葉頂漏汽量相當(dāng)可觀。隔板的汽封裝置動(dòng)葉頂部汽封示意圖(a)隔板漏汽和葉頂漏汽(b)高低齒汽封 濕蒸汽的過(guò)飽和現(xiàn)象對(duì)級(jí)的能量轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的影響表現(xiàn)為理想比焓降的減少。 濕蒸汽在膨脹過(guò)程中析出水珠，在汽水兩相流動(dòng)中，低速的水珠被高速的蒸汽挾帶著流動(dòng)，從而消耗了氣流的一部分動(dòng)能，稱之為挾帶損失挾帶損失。 水珠的速度小于汽相的速度，偏離動(dòng)葉入口方向的水珠撞在動(dòng)葉進(jìn)口處的背弧上，產(chǎn)生了阻止葉輪旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)作用，克服它就要消耗一部分有用功，稱之為制動(dòng)損失制動(dòng)損失。 水珠撞在噴嘴進(jìn)口處的壁面上，擾亂了主汽流，造成損失，稱之為擾流損失擾流損失。 采用捕水裝置

28、，當(dāng)從級(jí)內(nèi)排除部分液相的同時(shí)，都不可避免的伴 隨著一部分蒸汽同時(shí)被抽出汽輪機(jī)，造成工質(zhì)損失工質(zhì)損失。濕氣損失hx 飽和蒸汽輪機(jī)的各級(jí)和普通凝汽式汽輪機(jī)的最后幾級(jí)都工作于濕蒸汽區(qū)。由于水分存在，干蒸汽的工作也將受到一定的影響，產(chǎn)生濕氣損失的原因，有以下幾個(gè)方面： 濕氣損失與蒸汽的平均濕度（1-xm）成正比，濕度越大，損失也就越大，級(jí)的效率也就越低。為提高濕蒸汽級(jí)的效率和防止動(dòng)葉被沖蝕損壞，一方面可采取有效的去濕方法，另一方面應(yīng)提高葉片本身的抗沖蝕能力。常用的去濕的方法有：由捕水口，捕水室和疏水通道組成的級(jí)內(nèi)捕水裝置(圖)。具有吸水縫的空心噴嘴(圖)。采用出汽邊噴射蒸汽的空心噴嘴(圖)。 常用的提

29、高動(dòng)葉本身抗沖蝕能力采取的措施有：采用耐沖蝕性能強(qiáng)的葉片材料（如鈦合金）；在葉片進(jìn)汽邊背弧上鑲焊硬質(zhì)合金；對(duì)葉片表面鍍鉻，局部高頻淬硬，電火花強(qiáng)化，氮化等。大功率汽輪機(jī)中水珠的運(yùn)動(dòng)軌跡和去濕裝置大功率汽輪機(jī)中水珠的運(yùn)動(dòng)軌跡和去濕裝置級(jí)內(nèi)捕水裝置示意圖1-捕水口槽道2-捕水室3-疏水通道（接低壓加熱 器或凝汽器）具有吸水縫的空心噴嘴二多級(jí)汽輪機(jī)效率與功率stsinoihhtiiHH1級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率：2多級(jí)汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率： 反映了汽輪機(jī)內(nèi)部損失的大小，是衡量汽輪機(jī)通流部分完善程度的指標(biāo)。0.80.93600imiiHDPiemPP3多級(jí)汽輪機(jī)的內(nèi)功率：4、汽輪機(jī)機(jī)械效率：機(jī)械損失：用于克服軸承

30、磨擦阻力及帶動(dòng)主油泵、調(diào)速器等所消耗的部分有用功。Pi汽輪機(jī)內(nèi)功率；Pe汽輪機(jī)的有效功率（即汽輪機(jī)傳給發(fā)電機(jī)輸入端的功率）或稱軸端功率。其值反映了機(jī)械損失的大小。KW （無(wú)回?zé)岢槠﹥?nèi)功率體現(xiàn)在轉(zhuǎn)子上， 但不是在轉(zhuǎn)子軸端，軸端功率還應(yīng)考慮外部損失。98%99%三、多級(jí)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性eeogPPgmoitfwmgmoitmgmimgmigeeohhDhDhDPPP3600)(3600/36000fwfwtthhhhhhhqw0210101發(fā)電機(jī)效率：Peo發(fā)電機(jī)輸出端的功率h0汽輪機(jī)主汽閥前的新蒸汽焓,kJ/kg；hfw鍋爐入口的給水焓,kJ/kg；空冷、水冷、氫冷、雙氟內(nèi)冷98%99%

31、10036000QPeoeo)(000fwmhhDQgmoitfwmeoeoeohhDPQP)(36003600000hfwh)()(1200zrzrzrfwmhhDhhDQ2汽輪發(fā)電機(jī)組絕對(duì)電效率：如果沒(méi)有再熱（只有回?zé)幔?即 0.450.50主蒸汽焓值經(jīng)過(guò)回?zé)峒訜?，主給水焓值 如有再熱，則：00emoPdd eoeoPQq3600003汽耗率每生產(chǎn)1KWh電能所消耗的蒸汽質(zhì)量不同機(jī)組，不具有可比性，如300MW機(jī)組，滿負(fù)荷925t/h，則汽耗為3.08Kg/KWh。 kJ/(kwh)目前：我國(guó)熱耗約：9000KJ/ KWh200MW機(jī)組；8000KJ/ KWh300MW機(jī)組。熱耗率比汽耗

32、率更能直接反映汽輪發(fā)電機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。4熱耗率 kg/(kwh)第六章 汽輪機(jī)設(shè)備第一節(jié) 概述第二節(jié) 汽輪機(jī)的一般概念 第三節(jié) 汽輪機(jī)本體的主要結(jié)構(gòu) 第四節(jié) 級(jí)內(nèi)熱力過(guò)程分析 第五節(jié) 汽輪機(jī)的損失、效率和功率第六節(jié) 汽輪機(jī)的主要輔助設(shè)備 第六節(jié) 汽輪機(jī)的主要輔助設(shè)備作用：1、在熱力循環(huán)作為冷源，降低汽輪機(jī)排汽的壓力和溫度，就可以減小冷源損失，提高循環(huán)熱效率。2、建立和保持汽輪機(jī)排汽口的高度真空，使蒸汽在汽輪機(jī)中有較大的理想焓降；3、回收乏汽的凝結(jié)水，作為鍋爐給水循環(huán)使用。 一、凝汽設(shè)備以東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的N300166.67/537/537汽輪機(jī)為例，若沒(méi)有凝汽設(shè)備，排汽最低壓力和大氣壓力，理

33、想循環(huán)效率等于37.12%，而當(dāng)排汽壓力為5.0kPa，熱效率為45.55%，后者的經(jīng)濟(jì)性顯著提高。sb203561Tad41凝汽設(shè)備的組成及作用 以水為冷卻介質(zhì)的凝汽設(shè)備包括凝汽器、凝結(jié)水泵、抽氣器、循環(huán)水泵以及它們之間的連接管道和附件組成。 最簡(jiǎn)單的凝汽設(shè)備系統(tǒng)簡(jiǎn)圖1-汽輪機(jī)；2-發(fā)電機(jī)；3-凝汽器；4-循環(huán)水泵；5-凝結(jié)水泵；6-抽氣器蒸汽冷卻水凝結(jié)水蒸汽空氣混合物1345G26凝汽器冷卻介質(zhì)的不同單流程（大型機(jī)組多采用此）空氣冷卻式雙流程多流程冷卻水的流程不同汽流流動(dòng)形式不同汽流向心式汽流向側(cè)式水冷式2凝汽器凝汽器：外殼常呈圓柱形、橢圓柱形或方柱形。 （大機(jī)組一般都采用方柱形）1-二次

34、濾網(wǎng)；2-反沖洗蝶閥；3-注球管；4-凝汽器；5-膠球；6-收球網(wǎng)；7-膠球泵；8-加球室 卵形管束布置的凝汽器在組裝中教堂窗式管束布置的凝汽器-元寶山300MW向心式管束布置的凝汽器在組裝中向心式管束布置的凝汽器在組裝中-法國(guó)600MW將軍帽水冷式凝汽器水冷式凝汽器組裝中的凝汽器外殼安裝凝汽器內(nèi)的擋汽板凝汽器隔板凝汽器的隔板在安裝中組裝中的凝汽器隔板組裝中的凝汽器隔板帶狀管束布置的凝汽器隔板及水室汽輪發(fā)電機(jī)組空氣冷卻凝汽器外觀3抽氣器抽氣器射流式抽氣器水環(huán)式真空泵抽氣器射汽式抽氣器射水式抽氣器容積式（或機(jī)械式）機(jī)械離心式真空泵抽氣器吸氣管泵殼排汽管空腔水環(huán)葉片葉輪三、回?zé)峒訜嵩O(shè)備 作用：減小抽汽在凝汽器中的冷源損失，提高循環(huán)的熱效率?；?zé)峒訜崞靼磦鳠岱绞讲煌旌鲜郊訜崞鞅砻媸郊訜崞靼此畟?cè)壓力不同低壓加熱器按結(jié)構(gòu)形式不同立式加熱器臥式加熱器高壓加熱器46351122 給水