第六章 汽輪機設備

1、第六章 汽輪機設備 概述 汽輪機工作原理 汽輪機構造 汽輪機調節(jié)、保護和供油系統(tǒng) 汽輪機分類和型號汽輪機是將蒸汽的熱能轉換為機械功的旋轉機械。英文：Turbine（透平）廣義范疇：葉輪機械汽輪機設備汽輪機本體 靜止部分（氣缸、噴嘴、隔板） 轉動部分（轉子、葉輪、葉片） 軸承、盤車裝置、汽封汽輪機輔助設備 汽輪機調節(jié)（主汽門、調節(jié)汽門） 汽輪機保護 汽輪機供油系統(tǒng)等。 汽輪機與發(fā)電機的組合稱為汽輪發(fā)電機組。第一節(jié) 汽輪機的工作原理VCR一、汽輪機的級級汽輪機作功的基本單元噴嘴葉柵（靜葉柵）：熱能動能動葉柵：動能機械能沖動力：當一運動物體碰到一靜止的或運動速度比它低的物體時，就會受到阻礙而改變速度

2、，同時給阻礙其運動的物體一作用力，稱這個力為沖動力。反動力：原來靜止或運動速度較小的物體，在離開或通過另一物體時，突然獲得一個較大的速度增加而給另一個物體的作用力，稱這個力為反動力。一、汽輪機的級單級汽輪機 只有一級的汽輪機。 蒸汽焓降小、功率小、效率低。多級汽輪機 串聯(lián)在同一軸上的若干個級組合而成。 進汽參數(shù)高、排汽壓力低，蒸汽流量大； 功率和效率遠高于單級汽輪機。一、汽輪機的級一、汽輪機的級多級沖動式汽輪機一、汽輪機的級純沖動級：蒸汽在動葉流道內(nèi)僅改變方向而不膨脹加速，動葉所受到的作用力僅為沖擊力，級內(nèi)蒸汽的焓降全部發(fā)生在噴嘴中。反動級：蒸汽在動葉流道內(nèi)膨脹加速，動葉所受到的作用力為沖擊力

3、和反擊力的合力，級內(nèi)蒸汽焓降中有一半發(fā)生在噴嘴中，另一半發(fā)生在動葉流道內(nèi)。沖動級：介于上述兩種級之間的一種級，級的大部分焓降發(fā)生在噴嘴中，只有一小部分焓降發(fā)生在動葉流道內(nèi)。二、級的分類純沖動級反動級純沖動級：做功能力大；級效率低；反動級：做功能力??；級效率高；沖動級：介于兩者之間。 沖動級在國產(chǎn)汽輪機(尤其是中小型機組)中應用廣泛；但近年側重于級效率，在300MW以上大型汽輪機中較多采用反動級。二、級的分類三、汽輪機做功流程第二節(jié) 汽輪機構造VCR一、汽輪機本體靜子汽缸、噴嘴、隔板、軸承轉子主軸、葉輪、動葉、聯(lián)軸器汽封二、汽缸二、汽缸l汽缸內(nèi)部：噴嘴、隔板、汽封；l汽缸外部：進汽管、抽汽管、排

4、汽管、疏水管。高壓缸中壓缸二、汽缸低壓缸二、汽缸三、噴嘴與隔板噴嘴l又稱靜葉片，每兩片組成噴嘴流道l調節(jié)級：第一級（4組或6組）控制蒸汽流量來調節(jié)功率l壓力級：以后各級l安裝于隔板內(nèi)三、噴嘴與隔板三、噴嘴與隔板三、噴嘴與隔板四、 轉子套裝轉子：主軸和葉輪分別加工，工藝簡單造價低；高溫下葉輪易松脫，可用于沖動式汽輪機中、低壓轉子。焊接轉子：采用合金鋼整鍛轉子或軸向分段、整體鍛造再組合焊接在一起的轉子。整鍛轉子：主軸和葉輪或轉鼓整體鍛造而成，工藝復雜造價高；高溫下葉輪不易松脫。（目前，300MW、600MW汽輪機的高、中、低壓轉子均為整鍛轉子）四、 轉子套裝轉子整鍛轉子焊接轉子四、 轉子四、 轉子

5、沖動式汽輪機轉子為葉輪式結構，由主軸、葉輪、動葉片等組成；反動式汽輪機因在動葉中有較大的焓降，動葉兩側有較大的壓力差，不宜采用葉輪式轉子而為轉鼓式結構，由轉鼓和動葉片等組成，沒有葉輪。 四、 轉子四、 轉子安裝中的600MW汽輪機（中壓轉子）四、 轉子安裝中的600MW汽輪機(就位低壓轉子)四、 轉子五、動葉片動葉片n葉根n葉型(葉身或稱工作部分)n連接件(圍帶或拉筋)五、動葉片l動葉柵：一組動葉片以同樣間隔和角度安裝在葉輪或轉鼓上l葉型決定動葉流道的形狀l沖動式葉型之間構成的流道截面變化較小。葉頂+附帶結構（圍帶、拉金）葉身（葉片型線部分、做功場所）葉根（葉片固結于葉輪）v各種類型的葉根五、

6、動葉片l前幾級葉片很短，末幾級葉片很長，通流部分呈漸擴形。 由于蒸汽比容隨其壓力的逐漸降低而迅速增大，蒸汽的容積流量也將逐漸增大，因而要求動葉長度也隨之逐級增大。l長葉片均按等強度原理設計成變截面扭曲葉片。 長葉片所受到的離心力較大且葉根與葉頂?shù)膱A周速度相差大，要保證動葉強度以及蒸汽沿葉高各處有良好的流動。l短葉片可采用直葉片即等截面葉片，當然所有葉片都采用扭葉片最合理。五、動葉片安裝中的600MW汽輪機（末級葉片）五、動葉片七、軸承l(wèi)支持軸承：用于支持整個轉子的重量以及由于轉子質量不平衡所引起的離心力，并固定轉子的徑向位置，使轉子中心與汽缸中心保持一致。l推力軸承：用于承受轉子上的軸向推力，

7、并確定轉子的軸向位置，以保持動、靜之間合理的軸向間隙。l由于汽輪機的重量及軸向推力很大、轉速很高，故其軸承不是通常的滾珠軸承而采用油膜潤滑的滑動軸承，依靠油膜壓力來平衡作用力。七、軸承七、軸承八、聯(lián)軸器及盤車裝置八、聯(lián)軸器及盤車裝置l聯(lián)軸器（靠背輪）：將汽輪機高、中、低壓轉子以及發(fā)電機轉子連接成一個整體。l盤車裝置：能夠人為盤動轉子的一套裝置，一般由電動機、蝸輪蝸桿及減速齒輪組、離合器等部件組成。p汽輪機啟動前，需通過轉子的低速轉動以檢查動、靜部件是否存在碰撞和摩擦；p汽輪機停機后，為使轉子在上下溫度不同的汽缸內(nèi)受熱均勻，避免轉子冷卻不均而產(chǎn)生大軸彎曲，也要保持轉子的低速轉動。八、聯(lián)軸器及盤車

8、裝置八、聯(lián)軸器及盤車裝置八、聯(lián)軸器及盤車裝置l漏汽損失：汽輪機動、靜之間必須留有一定的間隙，在壓力差的作用下會形成漏汽。l汽封：動、靜間隙處裝設的密封裝置，由很多薄金屬片與主軸的凹凸處形成多個曲折間隙，以減少漏汽。u隔板汽封：隔板內(nèi)孔與主軸間的汽封；u葉片汽封：動葉片頂部、根部與靜子間的徑向、軸向汽封；u軸端汽封(軸封)：轉子穿出汽缸兩端處的汽封。高壓端軸封防止蒸汽外漏，低壓缸排汽端軸封防止空氣漏入汽輪機。六、汽封軸封示意圖第三節(jié) 汽輪機調節(jié)、保護和供油系統(tǒng)VCRu汽輪機調節(jié)系統(tǒng)用來調節(jié)進汽量，以適應外界負荷的變化，保證供電的數(shù)量和質量。u汽輪機保護裝置用于監(jiān)測汽輪機的運行，在危急情況下保證汽

9、輪機的安全。u汽輪機供油系統(tǒng)：調節(jié)系統(tǒng)和保護裝置中用來傳遞信號和操縱有關部件的壓力油，以及用來潤滑和冷卻汽輪發(fā)電機組機各軸承的用油，都是來自汽輪機的油系統(tǒng)。 v用戶對電能的要求 一、調節(jié)系統(tǒng)量的要求l電能不能儲存l用電負荷隨時變化調整功率質的要求l電壓f(轉速；勵磁電流)l頻率f(轉速)；500.5Hz調整轉速300030r/min主要調整勵磁電流v基本原理一、調節(jié)系統(tǒng)不計摩擦力，平衡時： Mt = Mel外界負荷由Me1降為Me2時，不改變蒸汽流量Mt 1（汽輪機功率不變） 則轉速升高，a至b，轉速na與nb相差較大。不同蒸汽流量時的動力矩Mt蒸汽動力矩Mt；電磁阻力矩Me；不同負荷時的電磁

10、阻力矩Mel外界負荷由Me1降為Me2時，蒸汽流量由Mt 1減小至Mt2 則轉速升高，a至c，轉速na與nc相差較小。 汽輪機的調節(jié)系統(tǒng)的實質就是轉速調節(jié)，其基本原理是利用轉速的變化作為調節(jié)信號，通過調節(jié)系統(tǒng)各部件的一系列連鎖反應，最終改變汽輪機進汽量，以適應外負荷的變化。v調節(jié)系統(tǒng)工作原理一、調節(jié)系統(tǒng)用電負荷增大減小汽輪機轉速減小增大v調節(jié)系統(tǒng)類型一、調節(jié)系統(tǒng)l液壓調節(jié)系統(tǒng)l電液調節(jié)系統(tǒng)l功頻電液調節(jié)系統(tǒng)l數(shù)字電液調節(jié)系統(tǒng)一、調節(jié)系統(tǒng)v液壓調節(jié)系統(tǒng)一、調節(jié)系統(tǒng)v汽輪機噴嘴配汽方式一、調節(jié)系統(tǒng)vDEH數(shù)字電液調節(jié)系統(tǒng)(Digital Electro Hydraulic Control Syst

11、em)組成l電子控制器：A/D轉換器；計算機；單片機等l執(zhí)行機構：伺服放大器；電液轉換器；油動機功能l汽輪機啟動過程自動化l冷熱態(tài)啟動時汽輪機負荷自動調節(jié)l事故工況下汽輪機自動保護l機組監(jiān)控（CRT軟手操）一、調節(jié)系統(tǒng)一般機組轉子超速保護(110-120額定轉速)轉子軸向位移保護軸承油壓和油溫保護凝汽器低真空保護二、保護系統(tǒng)l調節(jié)系統(tǒng)：快速可靠地響應外界負荷變化l保護裝置：事故和危急工況下，可靠地切斷汽源，實現(xiàn)緊急停機采用DEH系統(tǒng)機組高壓保護部分接口裝置低壓保護部分三、供油系統(tǒng)v供油系統(tǒng)作用l供給軸承潤滑油l供給調節(jié)系統(tǒng)和保護裝置控制油v供油系統(tǒng)類型l汽輪機油供油系統(tǒng)l抗燃油供油系統(tǒng)三芳基磷

12、酸脂合成油抗燃性、流體穩(wěn)定性好價格昂貴、有腐蝕性三、供油系統(tǒng)主油泵l汽輪機主軸驅動l進口采用注油器1正壓供油注油器l主油泵來油經(jīng)噴管加速l吸入油箱內(nèi)凈油l經(jīng)擴壓管升壓供油l注油器2負擔潤滑油供油三、供油系統(tǒng)高壓交流油泵l啟動時使用l正常時切換到主油泵供油交直流潤滑油泵（低壓油泵）l高壓交流油泵啟動前使用，以便在低油壓下將油路中空氣排盡主油泵冷油器油箱第四節(jié) 汽輪機分類和型號凝汽式汽輪機；額定功率300MW；新蒸汽壓力16.7MPa、溫度538 ；再熱蒸汽溫度538 。一、汽輪機型號用來表示汽輪機的熱力特點、輸出功率及進汽參數(shù)規(guī)范等。N30016.7538538沖動式汽輪機：大多數(shù)級是沖動級的汽輪機反動式汽輪機：大多數(shù)級是反動級的汽輪機（一般反動式汽輪機的調節(jié)級仍為沖動級）二、汽輪機類型