汽輪機原理 緒論

1汽輪機原理

PrincipleofSteamTurbine2緒論

三、汽輪機的發(fā)展史六、汽輪機結(jié)構(gòu)一、教材及參考資料

二、課程簡介四、汽輪機的分類五、汽輪機的型號與表示方法3靳智平.電廠汽輪機原理及系統(tǒng).中國電力出版社,2006黃樹紅.汽輪機原理.中國電力出版社,2008沈士一.汽輪機原理.中國電力出版社,1992康松.汽輪機原理習(xí)題集.水利電力出版社,1988一、教材及參考資料

二、課程簡介

汽輪機又名蒸汽透平，是以蒸汽為工質(zhì)的旋轉(zhuǎn)式機械，主要用作發(fā)電原動機，也用來直接驅(qū)動各種泵、風(fēng)機、壓縮機和船舶螺旋槳等。其排汽或中間抽汽可用來滿足生產(chǎn)和生活上的供熱需要。5汽輪機是火電廠及核電廠最主要熱力設(shè)備之一，是熱能轉(zhuǎn)換為機械能的典型原動機?！镀啓C原理》是本專業(yè)方向一門主要的專業(yè)課。通過該課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握汽輪機的基本原理，為將來從事運行、管理、試驗、調(diào)整、改造和科研工作打好必要的理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)理論分析、解決工程問題等的實踐能力。性質(zhì)及目的《汽輪機原理》課程內(nèi)容包括汽輪機的工作原理、變工況特性、強度與振動、調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及凝汽設(shè)備。學(xué)完本課程后能運用汽輪機的基礎(chǔ)理論，進行汽輪機通流部分熱力核算、機組變工況特性分析、經(jīng)濟性分析、主要零部件的強度和振動分析以及調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作特性分析等。主要內(nèi)容二、課程簡介6二、課程簡介第一章汽輪機級的工作原理第二章多級汽輪機第三章汽輪機的變工況第四章汽輪機的調(diào)節(jié)第五章供熱式汽輪機第六章汽輪機主要零件結(jié)構(gòu)與振動第七章汽輪機凝汽設(shè)備及系統(tǒng)第八章汽輪機運行課程目錄7

電能是怎樣產(chǎn)生的？

火力發(fā)電水力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電核能發(fā)電蒸汽-燃氣聯(lián)合循環(huán)地?zé)岚l(fā)電太陽能發(fā)電。。。。。。三、汽輪機的發(fā)展史82008年火電裝機達60286萬千瓦，約占當(dāng)年總裝機75.87%。

2009年火電裝機達65108萬千瓦，約占當(dāng)年總裝機74.60%。

2010年火電裝機達70697萬千瓦，約占當(dāng)年總裝機73.68%。

2011年火電裝機達76546萬千瓦，約占當(dāng)年總裝機的72.5%。

2012年火電裝機達81917萬千瓦，約占當(dāng)年總裝機的71.5%。

火力發(fā)電一直是我國電力的主力軍！三、汽輪機的發(fā)展史9一、火電廠基本概況火電廠外觀燃煤電廠生產(chǎn)過程示意圖三、汽輪機的發(fā)展史10一、火電廠基本概況(1)能量轉(zhuǎn)換過程

燃料化學(xué)能→蒸汽熱能→蒸汽動能→機械能→電能

鍋爐汽輪機發(fā)電機

蒸汽化學(xué)能(燃料)電能三、汽輪機的發(fā)展史動能熱能機械能11一、火電廠基本概況(2)火電廠三大主機①鍋爐：將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮?②汽輪機：將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為動能，再將動能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機械能.現(xiàn)代火力發(fā)電廠中應(yīng)用最廣泛的原動機！③發(fā)電機：將旋轉(zhuǎn)機械能轉(zhuǎn)化為電能.①②③三、汽輪機的發(fā)展史12二、汽輪機的發(fā)展史（一）國外的發(fā)展①第一臺單級沖動式汽輪：1883年瑞典的拉瓦爾設(shè)計制造②第一臺單級反動式汽輪機：1884年英國的帕森斯設(shè)計制造③20世紀(jì)60年代，世界工業(yè)發(fā)達的國家的汽輪機已達500—600MW等級水平④1972年，1300MW雙軸全速汽輪機在美國投入運行（瑞士BBC公司制造，主蒸汽壓力24MPa，蒸汽溫度538℃，3600rpm）⑤1974年，1300MW單軸半速（1500rpm）飽和蒸汽參數(shù)汽輪機投入運行（西德KWU公司制造）⑥1982年，世界上最大的1200MW單軸全速汽輪機在前蘇聯(lián)投入運行（主蒸汽壓力24Mpa，蒸汽溫度540℃）⑦前蘇聯(lián)цкти正在全力推進2000MW的高參數(shù)全速汽輪機的開發(fā)工作。。三、汽輪機的發(fā)展史13注：臨界壓力：22.12MPa,臨界溫度：374.15℃

第一臺試驗性超臨界125MW機組（31MPa,621/566/538℃）,1957年在美國投運。第二臺超臨界325MW機組（34.4MPa,649/566/566℃）,1959年在美國投運。參數(shù)\年代20世紀(jì)初期30年代40年代50年代60年代90年代20052015蒸汽溫度℃250~370400~430480~500500~535538~566538~566566~593610~613700~720蒸汽壓力MPa0.8~1.01.5~3.03.0~8.08~14亞臨界亞臨界超臨界33.540再熱次數(shù)一次二次二次二次國外火電機組蒸汽參數(shù)的發(fā)展三、汽輪機的發(fā)展史14二、汽輪機的發(fā)展史（二）國內(nèi)的發(fā)展①1955年，上海汽輪機廠制造第一臺中壓6MW的汽輪機②20世紀(jì)60~70年代，陸續(xù)生產(chǎn)了12MW、25MW、50MW、100MW、125MW、200MW、300MW汽輪機③20世紀(jì)80年代，從美國西屋公司引進了300MW、600MW汽輪機成套技術(shù)目前國內(nèi)的汽輪機組以300MW、600MW為主力機型④目前，已能制造600~1000MW的超超臨界參數(shù)的汽輪機⑤中國第一臺超臨界900MW機組(24.95/538/566)—外高橋Ⅱ期-2X900MW超臨界2003/2004投運⑥中國首個1000MW超超臨界機組(26.25/600/600)—#1、#2機已于2006年底在浙江華能玉環(huán)成功投運。三、汽輪機的發(fā)展史15低參數(shù)中參數(shù)高參數(shù)超高參數(shù)亞臨界參數(shù)初壓/MPa初溫/℃發(fā)電功率/MW1.33.59.013.516.5340435535550,535550,5351.5—36—2550—100125,200200,300,600亞臨界及以下參數(shù)的機組(汽輪機進口參數(shù))三、汽輪機的發(fā)展史16超臨界參數(shù)機組(鍋爐出口參數(shù))機組類型蒸汽壓力MPa蒸汽溫度℃電廠效率%供電煤耗g/kWh亞臨界機組17.0540/54038324超臨界機組25.5567/56741300高溫超臨界25.0600/60044278超超臨界機組30.0600/600/60048256高溫超超臨界30.070057215我國超臨界機組的參數(shù)尚未形成標(biāo)準(zhǔn)系列。三、汽輪機的發(fā)展史17三、汽輪機制造工業(yè)美國通用電氣公司(GE)、西屋電氣公司(WH)日本日立制作所、東芝電器會社、三菱重工株式會社法國阿爾斯通-大西洋公司瑞士BBC公司中國哈爾濱汽輪機廠、上海汽輪機廠、東方汽輪機廠、北京重型電機廠、青島汽輪廠、武漢汽輪發(fā)電機廠、杭州汽輪機廠、南京汽輪發(fā)電機廠三、汽輪機的發(fā)展史18四、汽輪機的主要技術(shù)發(fā)展采用大容量機組

提高機組的自動化水平和運行水平提高蒸汽初參數(shù)普遍采用中間再熱采用聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)（IntegratedGasificationCombinedCycle

）三、汽輪機的發(fā)展史19采用大容量機組3000r/min全速單軸最大容量1200MW3600r/min全速單軸最大容量1000MW（Toshiba）1500r/min半速單軸最大容量1550MW1800r/min半速單軸最大容量1380MW四、汽輪機的主要技術(shù)發(fā)展采用大容量機組有什么優(yōu)勢？（1）降低單位功率的投資成本比如：汽輪機機組功率千瓦造價

800MWvs500MW低17%1200MWvs800MW低15%—20%（2）單機功率越大，機組的熱經(jīng)濟性越好。例如：600MW機組vs125MW機組熱耗率低276kJ/kW?h

節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤4萬噸/年三、汽輪機的發(fā)展史20采用大容量機組3000r/min全速葉片：鋼制1220mm;鈦合金1415mmSiemens正在研制：1675-1830mm葉片→容量超過1700MW。凝汽式汽輪機的功率：提高機組容量有什么措施？（1）提高進汽量D0增大通流面積，增加末級動葉片長度3000r/min全速葉片：哈爾濱汽輪機廠制造了1200mm末級葉片(2005年)目前國內(nèi)最長國電泰州電廠:1219.8mm1500r/min半速葉片：1000MW等級核電汽輪機1710mm末級葉片（2011）三、汽輪機的發(fā)展史國外21采用大容量機組凝汽式汽輪機的功率：提高機組容量有什么措施？（1）提高進汽量D0增大通流面積，增加末級動葉片長度（2）提高整機的理想比焓降ΔHt

提高蒸汽初參數(shù)，降低終參數(shù)蒸汽初、終參數(shù)還會對機組循環(huán)熱效率的產(chǎn)生影響！三、汽輪機的發(fā)展史220300350400450500550ηt%35363738394032145T1T1’蒸汽初溫對循環(huán)熱效率的影響sT初溫

t℃三、汽輪機的發(fā)展史23550℃500℃400℃350℃0.480.440.400.36s325411`TT1ηT036912151821初壓p1MPa蒸汽初壓對循環(huán)熱效率的影響三、汽輪機的發(fā)展史2424681012141618200.400.410.420.430.440.450.460.470.48p2

kPa14532ss1s3s3’T0T1T背壓對循環(huán)熱效率的影響ηt三、汽輪機的發(fā)展史25電廠

項目蒸汽參數(shù)機組效率,%投運年份丹麥Vesk電廠407MW25.1MPa,560℃/560℃45.31992法國STAUDINGE廠550MW25MPa,540℃/560℃42.51992德國ROSTOCK電廠559MW25MPa,540℃/560℃42.51994韓國500MW24MPa,538℃/538℃41石洞口二廠600MW24.2MPa,538℃/566℃41.091992日本松蒲電廠1000MW25.2MPa,598℃/596℃441997丹麥Nordjylland電廠410MW28.5MPa,580℃/580℃/580℃471998西門子設(shè)計400-1000MW27.5MPa,589℃/600℃>451999歐洲FutureⅠ33.5MPa,610℃/630℃>502005歐洲FutureⅡ40.0MPa,700℃/720℃52-552015平圩電廠600MW(

亞臨界)17MPa,537℃/537℃36.91989三、汽輪機的發(fā)展史26制約因素是什么？材料！采用大容量機組提高機組容量有什么措施？（1）提高進汽量D0增大通流面積，增加末級動葉片長度（2）提高整機的理想焓降ΔHt

提高蒸汽初參數(shù)，降低終參數(shù)全速末級葉片（1200mm~1300mm)———正在研制：1675-1830mm運行汽溫（600℃~650℃）

————正在研究（700℃）汽輪機的容量可不可以想設(shè)計成多大就多大？汽輪機的運行特點？工質(zhì)是高溫高壓的蒸汽，動葉片處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)！目前發(fā)展瓶頸主要在材料上，材料問題解決了，單機的功率就可以更大。對葉片材料強度及承受高溫蠕變的性能要求很高！三、汽輪機的發(fā)展史27

除了火力發(fā)電汽輪機外，現(xiàn)代核電站汽輪機的數(shù)量正在快速增加；此外，利用地?zé)岚l(fā)電、利用太陽能的發(fā)電，利用海洋溫差發(fā)電等新能源利用方面的汽輪機也在試驗研究中。另外，在汽輪機設(shè)計、制造和運行過程中，采用新的理論和技術(shù)，以改善汽輪機的性能，也是未來汽輪機研究的一個重要內(nèi)容。例如：氣體動力學(xué)方面的三維流動理論，濕蒸汽雙相流動理論；設(shè)計、制造工藝、試驗測量和運行監(jiān)測等方面的電子計算機技術(shù)；壽命監(jiān)控方面的超聲檢查和耗損計算以及新結(jié)構(gòu)、新工藝和新材料等。能動專業(yè)發(fā)展前景廣闊！三、汽輪機的發(fā)展史28四、汽輪機的分類1、按工作原理分沖動式汽輪機反動式汽輪機2、按熱力特性分凝汽式汽輪機N背壓式汽輪機B抽汽式汽輪機C抽汽背壓式汽輪機CB多壓式汽輪機29汽輪機類別主蒸汽壓力（MPa)低壓汽輪機0.12~1.5中壓汽輪機2~4高壓汽輪機6~10超高壓汽輪機12~14亞臨界壓力汽輪機16~18超臨界壓力汽輪機>22.1超超臨界壓力汽輪機>323、按主蒸汽壓力分四、汽輪機的分類30變型設(shè)計次序ΔXX-XX-XX蒸汽參數(shù)額定功率型式例：N300-16.7/538/538300MW凝汽式汽輪機,主蒸汽壓力為16.7MPa，溫度為538℃,再熱蒸汽溫度538℃。五、汽輪機的型號與表示方法汽輪機型號的組成為：31汽輪機型式代號見下表