汽輪機(jī)與風(fēng)機(jī)講義

汽輪機(jī)與風(fēng)機(jī)工藝講義2/6/20231主講：文泳竹介紹第一講、我廠汽輪機(jī)與風(fēng)機(jī)的現(xiàn)狀第二講、汽輪機(jī)緒論第一節(jié)、汽輪機(jī)的原理及分類第二節(jié)、熱力循環(huán)第三節(jié)、汽輪機(jī)的構(gòu)造及各個系統(tǒng)第三講、冶煉風(fēng)機(jī)2/6/20232主講：文泳竹第一講我廠汽輪機(jī)與風(fēng)機(jī)的現(xiàn)狀

2/6/20233主講：文泳竹

我廠現(xiàn)有汽輪發(fā)電機(jī)組三臺，分別為31—6型、C6—35/10型、C3—35/10型。功率分別為6000KW、6000KW、3000KW，C6—35/10型、C3—35/10型為抽汽機(jī)組。另有小電機(jī)風(fēng)機(jī)四臺，1#機(jī)組功率4000KW，風(fēng)量1200M3/Min

，出口風(fēng)壓0.294MPa；2#機(jī)組功率為3600KW，風(fēng)量是1100M3/Min，出口風(fēng)壓0.294MPa；3#機(jī)組功率3600KW，風(fēng)量1150M3/Min

，出口風(fēng)壓0.29MPa；5#機(jī)組功率2500KW，風(fēng)量900M3/Min

，出口風(fēng)壓0.25MPa。2/6/20234主講：文泳竹AV40—11軸流壓縮機(jī)2臺，最大流量1381NM3/Min，最大壓力0.305MPa（A），軸功率4600KW，工作轉(zhuǎn)速7900r/Min，汽輪機(jī)功率為5600KW。2/6/20235主講：文泳竹AV45—12軸流風(fēng)機(jī)1臺，最大流量2283NM3/Min，最大壓力0.32MPa（A），軸功率4600KW，工作轉(zhuǎn)速7300r/Min，汽輪機(jī)功率為7758KW。2/6/20236主講：文泳竹AV85—15軸流風(fēng)機(jī)1臺，最大流量330000NM3/h，最大壓力0.67MPa（A），工作轉(zhuǎn)速4065r/Min，電動機(jī)功率為31.482MW。2/6/20237主講：文泳竹我廠主要產(chǎn)品高爐供風(fēng)集中供熱發(fā)電2/6/20238主講：文泳竹第二講、汽輪機(jī)2/6/20239主講：文泳竹緒論2/6/202310主講：文泳竹一、汽輪機(jī)在動力工業(yè)中的地位和作用汽輪機(jī)是一種將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械的外燃回轉(zhuǎn)式原動機(jī)。它和其它型式的原動機(jī)（如蒸汽機(jī)、汽油機(jī)、柴油機(jī)等）相比具有可利用多種燃料，運轉(zhuǎn)安全、平穩(wěn)，尺寸小、重量輕和可設(shè)計成高轉(zhuǎn)速、大功率等一系列優(yōu)點。因此在工業(yè)生產(chǎn)的各個部門（如電力、冶金、化工、船舶運輸?shù)龋┲凶鳛閯恿C(jī)械而被廣泛采用。2/6/202311主講：文泳竹

目前，電力工業(yè)仍以包括核電站在內(nèi)的熱力發(fā)電和水力發(fā)電為主，其中水力發(fā)電雖然具有生產(chǎn)成本低、可以綜合利用的巨大優(yōu)點，但它同時具有建設(shè)周期長、投資大，受地區(qū)和季節(jié)限制等缺點，因此熱力發(fā)電在電力生產(chǎn)中仍占有較大的比重，這種比重的大小隨國家和地區(qū)的不同而不同。由于上述回轉(zhuǎn)式動力機(jī)械的優(yōu)點，目前熱力發(fā)電廠中拖動發(fā)電機(jī)的原動機(jī)主要采用汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)與汽輪機(jī)相比，具有一些汽輪機(jī)無法比擬的優(yōu)點，如設(shè)備簡單輕便，可按組裝式成套生產(chǎn)，因而建設(shè)速度快、投資少，設(shè)備占地面積?。挥盟可?；便于自動控制、啟動快和負(fù)荷適應(yīng)能力強(qiáng)等。但是，由于目前受燃料和金屬材料的限制，燃?xì)廨啓C(jī)的應(yīng)用仍然沒有汽輪機(jī)那普遍。因此，汽輪機(jī)在熱力發(fā)電廠中目前仍占統(tǒng)治地位。2/6/202312主講：文泳竹二、汽輪機(jī)的發(fā)展簡史和我國汽輪機(jī)制造業(yè)的發(fā)展概況

2/6/202313主講：文泳竹（一）汽輪機(jī)的發(fā)展簡史汽輪機(jī)的基本原理—力的沖動作用原理和反動作用原理。1883年瑞典工程師拉伐爾利用力的沖動作用原理首先制成了一臺3.68KW（5馬力）的單級沖動式汽輪機(jī)，他在發(fā)明第一臺汽輪機(jī)時解決了如下問題：1、采用了縮放噴嘴，獲得了超音速汽流；2、采用了柔軸，當(dāng)時的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為32000r/min；3、采用了等強(qiáng)度葉輪，當(dāng)時葉輪的圓周速度達(dá)350m/s；4、采用了自位軸承。2/6/202314主講：文泳竹1900年左右，美國工程師寇蒂斯在拉伐爾汽輪機(jī)的基礎(chǔ)上增加了一列固定的導(dǎo)向葉片和一列動葉片，并將兩列動葉裝在同一個輪盤上發(fā)明了速度級汽輪機(jī)，從而增大了單級汽輪機(jī)的焓降和功率。1984年，英國的柏生氏利用力的反動作用原理首先發(fā)明了反動式汽輪機(jī)。2/6/202315主講：文泳竹（二）我國汽輪機(jī)制造業(yè)的發(fā)展概況解放前，我國還沒有汽輪機(jī)制造工業(yè)。解放后，以上海為基地的三大動力廠（汽輪機(jī)廠、鍋爐廠、電機(jī)廠）和以哈爾濱為基地的三大動力廠，并且于1955年同上海汽輪機(jī)廠制成國產(chǎn)第一臺中壓6000KW沖動式汽輪機(jī)?，F(xiàn)在我國已能生產(chǎn)中壓、高壓、超高壓中間再熱、亞臨界等機(jī)組。除上述大廠外，還有一些小廠，如北京重型電機(jī)廠、南京汽輪機(jī)廠、杭州汽輪機(jī)廠、青島汽輪機(jī)廠等。2/6/202316主講：文泳竹第一節(jié)、汽輪機(jī)的原理及分類一、原理汽輪機(jī)是將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械功的轉(zhuǎn)式動力機(jī)械。與活塞式能力機(jī)械相比較，汽輪機(jī)具有功率大、轉(zhuǎn)速高、經(jīng)濟(jì)性好等顯著優(yōu)點。在汽輪機(jī)中，蒸汽的熱能被轉(zhuǎn)換成機(jī)械功，完成這個能量轉(zhuǎn)換的基本單元叫做汽輪機(jī)的級。它主要由一列靜葉柵和動葉柵組成。2/6/202317主講：文泳竹沖動式汽輪機(jī)：蒸汽只在汽輪機(jī)的靜葉柵中降壓膨脹加速，在動葉柵內(nèi)不降壓不膨脹，動葉只是把蒸汽動能轉(zhuǎn)換成機(jī)械功，同時改變汽流方向。反動式汽輪機(jī)：蒸汽在汽輪機(jī)的靜葉柵中被降壓、膨脹和加速，在動葉柵中也被進(jìn)一步降壓、膨脹加速。動葉不但將蒸汽的動能，同時也將蒸汽的部分內(nèi)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械功。2/6/202318主講：文泳竹二、汽輪機(jī)的分類1、按作用原理來分沖動式汽輪機(jī)反動式汽輪機(jī)2、按排汽方式分類凝汽式汽輪機(jī)背壓式汽輪機(jī)抽汽式汽輪機(jī)2/6/202319主講：文泳竹3、按能量傳遞方式分類直聯(lián)式汽輪機(jī)帶變速箱的汽輪機(jī)4、按蒸汽流道婁目分類單流道汽輪機(jī)雙流道或多流道汽輪機(jī)5、按蒸汽流道型式分類有直流式；軸流式與徑流式。2/6/202320主講：文泳竹6、按蒸汽壓力分類中壓高壓

超高壓亞臨界壓力超臨界壓力2/6/202321主講：文泳竹第二節(jié)、熱力循環(huán)一、熱力循環(huán)的四個基本過程吸熱—膨脹—放熱—壓縮2/6/202322主講：文泳竹二、熱力循環(huán)的種類朗肯循環(huán)回?zé)嵫h(huán)中間再熱循環(huán)熱電循環(huán)2/6/202323主講：文泳竹三、循環(huán)效率一般發(fā)電廠中的循環(huán)熱效率為30—45%，實際上存在各種損失，所以效率還要小。一般用于做功的占31%，冷源損失60.2%，其它為鍋爐損耗、管路損耗、汽機(jī)機(jī)械損耗等。2/6/202324主講：文泳竹第三節(jié)、汽輪機(jī)的構(gòu)造及各個系統(tǒng)

一、汽輪機(jī)的構(gòu)造靜子部分（固定部分），包括汽缸、軸承、機(jī)座、隔板等；轉(zhuǎn)動部分，包括軸、葉輪、葉片等組成；調(diào)速控制部分。2/6/202325主講：文泳竹二、各個系統(tǒng)蒸汽疏水系統(tǒng)結(jié)水凝結(jié)水系統(tǒng)空氣系統(tǒng)調(diào)速、保安、油系統(tǒng)循環(huán)水系統(tǒng)2/6/202326主講：文泳竹三、汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)1、汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要作用：在穩(wěn)定工況下，保證轉(zhuǎn)速不變并且為規(guī)定值；當(dāng)負(fù)荷變化時，保證轉(zhuǎn)速的偏差不超過所規(guī)定的范圍；它主要由感應(yīng)機(jī)構(gòu)、傳動放大機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、反饋機(jī)構(gòu)等組成。2/6/202327主講：文泳竹2、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的種類半液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)全液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)2/6/202328主講：文泳竹3、輔助設(shè)備凝結(jié)器凝結(jié)水泵抽汽器給水泵管道系統(tǒng)高壓加熱器低壓加熱器2/6/202329主講：文泳竹4、汽輪機(jī)在運行中的常見事故真空低落油系統(tǒng)工作失常汽輪機(jī)嚴(yán)重超速甩負(fù)荷汽輪機(jī)水沖擊蒸汽參數(shù)不符合規(guī)定等2/6/202330主講：文泳竹我廠始建于1958年，鋼鐵上馬，電力先行，安裝了兩臺2500KW汽輪發(fā)電機(jī)。1960年又安裝了一臺6000KW汽輪發(fā)電機(jī)，隨著公司的不斷發(fā)展，于1987年又安裝了4#抽汽發(fā)電機(jī)組。隨著能源的合理利用，今年又在興建25000KW煤氣汽輪發(fā)電機(jī)組，并在焦化預(yù)建10000KW干熄焦能源發(fā)電機(jī)組，并設(shè)想上一臺燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組。我廠汽輪機(jī)的發(fā)展史及發(fā)展方向2/6/202331主講：文泳竹第三講、冶煉風(fēng)機(jī)

2/6/202332主講：文泳竹第一節(jié)分類一、氣體壓縮機(jī)械的分類1、容積式往復(fù)式回轉(zhuǎn)式：分為羅茨式、葉氏式、螺桿式、 滑片式2/6/202333主講：文泳竹2、透平式離心式軸流式混流式2/6/202334主講：文泳竹二、透平式壓縮機(jī)械的分類1、按氣流運動方向分類離心式——氣體在壓縮機(jī)內(nèi)沿離心方向（或半徑方向）流動，也稱徑流式。軸流式——氣體在壓縮機(jī)內(nèi)沿與轉(zhuǎn)軸平行方向流動。混流式——氣體在壓縮機(jī)內(nèi)的流動方向介于離心式和軸流式之間。2/6/202335主講：文泳竹2、按壓力分類透平式壓縮機(jī)械按出口壓力高低可分為通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)。通風(fēng)機(jī)：指大氣壓力為101.325KPa，溫度為20℃，出氣口全壓值小于15KPa（表壓）的風(fēng)機(jī)。鼓風(fēng)機(jī)：指升壓在15KPa—200KPa（表態(tài)）之間或壓比大于1.15小于3的風(fēng)機(jī)。壓縮機(jī)：指升壓大于200KPa（表壓）或壓比大于3的風(fēng)機(jī)。2/6/202336主講：文泳竹3、按用途分類根據(jù)風(fēng)機(jī)用于某種裝置的名稱或者以通過風(fēng)機(jī)的介質(zhì)名稱來命名分類。如高爐鼓風(fēng)機(jī)、空氣分離壓縮機(jī)、鍋爐引風(fēng)機(jī)、燒結(jié)鼓風(fēng)機(jī)、煤氣鼓風(fēng)機(jī)、天然所鼓風(fēng)機(jī)、氧氣壓縮機(jī)等。2/6/202337主講：文泳竹三、透平式壓縮機(jī)的特點流量大。如果與活塞式的具有相同流量的壓縮機(jī)相比較，透平式壓縮機(jī)的尺寸要小的多。出口壓力變化幅度小。輸氣均勻，無脈動，氣體無油污染。結(jié)構(gòu)簡單，易損件少，連續(xù)運轉(zhuǎn)周期長。因為運轉(zhuǎn)時無不平衡力，基礎(chǔ)較小，基建投資少?？梢杂闷啓C(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)直接驅(qū)動，便于整個裝置的熱力平衡。運行轉(zhuǎn)速對材料及零部件制造精度要求高。2/6/202338主講：文泳竹四、容積式（以活塞式為例）壓縮機(jī)的特點排氣壓力可以在較大范圍內(nèi)波動，高壓力、小流量區(qū)域尤為合適。輸氣脈動，進(jìn)排氣流速低、機(jī)組熱效率高。外形尺寸大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運行不平衡。基礎(chǔ)尺寸大，易損件多，運行周期短。運行速度低，零部件多，由普通材料制成。2/6/202339主講：文泳竹第二節(jié)工作原理離心壓縮機(jī)的基本工作原理：旋轉(zhuǎn)葉片給氣體以作用力，并使氣體受離心力的作用由內(nèi)向外甩出，得以升壓和升速，從擊獲得壓力能和速度能（即動能）。氣體從葉輪流出后具有很高的速度，將氣體速度降低以提高其壓力，為此不公葉輪的通道作成擴(kuò)散型，而且擴(kuò)壓器的通道也是擴(kuò)散型的，因而使高速氣流逐漸減速，動能轉(zhuǎn)化為壓力能，使氣體壓力升高。2/6/202340主講：文泳竹軸流壓縮機(jī)的基本工作原理當(dāng)進(jìn)入進(jìn)口導(dǎo)流葉片的氣流均勻，并得到初步的加速，氣流流經(jīng)進(jìn)口導(dǎo)流葉片間的流道，使氣流整理成軸向流動，并使氣體壓力有少許提高。轉(zhuǎn)子由原動機(jī)拖動作高速旋轉(zhuǎn)，由工作葉片將氣流推動，使之大大加速，這是氣體接受外界供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w動能的過程。高速氣流流經(jīng)導(dǎo)流葉片構(gòu)成的流道（相當(dāng)于擴(kuò)壓管），在其中降低流速而使氣體壓縮，這是靠減少氣流動能來使氣體壓縮的升壓過程。一列工作葉片（動葉）與一列導(dǎo)流葉片（靜葉）構(gòu)成一個工作級。氣體連續(xù)流經(jīng)壓縮機(jī)的各級，逐級壓縮升壓。最后經(jīng)整流裝置將氣流整理成軸向，流經(jīng)擴(kuò)壓器，在擴(kuò)壓器中氣流速度降低，壓力升高，最后匯入蝸殼經(jīng)出口法蘭排出壓縮機(jī)。2/6/202341主講：文泳竹第三節(jié)高爐冶煉對鼓風(fēng)機(jī)的要求及風(fēng)機(jī)的特點與優(yōu)點1、高爐冶煉對鼓風(fēng)機(jī)的要求：能穩(wěn)定地按給定風(fēng)量連續(xù)運行，并有寬廣的送風(fēng)范圍；長期連續(xù)安全運行和便于維修；原動機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)的運轉(zhuǎn)效率要高；配置有自動控制和安全裝置，調(diào)節(jié)性能良好。2/6/202342主講：文泳竹2、離心風(fēng)機(jī)的特點：構(gòu)造簡單、使用方便、可靠性高。3、軸流式鼓風(fēng)機(jī)的優(yōu)點和缺點適合高速運轉(zhuǎn)，能與電動機(jī)、蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等高速原動機(jī)直接連接運轉(zhuǎn)；效率比其他形式都要高，達(dá)到90%也是可能的；由于動葉或靜葉的可調(diào)方式采用起來比較簡單，具有較寬的高效率工作范圍。由于每一級的升壓較小，要得到高壓，需要采用多級數(shù)，而且還必須高速運轉(zhuǎn)；與離心式相比，在構(gòu)造上動葉或靜葉的強(qiáng)度較弱，而且在葉面污損時性能降低。2/6/202343主講：文泳竹第四節(jié)我廠風(fēng)機(jī)與高爐的對應(yīng)關(guān)系A(chǔ)V85—15——大高爐0#（AV40—11）——2#高爐1#（AV40—11）——5#高爐2#（AV45—12）——1#高爐1#電動風(fēng)機(jī)——3#高爐3#電動風(fēng)機(jī)——4#高爐2/6/202344主講：文泳竹風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)離心風(fēng)機(jī)主要由機(jī)殼、進(jìn)氣口、工作葉輪、擴(kuò)散管、固定導(dǎo)向葉片、出氣口等組成。軸流風(fēng)機(jī)主要由機(jī)殼、轉(zhuǎn)子、工作動葉、導(dǎo)向靜葉、排氣管口等組成。2/6/2023