汽輪機實習講稿

一、汽輪機裝置在國民經濟中的地位電力工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)之一，電力工業(yè)的發(fā)展水平直接影響到各行各業(yè)的發(fā)展，電力生產量是衡量一個國家經濟水平的重要指標，人均占有電量是衡量人民生活水平的重要指標。世界電量的80%以上是由汽輪機作為原動機生產的（火電和核電），因此，汽輪機在國民經濟中占有重要的地位。

汽輪機裝置的特點是單機功率大、熱經濟性高、運行安全可靠、單位功率制造成本低。

鍋爐汽輪機發(fā)電機

蒸汽化學能(燃料)熱能機械能電能汽輪機：以水蒸汽為工質，將熱能轉變?yōu)闄C械能的外燃高速旋轉式原動機。汽輪機是以蒸汽為工質的旋轉式機械，主要用作發(fā)電原動機，也用來直接驅動各種泵、風機、壓縮機和船舶螺旋槳等。二、汽輪機發(fā)展概述1883年拉伐爾創(chuàng)造第一臺軸流式汽輪機1884～1894年巴森斯（英）軸流式多級反動式汽輪機、輻流式汽輪機、背壓式汽輪機；1900年寇蒂斯制造復速級汽輪機；制造多級沖動式汽輪機；1920年造出給水回熱式汽輪機；1925年造出中間再熱式汽輪機；自1883年第一臺軸流式汽輪機誕生至今，汽輪機發(fā)展經歷了兩個階段，第一階段是各類型汽輪機全面問世階段（1883~1925），第二階段是向高參數、高效率、大容量方向發(fā)展階段。此后的經濟衰退和第二次世界大戰(zhàn)期間爆發(fā)，使汽輪機單機功率的增大處于停頓狀態(tài)。50年代，隨著戰(zhàn)后經濟發(fā)展，電力需求突飛猛進，單機功率又開始不斷增大，陸續(xù)出現(xiàn)了325～600MW的大型汽輪機。60年代制成了1000MW汽輪機。70年代，制成了1300MW汽輪機?，F(xiàn)在許多國家常用的單機功率為300～600MW

。隨著電力應用的日益廣泛，20年代時單機功率就已增大到60MW。30年代初又出現(xiàn)了165MW和208MW的汽輪機。三、汽輪機發(fā)展的主要特點1、增大單機功率；2、提高蒸汽參數；3、普遍采用一次中間再熱；4、采用燃氣——蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置；5、提高機組的運行水平。6、增大末級葉片高度。四、汽輪機主要制造業(yè)GECo.（GeneralElectricCorporation)

美國通用電氣公司（沖動式）WHCo.(WestingHouseElectricCorporation)

西屋電氣公司（反動式）BBC(BrownBoveriCo.)

瑞士勃朗.鮑維利公司（反動式）AA(Alsthon-AtlantagueCo.)

法國阿爾斯通－大西洋公司（沖動式、反動式）其他（蘇聯(lián)、日本等）我國三大動力設備廠：哈爾濱汽輪機廠上海汽輪機廠東方汽輪機廠中小型汽輪機廠：北京重型電機廠青島汽輪機廠武漢汽輪機廠工業(yè)汽輪機：杭州汽輪機廠燃氣輪機：南京汽輪機廠五、汽輪機的分類及型號

（一）汽輪機的分類1、按工作原理分級是汽輪機中最基本的做功單元（1）沖動式汽輪機各級按照沖動原理設計。蒸汽主要在噴嘴中膨脹或在動葉中只有少量膨脹的汽輪機。（2）反動式汽輪機各級按沖動和反動原理設計。蒸汽在噴嘴中膨脹程度與在動葉中膨脹的程度相等的汽輪機。調節(jié)級采用沖動級，其它級均為反動級。2、按熱力特性分（1）凝汽式汽輪機汽輪機排汽排入凝汽器的汽輪機。作功能力大，效率比較低。背壓真空，有凝汽器。有些小汽輪機沒有回熱系統(tǒng)，稱為純凝汽式汽輪機。（2）背壓式汽輪機汽輪機排汽在高于大氣壓力下排出，排汽可供給工業(yè)或采暖熱負荷的用汽。無凝汽器。（3）抽汽式汽輪機從汽輪機中間某級后抽出一定的可調參數、流量的蒸汽對外供熱，其余氣流排入凝汽器。（4）抽汽背壓式汽輪機具有調整抽汽的背壓式汽輪機，調節(jié)抽汽和排汽都分別供熱用戶。（5）多壓式汽輪機汽輪機的進汽不止一個參數在汽輪機的某中間級前又引入其它來源的蒸汽，與原來的蒸汽混合共同膨脹做功。中間再熱和無中間再熱。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1.軸流式汽輪機

組成汽輪機的各級葉柵沿軸向依次排列，汽流方向的總趨勢是軸向的，絕大多數汽輪機都是軸流式汽輪機。2.輻流式汽輪機

組成汽輪機的各級葉柵沿半徑方向依次排列，汽流方向的總趨勢是半徑方向的。4、按汽流方向分1.電站汽輪機

用于拖動發(fā)電機，汽輪發(fā)電機組需按供電頻率定轉速運行，故也稱為定轉速汽輪機，主要采用凝汽式汽輪機。也采用同時供熱供電的(抽汽式、背壓式)汽輪機，通常稱它們?yōu)闊犭娖啓C或供熱式汽輪機。2.工業(yè)汽輪機

用于拖動風機、水泵等轉動機械，其運行速度經常是變動的，也稱為變轉速汽輪機。3.船用汽輪機

用于船舶推進動力裝置，驅動螺旋槳。為適應倒車的需要，其轉動方向是可變的。4.凝汽式供暖汽輪機在中低壓缸連通管上加裝蝶閥來調節(jié)供暖抽汽量，抽汽壓力不象調節(jié)抽汽式汽輪機那樣維持規(guī)定的數值，而是隨流量大小基本上按直線規(guī)律變化的。5、按用途可分1.大功率汽輪機

現(xiàn)在國內有關會議和文件中，大功率汽輪機通常指200MW以上的汽輪機。2.小功率汽輪機

在我國目前狀況，為25MW以下的汽輪機。6、按功率分

此外，按汽缸數目可分為單缸、雙缸和多缸汽輪機。（二）汽輪機的型號

ΔXX-XX–X例：N300-16.7/538/538300MW凝汽式汽輪機，主蒸汽壓力為16.7MPa，溫度為538oC，再熱蒸汽溫度538oC。代號型式代號型式N凝汽式CB抽汽背壓式B背壓式CY船用C一次調整抽汽式Y移動式CC兩次調整抽汽式HN核電汽輪機1.中國汽輪機型號的表示方法汽輪機型式代號變型設計次序蒸汽參數額定功率（MW）汽輪機類型蒸汽參數表示方法凝汽式中間再熱式一次調節(jié)抽汽式兩次調節(jié)抽汽式背壓式抽汽背壓式主蒸汽壓力N50-8.83主蒸汽壓力/主蒸汽溫度/中間再熱溫度N300-16.7/538/538主蒸汽壓力/調節(jié)抽汽壓力C12-3.43/0.1主蒸汽壓力/高壓抽汽壓力/低壓抽汽壓力CC12-3.43/0.98/0.12主蒸汽壓力/背壓B25-8.83/0.98主蒸汽壓力/抽汽壓力/背壓CB25-8.83/1.47/0.49參數的表示方法2.美國和日本汽輪機型號的表示方法xFxx末級葉片高度，in排汽口數軸數例如：TC4F-31，表示單軸、4個排汽口的汽輪機，末級葉片高度為31in（787mm）;CC4F-33.5,表示雙軸、4個排汽口的汽輪機，末級葉片高度為33.5in(851mm)。當主蒸汽參數為12.4~24.1MPa，538/538℃時，美國不同型號單軸汽輪機對應的功率范圍見下表。型號功率范圍（MW）汽缸型號功率范圍（MW）汽缸TC2F200~400高中壓合缸TC4F600~800中壓缸雙流TC3F或TC4F300~600高中壓合缸TC6F800~1100中壓缸雙流3.俄羅斯汽輪機型號代號型式K凝汽式Π工業(yè)調整抽汽式T采暖調整抽汽式ΠT工業(yè)、采暖抽汽式代號型式P背壓式ΠΡ帶工業(yè)抽汽的背壓式TP帶采暖抽汽的背壓式俄羅斯汽輪機型式代號和參數的表示方法:主蒸汽壓力-xx-xx變型設計次序額定功率-x型式型式參數表示方式示例凝汽式-額定功率-主蒸汽壓力K-300-23.54抽汽式-額定功率/最大功率-主蒸汽壓力/抽汽壓力ΠT-80/100-12.75/1.27背壓式-額定功率/最大功率-主蒸汽壓力/背壓P-100/105-12.75/1.47抽汽背壓式-額定功率/最大功率-主蒸汽壓力/抽汽壓力/背壓ΠΡ-12/15-8.83/1.47/0.694.法國汽輪機型號-xx-xx末級葉片高度排汽口數轉速-xx二次過熱對稱布置-xx2AT額定功率汽輪機例如，T2A330-30-2F1044型表示有二次過熱對稱布置，額定功率為330MW，轉速為3000r/min，雙排汽口，末級葉片高度為1044mm（實際為1080mm，但仍稱1044葉片）。六、汽輪機設備的組成汽輪機本體包括：汽輪機轉動部分和靜止部分調節(jié)保安和油系統(tǒng)包括：自動主汽門、調節(jié)汽門、調速器、調速傳動機構、主油泵、油箱、安全保護系統(tǒng)等輔助設備：凝汽器、抽氣設備、高低壓加熱器、給水泵、凝結水泵、循環(huán)水泵、疏水泵等熱力系統(tǒng)：主蒸汽系統(tǒng)、再熱蒸汽系統(tǒng)、凝結水系統(tǒng)、給水回熱系統(tǒng)、給水除氧系統(tǒng)等汽輪機本體

汽輪機本體是完成蒸汽熱能轉換為機械能的汽輪機組的基本部分，即汽輪機本身。它與回熱加熱系統(tǒng)、調節(jié)保安系統(tǒng)、油系統(tǒng)、凝汽系統(tǒng)以及其他輔助設備共同組成汽輪機組。汽輪機本體由固定部分（靜子）和轉動部分（轉子）組成。1、固定部分包括汽缸、隔板、噴嘴、汽封、緊固件和軸承等。2、轉動部分包括主軸、葉輪或輪鼓、葉片和聯(lián)軸器等。3、固定部分的噴嘴、隔板與轉動部分的葉輪、葉片組成蒸汽熱能轉換為機械能的通流部分。4、汽缸是約束高壓蒸汽不得外泄的外殼。汽輪機本體還設有汽封系統(tǒng)。1、汽輪機的級：由一列噴嘴葉柵和其后緊鄰的一列動葉柵構成的工作單元。2、在噴嘴通道內，蒸汽膨脹壓力降低，溫度降低，汽流速度加快，可見蒸汽從噴嘴的進口到出口實現(xiàn)了由熱能向動能的轉換。高速流動的蒸汽由噴嘴出口進入動葉，給予動葉以沖動力，通常汽流在動葉槽道中繼續(xù)膨脹，并轉變方向，當汽流離開動葉槽道時，它給葉片以反動力，這兩個力的合力，推動動葉帶動動葉輪和軸旋轉，做出機械功。3、對軸流式汽輪機來說，所采用的軸流級按照級內蒸汽能量轉換的特點，可分為純沖動級、沖動級、反動級和復速級等幾種。汽輪機的級隔板和噴嘴汽輪機中隔板的作用是將汽輪機各級隔離開來，并固定噴嘴和阻止各級間的漏汽。隔板是由隔板外緣、噴嘴和隔板體構成的圓形板狀組合體。隔板按照制造方法的不同可以分為鑄造隔板、焊接隔板和組合隔板三種。目前大型汽輪機普遍采用焊接隔板。焊接隔板是將預先加工好的噴嘴葉柵焊接在隔板體和外緣之間制成。隔板通常做成水平對分形式，汽輪機的主軸穿過其內圓孔。噴嘴的作用是對蒸汽進行加速，將熱能轉變?yōu)閯幽?。動葉汽輪機動葉是固定在葉輪上的。動葉是完成將蒸汽動能轉變?yōu)闄C械能的重要部件。按照動葉橫截面積沿葉高的變化規(guī)律，將動葉分為等截面葉片和變截面葉片。等截面葉片的截面積沿葉高是不變的，變截面葉片的截面積沿葉高按照一定的規(guī)律減小，即葉片繞各截面形心連續(xù)發(fā)生扭轉，通常又稱為扭曲葉片。汽缸汽缸是汽輪機的外殼。按照承受壓力的不同,可以分為高壓缸、中壓缸和低壓缸。汽缸內部裝有隔板、噴嘴等部件。汽缸都為上下兩部分對分形式，用螺栓將上下兩部分連接起來。汽輪機轉子穿過汽缸，轉子上裝有葉輪、動葉。每列噴嘴后面都對應一列動葉。汽輪機高壓缸是承受蒸汽溫度、壓力最高的部分。例如，對于北京重型電機廠生產的330MW汽輪機，其進汽壓力為17.75MPa，溫度為540℃，而汽缸外則是環(huán)境溫度和壓力，從而使高壓缸承受較大的溫度差和壓力差。為此，一般對參數在12.75MPa、535℃及以上的汽輪機，都將高壓缸做成內、外兩層汽缸。并在內、外汽缸的夾層中間通以低于初溫、初壓的蒸汽，使每層汽缸所承受的溫差和壓差都大為減少，每層汽缸的厚度就可以大為減薄。同時，由于外層汽缸能夠得到夾層中蒸汽的有效冷卻，還可以降低對外缸金屬材料的要求，節(jié)省優(yōu)質耐熱合金鋼。聯(lián)軸器聯(lián)軸器也叫靠背輪或對輪。它的作用是連接汽輪機各轉子以及汽輪機轉子與發(fā)電機轉子，借以將蒸汽作用在汽輪機轉子上的扭矩傳遞給發(fā)電機轉子，使發(fā)電機轉子旋轉，從而產生電能。汽輪發(fā)電機組中，常用的聯(lián)軸器有剛性聯(lián)軸器和半撓性聯(lián)軸器。推力軸承

推力軸承是用來承受轉子的軸向推力，并確定轉子的軸向位置，從而保證動靜件之間的軸向間隙在允許范圍內。大型汽輪機通常都采用高中壓缸反向布置以及低壓缸分流等措施，但由于高中壓缸的軸向推力不可能做到完全平衡，故其軸向推力仍具有較大的數值。例如國產200MW汽輪機額定工況下的軸向推力為13.25噸，300MW汽輪機為14噸，而且運行工況變化時還可能出現(xiàn)更大的瞬時軸向推力或反向推力。所以，推力軸承的工作是十分重要的。汽輪機調節(jié)系統(tǒng)

由于交流電能不能大量儲存，因此發(fā)電廠必須根據外界負荷及時地生產相應數量的電能。在火電廠中，汽輪發(fā)電機組的工作是由蒸汽在汽輪機轉子上產生的作用力矩和發(fā)電機轉子受到負載的反動力矩之間的平衡關系所決定的。當這兩個力矩相等時，汽輪發(fā)電機組在一定的轉速下穩(wěn)定運轉。我國電網頻率為50Hz，相應的汽輪機額定轉速就是3000r/min。但外界用戶的用電情況總是經常不斷地變化，因此發(fā)電機的負載力矩隨外界用戶的變化也在不斷地變化，如果汽輪機蒸汽力矩不能隨著相應地變化，機組的穩(wěn)定運轉就遭到破壞，從而導致汽輪機轉速的變化，轉速的變化意味著供電頻率的變化。調節(jié)系統(tǒng)的任務為了保證供電質量，確保機組安全運行，汽輪機必須裝有調節(jié)系統(tǒng)。

其基本任務是：在外界負荷變化時，及時地調節(jié)汽輪機功率，以滿足用戶用電量變化的需要，同時保證汽輪發(fā)電機組的工作轉速在正常允許變化范圍內。汽輪機系統(tǒng)及設備主蒸汽系統(tǒng)：吹動汽輪機旋轉，帶動發(fā)電機做功，是發(fā)電廠主要的做功介質通過的系統(tǒng)。再熱蒸汽系統(tǒng)：輔助主蒸汽系統(tǒng)做功，提高機組熱效率?；責岢槠到y(tǒng)：盡量減少進入凝汽器的無用能量，提高機組熱效率。汽輪機系統(tǒng)及設備凝結水泵：由于凝汽器熱井內處于真空狀態(tài)，水不會自動流出來。凝結水泵的作用就是將熱井內的凝結水抽吸出來，經過低壓加熱器加熱后送到除氧器。低壓加熱器：低壓加熱器的作用是利用在汽輪機內做過部分功的蒸汽，抽至加熱器內部加熱由凝結水泵來的凝結水。低壓加熱器通常都采用表面式加熱器，即抽汽與凝結水不直接接觸，凝結水在管內流動，抽汽在管外流動。這種低壓加熱器的結構比較簡單，運行可靠性高。由于加熱器內部水側壓力近似為凝結水泵出口的壓力，故將其稱為低壓加熱器。除氧器當水與空氣或某種氣體混合物接觸時，就會有部分氣體溶解在水中。由于凝汽器、部分低壓加熱器處于真