汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)及原理知識培訓(xùn)

汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)及原理知識培訓(xùn)第1頁/共49頁目錄2第一章序

1第二章汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)2

第三章汽輪機(jī)工作原理33

第四章汽輪機(jī)運(yùn)行維護(hù)4第2頁/共49頁汽輪機(jī)是一種能量轉(zhuǎn)換裝置電能的生產(chǎn)過程是一系列的能量轉(zhuǎn)換過程鍋爐將水變?yōu)檎羝臒崮芷啓C(jī)將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變成軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能第一章序第3頁/共49頁按熱力過程特性分類凝汽式汽輪機(jī)進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽，除很少一部分泄漏外，全部排入凝汽器。背壓式汽輪機(jī)排汽壓力高于大氣壓力的汽輪機(jī)稱為背壓式汽輪機(jī)。調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)部分蒸汽在一種或兩種給定壓力下抽出對外供熱，其余蒸汽作功后仍排入凝汽器。中間再熱式汽輪機(jī)新蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)前幾級作功后，全部引至加熱裝置再次加熱到某一溫度，然后再回到汽輪機(jī)繼續(xù)作功。

第一章序第4頁/共49頁現(xiàn)有汽輪機(jī)型號參數(shù)汽輪機(jī)規(guī)格型號轉(zhuǎn)速(r/min)額定功率（MW）額定抽汽量（t/h）最大抽汽量（t/h）最大進(jìn)汽量（t/h）進(jìn)氣溫度（℃）進(jìn)氣壓力（MPaG）C25-4.90/0.981-4300025701302014704.9C50-8.83/1.27-13000501001503005358.83C135-13.24/535/535-0.9813000135120

480（額定）53513.24HNKS50/71/32493831.999————

5208.83HNKS40/45/0944512.048————43.65208.83HNK25/28/25122555.699————19.55208.83HNK25/36/1683725.299————19.35208.83HNK32/45815810.019————35.645208.83第一章序第5頁/共49頁汽輪機(jī)的優(yōu)點(diǎn)熱效率高凝汽式汽輪機(jī)組綜合熱效率高達(dá)40%

供熱式機(jī)組綜合熱效率高達(dá)80%連續(xù)工作的回轉(zhuǎn)機(jī)械，可以具有較大功率目前單臺機(jī)組容量已突破1300MW運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、事故率較低、充分提高了設(shè)備利用率一般可保持3～4年大修一次第一章序第6頁/共49頁汽輪機(jī)的基本概念

汽輪機(jī)是用具有一定溫度和壓力的蒸汽來做功的回轉(zhuǎn)式原動機(jī)。按其做功原理的不同，可分為沖動式汽輪機(jī)和反動式汽輪機(jī)兩種類型。蒸汽熱能動能機(jī)械能第一章序第7頁/共49頁一、汽輪機(jī)靜止部分汽輪機(jī)靜止部分包括：汽缸、噴嘴、隔板、汽封及軸承等部件。（1）汽缸汽缸的作用：形成封閉的汽室，保證蒸汽完成其膨脹做功過程。第二章汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)第8頁/共49頁第9頁/共49頁（2）噴嘴噴嘴的作用：蒸汽在噴嘴中發(fā)生膨脹，壓力降低，速度增加，熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?。?0頁/共49頁（3）隔板隔板的作用：固定除第一級外的各級噴嘴并將各級隔成單獨(dú)的汽室。水平對分。第11頁/共49頁（4）汽封汽封：防止蒸汽在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與汽缸的靜止部分之間泄露。第12頁/共49頁（5）軸承（1）支持軸承（主軸承）：支承轉(zhuǎn)子的重量及不平衡質(zhì)量引起的離心力，并確定轉(zhuǎn)子的徑向位置。（2）

推力軸承：平衡轉(zhuǎn)子的軸向推力，并確定轉(zhuǎn)子的軸向位置。第13頁/共49頁二、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動部分汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動部分主要包括：轉(zhuǎn)子、葉片、葉輪、動葉片、聯(lián)軸器等。（1）汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪式轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)1、套裝轉(zhuǎn)子：高溫下易松動，適用于中低參數(shù)。2、整鍛轉(zhuǎn)子3、組合轉(zhuǎn)子4、焊接轉(zhuǎn)子第14頁/共49頁套裝轉(zhuǎn)子套裝轉(zhuǎn)子的葉輪、軸封套、聯(lián)軸器等部件和主軸是分別制造的，然后將它們熱套(過盈配合)在主軸上，并用鍵傳遞力矩。主軸加工成階梯形，中間直徑大，只適用于中、低參數(shù)的汽輪機(jī)和高參數(shù)汽輪機(jī)的中、低壓部分，其工作溫度一般在400℃以下。二、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動部分第15頁/共49頁整煅轉(zhuǎn)子葉輪和主軸及其他主要零部件是用整體毛坯加工制成的。主軸的中心通常鉆有中心孔，其作用是：①去掉鍛件中殘留的雜質(zhì)及疏松部分；②用來檢查鍛件的質(zhì)量；③減輕轉(zhuǎn)子的重量。高參數(shù)或超高參數(shù)機(jī)組的高壓轉(zhuǎn)子，防止高溫下松動是主要的，因此廣泛采用整鍛轉(zhuǎn)子。二、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動部分第16頁/共49頁組合轉(zhuǎn)子根據(jù)各段的工作條件不同，在同一轉(zhuǎn)子上，高壓部分采用整鍛結(jié)構(gòu)，中、低壓部分采用套裝結(jié)構(gòu)，從而兼得整鍛轉(zhuǎn)子和套裝轉(zhuǎn)子的優(yōu)點(diǎn)。組合轉(zhuǎn)子廣泛用于高參數(shù)、中等功率的汽輪機(jī)上。二、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動部分第17頁/共49頁焊接轉(zhuǎn)子由若干個(gè)實(shí)心輪盤和端軸拼合焊接而成。焊接轉(zhuǎn)子的主要優(yōu)點(diǎn)是：不存在松動問題；采用實(shí)心的輪盤，強(qiáng)度高，不需要葉輪輪殼，結(jié)構(gòu)緊湊；輪盤和轉(zhuǎn)子可以單獨(dú)制造，材料利用合理，加工方便且易于保證質(zhì)量；焊成整體后轉(zhuǎn)子剛性較大等。但是焊接轉(zhuǎn)子要求材料的可焊性好，焊接工藝及檢驗(yàn)技術(shù)要求高且比較復(fù)雜，這一切在一定程度下妨礙了焊接轉(zhuǎn)子的應(yīng)用。二、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動部分第18頁/共49頁二、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動部分第19頁/共49頁二、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動部分第20頁/共49頁二、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動部分第21頁/共49頁二、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動部分第22頁/共49頁（2）汽輪機(jī)葉片二、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動部分葉片第23頁/共49頁（3）汽輪機(jī)葉輪二、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動部分第24頁/共49頁（4）汽輪機(jī)動葉片二、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動部分圍帶：提高葉片剛性，減小葉片的彎曲應(yīng)力，改變?nèi)~片的自振頻率從而避開共振，減小頂部漏汽損失。第25頁/共49頁彎扭葉片二、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動部分第26頁/共49頁葉根和輪緣結(jié)構(gòu)葉片通過葉根固定在葉輪上，葉根與葉輪的連接應(yīng)該牢固可靠，而且應(yīng)保證葉片在任何運(yùn)行條件下不會松動。同時(shí)，葉根的結(jié)構(gòu)應(yīng)在滿足強(qiáng)度的條件下盡量簡單，使制造、安裝方便，并使葉輪輪緣的軸向尺寸為最小。隨著動葉片的圓周速度和長度的不同，其葉根所受的作用力也不同，這就需要采用不同的葉根結(jié)構(gòu)型式。

二、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動部分第27頁/共49頁葉片與葉輪裝配實(shí)例二、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動部分第28頁/共49頁可以傳遞較大的扭矩，且可傳遞不大的軸向推力，波形套筒可吸收部分振動，多用于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的連接。二、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動部分（5）聯(lián)軸器第29頁/共49頁汽輪機(jī)級中的能量轉(zhuǎn)換過程在噴嘴中將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變成蒸汽的動能；

壓力降低、流速增加在動葉中將蒸汽的動能轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。第三章基本工作原理第30頁/共49頁蒸汽在噴嘴中發(fā)生膨脹，壓力降低，速度增加，熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?。高速汽流流?jīng)動葉片3時(shí)，由于汽流方向改變，產(chǎn)生了對葉片的沖動力，推動葉輪2旋轉(zhuǎn)作功，將蒸汽的動能變成葉輪軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。這種利用沖動力作功的原理，稱為沖動作用原理。第三章基本工作原理第31頁/共49頁第三章基本工作原理第32頁/共49頁第三章基本工作原理第33頁/共49頁汽輪機(jī)正常運(yùn)行中的參數(shù)監(jiān)視運(yùn)行中應(yīng)該經(jīng)常監(jiān)視、巡視的參數(shù)有：汽輪機(jī)的負(fù)荷與轉(zhuǎn)速，主蒸汽的壓力、溫度，監(jiān)視段壓力，供熱蒸汽的壓力、溫度與流量，凝汽器的真空與排汽溫度，凝結(jié)水過冷卻度、凝汽器端差，各加熱器的進(jìn)、出口水溫及疏水水位、端差，除氧汽的含氧量，發(fā)電機(jī)出入口風(fēng)溫，主油泵出口壓力，保安油、潤滑油的壓力、溫度，軸承和推力瓦溫度，油箱油位，軸向位移、熱膨脹及脹差、振動和聲音等。第四章汽輪機(jī)運(yùn)行維護(hù)第34頁/共49頁

參數(shù)的變化不僅影響經(jīng)濟(jì)性，還影響機(jī)組的安全運(yùn)行。如真空、主汽參數(shù)、軸向位移等。正常運(yùn)行中的定期試驗(yàn)1、每天白班一次自動主汽門活動試驗(yàn)2、每周一次定期測軸承的振動值3、定期試驗(yàn)和校正抽汽管的水壓逆止閥和供熱抽汽管的安全閥。4、每月進(jìn)行一次潤滑油低油壓及輔助油泵試驗(yàn)5、每月進(jìn)行一次真空系統(tǒng)嚴(yán)密性試驗(yàn)6、每月進(jìn)行一次高壓加熱器保護(hù)試驗(yàn)第35頁/共49頁一、監(jiān)視段壓力的監(jiān)督監(jiān)視段壓力：調(diào)節(jié)級汽室壓力和各抽汽口壓力。在運(yùn)行中通過監(jiān)視段壓力不僅可以監(jiān)視汽輪機(jī)負(fù)荷的變化情況,還可以有效地監(jiān)督通流部分的工作是否正常。在同一流量下,若監(jiān)視段壓力升高,則說明監(jiān)視段以后通流面積減少,多數(shù)情況是結(jié)了鹽垢,有時(shí)也會是由于金屬零件碎裂和機(jī)械雜物堵塞了通流部分或葉片損傷變形等所致。當(dāng)結(jié)垢使監(jiān)視段壓力增長5～15%以上時(shí),軸向推力將增大到危險(xiǎn)程度。監(jiān)視段壓力的變化一般允許為:中壓汽輪機(jī)為15%;高壓汽輪機(jī)為5%,超過上述限度應(yīng)進(jìn)行清洗。在分析監(jiān)視段壓力時(shí),還要監(jiān)視各段之間的壓差,如壓差超過規(guī)定值,會使該級隔板和動葉的工作應(yīng)力增大從而損壞設(shè)備。汽輪機(jī)運(yùn)行中重要指標(biāo)的監(jiān)督第36頁/共49頁二、軸向位移的監(jiān)督

軸向位移是指汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在軸向推力作用下,承受推力的推力盤、推力瓦塊、推力軸承等的彈性變形和油膜厚度變化的總和。它的大小反映了汽輪機(jī)推力軸承的工作情況以及汽輪機(jī)通流部分動靜軸向間隙的變化情況。軸向推力過大,推力軸承本身有缺陷或工作失常,都會造成推力瓦塊燒損,使汽輪機(jī)動靜部分發(fā)生摩擦,造成設(shè)備的損壞。一般規(guī)定推力瓦塊烏金溫度不超過95℃,回油溫度不超過75℃,當(dāng)軸向位移增大超過極限值時(shí),軸向位移保護(hù)裝置動作切斷汽輪機(jī)進(jìn)汽,緊急停機(jī)。

第37頁/共49頁運(yùn)行中軸向位移增大的主要原因有:⑴汽溫、汽壓下降;⑵隔板汽封間隙因磨損而增大;⑶蒸汽品質(zhì)不良,引起通流部分結(jié)垢;⑷發(fā)生水沖擊事故;⑸負(fù)荷變化,一般來講凝汽式汽輪機(jī)的軸向位移隨負(fù)荷增加而增大。(6)推力瓦磨損第38頁/共49頁第39頁/共49頁軸瓦因軸向位移大，溫度高造成燒瓦改型為強(qiáng)制潤滑油軸瓦第40頁/共49頁

為了保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行必須維持額定的蒸汽規(guī)范,一般規(guī)定新汽壓力變動不超過額定值的±5%,新汽溫度變動不應(yīng)超過規(guī)定范圍,運(yùn)行人員應(yīng)經(jīng)常與鍋爐密切聯(lián)系,保持新汽參數(shù)在正常范圍內(nèi)1、主汽壓力升高主汽壓升高的h-s圖：s第41頁/共49頁結(jié)論：主汽壓在允許范圍內(nèi)升高時(shí)，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性提高，但主汽壓過高，將帶來如下不利影響：維持機(jī)組負(fù)荷不變時(shí)，采用噴嘴調(diào)節(jié)的機(jī)組，可能引起調(diào)節(jié)級葉片過負(fù)荷。若維持調(diào)門開度不變，則可能造成末級葉片過負(fù)荷。末級的蒸汽濕度增大，末幾級葉片沖蝕嚴(yán)重。承壓部件應(yīng)力增大，縮短其壽命。討論：主汽壓力降低的影響。第42頁/共49頁2、主汽溫度升高主汽溫升高的焓熵圖：主汽溫度升高，蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的焓降增大，汽輪機(jī)的內(nèi)效率和熱力循環(huán)的效率都有所提高，熱耗率降低，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性提高。主汽溫度過高將帶來如下不利影響：sht0t0′維持負(fù)荷不變，則調(diào)節(jié)級葉片過負(fù)荷。金屬材料的強(qiáng)度降低，蠕變速度加快。機(jī)組可能發(fā)生振動。注：主蒸汽溫度變化對機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)性的影響比主蒸汽壓力變化時(shí)的影響更大。主汽溫升高的處理：中參數(shù)機(jī)組435°C、440°C、445~450°C、450°C以上。第43頁/共49頁3、主汽溫降低主汽溫降低的影響：主汽溫降低時(shí)，蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的焓降減少，機(jī)組的汽耗增加，經(jīng)濟(jì)性下降。末級葉片過負(fù)荷。末級蒸汽濕度增大。機(jī)組軸向推力增大高溫部件產(chǎn)生熱應(yīng)力、熱變形有水沖擊的可能主汽溫降低的處理：第44頁/共49頁凝汽器真空降低：凝汽器真空降低，蒸汽在汽輪機(jī)中的焓降減小，排汽溫度升高，主要影響如下：（1）機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性降低（2）機(jī)組軸向推力增大（3）排汽缸及后軸承座受熱膨脹變形，可造成機(jī)組振動。（4）凝汽器銅管脹口松弛，凝汽器泄漏。（5）排汽體積流量減小，對末級葉片工作不利。凝汽器真空降低的處理（討論）凝汽器真空升高：最佳真空：提高凝汽器真空，使其輪發(fā)電機(jī)組多發(fā)的電量與循環(huán)水泵多耗的功率之差達(dá)到最大值時(shí)凝汽器所達(dá)到的真空。極限真空：汽輪機(jī)末級噴嘴的出口壓力達(dá)到極限壓力時(shí)的真空。四、凝汽器真空的變化第45頁/共49頁五、熱膨脹和脹差的監(jiān)視

熱膨脹和脹差是運(yùn)行中主要控制指標(biāo)之一,應(yīng)當(dāng)注意監(jiān)視和調(diào)整。為監(jiān)視汽輪機(jī)熱膨脹情況,汽輪機(jī)上裝置有汽缸熱膨脹指示器,大型機(jī)組還裝有脹差指示器。運(yùn)行中的汽輪機(jī),當(dāng)負(fù)荷增減速度過大或新汽溫度驟然變化時(shí),汽缸和轉(zhuǎn)子的熱膨脹都將相應(yīng)發(fā)生變化。特別是機(jī)組啟停過程。如果熱膨脹不均勻,脹差變大甚至超過極限值,會造成動、靜部分的摩擦。第46頁/共49頁六、油系統(tǒng)