汽輪機(jī)級(jí)的工作原理及過(guò)程等

2023/12/271第四章汽輪機(jī)設(shè)備2023/12/272第一節(jié)汽輪機(jī)概述汽輪機(jī)以蒸汽為工質(zhì)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，為發(fā)電機(jī)發(fā)電提供機(jī)械能?；鹆Πl(fā)電廠三大主要設(shè)備之一，單機(jī)功率大、效率高、運(yùn)行平穩(wěn)、使用壽命長(zhǎng)2023/12/273一、汽輪機(jī)的工作原理1軸2葉輪3動(dòng)葉柵4噴嘴單級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)工作原理結(jié)構(gòu)立體圖

“級(jí)”是汽輪機(jī)中最基本的工作單元。在結(jié)構(gòu)上它是由靜葉（噴嘴）和對(duì)應(yīng)的動(dòng)葉所組成；一列固定的噴嘴和與它配合的動(dòng)葉片構(gòu)成了汽輪機(jī)的基本作功單元，稱為汽輪機(jī)的“級(jí)”

2023/12/274一.汽輪機(jī)的工作原理汽輪機(jī)內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換一定壓力和溫度的蒸汽流經(jīng)固定不動(dòng)的噴嘴，并在其中膨脹，蒸汽的壓力、溫度不斷降低，速度不斷增加，使蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能蒸汽熱能氣流的動(dòng)能軸的機(jī)械能噴嘴動(dòng)葉2023/12/275（一）沖動(dòng)作用原理沖動(dòng)力的定義：根據(jù)力學(xué)知識(shí)，當(dāng)一運(yùn)動(dòng)物體碰到另一個(gè)靜止的物體或者運(yùn)動(dòng)速度低于它的物體時(shí)，就會(huì)受到阻礙而改變其速度的大小或方向，同時(shí)給阻礙它的物體的一個(gè)作用力特點(diǎn)：蒸汽僅把從噴嘴中獲得的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功，蒸汽在動(dòng)葉通道中不膨脹，動(dòng)葉通道不收縮2023/12/276從作用力方面分析原理

噴嘴出口處：蒸汽以相對(duì)速度w1進(jìn)入動(dòng)葉通道，由于受到動(dòng)葉的阻礙，汽流方向不斷改變，最后以相對(duì)速度w2流出動(dòng)葉通道，在流道中蒸汽對(duì)動(dòng)葉產(chǎn)生一個(gè)輪周方向的沖動(dòng)力F1，該力對(duì)動(dòng)葉作功使動(dòng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)

蒸汽流過(guò)無(wú)膨脹動(dòng)葉通道時(shí)速度的變化2023/12/277反動(dòng)力定義：蒸汽在動(dòng)葉汽道內(nèi)膨脹時(shí)對(duì)動(dòng)葉的作用力。根據(jù)動(dòng)量守恒定律，當(dāng)氣體從容器中加速流出時(shí)，要對(duì)容器產(chǎn)生—個(gè)與流動(dòng)方向相反的力?；咎攸c(diǎn)：蒸汽在動(dòng)葉流道中不僅要改變方向，而且還要膨脹加速，從結(jié)構(gòu)上看動(dòng)葉通道是逐漸收縮的。（二）反動(dòng)作用原理2023/12/278從作用力方面分析原理蒸汽流經(jīng)級(jí)時(shí)先在噴嘴中膨脹壓力降低，速度增加一方面通過(guò)速度方向的改變，產(chǎn)生沖動(dòng)力F1蒸汽在動(dòng)葉中繼續(xù)膨脹，壓力降低，所產(chǎn)生的焓降轉(zhuǎn)化為動(dòng)能造成動(dòng)葉出口的相對(duì)速度w2大于進(jìn)口相對(duì)速度w1，使汽流產(chǎn)生了作用于動(dòng)葉上的與汽流方向相反的反動(dòng)力Fr。在蒸汽的沖動(dòng)力和反動(dòng)力合力作用下推動(dòng)動(dòng)葉旋轉(zhuǎn)作功。動(dòng)葉通道是逐漸收縮的2023/12/279（三）反動(dòng)度和級(jí)類型基本概念級(jí)滯止理想焓降：0點(diǎn)是級(jí)前的蒸汽狀態(tài)點(diǎn)，0*點(diǎn)是汽流被等熵滯止到初速等于零的狀態(tài)，p1、p2分別為噴嘴出口壓力和動(dòng)葉出口壓力，蒸汽在級(jí)內(nèi)從滯止?fàn)顟B(tài)0*等熵膨脹到p2時(shí)的焓降稱為級(jí)的滯止理想焓降級(jí)理想焓降：蒸汽在級(jí)內(nèi)從0點(diǎn)等熵膨脹到p2時(shí)的焓降稱為級(jí)的理想焓降。2023/12/27101.反動(dòng)度反動(dòng)度：表示蒸汽在動(dòng)葉通道內(nèi)膨脹程度大小的指標(biāo)。它等于蒸汽在動(dòng)葉通道中的理想焓降與噴嘴的滯止理想焓降和動(dòng)葉通道中理想焓降之和的比值級(jí)的平直徑處（即1/2葉高處）的反動(dòng)度用Ωm表示，其表達(dá)式為：2023/12/27112.級(jí)的類型及特點(diǎn)汽輪機(jī)的級(jí)可分為沖動(dòng)級(jí)和反動(dòng)級(jí)兩大類(1)、沖動(dòng)級(jí)沖動(dòng)級(jí)又分：純沖動(dòng)級(jí)、帶反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí)速度級(jí)1)純沖動(dòng)級(jí)：反動(dòng)度為零的級(jí)稱為純沖動(dòng)級(jí)工作特點(diǎn)：是蒸汽只在噴嘴中膨脹，在動(dòng)葉通道中不膨脹結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：動(dòng)葉葉型近似對(duì)稱彎曲，作功能力大，但效率比帶反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí)低。2023/12/2712現(xiàn)代沖動(dòng)式汽輪機(jī)中廣泛采用具有一定反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí)，簡(jiǎn)稱為沖動(dòng)級(jí)工作特點(diǎn):蒸汽的膨脹主要噴嘴中進(jìn)行，在動(dòng)葉通道中僅有小部分膨脹，產(chǎn)生的反動(dòng)力較小，主要利用沖動(dòng)力作功結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：作功能力比反動(dòng)級(jí)的大，效率又比純沖動(dòng)級(jí)高。2)帶反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí)2023/12/2713沖動(dòng)式汽輪機(jī)2023/12/2714速度級(jí):為使充分利用余速，在兩列動(dòng)葉之間裝設(shè)—列導(dǎo)向葉片，排汽經(jīng)過(guò)導(dǎo)向葉片后改變方向，進(jìn)入第二列動(dòng)葉繼續(xù)作功。這種級(jí)稱為速度級(jí)。復(fù)速級(jí)：同一葉輪上裝有兩列動(dòng)葉片的雙列速度級(jí)，又稱為復(fù)速級(jí)。工作特點(diǎn)：蒸汽主要在噴嘴中膨脹加速：動(dòng)葉通道和導(dǎo)向葉片通道中基本不膨脹，焓降大、效率較低。用于單級(jí)汽輪機(jī)和中、小型多級(jí)汽輪機(jī)的第一級(jí)。3)復(fù)速級(jí)2023/12/2715定義：蒸汽在級(jí)中的理想焓降平均分配在噴嘴和動(dòng)葉通道中的級(jí)稱為反動(dòng)級(jí)工作特點(diǎn)：蒸汽在噴嘴和動(dòng)葉通道中的膨脹程度相等，作功的力沖動(dòng)力和反動(dòng)力各占一半結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：動(dòng)葉葉型與噴嘴葉型完全相同。反動(dòng)級(jí)的效率高于沖動(dòng)級(jí)，但整級(jí)的理想焓降較小。4)反動(dòng)級(jí)2023/12/2716反動(dòng)式汽輪機(jī)2023/12/2717調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴調(diào)節(jié)：多數(shù)汽輪機(jī)采用改變第一級(jí)噴嘴面積的方法調(diào)節(jié)進(jìn)汽量，稱之為噴嘴調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)級(jí)：中、小容量汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的第一級(jí)稱為調(diào)節(jié)級(jí)，一般采用復(fù)速級(jí)。大容量汽輪機(jī)多采用單列沖動(dòng)級(jí)。還把汽輪機(jī)的級(jí)分為速度級(jí)和壓力級(jí)兩種。2023/12/2718第二節(jié)汽輪機(jī)的基本作功原理近代大功率汽輪機(jī)都是由若干個(gè)級(jí)構(gòu)成的多級(jí)汽輪機(jī)，由于級(jí)的工作過(guò)程在一定程度上反映了整個(gè)汽輪機(jī)的工作過(guò)程，所以對(duì)汽輪機(jī)工作原理的討論一般總是從汽輪機(jī)“級(jí)”開始的，有助于理解和掌握全機(jī)的內(nèi)在規(guī)律性。2023/12/2719一、級(jí)的作功原理級(jí)是汽輪機(jī)中最基本的工作單位級(jí)由靜葉（噴嘴）和對(duì)應(yīng)的動(dòng)葉組成工質(zhì)的熱能在噴嘴中先轉(zhuǎn)變?yōu)楣べ|(zhì)的動(dòng)能，然后在動(dòng)葉中使能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能噴嘴汽道示意圖2023/12/2720引用熱力學(xué)第一定律導(dǎo)出的能量方程，方程可表示為

—蒸汽進(jìn)入和流出葉柵的比焓值，焦耳/公斤；

—蒸汽進(jìn)入和流出葉柵的速度，米/秒。2023/12/2721二、級(jí)內(nèi)損失和級(jí)效率(一)級(jí)的內(nèi)部損失：在汽輪機(jī)通流部分中與流動(dòng)、能量轉(zhuǎn)換有直接聯(lián)系的損失稱為汽輪機(jī)級(jí)的內(nèi)部損失級(jí)內(nèi)的損失主要有葉柵損失、余速損失、部分進(jìn)汽損失、葉輪摩擦損失、漏汽損失和濕汽損失等2023/12/27221．葉柵損失葉柵損失包括：噴嘴損失和動(dòng)葉損失。從產(chǎn)生原因看，它由：葉型損失、葉端損失和沖波損失所組成。2023/12/2723葉型損失指蒸汽流過(guò)葉型表面時(shí)所產(chǎn)生的能量損失，由附面層中的摩擦損失、附面層分離時(shí)的渦流損失及尾跡損失組成。2023/12/2724葉端損失蒸汽在通道的頂部和根部附面層產(chǎn)生的摩擦損失以及產(chǎn)生的由內(nèi)弧向背弧的橫向流動(dòng)（稱為二次流）。2023/12/2725超音速飛機(jī)遇到的沖波沖波損失是指葉柵中汽流在跨音速及超音速范圍內(nèi)流動(dòng)時(shí)，在某一截面產(chǎn)生沖波（激波）引起的能量損失。2023/12/27262.余速損失蒸汽離開動(dòng)葉柵時(shí)帶走的余速動(dòng)能稱為余速損失。2023/12/27273．葉輪摩擦損失2023/12/27284．部分進(jìn)汽損失由于部分進(jìn)汽造成的能量損失稱為部分進(jìn)汽損失。由鼓風(fēng)損失和斥汽損失組成。在不裝噴噴的弧段內(nèi)把動(dòng)葉柵罩住，可減少鼓風(fēng)損失。

2023/12/27295．漏汽損失汽輪機(jī)通流部分中，隔板與轉(zhuǎn)軸之間，動(dòng)葉頂部與汽缸之間都存在間隙，且間隙前后蒸汽存在壓力差，這樣蒸汽就有一部分不通過(guò)動(dòng)葉通道，而經(jīng)間隙漏到后面，造成損失，稱為漏汽損失。減小漏汽損失的措施是安裝汽封等2023/12/27306．濕汽損失濕蒸汽引起的有用功損失，稱為濕汽損失。蒸汽由于凝結(jié)成水使作功量減少高速的蒸汽帶動(dòng)低速的水珠而消耗一部分動(dòng)能水珠進(jìn)入動(dòng)葉時(shí)撞擊在進(jìn)口處的動(dòng)葉片背弧上，阻止葉輪旋轉(zhuǎn)安全上，動(dòng)葉會(huì)被濕汽沖蝕損壞2023/12/27312023/12/27322023/12/2733（二）級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率表示級(jí)的能量轉(zhuǎn)換的完善程度，是用來(lái)衡量級(jí)經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)重要指標(biāo)，它與級(jí)的類型、葉型、反動(dòng)度、速比、葉高、蒸汽的性質(zhì)、級(jí)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等有關(guān)。2023/12/2734第三節(jié)多級(jí)汽輪機(jī)2023/12/2735一、多級(jí)汽輪機(jī)概述東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的雙缸雙排汽300MW汽輪機(jī)縱剖面2023/12/2736哈爾濱汽輪機(jī)廠四缸四排汽600MW反功式汽輪機(jī)縱剖面2023/12/2737東方汽輪機(jī)廠東汽600MW～1000MW系列空冷機(jī)組亞臨界兩排汽機(jī)組縱剖面圖亞臨界四排汽機(jī)組縱剖面圖2023/12/2738東方汽輪機(jī)廠東汽600MW～1000MW系列空冷機(jī)組超臨界四排汽機(jī)組縱剖面圖超臨界兩排汽機(jī)組縱剖面圖2023/12/2739ALSTOM2023/12/2740三菱重工2023/12/2741東汽超超臨界1000MW汽輪機(jī)2023/12/2742多級(jí)汽輪機(jī)的熱力過(guò)程線汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率教材勘誤！2023/12/2743（一）多級(jí)汽輪機(jī)的效率大大提高在設(shè)計(jì)工況下每一級(jí)都在最佳工況附近工作余速動(dòng)能可以全部或部分的被下一級(jí)利用在容積流量相同的條件下由于直徑較小因而葉高損失減小，噴嘴流動(dòng)效率較高蒸汽初參數(shù)可大大提高，排汽壓力降低，采用回?zé)嵫h(huán)和中間再熱循環(huán)，所以多級(jí)汽輪機(jī)的循環(huán)熱效率高二.多級(jí)汽輪機(jī)的特點(diǎn)2023/12/2744單機(jī)功率大。單位功率汽輪機(jī)組的造價(jià)、材料消耗和占地面積減小。（二）多級(jí)汽輪機(jī)單位功率的投資大大減小教材勘誤！2023/12/2745（三）多級(jí)汽輪機(jī)存在的問(wèn)題增加了一些附加損失，如隔板漏汽損失；增加了機(jī)組的長(zhǎng)度和質(zhì)量；對(duì)零件的金屬材料要求提高；級(jí)數(shù)增加，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜?？傮w上講：多級(jí)汽輪機(jī)遠(yuǎn)優(yōu)于單級(jí)汽輪機(jī)。多級(jí)汽輪機(jī)由于具有效率高、功率大、投資小等突出優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。2023/12/2746三．多級(jí)汽輪機(jī)的軸向推力及其平衡1.軸向推力

汽輪機(jī)在運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子需要承受很大的軸向推力。對(duì)于反動(dòng)式汽輪機(jī)軸向推力可達(dá)幾百噸沖動(dòng)式汽輪機(jī)軸向推力也達(dá)到幾十噸之多轉(zhuǎn)子的軸向推力，由每一級(jí)產(chǎn)生的軸向推力迭加而成。每一級(jí)的軸向推力由以下三項(xiàng)組成：1．動(dòng)葉片上的軸向推力；2．作用在葉輪輪面上的軸向推力；3．作用在軸肩上的軸向推力。2023/12/27472.軸向推力的平衡平衡的方法除了在葉輪輪面上開平衡孔外，主要采用下列兩種方法：1．平衡活塞法；2．相反流動(dòng)布置法。2023/12/2748第四節(jié)汽輪機(jī)本體汽輪機(jī)本體包括靜止和轉(zhuǎn)動(dòng)兩大部分。靜止部分：汽缸、噴嘴、隔板、汽封、軸承和滑銷系統(tǒng)等；轉(zhuǎn)動(dòng)部分：主軸、葉輪和葉片等組成的轉(zhuǎn)子。通流部分：汽輪機(jī)本體中作功汽流的通道稱為汽輪機(jī)的通流部分包括主汽門、調(diào)節(jié)汽門、導(dǎo)管、進(jìn)汽室、各級(jí)噴嘴和動(dòng)葉及汽輪機(jī)的進(jìn)汽管。2023/12/2749一.汽輪機(jī)本體的基本特點(diǎn)1、采用多汽缸結(jié)構(gòu)級(jí)數(shù)和轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度增加使轉(zhuǎn)子剛性降低，將轉(zhuǎn)子分成若干段，采用多汽缸結(jié)構(gòu)2、采用多排汽口提高汽輪機(jī)單機(jī)功率的途徑3、采用雙軸系結(jié)構(gòu)為解決大功率汽輪機(jī)排汽口增多使轉(zhuǎn)子過(guò)長(zhǎng)的困難，可以設(shè)計(jì)成雙軸系結(jié)構(gòu)。2023/12/27504.高中壓缸采用分流合缸方式當(dāng)一次再熱機(jī)組的功率不是很大時(shí)，可把高壓、中壓通流部分配置在一個(gè)共同的汽缸內(nèi)，采用此種布置的優(yōu)點(diǎn)是：1．高溫區(qū)集中在汽缸中部，兩端溫度壓力較低，從而減少了對(duì)軸承和端部汽封的影響；2．與分缸設(shè)計(jì)相比，可縮短主軸長(zhǎng)度，減少軸封漏氣；3．可部分平衡軸向推力。一.汽輪機(jī)本體的基本特點(diǎn)(續(xù))2023/12/2751高中壓缸合缸2023/12/27525、采用單獨(dú)閥體結(jié)構(gòu)把蒸汽室和調(diào)節(jié)閥從高壓缸的缸體上分離出去布置在汽輪機(jī)兩側(cè)，使汽缸具有良好的對(duì)稱性，溫度分布均勻，減少熱應(yīng)力和熱變形。6、多層汽缸結(jié)構(gòu)太厚的汽缸壁會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的熱應(yīng)力7、加長(zhǎng)低壓級(jí)葉片長(zhǎng)度提高單機(jī)功率的有效途徑一.汽輪機(jī)本體的基本特點(diǎn)(續(xù))2023/12/2753單獨(dú)閥體結(jié)構(gòu)2023/12/2754多層汽缸結(jié)構(gòu)2023/12/2755舊型新型加長(zhǎng)低壓級(jí)葉片長(zhǎng)度2023/12/2756二.汽輪機(jī)的靜止部分（一）汽缸汽輪機(jī)的外殼，是汽輪機(jī)的重要靜止部件之一。根據(jù)汽缸進(jìn)口處蒸汽參數(shù)的不同，可以將汽缸分成高壓缸、中壓缸和低壓缸。2023/12/2757汽缸的作用1．將高溫、高壓的蒸汽與大氣隔開，形成能量轉(zhuǎn)換的環(huán)境；2．內(nèi)部包容隔板、噴嘴葉柵及轉(zhuǎn)子部件，共同構(gòu)成汽輪機(jī)的通流部分；3．承受安裝在內(nèi)部各零件的重量，管道的安裝拉力，運(yùn)行時(shí)汽缸內(nèi)外的壓差，汽缸內(nèi)外溫度變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力以及連接管道熱狀態(tài)改變時(shí)對(duì)汽缸的作用力；4．端部裝有汽封，形成嚴(yán)密的汽室，防止蒸汽外漏，在低壓部分防止空氣漏入；5．汽缸上加工有抽汽口，與回?zé)岢槠艿兰訜嵯到y(tǒng)一起完成回?zé)嵫h(huán)，加熱給水，提高循環(huán)熱效率。2023/12/2758汽缸2023/12/27592023/12/2760汽輪機(jī)下缸及轉(zhuǎn)子圖2023/12/2761（二）汽缸的支承方式2023/12/2762內(nèi)缸的支撐2023/12/2763（三）滑銷系統(tǒng)設(shè)置原因：汽輪機(jī)動(dòng)、靜部分直徑留有一很小的間隙，一旦此間隙消失，就會(huì)造成動(dòng)靜部分摩擦，汽輪機(jī)部件受熱膨脹時(shí)，會(huì)在各個(gè)方向產(chǎn)生變形，可能因此導(dǎo)致動(dòng)、靜間隙消失。汽輪機(jī)本體設(shè)置有系列滑銷，以引導(dǎo)汽缸的膨脹2023/12/2764某300MW汽輪機(jī)的滑銷系統(tǒng)2023/12/2765（四）噴嘴和隔板1、隔板隔板用于固定噴嘴葉片，并將整個(gè)汽缸內(nèi)部空間分隔成若干個(gè)汽室。由隔板體，噴嘴葉柵和隔板外緣等部分組成中小型汽輪機(jī)常將隔板直接安裝在汽缸內(nèi)壁的隔板槽中，大型汽輪機(jī)常將相鄰幾級(jí)隔板裝在一個(gè)隔板套中，然后將隔板套固定在汽缸內(nèi)壁上。為了安裝和拆卸方便，隔板沿水平中分面對(duì)分為上、下兩半塊，稱上、下隔板。2023/12/27662023/12/27672023/12/2768概念:噴嘴又稱靜葉片，實(shí)際上它就是相鄰兩靜葉片所形成的汽流通道，其作用是將蒸汽的熱能變?yōu)閯?dòng)能。隔板靜葉實(shí)物2．噴嘴2023/12/2769反動(dòng)式汽輪機(jī)靜葉柵2023/12/27702023/12/2771調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴室2023/12/2772概念：軸承是汽輪機(jī)的一個(gè)重要組成部件，承受轉(zhuǎn)子的重量和未平衡的軸向推力。有支持軸承和推力軸承兩種類型。支持軸承作用：支持轉(zhuǎn)子的重量并確定轉(zhuǎn)子在汽缸中的徑向位置；推力軸承作用：承擔(dān)轉(zhuǎn)子上未平衡的軸向推力并確定轉(zhuǎn)子在汽缸中的軸向位置。汽輪機(jī)的軸承都采用以液體摩擦為理論基礎(chǔ)的軸瓦式滑動(dòng)軸承。（五）軸承2023/12/27731.圓柱形滑動(dòng)軸承工作原理2023/12/27742．支持軸承根據(jù)軸承烏金內(nèi)圓形狀，可分為圓柱形軸承、橢圓形軸承和可傾瓦軸承等。(a)橢圓形軸承(b)可傾瓦軸承2023/12/27753．推力軸承2023/12/2776設(shè)置原因汽缸內(nèi)的壓力低于大氣壓力，在主軸穿出汽缸處，會(huì)有空氣漏入汽缸，使機(jī)組真空惡化，并增大抽氣器的負(fù)荷。漏汽不僅會(huì)降低機(jī)組的效率，還會(huì)影響機(jī)組安全運(yùn)行。為減小蒸汽的泄漏和防止空氣漏入，在這些間隙處設(shè)置有密封裝置，通常稱之為汽封。隔板汽封軸端汽封（軸封）（六）汽封2023/12/27771．迷宮式汽封的工作原理2023/12/27782．通流部分汽封

3．隔板（或靜葉環(huán)）汽封2023/12/27792023/12/2780蒸汽輪機(jī)通流部分汽封2023/12/27812023/12/27824．軸端汽封啟動(dòng)或低負(fù)荷時(shí)25％負(fù)荷以上時(shí)2023/12/2783接觸式汽封產(chǎn)品圖片2023/12/2784軸封系統(tǒng)汽輪機(jī)高壓端和低壓端的軸封不可能完全消除漏汽現(xiàn)象，為了回收和利用漏汽的熱量，減少工質(zhì)損失和熱量損失，汽輪機(jī)裝有由軸封和有關(guān)管道、閥門及附屬設(shè)備組成的軸封系統(tǒng)作用：冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，先用輔助蒸汽向軸封供汽，以防空氣漏入缸中；正常運(yùn)行時(shí)，主要汽源為高中壓缸的高壓軸封進(jìn)行自密封。2023/12/2785三．汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)部分包括:動(dòng)葉柵、葉輪（或轉(zhuǎn)鼓）、主軸和聯(lián)軸器以及緊固件等旋轉(zhuǎn)部件。蒸汽作用在葉片上的力矩，通過(guò)葉輪、主軸和聯(lián)軸器傳遞給發(fā)電機(jī)。2023/12/2786汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)子，它是汽輪機(jī)的重要部件之一，起著工質(zhì)能量轉(zhuǎn)換及扭矩傳遞的作用，它匯集了各級(jí)動(dòng)葉柵上得到的機(jī)械能并傳給發(fā)電機(jī)（或其他機(jī)械）轉(zhuǎn)子的工作條件相當(dāng)復(fù)雜，它處在高溫工質(zhì)中，以高速旋轉(zhuǎn)承受著離心力所引起的巨大應(yīng)力、蒸汽作用在其上的軸向推力以及由于溫度分布不均勻引起的熱應(yīng)力，還要承受巨大的扭轉(zhuǎn)力矩和軸系振動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力。（一）轉(zhuǎn)子2023/12/2787汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子實(shí)物2023/12/27882023/12/27892023/12/27901.套裝轉(zhuǎn)子2.整鍛轉(zhuǎn)子3.焊接轉(zhuǎn)子2023/12/2791組合轉(zhuǎn)子2023/12/2792（二）葉輪概念:用來(lái)裝置葉片并將汽流對(duì)葉柵的作用力所產(chǎn)生的扭矩傳遞給轉(zhuǎn)子。位置：裝于主軸或與主軸聯(lián)成一體，裝上動(dòng)葉片后置于汽缸內(nèi)。結(jié)構(gòu)：套裝轉(zhuǎn)子上的葉輪有輪緣、輪體和輪轂三部分組成。整鍛轉(zhuǎn)子和焊接轉(zhuǎn)子上的葉輪只有輪緣和輪體兩部分。2023/12/2793正在套中的葉輪2023/12/2794（三）葉片動(dòng)葉片：在汽輪機(jī)工作過(guò)程中隨汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片稱工作葉片，作用是把蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。靜葉片安裝在隔板或汽缸上；動(dòng)葉片安裝在葉輪或轉(zhuǎn)鼓上。安裝在高壓轉(zhuǎn)子上的葉片

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動(dòng)葉片的結(jié)構(gòu)型式

葉根：將動(dòng)葉片固定在葉輪或轉(zhuǎn)鼓上的連接部分，它的結(jié)構(gòu)應(yīng)保證在任何運(yùn)行條件下都能牢固地固定。葉型：相鄰葉片的葉型部分構(gòu)成汽流通道。葉頂：汽輪機(jī)的短葉片和中長(zhǎng)葉片通常在葉頂用圍帶連在一起，構(gòu)成葉片組。長(zhǎng)葉片在葉型部分用拉金連接成組，或者圍帶和拉金都不用，成為自由葉片。2023/12/27961．葉根T型葉根(a)T型葉根；(b)外包T型葉根；(c)雙T型葉根；(d)裝入T型葉根的切口2023/12/2797縱樹型葉根縱樹型葉根承載能力高2023/12/2798叉型葉根叉型葉根強(qiáng)度高、適應(yīng)性好。檢修時(shí)可以單獨(dú)拆換個(gè)別葉片，所以被大功率汽輪機(jī)末幾級(jí)廣泛采用。但裝配時(shí)比較費(fèi)工；由于整鍛轉(zhuǎn)子和焊接轉(zhuǎn)子的工作空間小，給鉆鉚釘孔帶來(lái)了困難，所以這兩種轉(zhuǎn)子一般不用叉型葉根。2023/12/27992．葉身葉身是動(dòng)葉片的主要部分，它構(gòu)成汽流通道。它的橫截面形狀稱作葉型，葉型的周線稱為型線。(a)沖動(dòng)式葉片；(b)反動(dòng)式葉片2023/12/271002023/12/271013．葉頂結(jié)構(gòu)圍帶拉金2023/12/27102（四）盤車裝置1、概念在汽輪機(jī)不進(jìn)蒸汽時(shí)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的設(shè)備稱為盤車裝置。

2、位置安裝在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連接處的軸承箱上。盤車裝置外觀

2023/12/271033、盤車裝置的作用在汽輪機(jī)啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)前或停機(jī)后，讓轉(zhuǎn)子以一定的轉(zhuǎn)速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證轉(zhuǎn)子均勻受熱或冷卻，從而避免轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱彎曲；啟動(dòng)前盤動(dòng)轉(zhuǎn)子，可以檢查動(dòng)靜部件間是否有摩擦、潤(rùn)滑油系統(tǒng)工作是否正常及主軸彎曲是否過(guò)大等，用來(lái)檢查汽輪機(jī)是否具備正常啟動(dòng)條件。4、特點(diǎn)操作簡(jiǎn)便，投入平穩(wěn)，對(duì)高壓油頂起要求低。功耗低，備有電液操作系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)盤車。2023/12/271042023/12/27105（五）聯(lián)軸器1、概念又稱靠背輪，連接汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子或汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的重要部件。2、作用連接汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子或汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的重要部件，用來(lái)傳遞扭矩和軸向力。3、分類剛性聯(lián)軸器、半撓性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器

2023/12/27106剛性聯(lián)軸器(a)套裝聯(lián)軸器；(b)整鍛轉(zhuǎn)子(聯(lián)軸器與主軸成一整體)2023/12/27107半撓性聯(lián)軸器2023/12/27108撓性聯(lián)軸器這類聯(lián)軸器不傳遞軸向推力，也可以認(rèn)為基本上不傳遞振動(dòng)，對(duì)中要求較低，但易磨損，需要潤(rùn)滑，造價(jià)高，現(xiàn)已很少采用。2023/12/27109一.供油系統(tǒng)的作用供油系統(tǒng)對(duì)保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用:1．供給調(diào)節(jié)系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)用油；2．供給軸承潤(rùn)滑用油，減少軸承的摩擦損失，并帶走因摩擦產(chǎn)生的熱量和由高溫轉(zhuǎn)子傳來(lái)的熱量；3．供給各運(yùn)行付機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑用油；4．對(duì)有些采用氫冷的發(fā)電機(jī)，向氫氣環(huán)密封瓦的氣側(cè)提供密封油；5．供給盤車裝置和頂軸裝置用油。第五節(jié)汽輪機(jī)的供油系統(tǒng)2023/12/27110油系統(tǒng)對(duì)安全運(yùn)行的重要性油系統(tǒng)必須在任何情況下，即不論在機(jī)組正常運(yùn)行，還是在啟動(dòng)、停機(jī)、事故甚至當(dāng)電廠交流電源斷電時(shí)，都應(yīng)能確保供油。對(duì)于高速旋轉(zhuǎn)的汽輪發(fā)電機(jī)組，哪怕是暫時(shí)（如幾秒鐘）的供油中斷也會(huì)引起重大事故，如軸承的熔化，使機(jī)組的轉(zhuǎn)子失去支承，動(dòng)靜部分發(fā)生嚴(yán)重的磨損等若調(diào)節(jié)系統(tǒng)斷油，整個(gè)機(jī)組將失去控制。2023/12/27111二.典型供油系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)：主油泵

止回閥

分成兩路:

(1)調(diào)節(jié)和保安系統(tǒng)

(2)注油器。Ⅰ級(jí)注油器

主油泵；Ⅱ級(jí)注油器

止回閥

冷油器

濾油器

低油壓發(fā)訊器

過(guò)壓閥

軸承。

離心泵供油系統(tǒng)2023/12/271122023/12/27113油系統(tǒng)的主要設(shè)備1．油箱作用：儲(chǔ)油，分離油中空氣、水分和機(jī)械雜物油箱分為污段和凈段，中間隔著過(guò)濾網(wǎng)?；赜凸苈凡贾迷谖鄱危捅玫奈涂诓贾迷趦舳?。為了將沉淀下來(lái)的水分和雜物排出，油箱底部一般做成斜坡形。油箱布置簡(jiǎn)圖2023/12/27114安裝位置：在汽輪機(jī)高壓轉(zhuǎn)子前端的短軸上。離心式主油泵不能自吸，在啟停階段要靠交流輔助油泵供油。如果主油泵的入口進(jìn)了空氣，會(huì)造成系統(tǒng)的工作不穩(wěn)定。主油泵的進(jìn)口必須保持一定的正壓，正常運(yùn)行時(shí)，這一正壓由注油器提供。2．主油泵2023/12/27115注油器又稱射油器，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)射流泵；對(duì)于大型機(jī)組的供油系統(tǒng)，通常裝有兩個(gè)注油器，可并聯(lián)或串聯(lián)。

注油器工作原理圖l－噴嘴；2－混合室；3－擴(kuò)壓管3．注油器2023/12/27116三.高壓抗燃油系統(tǒng)在事故情況下，高壓油泄露到高溫部件上時(shí)，容易發(fā)生油系統(tǒng)著火事故。高壓抗燃油，具有良好的潤(rùn)滑性能、抗燃性能和流體穩(wěn)定性，自燃著火溫度在650℃以上，大大降低了油系統(tǒng)著火的可能性?？谷加蛢r(jià)格昂貴，且有一定的腐蝕性，并對(duì)人體健康有影響，不宜在潤(rùn)滑系統(tǒng)內(nèi)使用，因而設(shè)置單獨(dú)的供油系統(tǒng)。2023/12/27117EH抗燃油系統(tǒng)簡(jiǎn)介目前大機(jī)組控制系統(tǒng)普遍數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DigitalElectrohydraulicControlSystem，DEH），其中使用的高壓抗燃油被稱為EH（Electrohydraulic）油。EH油系統(tǒng)主要由：EH油箱、油泵、控制塊、蓄能器、濾油器、冷油器、抗燃油再生裝置等設(shè)備組成。2023/12/27118（一）EH油系統(tǒng)簡(jiǎn)介2023/12/27119基本功能：提供電液控制部分所需要的壓力油，驅(qū)動(dòng)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)，保持油質(zhì)完好。整個(gè)EH油系統(tǒng)由兩套設(shè)備組成，一套投運(yùn)時(shí)，另一套備用。2023/12/27120（二）EH抗燃油系統(tǒng)主要設(shè)備1．油箱油箱是EH油系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，由不銹鋼板制成。油箱內(nèi)裝有四個(gè)磁性過(guò)濾器，全部浸泡在油中，以吸附油中可能有的導(dǎo)磁性雜質(zhì)，來(lái)提高油的清潔度。要求對(duì)它們定期進(jìn)行清洗。2．冷油器和濾油器EH油系統(tǒng)在回油管路上裝設(shè)有濾油器—冷油器裝置，所有的EH回油在送回油箱以前均流過(guò)濾油器和冷油器。2023/12/271213.蓄能器（1）高壓蓄能器（活塞式）一個(gè)有自由浮動(dòng)活塞的油缸活塞的上部是氣室，下部是油室氣室充氣壓力：8.966MPa（氮?dú)猓怏w可壓縮，蓄存壓力能2023/12/27122（2）低壓蓄能器

低壓蓄能器是安裝在通向油箱的壓力回油管路上。結(jié)構(gòu)：球膽式合成橡膠制成的球膽內(nèi)充入干燥的氮?dú)?，充氣壓?.2096MPa。2023/12/271234.EH油再生裝置是一種用來(lái)儲(chǔ)存吸附劑，使抗燃油再生的裝置油再生的目的：使油保持中性，去除油中的水分等。是一個(gè)精密濾油器組件它主要由硅藻土濾油器與波紋纖維濾油器串聯(lián)而成。2023/12/27124第六節(jié)汽輪機(jī)的主要輔助設(shè)備常規(guī)電廠熱力系統(tǒng)圖1－鍋爐2－汽輪機(jī)3－發(fā)電機(jī)4－凝汽器5－循環(huán)水泵一．概述2023/12/27125二．凝汽設(shè)備（一）凝汽設(shè)備的工作原理凝汽設(shè)備組成凝汽設(shè)備包括：凝汽器、抽氣器、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵以及這些部件間的連接管道和附件組成。2023/12/271261.凝汽器的工作原理

根據(jù)水蒸汽的性質(zhì)，在低壓條件下，汽態(tài)與液態(tài)的比體積相差極大（5kPa時(shí)，蒸汽比水的比體積大28000倍），這樣，原來(lái)為蒸汽充滿的空間，一旦被冷卻，凝結(jié)成30℃左右的凝結(jié)水，則在該密閉空間，將因體積驟然縮小而形成高度真空。（二）凝氣器2023/12/27127凝汽器類型分為混合式凝汽器和表面式凝汽器兩類。混合式凝汽器：排汽與冷卻水直接混合接觸而使蒸汽凝結(jié)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，能建立高真空缺點(diǎn)：要求循環(huán)水的質(zhì)量與凝結(jié)水相同。目前這種凝汽器主要用于間接空氣冷卻凝汽系統(tǒng)中。表面式凝汽器：排汽在冷卻表面一側(cè)凝結(jié)，而冷卻工質(zhì)在另一側(cè)流動(dòng)，互不接觸。一般表面式凝汽器以水為冷卻介質(zhì)優(yōu)點(diǎn)：傳熱系數(shù)高，能建立高真空，且能保持凝結(jié)水潔凈；缺點(diǎn)：消耗大量有色金屬，制造成本高。現(xiàn)代發(fā)電廠的汽輪機(jī)組一般都采用表面式凝汽器。2023/12/27128凝汽器由外殼、水室、管板、隔板、冷卻水管等組成。表面式凝汽器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1－凝汽器外殼