汽轮机工作原理和结构实用教案

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1、汽轮机是一种汽轮机是一种(y zhn)能量转换装置能量转换装置电能的生产过程电能的生产过程(guchng)是一系列的是一系列的能量转换过程能量转换过程(guchng)锅炉将水变为蒸汽的热能锅炉将水变为蒸汽的热能汽轮机将蒸汽的热能转变成轴旋转的机械汽轮机将蒸汽的热能转变成轴旋转的机械能能发电机把机械能转变成电能发电机把机械能转变成电能第1页/共38页第一页，共38页。火力发电厂生产(shngchn)工艺流程第2页/共38页第二页，共38页。汽轮机的优点汽轮机的优点(yudin) 热效率高热效率高 凝汽式汽轮机组综合热效率高达凝汽式汽轮机组综合热效率高达40% 供热式机组综合热效率高达供热式机组综

2、合热效率高达80%（55） 连续工作的回转连续工作的回转(huzhun)机械，可以具有较大功率机械，可以具有较大功率 目前单台机组容量已突破目前单台机组容量已突破1300MW 运转平稳、事故率较低、充分提高了设备利用率运转平稳、事故率较低、充分提高了设备利用率 一般可保持一般可保持34年大修一次年大修一次第3页/共38页第三页，共38页。汽轮机的基本概念汽轮机的基本概念 汽轮机是用具有一定温度和压力的蒸汽来做功的回转式原动机 。按其做功原理的不同(b tn)，可分为冲动式汽轮机和反动式汽轮机两种类型。蒸汽热能 动能 机械能第4页/共38页第四页，共38页。冲动式汽轮机工作冲动式汽轮机工作(gn

3、gzu)原理原理 蒸汽在喷嘴中发生(fshng)膨胀，压力降低，速度增加，热能转变为动能。高速汽流流经动叶片3时，由于汽流方向改变，产生了对叶片的冲动力，推动叶轮2旋转作功，将蒸汽的动能变成叶轮轴旋转的机械能。这种利用冲动力作功的原理，称为冲动作用原理。第5页/共38页第五页，共38页。单级冲动单级冲动(chngdng)式汽式汽轮机轮机 左图所示：蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力(yl)由p0降至p1，流速从c0增至c1，将蒸汽的热能转变为动能。蒸汽进入动叶栅后，改变流动方向，产生了冲动作用力使叶轮旋转作功，将蒸汽动能转变为转子的机械能。蒸汽离开动叶栅的速度降至c2。由于蒸汽在动叶栅中不膨胀，所以动

4、叶栅前后压力(yl)相等，即p1=p2。冲动式汽轮机的动叶片出，入口侧的横截面相对比较匀称，气流流道从入口到出口其面积基本不变。 （针对动叶片）第6页/共38页第六页，共38页。双列汽轮机工作双列汽轮机工作(gngzu)原理原理第7页/共38页第七页，共38页。多级冲动多级冲动(chngdng)式汽式汽轮机轮机 左图所示为一种具有三个冲动级的多级冲动式汽轮机。整个汽轮机的比焓降分别由三个冲动级加以利用。蒸汽进入汽缸后，在第一级喷嘴2中发生膨胀，压力由p0降至p1，汽流速度由co增至c1，然后进入第一级动叶栅3中作功,作功后流出动叶栅的汽流速度降至c2，由于蒸汽在动叶栅中不发生膨胀，动叶栅后的压

5、力（即第一级后压力）即等于喷嘴后的压力p1，从第一级流出的蒸汽，再依次进入其后的两级并重复上述作功过程(guchng)，最后从排汽管中排出。 第8页/共38页第八页，共38页。反动反动(fndng)作用原作用原理理蒸汽的热能转变为动能的过程，不仅在喷嘴中发生，而且在动叶片中也同样发生的汽轮机，叫做反动式汽轮机。在反动式汽轮机中，蒸汽不但在喷嘴（静叶栅）中产生膨胀，压力由p0降至p1，速度由c0增至c1，高速汽流对动叶产生一个冲动力；而且在动叶栅中也膨胀，压力由p1降至p2，速度由动叶进口相对速度(xin du s d)w1增至动叶出口相对速度(xin du s d)w2,汽流必然对动叶产生一个

6、由于加速而引起的反动力，使转子在蒸汽冲动力和反动力的共同作用下旋转作功。 反动式汽轮机的动叶片出，入口侧的横截面不对称，叶型入口较肥大，而出口侧较薄，蒸汽流道从入口到出口呈渐缩状。（针对(zhndu)动叶片）第9页/共38页第九页，共38页。多级反动多级反动(fndng)式汽轮机剖面图式汽轮机剖面图第10页/共38页第十页，共38页。汽轮机的分类汽轮机的分类(fn li)-1新蒸汽经汽轮机前几级作功后，全部引至新蒸汽经汽轮机前几级作功后，全部引至加热装置加热装置(zhungzh)再次加热到某一温度，再次加热到某一温度，然后再回到汽轮机继续作功。然后再回到汽轮机继续作功。第11页/共38页第十一

7、页，共38页。汽轮机的分类汽轮机的分类(fn li)-2按工作原理分类按工作原理分类 冲动式汽轮机冲动式汽轮机 按冲动作用原理工作的汽轮机称为按冲动作用原理工作的汽轮机称为(chn wi)(chn wi)冲动式汽轮冲动式汽轮机机 反动式汽轮机反动式汽轮机 按反动作用原理工作的汽轮机称为按反动作用原理工作的汽轮机称为(chn wi)(chn wi)反动式汽轮反动式汽轮机机 混合式汽轮机混合式汽轮机 由按冲动原理工作的级和按反动原理工作的级组合而成的汽由按冲动原理工作的级和按反动原理工作的级组合而成的汽轮机称为轮机称为(chn wi)(chn wi)混合式汽轮机混合式汽轮机第12页/共38页第十二

8、页，共38页。汽轮机的分类汽轮机的分类(fn li)-3按新( (主) )蒸汽压力分类 低压汽轮机新蒸汽压力为1.2 MPa1.2 MPa2MPa2MPa； 中压汽轮机新蒸汽压力为2.1 MPa2.1 MPa8MPa8MPa； 高压汽轮机新蒸汽压力为8.1 MPa8.1 MPa12.5MPa12.5MPa； 超高压汽轮机 新蒸汽压力为12.6MPa12.6MPa15.1MPa15.1MPa； 亚临界(ln ji)(ln ji)汽轮机 新蒸汽压力为15.1MPa15.1MPa22MPa22MPa； 超临界(ln ji)(ln ji)汽轮机 新蒸汽压力为22.12MPa22.12MPa25MPa2

9、5MPa； 超超临界(ln ji)(ln ji)汽轮机 新蒸汽压力为25.0MPa25.0MPa以上。第13页/共38页第十三页，共38页。国产汽轮机类型国产汽轮机类型(lixng)的代号的代号N: 凝汽式凝汽式C: 一次调节一次调节(tioji)抽汽式抽汽式CC: 两次调节两次调节(tioji)抽汽式抽汽式B: 背压式背压式CB: 抽汽背压式抽汽背压式H: 船用船用Y: 移动式移动式k: 空冷式空冷式第14页/共38页第十四页，共38页。国产汽轮机的型号国产汽轮机的型号(xngho)表表示方法是：示方法是： X X XX X变形(bin xng)设计次序蒸汽参数额定功率( dn n l)(M

10、W)汽轮机类型 例如：CJK350-24.2/566/566 超临界间接空冷 主汽阀前566 再热蒸汽进气阀前566第15页/共38页第十五页，共38页。 主要技术规范及热力参数： 型号CJK350-24.2/0.4/566/566、一次中间再热、两缸两排汽、单轴、间接空冷抽汽凝汽式汽轮机 额定( dng)功率350MW 主蒸汽额定( dng)参数24.2MPa/566 最大进汽量1150t/h 额定( dng)背压12Kpa 最大抽气量525t/h 转速3000r/min 转向机头看为顺时针 给水系统7级回热，给水由汽动给水泵驱动 汽轮机通流级数高压1+12级、中压11级、低压25级，共34

11、级哈尔滨汽轮机厂350MW超临界间接(jin ji)空冷机组第16页/共38页第十六页，共38页。汽轮机的结构汽轮机的结构(jigu) 汽轮机由转动部分和静止部分所组成。汽轮机转动部件的组合体称为转子，它包括主轴、叶轮(或转鼓)、动叶栅、联轴器及装在轴上的其他零件。蒸汽作用在动叶栅上的力矩(l j)，通过叶轮、主轴和联轴器传递给发电机或其他设备，并使它们旋转而作功。汽轮机的静止部分包括基础、台板(机座)、汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承等部件，但主要是汽缸和隔板。 第17页/共38页第十七页，共38页。汽轮机剖面图汽轮机剖面图第18页/共38页第十八页，共38页。汽轮机转子汽轮机转子(zhun z

12、) 汽轮机转子在高温蒸汽中高速旋转，不仅要承受汽流的作用力和由叶片、叶轮本身离心力所引起的应力，而且还承受着由温度差所引起的热应力。此外，当转子不平衡质量(zhling)过大时，将引起汽轮机的振动。因此，转子的工作状况对汽轮机的安全、经济运行有着很大的影响。 第19页/共38页第十九页，共38页。套装套装(to zhun)转子转子套装转子的叶轮、轴封套、联轴器等部件和主轴是分别制造的，然后将它们热套(过盈配合)在主轴上，并用键传递力矩(l j)。主轴加工成阶梯形，中间直径大，只适用于中、低参数的汽轮机和高参数汽轮机的中、低压部分，其工作温度一般在400以下。 第20页/共38页第二十页，共38

13、页。组合组合(zh)转子转子根据各段的工作条件不同，在同一转子上，高压(goy)部分采用整锻结构，中、低压部分采用套装结构，从而兼得整锻转子和套装转子的优点。组合转子广泛用于高参数、中等功率的汽轮机上。 第21页/共38页第二十一页，共38页。第22页/共38页第二十二页，共38页。叶轮叶轮(yln)的结构的结构叶轮是一种圆盘形的零件，它一般由轮缘、轮体(轮面)和轮壳三部分组成。轮缘用来固定叶片，其具体结构与叶片的受力情况及叶根形状有关，大多数轮缘具有比轮体为大的截面。轮壳是叶轮套于主轴上的配合部分，故只有套装转子才有，其结构取决于叶轮在主轴上的套装方式，为了(wi le)保证轮壳有足够的强度

14、，轮壳部分一般都要加厚。轮体是叶轮的中间部分，它起着连接轮缘与轮壳的作用，其断面应根据受力情况来确定。第23页/共38页第二十三页，共38页。叶轮叶轮(yln)的结构型式的结构型式第24页/共38页第二十四页，共38页。动叶片动叶片(ypin)的结构的结构 动叶片(ypin)是汽轮机中数量最大和种类最多的零件，它的结构、材料和装配质量对汽轮机的安全和经济运行有极大的影响。在汽轮机的事故中，叶片(ypin)事故约占60%70%左右，所以必须予以足够的重视。叶片(ypin)应具有良好的流动特性、足够的强度、满意的转动特性、合理的结构和良好的工艺性能。 第25页/共38页第二十五页，共38页。弯扭叶

15、片弯扭叶片(ypin)第26页/共38页第二十六页，共38页。叶根和轮缘叶根和轮缘(ln yun)结构结构叶片通过叶根固定在叶轮上，叶根与叶轮的连接应该牢固可靠，而且应保证叶片在任何运行条件下不会松动。同时，叶根的结构应在满足强度的条件下尽量简单，使制造、安装(nzhung)方便，并使叶轮轮缘的轴向尺寸为最小。随着动叶片的圆周速度和长度的不同，其叶根所受的作用力也不同，这就需要采用不同的叶根结构型式。 第27页/共38页第二十七页，共38页。第28页/共38页第二十八页，共38页。汽缸汽缸(qgng)(qgng)的结构的结构 汽缸从高压向低压方向看，大致上呈圆筒形或圆锥形。为了便于加工、安装及

16、检修，汽缸一般作成(zuchng)水平对分式，即分为上、下汽缸，水平结合面一般用法兰螺栓连接，另外，为了合理利用材料和便于加工、运输，汽缸也常按缸内压力高低沿轴向分为几段，垂直结合面也采用法兰螺栓连接，由于垂直结合面一般不需拆卸，为保证其严密性，有些汽缸还在结合面的内圆加以密封焊。 第29页/共38页第二十九页，共38页。350MW汽轮机结构图第30页/共38页第三十页，共38页。汽轮机转子(zhun z)结构第31页/共38页第三十一页，共38页。转子转子(zhun z)与下汽缸与下汽缸第32页/共38页第三十二页，共38页。隔板隔板( bn)( bn)结构结构 隔板用于固定喷嘴叶片，并将隔

17、板用于固定喷嘴叶片，并将整个汽缸内部空间分隔成若干整个汽缸内部空间分隔成若干个汽室。它主要由隔板体，喷个汽室。它主要由隔板体，喷嘴叶栅和隔板外缘等部分嘴叶栅和隔板外缘等部分(b (b fen)fen)组成。隔板通过外缘直组成。隔板通过外缘直接安装在汽缸或隔板套内专门接安装在汽缸或隔板套内专门的凹槽中。为了安装和拆卸方的凹槽中。为了安装和拆卸方便，隔板沿水平中分面对分为便，隔板沿水平中分面对分为上、下两半块，称上、下隔板。上、下两半块，称上、下隔板。为了使上下隔板对准，并防止为了使上下隔板对准，并防止漏汽，在水平中分面加装密封漏汽，在水平中分面加装密封键和定位销。在隔板体的内孔键和定位销。在隔板

18、体的内孔壁有安装汽封环的槽道。壁有安装汽封环的槽道。 第33页/共38页第三十三页，共38页。汽汽 封封汽轮机通流部分的动、汽轮机通流部分的动、静机件之间，为了避免静机件之间，为了避免碰磨，必须留有一定的碰磨，必须留有一定的间隙，而间隙的存在又间隙，而间隙的存在又会导致漏汽，使汽轮机会导致漏汽，使汽轮机效率降低。为此，在汽效率降低。为此，在汽轮机动、静机件的有关轮机动、静机件的有关部位设有密封装置，通部位设有密封装置，通常常(tngchng)(tngchng)称为汽称为汽封。封。 第34页/共38页第三十四页，共38页。汽轮机安装汽轮机安装(nzhung)现场现场第35页/共38页第三十五页，共38页。谢谢 谢谢第36页/共38页第三十六页，共38页。第37页/共38页第三十七页，共38页。感谢您的观看(gunkn)。第38页/共38页第三十八页，共38页。