汽轮机设备及系统.ppt

汽轮机本体介绍汽轮机本体设备及其辅助系统主要内容1、汽轮机本体设备概述（1）级的基本结构（2）静止部件（3）转动部件2、汽轮机的支承系统（1）轴承（2）滑销系统3、汽轮机的基本辅助系统 （1）轴封系统（2）盘车机构一、汽轮机本体设备概述o汽轮机是一种以蒸汽为工质，并将蒸汽的热能转换为机械功的旋转机械o英文：Turbine，译名透平o叶轮机械（广义范畴）2、汽轮机的特点（1）单机功率大：300MW→600MW→1000MW（2）效率高：汽轮机内效率：→90% 电厂效率：→40%（3）运转平稳： 机组振动<0.03mm（4）使用寿命长： >30年（5）整个循环中燃用劣质、廉价燃料： 如劣质煤等（6）使用范围专业而广泛•火电厂•核电厂•直接驱动•……3、汽轮机的发展趋势（1）增加单机功率：→300、600、1000、1300MW （2）提高蒸汽参数•亚临界：16.7MPa，538℃•超临界：24.2MPa，566℃•超超临界：28.2MPa，600℃ （3）提高效率 （4）降低金属消耗量和成本（5）提高机组运行水平，增强机组的负荷适应性 （6）采用联合循环（燃气––蒸汽联合循环）•提高效率： →57%~60%•清洁燃烧技术（减少污染：除尘、脱硫、脱硝、重金属等）4、汽轮机生产厂家（1）国内（单位：MW）•上海汽轮机厂 –125、300、600、1000•哈尔滨汽轮机厂 –200、300、600、1000•东方汽轮机厂 –200、300、600、1000•北京重型电机厂 –100、200、350、600•青岛汽轮机厂–中小型汽轮机•南京汽轮发电机厂–中小型汽轮机、燃气轮机•杭州汽轮机厂 –工业汽轮机（2）国外•美国：GE、WH•德国：KWU（SIEMENS）•瑞士：BBC、ABB•法国：ALSTHOM•日本：MHI、TOS、HIT•英国：GEC•俄罗斯：列宁格勒金属工厂、哈尔科夫汽轮机厂•意大利：5、汽轮机的分类及型号（1）分类① 工作原理–冲动式–反动式②热力过程–凝汽式：N–背压式：B–抽汽式：C③工质参数（系列化）–中压–高压–超高压–亚临界–超临界④其他方法：–轴系»单轴»双轴–汽缸布置»单缸»多缸v汽流总体流向o轴流式o辐流式（2）型号N300–16.7/538/538N600–16.7/538/538N600–24.2/566/566N1000–28.2/600/600汽轮机本体设备概述汽轮机本体设备概述汽轮机本体设备概述汽轮机本体设备概述汽轮机本体设备概述v蒸汽做功流程图汽轮机本体设备概述1.1 级的基本结构1、级（1）定义：•级是由喷嘴叶栅（或静叶栅）和它相配合的动叶栅所组成；•汽轮机作功的基本单元。

蒸汽热能 喷嘴（静叶栅）↓ 蒸汽动能 动叶栅 ↓ 机械能·•应用–单个级»单级汽轮机–多个级串联»多级汽轮机汽轮机本体设备概述1.1 级的基本结构1、级（1）定义：•级是由喷嘴叶栅（或静叶栅）和它相配合的动叶栅所组成；•汽轮机作功的基本单元 蒸汽热能 喷嘴（静叶栅）↓ 蒸汽动能 动叶栅 ↓ 机械能·•应用–单个级»单级汽轮机–多个级串联»多级汽轮机汽轮机本体设备概述级的基本结构1、级（1）定义：•级是由喷嘴叶栅（或静叶栅）和它相配合的动叶栅所组成；•汽轮机作功的基本单元 蒸汽热能 喷嘴（静叶栅）↓ 蒸汽动能 动叶栅 ↓ 机械能·•应用–单个级»单级汽轮机–多个级串联»多级汽轮机汽轮机本体设备概述1.1 级的基本结构1、级（1）定义：•级是由喷嘴叶栅（或静叶栅）和它相配合的动叶栅所组成；•汽轮机作功的基本单元。

蒸汽热能 喷嘴（静叶栅）↓ 蒸汽动能 动叶栅 ↓ 机械能·•应用–单个级»单级汽轮机–多个级串联»多级汽轮机（2）级的基本做功原理①冲动作用原理–蒸汽仅把从喷嘴中获得的动能转变为机械功，不涉及蒸汽在动叶通道中的膨胀②反动作用原理–汽流在动叶通道中继续膨胀加速，则在汽流离开动叶时，施加给动叶一个与汽流运动方向相反的作用力，即反动力（又称反击力） 汽轮机本体设备概述1.2 静止部件1、汽缸（1）定义：•汽缸即汽轮机的外壳，它将汽轮机的通流部分与大气隔开，形成蒸汽热能转换为机械能的封闭汽室•汽缸一般以水平中分面分为上、下两个半缸，上下缸通过法兰用螺栓装配紧固汽轮机本体设备概述1.2 静止部件（2）单层缸与双层缸单层缸存在的问题：•由于汽缸内压力很高，使汽缸内外压差增大，则缸壁及法兰需做得较厚为保证汽缸中分面的严密性，其连接螺栓必须有很大的预紧力，故其尺寸很大，因此需要设置螺栓加热装置•整个高压缸需用耐高温的贵重合金钢制造，造价高。

•法兰比缸壁厚很多，在机组启停和变工况时，温度分布不均匀将产生很大的热应力和热变形双层缸的优点：•将巨大蒸汽压差分摊给内外双层缸，缸壁和法兰相应减薄，在启停及变工况时，应力也相应减小•内缸承受高温及部分蒸汽压力作用，可做的薄些，所耗用贵重耐热金属材料减少•外缸设计有蒸汽内部冷却，运行温度较低，可用便宜的合金钢制造•外缸内外压差降低许多，减少漏气可能，保障结合面严密性汽轮机本体设备概述1.2 静止部件汽轮机本体设备概述1.2 静止部件2、隔板、静叶栅（1）隔板构造•外圈–用隔板套将隔板组合成一个相对组合体–将隔板安装于汽缸内•喷嘴（喷嘴的型线部分）–完成蒸汽加速的场所•内圈–安装隔板汽封结构（2）上下中分•上隔板•下隔板（3）制造工艺•铸造•焊接汽轮机本体设备概述1.2 静止部件2、隔板、静叶栅（1）隔板构造•外圈–用隔板套将隔板组合成一个相对组合体–将隔板安装于汽缸内•喷嘴（喷嘴的型线部分）–完成蒸汽加速的场所•内圈–安装隔板汽封结构（2）上下中分•上隔板•下隔板（3）制造工艺•铸造•焊接汽轮机本体设备概述1.3 转动部件1、汽轮机动叶片o叶顶（及附带结构）•围带–整体围带–铆接围带•拉金–整圈松装拉金–部分焊接拉金o叶身（叶片型线部分）•完成做功的场所•依据做功原理–冲动式叶型–反动式叶型o叶根（叶片固结于叶轮）•各种类型的叶根结构汽轮机本体设备概述1.3 转动部件各种类型叶根汽轮机本体设备概述1.3 转动部件2、叶轮结构o叶轮通常用于冲动式汽轮机o叶轮的外轮缘•加工对应于各类叶根的叶根槽–周向安装–轴向安装o叶轮的内缘•套装叶轮–红套工艺•拉杆叶轮–拉杆结构•整体叶轮–在转子上直接加工出叶轮汽轮机本体设备概述1.3 转动部件3、转子结构o汇聚各级功率，向外传递扭矩，是汽轮机所有转动部件的组合体o转子的类型•套装转子–叶轮»单独加工、红套–转轴•焊接转子–轮盘»单独加工、焊接•整锻转子–有中心孔–无中心孔•组合转子•拉杆转子汽轮机本体设备概述1.3 转动部件整锻转子、焊接转子汽轮机本体设备概述安装中的600MW汽轮机（高压缸、中压缸）汽轮机本体设备概述安装中的600MW汽轮机（低压缸）汽轮机本体设备概述安装中的600MW汽轮机（高压转子）汽轮机本体设备概述汽轮机本体设备概述安装中的600MW汽轮机（中压转子）汽轮机本体设备概述安装中的600MW汽轮机（就位低压转子）汽轮机本体设备概述安装中的600MW汽轮机（低压转子局部）汽轮机本体设备概述安装中的600MW汽轮机（末级叶片）二、汽轮机的支承系统2 .1 轴承径向支持轴承：•支持转子重量和旋转不平衡力并保持转子中心与汽缸中心一致推力轴承•承受蒸汽作用在转子的轴向推力，并确定转子的轴向位置，保证通流部分动静之间正确的轴向间隙。

二、汽轮机的支承系统猫爪支承 汽缸通过其法兰延伸的猫爪作为承力面，支承在轴承座上o下猫爪支承•非中分面猫爪支承•中分面猫爪支承o上猫爪支承二、汽轮机的支承系统2.2 滑销系统三、汽轮机的辅助系统3.1 轴封系统1、汽封o减少蒸汽泄漏和防止空气漏入的密封装置o分类•通流部分汽封•隔板汽封•轴端汽封o叶轮的内缘•曲径式（迷宫式）–梳齿形–J形（伞柄形）–枞树形•碳精式•水封式三、汽轮机的辅助系统3.1 轴封系统1、汽封o减少蒸汽泄漏和防止空气漏入的密封装置o分类•通流部分汽封•隔板汽封•轴端汽封o叶轮的内缘•曲径式（迷宫式）–梳齿形–J形（伞柄形）–枞树形•碳精式•水封式三、汽轮机的辅助系统3.1 轴封系统1、汽封o减少蒸汽泄漏和防止空气漏入的密封装置o分类•通流部分汽封•隔板汽封•轴端汽封o叶轮的内缘•曲径式（迷宫式）–梳齿形–J形（伞柄形）–枞树形•碳精式•水封式三、汽轮机的辅助系统3.1 轴封系统2、轴封系统o主要功能•向汽轮机、给水泵小汽轮机的轴封和主汽阀、调节阀的阀杆汽封供送密封蒸汽，将各汽封的漏汽合理导向或抽出•在汽轮机的高压区段，轴封系统的正常功能是防止蒸汽向外泄漏，以确保汽轮机有较高的效率；•在汽轮机的低压区段，则是防止外界的空气进入汽轮机内部，保证汽轮机有尽可能高的真空。

o主要装置•密封装置、轴封蒸汽母管、轴封加热器等设备及相应的阀门、管路系统构成三、汽轮机的辅助系统3.1 轴封系统三、汽轮机的辅助系统3.1 轴封系统汽轮机高压缸的轴封结构三、汽轮机的辅助系统3.1 轴封系统汽轮机低压缸的轴封结构三、汽轮机的辅助系统3.2 盘车机构2、盘车机构 在汽轮机不进蒸汽时驱动转子以一定转速旋转的设备o主要功能•在汽轮机冲转前和停机后使转子转动，以避免转子受热和冷却不均而产生热弯曲•启动前盘动转子，可以检查动静部件间是否有摩擦、润滑油系统工作是否正常及主轴弯曲是否过大等用来检查汽轮机是否具备正常启动条件汽轮机调节系统1、汽轮机调节系统的基本构成与原理（1）调节系统的基本功能•自动调整机组功率与外界负荷相适应，保持供电品质•核心参数：汽轮发电机组的转速–转速控制–负荷控制（2）机械液压式调节系统的基本构成•转速感受机构•传动放大机构•配汽机构•控制对象：汽轮发电机组•反馈•同步器汽轮机油系统1、汽轮机润滑油系统（1）润滑油系统的功用•向供油对象提供合格用油（2）供油对象•各轴承提供合格的润滑油•调节系统保护系统提供液压油（就型号机组）•氢冷发电机组密封油源•其他润滑副（3）系统构成2、汽轮机液压油系统（1）抗燃油系统的功用•向供油对象提供合格用油（2）供油对象•汽轮机调节系统（液压油）•汽轮机保护系统（安全油）（3）特点•抗燃•高油压（4）系统构成汽轮机保护汽轮机调节保护系统功能对比v调节系统的主要任务o及时调整汽轮机内功率，满足外界负荷的需要；o控制机组转速在额定范围之内。

v调节系统主要执行机构—调节汽阀(Control Valve)o通过调节系统中的转速感受元件、传动放大机构、配汽机构、同步器等各部套的协调动作，操作调节汽阀，执行机组的启动并网、带负荷运行、正常停机等日常运行工作任务v保护系统的主要任务o监视主要运行参数，提供保护措施，确保机组安全运行，防止设备损坏事故的发生 v保护系统主要执行机构—主蒸汽阀(Stop Valve)o监视汽轮机运行的各个参数，如转速、轴向位移、热应力、振动和真空度等，当这些参数超过一定安全等级范围时，系统发出指令，保护装置动作，防止发生事故，确保机组安全汽轮机保护系统的主要安全等级v汽轮机保护含义很广，大致可分为三个级别：1)防护•在保障汽轮机安全的前提下科学运行，防止威胁机组安全的异常情况发生，防重于治2)救护•当威胁汽轮机运行安全的异常情况已发生但不严重时，积极采取救治措施，避免情况恶化例如电超速保护装置，在任何情况下，只要转速达到103％n0（超速量不大）时，电超速保护装置就会动作，暂时关闭调节汽阀，使进汽量减小，避免汽轮机进一步超速3)危急遮断•当异常情况发展到严重威胁汽轮机运行安全的危急程度时迅速关闭汽轮机所有主汽阀和调节汽阀，遮断汽轮机的进汽通道，实现紧急停机。

例如机械超速保护装，当转子超速到110％ n0以上时，相应的超速遮断装置将会动作，迅速关闭汽阀，切断汽轮机进汽源，最终使汽轮机停转汽轮机保护系统的基本工作原理v汽轮机保护系统密切监视各种运行参数，在参数达到各级设定值，可分别采取三种措施：1)越值安全报警•当所监视的参数达到预先设定的报警整定值时，系统会发出光电声像等报警信号，提醒运行人员注意，并采取相应措施；2)机组减负荷运行•当所监视的参数继续恶化，达到设定的更高级别时，就可能存在危及机组安全的隐患，此时在不妨碍安全的前提下，机组可继续减负荷运行，同时必须采取措施，消除可能存在的隐患3)危急遮断•当所监视的任何参数达到设定的最高界限值时，系统发出停机指令，执行机构动作，泄去汽轮机调节、保护系统中的安全油压，关闭汽轮机的所有主汽阀和调节汽阀，遮断汽轮机的进汽通道，实现紧急停机汽轮机保护系统的主要组成v汽轮机的遮断系统1)手动遮断机构•实现就地打闸停机功能2)机械超速危急遮断系统•安装与汽轮机转子端部的危急遮断器，在转子超速到110％ n0以上时迅速动作，触动危急遮断油门，泄去安全油，关闭所有汽阀，使汽轮机停转3)电气危急遮断控制系统•各类监视参数，经测量转换为标准电气信号，输入电气危急遮断控制系统，系统根据预先设定的各级值作出相应的动作指令。

v汽轮机的超速保护控制系统（电超速保护）汽轮机遮断系统的基本工作原理v安全油（保安油压）：o直接或间接控制汽轮机的主汽阀、调节汽阀开启或关闭的压力油•对于中小型机组，安全油直接采用主油路中经节流后具备一定压力透平油•对于大型机组，设置独立的抗燃油（EH油）系统v遮断系统的基本工作原理o “油压跌落——汽阀关闭”v当遮断系统中有手动遮断、机械超速危急遮断、电气危急遮断的任何一个遮断请求发生时，通过系统的中间控制逻辑机构，最终使汽轮机的高压缸、中压缸的主汽阀关闭，同时使高压缸、中压缸的调节汽阀以及各抽汽逆止门迅速关闭，迫使汽轮机紧急停机；v由于电超速保护系统的作用，只要转速达到103％n0，电超速保护装置就会动作，暂时关闭高压缸、中压缸的调节汽阀以及各抽汽逆止门迅速关闭，使进汽量减小，避免汽轮机进一步超速热力系统及辅助设备原则性热力系统图1、主蒸汽、再热蒸汽、旁路系统v主蒸汽系统o系统构成：指从锅炉过热器联箱出口至汽轮机主汽阀进口的主蒸汽管道、阀门、疏水管等设备、部件组成的工作系统o主要功能：将锅炉生产的主蒸汽引到汽轮机的高压缸v再热蒸汽系统o再热冷段•指从高压缸排汽，经高排逆止阀至锅炉再热器进口联箱入口处的管道、阀门。

•主要功能是将在汽轮机高压缸内做过功的蒸汽引到锅炉的再热器o再热热段•指锅炉再热器出口至中联门前的蒸汽管道•主要功能是将锅炉生产的再热蒸汽引到汽轮机的中压缸1、主蒸汽、再热蒸汽、旁路系统v旁路系统o系统功能：指锅炉生产的蒸汽不进入汽轮机，而通过其它旁通管道的系统•有利于机组起动•有利于机组对突发事故的处理o系统构成•（30~40）%高、低压串联旁路系统–高压旁路——减温减压装置（系统）–低压旁路——减温减压装置（系统）o主要设备结构•旁路管道•旁路减温减压阀•旁路控制系统2、抽汽系统v构成o将汽轮机中做过功的部分蒸汽抽取出来，送到各级加热器、小汽轮机、辅助蒸汽系统的管道、阀门系统•电动抽汽门•抽汽逆止门v功用o逐级加热凝结水、给水o完成给水除氧o提高锅炉给水温度o从而提高火电厂发电效率o减少厂用电o构成完备的辅助蒸汽系统3、回热系统ØØ回热加热器的连接方式回热加热器的连接方式回热加热器的连接方式回热加热器的连接方式v回热系统（高加）回热系统（高加）回热系统（高加）回热系统（高加）vv回热系统（低加）回热系统（低加）回热系统（低加）回热系统（低加）加热器的外形加热器的外形低压加热器的结构示意图4、凝结水系统v凝汽设备o主要任务•在汽轮机的排汽口建立并维持规定的真空；•将汽轮机排出的乏汽凝结成洁净的凝结水，并回收工质。

o凝汽器本体结构•大型表面式相变换热器o主要流程•乏汽 → 凝结水•循环冷却水系统•抽真空系统凝汽器结构5、循环水系统v循环水系统o为凝汽器、水水热交换器提供全厂的冷却水v供水方式o直流供水（开式）•具备充分的水源：海、江o循环供水（闭式）•冷水塔v主要动力设备o循环水泵•低压头大流量水泵冷水塔6、 除氧系统vv作用：去除锅炉给水中的不凝结性气体（空气），以保证作用：去除锅炉给水中的不凝结性气体（空气），以保证作用：去除锅炉给水中的不凝结性气体（空气），以保证作用：去除锅炉给水中的不凝结性气体（空气），以保证系统运行的安全性和经济性系统运行的安全性和经济性系统运行的安全性和经济性系统运行的安全性和经济性vv除氧的方法：除氧的方法：除氧的方法：除氧的方法：o o化学除氧：加入化学药品与氧反应；目前在电厂中作为辅助除氧化学除氧：加入化学药品与氧反应；目前在电厂中作为辅助除氧化学除氧：加入化学药品与氧反应；目前在电厂中作为辅助除氧化学除氧：加入化学药品与氧反应；目前在电厂中作为辅助除氧手段，并起到调整水的手段，并起到调整水的手段，并起到调整水的手段，并起到调整水的PHPH值的作用（锅炉给水、凝结水）。

值的作用（锅炉给水、凝结水）值的作用（锅炉给水、凝结水）值的作用（锅炉给水、凝结水）o o热力除氧（物理除氧）：将水加热到饱和状态，增加水面上混合热力除氧（物理除氧）：将水加热到饱和状态，增加水面上混合热力除氧（物理除氧）：将水加热到饱和状态，增加水面上混合热力除氧（物理除氧）：将水加热到饱和状态，增加水面上混合气体中蒸汽的浓度，使其它气体的浓度降低，从而使水中的这些气体中蒸汽的浓度，使其它气体的浓度降低，从而使水中的这些气体中蒸汽的浓度，使其它气体的浓度降低，从而使水中的这些气体中蒸汽的浓度，使其它气体的浓度降低，从而使水中的这些气体不断从水中逸出，达到去除水中气体的目的（为保证效果）气体不断从水中逸出，达到去除水中气体的目的（为保证效果）气体不断从水中逸出，达到去除水中气体的目的（为保证效果）气体不断从水中逸出，达到去除水中气体的目的（为保证效果）vv除氧的设备：除氧的设备：除氧的设备：除氧的设备：o o除氧器（高压式）和凝汽器（真空式）除氧器（高压式）和凝汽器（真空式）除氧器（高压式）和凝汽器（真空式）除氧器（高压式）和凝汽器（真空式）o o高压除氧器和大气式除氧器高压除氧器和大气式除氧器高压除氧器和大气式除氧器高压除氧器和大气式除氧器7、给水系统v给水泵组o前置泵•单级离心式水泵o给水泵•多级离心式水泵•汽泵：小汽轮机驱动的给水泵（50%两台）•电泵：电机，通过液力耦合器驱动的给水泵（30%一台）v功用o前置泵•提高水压，防止给水泵发生汽蚀o给水泵•将给水增压，送入锅炉8、供油系统。