锅炉汽轮机讲义.doc

1.按工作原理分：冲动式、反动式2.按级数分：单级、多级3.按热力过程分：凝汽式、背压式、抽汽式、中间再热式4.按工质参数分：低压、中压、高压、亚临界、超临界5.按结构分：单缸式、多缸式、轴流式、幅流式 为了保证汽轮机安全经济运行，并随时适应外界负荷的变化，每台汽轮机都配有调节保安装置和其它辅助设备，汽轮机本体及其附属设备由管道连成的整体称为汽轮机设备，汽轮机与发电机的组合称为汽轮发电机组，下面从十个方面分别介绍有关汽轮机设备的基本内容o 1、汽轮机的本体介绍o 2、汽机润滑、顶轴和盘车系统o 3、汽机轴封系统o 4、凝汽器真空系统o 5、凝结水系统o 6、给水系统o 7、抽汽回热系统o 8、汽轮机调节系统o 9、汽轮机主要保护内容o 10、机组的启动o 汽轮机本体是汽轮机设备的主要组成部分，它由静止部分（静子）和转动部分（转子）组成o 静止部分包括汽缸、喷管室、隔板、隔板套（或静叶持环）、静叶栅、汽封、轴承、轴承座、机座、滑销系统及有关紧固件等o 转动部分包括主轴、叶轮（或转鼓）、动叶栅、联轴器及其紧固件等转子的作用是汇集各级动叶片上的旋转机械能，并将其传递给发电机。

这是汽轮机的外形，打开防护罩和保温层后，就可以看到汽轮机的汽缸 这是汽轮机的模型，揭开汽缸后可以看到汽轮机内部的主要部件是一系列的隔板和装在转子上的叶轮，这是转子，上面装有一系列的叶轮，轮上装有动叶栅 汽缸即汽轮机的外壳，是汽轮机静止部分的主要部件之一它的作用是将汽轮机的通流部分与大气隔绝，以形成蒸汽能量转换的封闭空间汽缸内装有隔板、隔板套、喷管室等静止部件，汽缸外连接着进汽、排汽、抽汽等管道以及支承座架等 汽缸一般为水平中分形式，上、下两个半缸通过水平法兰用螺栓紧固为了便于加工、运输和合理利用材料，汽缸也常以垂直结合面分成几段，各段通过法兰螺栓连接汽缸通过猫爪或撑脚支承在轴承座或基础台板上o 汽缸的形状大体上可分为圆筒形、圆锥形和阶梯圆筒形大功率的再热机组都设计成多缸结构，按汽缸进汽参数的不同，分别称为高压缸、中压缸和低压缸o 根据不同的工作条件，汽缸可设计制造成单层缸、双层缸和三层缸根据不同布置方式，又有顺向布置、反向布置和对称分流布置大型机组的高中压缸一般为双层合缸或分缸结构，采用反向布置低压缸多为双层缸，对称分流布置o 汽轮机采用的轴承有两种：径向支持轴承和轴向推力轴承。

o 径向支持轴承的作用：o （1）用来承担转子的重量和旋转的不平衡力；o （2）确定转子的径向位置，以保持转子旋转中心与汽缸中心一致，从而保证转子与汽缸、汽封、隔板等静止部分正确的径向间隙o 推力轴承的作用：o （1）承受蒸汽作用在转子上的轴向推力；o （2）确定转子的轴向位置，以保证通流部分动静间正确的轴向间隙推力轴承是汽轮机转子的膨胀死点2、汽机润滑、顶轴和盘车系统 润滑油系统功能 1）给汽轮发电机组的支持轴承、推力轴承和盘车装置提供润滑油 2）向低压缸和发电机的支持轴承提供顶轴油 3）向发电机提供氢气密封备用油（对氢冷机组） 4）为汽轮机机械超速和手动脱扣装置供油2、汽机润滑、顶轴和盘车系统 顶轴油系统功能 1）在低压缸及发电机轴承中形成油膜，防止轴颈与轴瓦间发生干摩擦 2）减少摩擦力矩和盘车装置功率 2、汽机润滑、顶轴和盘车系统 3、汽机轴封系统o 功能o 汽机轴封系统的功能是向汽轮机提供密封蒸汽，在汽轮机正常运行、启动和停止时，防止环境中的空气从轴封处漏入汽轮机或汽轮机汽缸中的蒸汽漏入外界环境中，并回收汽轮机轴封和汽机进气阀阀杆的漏汽。

同时轴封系统也是维持凝汽器真空的必要条件3、汽机轴封系统3、汽机轴封系统3、汽机轴封系统4、凝汽器真空系统 系统组成： 1、汽轮机的真空系统是由凝汽器、循环水泵、凝结水泵、抽气器等组成 4、凝汽器真空系统 冷凝器真空下降的原因： 1）抽真空装置故障； 2）汽轮机轴封运行异常； 3）循环水系统故障而断水； 4）冷凝器漏气汽轮机的凝汽设备凝汽器 凝汽器是一种换热器，将蒸汽冷却成水凝汽器有表面式和混合式两种表面式冷却介质与蒸汽由换热面隔开，混合式与冷却介质与蒸汽混合凝汽器的作用：1、冷端放热、回收工质：在朗肯循环中，起到冷端放热、将排汽凝成水2、建立、维持真空：在汽轮机的尾部建立并维持尽可能高的真空，增大机组的理想焓降，提高蒸汽热力循环效率3、热力除氧、改善凝水品质：借助热力物理分解方法除去凝结水的氧气，提高凝水品质、防止加热器、锅炉设备的氧腐蚀汽轮机的凝汽设备凝汽器 凝汽系统原理：1、在汽、水共存的密闭容器中，其压力决定于汽、水热力平衡温度，即该温度对应的汽、水饱和压力当温度一定时，压力升高使饱和温度上升，部分蒸汽释放汽化潜热凝结为水，导致压力下降。

压力下降又使部分水吸收汽化潜热蒸发，导致压力回升使这一封闭系统处于动态平衡状态因此，要降低容器内的压力，只需降低容器内的温度2、对于汽轮机尾部的凝汽器这样的开口系统，如果进入其内的蒸汽量与排出的凝结水量保持平衡，使汽、水空间的分界面维持稳定，那么，可将它当作准封闭系统在这个准封闭空间内，压力同样决定于汽、水热力平衡温度汽轮机的凝汽设备凝汽器o 冷却介质可用水或空气目前、电力汽轮机的凝汽设备主要用表面式在北方严重缺水地区，采用空气冷却，但大多数采用水冷o 表面式凝汽器分为进口冲击区、主凝区和空气冷却区冷却水分为单流程和双流程冷却水的流程为进口水室、冷凝管、转向水室、出口水室o 单压凝汽器，多压凝汽器汽轮机的凝汽设备凝汽器凝汽器汽轮机的凝汽设备o 循环水系统o 循环水系统是由循环水泵、水源、管道等组成，由循环水泵输送冷却水，来输运蒸汽释放的汽化潜热根据循环水源的不同，分为开式循环和闭式循环两种汽轮机的凝汽设备o 开式循环：对以江、河、湖、海为水源的循环水系统，循环水泵抽取冷却水，在凝汽器中吸收蒸汽释放的汽化潜热后，排放到江、河、湖、海中这样的系统称为开式循环o 闭式循环：冷却水循环使用的系统为闭式循环。

在凝汽器中吸收蒸汽释放的汽化潜热后，冷却水的温度升高，对它进行冷却后方可循环使冷却可用冷却塔或大型水池汽轮机的凝汽设备o 凝结水泵：凝结水泵及时抽吸凝结水输送到低压加热器，维持凝汽器热井水位稳定o 抽气器：抽吸蒸汽凝结过程中释放出的不凝结气体和真空系统不严密漏入系统的空气，保证良好的凝结换热条件不凝结气体的积聚不仅凝汽器内的总压力升高，而且在凝结换热表面阻止蒸汽与冷却面接触，导致换热恶化，凝汽器的真空下降o 抽气器有射流式(射汽抽气器和射水抽气器)和真空泵(水环式、列勃兰式)凝汽器的运行性能指标o 真空：凝汽器传热管区域上部的绝对压力o 冷却水温升：进、出凝汽器的循环冷却水的温度变化o 端差：凝汽器传热管区域上部压力所对应的蒸汽饱和温度与冷却水出口温度的差o 过冷度：凝汽器传热持之以恒区域上部压力所对应的蒸汽饱和温度与热井中凝结水温度的差o 凝结水含氧量：凝结水中含氧量o 汽阻：凝汽器喉部与抽气口间的压差o 水阻：循环冷却水在凝汽器内循环水通道所受的阻力凝汽器的运行性能指标o 极限真空：当凝汽器的真空提高时，汽轮机的可用焓降将受到汽轮机末级叶片蒸汽膨胀能力的限制，当达到膨胀最大值时，与之对应的真空值称为极限真空。

o 最有利真空：在蒸汽参数不变时，提高真空（极限真空内），可以使汽轮机的出力增加，若进入凝汽器的循环水温度不变，要提高真空，只有增加循环水量，从而多消耗厂用电汽轮机因真空的提高所增加的出力和增加循环水多消耗功率之差为最大时的真空，称为最有利真空凝汽器的运行性能指标o 凝汽器端差增加的主要原因：凝汽器冷却水管结垢（包括汽、水侧）；凝汽器汽侧空气含量增加；循环水入口温度过低；循环水量过大o 本厂#1、2机组凝结水系统设两台100%容量定速凝结水泵，一台轴封冷却器，四台低压加热器，一台除氧器，凝结水来自化学凝结水箱o 低压加热器采用疏水逐级自流方式，并设有事故疏水直排凝汽器o 除氧器为混合式除氧器o 给水系统设三台50%容量的给水泵，正常两台运行，一台备用，三台高压加热器o 高压加热器也是采用疏水逐级自流方式，并设有紧急疏水o 热力系统的回热加热，是指从正在运转的汽轮机某些中间级抽出部分蒸汽，送到给水加热器中对锅炉给水进行加热；与之相对应的热力循环叫回热循环，由汽轮机中间级抽出蒸汽叫回热蒸汽；给水在加热器内被加热的过程叫回热过程o 回热加热的意义在于采用给水回热后，一方面汽轮机抽汽所具有的热量用来提高给水温度，另一方面使汽轮机排汽量减少，减少蒸汽在凝汽器中的放热量（冷源损失）。

因此，在蒸汽初、终参数相同的情况下，采用给水回热循环的热效率比朗肯循环热效率有显著提高加热器内部结构除氧器外形图除氧器o 除氧器的任务：及时除去锅炉给水中溶解的氧气和其它气体，以防止热力设备的腐蚀和对传热的影响o 电厂中采用的除氧方法是热力除氧热力除氧的工作原理o 热力除氧的工作原理是建立在亨利定律和道尔顿定律的基础上o 亨利定律：在一定温度下当液体和气体间处于平衡状态时，单位体积中溶解的气体量与水面上该气体的分压力成正比o 道尔顿定律：混合气体的全压力等于各组成气体的分压力之和热力除氧的工作原理o 除氧器中的水被加热时，其蒸发的蒸汽量增加，从而使水面上蒸汽的分压力升高，相应的其它气体的分压力降低当水被加热至饱和状态时，水面上水蒸汽的压力就会接近全压力，此时其它气体的分压力将趋近于0，于是溶解在水中的气体将会从水中逸出而被除去热力除氧的工作原理o 保证热力除氧效果的条件：o 1.水应加热到除氧器工作压力下的饱和温度o 2.必须把水中逸出的气体及时排走，以保证水面上气体的分压力趋近于0o 3.被除氧的水与加热蒸汽应有足够的接触面积，蒸汽与水应逆向流动，保证有较大的不平衡压差 汽轮机调节保护的任务与系统组成o 1.汽轮机调节保护系统的任务o 供电品质：发电厂的任务是向用户提供品质优良的电能。

电能的品质是电压和频率o 同步发电机的特性：同步发电机的端电压决定于无功功率，频率决定于有功功率无功功率决定于励磁，有功功率决定于原动机的功率故电网的电压调节归励磁系统，频率调节归汽轮机的功率控制系统o 汽轮机调速系统：汽轮机是发电厂的原动机，在机组并网运行时，根据电网周波(频率)偏差改变调节汽门的开度，即改变进汽量和焓降，由发电机的有功功率变化满足外界负荷要求故汽轮机调节系统有时称为调速系统o 电网负荷要求变化的基本特征：在一天24小时内，电网负荷要求随人们生活、工作节律而变基本特征是以24小时为周期的大幅、慢变上迭加随机、小幅、快变波动o 一次调频：对随机、小幅、快速的外界负荷上下波动，电网频率将在额定值附近波动，汽轮机调节系统感受电网频率(周波)变化改变有功功率输出满足外界负荷要求这样的调节过程称为一次调频汽轮机功率的改变量正比于频率差，一次调频满。