汽轮机基本概念、工作原理介绍.docx

一、汽轮机的基本概念及工作原理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 动机由于其具有热效率高、运转平稳、输出功率大、事故率低 等优点，广泛应用于拖动发电机、大型风机水泵及船舶的动力设 备依其做功原理的不同，可分为冲动式汽轮机和反动式汽轮机 两种类型两种类型各具特点，各有其发展的空间冲动式汽轮机：蒸汽的热能转变为动能的过程，仅在喷嘴中 发生，而工作叶片只是把蒸汽的动能转变成机械能的汽轮机即 蒸汽仅在喷嘴中产生压力降，而在叶片中不产生压力降反动式汽轮机：蒸汽的热能转变为动能的过程，不仅在喷嘴 中发生，而且在叶片中也同样发生的汽轮机即蒸汽不仅在喷嘴 中进行膨胀，产生压力降，而且在叶片中也进行膨胀，产生压力 降冲动式与反动式在构造上的主要区别在于： 冲动式：动叶片出、入口侧的横截面相对比较匀称，汽流通 道从入口到出口其面积基本不变反动式：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，汽流通道从入口到出口呈渐缩状最简单的汽轮机单级汽轮机结构由轴、转轮、叶片和喷嘴组 成，工作原理为：具有一定压力和温度的蒸汽通入喷嘴膨胀加速， 此时蒸汽压力、温度降低，速度增加，蒸汽热能转变为动能，然 后，具有较高速度的蒸汽由喷嘴流出，进入动叶片流道，在弯曲 的动叶片流道内，改变汽流方向，给动叶片以冲动力，产生了使 叶轮旋转的力矩，带动主轴旋转，输出机械功，完成动能到机械 能的转换。

热能f动能f机械能，这样一个能量转换的过程，便构成了 汽轮机做功的基本单部分元，通常称这个做功单元为汽轮机的 级由于单级汽轮机的功率较小，且损失大，故使汽轮机发出更 大功率，需要将许多级串联起来，制成多级汽轮机多级汽轮机 的第一级又称为调节级，该级在机组负荷变化时，是通过改变部 分进汽量来调节汽轮机负荷，而其它级任何工况下都为全周进 汽，称为非调节级汽轮机分类按热力过程可分为：1、 凝汽式汽轮机：进入汽轮机做功的蒸汽，除少量漏汽外， 全部或大部分排入凝汽器，形成凝结水2、 背压式汽轮机：蒸汽在汽轮机内做功后，以高于大气压 力被排入排汽室，以供热用户采暖和工业用汽3、 调整抽汽式汽轮机：将部分做过功的蒸汽以某种压力下 抽出，供工业用或采暖用4、 中间再热式汽轮机：将在汽轮机高压缸做完功的蒸汽， 再送回锅炉过热器加热到新蒸汽温度，回中、低压缸继续做功按蒸汽初蒸汽分类：1、 低压汽轮机：新汽压力为1.2〜1.5MPa；2、 中压汽轮机：新汽压力为2.0〜4.0MPa；3、 次高压汽轮机：新汽压力为5.0〜6.0MPa；4、 高压汽轮机：新汽压力为 6.0〜10.0MPa；还有超高压、亚临界压力、超临界压力汽轮机等等。

汽轮机型号表达方式： 我国采用汉字拼音和数字来表示汽轮机的型号型号中第一 组符号的汉字拼音，表示汽轮机的热力特性或用途，数字表示汽 轮机的额定功率，第二组符号由数字组成，表示汽轮机主蒸汽参 数例如N6-2.35 凝汽式，额定功率6MW，初压2.35MPa B3-3.43/0.49 背压式，额定功率3MW，初压3.43MPa 背压 0.49MPa针对水泥余热资源品位低、流量大的特点 ,在满足水泥工艺 要求前提下,为充分利用余热热能，宁三线采用多级冲动混压凝 汽式带减速机型汽轮机利用参数较低的主蒸汽和来自闪蒸器的 饱和蒸汽发电，汽轮机额定功率9100kW，排气压力-95.6kPa,转 速3000rpm,级数9级,工作状态下额定蒸汽条件：入口蒸汽压力主蒸汽低压混汽0.689Mpa0.137Mpa入口蒸汽温度317饱和入口蒸汽流量50.86t/h1.46t/h汽轮机为直联式汽轮机，通过减速机后转速为3000rpm,这 样汽轮机的整体尺寸较小，暖机和冲转所需的时间较短，便于汽 轮机停机后能够在短时间内迅速再投入，适应窑系统工况的波 动针对汽轮机后几级叶片水份较多、易发生水蚀现象的特点， 在低压部分特别设计了集水槽和疏水孔，充分利用转子转动的离 心力分离水珠，避免水蚀。

另在末两级叶片前部覆盖了一层特殊 合金，以减轻水击产生的损伤汽轮机的调节系统采用电、液（压）调节方式，感应机构为 电磁式，执行机构为液压传动式调节系统稳定可靠，保证了汽 轮机在设计范围内的任何工况下稳定运行汽轮机油系统组成有:油箱装置、油雾排气扇、油净化器、 油冷却器、润滑油过滤器、调节油过滤器、主油泵、辅助油泵、 紧急油泵、控制（润滑）油压调节阀、油温调节阀及相应的管道 等润滑油主要作用是为保证各轴承部位的润滑、冷却、清洗及 防止氧化等，另外,汽轮机的调节、保护系统均采用油作为工质主油泵作用：是汽轮机正常运行时，向汽轮机发电系统供油 为轴驱动齿轮泵，转速 3000rpm电动交流润滑油泵作用：汽轮机组启动与停止时向汽轮机系 统供油直流油泵作用：当汽轮机系统主油泵及交流润滑油泵无法启 动时，该泵启动向系统供油盘车装置：在机组升温启动与机组停车降温时带动转子，使 汽机转子均匀受热型式：手动啮合电机驱动自动分离式真空泵作用：将凝汽器内的不凝结气体抽出以保持较高的真空度，使做过功的蒸汽能充分冷凝，设计真空-95.6kPa汽封蒸汽凝汽器：使汽封部蒸汽凝结成水重新参加系统循 环，并回收蒸汽所携带热能。

冷却水为凝结水，热交换加热二、汽轮机静止部分的结构汽轮机静止部分的结构由汽缸、隔板和喷嘴组、轴封及隔板 汽封、轴承组成1、汽缸汽轮机的汽缸是将调节汽室及喷嘴、隔板、轴封、滑销等连 成一体，与汽轮机转子组成通流部分，从而保证蒸汽在汽轮机内 做功过程的基础部件中小型汽轮机都是单层汽缸，整体呈圆柱形，由中分面将汽 缸分为上下两部分，上半部分叫上汽缸，又称为汽缸盖，下半部 叫下汽缸上下汽缸在接合面处用大螺栓连成一体每半汽缸又 分为高压缸（前汽缸）、低压缸（后汽缸）两部分汽缸滑销系统：无论汽轮机汽缸怎么前后左右膨胀，有个点 的相对位置却不变，这个点称为汽缸膨胀的死点2 、隔板和喷嘴组隔板是由隔板外缘、喷嘴、隔板体构成的圆形板状组合件， 通常将装在调节汽室上的喷嘴组合体简称为喷嘴组，汽轮机通过 各个调速汽阀，控制各自的喷嘴，达到控制汽轮机进汽量的目的， 从而使机组启动时能平稳地控制转速，并入电网后稳定地调整负 荷3、轴封及隔板汽封轴封与隔板汽封统称为汽封轴封又称为轴端汽封，即转子穿出汽缸两端处的汽封汽轮 机高压端轴封称为高压轴封，在单缸汽轮机中又称为前轴封，它 的作用是防止高压蒸汽漏出汽缸，造成工质损失，汽轮机效率降 低，并可使轴颈处被加热或蒸汽冲进轴承造成润滑油质恶化。

低 压端轴封称为低压轴封，用来防止空气漏进汽缸，造成真空度下 降，使真空恶化在单缸汽轮机中又称为后轴封我厂为密封迷 宫填料，分成 4 或6 段在填料盒内用圈弹簧压紧装在隔板汽封槽中的汽封称为隔板汽封，用来阻碍蒸汽绕过 喷嘴而造成的能量损失，并使叶轮上的轴向推力增大采用曲径 式汽封，一方面漏汽间隙减小，另一方面汽封片较多，每一个汽 封片形成一个缩孔，产生一次节流作用，漏汽量逐级减少减少隔板汽封闭损失方法：（1） 加装隔板汽封片，减少漏汽量；（2） 在动叶片根部安装径向汽封片；（3） 在叶轮上开平衡孔，使隔板漏汽经平衡孔漏向级后通流部分汽封是动叶柵顶部和根部处的汽封，用来阻碍蒸汽 从动叶柵两端散逸，使做功能力降低4、轴承汽轮机的轴承按受力方式分为支持轴承和推力轴承两种1）支持轴承 用来支承汽轮机转子的重力，保持动静件 中心一致，从而保证动静件之间的辐向间隙在规定范围内2）推力轴承 用来平衡转子的轴向推力，确定转子膨胀 的死点，从而保证动静件之间的轴向间隙在设计范围内三、汽轮机转子的结构汽轮机转子是汽轮机最重要的部件，由主轴、叶轮、叶片、 推力盘、轴套、联轴器等组成按其结构分为套装式转子、整体锻造转子、组合式转子和焊 接转子。

1、套装式转子是将叶轮热装在加工好外径尺寸的主轴上构成的，叶轮与主 轴用键连接优点是加工方便不利因素是适应高温条件较差， 在高温下过大温差会使热装过盈消失，致使叶轮松动2、整体锻造转子转子是由一块钢料整体锻造而成，因此不存在高温下的松弛 现象，整体锻造转子，轴向尺寸较小，结构紧凑，适应于高温区 域运行，缺点是加工难度大，锻件较大，质量难保证，转子材料 须由耐高温的好材料制作汽轮机叶片由叶顶、叶片型线部分和叶根三部分组成。