汽輪機設備 課程教案.doc

汽輪機設備 課程教案授課時間第 周節(jié) 次課 題緒論課 型理論課（ ）、實踐課（ ）、習題題（ ）、其它（ ）教學時數(shù)2教 學目 的1.了解汽輪機的用途?；驹?.能識讀汽輪機的型號3.掌握不同汽輪機的工作特點教 學方 法講授、啟發(fā)、做練習教 學重 點難點：汽輪機的原理審 批教 學 內 容課堂組織（10min）1. 檢查到課人數(shù)2. 說明本課程的重要性新課內容（80min）緒 論 一、汽輪機的用途：汽輪機是將蒸汽的能量轉換成為機械功的旋轉式動力機械。 二、汽輪機發(fā)展概述： 自1883年第一臺軸流式汽輪機誕生至今，汽輪機發(fā)展經(jīng)歷了兩個階段，第一階段是各類型汽輪機全面問世階段（18831925），第二階段是向高參數(shù)、高效率、大容量方向發(fā)展階段。 1883年拉伐爾創(chuàng)造第一臺軸流式汽輪機； 18841894年巴森斯（英）軸流式多級反動式汽輪機、輻流式汽輪機、背壓式汽輪機； 1900年寇蒂斯造復速級汽輪機；造多級沖動式汽輪機； 1920年造給水回熱式汽輪機； 1925年造出中間再熱式汽輪機。三：汽輪機級的工作原理 （一）沖動作用原理。沖動力：改變其速度的大小和方向則產生一沖動力或汽流改變流動方向對汽道產生一離心力，此力為沖動力。此力的大小取決于單位時間內通過動葉通道的蒸汽質量及其速度的變化。（二）反動作用原理。反動力：因汽流膨脹產生一相反力（汽體壓力變化），如火箭。此力的大小取決于汽體壓力的變化。作用在動葉片上的里有：沖動力，反動力四、汽輪機分類和型號： 1. 按工作原理：沖動式、反動式； 2. 按熱力特性：凝汽式、背壓式、調整抽汽式、抽汽背壓 式、中間再熱式、混壓式； 3. 按汽流方向；軸流式、輻流式； 4. 按用途：電站、工業(yè)汽輪機、船用、凝汽供暖式； 5、按進汽參數(shù)：低壓、中壓、高壓、超高壓、亞臨界、超 臨界； 6、按容量：大功率、小功率； 型號：*/*/*汽輪機類型，用漢語拼音表示。 N凝汽式汽輪機 B背壓式汽輪機 C一次調節(jié)抽汽式汽輪機 CC二次調節(jié)抽汽式汽輪機 CB調節(jié)抽汽背壓式汽輪機 H船用汽輪機 Y移動式汽輪機 *額定功率 */*/*蒸汽參數(shù) *變型序號 內容小結（5min）汽輪機是將工質(蒸汽)的能量轉變?yōu)槠啓C機械能的一個能量轉換過程。工質的熱能在噴嘴柵中(也可以有部分在動葉柵中)首先轉變?yōu)楣べ|的動能，然后在動葉柵中再使這部分動能轉變?yōu)闄C械能。 作業(yè)布置（5min）第8頁1.2.4.5.7教 學后 記 汽輪機設備 課程教案授課時間第 周節(jié) 次課 題單元一：汽輪機工作原理課題一：蒸汽在噴嘴中的流動課 型理論課（ ）、實踐課（ ）、習題題（ ）、其它（ ）教學時數(shù)2教 學目 的1.掌握蒸汽在噴嘴里的能量轉換過程2.學會能量轉換的計算方法教 學方 法講授、啟發(fā)、做練習教 學重 點難 點難點：能量轉換的計算方法 重點：能量轉換過程審 批教 學 內 容課堂組織（10min）1.檢查到課人數(shù)2.總結上課引出新課新課內容（80min） 課題一：蒸汽在噴嘴中的流動級的簡化一元流動模型和基本方程： 1.模型（1）穩(wěn)定的；（2）、絕熱的；（3）、一元的；(4)、工質是理想氣體；1. 基本方程式： 蒸汽在噴嘴里的熱力過程（一） 蒸汽在噴嘴里的熱力過程（二） 滯止參數(shù)當用下角0與1分別表示噴嘴進出口處的狀態(tài)時，上式表明，蒸汽在噴嘴出口處的動能是由噴嘴進口和出口的蒸汽參數(shù)決定的，并和噴嘴進口蒸汽的動能有關。當噴嘴進口蒸汽動能很小，并可忽略不計時，噴嘴出口的蒸汽流速僅是熱力學參數(shù)的函數(shù)。若噴嘴進口蒸汽的動能不能忽略不計，那么我們可以假定這一動能是由于蒸汽從某一假想狀態(tài)0*等比熵膨脹到噴嘴進口狀態(tài)0時所產生的，在這一假想狀態(tài)下，蒸汽的初速為零。換言之，參數(shù)p0*、 v0*是以初速c0從p0、v0等比熵滯止到速度為零時的狀態(tài)，我們稱p0* 、 v0* 、 h0*等為滯止參數(shù)。滯止參數(shù)在h-s圖上的表示如圖所示 。 二、蒸汽在噴嘴中的流動速度（一） 蒸汽在噴嘴出口的理想速度 或 （二） 蒸汽在噴嘴出口的實際速度（1） 噴嘴的速度系數(shù) 實際流動是有損失的，汽流實際速度小于汽流理想速度。通常用噴嘴速度系數(shù)j來考查兩者之間的差別（通常取 j= 0.97 )。這樣，噴嘴出口的汽流實際速度為 ：（2）噴嘴出口實際速度（3）噴嘴損失實際流動過程中的噴嘴動能損失，即噴嘴損失三、蒸汽在斜切噴嘴里的膨脹過程（一）蒸汽在斜切噴嘴里的膨脹特點（1）漸縮噴斜切嘴（2）縮放噴嘴，其現(xiàn)象也相似。當噴嘴背壓低于出口截面AB的設計壓力時，蒸汽在斜切部分ABC內就要發(fā)生膨脹和偏轉。（二）氣流偏轉角的計算 由上式可見，若已知噴嘴壓比蒸汽定摘指數(shù)及噴嘴出口角,就可算出偏轉角。（三） 噴嘴斜切部分的膨脹極限內容小結（5min）具有一定壓力、溫度的蒸汽通過汽輪機的級時，首先在靜葉柵通道中得到膨脹加速，在此過程中流量和速度都有損失，其實際流量和速度的計算都是建立在理想基礎之上的。作業(yè)布置（5min）第37頁4教 學后 記 汽輪機設備 課程教案授課時間第 周節(jié) 次課 題單元一：汽輪機工作原理課題二：蒸汽在動葉中的流動課 型理論課（ ）、實踐課（ ）、習題題（ ）、其它（ ）教學時數(shù)2教 學目 的1.掌握蒸汽在動葉里的能量轉換過程2.學會能量轉換的計算方法教 學方 法講授、啟發(fā)、做練習教 學重 點難 點難點：能量轉換的計算方法 重點：能量轉換過程審 批教 學 內 容課堂組織（10min）1.檢查到課人數(shù)2.總結上課引出新課新課內容（80min）課題二：蒸汽在動葉中的流動一、蒸汽在動葉里的熱力過程動葉片實際是“旋轉的噴嘴”將C轉換成W，則一切運算規(guī)律與蒸汽在噴嘴中的情況一樣。二、動葉的速度三角形 （一） 動葉柵進出口速度三角形（二） 動葉柵進出口速度三角形1.動葉出口蒸汽的相對速度（1）理想相對速度 （2） 動葉速度系數(shù)動葉速度系數(shù)：動葉出口實際相對速度與動葉出口理想相對速度之比。（3）實際相對速度（4）動葉損失：動葉能量損失系數(shù)：的大小與葉型、葉高、反動度、表面光潔度等有關，通常取0.850.952.動葉出口蒸汽的絕對速度3. 余速損失：中間級：余速可被下一級利用；孤立級：余速不被下一級利用。用來表示余速利用的程度。三、蒸汽對動葉的輪周功率（一）蒸汽對動葉的作用力作用在動葉上的汽流力可歸結為產生旋轉機械功的切向力(又稱輪周力)和不產生機械功的軸向力。由動量定律求得。利用速度三角形關系進行計算。1.輪周力Fu：是對動葉做功的力2.軸向力：產生軸向推力不做功式中：全周進汽：Az=dmlb 部分進汽：Az=dmlbe蒸汽對動葉總作用力Fb（二）輪周功率和輪周功1.輪周功率概念：單位時間內蒸汽推動葉輪旋轉所作出的機械功稱為輪周功率。 計算式；2.輪周功1kg蒸汽產生的輪周功Wu等于級的輪周有效比焓降hu。內容小結（5min） 動葉柵可以看作旋轉的噴嘴，引入相對速度的概念和冬夜速度三角形后，噴嘴的計算方法同樣適用于動葉，蒸汽在動葉中膨脹做功，沖動力和反動力共同作用，將蒸汽的動能進一步轉換為機械能，其轉換過程有輪周功率和輪周功公式定量計算而得。作業(yè)布置（5min）第37頁5教 學后 記 汽輪機設備 課程教案授課時間第 周節(jié) 次課 題單元一：汽輪機工作原理課題三：級內損失級效率課題四：級的速比與級效率之間的關系課 型理論課（ ）、實踐課（ ）、習題題（ ）、其它（ ）教學時數(shù)2教 學目 的1.了解級內損失有哪些2.能分析級內損失產生的原因教 學方 法講授、啟發(fā)、做練習教 學重 點難點：分析級內損失產生的原因分析輪周功率與最佳速比之間的關系 審 批教 學 內 容課堂組織（10min）1.檢查到課人數(shù)2.總結上課引出新課新課內容（80min）第三節(jié)：級內損失與級效率一：級內損失（一） 葉高損失hl葉柵損失：葉型損失（包括噴嘴損失、動葉損失，由附面層中摩擦損失、附面層脫離引起的渦流損失、尾跡損失、沖波損失組成）（二） 扇形損失h12時，采用直葉片8時，采用扭葉片（變截面葉片）（三） 葉輪摩擦損失hf蒸汽之間，蒸汽與葉輪之間都存在摩擦。高壓部分v2t小，hf則增加；低壓部分v2t大，hf則減少；小汽輪機，D較小，hf則增加；（四） 部分進汽損失he（e11、鼓風損失hw 2、斥汽損失hs （五） 漏汽損失hleak1、隔板漏汽損失hp2、葉頂漏汽損失ht（六） 濕汽損失hx二、汽輪機級的相對內效率和內功率（1） 級的相對內效率（級效率）定義：級的有效焓降與級的理想能量之比級的相對內效率是衡量級內能量轉換完善程度的最終指標，與所選用的葉型、速比、反動度、葉柵的高度等有密切關系，也與蒸汽的性質、級的結構有關。（2） 級的內功率（有效功率） 第四節(jié)：級的輪周功率與最佳速比一、輪周效率與速比的關系 令，稱為速比。（一）純沖動級若級的理想滯止比焓降不變，對于純沖動級來說也就是噴嘴滯止理想比焓降和均不變，以改變圓周速度達到改變速比 （二）反動級為了得到輪周效率的最大值，必須使x1(2cos1-x1)之值為最大 （三）.沖動級 沖動級的反動度一般在0.050.30之間，對于余速可被利用的沖動級，根據(jù)速度三角形和這種級的特點，由式(1320)可推導出它的輪周效率的表達式： 其中（四）速度級1.速度級的特點其構造特點是在一個級的葉輪上安裝有兩列動葉柵，在兩列動葉柵之間再加裝一列轉向導葉，以改變第一列動葉出口的汽流方向與噴嘴出口汽流的方向一致，如圖1-16所示。因此，應用速度級可在葉輪直徑較小的條件下，利用較大的蒸汽比焓降，而仍能保持有較高的效率。速度級一般是用于汽輪機的調節(jié)級，或制成單級汽輪機。 2.速度級的速度三角形因為復速級常單獨做成單級汽輪機或做成多級汽輪機的調節(jié)級，故余速利用系數(shù)0。速度三角形可以畫成下圖3.速度級的輪周功率和輪周功（1）輪周功率（2）輪周功（3）速度級的損失及輪周功率4.速度級的最佳速比5.速度級與單列級的比較（1）比焓降（2）輪周功率在最佳速比時上述級的最高輪周效率，反動級的最高，復速級的最低。只有在中、小型機組上才采用復速級；在x1=0.28之間，復速級的才高于單列級，因此在x10.28時復速級才有被采用的價值。內容小結（5min）級的相對內效率考慮了幾內各項損失，減小級內損失，可提高相對內效率。輪周效率與噴嘴能量損失、動葉能量損失和余速損失有關。速比是確定輪周效率的重要參數(shù)，也是影響級的作功能力的因素，隨轉速或級焓降的變化，而在較大范圍內變化。作業(yè)布置（5min）第37頁6、7教 學后 記汽輪機設備 課程教案授課時間第 周節(jié) 次課 題單元一：汽輪機工作原理課題五：多級汽輪機課題六：汽輪發(fā)電機組的效率和經(jīng)濟指標課 型理論課（ ）、實踐課（ ）、習題題（ ）、其它（ ）教學時數(shù)2教 學目 的1.掌握多級汽輪機各種損失產生的原因及效率的計算2.里了解汽輪發(fā)電機組的經(jīng)濟指標教 學方 法講授、啟發(fā)、做練習教 學重 點難點：多級汽輪機的損失產生的原因 審 批教 學 內 容課堂組織（10min）3. 檢查到課人數(shù)總結上課引出新課新課內容（80min）一、多級汽輪機的損失外部損失：不直接影響蒸汽狀態(tài)的損失；內部損失：直接影響蒸汽狀態(tài)的損失；1.多級汽輪機的外部損失（1）外部漏汽損失軸封系統(tǒng)：正壓軸封 負壓軸封1）齒形汽封的工作原理：漏汽量：要減少漏汽量，則應減小漏汽面積、降低流速、但不能隨意改變。只有一個辦法降低C：將漏汽間隙用齒片分成間隙，即加裝汽封，所以應減小齒隙兩側的壓差。蒸汽通過汽封是一個節(jié)流過程，壓力不斷降低，將總壓差分成份，分配在每一片汽封齒上，使每一汽封片兩側的壓差很小，減少了漏汽量。2）芬諾曲線：漏汽在汽封齒中流動時遵循的c=常數(shù)的曲線，反映蒸汽通過汽封齒的熱力過程。2.多級汽輪機的內部損失1) 汽輪機進汽機構的節(jié)流損失：與管道的長短、閥門的型線、蒸汽的流速等因素有關。p0=(0.030.05)p02) 汽輪機的級內損失3) 汽缸導汽管之間的阻力損失：ps=(0.020.03)ps4) 排氣阻力損失：（由于損失的存在，有時會使末級后壓力高于凝汽器內的壓力） pc=（0.020.06）pc5) 中間再熱管道的損失：pr =（8%12%）pr二、多級汽輪機的熱力過程：多級沖動式汽輪機熱力過程線：如圖三、多級汽輪機的重熱現(xiàn)象和重熱系數(shù)（一）重熱現(xiàn)象在水蒸氣的h-s圖上等壓線是沿著比熵增大的方向逐漸擴張的，也就是說，等壓線之間的理想比焓降隨著比熵的增大而增大。這樣上一級的損失(客觀存在)造成比熵的增大將使后面級的理想比焓降增大，即上一級損失中的一小部分可以在以后各級中得到利用，這種現(xiàn)象稱為多級汽輪機的重熱現(xiàn)象。 （二）重熱現(xiàn)象對相對內效率的影響此時全機的相對內效率為 （三）重熱系數(shù)的影響因素 (1)多級汽輪機各級的效率。 (2)多級汽輪機的級數(shù)。當級數(shù)越多，則上一級的損失被后面級利用的可能性越大，利用的份額也越大,值將增大。 四多級汽輪機的余速利用1.余速利用對多級汽輪機熱力過程的影響 余速利用后，整機熱力過程線左移，整個過程的熵增減小，汽輪機的效率提高。2余速利用對級效率的影響3實現(xiàn)余速利用的條件五、多級汽輪機的軸向推力（一）多級汽輪機的軸向推力1、作用在動葉上的FZ12、作用在葉輪面上的FZ23、作用在輪轂上或轉子凸肩上的FZ34、作用在軸封凸肩上的FZ4單級所受的軸向推力：Fi= FZ1+ FZ2 FZ3+ FZ4汽輪機所受的總軸向推力FZ=FZi（二）多級汽輪機的軸向推力的平衡方法1、加裝平衡活塞（常用于反動時汽輪機）；2、葉輪上開平衡孔；3、汽缸的反向布置和汽缸內的分流；4、加裝推力軸承。 課題六：汽輪發(fā)電機組的效率和經(jīng)濟指標一、 汽輪發(fā)電機組的效率絕對效率：將發(fā)電廠熱力系統(tǒng)作為研究對象，輸入能量為每千克蒸汽在鍋爐中的吸熱量。相對效率：將汽輪機組為研究對象，輸入能量為汽輪機的理想焓降。g=Pel/Peel=Pel/Pt=（Pel/P e）（Pe/P i）（Pi/P t）=gmig=97%99%Pel=GHtgmi =DHtgmi/3600有回熱抽汽時用折合焓降計算絕對效率循環(huán)效率：任一絕對效率等于同一相對效率與循環(huán)效率的乘積。ai=itae=et=imtael=elt=imgt內容小結（5min） 增加汽輪機單機功率的途徑，為采用多級汽輪機。上一級損失中的一小部分可以在以后各級中得到利用，這種現(xiàn)象稱為多級汽輪機的重熱現(xiàn)象。重熱現(xiàn)象可以提高汽輪機的相對內效率。由于重熱現(xiàn)象還存在余速利用的問題作業(yè)布置（5min）第37頁8、10、11教 學后 記 汽輪機設備及運行 課程教案授課時間第 周節(jié) 次課 題單元二：汽輪機設備結構課題一：動葉片課題二：葉片的振動課 型理論課（ ）、實踐課（ ）、習題題（ ）、其它（ ）教學時數(shù)2教 學目 的1.掌握葉片的作用、結構和形式2.了解葉片的受力情況教 學方 法講授、啟發(fā)教 學重 點難 點難點：葉片受力分析 重點：葉片的作用、結構和形式審 批教 學 內 容課堂組織（10min）1、檢查到課人數(shù)2、總結上課引出新課新課內容（80min） 單元二：汽輪機設備結構課題一：動葉片 一、葉片的結構和類型葉片的結構一般由葉型、葉根和葉頂三部分組成。 1.葉根2.葉型3.葉頂 拉筋為612mm的實心或空心金屬圓桿，穿在葉型部分的拉筋孔中。拉筋與葉片間可以采用焊接結構(焊接拉筋)，也可以采用松裝結構(松裝拉筋或阻尼拉筋)。通常每級葉片上穿12圈拉筋，最多不超過3圈。二、葉片的受力（一）葉片的拉應力（二）葉片的彎應力課題二：葉片的振動 動葉片的振動基本型式 葉片在不均勻汽流力的作用下，可以產生彎曲振動和扭轉振動兩種型式。彎曲振動又可分為切(即輪周向)向振動和軸向振動，扭轉振動主要發(fā)生于長扭葉片。單葉片振型分類 彎曲振動 撓最大、最小主慣性軸的振動。切向振動 由于葉片的最大主慣性軸與輪周方向的夾角較小，故將繞截面最小主慣性軸的振動稱為切向振動。一、引起葉片振動的激振力二、葉片的振型 工程上根據(jù)激勵力的諧波特征和葉片自振頻率的分布，將實際中對葉片運行安全影響較大的振型稱之為主振型。主振型有三個，即切向A0型振動的動頻率與低頻激振kn；切向B0型振動的動頻率與高頻激振znn；切向A0型振動的動頻率與高頻激振znn三、葉片的自振頻率 自振頻率的大小，與葉片的截面形狀I、材料機械特性E、密度等有關。要改變自頻率，應著重于改變葉片的抗彎剛度和材料的線密度。四、葉片的振動安全準則五、葉片的調頻葉片調頻和減小葉片動應力的方法內容小結（5min）動葉片安裝在轉子葉輪(沖動式汽輪機)或轉鼓上，把蒸汽的動能轉換成機械能，使轉子旋轉。動葉片由于受到周期性變化的氣流力的影響，將產生振動，他們必須滿足各自的強度安全準則作業(yè)布置（5min）第 85頁1、2、3、4、5、6教 學后 記汽輪機設備及運行 課程教案授課時間第 周節(jié) 次課 題單元二：汽輪機設備結構課題三：轉子課題四：聯(lián)軸器和盤車裝置課 型理論課（ ）、實踐課（ ）、習題題（ ）、其它（ ）教學時數(shù)2教 學目 的1.掌握轉子的結構、形式和特點2.理解臨界轉速的概念3.理解聯(lián)軸器和盤車裝置的工作原理教 學方 法講授、啟發(fā)教 學重 點難 點難點：臨界轉速重點：轉子的結構、盤車裝置的工作原理審 批教 學 內 容課堂組織（10min）1、檢查到課人數(shù)2、總結上課引出新課新課內容（80min）課題三：轉子一、轉子的分類 汽輪機轉子可分為輪式轉子和鼓式轉子兩種基本類型。1套裝轉子2整鍛轉子3組合轉子 4焊接轉子二、葉輪的結構和分類 沖動式汽輪機的轉子上都有葉輪，用來裝置動葉片并將葉片上的轉矩傳遞到主軸上。葉輪由輪緣和輪面組成，安裝式葉輪還有輪鼓。輪緣是安裝葉片的部位，其結構取決葉根型式，輪轂是為了減小內孔應力的加厚部分；輪面將輪緣與輪轂連成一體。高、中壓級葉輪上通常開有57個平衡孔，以疏通隔板漏汽和平衡軸向推力。 葉輪的結構形式 等厚度葉輪 錐形葉輪 雙曲線葉輪 等強度葉輪三、轉子的臨界轉速汽輪機轉子的臨界轉速的概念汽輪機轉子的轉速升高到一定值時，轉子會發(fā)生強烈振動，軸承座的振幅明顯增加，轉速高于這值后，振幅又減小，轉速繼續(xù)升高至另一值時，振幅又增加，在工程中，把出現(xiàn)振幅峰值的轉速稱為轉子臨界轉速。（一） 等直徑均布質量轉軸的臨界轉速（二） 汽輪機轉子的臨界轉速（三） 轉子臨界轉速的校核標準以汽輪機的工作轉速高于還是低于第一臨界轉速分類，把轉子分為撓性轉子和剛性轉子兩大類，高于第一臨界轉速的轉子稱為撓性轉子，低于第一臨界轉速的轉子稱為剛性轉子。轉子轉動過程中，隨著轉速的提高，轉子的振幅逐漸減小，即振幅等于偏心距，但方向相反，意味著偏心離心力方向繞幾何中心點轉過180度，與彈性恢復力方向一致，并把轉子質心拉向軸承連線的中點，于是質心點和軸承中心點重合，這種現(xiàn)象稱為自動定心。轉子的橫向轉速與該臨界轉速相等，說明：轉子在臨界轉速條件下的運動與受力情況和轉子在橫向振動時不一致。臨界轉速運動為轉子繞軸線渦動，在旋轉過程中應力的方向不改變，無疲勞問題，轉子在作橫向振動時，轉子上各點在振動一次的過程中，應力方向在改變，存在疲勞問題。臨界轉速或轉子橫向振動都是共振現(xiàn)象，在本質上是一樣的，軸系的自振頻率等于激振力頻率或整數(shù)被，只是表現(xiàn)形式不同。汽輪發(fā)電機組的軸系扭振原因是軸承中心，轉子軸心，旋轉中心三者不再同一直線上。油膜振蕩：動膜作用能引起油膜自激振動，先由小擾動把軸心壓下，使軸承下部油膜變薄，油量變化，使軸頸中心供軸瓦甩動，軸下面的油膜厚度變化，當油渦動角速度與臨界速度合拍出現(xiàn)油膜共振，即油膜振蕩或油擊。汽輪機啟動或停機過程中，對其零件而言，是加熱和冷卻的過程，這些零件由于溫度變化而產生的膨脹或收縮變形稱為熱變形；又溫度變化引起的應力稱為溫度應力，又稱熱應力。第七節(jié)：盤車裝置 課題四：聯(lián)軸器和盤車裝置一、聯(lián)軸器 聯(lián)軸器又叫靠背輪，用來連接汽輪機的各個轉子以及發(fā)電機轉子，并將汽輪機的扭矩傳給發(fā)電機。在多缸汽輪機中，如果幾個轉子合用一個推力軸承，則聯(lián)軸器還將傳遞軸向推力；如果每個轉子都有自己的推力軸承，則聯(lián)軸器應保證各轉子的軸向位移互不干擾，即不允許傳遞軸向推力。聯(lián)軸器通常有三種型式，即剛性聯(lián)軸器、半撓性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。剛性連軸器 聯(lián)軸器 螺栓 盤車齒輪 半撓性聯(lián)軸器 聯(lián)軸器 波形套筒 螺栓 二、盤車裝置1）提供一套盤車裝置，在汽機轉速降至零轉速時，既能電動盤車，也能手動盤車。2）采用低速盤車，盤車裝置是自動嚙合型的，能使汽輪發(fā)電機組轉子從靜止狀態(tài)轉動起來。3）盤車裝置的設計能做到在停機時自動投入，并能在汽輪機沖轉達到一定轉速后自動退出。盤車裝置與頂軸油系統(tǒng)間設聯(lián)鎖。4）提供一套壓力開關和壓力聯(lián)鎖保護裝置，防止在油壓建立之前投入盤車，盤車裝置正在運行而油壓降低到不安全值時能發(fā)出報警，當供油中斷時能自動停止運行。 內容小結（5min） 轉子是汽輪機轉動部件的總和，轉子可分為輪式轉子和鼓式轉子兩種基本類型。輪式轉子有套裝轉子 ；整鍛轉子 ；組合轉子 ；焊接轉子幾種，適用于不同場合。但汽輪機轉速等于其軸系臨界轉速時，機組要發(fā)生強烈振動，所以汽輪機的工作轉速要避開臨界轉速。為保證汽輪機啟停過程對轉子的較小影響，通常采用盤車裝置帶動轉子以一定速度轉動。作業(yè)布置（5min）第85頁9、11、14、15教 學后 記 汽輪機設備及運行 課程教案授課時間第 周節(jié) 次課 題單元二：汽輪機設備結構課題五：氣缸課題六：噴嘴組、隔板及汽封課 型理論課（ ）、實踐課（ ）、習題題（ ）、其它（ ）教學時數(shù)2教 學目 的1.掌握氣缸的作用及結構特點2.掌握法蘭螺栓加熱裝置和滑銷系統(tǒng)的作用3.熟悉氣缸的支承式4.掌握隔板、隔板套的作用和形式5.理解汽封的工作原理教 學方 法講授、啟發(fā)教 學重 點難 點難點：想象實物的能力重點：氣缸的結構審 批教 學 內 容課堂組織（10min）1、檢查到課人數(shù)2、總結上課引出新課新課內容（80min）課題五：氣缸一、汽缸的作用汽缸的作用是汽缸是汽輪機的外殼，其作用是將汽輪機的通流部分與大氣隔離，保證蒸汽在汽輪機內部完成能量轉換過程，形成封閉的汽室。汽缸內安裝著蒸汽室、隔板、隔板套等零部件，以外連接著進汽、排汽、抽汽等管道。二、汽缸的結構 汽缸多做成水平對分形式，即分為上、下汽缸，水平結合面用法蘭螺栓連接。1.總體結構2.高、中壓缸雙層缸結構優(yōu)點：(1)把原單層缸承受的巨大蒸汽壓力分攤給內外兩層缸，減少了每層缸的壓差與溫差。(2)內缸主要承受高溫及部分蒸汽壓力作用，故可做得較薄，則所耗用的貴重耐熱金屬材料相對減少。而外缸因設計有蒸汽內部冷卻，運行溫度較低，故可用較便宜的合金鋼制造，節(jié)約優(yōu)質貴重合金材料。(3)外缸的內、外壓差比單層汽缸時降低了許多，因此減少了漏汽的可能，汽缸的嚴密性能夠得到保障。3.排汽缸 單缸汽輪機的低壓段以及多缸汽輪機的低壓缸，統(tǒng)稱汽輪機的排汽缸。現(xiàn)代大功率凝汽式汽輪機，由于容積流量很大，因而排汽缸尺寸很大，排汽口數(shù)目往往不止一個。 由于排汽缸內承受的蒸汽壓力、溫度都比較低，它的強度一般沒有什么問題。但是為充分利用排汽余速、減小流動損失，要求排汽缸有合理導流形狀以及防止因剛度不足而產生變形等成了考慮的主要問題。 4.法蘭和連接螺栓 汽缸內部承受很大的蒸汽壓力，因此水平結合向的密封是個非常重要的問題。高參數(shù)汽輪機汽缸所承受的壓力很高(特別是高壓缸)，要保證水平結合面的汽密件，就必須采用很厚的法蘭和排列很緊密、尺寸很大的連接螺栓 三、汽缸的支承（一）氣缸的支承汽缸的支承要平穩(wěn)，因其自重而產生的撓度應與轉子的撓度近似相等，同時要保證汽缸受熱后能自由膨脹，而其動、靜部分同心狀態(tài)不變或變動很小。汽缸的支承定位包括外缸在軸承座和基礎臺板(座架、機架等)上的支承定位，內缸在外缸中的支承定位，以及滑銷系統(tǒng)的布置等。 汽缸的支承 汽缸支承在基礎臺板上，基礎臺板又用地腳螺栓固定在基礎上。汽缸支承方法一般有兩種：一種是汽缸通過貓爪支承在軸承座上，通過軸承座放置在臺板上；另一種是用外伸的撐腳直接放置在臺板上。下缸貓爪支承下汽缸水平法蘭前后延伸的貓爪稱下缸貓爪，又稱工作貓爪(支承貓爪)。在高壓缸的下缸前后各有兩只貓爪，分別支承在高壓缸前后的軸承座上。下缸貓爪支承又可分非中分面支承和中分面支承兩種。 上缸貓爪支承上缸的貓爪文承稱作上缸貓爪支承，它采用中分面支承方式，上缸法蘭延伸的貓爪(也稱工作貓爪)作為承力面支承在軸承座上，其承力面與汽缸水平中分面在同一平面內。貓爪受熱膨脹時，汽缸中心仍與轉子中心保持致。 排汽缸的支承 和排汽缸噴水減溫裝置 四、滑銷系統(tǒng)汽輪機在啟動、停機和運行時，汽缸的溫度變化較大，將沿長、寬、高幾個方向膨脹或收縮。由于基礎臺板的溫度升高低于汽缸，如果汽缸和基礎臺板為固定連接，則汽缸將不能自由膨脹，所以汽缸的要設置滑銷系統(tǒng)來解決汽輪機運行中的自由膨脹的問題。 滑銷系統(tǒng)通常由橫銷、縱銷、立銷、角銷等組成。課題六：噴嘴組、隔板及汽封一、噴嘴組二、隔板的結構三、隔板套近代汽輪機較多采用噴管調節(jié)配汽方式，因此汽輪機的第一級噴管，通常都根據(jù)調節(jié)閥的個數(shù)成組布置，這些成組布置的噴管稱為噴管組。它一般有兩種結構形式：一種是中參數(shù)汽輪機上采用的由單個銑制的噴管葉片焊接而成的噴管組，另一種是高參數(shù)汽輪機上采用的整體銑制焊接而成或精密撓鑄而成的噴管組。隔板 隔板的作用是固定靜葉片（噴管葉片）并將汽缸內間隔成若干個汽室。沖動式汽輪機的隔板主要由隔板外緣、靜葉片和隔板體組成。它可以直接固定在汽缸上或固定在隔板套上，通常都做成水平對分形式，其內園孔處開有隔板汽封的安裝槽。四、隔板及隔板套的支撐和定位反動式汽輪機采用鼓式轉子，動葉片直接安裝在轉鼓上，靜葉環(huán)裝在汽缸內壁或靜葉持環(huán)上，所以該類型的機組沒有葉輪和隔板。而采用靜葉環(huán)和靜葉持環(huán)結構。五、汽封為了減少蒸汽泄漏和防止空氣漏入，需要有密封裝置，通常稱為汽封。汽封按其安裝位置的不同，可分為通流部分汽封、隔板(或靜葉環(huán))汽封、軸端汽封。反動式汽輪機還裝有高、中壓平衡活塞汽封和低壓平衡活塞汽封。轉子穿過汽缸兩端處的汽封，簡稱軸封。（一）汽封作原理（二）汽封結構梳齒形汽封內容小結（5min） 氣缸式汽輪機的外殼，為了減少熱應力，大功率汽輪機多采用多層缸和法蘭加熱裝置，為保證氣缸自由膨脹，氣缸上還設置了花銷系統(tǒng)，并選取合適的支承方式。隔板用來固定靜葉片，并作為級的間隔。隔板支撐在氣缸和隔板套上，可采用中分面支撐和非中分面支撐，支撐方式的選擇取決于內圓中心與主軸中心要求一致的程度。作業(yè)布置（5min）第86頁16、18、20教 學后 記 汽輪機設備及運行 課程教案授課時間第 周節(jié) 次課 題單元二：汽輪機設備結構課題七：軸承課題八：典型汽輪機的結構課 型理論課（ ）、實踐課（ ）、習題題（ ）、其它（ ）教學時數(shù)2教 學目 的1.掌握軸承的作用、形式2.理解軸承的工作原理及油膜振動現(xiàn)象3.了解典型汽輪機的結構教 學方 法講授、啟發(fā)教 學重 點難 點難點：原理重點：軸承形式審 批教 學 內 容課堂組織（10min）1、檢查到課人數(shù)2、總結上課引出新課新課內容（80min）課題七：軸承一、軸承的工作原理 軸承分為徑內支持軸承和推力軸承兩種類型，它們用來承受轉子的全部重量并且確定轉子在汽缸中的正確位置。二、軸承的油膜振蕩軸頸在軸承中運行不穩(wěn)定的根本原因是軸頸受到擾動后產生了失穩(wěn)分力。擾動越大，軸頸偏離其平衡位置的距離越大，失穩(wěn)分力也越大，越容易產生渦動和油膜振蕩。KOO/(R-r) K越大，失穩(wěn)轉速越高，越不容易產生半速渦動和油膜振蕩。反之，K越小轉軸工作越不穩(wěn)定。通常認為K大于0.8時，軸頸在任何情況下都不會發(fā)生油膜振蕩。 防止油膜振蕩措施(1) 增加比壓。增加比壓的方法可以采用縮短軸承長度，以及調整軸瓦的中心等措施來達到。(2)降低潤滑油黏度。潤滑油黏度越大，軸頸旋轉時帶入油楔中的油量越多，油膜越厚，軸頸在軸瓦中浮得越高，相對偏心率越小，軸頸就越容易失去穩(wěn)定。 (3)調整軸承間隙。一般認為減少軸瓦頂部間隙可以增加油膜阻尼，產生(圓筒形軸承)或加大(橢圓形軸承)向下的油膜作用力，從而增大相對偏心率，同時加大軸瓦兩側間隙時(相當于增大橢圓度，即增大相對偏心率)效果更為顯著。 軸承的結構三軸承的結構1.徑向支持軸承支持軸承又稱徑向軸承或主軸承。主要形式有圓筒形軸承、橢圓形支持軸承、多油楔軸承及可傾瓦軸承等。用來承擱轉子的重量和旋轉的不平衡力，以保持轉子旋轉中心與汽缸中心一致，從而保證轉子與汽缸、汽封、廂板等靜止部分的徑向間隙正確。2.推力軸承推力軸承的作用是確定轉子的軸向位置和承受作用在轉子上的軸向推力。 通常應用最廣泛的推力軸承是密切爾式推力軸承，它是借助于軸承上的若干片瓦片與推力盤之間構成楔形間隙建立液體摩擦的。 推力瓦片與推力盤間油楔推力軸承的作用是確定轉子的軸向位置和承受作用在轉子上的軸向推力。圓筒形軸承及油膜振蕩承受蒸汽作用在轉子上的軸向推力，并確定轉子的軸向位置，以保證通流部分動靜間正確的軸向間隙。所以推力軸承被看成轉子的定位點，或稱汽輪機轉子對靜子的相對死點。 課題八：典型汽輪機的結構內容小結（5min） 汽輪機的支撐軸承和推力軸承都是采用液體摩擦的滑動軸承，它們正常工作的關鍵是油膜的建立，可根據(jù)不同要求選用不同的軸承形式。為保證汽輪機啟停過程對轉子的較小影響，通常采用盤車裝置帶動轉子以一定速度轉動。作業(yè)布置（5min）第86頁29、30、31教 學后 記 汽輪機設備及運行 課程教案授課時間第 周節(jié) 次課 題單元三：汽輪機的變工況課題一：噴嘴的變工況課題二：級與機組的變工況課 型理論課（ ）、實踐課（ ）、習題題（ ）、其它（ ）教學時數(shù)2教 學目 的1.掌握蒸汽壓力變化時漸縮斜切噴嘴的變工況2.掌握蒸汽壓力變化時級的變工況教 學方 法講授、啟發(fā)教 學重 點難 點難點：蒸汽壓力變化所引起的汽輪機變化 重點：級組的變工況特點審 批教 學 內 容課堂組織（10min）1、檢查到課人數(shù)2、總結上課引出新課新課內容（80min）課題一：噴嘴的變工況 。一、噴嘴的變工況分析：噴嘴前后參數(shù)與流量之間的變化關系（一）漸縮噴嘴的變工況試驗：調整噴嘴前后閥門，改變初壓和背壓，測取流量的變化。（1） 初壓P*0不變而背壓P1變化1） n=1，P1= P*0，G=0，a-b，d2） 0ncr ，G G cr，a-b1-c1，1 3） n=cr，G=G cr ，a-b2-c2，e 4） 1dncr，G=G cr ，a-b3-c3，3 5） n=1d，G=G cr ，a-c4，4 6） n1d ，G=G cr ，a-c4-c5，5 列橢圓方程：（2） 流量網(wǎng)圖改變p*0可得出一系列曲線，即流量網(wǎng)圖橫坐標：1= p1/p*0m；縱坐標：m=G/G 0m；參變量：0= p*01 /p*0mp*0m 、G*0m：分別為初壓最大值和與之相應的臨界流量的最大值。例1：已知：p0 =9MPa ，p01 =7.2MPa， p1 =6.3MPa， p11 =4.5MPa 求：流量的變化。解：取=9Mpa 原工況：0= p0 /p0m =1，1=p1 /p0m=0.7 查出：m =G/G0m=0.94 新工況：01= p01 /p0m =0.8，11=p11 /p0m=0.5 查出：m1 =0.78 則：例2：已知：p0 =1MPa ，p01 =0.9MPa， p1 =0.7 MPa， p11 =0.8Mpa，t0 =320 ，t01 =305求：流量的變化。解：原工況： 新工況： 則（二）縮放噴嘴的變工況設計背壓p1a：噴嘴喉部保持臨界狀態(tài)的最高背壓。設計背壓pca：保持蒸汽在斜切部分不膨脹的最低背壓。極限背壓：在斜切部分膨脹達到極限。當p1ap1pca時， 出現(xiàn)突擊壓縮（正沖波），使p1pcr課題二：級與機組的變工況一、級的變工況1. 級在臨界工況下工作1） 工況變動前后噴嘴均處于臨界狀態(tài)工況變動前后動葉均處于臨界狀態(tài)（1） 與噴嘴一樣：（2） 列動葉進口和進口滯止截面的連續(xù)方程（3） 動葉進出口速度可寫成結論：級在臨界狀態(tài)下工作，不論臨界狀態(tài)發(fā)生在噴嘴或動葉，通過該幾的流量均與前壓力成正比，而與級后壓力無關。2.級在亞臨界工況下工作一種工況處于臨界狀態(tài)，另一種工況處于亞臨界狀態(tài)若變動前為臨界工況，變動后為亞臨界工況，則可用臨界工況公式計算到n=cr處，再用亞臨界工式由n=cr算到變動后的工況。反之則計算方法相反。二、級組的變工況級組：流量相同的若干個相繼排列的級組成。（一） 變工況前后級組內各級均未達到臨界狀態(tài) 一個級組是否處于臨界狀態(tài)，取決于級組的末級是否處于臨界狀態(tài)。對某一級：對于凝汽式汽輪機：pz1p01 ，pz p0 最末一、二級除外。（二） 變工況前后級組內均達到臨界狀態(tài) 設末級達到臨界狀態(tài)： 結論：變工況時，若級組最后一級始終處于臨界狀態(tài)，則通過該級組的流量與級組中所有各級的初壓成正比。（三） 弗留格爾公式應用條件1、 級組中各級流量相同（有回熱抽汽也可應用）；2、 級組中各級的通流面積變工況前后保持不變（結垢后需修正）； 3、 級組中級數(shù)不少于34級。（四） 弗留格爾公式的應用1、 監(jiān)視汽輪機通流部分運行是否正常；2、 推算不同流量下各級的級前壓力。內容小結（5min） 汽輪機在設計工況下有較高的經(jīng)濟性和安全性，而實際運行中總是發(fā)生變工況，將對汽輪機的安全性和經(jīng)濟性產生影響，蒸汽流量是變工況的主要原因，所有的變化都是圍繞它來進行的。作業(yè)布置（5min）第109頁1、2、4教 學后 記 汽輪機設備及運行 課程教案授課時間第 周節(jié) 次課 題單元三：汽輪機的變工況課題三：調節(jié)方式及其對機組變工況的影響課題四：蒸汽參數(shù)變化對汽輪機運行的影響課 型理論課（ ）、實踐課（ ）、習題題（ ）、其它（ ）教學時數(shù)2教 學目 的1.掌握汽輪機的調節(jié)方式種類2.了解調節(jié)方式對汽輪機工作的影響3.掌握蒸汽參數(shù)變化對汽輪機安全性和經(jīng)濟性的影響教 學方 法講授、啟發(fā)教 學重 點難 點難點：調節(jié)方式對汽輪機工作的影響蒸汽參數(shù)變化為什么會對汽輪機安全性和經(jīng)濟性產生影響重點：蒸汽參數(shù)變化對汽輪機安全性和經(jīng)濟性表現(xiàn)在哪里 調節(jié)方式審 批教 學 內 容課堂組織（10min）1、檢查到課人數(shù)2、總結上課引出新課新課內容（80min）課題三：調節(jié)方式及其對機組變工況的影響 調節(jié)汽輪機的功率調節(jié)汽輪機的流量：節(jié)流、噴嘴、旁通、滑壓一、節(jié)流調節(jié)特點：所有進入汽輪機的蒸汽都經(jīng)過一個或幾個同時啟閉的調節(jié)閥，然后流向第一級噴嘴。各級通流面積不變，變工況時各級級前壓力與流量成正比，ht幾乎不變，、x1、i基本不變（凝汽式汽輪機），但整機效率降低。th的大小與通流部分結構無關，而與蒸汽初終參數(shù)和進汽量的大小有關。背壓機不宜采用節(jié)流調節(jié)，一般用在小機組上及承擔基本負荷的機組。二、噴嘴調節(jié)及調節(jié)級變工況（一）噴嘴調節(jié)的工作原理當汽輪機負荷變化時，依次開啟和關閉調節(jié)閥（310個調節(jié)閥），以調節(jié)汽輪機的進汽量。在部分負荷下，只有一個調節(jié)閥部分開啟，調節(jié)級總是部分進汽的。（二）調節(jié)級的變工況假設：（1）=0； （2）調節(jié)閥全開壓后p0不隨流量的增加而降低； （3）各調節(jié)閥之間無重疊度； （4）調節(jié)級后壓力與蒸汽流量成正比。1、 調節(jié)級的內效率設：第一、二閥已全開，第三閥部分開啟則進入汽輪機的蒸汽分兩股，一股通過全開的閥門，過程線為02 ；另一股通過部分開啟的調節(jié)閥，過程線為02 。這兩股蒸汽都膨脹到壓力p2，并在級后的汽室中混合，然后再一起流入第一非調節(jié)級。為使這兩股汽流混合均勻，調節(jié)級后的汽室容積較大，混合后的焓值為h 2。2、 調節(jié)級前后壓力與流量的關系（1） 解析法 對于凝汽式汽輪機，調節(jié)級后的壓力p2D，即 （2） 幾何做圖法調節(jié)閥后即各噴嘴組前的壓力p01 、p02是變動的，其值取決于各調節(jié)閥的開度大小，噴嘴后壓力p1各噴嘴都相同。各調節(jié)閥全開時所能通過的最大流量，彼此不一定相等，最后一個開啟的調節(jié)閥通常在超負荷時投入。調節(jié)級的焓降是隨工況變動而變化的，當流量增加時，調節(jié)級的焓降先增大而后減少。在第一個調節(jié)閥全開而第二個調節(jié)閥未開時， p2/p0達到最小，而級前溫度上升到最高值，調節(jié)級焓降達到最大值。而后隨著流量的增加，由于級前壓力p0基本不變，而p2上升，所以焓降逐漸減少。最危險的工況不是在汽輪機的最大工況。3、調節(jié)級效率曲線 為一有明顯波折的曲線，因調節(jié)閥全開時，節(jié)流損失小，效率較高；調節(jié)閥部分開啟時，汽流受到較