汽輪機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)（課堂PPT）

1、12013年11月2電能的生產(chǎn)過程是一系列的能量轉(zhuǎn)換過程電能的生產(chǎn)過程是一系列的能量轉(zhuǎn)換過程q鍋爐將水變?yōu)檎羝臒崮苠仩t將水變?yōu)檎羝臒崮躴汽輪機(jī)將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變成軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能汽輪機(jī)將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變成軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能q發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能34熱效率高熱效率高 凝汽式汽輪機(jī)組綜合熱效率高達(dá)凝汽式汽輪機(jī)組綜合熱效率高達(dá)40% 供熱式機(jī)組綜合熱效率高達(dá)供熱式機(jī)組綜合熱效率高達(dá)80%（55）連續(xù)工作的回轉(zhuǎn)機(jī)械，可以具有較大功率連續(xù)工作的回轉(zhuǎn)機(jī)械，可以具有較大功率 目前單臺(tái)機(jī)組容量已突破目前單臺(tái)機(jī)組容量已突破1300MW運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、事故率較低、充分提高了設(shè)備利運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、事故率較

2、低、充分提高了設(shè)備利用率用率 一般可保持一般可保持34年大修一次年大修一次5 6l蒸汽在噴嘴中發(fā)生膨脹，壓力降低，速度增加，熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能。高速汽流流經(jīng)動(dòng)葉片3時(shí)，由于汽流方向改變，產(chǎn)生了對(duì)葉片的沖動(dòng)力，推動(dòng)葉輪2旋轉(zhuǎn)作功，將蒸汽的動(dòng)能變成葉輪軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。這種利用沖動(dòng)力作功的原理，稱為沖動(dòng)作用原理。7左圖所示：蒸汽在噴嘴中發(fā)生膨脹，壓力由p0降至p1，流速從c0增至c1，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能。蒸汽進(jìn)入動(dòng)葉柵后，改變流動(dòng)方向，產(chǎn)生了沖動(dòng)作用力使葉輪旋轉(zhuǎn)作功，將蒸汽動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)子的機(jī)械能。蒸汽離開動(dòng)葉柵的速度降至c2。由于蒸汽在動(dòng)葉柵中不膨脹，所以動(dòng)葉柵前后壓力相等，即p1=p2。沖動(dòng)式汽輪

3、機(jī)的動(dòng)葉片出，入口側(cè)的橫截面相對(duì)比較勻稱，氣流流道從入口到出口其面積基本不變。 （針對(duì)動(dòng)葉片）89 左圖所示為一種具有三個(gè)沖動(dòng)級(jí)的多級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)。整個(gè)汽輪機(jī)的比焓降分別由三個(gè)沖動(dòng)級(jí)加以利用。蒸汽進(jìn)入汽缸后，在第一級(jí)噴嘴2中發(fā)生膨脹，壓力由p0降至p1，汽流速度由co增至c1，然后進(jìn)入第一級(jí)動(dòng)葉柵3中作功,作功后流出動(dòng)葉柵的汽流速度降至c2，由于蒸汽在動(dòng)葉柵中不發(fā)生膨脹，動(dòng)葉柵后的壓力（即第一級(jí)后壓力）即等于噴嘴后的壓力p1，從第一級(jí)流出的蒸汽，再依次進(jìn)入其后的兩級(jí)并重復(fù)上述作功過程，最后從排汽管中排出。 10蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能的過程，不僅在噴嘴中發(fā)生，而且在動(dòng)葉片中也同樣發(fā)生的汽輪機(jī)，叫做

4、反動(dòng)式汽輪機(jī)。在反動(dòng)式汽輪機(jī)中，蒸汽不但在噴嘴（靜葉柵）中產(chǎn)生膨脹，壓力由p0降至p1，速度由c0增至c1，高速汽流對(duì)動(dòng)葉產(chǎn)生一個(gè)沖動(dòng)力；而且在動(dòng)葉柵中也膨脹，壓力由p1降至p2，速度由動(dòng)葉進(jìn)口相對(duì)速度w1增至動(dòng)葉出口相對(duì)速度w2,汽流必然對(duì)動(dòng)葉產(chǎn)生一個(gè)由于加速而引起的反動(dòng)力，使轉(zhuǎn)子在蒸汽沖動(dòng)力和反動(dòng)力的共同作用下旋轉(zhuǎn)作功。 反動(dòng)式汽輪機(jī)的動(dòng)葉片出，入口側(cè)的橫截面不對(duì)稱，葉型入口較肥大，而出口側(cè)較薄，蒸汽流道從入口到出口呈漸縮狀。（針對(duì)動(dòng)葉片）1112凝汽式汽輪機(jī)凝汽式汽輪機(jī) 進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽，除很少一部分泄漏外，全部排入凝汽器。背壓式汽輪機(jī)背壓式汽輪機(jī) 排汽壓力高于大氣壓力的汽輪機(jī)稱為背壓式

5、汽輪機(jī)。 調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī) 部分蒸汽在一種或兩種給定壓力下抽出對(duì)外供熱，其余蒸汽作功后仍排入凝汽器。 中間再熱式汽輪機(jī)中間再熱式汽輪機(jī) 新蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)前幾級(jí)作功后，全部引至加熱裝置再次加熱到某一溫度，然后再回到汽輪機(jī)繼續(xù)作功。 13按工作原理分類按工作原理分類 v沖動(dòng)式汽輪機(jī)沖動(dòng)式汽輪機(jī) 按沖動(dòng)作用原理工作的汽輪機(jī)稱為沖動(dòng)式汽輪機(jī)按沖動(dòng)作用原理工作的汽輪機(jī)稱為沖動(dòng)式汽輪機(jī) v反動(dòng)式汽輪機(jī)反動(dòng)式汽輪機(jī) 按反動(dòng)作用原理工作的汽輪機(jī)稱為反動(dòng)式汽輪機(jī)按反動(dòng)作用原理工作的汽輪機(jī)稱為反動(dòng)式汽輪機(jī) v混合式汽輪機(jī)混合式汽輪機(jī) 由按沖動(dòng)原理工作的級(jí)和按反動(dòng)原理工作的級(jí)組合而成由按沖動(dòng)原理工作的

6、級(jí)和按反動(dòng)原理工作的級(jí)組合而成的汽輪機(jī)稱為混合式汽輪機(jī)的汽輪機(jī)稱為混合式汽輪機(jī)14按新按新( (主主) )蒸汽壓力分類蒸汽壓力分類 低壓汽輪機(jī)新蒸汽壓力為低壓汽輪機(jī)新蒸汽壓力為1.2 MPa1.2 MPa2MPa2MPa； 中壓汽輪機(jī)新蒸汽壓力為中壓汽輪機(jī)新蒸汽壓力為2.1 MPa2.1 MPa8MPa8MPa； 高壓汽輪機(jī)新蒸汽壓力為高壓汽輪機(jī)新蒸汽壓力為8.1 MPa8.1 MPa12.5MPa12.5MPa； 超高壓汽輪機(jī)超高壓汽輪機(jī) 新蒸汽壓力為新蒸汽壓力為12.6MPa12.6MPa15.1MPa15.1MPa； 亞臨界汽輪機(jī)亞臨界汽輪機(jī) 新蒸汽壓力為新蒸汽壓力為15.1MPa15.

7、1MPa22MPa22MPa； 超臨界汽輪機(jī)超臨界汽輪機(jī) 新蒸汽壓力為新蒸汽壓力為22.12MPa22.12MPa25MPa25MPa； 超超臨界汽輪機(jī)超超臨界汽輪機(jī) 新蒸汽壓力為新蒸汽壓力為25.025.0MPaMPa以上。以上。15N: 凝汽式凝汽式C: 一次調(diào)節(jié)抽汽式一次調(diào)節(jié)抽汽式CC: 兩次調(diào)節(jié)抽汽式兩次調(diào)節(jié)抽汽式B: 背壓式背壓式CB: 抽汽背壓式抽汽背壓式H: 船用船用Y: 移動(dòng)式移動(dòng)式k: 空冷式空冷式16l X X XX X變形設(shè)計(jì)次序蒸汽參數(shù)額定功率(MW)汽輪機(jī)類型 例如：CJK350-24.2/566/566 超臨界間接空冷 主汽閥前566 再熱蒸汽進(jìn)氣閥前56617l主

8、要技術(shù)規(guī)范及熱力參數(shù)：l型號(hào)CJK350-24.2/0.4/566/566、一次中間再熱、兩缸兩排汽、單軸、間接空冷抽汽凝汽式汽輪機(jī)l額定功率350MW350MWl主蒸汽額定參數(shù)24.2MPa/56624.2MPa/566l最大進(jìn)汽量1150t/hl額定背壓12Kpal最大抽氣量525t/hl轉(zhuǎn)速3000r/minl轉(zhuǎn)向機(jī)頭看為順時(shí)針l給水系統(tǒng)7級(jí)回?zé)?，給水由汽動(dòng)給水泵驅(qū)動(dòng)l汽輪機(jī)通流級(jí)數(shù)高壓1+12級(jí)、中壓11級(jí)、低壓25級(jí)，共34級(jí)哈爾濱汽輪機(jī)廠350MW超臨界間接空冷機(jī)組18 汽輪機(jī)由轉(zhuǎn)動(dòng)部分和靜止部分所組成。汽輪機(jī)由轉(zhuǎn)動(dòng)部分和靜止部分所組成。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的組合體稱為轉(zhuǎn)子，它包汽輪機(jī)轉(zhuǎn)

9、動(dòng)部件的組合體稱為轉(zhuǎn)子，它包括主軸、葉輪括主軸、葉輪( (或轉(zhuǎn)鼓或轉(zhuǎn)鼓) )、動(dòng)葉柵、聯(lián)軸器、動(dòng)葉柵、聯(lián)軸器及裝在軸上的其他零件。蒸汽作用在動(dòng)葉及裝在軸上的其他零件。蒸汽作用在動(dòng)葉柵上的力矩，通過葉輪、主軸和聯(lián)軸器傳柵上的力矩，通過葉輪、主軸和聯(lián)軸器傳遞給發(fā)電機(jī)或其他設(shè)備，并使它們旋轉(zhuǎn)而遞給發(fā)電機(jī)或其他設(shè)備，并使它們旋轉(zhuǎn)而作功。汽輪機(jī)的靜止部分包括基礎(chǔ)、臺(tái)板作功。汽輪機(jī)的靜止部分包括基礎(chǔ)、臺(tái)板( (機(jī)座機(jī)座) )、汽缸、噴嘴、隔板、汽封、軸承、汽缸、噴嘴、隔板、汽封、軸承等部件，但主要是汽缸和隔板。等部件，但主要是汽缸和隔板。 1920 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在高溫蒸汽中高速旋轉(zhuǎn)，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在高溫蒸汽中高

10、速旋轉(zhuǎn)，不僅要承受汽流的作用力和由葉片、葉輪不僅要承受汽流的作用力和由葉片、葉輪本身離心力所引起的應(yīng)力，而且還承受著本身離心力所引起的應(yīng)力，而且還承受著由溫度差所引起的熱應(yīng)力。此外，當(dāng)轉(zhuǎn)子由溫度差所引起的熱應(yīng)力。此外，當(dāng)轉(zhuǎn)子不平衡質(zhì)量過大時(shí)，將引起汽輪機(jī)的振動(dòng)。不平衡質(zhì)量過大時(shí)，將引起汽輪機(jī)的振動(dòng)。因此，轉(zhuǎn)子的工作狀況對(duì)汽輪機(jī)的安全、因此，轉(zhuǎn)子的工作狀況對(duì)汽輪機(jī)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著很大的影響。經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著很大的影響。 21套裝轉(zhuǎn)子的葉輪、軸封套、聯(lián)軸器等部件和主軸是分別制造的，然后將它們熱套(過盈配合)在主軸上，并用鍵傳遞力矩。主軸加工成階梯形，中間直徑大，只適用于中、低參數(shù)的汽輪機(jī)和高參數(shù)汽

11、輪機(jī)的中、低壓部分，其工作溫度一般在400以下。 22根據(jù)各段的工作條件不同，在同一轉(zhuǎn)子上，高壓部分采用整鍛結(jié)構(gòu)，中、低壓部分采用套裝結(jié)構(gòu)，從而兼得整鍛轉(zhuǎn)子和套裝轉(zhuǎn)子的優(yōu)點(diǎn)。組合轉(zhuǎn)子廣泛用于高參數(shù)、中等功率的汽輪機(jī)上。 2324葉輪是一種圓盤形的零件，它一般由輪緣、輪體(輪面)和輪殼三部分組成。輪緣用來固定葉片，其具體結(jié)構(gòu)與葉片的受力情況及葉根形狀有關(guān)，大多數(shù)輪緣具有比輪體為大的截面。輪殼是葉輪套于主軸上的配合部分，故只有套裝轉(zhuǎn)子才有，其結(jié)構(gòu)取決于葉輪在主軸上的套裝方式，為了保證輪殼有足夠的強(qiáng)度，輪殼部分一般都要加厚。輪體是葉輪的中間部分，它起著連接輪緣與輪殼的作用，其斷面應(yīng)根據(jù)受力情況來確定

12、。2526動(dòng)葉片是汽輪機(jī)中數(shù)量最大和種類最多的零件，它的結(jié)構(gòu)、材料和裝配質(zhì)量對(duì)汽輪機(jī)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有極大的影響。在汽輪機(jī)的事故中，葉片事故約占60%70%左右，所以必須予以足夠的重視。葉片應(yīng)具有良好的流動(dòng)特性、足夠的強(qiáng)度、滿意的轉(zhuǎn)動(dòng)特性、合理的結(jié)構(gòu)和良好的工藝性能。 2728葉片通過葉根固定在葉輪上，葉根與葉輪的連接應(yīng)該牢固可靠，而且應(yīng)保證葉片在任何運(yùn)行條件下不會(huì)松動(dòng)。同時(shí)，葉根的結(jié)構(gòu)應(yīng)在滿足強(qiáng)度的條件下盡量簡單，使制造、安裝方便，并使葉輪輪緣的軸向尺寸為最小。隨著動(dòng)葉片的圓周速度和長度的不同，其葉根所受的作用力也不同，這就需要采用不同的葉根結(jié)構(gòu)型式。 2930 汽缸從高壓向低壓方向看，大致

13、上呈圓筒形或汽缸從高壓向低壓方向看，大致上呈圓筒形或圓錐形。為了便于加工、安裝及檢修，汽缸一般作圓錐形。為了便于加工、安裝及檢修，汽缸一般作成水平對(duì)分式，即分為上、下汽缸，水平結(jié)合面一成水平對(duì)分式，即分為上、下汽缸，水平結(jié)合面一般用法蘭螺栓連接，另外，為了合理利用材料和便般用法蘭螺栓連接，另外，為了合理利用材料和便于加工、運(yùn)輸，汽缸也常按缸內(nèi)壓力高低沿軸向分于加工、運(yùn)輸，汽缸也常按缸內(nèi)壓力高低沿軸向分為幾段，垂直結(jié)合面也采用法蘭螺栓連接，由于垂為幾段，垂直結(jié)合面也采用法蘭螺栓連接，由于垂直結(jié)合面一般不需拆卸，為保證其嚴(yán)密性，有些汽直結(jié)合面一般不需拆卸，為保證其嚴(yán)密性，有些汽缸還在結(jié)合面的內(nèi)圓加

14、以密封焊。缸還在結(jié)合面的內(nèi)圓加以密封焊。 31323334隔板用于固定噴嘴葉片，并隔板用于固定噴嘴葉片，并將整個(gè)汽缸內(nèi)部空間分隔成將整個(gè)汽缸內(nèi)部空間分隔成若干個(gè)汽室。它主要由隔板若干個(gè)汽室。它主要由隔板體，噴嘴葉柵和隔板外緣等體，噴嘴葉柵和隔板外緣等部分組成。隔板通過外緣直部分組成。隔板通過外緣直接安裝在汽缸或隔板套內(nèi)專接安裝在汽缸或隔板套內(nèi)專門的凹槽中。為了安裝和拆門的凹槽中。為了安裝和拆卸方便，隔板沿水平中分面卸方便，隔板沿水平中分面對(duì)分為上、下兩半塊，稱上、對(duì)分為上、下兩半塊，稱上、下隔板。為了使上下隔板對(duì)下隔板。為了使上下隔板對(duì)準(zhǔn)，并防止漏汽，在水平中準(zhǔn)，并防止漏汽，在水平中分面加裝密封鍵和定位銷。分面加裝密封鍵和定位銷