汽輪機(jī)基礎(chǔ)知識

汽輪機(jī)基礎(chǔ)知識：1、汽輪機(jī)的工作原理：汽輪機(jī)使用蒸汽熱能做功的旋轉(zhuǎn)式原動機(jī)，其工作過程經(jīng)過兩次能量轉(zhuǎn)換，即通過噴嘴將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為動能，使蒸汽的流速得到提高，高速氣流流經(jīng)動葉片（動葉柵），對動葉片（動葉柵）產(chǎn)生作用力，帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而再將動能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的機(jī)械能。汽輪機(jī)工作的基本原理是力的沖動作用原理和反動作用原理。沖動作用原理：在汽輪機(jī)中，蒸汽在噴嘴中膨脹加速，壓力降低，速度增加，熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽埽咚贇饬鬟M(jìn)入動葉片，速度方向改變，對動葉片產(chǎn)生了沖動力，推動葉輪旋轉(zhuǎn)做功，將蒸汽的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，這種利用沖動力做功的稱為沖動作用原理。反動作用原理：蒸汽不僅在噴嘴中膨脹加速，而且在動葉柵中繼續(xù)膨脹加速，同時對動葉柵產(chǎn)生一反作用力，利用此力推動葉輪旋轉(zhuǎn)做功的稱為反動作用原理。2、汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)：由轉(zhuǎn)子和靜子兩大部分組成，轉(zhuǎn)子包括：主軸、葉輪、葉片、推力盤、聯(lián)軸器等，靜子包括：汽缸、滑銷系統(tǒng)、隔板、隔板套、噴嘴、汽封、軸承等。各個部件介紹如下：主軸：起支持旋轉(zhuǎn)零件及傳遞扭矩作用。葉輪：由輪緣、輪面、輪轂三部分組成。輪緣是安裝葉片的部分，具有與葉根相配合的形狀；輪轂是將葉輪套在主軸上的配合部分，是靠近輪孔的部分；輪面是輪轂與輪緣的連接部分。葉片：作用是將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為動能，再將動能轉(zhuǎn)換為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。有靜葉和動葉之分。沖動式汽輪機(jī)每一級由一個隔板和一個葉輪組成，動葉片安裝在葉輪或轉(zhuǎn)鼓上，隨轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動；而反動式汽輪機(jī)不采用隔板式結(jié)構(gòu)，沒有葉輪和隔板，動葉片直接裝在轉(zhuǎn)子的外緣上，靜葉則固定在汽缸內(nèi)壁或靜葉持環(huán)上。推力盤：將轉(zhuǎn)子的部分軸向推力傳遞給推力軸承平衡。聯(lián)軸器：又叫靠背輪或?qū)?，是用來連接汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的部件，將汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的扭矩傳給壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子。汽缸：即汽輪機(jī)的外殼，其作用是將汽輪機(jī)的通流部分與大氣隔開，形成封閉的汽室，保證蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)完成能量轉(zhuǎn)換過程?；N系統(tǒng)：隔板：用來安裝噴嘴，并將各級葉輪分開。隔板套：隔板通常不直接固定在汽缸上，而是幾個隔板一組固定在一個隔板套上，隔板套再固定在汽缸上。采用隔板套可以簡化汽缸的形狀，便于汽缸的制造；可以使級間距離不受或少受抽汽口的影響，從而可以減少汽輪機(jī)的軸向尺寸；采用隔板套檢修時可以不翻轉(zhuǎn)氣缸蓋。噴嘴：把蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚倨鞯膭幽?，是高速汽流以一定的方向下哦那個噴嘴噴出，進(jìn)入動葉柵，推動葉輪旋轉(zhuǎn)做功。汽封：汽輪機(jī)通流部分的動靜部分之間，為了防止碰擦，必須留有一定間隙，間隙的存在必將導(dǎo)致漏氣，使汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)性下降。汽封的作用就是防止汽輪機(jī)通流部分動靜部分之間因間隙的存在而漏汽，可分為軸端汽封（即軸封）、隔板汽封和圍帶汽封三種。3、汽輪機(jī)的分類：（1）按原理分：沖動式汽輪機(jī)：主要由沖動級組成。蒸汽只在噴嘴中膨脹，將蒸汽熱能轉(zhuǎn)換成動能，而在動葉片中蒸汽不發(fā)生膨脹，沒有壓力降，至改變了氣流流動的方向，將蒸汽的動能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。（純沖動級：蒸汽只在噴嘴中膨脹，壓力下降，在動葉柵中不膨脹，壓力保持不變；帶反動度的沖動級：蒸汽的膨脹大部分在噴嘴中進(jìn)行，只有少部分在動葉柵中繼續(xù)膨脹。）反動式汽輪機(jī)：主要由反動級組成。蒸汽不僅在噴嘴中膨脹加速，而且在動葉片中也發(fā)生膨脹，即蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽艿倪^程在噴嘴和動葉片中同時進(jìn)行。（反動級：蒸汽不僅在噴嘴中膨脹加速，而且在氣流流經(jīng)動葉柵通道時，繼續(xù)膨脹加速。）（2）按熱力過程分（最普遍的分類）：凝汽式汽輪機(jī)：除少量回?zé)岢槠?，大部分排汽在高度真空下排入凝汽器凝結(jié)成水。背壓式汽輪機(jī)：沒有凝汽器，排汽在高于大氣壓力狀態(tài)下排出，直接用于供熱或工業(yè)用汽。調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)：從汽輪機(jī)某級后抽出一定壓力的部分蒸汽對外供熱或工業(yè)用汽，根據(jù)用戶需要對抽汽壓力進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。分一次調(diào)節(jié)抽汽和兩次調(diào)節(jié)抽汽。中間再熱式汽輪機(jī)：進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽膨脹到某一壓力后，被全部抽出送往鍋爐再次加熱，再返回汽輪機(jī)繼續(xù)膨脹做功。抽汽背壓式汽輪機(jī)：具有調(diào)整抽汽的背壓式汽輪機(jī)。（3）按用途分：電站汽輪機(jī)：僅用來帶動發(fā)電機(jī)的汽輪機(jī)。供熱式汽輪機(jī)：又稱熱電聯(lián)產(chǎn)汽輪機(jī)，既帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電又對外供熱的汽輪機(jī)。工業(yè)汽輪機(jī)：用來驅(qū)動風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等機(jī)械設(shè)備的汽輪機(jī)。船用汽輪機(jī)：專門用于船舶推進(jìn)動力裝置的汽輪機(jī)。（4）按汽輪機(jī)的進(jìn)汽壓力分：低壓汽輪機(jī)：蒸汽壓力為1.2-1.5MPa。中壓汽輪機(jī)：蒸汽壓力為2.0-4.0MPa。次高壓汽輪機(jī)：蒸汽壓力為5.0-6.0MPa。高壓汽輪機(jī)：蒸汽壓力為6.0-10.0MPa。超高壓汽輪機(jī)：蒸汽壓力為12.0-14.0MPa。亞臨界汽輪機(jī)：蒸汽壓力為16.0-18.0MPa。超臨界汽輪機(jī)：蒸汽壓力大于22.17MPa。4、汽輪機(jī)的主要優(yōu)缺點(diǎn)：（1）優(yōu)點(diǎn)：與其它類型的原動機(jī)相比，具有單機(jī)功率大、效率高、轉(zhuǎn)速可設(shè)、運(yùn)行安全可靠、使用壽命長，重量輕、熱經(jīng)濟(jì)性高等。（2）缺點(diǎn)：由于用水蒸氣作為工質(zhì)，因此必須有相應(yīng)的鍋爐設(shè)備，凝汽式汽輪機(jī)還須有凝汽器和相應(yīng)的冷卻水系統(tǒng)等，因此其主要缺點(diǎn)是，裝置龐大、復(fù)雜，需要大量的水，不適宜小功率或移動式。5、汽輪機(jī)輔助設(shè)備：汽輪機(jī)的輔助設(shè)備有：凝汽器、抽氣器、冷凝泵、盤車器、潤滑油系統(tǒng)等。（1）凝汽器：結(jié)構(gòu)：由外殼、水室、端蓋、管板、熱井等組成。工作原理：凝汽器內(nèi)部空間有銅管及隔板分隔成兩部分，一部分為蒸汽空間，在銅管外，稱為汽側(cè)；另一部分是冷卻水空間，在銅管內(nèi)，稱為水側(cè)。蒸汽與冷卻水在銅管表面發(fā)生熱交換，蒸汽在冷卻水管外部橫向沖刷流動，放出汽化潛熱被冷卻水吸收而凝結(jié)成水，凝結(jié)水流至熱井內(nèi)，然后由凝結(jié)水泵排出，經(jīng)加熱除氧后送至鍋爐循環(huán)利用。作用：建立維持汽輪機(jī)排氣口的高度真空，使汽輪機(jī)的排出壓力盡可能地降低，從而使蒸汽在汽輪機(jī)中的可用焓降達(dá)到最大，以提高汽輪機(jī)的循環(huán)熱效率；將做完功的蒸汽凝結(jié)成水，重新送回鍋爐循環(huán)利用，提高經(jīng)濟(jì)性。（2）抽氣器：結(jié)構(gòu)：由工作噴嘴、混合室和擴(kuò)壓管三部分組成。工作原理：工作蒸汽在噴嘴中由工作壓力膨脹至混合室壓力，由于壓降很大，噴嘴出口的流速很高，在混合室內(nèi)形成一定真空，混合室內(nèi)壓力低于凝汽器內(nèi)壓力，因此將凝汽器內(nèi)不凝氣體吸入混合室與工作蒸汽混合，混合氣經(jīng)擴(kuò)壓管后壓力得到提高而排出。作用：將凝汽器內(nèi)的不凝氣體抽出，以維持凝汽器的高度真空。（3）冷凝泵：為離心泵，起作用是將凝汽器熱井內(nèi)的凝結(jié)水不斷地抽出送至界外循環(huán)利用，維持凝汽器的正常液位。（4）盤車器：作用是在汽輪機(jī)啟動前或停機(jī)后用來盤動轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子均勻加熱或冷卻，以免轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲和熱變形，啟動前的另一作用是檢查轉(zhuǎn)子是否轉(zhuǎn)動正常。6、其他基本知識點(diǎn)：（1）飽和蒸汽過熱蒸汽：飽和蒸汽是指鍋爐水在一定壓力下達(dá)到飽和溫度時所產(chǎn)生出來的蒸汽。此時蒸汽與凝結(jié)水處于動態(tài)平衡狀態(tài)，稱為飽和狀態(tài)。過熱蒸汽是將飽和蒸汽繼續(xù)加熱，使蒸汽溫度高于對應(yīng)壓力下的飽和溫度。（2）汽化潛熱：單位質(zhì)量的液體變成與其處于平衡狀態(tài)的蒸汽所吸收的熱量。（3）汽輪機(jī)啟動前暖管的作用：排放管道內(nèi)的冷凝液，防止蒸汽帶液進(jìn)入汽輪機(jī)，造成水擊事故；使蒸汽管道均勻受熱，防止蒸汽管道熱變形。（4）汽輪機(jī)啟動前暖機(jī)的作用：使汽輪機(jī)內(nèi)部各部件受熱均勻，減小溫差，避免產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力和熱變形。（5）軸封汽的作用：密封汽輪機(jī)軸端，在汽輪機(jī)高壓端防止蒸汽外泄，在汽輪機(jī)低壓端防止空氣進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)，影響汽輪機(jī)真空。（6）啟動抽氣器與主抽氣器的區(qū)別：啟動抽氣器的任務(wù)是在汽輪機(jī)啟動前凝汽器迅速建立真空，以縮短啟動時間。其工作時間短，抽氣量大，因而都是單級，不帶冷卻器，直接將全部蒸