汽轮机设备介绍
1.定义：汽轮机----将蒸汽的热能转换成机械能的非常快速地旋转机械。汽轮机设备----汽轮机本体设备及其附属设备。汽轮发电机组----汽轮机与发电机的组合。2.主要用途：在火电厂和核电站中，做为带动发电机的原动机；也可直接用来驱动给水泵（称汽动给水泵）。1、按热力特性分类2、按工作原理分类冲动式汽轮机：按冲动作用原理（蒸汽在喷嘴中膨胀，在动叶中不膨胀）工作。冲动反动联合式汽轮机：冲动级+反动级组合反动式汽轮机：按反动作用原理（蒸汽在喷嘴和动叶中均膨胀）工作。3、按新蒸汽压力分类低压汽轮机：小于1.5MPa。中压汽轮机：2-4MPa.高压汽轮机：6-10MPa.超高压汽轮机：12-14MPa.亚临界压力汽轮机：16-18MPa.超临界压力汽轮机：大于22.15MPa.超超临界压力汽轮机：新蒸汽压力大于32MPa.1.汽轮机型号的汉语拼音代号：N—凝汽式；B—背压式；C—一次调节抽汽式；CC—二次调节抽汽式；CB—抽2.机组型号例子：N100-8.83/535N600-16.7/538/538-1B50-8.82/0.98CC50-8.82/0.98/0.118CB25-8.82/0.98/0.118汽轮机类型额定功率设计序数1.工质（蒸汽）在汽轮机中的能量转换：2.蒸汽在汽轮机中，能量转换包括2个阶段：第一阶段：第二阶段：3.定义：级---一列喷嘴和一列动叶栅组成了从热能转换成机械能的基本单元。热能汽轮机机械能热能喷嘴（静叶）动能动能机械能多级汽轮机----由若干个级依次叠置而成的汽轮机。调节级（速度级）----当汽轮机采用喷嘴调节时，第一级的进汽截面积随负荷的变化在相应变化，所以，喷嘴调节汽轮机的第一级为调节级。其任务是经过控制喷嘴的开度，能改变调节级后压力和进汽量从而改变汽轮机的做功能力。压力级----除调节级外的其它各级统称为压力级。其任务是把蒸汽的热能转化为动能，再转化为汽轮机的机械能。冲动式汽轮机1.冲动作用原理：由力学可知，当运动物体A碰到静止或运动速度较低的物体B时，A会受到阻碍而改变其速度，同时给阻碍它的B一个作用力，这个作用力称为冲动力。2.冲动式汽轮机的工作原理：蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变为动能。高速汽流流经动叶片时，由于汽流方向发生改变，产生了对叶片的冲动力，推动叶轮旋转作功.叶轮动叶片喷嘴反动式汽轮机反动力：由牛顿第三定律可知，当物体A对物体B施加作用力时，A物体就必然要受到与其作用力大小相等、方向相反的的反作用力,这个反作用力称为反动力。例如:火箭是利用燃料燃烧时所产生的大量高压气体从尾部高速喷出，对火箭产生的反作用力使其高速飞行的.冲动式与反动式汽轮机的特点比较1.叶型不同：（1）冲动式汽轮机的动、静叶型不同：静叶栅的折角小，动叶栅的折角大；动叶片出、入口侧的横截面较匀称，气流通道从入口到出口其面积基本不变。（2）反动式汽轮机的动、静叶型相似；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，蒸汽流道从入口到出口呈渐缩状。冲动式反动式结构不同：冲动式汽轮机的动叶片装在叶轮上，喷嘴安装在隔板上；由于反动式的动叶前后压差大，为减小轴向推力，不采用叶轮，动叶片直接装在转鼓上，喷嘴安装在持环上。叶轮隔板3.冲动式汽轮机中蒸汽的压力降产生在隔板的喷嘴中，反动式汽轮机中蒸汽的压力降产生在装在汽缸上的静叶片和装在转子上的动叶片中。4.由于反动式汽轮机每一级前后都存在压力差，轴向推力很大，在转子前部装设平衡活塞来抵消轴向推力。5.反动式机组的调节级采用冲动级。汽轮发电机组的经济指标1.汽耗率（d）：汽轮发电机组每发1KW.h的电所消耗的蒸汽量。2.热耗率：汽轮发电机组每发1KW.h的电所消耗的热量。汽轮机本体汽轮机辅助设备转子汽缸、隔板、汽封、轴承动叶片、主轴、叶轮（转鼓）、联轴器、盘车装置凝汽器加热器除氧器抽气器（真空泵）一、汽轮机静子（一）汽缸：是汽轮机的外壳。1.作用：将汽轮机的通流部分与大气隔开，将蒸汽包容在汽缸中膨胀做功，完成其能量转换。2.结构特点：圆筒形或圆锥形；采用水平对分式，即分为上、下汽缸，其垂直结合面用法兰螺栓连接。3.根据功率不同，汽轮机有单缸、多缸结构。单缸结构：用于功率100MW以下汽轮机。双缸结构（1高、1低压缸）：如功率100MW、125MW汽轮机。三缸结构（高、中、低压缸）：如200MW汽轮机。四缸结构（1高、1中、2低）：如300MW、600MW汽轮机。4.根据蒸汽参数不同，汽轮机有单层缸、多层缸结构。超高压参数以上汽轮机高压缸、中压缸采用双层汽缸低压缸用双层或三层汽缸（排汽室仍用单层结构）。排汽室：汽轮机末级动叶排出的蒸汽导入凝汽器的部分。4.汽缸的滑销系统：（1）作用：保证汽缸按一定方向膨胀或收缩，并保持汽缸与转子中心一致。横销：引导汽缸横向滑动，并在轴向起定位作用。纵销：引导轴承座和汽缸沿轴向滑动，并限制轴向中心线横向移动。纵销多安装在轴承箱的底部与台板之间，所有的纵销均安装在汽轮机的纵向中心线上。立销：引导汽缸沿垂直方向滑动，并与纵销共同保持机组的轴向中心不变。角销：防止轴承座与基础台板脱离。在台板上滑动的轴承箱都设有角销，角销安装在轴承箱底部左、右两侧台板上，以代替连接轴承座与台板的螺栓，但允许轴承座纵向移动。汽轮机滑销系统图300MW哈汽轮机滑销系统图300MW哈汽轮机滑销系统图汽缸膨胀的死点：横销与纵销中心线.法兰螺栓加热装置作用：减小汽缸、法兰及连接螺栓间的温差，缩短机组启、停时间，在启、停机时，对法兰和螺栓做补充加热或冷却。（二）隔板1.作用：固定喷嘴，并将整个汽缸内部空间分隔成若干个汽室。喷嘴隔板体（二）喷嘴（静叶栅）：用一定形状的金属叶片，固定在静子上，围隔成流通通道，使蒸汽在经过这些通道时，发生膨胀加速，将热能转换成动能。由隔板固定的喷嘴与动叶相间布置。隔板套把相邻几级隔板装入隔板套中，再固定在汽缸上。把隔板固定在汽缸上反动式汽轮机采用鼓式转子，动叶片直接装在转鼓上。与冲动式汽轮机相比，隔板内径增加，且没有了隔板冲动式反动式1.作用：减小动、静部分间隙的漏汽。2.分类：轴封、隔板汽封、通流部分汽封。（1）轴封（轴端汽封）：转子穿出汽缸两端处的汽封。高压轴封：防止蒸汽漏出汽缸；低压轴封：防止空气漏入汽缸。为了完全阻止漏汽（气），采用轴封系统，将蒸汽相入汽汽封中，阻断泄漏通道。隔板汽封：隔板内圆与转子之间的汽封。阻止蒸汽绕过喷嘴流到隔板后。喷嘴隔板体（四）轴承类型（按作用）：支持轴承、推力轴承。1.支持轴承工作原理：（1）作用：支撑转子重力+转动引起的附加加力，并确定转子的径向位置，保证动、静部分的径向间隙。（2）工作原理：转子静止时，轴颈处在轴瓦底部，轴颈与轴瓦之间自然形成油楔。如果向轴承供油，当轴颈旋转时，油随之转动，油从宽口带向窄口，出油量小于进油量，在油楔内形成油膜，油膜压力 升高，并油压足以克服轴的重量时，将轴颈抬起。轴颈被抬起， 间隙增大，油压有所降低，轴颈下落一些，经反复调整，轴颈 稳定在一定的位置上旋转。 静止 油膜 转动 （3）结构组成：轴瓦、轴承体等。 轴瓦 轴承体 轴承 轴承箱外形 进油孔 2.推力轴承（1）作用：推力轴承的作用：承受转子的轴向推力， 并确定转子的轴向位置，保证动、静部分的轴向 间隙。 （2）推力轴承工作原理： 在推力轴承沿圆周方向盘有可摆动的推力瓦块，工 作时瓦块可摆动，与推力盘（推力盘与转轴锻造 成一体）之间形成楔形间隙，通入润滑油，形成 具有很多压力的油膜，承受转子的轴向推力。 （3）结构组成：轴承座、工作瓦块（与推力盘接触 的瓦）、非工作瓦块等。 瓦块面上浇铸有一层乌金，其厚度就小于汽轮机动、 静部分的最小轴向间隙，以保证事故情况下乌金熔 化时，动、静部分不致于相互碰撞。 瓦块 推力轴承 3.轴承的分类（按原理分）：滚动轴承、滑动轴承。 （1）滑动轴承 定义：滑动轴承----在滑动摩擦下工作的轴承。它 是靠平滑的面来支撑转轴，即轴承与轴相互接触 的部位是一个面。 （2）滚动轴承 定义：滚动轴承----在滚动摩擦下工作的轴承。它是 靠滚动体的转动来支撑转轴的，即轴承与转轴的接触 部位是一个点，滚动体越多，接触点越多。 二、汽轮机转动部分 （一）动叶片 1.动叶片组成：叶型、叶根、叶顶。 叶片的工 作部分 高中压叶片由 围带固定成组 将叶片固定在 叶轮上 2.按叶型形状，可分为直叶片、扭叶片。 扭叶片 直叶片 直叶片：加工方便，制造成本较低，有利于在部分级实 现叶型通用等优点。但是气动性能差，大多数都用在短叶片。 扭叶片：拥有非常良好的气动特性及强度，但制造工艺复杂， 大多数都用在长叶片。 动叶片的叶顶由围带固定成组，叶根固定在叶轮上。 高、中压转子用短叶片，由围带连成叶片组围带的作用：减小叶片工作的弯应力； 增加叶片刚性，调整叶片的自振频率，避开共振； 使叶片顶部封闭，避免蒸汽从汽道顶部泄漏减小 漏汽损失。 低压转子用长叶片，由拉金连成叶片组 拉金的作用：增加叶片刚性；调整叶片的自振频率，避开共振；改善振动性能； 但增加了蒸汽流动阻力，且会削弱叶片强度， 所以在满足叶片振动和刚度要求下，尽可能的避免 采用拉金。 有的低压叶片，不用拉金，呈自由叶片。 一般，自由叶片和仅用拉金固定成组的叶片都将顶部 削薄，可起到汽封齿的作用；且若发生动、静部分 摩擦，可减轻事故程度，保护汽轮机。 （二）叶轮 1.作用：安装动叶片，并将动叶片上的转矩传递给主轴。 叶轮 转轴 动叶片 2.叶轮的结构组成：轮缘、轮面、轮毂（套装转子 才有）。 轮缘 轮面：将轮缘和轮毂或主轴连成一体。轮面上通常开有平衡孔（奇数、均匀分布）。 轮缘：固定动叶片的叶根。 轮毂：减小叶轮内孔应力的加厚部分。 轮缘上开有安装动叶片的叶根槽 叶轮上的 3.型式：等厚度叶轮、锥形叶轮、等强度叶轮。等厚度叶轮 锥形叶轮 等厚度叶轮：加工方便，轴向尺寸小，但 强度较低，常用于叶轮直径小的高压部分。 锥形叶轮：加工方便，强度高，得到普遍应用。 等强度叶轮：强度最高，但加工复杂。 （三）联轴器（又称靠背轮） 1.作用：连接汽轮机的各转子及发电机转子，并传递 转子上的扭矩。 2.分类：刚性联轴器、半挠性联轴器、挠性联轴器。 （1）刚性联轴器：用螺栓将两根轴端部的对轮紧紧 地连接在一起。 特点：连接刚性高，传递扭矩大；结构相对比较简单、尺寸轴承个数，缩短了机组长度，被大范围的应用于功率汽轮机中。 但传递振动和轴向位移，对转子找中心要求很高。 （2）半挠性联轴器：两个对轮之间通过一个波形套 筒连接。波形套筒在扭转方向是刚性的，在弯曲方 波形套筒特点：因波形套筒具有一定的弹性，可吸收部分振动， 允许两个转子的中心有少许偏差。大范围的应用于汽轮机 转子与发电机转子之间的连接。 （四）转子 1.定义：转子----由主轴、叶轮或转鼓、动叶片和联 轴器等汽轮机旋转部件组成的组合体。 2.作用： 汇集各级动叶栅所得到的机械能，并传给发电机。 3.转子所承受的力： 扭矩、离心力引起的应力、温度不均匀引起的热应 力、轴系振动所产生的动应力。 4.对转子的要求： 有很高的强度。 2.转子的结构 轮式转子鼓式转子 主轴 叶轮 动叶片 冲动式汽轮机 动叶片反动式汽轮机 ：孔的公差带在轴的公差带之下，具有过盈的配合。过盈配合中，由于轴的尺 寸比孔的尺寸大，故需采用加压或热胀冷缩 等办法进行装配。过盈配合大多数都用在孔轴间 不允许有相对运动的紧固联接。 特点：加工方便，能合理规划利用材料，易保证质量。 但会因材料的高温蠕变和过大的温差使叶轮与主轴 间的过盈量消失，发生松动。 金属在高温和应力同时作用下应力保持不变，其塑性变形随时间的延长而缓慢增长的现象。 适用：高、中压汽轮机的低压部分。 整锻转子 加工方法：由整体锻件加工而成，叶轮、联轴器 对轮、推力盘、主轴锻造加工成一个整体。 特点： 不会出现叶轮等零件松动；结构紧密相连，强度和刚度
