汽輪機(jī)實(shí)習(xí)講稿

一、汽輪機(jī)裝置在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)之一，電力工業(yè)的發(fā)展水平直接影響到各行各業(yè)的發(fā)展，電力生產(chǎn)量是衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平的重要指標(biāo)，人均占有電量是衡量人民生活水平的重要指標(biāo)。世界電量的80%以上是由汽輪機(jī)作為原動(dòng)機(jī)生產(chǎn)的（火電和核電），因此，汽輪機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。

汽輪機(jī)裝置的特點(diǎn)是單機(jī)功率大、熱經(jīng)濟(jì)性高、運(yùn)行安全可靠、單位功率制造成本低。

鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)

蒸汽化學(xué)能(燃料)熱能機(jī)械能電能汽輪機(jī)：以水蒸汽為工質(zhì)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的外燃高速旋轉(zhuǎn)式原動(dòng)機(jī)。汽輪機(jī)是以蒸汽為工質(zhì)的旋轉(zhuǎn)式機(jī)械，主要用作發(fā)電原動(dòng)機(jī)，也用來(lái)直接驅(qū)動(dòng)各種泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和船舶螺旋槳等。二、汽輪機(jī)發(fā)展概述1883年拉伐爾創(chuàng)造第一臺(tái)軸流式汽輪機(jī)1884～1894年巴森斯（英）軸流式多級(jí)反動(dòng)式汽輪機(jī)、輻流式汽輪機(jī)、背壓式汽輪機(jī)；1900年寇蒂斯制造復(fù)速級(jí)汽輪機(jī)；制造多級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)；1920年造出給水回?zé)崾狡啓C(jī)；1925年造出中間再熱式汽輪機(jī)；自1883年第一臺(tái)軸流式汽輪機(jī)誕生至今，汽輪機(jī)發(fā)展經(jīng)歷了兩個(gè)階段，第一階段是各類型汽輪機(jī)全面問(wèn)世階段（1883~1925），第二階段是向高參數(shù)、高效率、大容量方向發(fā)展階段。此后的經(jīng)濟(jì)衰退和第二次世界大戰(zhàn)期間爆發(fā)，使汽輪機(jī)單機(jī)功率的增大處于停頓狀態(tài)。50年代，隨著戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電力需求突飛猛進(jìn)，單機(jī)功率又開始不斷增大，陸續(xù)出現(xiàn)了325～600MW的大型汽輪機(jī)。60年代制成了1000MW汽輪機(jī)。70年代，制成了1300MW汽輪機(jī)?，F(xiàn)在許多國(guó)家常用的單機(jī)功率為300～600MW

。隨著電力應(yīng)用的日益廣泛，20年代時(shí)單機(jī)功率就已增大到60MW。30年代初又出現(xiàn)了165MW和208MW的汽輪機(jī)。三、汽輪機(jī)發(fā)展的主要特點(diǎn)1、增大單機(jī)功率；2、提高蒸汽參數(shù)；3、普遍采用一次中間再熱；4、采用燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電裝置；5、提高機(jī)組的運(yùn)行水平。6、增大末級(jí)葉片高度。四、汽輪機(jī)主要制造業(yè)GECo.（GeneralElectricCorporation)

美國(guó)通用電氣公司（沖動(dòng)式）WHCo.(WestingHouseElectricCorporation)

西屋電氣公司（反動(dòng)式）BBC(BrownBoveriCo.)

瑞士勃朗.鮑維利公司（反動(dòng)式）AA(Alsthon-AtlantagueCo.)

法國(guó)阿爾斯通－大西洋公司（沖動(dòng)式、反動(dòng)式）其他（蘇聯(lián)、日本等）我國(guó)三大動(dòng)力設(shè)備廠：哈爾濱汽輪機(jī)廠上海汽輪機(jī)廠東方汽輪機(jī)廠中小型汽輪機(jī)廠：北京重型電機(jī)廠青島汽輪機(jī)廠武漢汽輪機(jī)廠工業(yè)汽輪機(jī)：杭州汽輪機(jī)廠燃?xì)廨啓C(jī)：南京汽輪機(jī)廠五、汽輪機(jī)的分類及型號(hào)

（一）汽輪機(jī)的分類1、按工作原理分級(jí)是汽輪機(jī)中最基本的做功單元（1）沖動(dòng)式汽輪機(jī)各級(jí)按照沖動(dòng)原理設(shè)計(jì)。蒸汽主要在噴嘴中膨脹或在動(dòng)葉中只有少量膨脹的汽輪機(jī)。（2）反動(dòng)式汽輪機(jī)各級(jí)按沖動(dòng)和反動(dòng)原理設(shè)計(jì)。蒸汽在噴嘴中膨脹程度與在動(dòng)葉中膨脹的程度相等的汽輪機(jī)。調(diào)節(jié)級(jí)采用沖動(dòng)級(jí)，其它級(jí)均為反動(dòng)級(jí)。2、按熱力特性分（1）凝汽式汽輪機(jī)汽輪機(jī)排汽排入凝汽器的汽輪機(jī)。作功能力大，效率比較低。背壓真空，有凝汽器。有些小汽輪機(jī)沒(méi)有回?zé)嵯到y(tǒng)，稱為純凝汽式汽輪機(jī)。（2）背壓式汽輪機(jī)汽輪機(jī)排汽在高于大氣壓力下排出，排汽可供給工業(yè)或采暖熱負(fù)荷的用汽。無(wú)凝汽器。（3）抽汽式汽輪機(jī)從汽輪機(jī)中間某級(jí)后抽出一定的可調(diào)參數(shù)、流量的蒸汽對(duì)外供熱，其余氣流排入凝汽器。（4）抽汽背壓式汽輪機(jī)具有調(diào)整抽汽的背壓式汽輪機(jī)，調(diào)節(jié)抽汽和排汽都分別供熱用戶。（5）多壓式汽輪機(jī)汽輪機(jī)的進(jìn)汽不止一個(gè)參數(shù)在汽輪機(jī)的某中間級(jí)前又引入其它來(lái)源的蒸汽，與原來(lái)的蒸汽混合共同膨脹做功。中間再熱和無(wú)中間再熱。汽輪機(jī)類別主蒸汽壓力（MPa)低壓汽輪機(jī)0.12~1.5中壓汽輪機(jī)2~4高壓汽輪機(jī)6~10超高壓汽輪機(jī)12~14亞臨界壓力汽輪機(jī)16~18超臨界壓力汽輪機(jī)>22.1超超臨界壓力汽輪機(jī)>323、按主蒸汽壓力分1.軸流式汽輪機(jī)

組成汽輪機(jī)的各級(jí)葉柵沿軸向依次排列，汽流方向的總趨勢(shì)是軸向的，絕大多數(shù)汽輪機(jī)都是軸流式汽輪機(jī)。2.輻流式汽輪機(jī)

組成汽輪機(jī)的各級(jí)葉柵沿半徑方向依次排列，汽流方向的總趨勢(shì)是半徑方向的。4、按汽流方向分1.電站汽輪機(jī)

用于拖動(dòng)發(fā)電機(jī)，汽輪發(fā)電機(jī)組需按供電頻率定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，故也稱為定轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)，主要采用凝汽式汽輪機(jī)。也采用同時(shí)供熱供電的(抽汽式、背壓式)汽輪機(jī)，通常稱它們?yōu)闊犭娖啓C(jī)或供熱式汽輪機(jī)。2.工業(yè)汽輪機(jī)

用于拖動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵等轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，其運(yùn)行速度經(jīng)常是變動(dòng)的，也稱為變轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)。3.船用汽輪機(jī)

用于船舶推進(jìn)動(dòng)力裝置，驅(qū)動(dòng)螺旋槳。為適應(yīng)倒車的需要，其轉(zhuǎn)動(dòng)方向是可變的。4.凝汽式供暖汽輪機(jī)在中低壓缸連通管上加裝蝶閥來(lái)調(diào)節(jié)供暖抽汽量，抽汽壓力不象調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)那樣維持規(guī)定的數(shù)值，而是隨流量大小基本上按直線規(guī)律變化的。5、按用途可分1.大功率汽輪機(jī)

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)有關(guān)會(huì)議和文件中，大功率汽輪機(jī)通常指200MW以上的汽輪機(jī)。2.小功率汽輪機(jī)

在我國(guó)目前狀況，為25MW以下的汽輪機(jī)。6、按功率分

此外，按汽缸數(shù)目可分為單缸、雙缸和多缸汽輪機(jī)。（二）汽輪機(jī)的型號(hào)

ΔXX-XX–X例：N300-16.7/538/538300MW凝汽式汽輪機(jī)，主蒸汽壓力為16.7MPa，溫度為538oC，再熱蒸汽溫度538oC。代號(hào)型式代號(hào)型式N凝汽式CB抽汽背壓式B背壓式CY船用C一次調(diào)整抽汽式Y(jié)移動(dòng)式CC兩次調(diào)整抽汽式HN核電汽輪機(jī)1.中國(guó)汽輪機(jī)型號(hào)的表示方法汽輪機(jī)型式代號(hào)變型設(shè)計(jì)次序蒸汽參數(shù)額定功率（MW）汽輪機(jī)類型蒸汽參數(shù)表示方法凝汽式中間再熱式一次調(diào)節(jié)抽汽式兩次調(diào)節(jié)抽汽式背壓式抽汽背壓式主蒸汽壓力N50-8.83主蒸汽壓力/主蒸汽溫度/中間再熱溫度N300-16.7/538/538主蒸汽壓力/調(diào)節(jié)抽汽壓力C12-3.43/0.1主蒸汽壓力/高壓抽汽壓力/低壓抽汽壓力CC12-3.43/0.98/0.12主蒸汽壓力/背壓B25-8.83/0.98主蒸汽壓力/抽汽壓力/背壓CB25-8.83/1.47/0.49參數(shù)的表示方法2.美國(guó)和日本汽輪機(jī)型號(hào)的表示方法xFxx末級(jí)葉片高度，in排汽口數(shù)軸數(shù)例如：TC4F-31，表示單軸、4個(gè)排汽口的汽輪機(jī)，末級(jí)葉片高度為31in（787mm）;CC4F-33.5,表示雙軸、4個(gè)排汽口的汽輪機(jī)，末級(jí)葉片高度為33.5in(851mm)。當(dāng)主蒸汽參數(shù)為12.4~24.1MPa，538/538℃時(shí)，美國(guó)不同型號(hào)單軸汽輪機(jī)對(duì)應(yīng)的功率范圍見(jiàn)下表。型號(hào)功率范圍（MW）汽缸型號(hào)功率范圍（MW）汽缸TC2F200~400高中壓合缸TC4F600~800中壓缸雙流TC3F或TC4F300~600高中壓合缸TC6F800~1100中壓缸雙流3.俄羅斯汽輪機(jī)型號(hào)代號(hào)型式K凝汽式Π工業(yè)調(diào)整抽汽式T采暖調(diào)整抽汽式ΠT工業(yè)、采暖抽汽式代號(hào)型式P背壓式ΠΡ帶工業(yè)抽汽的背壓式TP帶采暖抽汽的背壓式俄羅斯汽輪機(jī)型式代號(hào)和參數(shù)的表示方法:主蒸汽壓力-xx-xx變型設(shè)計(jì)次序額定功率-x型式型式參數(shù)表示方式示例凝汽式-額定功率-主蒸汽壓力K-300-23.54抽汽式-額定功率/最大功率-主蒸汽壓力/抽汽壓力ΠT-80/100-12.75/1.27背壓式-額定功率/最大功率-主蒸汽壓力/背壓P-100/105-12.75/1.47抽汽背壓式-額定功率/最大功率-主蒸汽壓力/抽汽壓力/背壓ΠΡ-12/15-8.83/1.47/0.694.法國(guó)汽輪機(jī)型號(hào)-xx-xx末級(jí)葉片高度排汽口數(shù)轉(zhuǎn)速-xx二次過(guò)熱對(duì)稱布置-xx2AT額定功率汽輪機(jī)例如，T2A330-30-2F1044型表示有二次過(guò)熱對(duì)稱布置，額定功率為330MW，轉(zhuǎn)速為3000r/min，雙排汽口，末級(jí)葉片高度為1044mm（實(shí)際為1080mm，但仍稱1044葉片）。六、汽輪機(jī)設(shè)備的組成汽輪機(jī)本體包括：汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分和靜止部分調(diào)節(jié)保安和油系統(tǒng)包括：自動(dòng)主汽門、調(diào)節(jié)汽門、調(diào)速器、調(diào)速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、主油泵、油箱、安全保護(hù)系統(tǒng)等輔助設(shè)備：凝汽器、抽氣設(shè)備、高低壓加熱器、給水泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、疏水泵等熱力系統(tǒng)：主蒸汽系統(tǒng)、再熱蒸汽系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、給水回?zé)嵯到y(tǒng)、給水除氧系統(tǒng)等汽輪機(jī)本體

汽輪機(jī)本體是完成蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的汽輪機(jī)組的基本部分，即汽輪機(jī)本身。它與回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)、調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)、油系統(tǒng)、凝汽系統(tǒng)以及其他輔助設(shè)備共同組成汽輪機(jī)組。汽輪機(jī)本體由固定部分（靜子）和轉(zhuǎn)動(dòng)部分（轉(zhuǎn)子）組成。1、固定部分包括汽缸、隔板、噴嘴、汽封、緊固件和軸承等。2、轉(zhuǎn)動(dòng)部分包括主軸、葉輪或輪鼓、葉片和聯(lián)軸器等。3、固定部分的噴嘴、隔板與轉(zhuǎn)動(dòng)部分的葉輪、葉片組成蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的通流部分。4、汽缸是約束高壓蒸汽不得外泄的外殼。汽輪機(jī)本體還設(shè)有汽封系統(tǒng)。1、汽輪機(jī)的級(jí)：由一列噴嘴葉柵和其后緊鄰的一列動(dòng)葉柵構(gòu)成的工作單元。2、在噴嘴通道內(nèi)，蒸汽膨脹壓力降低，溫度降低，汽流速度加快，可見(jiàn)蒸汽從噴嘴的進(jìn)口到出口實(shí)現(xiàn)了由熱能向動(dòng)能的轉(zhuǎn)換。高速流動(dòng)的蒸汽由噴嘴出口進(jìn)入動(dòng)葉，給予動(dòng)葉以沖動(dòng)力，通常汽流在動(dòng)葉槽道中繼續(xù)膨脹，并轉(zhuǎn)變方向，當(dāng)汽流離開動(dòng)葉槽道時(shí)，它給葉片以反動(dòng)力，這兩個(gè)力的合力，推動(dòng)動(dòng)葉帶動(dòng)動(dòng)葉輪和軸旋轉(zhuǎn)，做出機(jī)械功。3、對(duì)軸流式汽輪機(jī)來(lái)說(shuō)，所采用的軸流級(jí)按照級(jí)內(nèi)蒸汽能量轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)，可分為純沖動(dòng)級(jí)、沖動(dòng)級(jí)、反動(dòng)級(jí)和復(fù)速級(jí)等幾種。汽輪機(jī)的級(jí)隔板和噴嘴汽輪機(jī)中隔板的作用是將汽輪機(jī)各級(jí)隔離開來(lái)，并固定噴嘴和阻止各級(jí)間的漏汽。隔板是由隔板外緣、噴嘴和隔板體構(gòu)成的圓形板狀組合體。隔板按照制造方法的不同可以分為鑄造隔板、焊接隔板和組合隔板三種。目前大型汽輪機(jī)普遍采用焊接隔板。焊接隔板是將預(yù)先加工好的噴嘴葉柵焊接在隔板體和外緣之間制成。隔板通常做成水平對(duì)分形式，汽輪機(jī)的主軸穿過(guò)其內(nèi)圓孔。噴嘴的作用是對(duì)蒸汽進(jìn)行加速，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能。動(dòng)葉汽輪機(jī)動(dòng)葉是固定在葉輪上的。動(dòng)葉是完成將蒸汽動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的重要部件。按照動(dòng)葉橫截面積沿葉高的變化規(guī)律，將動(dòng)葉分為等截面葉片和變截面葉片。等截面葉片的截面積沿葉高是不變的，變截面葉片的截面積沿葉高按照一定的規(guī)律減小，即葉片繞各截面形心連續(xù)發(fā)生扭轉(zhuǎn)，通常又稱為扭曲葉片。汽缸汽缸是汽輪機(jī)的外殼。按照承受壓力的不同,可以分為高壓缸、中壓缸和低壓缸。汽缸內(nèi)部裝有隔板、噴嘴等部件。汽缸都為上下兩部分對(duì)分形式，用螺栓將上下兩部分連接起來(lái)。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子穿過(guò)汽缸，轉(zhuǎn)子上裝有葉輪、動(dòng)葉。每列噴嘴后面都對(duì)應(yīng)一列動(dòng)葉。汽輪機(jī)高壓缸是承受蒸汽溫度、壓力最高的部分。例如，對(duì)于北京重型電機(jī)廠生產(chǎn)的330MW汽輪機(jī)，其進(jìn)汽壓力為17.75MPa，溫度為540℃，而汽缸外則是環(huán)境溫度和壓力，從而使高壓缸承受較大的溫度差和壓力差。為此，一般對(duì)參數(shù)在12.75MPa、535℃及以上的汽輪機(jī)，都將高壓缸做成內(nèi)、外兩層汽缸。并在內(nèi)、外汽缸的夾層中間通以低于初溫、初壓的蒸汽，使每層汽缸所承受的溫差和壓差都大為減少，每層汽缸的厚度就可以大為減薄。同時(shí)，由于外層汽缸能夠得到夾層中蒸汽的有效冷卻，還可以降低對(duì)外缸金屬材料的要求，節(jié)省優(yōu)質(zhì)耐熱合金鋼。聯(lián)軸器聯(lián)軸器也叫靠背輪或?qū)啞Ｋ淖饔檬沁B接汽輪機(jī)各轉(zhuǎn)子以及汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，借以將蒸汽作用在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子上的扭矩傳遞給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生電能。汽輪發(fā)電機(jī)組中，常用的聯(lián)軸器有剛性聯(lián)軸器和半撓性聯(lián)軸器。推力軸承

推力軸承是用來(lái)承受轉(zhuǎn)子的軸向推力，并確定轉(zhuǎn)子的軸向位置，從而保證動(dòng)靜件之間的軸向間隙在允許范圍內(nèi)。大型汽輪機(jī)通常都采用高中壓缸反向布置以及低壓缸分流等措施，但由于高中壓缸的軸向推力不可能做到完全平衡，故其軸向推力仍具有較大的數(shù)值。例如國(guó)產(chǎn)200MW汽輪機(jī)額定工況下的軸向推力為13.25噸，300MW汽輪機(jī)為14噸，而且運(yùn)行工況變化時(shí)還可能出現(xiàn)更大的瞬時(shí)軸向推力或反向推力。所以，推力軸承的工作是十分重要的。汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

由于交流電能不能大量?jī)?chǔ)存，因此發(fā)電廠必須根據(jù)外界負(fù)荷及時(shí)地生產(chǎn)相應(yīng)數(shù)量的電能。在火電廠中，汽輪發(fā)電機(jī)組的工作是由蒸汽在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的作用力矩和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子受到負(fù)載的反動(dòng)力矩之間的平衡關(guān)系所決定的。當(dāng)這兩個(gè)力矩相等時(shí)，汽輪發(fā)電機(jī)組在一定的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。我國(guó)電網(wǎng)頻率為50Hz，相應(yīng)的汽輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速就是3000r/min。但外界用戶的用電情況總是經(jīng)常不斷地變化，因此發(fā)電機(jī)的負(fù)載力矩隨外界用戶的變化也在不斷地變化，如果汽輪機(jī)蒸汽力矩不能隨著相應(yīng)地變化，機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)就遭到破壞，從而導(dǎo)致汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，轉(zhuǎn)速的變化意味著供電頻率的變化。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)為了保證供電質(zhì)量，確保機(jī)組安全運(yùn)行，汽輪機(jī)必須裝有調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

其基本任務(wù)是：在外界負(fù)荷變化時(shí)，及時(shí)地調(diào)節(jié)汽輪機(jī)功率，以滿足用戶用電量變化的需要，同時(shí)保證汽輪發(fā)電機(jī)組的工作轉(zhuǎn)速在正常允許變化范圍內(nèi)。汽輪機(jī)系統(tǒng)及設(shè)備主蒸汽系統(tǒng)：吹動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)做功，是發(fā)電廠主要的做功介質(zhì)通過(guò)的系統(tǒng)。再熱蒸汽系統(tǒng)：輔助主蒸汽系統(tǒng)做功，提高機(jī)組熱效率。回?zé)岢槠到y(tǒng)：盡量減少進(jìn)入凝汽器的無(wú)用能量，提高機(jī)組熱效率。汽輪機(jī)系統(tǒng)及設(shè)備凝結(jié)水泵：由于凝汽器熱井內(nèi)處于真空狀態(tài)，水不會(huì)自動(dòng)流出來(lái)。凝結(jié)水泵的作用就是將熱井內(nèi)的凝結(jié)水抽吸出來(lái)，經(jīng)過(guò)低壓加熱器加熱后送到除氧器。低壓加熱器：低壓加熱器的作用是利用在汽輪機(jī)內(nèi)做過(guò)部分功的蒸汽，抽至加熱器內(nèi)部加熱由凝結(jié)水泵來(lái)的凝結(jié)水。低壓加熱器通常都采用表面式加熱器，即抽汽與凝結(jié)水不直接接觸，凝結(jié)水在管內(nèi)流動(dòng)，抽汽在管外流動(dòng)。這種低壓加熱器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠性高。由于加熱器內(nèi)部水側(cè)壓力近似為凝結(jié)水泵出口的壓力，故將其稱為低壓加熱器。除氧器當(dāng)水與空氣或某種氣體混合物接觸時(shí)，就會(huì)有部分氣體溶解在水中。由于凝汽器、部分低壓加熱器處于真