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1、华丰伟业克拉玛依项目部 全能值班员培训 （汽机专业第一讲） 汽轮机本体结构 350MW350MW汽轮机结构图汽轮机结构图 一、汽轮机的基本概念一、汽轮机的基本概念 汽轮机内的能量转换 一定压力和温度的蒸汽流经固定不动的喷嘴，并在其中 膨胀，蒸汽的压力、温度不断降低，速度不断增加，使 蒸汽的热能转化为动能 蒸汽热能 气流的动能轴的机械能 喷嘴动叶 2019/11/23 汽轮机的工作原理汽轮机的工作原理 1轴 2叶轮 3动叶栅 4喷嘴喷嘴 单级冲动式汽轮机工作原理结构立体图 “级”是汽轮机中最基本的工 作单元。在结构上它是由静 叶（喷嘴）和对应的动叶所 组成；一列固定的喷嘴和与 它配合的动叶片构成
2、了汽轮 机的基本作功单元，称为汽 轮机的“级” 2019/11/24 （一）（一）冲动作用原理冲动作用原理 p 冲动力的定义：根据力学知识，当 一运动物体碰到另一个静止的物体 或者运动速度低于它的物体时，就 会受到阻碍而改变其速度的大小或 方向，同时给阻碍它的物体的一个 作用力 p 特点：蒸汽仅把从喷嘴中获得的动 能转变为机械功，蒸汽在动叶通道 中不膨胀，动叶通道不收缩 2019/11/25 从作用力方面分析原理从作用力方面分析原理 l 喷嘴出口处：蒸汽以相对速度w1 进入动叶通道，由于受到动叶的阻 碍，汽流方向不断改变，最后以相 对速度w2流出动叶通道， l 在流道中蒸汽对动叶产生一个轮周
3、方向的冲动力F1，该力对动叶作功 使动叶转动 蒸汽流过无膨胀动叶通道时速度的变化蒸汽流过无膨胀动叶通道时速度的变化 2019/11/26 反动力定义：蒸汽在动叶汽道内膨胀时对 动叶的作用力。根据动量守恒定律，当气 体从容器中加速流出时，要对容器产生 个与流动方向相反的力。 基本特点：蒸汽在动叶流道中不仅要改变 方向，而且还要膨胀加速，从结构上看动 叶通道是逐渐收缩的。 （二）反动作用原理（二）反动作用原理 2019/11/27 从作用力方面分析原理从作用力方面分析原理 蒸汽流经级时先在喷嘴中膨胀， 压力降低，速度增加一方面通过 速度方向的改变，产生冲动力F1 蒸汽在动叶中继续膨胀，压力降 低，
4、所产生的焓降转化为动能造 成动叶出口的相对速度w2大于进 口相对速度w1，使汽流产生了作 用于动叶上的与汽流方向相反的 反动力Fr。 在蒸汽的冲动力和反动力合力作 用下推动动叶旋转作功。 动叶通道是逐渐收缩的动叶通道是逐渐收缩的 2019/11/28 级的类型及特点级的类型及特点 汽轮机的级可分为冲动级和反动级两大类 (1)、冲动级 冲动级又分：纯冲动级、带反动度的冲动级速度级 1) 纯冲动级：反动度为零的级称为纯冲动级 工作特点：是蒸汽只在喷嘴中膨胀，在动叶通道中不膨胀 结构特点：动叶叶型近似对称弯曲，作功能力大，但效率比 带反动度的冲动级低。 2019/11/29 现代冲动式汽轮机中广泛采
5、用具有一定反动度的冲动级，简称为 冲动级 工作特点:蒸汽的膨胀主要喷嘴中进行，在动叶通道中仅有小部分 膨胀，产生的反动力较小，主要利用冲动力作功 结构特点：作功能力比反动级的大，效率又比纯冲动级高。 2) 带反动度的冲动级 2019/11/210 冲动式汽轮机冲动式汽轮机 2019/11/211 速度级:为使充分利用余速，在两列动叶 之间装设列导向叶片，排汽经过导向 叶片后改变方向，进入第二列动叶继续 作功。这种级称为速度级。 复速级：同一叶轮上装有两列动叶片的 双列速度级，又称为复速级。 工作特点：蒸汽主要在喷嘴中膨胀加速 ：动叶通道和导向叶片通道中基本不膨 胀，焓降大、效率较低。用于单级汽
6、轮 机和中、小型多级汽轮机的第一级。 3) 复速级 2019/11/212 定义：蒸汽在级中的理想焓降平均分配在 喷嘴和动叶通道中的级称为反动级 工作特点：蒸汽在喷嘴和动叶通道中的膨 胀程度相等，作功的力冲动力和反动力各 占一半 结构特点：动叶叶型与喷嘴叶型完全相 同。反动级的效率高于冲动级，但整级的 理想焓降较小。 4) 反动级 2019/11/213 反动式汽轮机反动式汽轮机 2019/11/214 调节级调节级 喷嘴调节：多数汽轮机采用改变第一级喷嘴面积的方 法调节进汽量，称之为喷嘴调节。 调节级：中、小容量汽轮机的调节级喷嘴调节汽轮机 的第一级称为调节级，一般采用复速级。大容量汽轮 机
7、多采用单列冲动级。 还把汽轮机的级分为速度级和压力级两种。 2019/11/215 A.A.A.A.汽轮机类型汽轮机类型汽轮机类型汽轮机类型 汽轮机的分类 1. 按工作原理分 冲动式汽轮机-由冲动级组成，蒸汽主要在喷嘴中膨胀，在动叶中 只有少数膨胀。现代冲动式汽轮机各级的反动度一般在5%30% 的范围内。 反动式汽轮机-由反动级组成，蒸汽在喷嘴和动叶中膨胀程度相 同。由于反动级不能做成部分进汽，故调节机采用单列冲动机或 复速级。反动式汽轮机反动度常取0.5，以使动叶和静叶可取相同 叶型，从而简化制造工艺。 A.A.A.A.汽轮机类型汽轮机类型汽轮机类型汽轮机类型 汽轮机的分类 2. 按热力特性
8、分 凝汽式汽轮机-排汽在高度真空状态下进入凝汽器凝结成水，有些 小汽轮机没有回热系统，成为纯凝汽式汽轮机。 背压式汽轮机-排汽直接用于供热，没有凝汽器。当排汽作为其他 中低压汽轮机的工作蒸汽时，称为前制式汽轮机。 调节抽汽式汽轮机-从汽轮机某级后抽出一定压力的部分蒸汽对外 供热，其余排汽仍进入凝汽器。由于热用户对供热压力有一定的 要求，需要对抽汽压力进行自动调节，故称为调节抽汽。根据用 户需要，有一次调节抽汽和两次调节抽汽。 A.A.A.A.汽轮机类型汽轮机类型汽轮机类型汽轮机类型 2. 按热力特性分 抽汽背压式汽轮机-具有调节抽汽的背压式汽轮机。 中间再热式汽轮机-进入汽轮机的蒸汽膨胀到某一
9、压力后，被全 被抽出送往锅炉的再热器进性再热，再返回汽轮机继续膨胀做 功。 混压式汽轮机-利用其他来源的蒸汽引入汽轮机相应的中间级， 与原来的蒸汽一起工作同常用于工业生产的流程中，作为蒸汽热 能的综合利用。 A.A.汽轮机类型汽轮机类型 3. 按汽流方向分 轴流式汽轮机-组成汽轮机的各级叶栅沿轴向依次排列，汽流方 向的总趋势是轴向的，绝大多数汽轮机都是轴流式汽轮机。 辐流式汽轮机-组成汽轮机的各级叶栅沿半径方向依次排列，汽 流方向的总趋势是沿半径方向。 A.A.汽轮机类型汽轮机类型 汽轮机的分类 4. 按用途分 电站汽轮机-用于拖动发电机，汽轮发电机组需按供电频率定转 速运行，故也称为定转速汽
10、轮机，主要采用凝汽式汽轮机。也采 用同时供热的供电的汽轮机，通常称为热电汽轮机或供热式汽轮 机。 工业汽轮机-用于拖动风机，水泵等转动机械，其运行速度经常 是变化的，也称为变转速汽轮机。 凝汽式供暖汽轮机-在中低压缸连通管上加装蝶阀来调节供暖抽 汽量，抽汽压力不像调节抽汽式汽轮机那样维持规定的数值，而 是随流量大小基本上按直线规律变化。 汽轮机的分类汽轮机的分类-1-1 按热力过程特性分类按热力过程特性分类 凝汽式汽轮机 进入汽轮机的蒸汽，除很少一部分泄漏外，全部排入凝 汽器。 背压式汽轮机 排汽压力高于大气压力的汽轮机称为背压式汽轮机。 调节抽汽式汽轮机 部分蒸汽在一种或两种给定压力下抽出对
11、外供热，其余 蒸汽作功后仍排入凝汽器。 中间再热式汽轮机 新蒸汽经汽轮机前几级作功后，全部引至加热装置再次 加热到某一温度，然后再回到汽轮机继续作功。 汽轮机的分类汽轮机的分类-2-2 按工作原理分类 v 冲动式汽轮机 按冲动作用原理工作的汽轮机称为冲动式汽轮机 v 反动式汽轮机 按反动作用原理工作的汽轮机称为反动式汽轮机 v 混合式汽轮机 由按冲动原理工作的级和按反动原理工作的级组合 而成的汽轮机称为混合式汽轮机 汽轮机的分类汽轮机的分类-3-3 按新(主)蒸汽压力分类 低压汽轮机 新蒸汽压力为1.2 MPa2MPa； 中压汽轮机 新蒸汽压力为2.1 MPa8MPa； 高压汽轮机 新蒸汽压力
12、为8.1 MPa12.5MPa； 超高压汽轮机 新蒸汽压力为12.6MPa15.1MPa； 亚临界汽轮机 新蒸汽压力为15.1MPa22MPa； 超临界汽轮机 新蒸汽压力为22.12MPa25MPa； 超超临界汽轮机 新蒸汽压力为25.0MPa以上。 国产汽轮机类型的代号 N: N: 凝汽式凝汽式 C: C: 一次调节抽汽式一次调节抽汽式 CC: CC: 两次调节抽汽式两次调节抽汽式 B: B: 背压式背压式 CB: CB: 抽汽背压式抽汽背压式 H: H: 船用船用 Y: Y: 移动式移动式 k: k: 空冷式空冷式 国产汽轮机的型号表示方法是国产汽轮机的型号表示方法是 ： X X XX X
13、X X XX X 变形设计次序 蒸汽参数 额定功率(MW) 汽轮机类型 例如：CJK350-24.2/566/566 超临界间接空冷 主汽阀前566 再热蒸汽进气阀前566 主要技术规范及热力参数： 型号CJK350/275-24.2/0.64/566/566、超临界、一次中间再 热、单轴（采暖抽汽)、间接空冷抽汽凝汽式汽轮机 额定功率350MW 额定抽汽工况功率275MW 主蒸汽额定参数24.2MPa/566 最大进汽量1180t/h 额定背压12Kpa 额定供气抽汽压力0.64MPa,最大抽气量550t/h 转速3000r/min 转向机头看为顺时针 给水系统7级回热，给水由汽动给水泵驱动
14、 汽轮机通流级数高压1+12级、中压11级、低压25级，共34 级 国电克拉玛依350MW超临界间接空冷机组 汽轮机的结构汽轮机的结构 汽轮机由转动部分和静止部分所组成。汽轮机转动部件的组合体 称为转子，它包括主轴、叶轮(或转鼓)、动叶栅、联轴器及装在轴上 的其他零件。蒸汽作用在动叶栅上的力矩，通过叶轮、主轴和联轴器 传递给发电机或其他设备，并使它们旋转而作功。汽轮机的静止部分 包括基础、台板(机座)、汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承等部件，但 主要是汽缸和隔板。 汽轮机剖面图汽轮机剖面图 汽轮机转子汽轮机转子 汽轮机的转动部分统称为转子，它是汽轮机的重要部件之一，起着工质能量 转换及扭矩传递的作
15、用，它汇集了各级动叶栅上得到的机械能并传给发电机（ 或其他机械） 转子的工作条件相当复杂，它处在高温工质中，以高速旋转承受着离心力所引 起的巨大应力、蒸汽作用在其上的轴向推力以及由于温度分布不均匀引起的热 应力，还要承受巨大的扭转力矩和轴系振动所产生的动应力。 汽轮机转子在高温蒸汽中高速旋转，不仅要承受汽流的作用力和由叶片、叶轮 本身离心力所引起的应力，而且还承受着由温度差所引起的热应力。此外，当 转子不平衡质量过大时，将引起汽轮机的振动。因此，转子的工作状况对汽轮 机的安全、经济运行有着很大的影响。 汽轮机转子结构汽轮机转子结构 汽轮机转子汽轮机转子 高压转子转子实物 2019/11/231
16、 高中压转子 低压转子 转子上的部件 推力盘推力盘 测速齿轮测速齿轮 主油泵主油泵 危急遮断器危急遮断器 高压排汽侧高压排汽侧 平衡活塞平衡活塞 高中压缸高中压缸 前汽封前汽封 #1#1轴承轴承 轴颈轴颈 高压十二个反高压十二个反 动式动叶片动式动叶片 加平衡螺塞加平衡螺塞 的工艺孔的工艺孔 调节级叶调节级叶 轮平衡孔轮平衡孔 调节级调节级 叶片叶片 高压进汽侧高压进汽侧 平衡活塞平衡活塞 中压平衡中压平衡 活塞活塞 套装转子套装转子 套装转子的叶轮、轴 封套、联轴器等部件 和主轴是分别制造的 ，然后将它们热套(过 盈配合)在主轴上，并 用键传递力矩。主轴 加工成阶梯形，中间 直径大，只适用于 中、低参数的汽轮机 和高参数汽轮机的
