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1、汽 轮 机 培 训,刘 学 东,江苏圣元环保电力有限公司,第一章概述 2017年3月,汽轮机以蒸汽为工质，将热能转变为机械能，为发电机发电提供机械能。 火力发电厂三大主要设备之一，单机功率大、效率高、运行平稳、使用寿命长,汽轮机的结构,蒸汽室,喷嘴,主油泵,径向推力联合轴承,主轴,复速级,前汽封,隔板,汽封信号管,二号瓦,三号瓦,单缸单排汽口汽轮机剖面,一、汽轮机的分类,汽轮机又称蒸汽透平，透平是外来词，源于turbine的音译，它是将蒸汽热能转换成机械能的一种原动机。 按工作原理分为： a.冲动式汽轮机； b.反动式汽轮机； 按热力特性分为： a.凝汽式汽轮机； b.背压式汽轮机； c.调节
2、抽汽式汽轮机； d.抽汽背压式汽轮机； e.中间再热式汽轮机； f.混压式汽轮机,按汽流方向可分为： a.轴流式汽轮机； b.辐流式汽轮机； 按用途可分为： a.电站用汽轮机； b.工业用汽轮机； c.船用汽轮机； d.凝汽式供暖汽轮机； 按进汽参数可分为： a.低压汽轮机； b.中压汽轮机； c.高压汽轮机 d.超高压汽轮机； e.亚临界压力汽轮机； f.超临界压力汽轮机； 按功率大小分为： a.大功率汽轮机； b.小功率汽轮机,二、汽轮机的基本工作原理和结构,汽轮机的工作原理 具有一定压力和温度的蒸汽流经固定不动的喷嘴，在其中膨胀，蒸汽的压力、温度不断降低，速度增加，使蒸汽的热能转化成动能
3、；然后，喷嘴出口的高速汽流以一定的方向进入装在叶轮上的动叶通道中由于汽流速度的大小和方向改变，汽流给动叶片一个作用力，推动叶轮旋转做动拖动发电机发出电能。 注意：一列固定的喷嘴和与它相配合的叶片构成了汽轮机的基本做功单元，我们称为汽轮机的级。,2叶轮,3动叶栅,1轴,4喷嘴,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， 在流道中蒸汽对动叶产生一个轮周方向的冲动力F1，该力对动叶作功使动叶转动,冲动作用原理,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
4、方向，同时给阻碍它的物体的一个作用力 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,反动作用原理,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。,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，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
5、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,反动度和级的类型,基本概念 级滞止理想焓降：0点是级前的蒸汽状态点，0*点是汽流被等熵滞止到初速等于零的状态，p1、p2分别为喷嘴出口压力和动叶出口压力，蒸汽在级内从滞止状态0*等熵膨胀到p2时的焓降称为级的滞止理想焓降 级理想焓降：蒸汽在级内从0点等熵膨胀到p2时的焓降 称为级的理想焓降。,反动度和级的类型,汽轮机的反动度 蒸汽在动叶通道内膨胀时的理想焓降hb， 和在整个级的滞止理想焓降ht* 之比，即,反动度：表示蒸汽在动叶通道内膨胀程度大小的指标。 它等于蒸汽在动叶通道中的理想焓降与喷嘴的
6、滞止理想焓降和动叶通道中理想焓降之和的比值 级的平直径处（即1/2叶高处）的反动度用m表示，其表达式为：,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 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。,带反动度的冲动级,现代冲动式汽轮机中广泛采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，
7、效率又比纯冲动级高。,反动级,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。,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。,复速级,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
8、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。用于单级汽轮机和中、小型多级汽轮机的第一级。,Thats all,thank you,第二章 我公司使用的汽轮机 2017年4月,特点：进入汽轮机中的部分蒸汽，做了一部分功后被抽出供锅炉蒸预器用汽（段非调）和除氧器用汽（段非调）另一部分则到汽轮机后段继续做功，在低于大气压力的真空状态下进入凝汽器凝结成水。,凝汽式汽轮机,我公司汽轮机的型号,15-3.8,型 式-凝汽式,额定功率,主蒸汽参数（压力）,汽轮机
9、型式代号见下表,汽水系统及设备,来自锅炉的新蒸汽经电动隔离阀到自动主汽门，由主汽门经导管进入汽轮机左（由机头向发电机方向看）蒸汽室。蒸汽在汽轮机中膨胀做功，其中一部分蒸汽做了部分功后抽出供级蒸预器加热一次风（段非调抽汽）及除氧器（段非调抽汽）等回热加热系统自用汽，其余蒸汽流入汽轮机后段继续做功后排入凝结器凝结成水，借助凝结水泵打入汽封加热器后，再进入低压加热器和除氧器,经除氧器除氧后的凝结水,借助给水泵升压后进入锅炉，汽封加热器和低压加热器都设有旁路，在需要时可不通过这些加热器。 凝结水泵 把乏汽凝结成的水抽至除氧器，主要作用是工质回收。,轴封加热器,轴封加热器是一套余热利用装置，它收集汽轮机
10、轴端漏汽加热凝结水，回收热量，改善工作环境。,低压加热器,低压加热器是利用汽轮机后段低品位乏汽加热凝结水的装置，以降低部分蒸汽的冷源损失，提高系统效率。,旋膜式除氧器,除氧器是利用汽轮机段抽汽或减蒸汽把凝结水和除盐水加热到加热蒸汽对应下的饱和温度，水面氧气的分压力较低，使水中游离态的氧析出，达到除氧效果，保护给水输送设备,连排扩容器,锅炉连续排污扩容器是利用闪蒸原理，使排出的高温度的水部分汽化。 连排扩容器汽平衡管与除氧器相通，其闪蒸闪汽用于加热除氧器中的水,给水泵,两台给水泵都为DG46-50*12型多级给水泵，泵端支持轴承为滑动轴承。,高压给水泵运行时应保证有最小流量，以防止介质汽化；严禁
11、无介质空转。再循环阀门关信号消失、出口阀门开信号消失以及除氧器水位可同时作为给水泵启动条件，以保证设备安全。,很多电厂在给水管路上装还有两级高压加热器，中温中压机组要求高加出口温度（即锅炉给水）在140160之间，加热蒸汽一般为汽机抽汽，压力在0.4Mpa0.6Mpa之间，高温高压机组给水温度在250左右；目的也是为了利用回热加热提高系统效率，我厂除氧器为中压除氧器，设计出口温度为130，故没再设高压加热器。所以，一般来讲，蒸汽初参数较高的电厂，整体效率较高。,油系统及设备,汽轮机油系统分为润滑油系统和调节油系统。 我公司汽轮机采用#46透平油做为润滑和调节用油。 在系统中，机组启动时油流由高
12、压油泵提供，正常运行时油流由主油泵提供。 两级注油器安装在油箱盖上，第一级以0.245MP的压力经冷油器冷却后，供机组的润滑系统，第二级以0.117MP的压力供主油泵进口。,高压油泵,注意：润滑油对汽轮机各旋转部套除润滑外还有冷却和冲洗作用。 在启动过程中和停机时，调节系统的高压油由高压油泵供给，另外辅助油泵还有交流润滑油泵、直流油泵。,主油箱、高压油泵,我公司主油箱安装在汽机0米，油箱有效容积为4m3；高压油泵安装于主油箱上盖，泵体浸没在油箱中下部，高压油泵出口流量为50m3/h，若按此流量计，主油箱容积略偏小。,注意：在机组启动过程中，特别当机组全速之后，由于主油泵出口压力一般都略高于高压
13、油泵出口压力，要适时停运高压油泵，防止高压油泵打闷泵，导致高压油泵内油温急剧升高造成事故。,排油烟风机,排油烟风机抽出主油箱内的油气，使油箱油面上部形成微负压，作用在油箱油面上的水蒸汽分压力较低，有利于油中的水气化分离，同时由于微负压的存在，也保证了回油管路无压回油，保证油流通畅。,交流润滑油泵、直流油泵,机组启动前或停机后，都需要连续盘车直轴，此时由于主机转速很低，主油泵不工作，各轴承的润滑油流由交流润滑油泵提供。,为防止厂用电失去时事故扩大，电厂通常设有直流油泵或者汽动油泵，我厂交、直流油泵的型号都为KCB300B-3型齿轮泵,齿轮油泵,注意：齿轮泵属于容积泵，它不允许出口阀门关闭状态下启
14、动，更不允许在运行时关闭出口门。,离心泵的轴功率随着流量的增大而增大，所以，对于给定的管路系统，进口阀门全开，离心泵的最大负荷工况在出口阀门全开的时候，齿轮泵又称正排量泵，它的流量与转速成正比，最大轴功率出现在出口流量为0的工况，此时齿轮泵进口将保持恒定流量，直到达到泵中最弱部分的机械极限，或拖动转矩不足导到电机烧毁。,冷油器及滤油器,润滑油对各轴承或存在相对位移的部套起润滑、冷却、冲洗作用。油的粘度与温度相关，一般温度越低，粘度越大，油的粘度太大或太小都会影响油的承载能力，所以对油温有要求。我厂使用#抗锈抗腐蚀透平油，要求机组启动是油温不低于30，过临界转速时油温不低于35，正常运行时油温控
15、制在3545范围，最佳工作点在38之间。,滤油器的作用是滤除油中的机械杂质，调节油和润滑油对油的机械杂质要求不一样，我公司要求润滑油机械杂质要标准达到NAS8级，调节油要达到NAS6级。,调节油系统和润滑油系统有分别独立的冷油器和滤油器，另外，外设有板框滤油机和真空滤油机各一台，板框滤油机主要滤除油中机械杂质，真空滤油机主要滤除油中水分，汽轮机油运行中水分标准：100mg/L。,正常运行时，油系统从主油泵出口经逆止阀后分六路走向： 一路经低压注油器到主油泵进口； 一路经高压注油器，经冷油器、滤油器去各轴承； 一路经调节油冷油器、滤油器，经CPC作为调节油； 一路去油动机作高压油（油动机动力）；
16、 一路经节流孔到主汽门操纵座和抽汽阀操纵油； 一路经危急遮断器，油路切换阀，AST电磁阀，去主汽门、抽汽单向阀、启动阀底部油路、遮断器底部形成安全油。,Thats all,thank you,汽轮机自动调节和保护的基本原理,自动调节的概念,第三章：调节系统和保护 2017年5月,汽轮机自动调节和保护的基本原理,速度变动率 汽轮机空负荷时所对应的最大转速和额定负荷时所对应的最小转速之差，与汽轮机额定转速之比，称为调节系统的速度变动率，或称为速度不等率，其表达式为：,汽轮机自动调节和保护的基本原理,速度变动率决定了外负荷变化时的转速变化量 汽轮发电机组在并网运行期间，其转速与电网 频率对应，电网中所有发电机组输出功率的总 和与所有负载消耗功率的总和平衡时，电网频率保持稳定。也就是说，并网机组的转速是由电网中所有机组共同调节的。,速度变动率决定了静态特性曲线的倾斜程度,汽轮机自动调节和保护的基本原理,当外负荷变化时，电网所有机组的总功率与电负荷失衡，引起电网频率变化，要求并网机
