冲动汽轮机与反动汽轮机区别最新版.pdf

1 冲动式与反动式汽轮机区别冲动式与反动式汽轮机区别（供参考供参考） 一一、冲动式和反动式原理冲动式和反动式原理 1.1.1 1、冲动式与反动式定义冲动式与反动式定义： 衡量蒸汽在动叶栅内膨胀程度的参数叫做反动度，其定义是： 在动叶栅中蒸汽膨胀的程度占级中总的应该膨胀程度的比例数， 或是在动叶 栅中理想焓降与级的总等熵滞止焓降之比。 纯冲动级的反动度为 0；反动级的约为 0.5（杭汽轮反动式产品） ；带反动度 的冲动级小于 0.5，通常为 0.05-0.2（国内冲动式产品） 。 1.1.2 2、叶片原理和结构上的主要区别叶片原理和结构上的主要区别： 冲动式：蒸汽只在汽轮机的静叶栅内降压膨胀加速，在动叶栅内不降压不膨 胀，动叶只是把蒸汽动能转换为机械功，同时改变汽流方向，其特点：动叶片 出、入口侧的横截面匀称，汽流通道从入口到出口其面积不变。 见下图 a。 带反动度的冲动式：蒸汽主要在汽轮机的静叶栅内降压膨胀加速，在动叶栅 内略微降压膨胀，动叶主要把蒸汽动能转换为机械功，同时改变汽流方向，其 特点：动叶片出、入口侧的横截面相对比较匀称，汽流通道从入口到出口其面 积基本不变。 见下图 b。 反动式：蒸汽在汽轮机静叶栅内被降压、膨胀和加速，在动叶栅内也被进一 步降压、膨胀和加速，动叶不但将蒸汽的动能，同时也将蒸汽的部分内能转换 成机械功。 其特点：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，汽流通道从入口到出口呈渐缩状。反动式汽轮机汽流在叶片中不但变向， 而且加速。 见下图 c。 2 a) 纯冲动级 b) 带反动度的冲动级 c) 反动级 图 三种轴流式汽轮机级叶栅通道示意图 整体而言整体而言，反动式反动式效率效率最高最高。 二二、杭汽杭汽反动式汽轮机相对于反动式汽轮机相对于国产国产冲动式的优势和特点冲动式的优势和特点 目前， 国内背压机主要有两种技术流派： 一种是杭汽轮引进德国西门子高端 技术反动式汽轮机，为积木块原理，即将汽轮机主要件汽缸、转子、导叶 持环等分成若干技术成熟可靠的积木块区段。根据用户要求，通过热力和强度 计算，将所需区段组合起来，组成各种不同类型的汽轮机，最多可组合近 600 种类型，高达 6000 多种变型的汽轮机。 另一种是国产自行开发系列常规冲动 式汽轮机。前者只有杭汽轮有能力设计、制造；后者是其余大多数汽轮机制造 商共有技术，只是各有细微差别，技术原理和主体结构上并无本质不同。 下面具体分析一下两种技术的差别： 1 1、整体技术的整体技术的比较比较 杭汽轮1975年引进西门子三系列整体汽轮机技术， 包括设计、 制造、 验收 (含 材料体系、标准体系)，是一整套成熟完善的技术体系；并两次签订十年同步发 展协议，跟踪西门子技术到2007年，目前已生产3000台以上，通过引进、消化、 吸收、再创新的技术发展模式，目前的技术水平已达到世界先进水平，在国内， 杭汽在技术含量、设计、制造、验收(包括材料体系、标准体系)、强度分析计算、 3 热力计算选型、质量水平等多方面均处于领先地位。 其余主要汽轮机制造商背压机技术均出同源， 为在上世纪五六十年原苏联援 助中国工业建设时的非完善技术体系基础上自行发展的，整体技术水平成熟， 但 相对落后。 2 2、经济性比较经济性比较 根据汽轮机原理计算及多年运行经验和多个使用厂家比较，反动式背压 类汽轮机功率 35MW 额定工况下汽耗比冲动式低 5-15%，40MW 以上低 2-4%,变 参数、变负荷运行时优势更大，由于汽耗优势带来的同等条件之下多发电量， 按每度电 0.4-0.6 元考虑，每年多收的电费，杭汽比其余厂家价格高出的价 格部分，大概需两年左右就能收回（，江浙等煤价较高地区，一年内部分机 型就能收回多余投资；具体可比较其余厂家和杭汽提供的汽耗，并实地考察 类似机型运行情况） ；冷凝类水冷汽轮机由于排汽压力较高等因素制约，汽耗 优势较小，空冷式机组有较大的汽耗优势,通常为 2-5。 3 3、根据用户工艺和参数选型比较根据用户工艺和参数选型比较 冲动式为固定参数选型； 即产品具有系列性，并不能根据用户的具体参数和 工艺要求进行“量体裁衣”式的设计制造，只能就近选择机型或采用个别部件的 更换， 进行名义上的个性化设计制造， 其设计工况一般容易偏离实际运行工况 （背 压机的选型原则是“以汽定电” ，用户实际选择的设计工况或机组最长期运行工 况与定型机的标准工况往往会有较大偏差） 。而反动式可以根据用户不同标准或 非标参数，以及工艺要求，进行计算机优化设计，通过标准部套和标准积木块区 段合理搭配设计制造。 其设计工况完全按用户要求， 是真正意义上的 “量体裁衣” ， 可达到最佳的效率和实现宽广的高效运行区。 4 4、结构比较结构比较 反动式叶片比较窄，级间距小，级数多，焓降分配更均匀，热能的转换更加 充分，热利用率高，多数机型转速高。 4.1 叶片 冲动式的叶片为冲动式，无整体围带、需调频、需考虑临界转速限制；而反 动式叶片为反动式，叶片与围带为整体结构、为不调频叶片，无需考虑临界转速 的限制。 4 4.2转子 冲动式转子为套装结构，通常为细直轴，转子为轮盘结构，刚性、动力学性 能、适应变工况能力相对较差； 反动式采用整锻转鼓型转子，转子刚性好，在宽广的变参数范围内均能保证 良好的振动特性和运行稳定性。 冲动式转子级数较少，通常是反动式的1/31/2 。 4.3导叶持环（隔板） 冲动式采用隔板来放置静叶，动静间隙需逐级调整； 反动式静叶安装采用持 环结构，动静间隙间隙靠加工来保证，无需逐级调整，数控加工程度较高，许多 部套的安装能靠加工精度来保证。 5 5、加工能力比较加工能力比较： 杭汽从75年开始，陆续花巨资购置各类进口数控加工设备，检验、检测、试 验设备（详见加工设备清单） ，设备加工精度高、加工能力强；其铸件毛坯均采 用先进的树脂砂造型技术，使铸件的内在质量和表面光洁度都大大提高。 6 6、试验试验手段手段比比较较 6.1 杭汽应用先进的动平衡技术和设备进行汽轮机转子高速动平衡和超速试 验，使转子动平衡精度达到国际标准要求，为机组的安全可靠运行提供保障，共 有两套进口的高速动平衡机（8吨和32吨）供使用，其余大部分汽轮机厂家没有 高速动平衡设备，只做350r/min左右的低转速动平衡。 6.2 杭汽每台汽轮机在制造厂内总装完成后进行空负荷机械运转试验。空负荷 试车前，将提供用户的油管路预制、酸洗，完成汽轮机油循环；试车过程中需要 将汽轮机冲转到额定转速，并在此转速下进行轴振、瓦温监测，速关阀试验活塞 在最大连续转速进行动作试验， 并进行3次飞錘跳车试验， 遥控电磁阀停机试验， 手动停机装置停机试验，切断油压测定，紧急停机试验，盘车装置试验，完成所 有试验后在额定转速下运行2小时。试车正常后第二天开缸复检。严格的高速动 平衡和规范的空载试车；作为质量控制关键一环，可有效保证产品质量，节约用 户现场的安装调试时间和成本； 而其余厂家很少做空负荷试车，即使做，实验内容也较少，具体可向各厂家 5 详细了解。 7 7、 运行安全可靠性比较运行安全可靠性比较 反动式背压机的各种优势使其运行的安全可靠性大大优于冲动式，运行故障 率极低，大修周期长， 操作、维护和检修简单方便，并节约维护成本。 8 8、标准标准比较比较 反动式汽轮机本体可用多种国际通用标准 （API612 （美国石油协会石油、 化工和燃气工业装置特种用途汽轮机） 、IEC、NEMA 等）进行考核；冲动式 按国家标准进行考核。 三三、衡量反动式背压机与冲动式背压机汽耗优劣的简单明了指标衡量反动式背压机与冲动式背压机汽耗优劣的简单明了指标： 排汽温度：同样的输入条件下： （进排汽、抽汽压力、进汽温度、进汽量或电功 率等） ，反动式排汽温度较之冲动式会低通常在 15-35 度，抽汽机组抽汽温度也 会低。 四四、综述综述 前述的冲动式和反动式原理和结构差别，决定了反动式背压机 （或空冷式冷 凝机组）比冲动式技术更先进，尤其是汽耗更低，可靠性更高，对用户来说，反 动式是一个较好的选择。 6 杭汽产品设计手段和制造装备杭汽产品设计手段和制造装备 （一一）先进的设计手段先进的设计手段 杭汽引进的西门子技术包含了 30 多套软件组成的工业汽轮机设计程序包， 给汽轮机优化设计提供了条件。 采用成熟的标准积木块区段及标准部套保证了产品设计制造的一次成熟性。 杭汽拥有国家级技术中心、博士后工作站、杭汽轮集团中央研究院、 工业汽轮机研究院，为产品设计、研发提供了基础。 成熟的设计物流成熟的设计物流（BOM）计算机管理系统计算机管理系统 7 汽缸工作状态分析汽缸工作状态分析 蒸汽流道分析蒸汽流道分析 8 蒸汽流场分析蒸汽流场分析 叶片强度分析叶片强度分析 9 利用有限元技术对汽缸中分面接触应力的分析利用有限元技术对汽缸中分面接触应力的分析 利用有限元技术对中分面螺栓拉应力分析利用有限元技术对中分面螺栓拉应力分析 10 （二二）高端高端的的制造装备制造装备 产品制造关键装备清单 序号 设备名称 设备型号 规格 制造商 1. 齿轮检查仪 PH 400 瑞士/MAAG 2. 阿贝比长仪 DDR 293881 德国/蔡司 3. 三米测长仪 DDR 688 德国/蔡司 4. 投影立式光学仪 TGL 7483/1 德国/蔡司 5. 万能比长仪 DDR 00080 德国/蔡司 6. 重型万能工具显微镜 Leitg 德国/蔡司 7. 高速动平衡机 8000kg8000mm 德国/辛克 8. 测振仪、测位移仪 3300 美国/BENTLY 9. 万能工具显微镜 DDR 00001 德国/蔡司 10. 三座标测量仪 UMM 500 德国/OPTON 11. 单柱立车 TMM250 5000 法国蓓蒂公司 12. 双柱立车 32DZ 4000 德国西斯 13. 数显双柱立车 KY564 6300 俄罗斯克罗姆那 14. 转子车床 V1020 10255000 德国 15. 电子模拟功能车床 Db-630 12407000 德国 利用有限元技术利用有限元技术对对转子温度应力分布转子温度应力分布情况情况分析分析 11 16. 重型车床 SUT200 20008000 捷克 17. 座标镗床 M310 8101000 瑞士 18. 卧式镗床 B130M 130 德国奥顿 19. 落地式镗铣床 BSF24/16A 160 日本东芝公司 20. 滚刀磨床 AST305B 300m25 大陆 21. 光学曲线磨 PFS*3D 西德 22. 精密滚齿机 P1251 1250M16 德国普发特 23. 精密滚齿机 P1800B 1800M16 德国普发特 24. 精密磨齿机 SD-62 620M15 瑞士马格 25. 精密磨齿机 SHS180 1800M24 瑞士马格 26. 液压仿型铣 ST114 4501650 瑞士 27. 数显龙门铣床 15=10FP200 20004000 德国 28. 铇台式铣床 FB620-2D 6302600 法国 29. 铇台式铣床 FB830-2D 8003600 法国 30. X 光衍射仪 2038 日本理学株式会社 31. 扫描电子显微镜 ASM-SX 日本岛津 32. 宽视野金相显微镜 MM6 德国 Wlldleitz 33. 一米万能工具显微镜 3001000 德国蔡司 34. 一米投影仪 LN6 0.005/1000MM 意大利米克脱 35. 上置式齿轮检查仪 EVRM 德国霍夫莱 36. 渐开线检查仪 PH100 1000M20 瑞士马格 37. 滚刀检查仪 46 德国克林克伯尔 38. 周节检查仪 ES-401 瑞士马格 39. 三座标万能测量仪 VMM500-05 500/200/300 德国欧波同公司 40. 真空直读光谱仪 DV-4 美国贝尔德公司 41. 试车数据检测仪 3300 美国本特利公司 42. 试车测试装置 Entrx 美国恩泰克公司 43. 三座标测量机 G90cs10.10.8 1016/1016/813 英国 LKLTD 44. 激光干涉仪 ML10 英国雷尼沼公司 45. 数控落地镗铣床 V200HC-NC 200 捷克斯科达 46. 数控卧式镗铣床 2B6224 125 俄罗斯 47. 数控龙门铣床 CFZ35 35009000 德国席士 48. 立式加工中心 MA650VB 5002000 日本大隈珠式会社 49. 数控落地镗铣床 AFP200 200 罗马尼亚 50. 数控镗铣加工中心 FCU130 130 德国 UNIDN 公司 51. 数控立车床 AC36T-3000 3500 意大利 PIETRO 公司 52. 数控落地镗铣床 SP2000 160 意大利 PAUA 公司 12 53. 五联动叶片数控铣床 SX-051B 瑞士斯达拉格公司 54. 五联动叶片数控铣床 SX-051B 瑞士斯达拉格公司 55. 五联动叶片数控铣床 SX-051B 瑞士斯达拉格公司 56. 五联动叶片数控铣床 SX-051B 瑞士斯达拉格公司 57. 四联动立式加工中心 MVC-1300B 台湾欧马 58. 四联动立式加工中心 MVC-1300B 台湾欧马 59. 四联动立式加工中心 MVC-1300B 台湾欧马 60. 四联动立式加工中心 MVC-1300B 台湾欧马 61. 四联动卧式加工中心