汽机系统介绍.ppt

汽轮机简介 汽轮机 汽轮机是用具有一定温度和压力的蒸汽来做功的回转式原动机 从1890年瑞典工程师拉法尔制造出第一台功率仅为5马力的汽轮机起 至今已有100多年的历史 我国的第一台汽轮机是1949年在上海汽轮机制造 容量为6000千瓦 于1956年在淮南发电厂投产 由于其具有热效率高 运转平稳 输出功率大 事故率低等优点 广泛应用于拖动发电机 大型风机 水泵及船舶的动力设备 汽轮机分类 1 工作原理 冲动式 反动式2 热力特性 凝气式 背压式 中间再热式等3 汽流方向 轴流式 幅流式4 用途 电站 工业 船用5 进汽参数 低 中 高 超高 亚临界 超临界 超超临界6 功率 大 小功率 200MW 汽轮机型号表示方法 N 凝汽式C 一次调节抽汽式CC 两次调节抽汽式B 背压式CB 抽汽背压式H 船用Y 移动式k 空冷式 汽轮机工作原理 冲动式汽轮机工作示意图 在汽轮机中蒸汽在喷嘴 静叶 中发生膨胀 压力降低 速度增加 热能转化为蒸汽动能 高速汽流流经动叶 3 时 由于汽流方向发生改变 产生对叶片的冲动力 推动叶轮 2 旋转做功 将蒸汽的动能转化为轴旋转的机械能 汽轮机 级 示意图 汽轮机结构 汽轮机本体主要包括转子及静子两部分组成 转子部分主要包括 动叶 叶轮 主轴 联轴器等旋转部件 静子部分主要包括 汽缸 喷嘴室 隔板 汽封 轴承 轴承座 滑销系统及相关紧固部件 汽缸 汽缸是汽轮机静止部分 它用于将蒸汽于大气隔离 形成蒸汽完成能量转换的密闭空间 汽轮机的汽缸一般均设计外内 外缸结构 主要在于将汽缸所承受的总压力分摊给内 外两层汽缸 减少没层缸的压差和温差 缸壁和法兰可以相应减薄 机组启停和变工况时热应力相应减少 有利于缩短启动时间及快速响应负荷 同时还能起到减少贵重金属的消耗量及减少漏气可能性 转子 动叶 滑销 隔板 静叶 轴承 汽轮机附属系统简介 轴封及其系统 一 轴封设置原因 汽轮机是高速旋转的机械 在汽缸 隔板等静子部分与主轴 叶轮 包括动叶 等转子部分之间 必须有一定的轴向和径向间隙 以免机组在工作时动静部件之间发生摩擦 既然有间隙存在 间隙前后又存在压差 就可能漏汽 气 为了减少蒸汽的泄漏和防止空气漏入 需要有汽封装置 二 汽封按用途分类1 隔板汽封 隔板内圆处的汽封 用来阻碍蒸汽绕过喷嘴而引起能量损失并使叶轮上的轴向推力增大 2 叶根 叶顶汽封 动叶栅顶部和根部处的汽封 通称通流部分汽封 用来阻碍蒸汽从动叶栅两端逸散致使做功能力降低 3 轴端汽封 转子穿过汽缸两端处的汽封 高压轴封防止蒸汽漏出汽缸 造成工质损失 恶化运行环境 并且加热轴颈或冲进轴承使润滑油质劣化 低压轴封用来防止空气漏入汽缸 破坏凝汽器正常工作 汽轮机隔板 叶顶 叶根轴封 汽轮机轴端轴封 汽轮机轴封实物图一 汽轮机轴封实物图二 汽轮机轴封系统 汽轮机滑销系统 1 保持汽缸和转子中心一致 避免因热膨胀导致中心变化 引起汽轮机振动或动静摩擦 2 保证汽缸能自由膨胀 避免发生过大热应力发生变形 3 使转子和静子部分轴向和径向间隙符合要求 滑销系统有引导汽缸沿横向膨胀的横销 引导汽缸沿轴向膨胀 保持汽缸中心一致的纵销 引导汽缸沿垂直方向膨胀 并保持汽缸和轴承中心一致的立销 此外 还有猫爪销和角销 滑销实物图 滑销定位示意图 润滑油系统 向汽轮发电机组各轴承提供足够的 压力 温度合格的润滑油 保证各轴承能安全稳定连续运行 供给调节系统和保护装置稳定 充足的压力油 使其正常工作 主要设备 油箱 主油泵 辅助油泵 冷油器 油净化装置 电加热器 排烟风机 油位指示器等 汽轮机润滑油系统 汽轮机主油泵 汽轮机盘车系统 1 在汽轮机启动冲转前 由于轴封系统投运 大量漏汽进入汽缸 造成汽缸上下温差 如何转子静止不动 就会产生弯曲变形 因此需要盘车装置带动转子转动 使转子受热均匀 2 汽轮机停机后在缸温未降到一定程度时汽缸和转子下部比上部冷却快 使转子产生热变形 而盘车投运可消除上述情况 轴向推力平衡 1 汽缸反流 对称布置 2 平衡活塞 3 叶轮开设平衡孔 4 推力轴承平衡 调速系统 调速系统工作任务 1 在发电能数量 质量方面满足用户的需求 2 保证汽轮发电机组始终能工作在额定转速左右运行 发电机组原动力矩 阻力矩 简单调速系统示意图 工作原理 汽轮机主要保护 1 超速保护2 轴向位移保护3 低真空保护4 低油压保护5 轴承温度高保护6 振动高保护7 胀差保护 汽轮机监控系统图一 汽轮机监控系统图二 汽机侧水系统简介 一 凝结水系统二 给水系统三 循环水系统 凝结水系统 1 凝结水系统主要工质流程2 凝结水系统主要作用3 凝结水系统主要设备 凝结水系统图 凝结水系统工质流程 凝汽器 凝结水泵 轴封加热器 除氧器水位调节站 7 8低压加热器 6低压加热器 5低压加热器 除氧器 凝结水系统主要作用 凝结水系统指由凝汽器至除氧器之间与凝结水相关的管路与设备 凝结水系统的主要作用是加热凝结水 并将凝结水从凝汽器热井送至除氧器 作为大型机组 对锅炉给水品质要求很高 故凝结水系统还要对凝结水进行除盐净化 此外 凝结水还对凝汽器热井水位和除氧器水位进行必要的调节 保证整个系统安全可靠运行 同时 凝水水管道还引出多路分支 在运行过程中提供有关设备的减温水 密封水 冷却水等 由于电厂整个热力循环存在工质损耗 故在凝结水系统中还有系统补水回路设计 凝结水系统主要设备 凝结水系统空冷凝汽器 热井 两台凝结水泵 凝结水精处理装置 轴封加热器 低压加热器 8 7 6 5 除氧器 最小流量再循环装置 凝结水补水系统和系统的管道 阀门等组成 凝汽器实物图 凝汽器工作示意图 凝汽器作用 1 冷却汽轮机排汽 使之凝结成水 再有凝结水泵送至除氧器 2 在汽轮机排汽口形成高度真空 是蒸汽所含的热能尽可能的多做功 提高汽轮机效率 3 具有排气作用 并有除氧作用 提高凝结水水质 防止设备腐蚀 凝水水泵实物图 低压加热器实物图 给水系统 1 给水系统主要工质流程2 给水系统主要作用3 给水系统主要设备 给水系统图 给水系统工质流程 除氧器 给水前置泵 给水泵 汽泵 电动给水泵 给水母管 高压加热器 3高压加热器 2高压加热器 1高压加热器 汽包水位调节站 省煤器 锅炉汽包 给水系统主要作用 将经过除氧器加热除氧后的凝结水 由给水泵升压 通过高压加热器加热给水 向锅炉提供具有一定压力 一定温度 一定流量的锅炉给水 同时提供高压旁路减温水 过热器减温水和再热器减温水 为确保锅炉给水品质合格 在给水系统中还相应的加药系统 给水系统主要设备 给水系统设备主要包括除氧器 给水泵组 高压加热器组三大部分 其余部分有 汽包给水调节站 加药管路系统 减温水管路系统及相应管道 阀门等 除氧器实物图 除氧器结构示意图 除氧器的作用 如果锅炉给水中含有氧气 将会使给水管道 锅炉设备及汽轮机通流部分遭受腐蚀 缩短设备的寿命 而防止腐蚀最有效的办法是除去水中的溶氧和其它气体 这一过程称为给水的除氧 除氧器的主要作用就是除去锅炉给水中的氧气及其它气体 保证给水品质 同时除氧器本身是个混合式加热器 提高给水温度进而提升锅炉效率 除氧器工作原理 道尔顿分压定律 将压力稳定的蒸汽通入除氧器加热给水 在加热过程中 水面上的水蒸汽压力逐渐增加 而其它气体的分压力逐渐降低 水中的气体不断地分离析出 当水被加热到除氧器压力下的饱和温度时 水面上的空间全面被水蒸汽充满 各种气体的分压力趋于零 此时水中的氧气及其它气体即被除去 给水泵实物图 给水泵结构简图 汽泵润滑油系统 给水泵工作原理 原动机 电动机或小汽轮机 带动轴上的叶轮高速旋转 充满在叶轮内的给水在离心力的作用下 从叶轮中心沿着叶片间的流道甩向叶轮的四周 给水受到叶片的作用 给水的压力和速度同时增加 经过导壳的流道而被引向下级叶轮 如此逐级流过给水泵所有的叶轮和导壳 使给水获得一定扬程 将给水输送至锅炉汽包内 给水泵汽蚀 1 给水泵汽蚀形成机理2 给水泵汽蚀危害3 给水泵汽蚀防范 高压加热器实物图 高压加热器工作简图 高压加热器工作原理 汽轮机抽汽来的高压过热蒸汽首先进入加热器的 过热蒸汽加热段 沿 S 型管道流动 并对 U 型管内的给水进行对流损热 被冷却后的蒸汽再进入 饱和蒸汽冷凝段 继续与给水进行冷凝换热 最后 进入 疏水冷却段 换热后逐渐成为疏水 其温度大为降低 热量大部分用来加热给水 给水在 U 型管中被加热后经出水室进入上级加热器或省煤器 正常疏水通过逐级自流方式流至下一级加热器 事故疏水则直接流至凝器疏水扩容器 对应的正常和事故疏水调节装置能自动维持加热器水位正常 循环水系统 1 循环水系统主要工质流程2 循环水系统主要作用3 循环水系统主要设备 循环水系统图 循环水系统工质流程 凉水塔 循环进水管道 循环水泵 凝汽器水侧 循环水回水管道 凉水塔 循环水系统作用 建立凝汽器汽侧真空 1 在启动过程中凝汽器真空是由真空泵将汽轮机和凝汽器内大量空气抽出而形成的 2 在正常运行中 凝汽器真空的形成是由于汽轮机排汽在凝汽器内骤然凝结成水时其比容急剧缩小而形成的 在绝对压力一定时蒸汽的体积比水的体积大3万倍左右 当排汽凝结成水后 体积就大为缩小 使凝汽器内形成高度真空 循环水系统主要设备 循环水系统设备主要有 凝汽器 循环水泵 凉水塔 胶球清洗装置 相关连接管道 阀门等 循环水泵实物图 凉水塔工作示意图 凉水塔实物图 汽轮机主蒸汽系统 高低旁路作用 1 在机组启动过程中 旁路锅炉所产生的过量蒸汽 以回收工质和热量 同时调整蒸汽参数 使之与汽机的金属温度相匹配 缩短启动时间 2 在启动工况或汽机跳闸时 保证过热器和再热器有适当的蒸汽流量 使它们得到足够的冷却 从而使其得到保护 3 在正常运行期间 负荷变化较大时 起主蒸汽压力调节和超压保护作用 4 在机组甩负荷时 允许锅炉在30 左右的最低负荷下稳定运行 实现停机不停炉 抽汽回热系统 抽汽回热系统 采用抽汽回热系统有以下几方面好处 1 提高整个循环过程的平均吸热温度 2 减少排向凝汽器的蒸汽量 降低冷源损失 3 提