背压式汽轮机课件.ppt

主讲人 褚洪儇 烷基化装置汽轮机 汽轮机概述 1 汽轮机定义 汽轮机是将蒸汽的能量转换为机械功的旋转式动力机械 是蒸汽动力装置的主要设备之一 汽轮机是一种透平机械 Turbin 又称蒸汽透平 SteamTurbin 汽轮机以蒸汽为工质 将热能转变为机械能 汽轮机定义 汽轮机内能量转换 工作原理 蒸汽 压力 温度 降低 速度 增加 蒸汽的热能转化为动能 汽轮机分类 凝汽式汽轮机 是指蒸汽在汽轮内膨胀做功以后 除小部分轴封漏气之外 全部进入凝汽器凝结成水的汽轮机 凝汽设备主要由凝汽器 循环水泵 凝结水泵和抽气器组成 汽轮机排汽进入凝汽器 被循环水冷却凝结为水 由凝结水泵抽出 经过各级加热器加热后作为给水送往锅炉 汽轮机的排汽在凝汽器内受冷凝结为水的过程中 体积骤然缩小 因而原来充满蒸汽的密闭空间形成真空 这降低了汽轮机的排汽压力 使蒸汽的理想焓降增大 从而提高了装置的热效率 汽轮机分类 背压式汽轮机 排汽压力大于大气压力的汽轮机称为为背压汽轮机 背压式汽轮机的排汽压力高 蒸汽的热降较小 与排汽压力很低的凝汽式汽轮机相比 发出同样的功率 所需蒸汽量为大 因而背压式汽轮机每单位功率所需的蒸汽量大于凝汽式汽轮机 但是 背压式汽轮机排汽所含的热量绝大部分被热用户所利用 燃料热效率高 装置重沸器热源喷射式抽气器动力源采暖供热 管线伴热吹扫用送入全厂1 0Mpa管网 汽轮机分类 冲动式汽轮机 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 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 汽轮机分类 反动式汽轮机 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 汽轮机分类 汽轮机的级 喷嘴 相邻的两个静叶片形成一个喷嘴 习惯上把静叶片就称作喷嘴 静叶栅 由若干静叶片 也称导叶 构成 动叶栅 由若干动叶片构成 级 级是汽轮机的基本工作单元 由静叶栅和动叶栅构成 反动级 冲动级 纯冲动级 带反动度的冲动级 反动级的效率高于冲动级 但是整级的理想焓降较小 蒸汽只在喷嘴中膨胀 在动叶通道中不膨胀 蒸汽主要在喷嘴中膨胀 在动叶通道中仅有小部分膨胀 在现代冲动式汽轮机中广泛采用 简称为冲动级 蒸汽在喷嘴和动叶通道中膨胀程度相同 调节级 对多级汽轮机 它是指汽轮机的第一个做功级 其通流面积由于部分进气可以随负荷变化而改变 达到调节的作用 汽轮机选择 汽轮机型号 NG40 32 可调转速 4072 5345rpm 跳闸转速 5879rpm 震动监测 70um报警100um停机 轴位移 0 56mm报警0 8mm停机 轴承温度 105 报警115 停机 本装置汽轮机选择 汽轮机结构部件 2 汽轮机结构 气缸导叶持环喷嘴组静叶片气封轴承紧固零件调节装置 主轴叶轮动叶片围带 拉筋联轴器盘车装置滑销速关装置 汽轮机轴承 径向轴承 支撑轴承 滑动轴承工作原理 利用轴颈在转动时将润滑油带入轴颈与轴承瓦之间的间隙而产生油膜压力 以支承轴颈所加的载荷 优点 滑动轴承的承载能力大 回转精度高 润滑油膜具有抗冲击作用 在大型旋转机械上获得广泛应用 分类 按承受载荷的方向不同滑动轴承分为径向轴承和推力轴承 推力轴承 止推轴承 烷基化汽轮机采用轴承 径向轴承 可倾瓦轴承 5瓦块 推力轴承 双向自平衡推力轴承 整锻推力盘 润滑油直供 单面8瓦块 轴承监测项目 温度 振动 X Y轴 轴位移 Z轴 汽轮机动叶片 动叶片可分为叶型 叶根和叶顶三个部分 叶型是叶片的基本部分 由它构成汽流通道 等截面直叶片 沿叶高各截面叶型相同 又称为等截面叶片或直叶片 变截面扭叶片 沿叶高各截面叶型是变化的 又称为变截面叶片或扭叶片 叶根是将叶片固定在叶轮或转毂上的连接部分 T型叶根 其结构简单 加工方便 其强度能满足较短叶片的工作需要 因此普遍使用在较短叶片上 为了增加承载能力 可以采用外包T型叶根和双T型叶根 枞树型叶根 其承载截面接近于按等强度分布 承载能力最高 枞树型叶根属于轴向装配式叶根 可以单装单拆 但是形状复杂 受力面多 加工精度高 故多用于大型汽轮机的调节级和低压级 汽轮机动叶片 叶顶围带可以减小叶片工作的弯应力 调整叶片的自振频率 封闭汽流通道 减少动叶顶部漏汽损失 整体自带围带 将围带与叶片一起铣出 铆接围带 将一段段钢带铆接后焊接在叶顶 弹性拱形围带 相邻两只叶片间用拱形围带连接 拉筋是加在动叶片末级上的 是穿在叶片中间 把几片叶片连在一起 一方面增加强度 另一方面调整叶片频率 防止共振 拉筋的连接方式有整圈连接 成组连接 网状连接和Z形连接等 拉筋根据横断面形状分为圆拉筋 空心拉筋和半圆拉筋等 拉筋还可分为焊接拉筋和松拉筋等 自由叶片 不用围带和拉筋成组的孤立叶片 汽轮机调速 汽轮机转子转子上动叶与静体的喷嘴 导叶是汽轮机通流部分的核心 蒸汽的热能在通流部分转化为推动汽轮机转子旋转的机械能 从而驱动其他机械 转子上动叶片有两类 调节级动叶和压力级动叶两者虽都是铣制自带围带直叶片 不过它们的叶片型线 叶根形式等要素是不同的 各级动叶片均为不调频叶片 以适应机组大范围变速运行的要求 汽轮机气封 轴端汽封 转子穿出汽缸两端处的汽封 简称轴封 用来减少汽缸与转子轴之间的环形间隙漏气量 隔板汽封 隔板内圆处的汽封 用来阻碍蒸汽绕过喷嘴而造成能量损失 围带气封 动叶栅顶部和根部处的汽封 叶顶汽封和径向汽封 用来阻碍蒸汽从动叶栅两端绕过动叶栅而造成能量损失 汽轮机调速系统 3 汽轮机调速原理 调速信号自现场 DCS系统来 电液转换器调速信号转变为二次油压力变化 错油门二次油压力变化 改变动力油流向 驱动油动机 调节汽阀油动机通过连杆机构带动调节汽阀 改变汽轮机进气量 01 02 03 04 转速调节 汽轮机调速 汽轮机调速 调节汽阀调节汽阀的作用是按照控制单元的指令改变进入汽轮机的蒸汽流量 以使机组受控参数 功率或转速 进汽压力 背压等符合运行要求 调节汽阀主要由调节阀 传动机构和油动机三部分组成 汽轮机调速 错油门 油动机在稳定工况 滑阀下端的二次油作用力与上端的弹簧力相平衡 使滑阀处在中间位置 滑阀凸肩正好将中间套筒的油口封住 油缸的进 出油路均被阻断 因此油缸活塞不动作 汽阀开度亦保持不变 若工况发生变化 如瞬时由于机组运行转速降低等原因出现二次油压升高情况时 滑阀的力平衡改变使滑阀上移 于是 在动力油通往油缸活塞上腔的油口被打开的同时 活塞下腔与回油接通 由于油缸活塞上腔进油 下腔排油 因此活塞下行 使调节汽阀开度加大 进入汽轮机的蒸汽流量增加 使机组转速上升 与此同时 随着活塞下行 通过反馈板 弯角杠杆 反馈杠杆等的相应动作 使错油门弹簧的工作负荷增大 当作用在滑阀上的二次油压力与弹簧力达到新的平衡时 滑阀又恢复到中间位置 相应汽阀开度保持在新的位置 机组也就在新工况下稳定运行 汽轮机喷嘴 蒸汽室 喷嘴室 接受从进汽管来的蒸汽 将其热能转变为动能 为调节级提供部分进汽的可能性 形成阀门的顺序调节 其结构是 调节阀按顺序开启 并设有一定的部重叠度 同时 喷嘴室内装有对应的调节级 其优点是 喷嘴室沿汽缸周围对称布置 使其受热均匀 减少热应力 高温高压蒸汽只作用于喷嘴室 汽缸只承受调节级后降低蒸汽压力 温度 汽轮机速关 速关阀速关阀也称为主汽门 它是主蒸汽管路与汽轮机之间的主要关闭机构 在紧急状态时能立即隔断汽轮机的进汽 使机组快速停机 速关阀水平装配在汽轮机进汽室侧面 按照汽轮机进汽容积流量的不同 一台汽轮机可配置一只或两只速关阀 汽轮机停机时速关阀是关闭的 在汽轮机起动和正常运行期间速关阀处于全开状态 D 蒸汽入口1 主阀碟E 速关油T1 回油F 启动油H 试验油 速关阀试验装置操作试验阀使压力油经节流孔进入试验活塞右端腔室 由于试验活塞面积大于油缸活塞面积 在油压力作用下试验活塞推动活塞 活塞盘 阀杆 阀碟同时向关闭方向移动一小段距离 这一行程不会影响机组的正常运行 所以试验可在包括额定负荷在内的任何工况下进行 速关阀试验装置作用 防止速关阀由于长时间不活动而引起卡涩 汽轮机速关 速关阀的开启启动油F通至活塞 13 右端 活塞在油压作用下克服弹簧 14 力被压向活塞盘 16 使活塞与活塞盘的密封面相接触 之后速关油E通入活塞盘左侧 随着活塞盘后速关油压的建立 启动油开始有控制的泄放 于是活塞盘和活塞如同一个整体构件在两侧油压差作用下 持续向右移动直至被试验活塞 12 限位 由于阀杆右端是与活塞盘连接在一起 所以在活塞盘移动的同时速关阀也就随之开启 汽轮机速关 速关阀的关闭由保安系统操纵 如果保安系统中任何一个环节发生速关动作 都会使速关油失压 在弹簧力作用下 活塞与活塞盘脱开 活塞盘左侧的速关油从回油排出 活塞盘连同阀杆 阀碟即刻被推至关闭位置 速关作用原理 汽轮机速关 速关组件速关组件适用于采用电液调节系统的汽轮机 无危急遮断油门的汽轮机 速关组件是将调节系统中一些操作件集装在一起的液压件组合 它不仅使操作便捷 并且也使得油管路及电气线路的布置趋于合理 简化 1 试验阀2 本体3 启动油换向阀4 速关油换向阀5 停机电磁阀6 电液转换器7 支座8 停机电磁阀9 手动停机阀 速关组件的作用 用于汽轮机速关阀的就地启动 就地停机 遥控停机及速关阀试验操作 电液转换器不属于速关组件的功能元件 它只是利用本体的油路集装在速关组件中 汽轮机运行 4 汽轮机油系统 汽轮机润滑油系统 汽轮机盘车 停机后 汽缸上下存在温差 如果转子静止不动 则会造成热弯曲 这一弯曲在自然状态下需要几十个小时才能逐渐消失 在热弯曲减小到规定值以前 汽轮机无法启动 如果停机后投入盘车装置 汽轮机转子便能均匀冷却 不会造成热弯曲 这样汽轮机在停机后随时多可以启动 启动前使用盘车系统盘动转子 可以检查动静部件是否碰撞摩擦 润滑油系统是否运行正常 主轴弯曲是否过大 用以确定主机是否具有启机条件 严禁在润滑油系统未投用时进行盘车 汽轮机盘车系统 汽轮机盘车 抽气器的任务是将汽轮机轴封不严密处泄漏出的蒸汽抽出 防止其在轴封处冷凝 以保证机组稳定运行 防止窜入润滑油 冷凝后的水影响气封正常工作 汽轮机抽气系统 射汽抽气器主要由工作喷嘴 混合室及扩压管三部分组成 启动抽气器时需要将疏水口水封投用 否则无法建立真空 当出现以下情况时 需紧急停机 汽轮机停机 在机组运行时 出现下述任何一种情况 必须通过停机机构速关停机 1 轮机转速升高到超速跳闸转速而未产生速关动作 2 机组振动突然增大 振幅达到或超过规定的极限值 3 清楚听到机内发出金属声响 4 水冲击 5 轴封处发生火花 6 机组任何一只轴承的温度急骤升高 达到规定的极限值 7 转子轴位移突然增大超过规定极限值 8 油系统着火并且不能很快将火扑灭 9 主蒸汽管或压力油管破裂 10 排汽压力突然超出极限值 11 压缩机发生严重喘振而不能消除 12 压缩机密封系统故障而不能排除 13 工艺系统发生事故 要求机组紧急停机 14 其它辅助设备突然发生致使机组无法继续运行的故障 汽轮机知识 1 汽轮机应有以下自动保护装置 自动主汽门 超速 轴向位移 低油压 保护装置 低油压分润滑油低油压 调速油低油压保护 2 汽轮机按热力特性分类分为 凝汽式汽轮机 调整抽汽式汽轮机 背压式汽轮机 中间再热式汽轮机 3 汽轮机供油系统主要由 油箱 主油泵 油冷却器 过滤器 压力调节阀 等组成 4 汽封在汽轮机所处的位置可分为 轴端汽封 隔板汽封 和 围带汽封 三类 5 射汽式抽气器主要由 喷嘴 混合室 和 扩压管 三部分组成 6 汽轮机的冷油器正常运行中 必须保持水侧压力 油侧压力 A 小于B 大于C 等于D 都可以 课后思考 汽轮机知识 1 汽轮机