汽轮机原0411理.ppt

汽轮机原理 一 电力工业在国民经济中的地位和作用 电力工业是国民经济的基础产业是重要的公用事业在经济和社会发展中具有举足轻重的地位 二 电厂的概念及种类3 能源 自然界中能够产生能量的资源 电力工业 把一次能源 煤炭 天然气 水能 风能 核聚变能等 转化为电能 使之成为通用性更强的二次能源 发电厂 生产电能的工厂 火力发电厂 水电厂 核电厂等 三 火力发电厂 利用化石燃料 煤 石油 天然气等 中蕴藏的化学能 在锅炉内通过燃烧转变为蒸汽的热能 然后在汽轮机内将蒸汽的热能转变为机械能并带动发电机发电的工厂 全世界 火电厂中 燃煤电厂所占比例最大 英 德 达到70 美国 苏联 50 中国 超过70 世界平均 超过70 四 汽轮机在火电厂中的地位 汽轮机 以水蒸汽为工质 将热能转变为机械能的外燃高速旋转式原动机 优点 1 单机功率大2 效率高3 运转平稳4 单机功率制造成本低5 使用寿命长 五 汽轮发电机组 汽轮发电机组 汽轮机与发电机的组合 单元机组 锅炉 汽轮机 发电机汽轮机组 汽轮机及其附属设备的总称 发电比例 全世界 各种发电总量的80 是由汽轮机带动发电机产生的 此外 汽轮机还用于带动泵 风机 压气机 船舶螺旋桨等 六 汽轮机设备的组成 汽轮机本体包括 汽轮机转动部分静止部分调节保安和油系统包括 自动主汽门 调节汽门 调速器 调速传动机构 主油泵 油箱 安全保护系统等辅助设备 凝汽器 抽气设备 高低压加热器 给水泵 凝结水泵 循环水泵 疏水泵等热力系统 主蒸汽系统 再热蒸汽系统 凝结水系统 给水回热系统 给水除氧系统等 七 汽轮机发展史概述 一 十九世纪前后有关基础学科的发展 牛顿发现万有引力定律和物体的三大运动定律俄罗斯的雷蒙索诺夫建立和证明了能量不灭定律为有关学科的发展奠定了理论基础 七 汽轮机发展史概述 二 汽轮机发展大事记 1883年瑞典人拉伐尔 Laval 制造了第一台冲动式汽轮机 5马力 GeneralElectric 1884年英国人帕森斯 Parsons 制造了第一台反动式汽轮机 10马力 WestingHouse 拉伐尔解决的问题 1 拉伐尔喷嘴出口速度达到1200 1500m s 2 等强度叶轮轮周速度达到350m s 3 高转速32000r s 汽轮机本体 汽轮机本体 steamturbineproper 是完成蒸汽热能转换为机械能的汽轮机组的基本部分 即汽轮机本身 它与回热加热系统 调节保安系统 油系统 凝汽系统以及其他辅助设备共同组成汽轮机组 汽轮机本体由固定部分 静子 和转动部分 转子 组成 固定部分包括汽缸 隔板 喷嘴 汽封 紧固件和轴承等 转动部分包括主轴 叶轮或轮鼓 叶片和联轴器等 固定部分的喷嘴 隔板与转动部分的叶轮 叶片组成蒸汽热能转换为机械能的通流部分 汽缸是约束高压蒸汽不得外泄的外壳 汽轮机本体还设有汽封系统 冲动级和反动级的做功原理 汽轮机转子 汽缸 汽缸是汽轮机的外壳 按照承受压力的不同 可以分为高压缸 中压缸和低压缸 汽缸内部装有隔板 喷嘴等部件 汽缸都为上下两部分对分形式 用螺栓将上下两部分连接起来 汽轮机转子穿过汽缸 转子上装有叶轮 动叶 每列喷嘴后面都对应一列动叶 汽轮机高压缸是承受蒸汽温度 压力最高的部分 例如 对于北京重型电机厂生产的330MW汽轮机 其进汽压力为17 75MPa 温度为540 而汽缸外则是环境温度和压力 从而使高压缸承受较大的温度差和压力差 为此 一般对参数在12 75MPa 535 及以上的汽轮机 都将高压缸做成内 外两层汽缸 并在内 外汽缸的夹层中间通以低于初温 初压的蒸汽 使每层汽缸所承受的温差和压差都大为减少 每层汽缸的厚度就可以大为减薄 同时 由于外层汽缸能够得到夹层中蒸汽的有效冷却 还可以降低对外缸金属材料的要求 节省优质耐热合金钢 双层缸结构 轴封结构 隔板和喷嘴 汽轮机中隔板的作用是将汽轮机各级隔离开来 并固定喷嘴和阻止各级间的漏汽 隔板是由隔板外缘 喷嘴和隔板体构成的圆形板状组合体 隔板按照制造方法的不同可以分为铸造隔板 焊接隔板和组合隔板三种 目前大型汽轮机普遍采用焊接隔板 焊接隔板是将预先加工好的喷嘴叶栅焊接在隔板体和外缘之间制成 隔板通常做成水平对分形式 汽轮机的主轴穿过其内圆孔 喷嘴的作用是对蒸汽进行加速 将热能转变为动能 动叶 汽轮机动叶是固定在叶轮上的 动叶是完成将蒸汽动能转变为机械能的重要部件 按照动叶横截面积沿叶高的变化规律 将动叶分为等截面叶片和变截面叶片 等截面叶片的截面积沿叶高是不变的 变截面叶片的截面积沿叶高按照一定的规律减小 即叶片绕各截面形心连续发生扭转 通常又称为扭曲叶片 触目惊心 东方汽轮机厂600MW机组汽轮机转子 请注意第三级叶片围带 日立技术 168后三个月内 发生无数次漏水漏气现象 本人反对使用日本产品 但作为运行工 每天得使用日本的汽轮机发电 郁闷 日本货便宜 现在电厂很多都用 心里不是滋味啊 幸亏围带断裂后没有打到后级叶片 否则后果不堪设想 联轴器 联轴器也叫靠背轮或对轮 它的作用是连接汽轮机各转子以及汽轮机转子与发电机转子 借以将蒸汽作用在汽轮机转子上的扭矩传递给发电机转子 使发电机转子旋转 从而产生电能 汽轮发电机组中 常用的联轴器有刚性联轴器和半挠性联轴器 这里 主要介绍刚性联轴器 1 2 刚性联轴器 对轮 3 螺栓 4 垫圈 5 键 6 7 转子 转子的支撑 支持油膜形成过程 推力轴承 推力轴承是用来承受转子的轴向推力 并确定转子的轴向位置 从而保证动静件之间的轴向间隙在允许范围内 大型汽轮机通常都采用高中压缸反向布置以及低压缸分流等措施 但由于高中压缸的轴向推力不可能做到完全平衡 故其轴向推力仍具有较大的数值 例如国产200MW汽轮机额定工况下的轴向推力为13 25吨 300MW汽轮机为14吨 而且运行工况变化时还可能出现更大的瞬时轴向推力或反向推力 所以 推力轴承的工作是十分重要的 1 主油泵 2 高压启动油泵 3 交流润滑油泵 4 直流事故油泵 5 射油器 6 去保安系统 7 回油管道 8 油位指示器 9 排烟装置 10 油净化装置 11 供油管道 12 冷油器 13 油箱 14 逆止门 润滑油系统 汽轮机调节系统 由于交流电能不能大量储存 因此发电厂必须根据外界负荷及时地生产相应数量的电能 在火电厂中 汽轮发电机组的工作是由蒸汽在汽轮机转子上产生的作用力矩和发电机转子受到负载的反动力矩之间的平衡关系所决定的 当这两个力矩相等时 汽轮发电机组在一定的转速下稳定运转 我国电网频率为50Hz 相应的汽轮机额定转速就是3000r min 但外界用户的用电情况总是经常不断地变化 因此发电机的负载力矩随外界用户的变化也在不断地变化 如果汽轮机蒸汽力矩不能随着相应地变化 机组的稳定运转就遭到破坏 从而导致汽轮机转速的变化 转速的变化意味着供电频率的变化 调节系统的任务 为了保证供电质量 确保机组安全运行 汽轮机必须装有调节系统 其基本任务是 在外界负荷变化时 及时地调节汽轮机功率 以满足用户用电量变化的需要 同时保证汽轮发电机组的工作转速在正常允许变化范围内 最简单的调节系统 直接调节 间接调节 汽轮机凝汽设备 凝汽器工作原理图 汽轮机系统及设备 主蒸汽系统 吹动汽轮机旋转 带动发电机做功 是发电厂主要的做功介质通过的系统 再热蒸汽系统 辅助主蒸汽系统做功 提高机组热效率 回热抽汽系统 尽量减少进入凝汽器的无用能量 提高机组热效率 汽轮机系统及设备 凝结水泵 由于凝汽器热井内处于真空状态 水不会自动流出来 凝结水泵的作用就是将热井内的凝结水抽吸出来 经过低压加热器加热后送到除氧器 低压加热器 低压加热器的作用是利用在汽轮机内做过部分功的蒸汽 抽至加热器内部加热由凝结水泵来的凝结水 低压加热器通常都采用表面式加热器 即抽汽与凝结水不直接接触 凝结水在管内流动 抽汽在管外流动 这种低压加热器的结构比较简单 运行可靠性高 由于加热器内部水侧压力近似为凝结水泵出口的压力 故将其称为低压加热器 除氧器 当水与空气或某种气体混合物接触时 就会有部分气体溶解在水中 由于凝汽器 部分低压加热器处于真空状态下工作 凝结水和锅炉补充水中也不可避免地溶入部分气体 电厂热力设备发生腐蚀的主要原因是水中溶解有活性游离气体 这些游离气体中主要是氧气 氧气在高温条件下可以直接和钢铁产生化学反应 腐蚀设备 降低机组安全性 另外在热交换器中如有气体聚集 将会使传热恶化 降低机组的经济性 为保证发电厂安全 经济运行 必须将锅炉给水的含氧量控制在允许的范围内 特别是高参数大容量的锅炉对给水品质的要求更高 为此 除氧器的任务是 及时除去锅炉给水中溶解的氧气和其它气体 以防止腐蚀热力设备和影响传热 由于除氧器清除的主要对象是氧气 所以习惯上将给水除气设备称为除氧器 淋水盘式除氧器1 配水槽 2 筛盘 3 蒸汽分配箱 4 排气门 给水泵 在火电厂各类水泵中 给水泵是最重要的一种水泵 它的作用是向锅炉连续供给具有足够压力 流量和相当温度的给水 高压加热器 由给水泵出来的给水 压力已经比较高 例如 对于国产200MW机组 其给水泵出口额定工作压力为17 65MPa 对于300MW机组