蒸汽透平汽轮机工作原理.doc

蒸汽透平（或称汽轮机）是用蒸汽做功的旋转式原动机，它将蒸汽的热能转变成透平转子旋转的机械能，这一转变过程需要经过两次能量转换，即蒸汽通过透平喷嘴（静叶片）时，将蒸汽的热能转换成蒸汽高速流动的动能，然后高速气流通过工作叶片时，将蒸汽的动能转换成透平转子旋转的机械能。蒸汽透平按工作原理分为两类：冲动式和反动式，冲动式透平的蒸汽热能转变成动能的过程，仅在喷嘴中进行，而工作叶片只是把蒸汽的动能转换成机械能，即蒸汽在喷嘴中膨胀，速度增大，温度压力降低，而在叶片中仅将其动能部分转变为机械能（汽体流速降低），而由于叶片沿流动方向的间槽道截面不变，因而蒸汽不再膨胀，压力也不再降低；而在反动式透平中，蒸汽在静叶片中膨胀，压力温度均下降，流速增大，然后进入动叶片（工作叶片），由于动叶片沿流动方向的间槽道截面形状与静叶片间槽道截面变化相同，所以蒸汽在动叶片中继续膨胀，压力也要降低，由于汽流沿着动叶片内弧流动时方向是改变的，因此，叶片既受到冲击力的作用，同时又受到蒸汽在动叶片中膨胀，高速喷离动叶片产生反动力的作用，冲动力和反动力的合力就是动叶片所承受的力，这就是说，在反动式透平中，蒸汽热能转变成动能的过程，不仅在静叶片中进行，也在动叶片中进行。按热力过程分，透平可分为背压式、凝汽式和抽汽凝汽式三类：背压式透平在透平中工作后的蒸汽，在较高压力（大于0.1MPa）下排出，供作它用；KT2501、KT1503等属于凝汽式透平蒸汽在透平中作功后全部排入凝汽器中冷凝；KT1501B属于抽汽凝汽式透平将在透平高压缸作过功的蒸汽抽出一部分供作它用，而另一部分蒸汽在透平低压缸继续作功后全部排入凝汽器中冷凝。只有一个叶轮的蒸汽透平称为单级透平，这种透平功率小、转速高、效率低，一般用于驱动小型油泵或水泵；为了提高能量转换的效率，透平往往不是仅有一只叶轮，而是让蒸汽依次通过几个叶轮（一个叶轮为一级），逐级降低其压力、温度，蒸汽每经过一次热能动能机械能的转换，称为工作的一个级，级与级之间用隔板隔开，第一级出来的蒸汽进入第二级，第一级的喷嘴装在汽缸的隔板上，蒸汽经过第二级喷嘴，再次降压、降温、升速，然后去推动第二个叶轮，依次类推，这种透平称为多级透平，多级透平的喷嘴和动叶片是相间排列的，大功率透平将几级叶轮装在一个汽缸内，根据蒸汽工作压力分为高、中、低压缸，有时一个缸还可分成几段，每段都有几个叶轮。透平结构主要由转动部分、静止部分、控制部分组成。转动部分（转子：所有转动部件的组合体）主要有主轴、叶轮（或转鼓）、动叶片、止推盘、危急保安器、联轴节等。转子的作用：是将蒸汽的动能转变为机械能，传递作用在叶片上的蒸汽圆周分力所产生的扭矩，向外输出机械功。主轴：支承旋转的部件，传递扭矩。叶轮: 用来安装和支承叶片的,由轮缘、轮体和轮毂组成。叶片：在动叶片中汽流由于受动叶片的阻碍（作用力），改变蒸汽流动方向、速度，在汽流的推动下带动叶轮及主轴旋转，并将动叶片所受的汽流作用力所产生的旋转力矩传递给主轴作功，这时汽流必然给动叶片一个反作用力，该反作用力沿转子轮周方向的分力推动转子作旋转运动，对外作功，将蒸汽的动能转变为机械能。止推盘：平衡轴向推力，保护汽轮机，防止汽轮机动静部件相摩擦。静止部分有汽缸、隔板、喷嘴、静叶片、汽封轴承等。汽缸：将汽轮机的通流部分（喷嘴、隔板、转子等）与大气隔开，保证蒸汽在汽轮机内完成作功的过程。隔板：将各压力级隔开，把蒸汽作功分在若干级完成；改变汽流方向，安装喷嘴。喷嘴；把蒸汽的热能转变为动能，也就是使蒸汽膨胀降压，增加流速，按一定方向使汽体喷射出来，进入动叶作功。静叶片：它使第一例动叶片出口的蒸汽改变汽流方向，引入下例动叶片中继续利用剩余的动能作功。汽封：汽轮机轴伸出汽缸的两端处装设的汽封为端部汽封，高压端汽封是减少自高压缸向外的漏汽，并将这部分漏汽引出合理利用；低压端汽封是起密封作用，防止空气漏入缸内，破坏真空。隔板上装设的汽封为隔板汽封，其作用是保持隔板前后的压力差，减少级间漏汽。汽封构造一般为迷宫式。轴承：径向轴承支撑汽轮机大轴，推力轴承承受轴向推力。控制部分有调节装置、保护装置。调节装