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电厂汽轮机培训教案第一章 汽轮机概述：第一节 汽轮机发展及在电站的应用（一）、国际上汽轮机的发展状况 1、1883年瑞典工程师拉瓦尔设计制造出了第一台单级冲动式汽轮机，随后在1884年英国工程师帕森斯设计制造了第一台单级反动式汽轮机，虽然当时的汽轮机和我们现在的汽轮机相比结构非常简单，但是从此推动了汽轮机在世界范围内的应用，被广泛应用在电站、航海和大型工业中。 2、在60年代，世界工业发达的国家生产的汽轮机已经达到500600MW等级水平。1972年瑞士BBC公司制造的1300MW双轴全速汽轮机在美国投入运行，设计参数达到24Mpa，蒸汽温度538C，3600rpm；1974年西德KWU公司制造的1300MW单轴半速（1500 rpm）饱和蒸汽参数汽轮机投入运行，；1982年世界上最大的1200MW单轴全速汽轮机在前苏联投入运行，压力24 Mpa，蒸汽温度540C。 3、目前世界各国都在研究大容量、高参数汽轮机的研究和开发，如俄罗斯正在研究2000MW汽轮机。大容量汽轮机有如下特点： (1) 降低单位功率投资成本。如800MW机组比500MW汽轮机的千瓦造价低17%；1200MW机组比800MW机组的千瓦造价低15%20%。 (2) 提高运行经济性。如法国的600MW机组比国产的125MW机组的热耗率低276kj/kW.h，每年可节约燃煤4万吨。 (3) 加快电网建设速度，满足经济发展需要。 (4) 提高电网的调峰能力。 4、由于冶金技术的不断发展，使得汽轮机结构也有了很大改进。目前的大机组普遍采用了高中压合缸的双层结构，高中压转子采用一根转子结构，高、中、低压转子全部采用整锻结构，轴承较多地采用了可倾瓦结构。 （二）、我国汽轮机的发展状况 1、我国汽轮机发展起步比较晚，但是技术的更新换代速度非常快，经过短短半个世纪，技术已经达到国内领先水平。1955年上海汽轮机厂制造出第一台6MW汽轮机。1964年哈尔滨汽轮机厂第一台100MW机组在高井电厂投入运行；1972年第一台200MW汽轮机在朝阳电厂投入运行；1974年第一台300MW机组在望亭电厂投入运行。70年代进口了10台200320MW机组，分别安装在了陡河、元宝山、大港、清河电厂。70年代末国产机组占到总容量70%。1987年采用引进技术生产的300MW机组在石横电厂投入运行；1989年采用引进技术生产的600MW机组在平圩电厂投入运行；2000年从俄罗斯引进两台超临界800MW机组在绥中电厂投入运行。 2、我国生产汽轮机的主要工厂有哈尔滨汽轮机厂、上海汽轮机厂和东方汽轮机厂。除了这三个大型工厂以外，还有北京重型电机厂、青岛汽轮机厂和武汉汽轮机厂等中小型汽轮机厂，还有以生产工业汽轮机为主的杭州汽轮机厂和以生产燃气轮机为主的南京汽轮机厂。 上海汽轮机厂是中国第一家汽轮机厂，在1995年开始与美国西屋电气公司合作成立了现在的STC，1999 年德国西门子公司收购了西屋电气公司发电部， STC 相应股份转移给西门子。哈尔滨汽轮机厂1956年建厂，先后设计制造了我国第一台25MW、50MW、100MW和200MW汽轮机，80年代从美国西屋公司引进了300MW和600MW亚临界汽轮机的全套设计和制造技术，于1986年制造成功了我国第一台600MW汽轮机，目前自主研制的三缸超临界600MW汽轮机已经投入生产。东方汽轮机厂1965年开始兴建，1971年制造出第一台汽轮机，目前的主力机型为600MW汽轮机。北京北重汽轮电机有限责任公司做为后起之秀，以300MW机组为主导产品，它是由始建于1958年的北京重型电机厂通过资产转型在2000年10月份成立的又一大动力厂，目前2台600MW汽轮机也已经在今年投入生产。3、目前中国四大动力厂以300MW和600MW机组为主导产品。但是随着技术的发展，目前各个动力厂均开始了1000MW超超临界机组的开发和研究。哈尔滨汽轮机厂与日本东芝株式会社合作，为国电泰州电厂设计的1000MW单轴、一次中间再热、四缸、四排汽、末级动叶片为48in的超超临界机组。上海汽轮机厂1000MW等级超超临界机组是引进西门子公司的技术，目前国内成功投产以及正在建设的机组为华能玉环电厂41000MW-26.25MPa/600/600机组、上海外高桥电厂21000MW-27MPa/600/600机组和国华宁海21000MW-26.25MPa/600/600机组。东方汽轮机厂与日本日立公司合作，为山东邹县电厂设计的1000MW机组，目前已经投产运行。 第二节汽轮机分类及型号1、汽轮机的分类汽轮机历史较久，用途广泛，类型繁多，可以从不同的角度将汽轮机进行分类，见表11。表11 汽轮机的分类分类类型简要说明按工作原理分冲动式由冲动级组成，蒸汽主要在喷嘴中膨胀，在动叶栅中只有少量膨胀。反动式由反动级组成，蒸汽在喷嘴和动叶中膨胀程度相同，由于反动级不能做成部分进汽，故调节级采用单列冲动级或复速级。按热力特性分凝汽式排汽在高度真空状态下进入凝汽器凝结成水。有些小汽轮机没有回热系统，称为纯 凝汽式汽轮机。背压式排汽直接用于供热，没有凝汽器。当排汽作为其它中低压汽轮机的工作蒸汽时，称 为前置式汽轮机。调节抽汽式从汽轮机某级后抽出一定压力的蒸汽对外供热，其余排汽仍进入凝汽器。由于热用 户对供热蒸汽压力有一定要求，需要对抽汽供热压力进行自动调节，这称为调节抽汽。 根据供热需要，有一次调节抽汽和两次调节抽汽。抽汽背压式具有调节抽汽的背压式汽轮机中间再热式进入汽轮机的蒸汽膨胀到某一压力后，被全部抽出送往锅炉的再热器进行再热，再 返回汽轮机继续膨胀做功。混压式利用其它来源的蒸汽引入汽轮机相应的中间级，与原来的蒸汽一起工作。通常用于 工业生产的流程中，作为蒸汽热能的综合利用。按气流方向轴流式组成汽轮机的各级叶栅沿轴向依次排列，汽流方向的总趋势是轴向的，绝大多数汽 轮机都是轴流式汽轮机 。辐流式组成汽轮机的各级叶栅沿半径方向依次排列，汽流方向的总趋势是半径方向的。按用途电站汽轮机用于拖动发电机，汽轮发电机组需按供电频率定转速运行，故也称为定转速汽轮机， 主要采用凝汽式汽轮机。也采用同时供热供电的(抽汽式、背压式)汽轮机，通常称它们为 热电汽轮机或供热式汽轮机。工业汽轮机用于拖动风机、水泵等转动机械，其运行速度经常是变动的，也称为变转速汽轮机。船用汽轮机用于船舶推进动力装置，驱动螺旋桨。为适应倒车的需要，其转动方向是可变的。凝汽式供暖汽轮机在中低压缸连通管上加装蝶阀来调节供暖抽汽量，抽汽压力不象调节抽汽式汽轮机 那样维持规定的数值，而是随流量大小基本上按直线规律变化的。按进汽参数低压汽轮机新蒸汽压力小于1.5Mpa中亚汽轮机新蒸汽压力为24Mpa高压汽轮机新蒸汽压力为610Mpa超高压汽轮机新蒸汽压力为1214MPa亚临界汽轮机新蒸汽压力为1618Mpa超临界、超超临界汽轮机新蒸汽压力超过22.2MPa按功率分大功率汽轮机现在国内有关会议和文件中，大功率汽轮机通常指200MW以上的汽轮机。小功率汽轮机在我国目前状况，为25MW以下的汽轮机。2、汽轮机的型号国产汽轮机的表示方法是：我国目前制造的汽轮机采用汉语拼音来表示，如表12所示。蒸汽参数用数字表示，如表13所示。表12 国产汽轮机类型代号代号类型代号类型代号类型N凝汽式C一次调节抽汽示CB抽汽背压式B背压式CC两次调节抽汽式H船用式表13 汽轮机型号中参数的表示方法汽轮机类型蒸汽参数表示方法示例凝汽式主蒸汽压力/主蒸汽温度N50-8.82/535中间再热式主蒸汽压力/主蒸汽温度/再热蒸汽温度N300-16.7/537/537一次调节抽汽式主蒸汽压力/调节抽汽压力C50-8.82/0.118一次调节抽汽式主蒸汽压力/高压抽汽压力/低压抽汽压力CB25-8.82/0.98/0.118背压式主蒸汽压力/背压B50-8.82/0.98第三节汽轮机相关系统简要概述（一）主热力系统流程从锅炉来的高温高压新蒸汽，经由新蒸汽管道和电动隔离阀至主汽门。新蒸汽通过主汽门后，经四根导汽管流向四个调节汽阀。蒸汽在调节汽阀控制下流进汽轮机内各喷嘴膨胀做功，其中部分蒸汽中途被抽出机外作工业用抽汽和回热抽汽用，其余部分继续膨胀做功后排入凝汽器，并凝结成水。借助凝结水泵将凝结水打入汽封加热器，再经过三个低压加热器后进入高压除氧器，然后经给水泵升压后送入两个高压加热器，最后进入锅炉。汽封加热器、低压加热器和高压加热器均具有旁路系统，必要时可以不通过任何一个加热器。本机组的主蒸汽系统指从锅炉过热器出口输送新蒸汽到汽轮机自动主汽门的管道，还包括主蒸汽系统疏水管道及锅炉过热器出口的安全阀及其排汽管道。材质为12Cr1MoV合金钢，管径为f27320。（二）汽封系统1.轴封系统的作用和组成汽轮机工作时，转子高速旋转而静止部分不动，动静部分之间必须留有一定的间隙，避免相互碰撞或摩擦。而间隙两侧一般都存在压差，这样就会有漏汽，使汽轮机效率降低。为了防止和减少这种漏汽现象，以保证机组正常启停和运行，以及回收漏汽和利用漏汽热量，减少系统的工质损失和热量损失，汽轮机设有轴封系统，主要由轴端汽封、均压箱、轴封压力调整分配阀、轴封加热器、轴加抽风机、加上与之相连接的管道及阀门、疏水管道等组成的闭式轴封系统。2.汽封的工作原理本汽轮机采用高低齿梳齿形汽封，属于曲径式汽封的一种。在汽封环上直接车出或镶嵌上汽封齿，汽封齿高低相间。汽轮机主轴上车有环形凸台或套装上有凸环的汽封套；汽封低齿接近凸环顶部，高齿对着凹槽；这样便构成了有许多狭缝的多次曲折通道，对漏汽形成很大的阻力。汽封齿与相对应部件间形成若干个缩孔，当蒸汽经过第一个缩孔时，由于通流面积突然减小，蒸汽压力由P0降至P1，汽流速度增加。高速汽流进入缩孔后的汽室后，由于摩擦、涡流等原因，速度降低，动能转换成热能，比焓值恢复到原来的值。然后蒸汽再依次经过以后各缩孔，重复上述过程。蒸汽每经过一个缩孔产生一次节流，压力降低一次，各汽封片前后的压差之和等于汽封前后的总压差。采用汽封后，由于汽封齿尖可以做得很薄，动静间隙可以很小，减小了漏汽面积；另一方面，由于漏汽总压差被各汽封片分担，每一个汽封片前后压差较小，蒸汽速度减小，从而减小了漏汽量。漏汽面积和汽封前后总压差一定的情况下，汽封片数越多，每个汽封片两侧压差越小，漏汽量越小。汽轮机前后汽封近大气端的腔室和主汽门、调节汽阀及各阀杆近大气端的漏汽均有管道与汽封加热器相连，使各腔室保持-4.9KPa的真空，以保证蒸汽不漏入大气。同时可将此漏气加热凝结水以提高机组的经济性。前后汽封的平衡腔室和各阀杆的高压漏气端均与均压箱相连，均压箱上装有汽封压力调整分配阀，使均压箱内压力保持2.9429.4KPa，当均压箱中压力低于2.94KPa时，高于29.4KPa的抽汽通过多余的蒸汽也通过汽封压力调整分配阀排入凝汽器，当汽封加热器工作失灵时，管路中有一向空阀可以打开。汽封的结构汽轮机汽封根据其装设部位可分为轴端汽封、隔板汽封和通流部分汽封。转子穿出汽缸两端处的汽封叫轴端汽封，简称轴封。高压轴封（前汽封）用来防止蒸汽漏出汽缸，造成能量损失及恶化运行环境；低压轴封（后汽封）用来防止空气漏入汽缸，破坏凝汽器的真空。隔板内圆孔与转子之间的汽封称为隔板汽封，用来阻止蒸汽经隔板内圆绕过喷嘴流到隔板后，造成能量损失并使叶轮前后压差增大，轴向推力增加。通流部分汽封包括动叶顶部和根部的汽封，用来阻止叶顶及叶根处的漏汽。轴封系统的特点和主要参数根据汽轮机蒸汽参数和启停机及负荷变化的需要，本机轴封汽源有：除氧器汽来衡母管来汽；对外供热母管来汽做为备用高温汽源；三段抽汽逆止门前来汽；三、四、五抽水控逆止阀阀杆的高压侧漏汽。汽轮机前、后汽封最后一档腔室和主汽门、调节汽门及各抽汽逆止门等各阀杆低压侧的漏汽均有管道与汽封加热器相连，使各腔室保持1.013KPa5.066kPa的真空，以保证蒸汽不漏入大气。同时可将此漏汽加热凝结水以提高机组的经济性。前后汽封的平衡腔室和各阀杆的高压漏汽端均与均压箱相连，均压箱上装有汽封压力调整分配阀，使均压箱保持2.9429.4kPa，当均压箱中压力低于2.94kPa时，高于2.94kPa的蒸汽通过该分配阀向均压箱补充，当均压箱中压力高于29.4kPa时，多余的蒸汽也通过汽封压力调整分配阀排入凝汽器。（三）法兰螺栓加热系统为加速机组启动，带负荷及降低热应力与热变形，本机有外引蒸汽的自流式法兰螺栓加热系统。汽源由新蒸汽供给，新蒸汽节流后进入加热联箱，然后分两路：一路进入左侧法兰，加热法兰和螺栓；另一路进入右侧法兰，加热法兰和螺栓，乏汽及疏水进入疏水膨胀箱。投用法兰螺栓加热系统时根据启动要求，监视法兰壁温及螺栓温度，随时控制进汽量。加热联箱上装有安全阀，当箱内压力大于0.685MPa时应排空。（四）疏水系统汽轮机本体及各导汽管道的疏水分别送入疏水膨胀箱，分为高压侧和低压侧，高压侧接入四根导管疏水、#1、#3调门汽室疏水；低压侧接入一至五段水控抽汽逆止门底疏水，待压力平衡后送入凝汽器。为防止启机时，汽缸本体疏水与导管、调门疏水产生排挤，造成启机汽缸上、下缸温差增大，本系统将汽缸本体疏水接入本体疏水膨胀箱低压侧。（五）局部冷却系统为减少汽缸对凸轮机构和中压油动机及前轴承座的热传导，以避免凸轮机构、油动机和前轴承座的温度过高，使座架的内腔可通过冷却水；自动关闭器油缸下部也通冷却水，防止主汽门来的热传递加热油；同时为减少前汽缸猫爪对前轴承座的热传导，以避免前轴承座温度过高，猫爪下的滑键也通冷却水。（六）给水回热系统1. 给水回热系统的工作原理在热力发电厂中，提高朗肯循环效率的方法有多种，其中一种方法是采用多级给水回热加热，即从汽轮机的中间级后抽出一部分蒸汽，通过给水加热器对锅炉给水进行加热。相应的热力循环和热力系统称之为给水回热系统。采用汽轮机中间级一部分已做了部分功的蒸汽，在加热器中对给水加热，使抽汽的余热全部回收到热力系统中。若保持总发电量不变，就可减少进入凝汽器那部分蒸汽的发电量，降低冷源损失，同时换热温差比用锅炉烟气加热时小得多，因而节约了燃料，提高了循环热效率。2. 给水回热系统的布置给水回热系统是发电厂原则性热力系统的基础。根据回热加热器的型式、种类及连接方式的不同，可以组成各个不同的回热系统，以满足汽轮机组对运行经济性和安全可靠性的要求。 (七) 真空抽气系统 真空系统的主要作用就是用来建立和维持汽轮机组的低背压和凝汽器的真空。低压部分的轴封和低压加热器也依靠真空抽气系统的正常工作才能建立相应的负压或者真空。真空抽气系统主要包括汽轮机的密封装置、真空泵以及相应的阀门、管路等设备和部件。对于60MW汽轮机组，目前真空抽气系统采用的抽气设备多数是水环式真空泵和射气式抽气器相结合。(八) 凝汽设备及凝结水系统1. 凝汽设备的作用及组成凝汽设备是汽轮机设备的一个重要组成部分。它的作用有两个：一是在汽轮机排汽口建立并维持一定的真空；二是回收洁净的凝结水作为锅炉给水的一部分。凝汽设备由凝汽器、循环水泵、凝结水泵、抽汽设备（水环真空泵）和这些部件之间的连接管道和附件组成。1.1 凝汽器1.1.1凝汽器的作用是在汽轮机排汽口处建立并维持高度真空，使蒸汽在汽轮机内膨胀到尽可能低的压力，将更多的热焓转变为机械功；将汽轮机的排汽凝结为水，补充锅炉给水，起到回收工质的作用；收集回热抽汽系统加热器的疏水、本体疏水膨胀箱内的疏水及其他可循环利用的洁净工质；具有一定的真空除氧作用。1.1.2凝汽器的基本构造. 本机组采用分列二道制表面回热式凝汽器，方形结构。凝汽器的外壳是用钢板焊接的，两端有水室，水室和蒸汽空间用管板隔开，管扳上装有许多钢管与水室相通.钢管两端胀接在管板上，两端的管板焊接在壳体上。水室上装有外盖，需要进行捅刷凝汽器或更换凝汽器钢管等工作时，可将外盖打开。壳体下部为凝汽器热水井(简称热井)，凝结水出口管位于热井底部。在热水井的进口部位，装有真空除氧装置，以达到凝结水除氧的目的。凝汽器喉部与汽轮机汽口采用焊接形式(即刚性连接)，底部支承在若干组弹簧支座上(即弹性支承)。在安装和运行中，凝汽器的自重由弹簧支座承受，而凝汽器内水侧的水重则由汽缸传给低压缸基础框架承受，运行时凝汽器自上而下的热膨胀由弹簧来补偿。1.1.3凝汽器的工作过程正常运行时，循环水泵将循环冷却水从进水管打入前水室下半部，并分别流入各铜管中，再经过铜管到后水室转向，再流经上半部钢管，回到前水室上部，从出水管排出。汽轮机的排汽经喉部进入凝汽器的蒸汽空间(铜管外的空间)，流过铜管外表面与冷却水进行热交换后被凝结。部分蒸汽由中间通道和两侧通道进入热井对凝结水进行加热，以消除过冷度，起到除氧作用，剩余的小部分的汽气混合物和不凝结的气体，经抽汽口由真空泵抽出。1.2抽汽系统水环真空泵1.2.1抽汽系统的任务：是在汽轮机启动时建立真空以及在运行中抽除从真空系统不严密处漏入的空气和未凝结的蒸汽。本机组使用水环式真空泵。1.2.2水环式真空泵系统组成该系统是由2BE4253-0MK4-Z型水环式真空泵、汽水分离器、工作液冷却器、自动补水器、泵组内部相关连接管道、阀门及驱动电机、入口电动门等组成。1.2.2工作过程由凝汽器抽吸来的气体经手动闸阀、电动蝶阀进人真空泵，由泵排出进入汽水分离器，分离后的气体排向大气；分离出的水与补充水一起经冷却后称为工作水，一路喷人真空泵进口，把即将抽入泵内气体中的可凝结部分凝结；另一路直接进入泵体，维持真空泵水环和降低水环温度。1.3凝结水系统的各子系统1) 凝结水再循环。为最小流量再循环管路，启动和低负荷时保证凝结水泵通过最小流量运行，防止凝结水泵汽化。凝结水再循环管路从轴封冷却器后接出，经手动闸阀和电动调节阀回到凝汽器汽侧顶部，保证启动和低负荷时有足够的凝结水流经轴封加热器，以保证轴加正常工作。2) 补充水系统本机组在四米层布置有凝汽器除盐水补充水母管，水源来自化学车间处理的除盐水。此补充水母管还用于真空泵工作液补水、给水泵水封反向螺旋密封水，厂用供暖站循环水，化学水汽取样间用水等。3) 减温水系统本机组设有后缸喷水减温。从凝结水泵出口的凝结水母管接出，在后汽缸内沿末级叶片的叶根呈圆周形布置，喷水管钻有喷水孔，将水喷向排汽缸内部空间，起降温作用。在汽轮机启动、空负荷及低负荷时，蒸汽通流量很小，不足以带走蒸汽与叶轮摩擦产生的热量，从而引起排汽温度升高。排汽温度过高会引起汽缸变形，破坏汽轮机动静部分中心线的一致性，严重时会引起机组振动或其他事故，故要设立排汽缸喷水减温装置。正常运行中，后缸温度应65，启停机过程中后缸温度80，开启喷水减温，空负荷时后缸温度不许超过100，事故情况下不许超过120。1.4凝结水系统调节与保护1) 凝汽器热井水位调节启机时凝结水质不合格前，关闭凝结水至除氧器截门，打开凝结水上水调节门后的启机放水门，用热井补水门、凝结水上水调节门、凝结水再循环门维持热井水位在500700之间。低负荷时，可关小凝结水上水调节门、开启凝结水再循环门、必要开启热井补水门维持热井水位在500700之间，防止凝结水泵汽化。正常运行时用凝结水上水调节门调节热井水位，可投入自动运行。凝结水系统的主要功能是将凝汽器热井中的凝结水由凝结水泵送出，经除盐装置、轴封冷凝器、低压加热器输送至除氧器，其间还对凝结水进行加热、除氧、化学处理和除杂质。此外，凝结水系统还向各有关用户提供水源，如有关设备的密封水、减温器的减温水、各有关设备的补给水以及汽轮机低压缸喷水等。凝结水系统的最初注水以及运行时的补水来自汽轮机的凝结水储存箱。凝结水系统设备主要包括凝汽器、凝结水泵、凝结水储存箱、凝结水输送泵、凝结水收集箱、凝结水精除盐装置、轴封冷凝器、低压加热器、除氧器以及水箱及连接上述各设备所需要的管道、阀门等， (九) 给水系统 给水系统的主要功能是将除氧器水箱中的凝结水通过给水泵提高压力，经过高压加热器进一步加热之后，输送到锅炉的省煤器入口，作为锅炉的给水。此外，给水系统还向锅炉再热器的减温器、过热器的一、二级减温器以及汽轮机高压旁路装置的减温器提供减温水，用以调节上述设备出口蒸汽的温度，给水系统的最初注水来自凝结水系统，。(十) 循环水系统 循环水系统的主要功能是向汽轮机的凝汽器提供冷却水，以带走凝汽器内的热量，将汽轮机的排汽（通过热交换）冷却并凝结成凝结水。此外，系统还为除灰系统还开式冷却水系统提供水源。由于电厂地理条件不同，循环水系统所采用的循环水将有所不同，可能是江河、湖泊的淡水，也可能是海水（如海边的电厂）。系统的设置分为开式和闭式两种。开式循环水系统将循环水从水源输送到用水装置之后，即将循环水排出，不在利用，这种方式用于水源充足的环境；闭式循环水系统将循环水从水源输送到用水装置之后，排水经冷却装置（凉水塔）冷却后再次循环使用，运行过程中只补充小部分损失掉的循环水。循环水系统的设备主要包括取水头、进水盾沟、进水工作井、循环水泵房设备、循环水进水管道、凝汽器、循环水排水管（箱涵）、虹吸井、排水工作井、排水盾沟排水头等部分。（十）汽轮机油系统 1. 供油系统的作用:1.1 向调节系统和保护装置提供压力油；1.2 向机组各轴承及运动副机构（主油泵两端轴承等）提供润滑油，同时起冷却作用；1.3 向盘车装置及顶轴装置等供油。1. 汽轮机油系统的组成及运行注意事项汽轮机供油系统是由主油泵为主组成的低压供油系统，主要用于向汽轮机发电机组各轴承提供润滑油及调节保安系统提供压力油；本机组推荐采用GB11120-89中规定的L-TSA46汽轮机油，在冷却水温度经常低于15情况下，允许用GB11120-89中规定的L-TSA32汽轮机油来代替。主要包括主油泵，注油器，注油器，主油泵启动排油阀，高压交流油泵，交、直流润滑油泵，油箱，冷油器，滤油器，润滑油压力控制器及过压阀等。离心式主油泵由汽轮机主轴直接带动，正常运转时主油泵出口油压为1.57MPa，出油量为3.0m3/min，该压力油除供给调节系统及保安系统外，大部分是供给两只注油器的。两只注油器并联组成，注油器出口油压为0.10MPa，向主油泵进口供油，而注油器的出口油压为0.22MPa，经冷油器、滤油器后供给润滑油系统。机组启动时应先开低润滑交流油泵，以便在低压的情况下驱除油管道及各部件中的空气。然后再开启高压交流油泵，进行调节保安系统的试验调整和机组的启动。在汽轮机起动过程中，由高压交流电动油泵供给调节保安系统和通过注油器供给各轴承润滑用油。为了防止压力油经主油泵泄走，在主油泵出口装有逆止阀。同时还装有主油泵启动排油阀，以使主油泵在起动过程油流畅通。当汽轮机升速至额定转速时（主油泵出口油压高于电动油泵出口油压），可通过出口管道上的阀门减少供油量，然后停用该泵，由主油泵向整个机组的调节保安和润滑系统供油。在停机时，可先启动高压电动油泵，在停机后的盘车过程中再切换成交流润滑油泵。为了防止调节系统因压力油降低而引起停机事故，所以当主油泵出口油压降低至1.3MPa时，由压力开关使高压交流调速油泵自动启动投入运行。当运行中发生故障，润滑油压下降时，由润滑油压力控制器使交流润滑油泵自动启动，系统另备有一台直流润滑油泵，当润滑油压下降而交流润滑油泵不能正常投入工作时，由润滑油压力控制器使直流润滑油泵自动启动，向润滑系统供油。注意：机组正常运行时，电动辅助油泵都应停止运行，除非在特殊情况下，允许启动投入运行。2. 油系统的辅助部件在润滑油路中设有一个低压油过压阀，当润滑油压高于0.15MPa左右即能自动开启，将多余油量排回油箱，以保证润滑油压维持在0.0780.15MPa范围内。油动机的排油直接引入油泵组进口，这样，当甩负荷或紧急停机引起油动机快速动作时，不致影响油泵进口油压，从而改善了机组甩负荷特性。 本机组中，压力油除供给油动机外，部分经滤油器向调节系统的DDV伺服阀以及OPC电磁阀供油。 (十一) 汽轮机调节以及保安系统 汽轮机调节和保安系统的作用主要是保证机组能够按照电网的实际需求进行工作，而在发生意外的情况下，又能保证机组以及系统的安全。目前，600MW汽轮机组通常采用数字电液调节控制系统（DEHC）。国内600MW以及1000MW汽轮机组的控制系统生产商主要有ABB公司、西门子公司，日本横河还有国内的新华控制有限公司等。 汽轮机调节和保安系统的主要设备（汽轮机专业所属设备）有危机遮断控制块、隔膜阀、电液转换器、蓄能器、油泵、冷油器以及相应的阀门和管路，如图111。调节系统最重要的安全技术参数是危机遮断器的动作转速、主汽门以及调节汽门的严密性和汽门完成关闭的时间。(十二) 发电机冷却系统和密封油系统 发电机定子绕组、铁芯、转子绕组的冷却方式，可采用水、氢、氢的冷却方式，也可以采用水、水、氢的冷却方式，近年来还有采用空气冷却的方式。无论采用何种冷却方式，最终目的都是把铁芯和绕组产生的热量、转子与气体摩擦产生的热量、励磁损耗和轴承摩擦损耗带走。 采用水、水、氢冷却和水、氢氢冷却必须有制氢站、定冷水站、氢干燥装置等，以及相应的阀门和管路。发电机密封油系统的主要功能是向发电机密封瓦提供压力稍微高于氢压的密封油，以防止发电机内的氢气从发电机轴伸出处向外泄漏。密封油进入密封瓦后，经密封瓦与发电机轴之间的密封间隙，沿轴向从密封瓦流出，即分为氢气侧回油和空气侧回油，并在该密封瓦间隙处形成密封油流，即起到密封作用，同时又润滑和冷却密封瓦。密封油系统的主要设备由主密封油泵、交流事故密封油泵、直流事故密封油泵、真空油箱、氢侧回油油箱、备用氢侧回油油箱、压力调节阀、差压调节阀以及有关的管路、阀门、滤网等。系统还设置有真空泵、氢油分离箱、排气风机等设备等。(十三) 压缩空气系统 压缩空气系统的主要功能是向电厂各个工作系统以及有关设备提供符合不同品质要求的压缩空气。它主要有三个部分组成：空压机、厂用气系统、仪表用气系统，第二章汽轮机工作原理第一节汽轮机的基本工作原理 汽轮机是一种以蒸汽为动力，并将蒸汽的热能转化为机械能的旋转机械，是现代火力发电厂中应用最广泛的原动机。汽轮机具有单机功率大、效率高、寿命长等优点。在汽轮机中，蒸汽的热能转化成旋转的机械能，一般可以通过两种不同的作用原理来实现：一种是冲动作用原理，另外一种是反动作用原理。第二节冲动作用原理 当一运动物体碰到另外一个运动速度比其低的物体时，就会受到阻碍而改变其速度，同时给阻碍它的物体一个作用力，这个作用力被称为冲动力。冲动力的大小取决于运动物体的质量以及速度的变化。质量越大，冲动力越大；速度变化越大，冲动力也越大。受到冲动力作用的物体改变了速度，该物体就做了机械功。最简单的单级冲动式汽轮机结构如图11。蒸汽在喷嘴4中产生膨胀，压力降低，速度增加，蒸汽的热能转变为蒸汽的动能。高速气流流经叶片3时，由于气流方向发生了改变，长生了对叶片的冲动力，推动叶轮2旋转做功，将蒸汽的动能转变为轴旋转的机械能。这种利用冲动力做功的原理，称为冲动作用原理。第三节 反动作用原理 有牛顿第二定律可知，一个物体对另外一个物体施加一作用力时，这个物体上必然要受到与其作用力大小相等、方向相反的反作用力。在该力作用下，另外一个物体产生运动或加速。这个反作用力称为反动力。利用反动力做功的原理，称为反动作用原理。在反动式汽轮机中，蒸汽不仅仅在喷嘴中产生膨胀，压力降低，速度增加，高速气流对叶片产生一个冲动力，而且蒸汽流经叶片时也产生膨胀，使蒸汽在叶片中加速流出，对叶片还产生一个反作用力，即反动力，推动叶片旋转做功。这就是反动式汽轮机的反动作用原理。第四节汽轮机的级以及反动度 （1）汽轮机的级在汽轮机中完成蒸汽热能转化为机械能的基本工作单元称为汽轮机的级。它主要有喷嘴和它后面的叶片组成。喷嘴装在气缸的隔板体上；叶片装在叶轮上，随叶轮一起旋转。（2）级的反动度在汽轮机中，常用级的反动度来衡量蒸汽在叶片中的膨胀程度。蒸汽在叶片中的理想焓降与级的滞止理想焓降之比称为级的反动度。第三章汽轮机结构第一节 静止部分结构汽轮机本体的静止部分包括汽缸、喷嘴室、隔板、隔板套、静叶栅、汽封、轴承、轴承座、机座、滑销系统及有关紧固件等。下面我们来分别介绍一下汽轮机本体静止部分的一些主要部件吧。一 汽缸及滑销系统汽缸1汽缸作用：将汽轮机的通流部分与大气隔绝，以形成蒸汽能量转换的封闭空间，以及支承汽轮机的其他静止部件（隔板、隔板套等）。2汽缸分为高压缸、中压缸和低压缸。高压缸的工作特点是缸内所承受的压力和温度都很高，所以要求汽缸缸壁适当加厚，一般情况下，高压缸设计为双层汽缸的结构；而对于中压缸，由于经过中间再热后的蒸汽进入中压缸工作，再热蒸汽温度与新汽温度相同，但压力较低，所以中压缸采用带隔板的单层缸结构；低压缸是汽轮机中最庞大的部件，由于进汽温度较高，低压缸采用焊接的双层缸结构。3安装位置：位于汽机房平台上，进汽部分与新蒸汽管联接，高压缸排汽进入再热器，中压缸通过中压主汽门与再热器出口管联接，中压缸排汽通过联通管进入低压缸，低压缸排汽进入凝汽器。4结构：气缸一般做成沿水平对分的上半缸和下半缸,上下缸之间通过法兰螺栓连接。国产20万汽轮机的汽缸外观图进汽部分概念：指调节汽阀后蒸汽进入汽缸第一级喷嘴这段区域。它包括调节汽阀至喷嘴室的主蒸汽导管、导管与汽缸的连接部分和喷嘴室，是汽缸中承受蒸汽压力和温度最高的部分。概念：滑销系统是保证汽缸定向自由膨胀并能保持轴线不变的一种装置。作用：保持汽缸能自由膨胀，以免形成过大应力引起变形；保持汽缸和转子的中心一致，避免因机体膨胀造成中心变化，导致机组振动或动、静之间的摩擦；使汽缸等静止部件与转子的轴向与径向间隙符合要求。类型：一般由立销、横销、纵销、角销组成。立销引导气缸沿轴向和垂直方向自由膨胀；横销引导气缸横向自由膨胀；纵销引导气缸和轴承箱沿轴向自由膨胀；角销也称压板，是防止轴承箱在轴向滑动时一端翘起。二隔板与隔板套隔板作用：用来固定汽轮机各级的静叶片，并形成汽轮机各级之间的分割间壁，由隔板体、静叶片和隔板外缘。考虑到拆卸方便，隔板通常做成水平中分形式，在隔板的内圆孔处开有隔板汽封的安装槽。特点：具有足够的刚度和强度；良好的汽密封性；合理的支承与定位；结构、工艺简单，便于加工、安装和检修。类型：根据隔板的工作温度和作用在隔板两侧的蒸汽压差来决定的分为焊接隔板和铸造隔板。焊接隔板具有较高的刚度和强度，较好的汽密性，一般用于工作温度在350摄氏度以上的高、中压级。铸造隔板加工制造较容易，成本低，并有较高的减振性能。其用于工作温度低于350摄氏度的级。.安装位置：可直接固定在气缸上，或固定在隔板套上，通常做成水平对分形式，其内圆孔处开有隔板汽封的安装槽。普通中分面的隔板隔板套：隔板套用来固定隔板。一般将相邻的几级隔板装在同一隔板套中，隔板套再固定在汽缸上，隔板套结构上的分级基本上是由汽轮机抽汽情况决定的，相邻隔板套之间有抽汽，这样可以充分利用隔板套之间的环状汽流通道，而无须借加大轴向尺寸的办法取得必要的抽汽流通面积。隔板套分为上下两半，二者通过中分面法兰用螺栓和定位螺栓连接在一起。 带有两级隔板的隔板套二 汽封概念：为减少级内间隙蒸汽泄露和防止空气漏入，汽轮机各间隙部位需加装密封装置，通称为汽封。分类：通流部分汽封：动叶栅顶部和根部的汽封。作用是阻止。蒸汽从动叶栅的两端泄露。隔板汽封：隔板内圆和转子之间的汽封，用来阻止蒸汽经隔板内圆绕过喷管流到隔板后而造成能量损失。轴端汽封：转子穿出气缸两端处的汽封。用以防止蒸汽漏出和空气漏入气缸。3.安装位置：轴封装于轴穿过汽缸的两端，隔板汽封装于隔板与转轴的对应处，通流部分汽封装于叶根和叶顶处。 轴 端 汽 封隔 板 汽 封四喷嘴及喷嘴组喷嘴概念：除了采用单个喷嘴的小汽轮机外，汽轮机的级都包括静叶栅和动叶栅。静叶栅是由若干个静叶片（又称导叶）构成的。相邻的静叶片形成一个喷嘴，但习惯上把静叶片就称作喷嘴。喷嘴组汽轮机进汽不论采用喷嘴调节还是节流调节，蒸汽进入调节阀后都进入喷嘴室，然后从安装在喷嘴室上的喷嘴中喷出。一个喷嘴室上安装着一组喷嘴，也可以说一个喷嘴室上有一个喷嘴组。下面我们来观看一下喷嘴与叶片的工作情况:五轴承作用：承受转子全部重力并且确定转子在气缸中的正确位置。分类：可分为支持轴承和推力轴承两种。支持轴承也叫径向轴承或主轴承，支承转子的重量及由于转子质量不平衡引起的离心力，并确定转子的径向位置，使其中心与汽缸中心保持一致。推力轴承承担蒸汽作用在转子上的轴向力，并确定转子的轴向位置，使其中心与汽缸中心保持一致，并且使转子与静止部分保持一定的轴向间隙。3安装位置：支持轴承位于汽轮发电机组各转子的端部，推力轴承位于汽轮机高、中压或中、低转子间的轴承座内或前轴承座内。 就位的支持轴承 推力轴承下瓦块第二节 转子结构汽轮机本体转动部分包括主轴、叶轮(或转鼓)、动叶栅、联轴器及其紧固件等。下面来看看这些主要部件吧。一转 子1.组成：由主轴、轮盘、动叶及联轴器组成。 2.作用：汽轮机旋转部分的组合体，汇集各级动叶栅所得到的机械能，并把它传递给发电机。 3.分类： 按轴与其他部件间的组合方式，分为: 套装转子：转子上的叶轮，轴封套，连轴节等部分是分别加工的，热套在主轴上。锻件尺寸小，加工方便，质量容易得到保障。 整锻转子：叶轮、轴封、联轴节等部件与主轴系由一整体部件加工而成，无热套部件。强度和刚度较套装转子大，结构紧凑，轴向尺寸短，机械加工和装配量小。缺点锻件尺寸大，工艺要求高，加工周期长锻件质量难以保证，贵重材料消耗量大，不利于材料的合理利用。整锻套装转子:在高温区采用叶轮与主轴整体锻造结构，在低温区采用套装结构。保证高温区各级叶轮工作的可靠性，可避免采用过大锻件，有利于材料的合理利用。 焊接转子：由若干个叶轮和两个端轴拼焊而成。强度好，相对质量小，结构紧凑，刚度大。 按有无叶轮分为：轮式转子是具有装置动叶片的叶轮。鼓式转子是动叶片直接装在转鼓上。 4.位置：高中底压转子分别置于高中低汽缸内并且用联轴器连成一体。 转子二.动叶片 1、概念：在汽轮机工作过程中随汽轮机转子一起转动的叶片，也称工作叶片。作用是把蒸汽的动能转变成机械能，使转子旋转。2、结构：叶根：将动叶片固定在叶轮或转鼓上的连接部分，它的结构应保证在任何运行条件下都能牢固地固定。T形叶根、菌形叶根、叉形叶根、纵树形叶根。叶型：相邻叶片的叶型部分构成汽流通道。按叶型沿叶高是否变化，分为叶型沿叶高不变的等截面直叶片和叶型沿叶高变化的变截面扭叶片。叶顶：汽轮机的短叶片和中长叶片通常在叶顶用围带连在一起，构成叶片组。长叶片在叶型部分用拉金连接成组，或者围带和拉金都不用，成为自由叶片。 3、位置：静叶片安装在隔板或汽缸上；动叶片安装在叶轮或转鼓上。 安装在高压转子上的叶片三.联轴器1、概念：又称靠背轮，连接汽轮机转子或汽轮机转子与发电机转子的重要部件。作用：连接汽轮机转子或汽轮机转子与发电机转子的重要部件，用来传递扭矩和轴向力。2、分类:刚性联轴器：结构简单，零件少，尺寸紧凑，工作可靠，工作时不需要润滑，无噪声；用在多缸汽轮机上还可以节省主轴承以缩短机组长度。缺点是传递振动和轴向位移，对找中心要求高。半挠性联轴器：在两个连接轮间用螺栓连接一个波形套筒，其刚性稍差，只能传递较小的轴向力。这种联轴器广泛用来连接汽轮机转子与发电机转子。挠性联轴器：一般有齿轮式和弹簧式两种。特点对中要求低，但基本上不传递振动，结构复杂，不能传递轴向力，传递力矩较小。由于其易磨损，需要润滑，造价高，故多用于小型汽轮机上连接汽轮机转子与减速器的主动轴，或用于汽轮机转子与主油泵轴的连接上。 3、位置：位于两个转子连接处，汽轮机各转子一般用刚性联轴器，汽轮机转子与发电机转子多用半挠性联轴器，挠性联轴器常用于小型汽轮机。半挠性联轴器 刚性联轴器四.盘车装置1、概念:在汽轮机不进蒸汽时驱动转子以一定转速旋转的设备称为盘车装置。2、作用：在汽轮机启动冲转前或停机后，让转子以一定的转速连续转动，以保证转子均匀受热或冷却，从而避免转子产生热弯曲；启动前盘动转子，可以检查动静部件间是否有摩擦、润滑油系统工作是否正常及主轴弯曲是否过大等，用来检查汽轮机是否具备正常启动条件。3、特点：操作简便，投入平稳，对高压油顶起要求低。功耗抵，备有电液操作系统，可以实现电动盘车。 4、位置：安装在汽轮机转子与发电机转子连接处的轴承箱上。 盘车装置外观第三节凝汽设备提高汽轮机装置的经济性，主要有两个途径：一是提高汽轮机的内效率，另一是提高装置的循环热效率。前一个途径我们在前面各章 中已进行 了讨论，这就是努力减小各项损失，改善汽轮机通流部分的设计等。提高循环热效率也有两个方向，一是提高平均加热温度，可采用回热循环 ，以减少低韫加热，也可提高初参数，以及采用再热循环等；另一方向则是降低平均放热温度，而这正是凝汽设备的主要任务。 在本节中将着重介绍凝汽设备工作的基本原理，以及大功率汽轮机凝汽设备的发展。 一、凝汽设备的组成及作用 1、凝汽设备的组成 凝汽设备通常由表面式凝汽器、抽气设备、凝结水泵、循环水泵，以及这些部件之间的连接管道组成。排汽离开汽轮机之后进入 凝汽器，凝汽器内流人由循环水泵4提供的循环水作为冷却工质，将排汽凝结为水。由于蒸汽凝结成水时，28000倍)，这就在凝汽器内形成高 度真空。为保持所形成的真空，则需用抽气设备将漏入凝汽器内的空气不断抽出，以免不凝结的空气在凝汽器内逐渐积累，使凝汽器内压力升 高。由凝汽器产生的凝结水，则通过凝结水泵进入锅炉的给水系统。 凝汽器大都采用水作为冷却工质。按供水方式的不同，有一次冷却供水和二次冷却供水。供水来自江、河、湖、海等天然水源，排水仍排回其 中的，称为一次冷却供水，或开式供水。供水来自冷却水塔或冷却水池等人工水源，排水仍回到冷却水塔(水池)循环使用的，称为二次冷却供 水，或闭式供水。在特别缺水的地区，则可采用空气作为冷却工质。 表面式凝汽器在火电站和核电站中得到广泛应用，为表面式凝汽器的结构示意图，冷却水由进水管进入凝汽器；先进入下部冷却水管内 ，通过回流水室进入上部冷却水管内，再由出水管排出。同一股冷却水在凝汽器内转向前后两次流经冷却水管，这称为双流程凝汽器，同一 股冷却水不在凝汽器内转向的，称为单流程凝汽器。冷却水管安装在管板上，蒸汽进入凝汽器后，在冷却水管外汽测空间冷凝，凝结水汇集 在下部热井中，由凝结水泵抽走。 凝汽器的传热面分为主凝结区和空气冷却区两部分，这两部分之间用档板隔开，空气冷却的面积约占凝汽器面积的5-10，设置空气冷 却区的目的主要是冷却空气，使其容积流量减小，进而减轻了抽气设备的负荷，有利于提高抽气效果。 二、凝汽设备的作用 根据前面的叙述可知，汽轮机装置中的凝汽设备是起了一种热力学中冷源的作用，降低冷源的温度就能提高循环的热效率。因此，凝汽设备 的第一个作用是：在汽轮机的排汽口建立并保持高度真空，使进入汽轮机的蒸汽能膨胀到尽可能低的压力，从而增大机组的理想比焓降，提高 其热经济性。 汽轮机的排汽压力也不是越低越好，而是有一个最佳值，这个最佳值主要受两方面因素的影响，一方面，在凝汽器中保持真空是需要消耗能量 的，降低排汽压力则需要增大凝汽器的冷却面积，增加冷却水量，进而增大厂用电，以及增加基本投资和运行费用，因此，机组排汽压力降低 时，虽然使汽轮机的理想比焓降增大，机组功率相应增大，但凝汽设备所消耗的功率也同时增大，这就会出现在某个排汽压力下，汽轮机因真 空的提高而增加的功率等于(甚至小于)凝汽设备所增大的能量消耗。因此，继续降低排汽压力就会得不偿失。另一方面，排汽压力降低时，其 体积急骤增大，汽轮机排汽部分(后汽缸)的尺寸将显著增大，末级叶片高度也相应增大，使机组构造复杂，若使末级尺寸不变，则势必增大末 级排汽余速损失，这样降低排汽压力所得到的效益也就被抵消了。因此，近代汽轮机的设计排汽压力一般都在0.00290.0069MPa的范围内，而 不采用更低的数值。 凝汽设备的第二个作用是将由排汽凝结而成的凝结水作为锅炉的给水，循环使用。锅炉给水不洁净将使锅炉结垢和腐蚀，使新汽夹带盐分，汽 轮机通流部分结垢将会严重，影响电厂的安全经济运行。汽轮机容量越大，给水量也越大。若全部靠软化水，则水处理设备的投资和运行费用 将大大增加，而凝汽器洁净的凝结水正好可大量用作锅炉