培训资料-汽轮机本体安装.doc

此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 汽轮机本体安装汽轮机本体安装知识讲座知识讲座 编制 编制 审核 审核 校核 校核 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 目目 录录 第一章第一章 汽轮机的基本工作原理汽轮机的基本工作原理 1 1 1 力的冲动原理和反动原理 1 1 2 汽轮机的工作原理 1 1 3 汽轮机的分类和型号 6 1 4 汽轮机的热力过程 损失和效率 8 复习思考题 30 第二章第二章 汽轮机本体设备简介汽轮机本体设备简介 32 2 1 国产 600MW 汽轮机的结构 32 2 2 汽轮机油系统及调速 保安系统 118 复习思考题 122 第三章第三章 汽轮机本体设备安装汽轮机本体设备安装 123 3 1 安装前的准备工作 123 3 2 基础验收及垫铁台板布置 125 3 3 汽缸与轴承座安装 132 3 4 轴承检修安装 144 3 5 转子的检查与安装 152 3 6 隔板 轴封套安装 165 3 7 汽封及通流间隙的检查及调整 168 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 3 8 汽轮机扣大盖 172 3 9 联轴器绞孔连接 175 3 10 轴承座扣盖及盘车装置安装 179 3 11 滑销系统的检查安装 181 3 12 汽轮机本体安装质量标准及质量保证措施 183 3 13 汽轮机本体安装安全注意事项 200 复习思考题 201 第四章第四章 汽门及油系统安装汽门及油系统安装 204 4 1 汽门的安装 204 4 2 调节保安系统的安装 208 4 3 润滑油系统的安装 218 复习思考题 226 第五章第五章 发电机安装发电机安装 228 5 1 发电机本体主要结构 228 5 2 发电机安装前的准备 245 5 3 发电机安装 247 5 4 发电机氢 油 水系统安装 266 复习思考题 278 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 第一章第一章 汽轮机的基本工作原理汽轮机的基本工作原理 来自锅炉的过热蒸汽和再热蒸汽进入汽轮机后 依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶 将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能 多级汽轮机由若干个级构成 而每个级就是汽 轮机做功的基本单元 级是由喷管叶栅 静叶栅 和与之相配合的动叶栅所组成 喷管叶栅将 蒸汽的热能转变成动能 动叶栅将蒸汽的动能转变成机械能 蒸汽在汽轮机中 以不同方式进 行能量转换 便构成了不同工作原理的汽轮机 1 1 力的冲动原理和反动原理 由力学可知 当一个运动的物体碰到另一个静止的或运动速度较低的物体时 就会受到阻 碍或改变其速度 同时给阻碍它运动的物体一个作用力 这个力称为冲动力 冲动力的大小取 决于运动物体的质量和速度变化 质量越大 冲动力越大 速度变化越大 冲动力也越大 若 阻碍运动的物体在此力作用下 产生了速度变化 则冲动力对运动物体就做了机械功 由牛顿第三定律可知 一物体对另一物体施加一个作用力时 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 例如火箭就是利用燃料燃烧时产生的大量高压气体从 尾部高速喷出对火箭产生的反作用力 使其高速飞行的 这个作用力就称为反动力 利用反动 力做功的原理称为反动作用原理 1 2 汽轮机的工作原理 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 1 2 1 汽轮机工作的基本原理 具有一定压力 温度的蒸汽 进入汽轮机 流过喷嘴并在喷嘴内膨胀获得很高的速度 高 速流动的蒸汽流经汽轮机转子上的动叶片做功 当动叶片为反动式时 蒸汽在动叶中发生膨胀 产生的反动力亦使动叶片做功 动叶带动汽轮机转子 按一定的速度均匀转动 这就是汽轮机 最基本的工作原理 从能量转换的角度讲 蒸汽的热能在喷嘴内转换为汽流动能 动叶片又将动能转换为机械 能 反动式叶片 蒸汽在动叶膨胀部分 直接由热能转换成机械能 汽轮机的转子与发电机转子是用联轴器连接起来的 汽轮机转子以一定速度转动时 发电 机转子也跟着转动 由于电磁感应的作用 发电机静子线圈中产生电流 通过变电配电设备向 用户供电 1 2 2 级的概念 汽轮机的级是由一列喷嘴和其后的一列或几列动叶片组成的汽轮机的基本做功单元 它分 为单列级和双列级两种 单列级是由一列喷嘴和其后的一列动叶片组成的级 双列级是由一列 喷嘴和其后的两列动叶片组成的级 一般用于中小型汽轮机的调节级 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 图 1 1 汽轮机级示意图 1 2 2 1 冲动级 当汽流通过动叶通道时 由于受到动叶通道形状的限制而弯曲被迫改变方向 因而产生离 心力 离心力作用于叶片上 被称为冲动力 这时蒸汽在汽轮机的级所作的机械功等于蒸汽微 团流进 流出动叶通道时其动能的变化量 而这种级称为冲动级 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 图 1 2 冲动级和反动级 1 2 2 2 反动级 当汽流通过动叶通道时 一方面要改变方向 同时还要膨胀加速 前者会对叶片产生一个 冲动力 后者会对叶片产生一个反作用力 即反动力 蒸汽通过这种级 两种力同时作功 通 常称这种级为反动级 1 2 2 3 级的反动度 为了说明汽轮机级中反动力所占的比例 及蒸汽在动叶中膨胀程度的大小 常用级的反动 度表示 它等于蒸汽在动叶栅中膨胀时的理想比焓降和整个级的滞止理想比焓降之 b h t h 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 比 即 bn b t b m hh h h h 1 2 3 冲动式汽轮机 冲动式汽轮机指蒸汽主要在喷嘴中进行膨胀 在动叶片中蒸汽不再膨胀或膨胀很少 而主 要是改变流动方向 现代冲动式汽轮机各级均具有一定的反动度 即蒸汽在动叶片中也发生很 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 小一部分膨胀 从而使汽流得到一定的加速作用 但仍算作冲动式汽轮机 1 2 4 反动式汽轮机 反动式汽轮机是指蒸汽在喷嘴和动叶中的膨胀程度基本相同 此时动叶片不仅受到由于汽 流冲击而引起的作用力 而且受到因蒸汽在叶片中膨胀加速而引起的反作用力 由于动叶片进 出口蒸汽存在较大压差 所以与冲动式汽轮机相比 反动式汽轮机轴向推力较大 因此一般都 装平衡盘以平衡轴向推力 1 3 汽轮机的分类和型号 1 3 1 汽轮机的分类 1 汽轮机按热力过程可分为 凝汽式汽轮机 代号为 N 一次调整抽汽式汽轮机 代号为 C 二次调整抽汽式汽轮机 代号为 C C 背压式汽轮机 代号为 B 2 按工作原理可分为 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 冲动式汽轮机 反动式汽轮机 冲动反动联合式汽轮机 3 按新蒸汽压力可分为 低压汽轮机 主蒸汽压力为 0 12 1 5MPa 中压汽轮机 主蒸汽压力为 2 4MPa 高压汽轮机 主蒸汽压力为 6 10MPa 超高压汽轮机 主蒸汽压力为 12 14MPa 亚临界压力汽轮机 主蒸汽压力为 16 18MPa 超临界压力汽轮机 主蒸汽压力为大于 22 1MPa 4 按蒸汽流动方向可分为 轴流式汽轮机 辐流式汽轮机 1 3 2 汽轮机的型号 汽轮机型号表示汽轮机基本特性 我国目前采用汉语拼音和数字来表示汽轮机型号 其型 号由三段组成 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 第一段 第二段 第三段 第一段表示型式及额定功率 MW 第二段表示蒸汽参数 第三段表示设计变型序号 例 N600 25 600 600 型表示带中间再热的凝汽式汽轮机 额定功率为 600MW 新蒸汽压力 为 25MPa 新蒸汽温度为 600 中间再热蒸汽温度为 600 1 4 汽轮机的热力过程 损失和效率 大功率汽轮机是由若干个级构成的多级汽轮机 由于级的工作过程在一定程度上反映了整 个汽轮机的工作过程 所以对汽轮机工作原理的讨论一般总是从汽轮机 级 开始的 这特有助 于理解和掌握全机的内在规律性 级 是汽轮机中最基本的工作单元 在结构上它是由静叶 栅 喷嘴栅 和对应的动叶栅所组成 从能量观点上看 它是将工质 蒸汽 的能量转变为汽轮机 机械能的一个能量转换过程 工质的热能在喷嘴栅中 也可以有部分在动叶栅中 首先转变为工 质的动能 然后在动叶栅中再使这部分动能转变为机械能 工质的热能之所以能转变为汽轮机的机械能 是由工质在汽轮机喷嘴栅和动叶栅中的热力 过程所形成 因此 研究级的热力过程 也就是研究工质在喷嘴栅和动叶栅中的流动特点和做 功原理 以及产生某些损失的原因 并从数量上引出它们相互之间的转换关系 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 1 4 1 汽轮机级内的工作过程 级是汽轮机中的基本做功单元 在一级中蒸汽的热能转变为机械能分两步来完成 1 在 喷嘴中 蒸汽的热能转变为蒸汽汽流的动能 2 在动叶片流道中 蒸汽汽流的动能转变为机 轴上的机械能 一级喷嘴和后面一级动叶片组成单级汽轮机 单级汽轮机只能转换有限的焓降 其功率不 超过 2MW 目前 发电厂的汽轮机功率有的高达 1300MW 因此现代的汽轮机都是多级的 在这里主要分析单级汽轮机蒸汽在喷嘴及动叶流道内的能量转换过程 1 4 1 1 蒸汽在喷嘴内的能量转换 图 1 1 是单级冲动式汽轮机示意图 汽轮机由喷嘴 4 叶片 3 叶轮 2 和轴 1 等部件组成 蒸汽流经喷嘴时发生绝热膨胀 压力由 P0降至 P1 流速则从 C0增大至 C1 热能逐渐转变为汽 流的动能 图 1 2 表示蒸汽在喷嘴中的热力过程 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 1 轴 2 叶轮 3 工作叶片 4 喷嘴 5 汽缸 6 排汽门 图 1 1 单级冲动式汽轮机示意图 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 根据稳定流动方程式可得 1 1 22 2 1 1 2 0 0 c h c h 由此得出蒸汽离开喷嘴时的理想流速为 1 2 2 0101 2chhc tt 式中 蒸汽进入喷嘴时的初焓 kJ kg 0 h 蒸汽进入喷嘴时的初焓 kJ kg t h1 蒸汽进入喷嘴时的初焓 m s 0 c 当进口流速很小时 可忽略不计 则 1 2 可写为 0 c 1 3 ttt hhhc 01101 414 1 2 式中 喷嘴中的理想焓降 kJ kg tt hhh 1001 前面所述是蒸汽在喷嘴中按理想的绝热条件下进行的等熵流动 实际上 蒸汽在喷嘴流动 图 1 2 蒸汽在喷嘴中的热力过程 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 中 蒸汽分子之间有不同程度的相互摩擦 汽流与喷嘴之间也有摩擦 蒸汽在喷嘴内还发生涡 流和扰动 使汽流获得的的动能减少 喷嘴出口实际流速比小 这部分动能损失称为 喷 1 c t c1 嘴损失 所损失的动能又转变为热能 被蒸汽所吸收 使喷嘴出口汽流的焓值增高 故实际膨 胀过程不是等熵过程 而是按熵增曲线进行 如图 1 2 所示 喷嘴出口实际流速为 1 c m s 1 4 01101 414 1 2hhhc 式中 喷嘴中的理想焓降 kJ kg 01 h 1 4 1 2 蒸汽在动叶片内的能量转换 在汽轮机工作时 喷嘴是固定不动的 而动叶片随同叶轮转动 具有一定的圆周速度 u 即 m s 1 5 60 dn u 式中 汽轮机的转速 r min n 在纯冲动式汽轮机中 蒸汽的膨胀全部在喷嘴内进行 动叶片前后的蒸汽压力没有变化 即 因为动叶的作用是将蒸汽的动能转变为机械能 故动叶出口处的蒸汽流速比进 12 pp 2 c 图 1 3 速度三角形 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 口速度小得多 如图 1 3 汽流的速度和方向根据动叶的速度三角形来确定 若喷嘴中流出 1 c 的汽流绝对速度为 相对速度为和动叶的圆周速度为 由这三个速度矢量所绘制的三角 1 c 1 wu 形为动叶进口速度三角形 同理 对于动叶的出口处汽流的绝对速度 相对速度和圆周 2 c 2 w 速度 构成了动叶出口速度三角形 实际上 将进出口速度三角形绘在一起就是单级冲动式u 汽轮机的速度三角形 如图 1 3 所示 动叶出口处蒸汽的理想速度与喷嘴出口处蒸汽理想速度的计算公式相仿 即 m s 1 6 2 1212 2whhw ttt 实际上 蒸汽流经叶槽道时有摩擦和涡流等损失 用叶片速度系数 表示 其值一般为 0 88 0 94 之间 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 1 4 2 多级汽轮机的工作过程 为了使电力生产满足生产日益增长的需要 要求生产大功率 高效率的汽轮发电机 这就 要求增加汽轮机的级内焓降和流量 级内焓降的增大使喷嘴出口速度增大 为了保持汽轮机 1 c 级在最佳速度比范围内工作 就要相应地增加级的圆周速度 但增大圆周速度受到叶轮和叶u 片材料强度条件的限制 所以焓降不能无限制地增加 增加级的蒸汽流量 则要求增加通流面 积 即增大级的平均值或叶片高度 或二者同时增大 这些措施同样受到材料强度的限制 对 汽轮机来说 采取提高蒸汽初参数和降低背压的方法 既能提高循环热效率 又能增大汽轮机 功率 所以是增大机组容量 提高效率的有效措施 但这时机组总的理想焓降也增大了 一般 中压机组总的焓降约为 1260kJ kg 超高压再热机组可达 1680 2100kJ kg 这样大的焓降无法仅 靠单级来完成 否则 喷嘴出口速度将是非常大的 为保证级在最佳速度比附近工作 将会 1 c 出现材料强度所不允许的 极大的圆周速度 因此要增大功率又要保证高效率的唯一途径 就 是将汽轮机设计成多级的 其中每一级只利用总焓降的一小部分 常见的多级汽轮机有两种 一种是多级冲动式汽轮机 如图如图 1 4 所示 它由调节级及八个 压力级组成 每两个叶轮之间被装有喷嘴的隔板分开 在隔板的内周上装有轴封片 以减少漏 汽 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 图图 1 4 多级冲动式汽轮 机 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 其喷嘴分组装大蒸汽室中 根据负荷大小依次开启 一个或几个喷嘴组 压力级则不能随负荷改变通流面积 故也称非调节级 蒸汽顺序通过各级做功 直至最后由 末级动叶片排出 显然 各级功率之和就是整个汽轮机 的功率 蒸汽在多级汽轮机中的工作过程及级中的工作 过程一样 可以用焓 熵图上的热力过程线表示 如图 1 5 所示 表示调节阀前汽态 为排汽 000 tpA c p 压力 表示汽轮机总的理想焓降 考虑了节流损 t H 失后第一级喷嘴前的实际汽态为 当蒸汽离开末级 0 A 动叶经排汽管进入凝汽器时 排汽管中有压力损失 故 汽轮机末级的实际排汽压力应高于凝汽器的压力 c p 对于多级汽轮机某一中间级而言 上一级的排汽参数就 是这一级的进汽参数 即调节级排汽状态点 又是 1 A 第一非调节级的进汽状态点 是调节级的热力 1 0 AA 过程线 同理也可绘出其他各级的热力过程线 是进汽机构的节流过程 是各 00 AA 2 0 BA 级的实际膨胀过程 是排汽管中的节流过程 另一种是多级反动式汽轮机 如图 1 6 22 BB 图图 1 5 多级冲动式汽轮机的热力过程曲线 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 所示 小功率多级反动式汽轮机一般没有调节级 图示的反动式汽轮机由两个级组组成 第一 个级组五级 第二个级组四级 静叶装在汽缸上 动叶装在转鼓上 并设有平衡活塞 以减小 轴向推力 图图 1 6 多级反动式汽轮 机 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 多级汽轮机由于级数多 每一级的焓降较小 不但增大了单机功率 而且能保证在最佳速 度比附近工作 因而提高了机组的效率 由于喷嘴出口速度较小 有可能减小级的平均直径 提高叶片高度 使叶栅端部损失减小 或增大部分进汽度 使部分进汽损失减小 多级汽轮机 的焓降较小 便于采用渐缩喷嘴 提高喷嘴效率 如多级汽轮机的级间布置紧凑 则可以充分 利用上一级的余速动能 由于蒸汽在汽轮机中的工作过程是绝热过程 上一级的损失转变为热 能 使进入本级的蒸汽温度升高 从而增大了级的理想焓降 亦即利用前一级的损失作功 此 外 多级汽轮机便于设计成回热式和中间再热式 提高了循环热效率和机组内效率 但多级汽 轮机也有着结构复杂 零部件多 机组尺寸及重量大 造价高以及有级间的漏汽损失和湿汽损 失等缺点 1 4 3 汽轮机的损失 由于各种原因 实际工作的汽轮机会产生多种形式的损失 汽轮机的损失分为外部损失和 内部损失两种 对蒸汽的热力过程和状态不发生影响的损失叫做外部损失 对蒸汽的热力过程 和状态发生影响的损失叫做内部损失 1 4 3 1 汽轮机的内部损失 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 汽轮机的内部损失包括下列三种 1 进汽机构的节流损失 蒸汽通过主汽门和调速汽门时 受汽门的节流作用 压力由降至 如图 1 7 节流前 0 P 0 P 后虽然焓值不变 但汽轮机的理想焓降由减少至 形成损失 这种损失称做进汽机构 理 H 理 H 的节流损失 节 P 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 排理 实 理 理 排 理 排 节 2 排汽管压力损失 汽轮机的乏汽从最末级动叶片排出后 经排汽管引至凝汽器 由于排汽管尚有一定的流速 因而它在排汽管中流动时 还会因摩擦和涡流而造成的压力降低 如图 1 7 中 由降至 排 P 排 P 这部分压力降用于克服排汽管的阻力 没有做功 故称做排汽管的压力损失 排 P 图图 1 7 进 排汽损失的 i s 图 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 3 汽轮机的级内损失 1 叶栅损失 由相同叶型的静叶片或动叶片排列成的栅状汽流通道叫叶栅 叶 1 h 2 h 栅损失是喷嘴损失和动叶损失的统称 这两种损失前已介绍 1 h 2 h 2 余速损失 这项损失前已介绍 余 h 3 叶轮摩擦损失 高速转动着的叶轮与其四周的蒸汽相摩擦 带动这些蒸汽旋转 摩 h 将消耗一部分叶轮有用功 此外 附贴在叶轮表面的蒸汽受离心力的作用被甩向叶轮边缘 靠 近喷嘴或隔板的汽流则向叶轮中心移动 形成图 1 8 所示的环形涡流 从而增加了叶轮有用功 的消耗 这两部分损耗统称做叶轮的摩擦损失 摩 h 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 叶轮壁面 汽缸隔 板壁面 4 撞击损失 当汽轮机工作情况变化时 蒸汽进入动叶栅的相对进汽角亦相应 撞 h 1 变化 从而与实际制成的动叶片进口角不相符 汽流不能平滑进入动叶槽道 而是撞击在动 1 叶进汽边的背弧或内弧上 引起附加能量损失 称之为撞击损失 图 1 1 1 1 撞 h 图图 1 8 叶轮摩擦损失示意图 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 1 9 表示了撞击损失的情况 5 叶高损失 叶高损失是指动叶栅根部和顶部产生涡流形成的损失 这项损失与 高 h 叶高有关 当叶高小于 12 14 毫米时 叶高损失将大大增加 当叶高足够高时 则很小 可 高 h 图图 1 9 撞击损失示意图 a 1 1 b 1 1 c 1 1 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 忽略不计 6 扇形损失 由于叶片沿轮缘成环形布置 使流道截面呈扇形 图 1 10 因而 扇 h 沿叶高方向各处的节距 圆周速度 进汽角及蒸汽参数都不同于叶片平均直径处的数值 这 1 样不仅在叶顶和叶根附近形成汽流撞击叶片进口的能量损失 而且汽流将产生半径方向的流动 引起附加流动损失 这些损失称做扇形损失 扇 h 7 部分进汽损失 若喷嘴连续布满隔板 或汽缸 的整个圆周 则称为圆周进汽 部 h 若喷嘴只布置在某个弧段内 其余部分不装喷嘴 则称为部分进汽 装喷嘴的弧段叫工作弧段 不装喷嘴的弧段叫非工作弧段 工作弧段的弧长与整个 圆周周长之比称为部分进汽度 在部分进汽的级中 非工作弧段的轴向间隙中 总 是充满了停滞不动的蒸汽 当动叶片转到非工作弧段时 因动叶进口角一般都大于动叶出口角 因而动叶片 1 2 就像鼓风机那样 将非工作区的蒸汽从叶轮的一侧鼓向 另一侧 图 1 11 耗费叶轮的一部分能量 造成鼓风 损失 此外 当动叶片转到工作弧段时 由喷嘴流出的 蒸汽首先要排斥停滞在动叶片中的蒸汽并使其加速 消 图 1 10 叶栅流道断面形状示意图 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 耗蒸汽的一部分动能 这些损失称为部分进汽损失 部 h 8 湿汽损失 在湿蒸汽区工作的级 湿蒸汽中的水滴不能在喷嘴中膨胀加速 不 湿 h 图图 1 11 弧段损失示意图 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 仅减少了做功的蒸汽量而且消耗了汽流的动能 此外汽流从喷嘴流出时水滴的速度比蒸汽流速 低 因而进入动叶时 它将打在叶片入口的背弧上 不仅对叶片产生制动作用而且冲蚀叶片 这些损失称为湿汽损失 湿 h 9 漏汽损失 实际流动中 并不是进入级的蒸汽能全部通过喷嘴和动叶通道的 漏 h 由于级的动 静部分之间存在着间隙和压力差 因此将有一小部分蒸汽从间隙漏过 形成损失 例如 一部分蒸汽经隔板和主轴的间隙漏过 形成隔板漏汽损失 另一部分蒸汽 板 G 板 h 从叶顶和汽缸的间隙漏过 形成叶顶漏汽损失 这些漏汽损失组成级的漏汽损失 顶 G 顶 h 漏 h 1 4 3 2 汽轮机的外部损失 汽轮机的外部损失包括下面三部分 1 端部轴封漏汽损失 汽轮机转动的主轴从静止的汽缸两端穿出 装设轴封后仍需留有 一定的间隙 汽缸的高压端和背压式汽轮机的低压缸 其蒸汽压力高于外界大气压力 在汽缸 内和外界大气间的压力差作用下 蒸汽将从轴封间隙向外漏出至大气或轴封冷却器 凝汽式汽 轮机最末级的级后压力低于外界大气压力 空气会漏入汽缸而影响真空 必须送入蒸汽使其中 的一部分漏入汽缸 另一部分排入大气或轴封冷却器 这些漏出高压端和送入低压端的蒸汽都 不作任何有用功 称为端部轴封漏汽损失 也叫外部漏汽损失 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 2 汽缸散热损失 汽缸虽然敷设了保温层 但仍在向周围低温空气散热 形成汽缸散热 损失 3 机械损失 汽轮机主轴转动时 克服轴承的摩擦阻力 以及带动主油泵 调速器等 都将消耗一部分有用功而造成损失 这种损失统称为机械损失 1 4 4 汽轮机及其装置的效率 汽轮机在进行能量转换的过程中 由于存在各种损失 其理想焓降不能全部变为有用 t H 功 所以变为有用功的有效焓降 总是小于理想焓降的 两者之比称为汽轮机的相 i H t H 对内效率 或简称为内效率 即 ri t i ri H H 汽轮机的相对内效率是衡量汽轮机能量转换过程完善程度的指标 无回热抽汽汽轮机的内功率正比于蒸汽流量与有效焓降的乘积 当流量用 i P 0 G i H 表示时 其内功率为 0 hkgD 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 36003600 00riti i HDHD P 若流量以计时 内功率则表示为 0 skgG ritii HGHGP 00 对有回热抽汽的汽轮机 若流量为或时 则 i G i D N i ii i N i ii HD HGP 11 3600 由于机械损失 无回热抽汽汽轮机的轴端功率为 ax P 3600 0axrit axiax HD PP 以轴端功率带动发电机时 还要计及发电机的机械损失和电气损失 即考虑发电机效率 g 故最后的发电机出线端功率为 el P 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 36003600 0 0 relt gaxrit gaxel HD HD PP 式中称为相对电效率 是 1kg 蒸汽所具有的热量最后转变为电能的份额 gaxrirel 所以它是衡量汽轮发电机组工作完善程度的指标 由于汽轮发电机组的热力循环中存在着冷源损失 所以要使 1kg 蒸汽获得理想焓降的 t H 热能 就需要加给它比大得多的热量 若忽略水泵耗功 且使装置按郎肯循环工作 则装 t H 置的循环热效率为 t 0c i t hh H 式中 蒸汽初焓 0 h 凝结水焓 即在背压下的饱和水焓 c h c P 显然 为每千克蒸汽在锅炉中所获得的热量 如果汽轮机采用回热系统 则应为 0c hh c h 末级高压加热器出口的给水焓 整个热力循环中加给 1kg 蒸汽的热量所转变为电能的份额 fw h 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 称为绝对电效率 以表示 则 wel gaxrit fw gaxrii wel hh H 0 汽轮发电机组除用绝对电效率表示经济性外 还经常用每生产 1kW h 电能所消耗的蒸汽 量和热量来表示 分别称为汽耗率 d 和热耗率 q 汽耗率 d 为 reltel HP D d 3600 0 由于机组参数不同 所以虽然功率相同 其汽耗量却不同 供热式机组由于抽汽量不同更 是如此 所以汽耗率并不宜用来比较不同类型机组的经济性 此时需采用反映机组经济性的另 一指标 热耗率 q aelrelt fw fw H hh hhdq 3600 3600 0 0 对中间再热机组而言 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 0 0rr r fw hh D D hhdq 式中 汽轮机总进汽量 kg h 0 D 再热蒸汽量 kg h 和再热蒸汽初焓 kJ kg rr hD 汽轮机高压缸排汽焓 kJ kg r h 在汽轮发电机组的主要指标 q 和的基础上 再考虑锅炉效率 管道效率及发电厂中各 ael 种泵与风机等所消耗的电能 厂用电 就可求得发电厂热效率 为 sel aelssel C 是计及锅炉效率 管道效率及厂用电的系数 一般 s C85 0 80 0 s C 目前世界上主要工业国家火力发电厂的平均热效率为 30 35 而先进的大型高效率机组 运行的电厂效率可达 40 左右 复习思考题 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 1 汽轮机级的组成和功用是什么 2 什么叫多级汽轮机 它的工作过程是什么 3 汽轮机常按哪些方法分类 如何表示它们的新旧型号 4 冲动式多级汽轮机的工作特点是什么 5 汽轮机有哪些损失 汽轮发电机组的效率和经济指标是什么 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 第二章第二章 汽轮机本体设备简介汽轮机本体设备简介 2 1 国产 600MW 汽轮机的结构 目前国产 600MW 汽轮机的生产厂家主要由三家 上海汽轮机厂 哈尔滨汽轮机厂和东方 汽轮机厂 下面分别以上汽超临界 600MW 汽轮机 哈汽亚临界 600MW 汽轮机 东汽超临界 600MW 汽轮机为例 对国产 600MW 汽轮机的结构特点进行介绍 2 1 1 上汽超临界 600MW 汽轮机结构介绍 下面以上海汽轮机有限公司生产的 N600 24 2 566 566 引进型超临界 600MW 中间再热凝汽 式汽轮机组为例进行介绍 2 1 1 1 概述 汽轮发电机组总长约 38 米 汽轮机本体部分总长约 27 米 运转层标高为 13 7 米 整个装 置在 汽轮机外形图 上表示 机组内部结构用纵剖面图表示 此图是通过汽轮机垂直中心线 的一个视图 本型汽轮机为反动式 单轴 三缸 四排汽结构 设有高中压缸和两个低压缸 低压缸由 低压外缸 低压内缸 低压持环 低压进汽导流环 第 6 7 级隔板 低压排汽导流环 低压转 子及相关零部件组成 高中压汽缸由高压外缸 高压内缸 高压蒸汽喷嘴 高压进汽平衡环 高压静叶持环 高压排汽导流环 中压内缸 中压进汽平衡环 中压 1 静叶持环 中压 2 静 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 叶持环 高中压转子及相关零部件组成 汽轮机组基础采用 161 块可调整垫铁支撑的基础底板支撑 机组安装期间 可调整可调垫 铁来调整机组安装状态 汽轮机前轴承座采用落地结构 其余轴承座与相关的低压外缸组合一体 汽轮机的高中压 转子和两根低压转子均为整体转子 分别支承于 6 只径向轴承上 轴承转子联轴器 包括两低 压转子间的中间轴和发电机转子等 均采用刚性连接 联轴器螺栓配合部分与联轴器法兰孔间 留有约 0 04 0 10mm 间隙 现场不需配铰孔 其轴向位置由布置在低压 号缸调阀端轴承箱内 的一只推力轴承定位 推力轴承为整个机组轴系的 死点 汽轮发电机组之滑销系统是由预埋在基础内的 9 块固定板组成 低压 号缸之纵 横向固 定板中心线的交点为整个机组静子部分的 死点 所有台板用地脚螺钉固定在基础上 而汽缸 或轴承座则自由搁放在台板上 可以自由热胀滑移 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 汽轮机纵剖面图 低压II 2X7级低压I 2X7级中压 8级高压 1 11级 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 汽轮机侧视图 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 汽轮机俯视图 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 注 主调阀和再热阀门布置在机组两侧 采用浮动式支架 与设计院管道挠性连接 减小阀 门支架所承受的外力 汽轮机前视图 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 注 主蒸汽和再热蒸汽管道的管道之间采用法兰连接 便于现场拆卸 连通管采用不锈钢 波纹节补偿热膨胀位移 采用全封闭罩壳降低机组噪音 外形美观 2 1 1 2 产品主要指标 额定功率 600MW 主汽门前蒸汽额定压力 24 2 Mpa a 主汽门前蒸汽额定温度 538 566 再热汽门蒸汽额定温度 566 工作转速 3000 r min 额定冷却水温 20 额定背压 4 9kPa a 2 1 1 3 进汽阀 本装置配有两个主汽阀 调节阀组装件 位于高中压缸两侧 每侧各一个 每一个主汽阀 调节阀有两个提升式调节阀 调节阀的开启位置受电液控制系统通过安装在阀上的两个油动 机所控制 卧式布置的主汽阀也是受油动机控制的 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 主汽阀与再热调节阀用来控制机组从冲转到约 2900r min 转速时通过的汽流流量 主汽阀 控制进入高压缸的汽流流量 调节阀用来调节机组从约 2900r min 转速到同步转速和整个负荷 范围控制时进入高压缸的汽流流量 1 主汽门和调节阀 1 主汽门和调节阀壳体 高压缸的两侧各布置了一个主汽门和调节阀的阀体 调节阀和调节阀油动机左右侧是相同 结构 图 2 1 表示了主汽门及其支架的前视图和侧视图 图 2 2 表示了左侧主汽门俯视图 主 汽门和调节阀控制向汽轮机的供汽 蒸汽通过主汽阀进入调节阀壳体并经两个单独控制的调节 阀流出进入到高压缸 每个主汽门和调节阀均由三个弹簧支架支撑 组成浮动系统的一部分 由主汽门和调节阀组成的阀体组中的三个热电偶可使运行人员准确地监控金属温度 主汽 门和调节阀上有两个测阀壳内壁金属温度的热电偶 一个测阀壳体外壁金属温度的热电偶 第 四个热电偶穿过主汽门阀壳测量进汽温度 两个压力测点 一个位于调节阀部分 另一个位于 主汽门部分 监控蒸汽压力 主汽门和调节阀组件位于汽轮机运行层上 因此在拆除周围的保温层后即可方便地进行维 护 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 每个主汽门和调节阀组件由一个主汽门 两个调节阀和如下所述的其它主要部件组成 主 汽门壳体与调节阀壳体是整体结构 图 2 1 主汽门及其支架的前视图和侧视图 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 图 2 2 左侧主汽门俯视图 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 2 主汽门 图 2 3 卧式布置的主汽门 通过螺栓支撑于其座架上 其 双阀碟 是由两只单座阀 一只装入 另一只之中 组成 内阀为内旁通结构称为预启阀 是机组并网前的速度控制阀 主汽阀由轴 向弹簧关闭 轴向油动机开启 主汽阀的设计脱扣关闭时间小于 0 2 秒 内有临时性和永久性 滤网 主汽阀有一与阀壳分离的阀座 红套镶嵌在阀壳加工出的凹槽内 蒸汽热电偶确定主汽门 的蒸汽进汽温度 主汽门的阀盖用垫片和双头螺栓连接到主汽门壳体 这些双头螺栓由预应力 拧紧 产生 的力来密封主汽门阀盖和主汽门壳体端部的结合面 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 图 2 3 主汽门 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 3 调节阀 图 2 4 调节阀是单座提升式阀 每个阀碟由两件制成 以使与阀杆成挠性连接 阀是由轴向弹簧 关闭 轴向油动机开启 调节阀也设计成关闭时间小于 0 2 秒 调节汽阀的阀座也是镶嵌在阀壳凹槽上的 两个调节阀阀盖用垫片和螺栓连接到调节阀阀 壳顶部 调节阀阀盖和调节阀壳体顶部是用预应力 拧紧 来密封 主蒸汽进汽管的两个进口 位于调节阀阀壳底部 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 图 2 4 调节阀 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 4 主蒸汽进汽管道和法兰 每个主汽门和调节阀组件通过主蒸汽进汽管连接到高压缸 主蒸汽进汽管焊接到每个调节 阀壳体底部的两个出口 管子的另一端部焊接到高压缸的进汽喷嘴接口上 在高压缸上共有四 个接口 两个在上部 两个在下部 上缸进汽的主蒸汽进汽管管子的上半部分有一对法兰 允许维护人员拆除这一对法兰后可 揭开高中压缸上半 每个法兰由凹凸法兰组成 用螺栓连接 它包含密封法兰用的缠绕式垫片 2 再热主汽门和再热调节阀 1 再热主汽门和再热调节汽阀阀壳 本机组在高中压缸的两侧各布置有一再热进汽阀门组合件 每侧由一再热主汽门和二个再 热调节汽阀所构成的 Y 型组件 图 2 5 表示了再热主汽门 RSV 和再热调节汽阀 IV 的侧视图 除油动机和支架是镜面对称外 左右侧的部件在结构上相同 图 2 6 表示了左侧再 热主汽门和再热调节汽阀组件的俯视图 再热蒸汽通过再热主汽门并从两个再热调节汽阀出口 流出 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 图 2 5 再热主汽门和再热调阀的侧视图 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 再热主汽门和再热调节汽阀由三个浮动的弹簧支架支撑 在每个再热主汽门和再热调节汽阀组件上的三个热电偶可供运行人员准确地监测再热蒸汽 温度和再热调节汽阀金属温度 再热调节汽阀的测内壁热电偶显示了再热调节汽阀阀壳内表面 附近的金属温度 再热调节汽阀的测外壁热电偶表示了阀壳外表面附近的金属温度 可供运行 人员在瞬变工况下监测壁两端的温差 再热主汽阀的热电偶穿过再热主汽门阀体以显示进入再 热主汽门的进汽温度 再热主汽门和再热调节汽阀组件位于汽轮机运行层上 因此在拆除周围的保温层后便可维 护 每个再热主汽门和再热调节汽阀组件由一个再热主汽门 两个再热调节汽阀和其它下列所 述的主要部件组成 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 图 2 6 左侧再热主汽门和再热调阀组件的俯视图 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 2 再热主汽门 图 2 7 再热主汽门是摇摆式止回类蝶阀 由安装在弹簧室上的再热主汽门油动机控制再热主汽门 的开启及关闭 在阀体内 阀杆上安装的是阀碟 再热主汽门是开关式两位阀 即全关或全开 油动遮断阀安装在油动机对面的轴端 在再热主汽门动作期间 油动遮断阀用来降低再热主汽门开启和关闭过程中的轴端蒸汽压 力 当再热主汽门处于全开位置 且再热主汽门阀体内的蒸汽压力在运行工况下 会出现通过 再热主汽门轴和衬套间的小间隙泄漏的情况 在再热主汽门轴端的压力将与运行工况相同 再 热主汽门轴的另一端处于大气压力 此不平衡力会引起轴朝低压端移动 直到与球面垫片接触 为止 球面垫片接触时会消除或使低压端的蒸汽泄漏最小 在再热主汽门上的球面垫片与再热 调阀中阀杆与衬套后座的功能一样 但其操作有些不同 在球面垫片上的负荷产生了一个大的 摩擦力 因此 在转动再热主汽门轴前 油动遮断阀会打开用来卸去轴端的蒸汽压力以减少摩 擦力 使再热主汽门自由地转动 3 再热调节汽阀 图 2 8 再热调节汽阀为平衡式柱塞单座阀 阀座嵌入再热调节汽阀阀体上加工出的凹槽内 阀座 的中部有一阀杆导套 在调节再热蒸汽流量时可按精确的高度提升 再热调节汽阀由轴向弹簧 关闭 轴向油动机开启 再热调节汽阀设置有临时性和永久性滤网以防止外物进入汽轮机 再热调节汽阀阀盖用垫片和螺栓与阀体的顶部连接 这些螺母的预应力 拧紧 所产生的 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 力用来密封再热阀盖和再热阀体顶部的连接 再热调节汽阀的再热主蒸汽管的连接口位于再热 调节汽阀的底部 4 再热主蒸汽管和法兰 每个再热联合汽门组件用再热主蒸汽管连接到中压缸 再热主蒸汽管焊接到每个再热调节 汽阀体底部的两个出口 管子的另一端焊接到高中压缸的进汽套管接口上 高中压缸有两个布 置在高中压缸上部的进口套管接口 两个布置在高中压缸下部 上缸进汽的主蒸汽进汽管管子的上半部分有一对法兰 允许维护人员拆除这一对法兰后可 揭开高中压缸上半 每个法兰由凹凸法兰组成 用螺栓连接并用缠绕式垫片密封 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 图 2 7 再热主汽门 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 图 2 8 再热调阀 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 2 1 1 4 汽缸 汽缸的结构形状及其支承定位方法都经过精心设计 使在温度变化时能自由和对称地移动 从而使其变形的可能性减至最小 高中压外缸是合金钢铸造而成 沿水平中分面分开 形成上缸和下缸 高压内缸和中压内缸同样均是合金钢铸造而成 在中分面处分开 形成上缸和下缸 它在 水平中分面处支承在外缸上 顶部和底部用定位销导向 以保持对汽轮机轴线的正确位置 同 时允许随温度变化能自由膨胀和收缩 高压喷嘴室进口支承在内缸上 靠凸缘和键槽配合定位在内缸上 下半上 进汽套管用滑 动接头连接到各个喷嘴室 使由于温度变化引起的变形的可能性减至最小 拆卸外缸时 上缸用千斤顶升起 直到进汽套筒脱离喷嘴室 然后用通常方式用行车吊起 拆卸内缸下半时 下缸用千斤顶升起 直到进汽套筒脱离喷嘴室 然后用通常方式用行车 吊起 装配外缸上半及内缸下半时 各个喷嘴室进汽处的形状使密封环在汽缸放下时能同心 所有持环和平衡活塞都在水平中分面处支承在外 内缸上 顶部和底部用定位销导向 轴向 位置由凸缘和槽配合提供 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 高中压外缸是由四个与下缸端部铸成一体的猫爪所支承 这样使支承点尽可能靠近水平中 心线 在调阀端 这些猫爪支撑在前轴承座的键上 在键上猫爪可自由滑动 在电机端 汽缸 猫爪支撑在低压缸下半轴承座的键上 并同样可以自由滑动 本机组配置完善的热膨胀系统 能保证机组安全可靠的运行 在高中压外缸的每一端 各用一个 H 型定中心梁用螺栓和定位销连接到汽缸和邻近的轴 承座上 这些梁使汽缸相对于轴承座可保持正确的轴向和横向位置 电机端轴承座和低压缸是一个整体 可使高中压缸相对于低压缸的轴向位置确切固定 前 轴承座可在它的机座上轴向自由滑动 但为了防止横向移动 由一轴向键放在前轴承座和前轴 承座台板之间的纵向中心线上 机组的任何歪斜或顶起倾向都受到导向键和螺栓的限制 螺栓和轴承座之间有足够的装配 间隙 可允许轴向自由移动 汽缸离开轴承座的任何倾向都受到每个猫爪上的双头螺栓所限制 这些螺栓装配时在其周围和螺母下都留有足够间隙 以便使汽缸猫爪能随温度变化而自由移动 低压内缸和低压外缸是焊接式结构 由下部和上部组成 外缸上半和下半均垂直分为三部 分 并在水平面上分开形成下缸和上缸 安装时使垂直结合面永久连接 因而低压外缸上半可 作为一整体起吊 由于是双向流动 蒸汽在中央流入 分别流向各端 然后再向下流过排汽口 进入凝汽器 低压 1 外缸还包括存放它本身轴承 推力轴承和高中压缸 2 轴承的轴承座 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 低压静叶安装固定于低压内缸 其中前 4 级分别安装于四个低压静叶持环中 持环通过定 位销和垫片支承在内缸并对准 内缸通过水平中心线下的猫爪支承在外缸上 内缸用定位销和 垫片来对准 定位销置于垂直中心线上的底部 内外缸之间的垫片置于水平中分面和中低压连 通管接口附近 低压缸由连续底脚所支承 底脚与外缸下部制成一体并围绕下缸 底脚是支承在台板上 台板用地脚螺栓紧固在基础上 横向固定板预埋在每个汽缸两端的基础内 L 型垫片经加工 装配 安装在固定板和汽缸 之间 并有足够间隙 以保持横向对中时允许轴向膨胀 两块轴向固定板预埋安置在低压进汽中心线附近的基础中 L 形垫片经加工 装配 安装 在固定板和汽缸之间有足够间隙 以保持轴向对中时允许横向膨胀 从机组纵向中心线和低压缸的横向中心线相交附近的一个点 汽缸能在基础台板的顶部水 平面自由膨胀 高中压缸的水平中分面是用大双头螺栓连接 为了使每一个螺栓都有适当的应力 它们必 须预紧以产生一定的预应力 拧紧螺栓 一章中描述了获得这种应力的正确方法 汽缸中分面 经过精加工 使在表面干燥和金属与金属相接触时 进行标准水压试验 都能保持紧密贴合 但在现场安装时 应该在接合表面涂以熬遍三遍的亚麻仁油 2 1 1 5 转子 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 高中压转子是由整体合金钢锻件加工制成 另有一短轴用螺栓连接在调阀端 装有主油泵 叶轮和危急遮断器 整个转子在全部装完叶片和精加工后要进行精确的高速动平衡 低压转子同样也由整体合金钢锻件加工制成 每根转子在全部装完叶片和精加工后要进行 精确的高速动平衡 高中压转子和低压转子之间用一个带法兰的刚性联轴器连接 这样形成的旋转单元是由高 中压转子推力轴承轴向定位 低压转子依次用一刚性联轴器连接发电机 这样形成主旋转单元 由高中压转子 低压转子和发电机转子和励磁机转子组成 高中压转子 低压转子和发电机 转子和励磁机转子被支承在九个轴承上 2 1 1 6 叶片 叶片通道包括起调节作用的 部分进汽的冲动级叶片 高中压缸中的反动级叶片和低压缸 中的双流反动级叶片 整个叶片通道中旋转和静止零部件都用相当大的 所需的间隙分开 为 减少漏汽所需用的间隙是由薄的汽封齿控制来保持 这些汽封是由合金钢制成 具有优秀的磨 损特性 如果在正常情况下发生接触 则这些齿将被磨去 2 1 1 7 平衡活塞 高中压转子被加工有三个平衡推力作用的凸肩 旨在将机组运行时推力轴承负荷减至最低 平衡活塞迷宫式汽封是退让式的 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 2 1 1 8 中低压连通管 中低压连通管的作用是在最小的压损之下将蒸汽从中压缸排汽口引入低压汽轮机 通过在 汽流转弯处采用光滑圆弧过渡 以减少流动损失 中压缸的 2 个向上的排汽口每侧与一根中低压连通管相连 左侧的中低压连通管接至 1 低 压缸进汽口 右侧的接至 2 低压缸进汽口 右侧的连通管较长 在 1 低压缸电机端有一支架支 撑 在每个进汽口前后部位 连通管上有二个波纹管组件 用拉杆成组 形成压力平衡膨胀节 由波纹管组件来吸收热膨胀变形 而由拉杆来承受压差产生的推力 波纹管采用专业生产厂家 的成熟产品 具有很高的可靠性 压力平衡膨胀节在制造厂进行冷拉 以减小热态时的变形与 应力 在中低压连通管与低压内 外缸连接部分 设置有顶部密封膜板装置 当连通管法兰罩盖 螺帽和夹紧环螺栓紧固时 密封膜板沿连通管垂直中心线方向 冷紧 这样就减少了热态低压 内 外缸垂直方向温差产生的胀差造成的密封板上的应力 2 1 1 9 LEG