汽轮机部分复习PPT课件

1、 汽轮机又名蒸汽透平，是将蒸汽的热能转换成机械能的一种旋转式原动机。汽轮机的组成：转子和静子转子：转动部分的总称。包括：转轴、叶轮、叶片、联轴器及其附件。静子：不转动部的总称。包括：汽缸、进汽机构、排汽机构、汽封、滑销系统、轴承和盘车装置等。 第一节 汽轮机和“级”的基本概念第1页/共41页基本工作单元： 汽轮机的级汽轮机级的基本概念：通流部分-汽轮机本体做功汽流通道称为汽轮机的通流部分，它包括主汽门，导管，调节汽门，进汽室，各级喷嘴和动叶及汽轮机的排汽管。 由一列喷嘴叶栅和其后紧邻的一列动叶栅构成的工作单元。第2页/共41页2222( (), )c wp t蒸汽热能喷嘴降压增速汽流的动能动叶

2、转子的旋转机械能000(, )cp t 喷嘴1111( (), )c wp t 动叶汽流改变速度和方向 ( (冲动原理) )汽流降压增速( (反动原理) )特征截面或计算截面：喷嘴前：特征截面或计算截面：喷嘴前：0-00-0；喷嘴；喷嘴后（动叶前）后（动叶前） ：1-11-1；动叶后：；动叶后：2-22-2。 注意：参数下角标与截面号相同。注意：参数下角标与截面号相同。001122第3页/共41页 由反动级组成，蒸汽在喷嘴和动叶中膨胀程度相同 。冲动式汽轮机 由冲动级组成，蒸汽只在喷嘴中膨胀，在动叶中不膨胀。在近代冲动式汽轮机中，蒸汽在动叶内有一定程度的膨胀，但习惯上仍称为冲动式汽轮机。反动式

3、汽轮机1.按工作原理分：汽轮机分类第4页/共41页国产汽轮机的型号表示方法是：国产汽轮机的型号表示方法是：X XX XX XX XX X 变形设计次序变形设计次序（ABAB）蒸汽参数蒸汽参数额定功率额定功率(MW)(MW)汽轮机类汽轮机类型型国产汽轮机类型的代号 N:凝汽式，C:一次调节抽汽式，CC:两次调节抽汽式，B:背压式，CB:抽汽背压式，H:船用，Y:移动式，k:空冷式第5页/共41页国产汽轮机类型的代号N300-16.7/537/537-亚临界一次中间再热、凝汽式汽轮机，额定功率300MW，主蒸汽额定参数16.7MPa/537，再热537。N1000-27.0/ 600/600超超临

4、界一次中间再热、凝汽式汽轮机，额定功率1000MW，主蒸汽额定参数27.0MPa/600，再热600 。第6页/共41页7一、汽轮机级的工作过程 ：静叶栅、动叶栅 是汽轮机作功的最小工作单元。第7页/共41页8： 具有一定压力、温度的蒸汽通过汽轮机的级时，首先在静叶栅通道中得到膨胀加速，将蒸汽的热能转化为高速汽流的动能，然后进入动叶通道，在其中改变方向或者既改变方向同时又膨胀加速，推动叶轮旋转，将高速汽流的动能转变为旋转机械能。 第8页/共41页三、蒸汽在喷嘴叶栅中的流动和能量转换 蒸汽在喷嘴叶栅中流动，将热能转换成动能时，须具备两个条件：蒸汽的能量条件和叶栅结构的几何条件。蒸汽经过喷嘴叶栅，

5、不对其作功，其稳定流动能量方程为：20211021cchhh0h0：喷嘴叶栅进口蒸汽比焓；c0c0：喷嘴叶栅进口蒸汽流速；h1h1：喷嘴叶栅出口蒸汽比焓；c1c1：喷嘴叶栅出口蒸汽流速 若不计流动磨擦损失，该过程可视为等熵过程.2021t 1021cchht第9页/共41页三、蒸汽在喷嘴叶栅中的流动和能量转换 蒸汽流过喷嘴叶栅实际流速C1与理论流速C1t之比称为喷嘴速度系数:tcc11 喷嘴速度系数的大小与喷嘴的结构形式和压力比1有关。一般情况下，=0.95-0.97第10页/共41页三、蒸汽在喷嘴叶栅中的流动和能量转换 蒸汽在喷嘴叶栅内流动时，因摩擦而损耗的动能称为喷嘴损失。对于1kg蒸汽，

6、其喷嘴损失用“hn”表示：2122121n12121ccchtnthhh11第11页/共41页四、蒸汽在动叶栅内的流动和能量转换 汽流对动叶栅的作用为分为冲击力和反击力，其原理分别是冲击原理和反击原理。 动叶栅同时承受由喷嘴叶栅出来的蒸汽所产生的冲击力和蒸汽流出动叶栅转向后所产生的反击力。第12页/共41页四、蒸汽在动叶栅内的流动和能量转换2、动叶栅速度三角形（1）动叶栅进口速度三角形 动叶栅进口蒸汽的绝对速度，即喷嘴出口流速速c1，其方向角为1，根据相对运动各项速度之间的关系，蒸汽相对于动叶栅的速度，即所谓的相对速度1应满足以下关系式：uc 11 三个速度矢量构成一个矢量三角形，称之为动叶进

7、口速度三角形。第13页/共41页四、蒸汽在动叶栅内的流动和能量转换2、动叶栅速度三角形（2）动叶栅出口速度三角形 蒸汽在动叶栅内的流动时，动叶栅相对静止。在绝热条件下，蒸汽在动叶栅内降压膨胀时，比焓的减少量可转换为以相对速度表示的动能，即21222121hh 2：动叶栅出口蒸汽的相对速度第14页/共41页四、蒸汽在动叶栅内的流动和能量转换2、动叶栅速度三角形（2）动叶栅出口速度三角形 蒸汽在动叶栅内流动时，以相对速度与流道壁面发生摩擦，使动叶栅的出口蒸汽相对速度由理想值2t降为2，此时：t22：动叶速度系数，与动叶流道的几何形状、蒸汽在动叶栅内的膨胀程度和理想相对速度的大小有关，通常为0.88

8、0.95第15页/共41页四、蒸汽在动叶栅内的流动和能量转换2、动叶栅速度三角形 动叶损失和动叶栅出口蒸汽的焓和在喷嘴中流动一样，蒸汽在动叶流道内流动时因流动摩擦而损耗的动能，称为动叶损失。 对于1kg的蒸汽，在动叶流道的损失用“hb”表示：222222212121ttbhbthhh22第16页/共41页17bnbtbhhhhh*第三节 级内损失和级内效率第17页/共41页18(0 0.5)，0.5 第18页/共41页第19页/共41页第20页/共41页21第21页/共41页冲动式反动式第22页/共41页叶轮隔板第23页/共41页第24页/共41页四、汽轮机级的轮周效率1、级的余速损失 蒸汽以

9、速度c2排出动叶栅，带走部分动能，这些动能未在该级动叶栅中转换为机械功，是一种损失，称其为余速损失。对于1kg的蒸汽，余速损失用“hc”表示：2221chc 在多级汽轮机中，本级余速可能部分或全部被下一级利用。用余速利用系数1表示本级余速被下一级利用的份额，则级内理想可利用能量E0为：22E221200chcst1：余速利用系数第25页/共41页 蒸汽在级内进行能量转换时，除产生喷嘴损失、动叶损失（导叶损失）和余速损失之外，对于不同结构形式的级，在不同的工作条件下，还将产生叶高损失、叶轮摩擦损失、漏汽损失和湿汽损失等。1、叶高损失 叶高损失产生的原因是由于汽流在喷嘴和动叶栅的根部和顶部形成涡流

10、所造成的损失。为减小叶高损失，通常在设计时保证叶片的设计高度大于15mm.hh第26页/共41页第四节 多级汽轮机结构多级汽轮机的采用： 为了提高汽轮机的功率，就必须增加汽轮机的进汽量G 和蒸汽的理想焓降。 从经济和安全两个方面来考虑，只有一个级的汽轮机要能有效地利用很大的理想焓是不可能的。为了有效地利用蒸汽的理想焓降，唯一的办法就是采用多级汽轮机。多级汽轮机的一级只利用总焓降中的一部分。使每一级都能在最佳速度比附近工作，就能有效地利用蒸汽的理想焓降，提高机组效率。 和单级汽轮机相比较，多级汽轮机具有单机功率大和内效率高的特点。第27页/共41页（1）喷嘴 喷嘴又称静叶（片）。蒸汽流过喷嘴时，

11、产生膨胀，压力降低，速度增大，蒸汽的部分热能被转换成动能，使蒸汽以一定的速度进入动叶。 汽轮机的第一级喷嘴，因承受的蒸汽压力和温度甚高，大多都采用合金钢铣制而成。 通常，在汽轮机的进汽管的汽柜上设置有调节汽门，亦称“调节阀”，几个调节阀分别控制几组喷嘴，借以控制汽轮机的进汽量。第28页/共41页 隔板又叫喷嘴板， 隔板主要由隔板体、静叶片和隔板外缘等几部分组成。它将汽轮机的各个压力级分隔开来。各级隔板均分为上隔板和下隔板两半，可以直接安装在汽缸内壁的隔板槽中，也可以借助隔板套安装在汽缸上。采用隔板套可使级间距离不受或少受汽缸上抽汽口的影响，从而使汽轮机轴向尺寸相对减小。隔板又分成焊接隔板和铸造

12、隔板两种，前者特点是强度和刚度较高，但造价也较高，后者特点与此相反。第29页/共41页（3）、汽缸 汽缸是汽轮机的外壳。其作用是将进入汽轮机的蒸汽与大气隔开，形成蒸汽能量转换的封闭汽室；汽缸内部安装着隔板和隔板套、汽封等部件，外部与进汽、排汽及抽汽等管道相连接，因此还起着支承定位的作用。 应保证汽缸有足够的强度和刚度、通流部分有较好的流动性能、各部分受热时能自由膨胀且中心不变、形状简单对称，还应尽量减小热应力。第30页/共41页 在汽轮机启动时冲动转子以前或停机以后，使汽轮机转子转动的装置，称为盘车装置。作用汽轮机启动前，用于检查汽轮机动静部分是否有摩擦，是否具备启动条件；汽轮机停机后，使转子

13、均匀受热，避免转子产生热弯曲；汽轮机冲转时，减小启动力矩。最常用的是电动盘车装置 盘车装置可在汽轮机停机后自动投入，并可在冲转过程中自动退出。第31页/共41页2.汽轮机的转动部分 汽轮机的转动部分总称转子，它由动叶、叶轮及主轴等组成。第32页/共41页（1）动叶片 动叶片装在叶轮的轮缘上构成动叶栅。 叶片由叶型、叶根和叶顶三部分组成。叶型是叶片的工作部分，由它构成汽流通道。根据叶型部分的横截面变化规律，可把叶片分为等截面叶片和变截面叶片。 变截面叶片的截面积沿叶高按一定规律变化，即叶片绕各横截面的形心的连线发生扭转，通常称为扭转叶片。第33页/共41页叶根：将叶片固定在叶轮或转鼓上的连接部分

14、，其作用是紧固动叶，使叶片在经受气流的推力和旋转离心力作用下，不致于从轮缘沟槽里拔出来。叶顶:可安装围带连接件 成组叶片（叶片组）整圈连接叶片 单个叶片(自由叶片)第34页/共41页（2）叶轮 叶轮用来装置动叶并传递汽流力在动叶栅上产生的所矩。 叶轮的结构与转子的结构形式密切相关。对于套装式叶轮，主要由轮缘、轮面和轮毂三部分组成。 轮缘上开设叶根槽用以装置动叶片。轮毂是为了减小应力的加厚部分，其内表面上通常开设键槽。轮面把轮缘与轮毂连成一体，过渡处有大圆角，高、中压级叶轮的轮面上通常开设平衡孔，以平衡叶轮两侧的压差，减小轴向推力。第35页/共41页（3）转子 按主轴与其他部件之间的组合方式，可

15、分为套装叶轮转子、整锻转子、焊接转子和组合转子四大类。 按主轴上有无叶轮分为轮式转子和鼓式转子。轮式转子具有安装、固定动叶片的叶轮，常用于冲动式汽轮机；鼓式转子无叶轮，动叶片直接安装在转鼓上，常用于反动式汽轮机。第36页/共41页3.汽封及轴封系统 汽轮机运转时，转子高速旋转，静止部件固定，为了使转子和静止部件不产生相互磋磨，转子和静止部件之间需留有适当的间隙，然而间隙的存在会导致泄漏。 高压蒸汽可能从汽缸内向汽缸外泄漏； 空气可能从轴端漏入汽缸真空部分。 汽封按其安装位置可分为通流部分汽封、隔板汽封和轴端汽封第37页/共41页v通流部分汽封是安装在动叶栅顶部和根部处的汽封，其作 用是阻碍蒸汽从动叶栅两端逸散，防止作功能力降低。v隔板汽封是安装在隔板内圆处的汽封，其作用是阻碍蒸汽 绕过喷嘴而引起能量损失，并防止叶轮上的轴向推力增大。v轴端汽封，简称轴封，是转子穿过汽封两端处的汽封。高压轴封用来防止蒸汽漏出汽缸造成工质损失；低压轴封则用来防止空气漏入汽缸，破坏凝汽器的正常工作。第38页/共41页三、多级汽轮机各级（缸）的工作特点 在多级汽轮机中，沿蒸汽流动方向，可将其分为高压级（缸）、中压级（缸）和低压级（缸）三个部分。第39页/共41页多级汽轮机各缸工作特点小结