汽轮机工作原理及结构

运行三值肖伟汽轮机工作原理及结构汽轮机本体结构

汽轮机本体由静止部分（静子）和转动部分（转子）组成。静止部分：包括汽缸、喷嘴、隔板、隔板套、汽封、轴承、滑销系统等部件。转动部分：汽轮机转动部件的组合体称为转子，包括主轴、叶轮、动叶片、联轴器等部件。静止部分汽缸汽缸是汽轮机的外壳，它是汽轮机中重量最大，形状复杂并且处在高温高压下工作的静止部件。它的作用是将蒸汽与大气隔绝，形成蒸汽完成能量转换的封闭空间。本汽轮机采用高、中压合缸技术，这种布置方法是将高压内缸和中压内缸布置在同一个外缸之内，减少了轴承和轴封数量，缩短汽轮机的跨度，而且蒸汽流向相反，可以更好的平衡轴向推力。高、中压缸设计为双层缸结构。低压缸采用两个形式完全相同的双缸反向对称布置的双分流结构，采用这种结构的主要优点是能很好的平衡轴向推力，避免叶片过长，减小离心力，避免汽缸制造的过于庞大。高、中压外上缸高、中压外下缸汽缸中、低压连通管是把中压缸的排汽送到低压缸内。中、低压连通管采用的是架空布置，它由中压缸顶部的排汽口连接到低压上汽缸中部的进汽口，位于中压排汽口，低压缸和中、低压缸轴承箱上方，是整个汽轮发电机组的最高点。静止部分隔板

隔板也叫喷嘴板，用于固定喷嘴叶片（静叶片）和阻止级间漏汽，并将整个汽缸通流部分分隔成若干个汽室。大型汽轮机常将相邻几级隔板装在一个隔板套中，然后将隔板套固定在汽缸内壁上。也可以直接安装在汽缸内壁的隔板槽中。隔板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。

隔板套：将相邻几级隔板装在一个隔板套中，然后将隔板套装在汽缸上，上下隔板套之间采用螺栓连接，隔板套在汽缸内的支承和定位采用悬挂销和键的结构。

隔板汽轮机从第二级以后的各级喷嘴叶栅都安装在隔板上。蒸汽通过喷嘴叶栅，其压力、温度逐级下降，将蒸汽的热能转变成动能以很高的速度进入动叶片。隔板由隔板体、喷嘴叶栅和隔板外缘组成。由于安装和拆卸的需要，隔板从水平中分面分为上、下两半，为使上、下隔板对准，并防止漏气，在水平中分面上加装有密封键和定位销。隔板套汽轮机低压缸隔隔板安装隔板喷嘴叶栅动叶栅转动部分转子转子是汽轮机转动部部分的总称，大大型机组高中压压转子和低压转子一般为整锻无中心孔的的转子，整体降降低了离心切应应力。包括主轴、叶轮、动动叶片、联轴器器等组成的转子子。汽轮机转子按结构可分分为转轮式和转鼓式两种基本类型。。转轮式转子具有有安装动叶片的的叶轮，转鼓式转子则则没有叶轮（或或有叶轮但其径径向尺寸很小）），动叶片直接接装在转鼓上。。通常冲动式汽汽轮机采用转轮轮式转子。反动动式汽轮机为了了减小转子上的的轴向推力，采采用转鼓式转子。本机组除调节级为冲动级级外，其余的级全部为为反动级，各级动叶栅装装在转鼓（转子凸出的环台台）上，故机组的的转子基本上为为转鼓式转子。。转鼓主轴动叶片高、中压转子飞锤主油泵高中压转子是由由整体合金钢锻锻件加工制成。。另有一短轴用用螺栓连接在调调阀端，其上装装有主油泵叶轮轮和危急遮断器器。低压转转子动叶片片动叶片片是汽轮轮机中中最重重要的的零件件之一一，主主要表表现在在：它作为为蒸汽汽热能能转换换为机机械能能的主主要作作功部部件，，其结结构型型线、、工作作状态态将直直接对对能量量转换换效率率产生生影响响；数量最多，加工工工作量相当大；它是汽轮机中承受受应力最高的零件件，又必须在相当当恶劣的工作条件件下工作，事故率率很高。因此，叶叶片的结构、性能能不仅涉及到设计计制造，而且和汽汽轮机的经济性性及运转的安全可可靠性关系密切。。安装在高压转子上上的叶片动叶片的结构型式式叶根：将动叶片固定在在叶轮或转鼓上的的连接部分，它的的结构应保证在任任何运行条件下都都能牢固地固定。。叶型（或称叶身）：相邻叶片的叶型型部分构成汽流通通道。叶顶：汽轮机的短叶片片和中长叶片通常常在叶顶用围带连连在一起，构成叶叶片组。长叶片在在叶型部分用拉筋连接成组，或者围围带和拉筋都不用，成为自由由叶片。为了使动叶片之间间组成良好的通道道，保证汽流沿外外缘周界上的良好好流动性，降低漏漏气损失，提高级级的效率，通常叶叶顶上都装有围带或拉筋，将动叶片连成叶叶片组。成组的叶叶片也提高了叶栅的刚刚度，降低了叶片片中的弯曲应力，，改善了频率特性性。围带叶顶叶根叶型部分拉筋叶根叶型部分汽轮机概述述华能日照电电厂二期工工程2×680MW汽轮机是是由上海汽汽轮机有限限公司生产产的超临界界、单轴、、三缸、四四排汽、一一次中间再再热、凝汽汽式汽轮机机。机组采用复复合变压运运行方式，，汽轮机设设有八级非非调整回热热抽汽。汽轮机的型型号68024.2/566/566主蒸汽压力力24.2MPa主、再热蒸蒸汽温度566℃额定功率680MW凝汽式汽轮轮机N汽轮机工作作原理汽轮机是一一种以具有有一定温度度和压力的的水蒸汽为为工质，将将热能转变变为机械能能的回转式式原动机,它在工作作时先把蒸蒸汽的热能能转变为动动能，然后后再将蒸汽汽的动能转转变为机械械能。汽轮机的级级:由一列静静叶栅（喷嘴叶栅）和一列动叶叶栅所组成成的通流部部分，是汽汽轮机的基本做功单单元。一定压力力和温度的的蒸汽流经经级的通流流部分时，，产生轮周周向推力带带动叶轮旋旋转而对外外输出机械械功。冲动作用原理冲动力定义义：一运动物体体碰到另一一个静止的的物体或者者运动速度度低于它的的物体时，，就会受到到阻碍而改改变其速度度的大小或或方向，同同时给阻碍碍它的物体体的一个作作用力。冲动作用的的特点：汽流在喷嘴嘴中发生膨膨胀，但在在动叶中不不膨胀加速速，只改变变流动方向向，对叶片片产生冲动动力，推动动叶轮旋转转做功。动动叶中只有有蒸汽动能能向叶轮机机械能的转转化。汽轮机级做功原原理蒸汽在喷嘴中发发生膨胀，压力力降低，速度增增加，热能转变变为动能。高速速汽流流经动叶叶片3时，由于汽流方方向改变，产生生了对叶片的冲冲动力，推动叶叶轮2旋转作功，将蒸蒸汽的动能变成成叶轮轴旋转的的机械能。冲动力反动作用原理反动力定义：蒸汽在动叶汽道道内膨胀时对动动叶的作用力。。根据牛顿第三三定律，当气体体从容器中加速速流出时，要对对容器产生一个个与流动方向相相反的反作用力力。基本特点：蒸汽不仅仅在喷喷嘴中产生膨胀胀，在动叶流道道中还要膨胀加加速，产生冲动动力同时还对叶叶片产生一个反反作用力（即反反动力），合力力推动叶轮旋转转做功。从结构构上看动叶通道道是逐渐收缩的的。动叶中既有蒸蒸汽动能向机械械能的转化同时时有部分热能转转化成动能。在反动式汽轮机机中，蒸汽不但但在喷嘴（静叶叶栅）中产生膨膨胀，压力由p0降至p1，速度由c0增至c1，高速汽流对动动叶产生一个冲冲动力；而且在在动叶栅中也膨膨胀，压力由p1降至p2，速度由动叶进进口相对速度w1增至动叶出口相相对速度w2,汽流必然对动叶叶产生一个由于于加速而引起的的反动力，使转转子在蒸汽冲动动力和反动力的的共同作用下旋旋转作功。反动度----表征蒸汽在动叶叶通道中的膨胀胀程度，定义为为动叶中的理想想焓降与整级的的理想焓降之比比，用Ω来表示。冲动级----膨胀主要发生于于喷嘴中，为提提高流动效率，，动叶中也有少少量膨胀，一般般Ω＝0.05～0.30。反动级----在喷嘴和动叶中中焓降相等，Ω＝0.5的级叫做反动级级，即蒸汽在反反动级中的膨胀胀一半在喷嘴叶叶栅中进行，另另一半在动叶栅栅中进行。本汽轮机通流部部分采用冲动式式与反动式联合合设计，本机高高压缸共有1个个冲动式调节级级和11个反动动式压力级，中中压缸共有8个个反动式压力级级，低压缸共有有2×2×7个个反动式级，全全机共有48级级。汽轮机配汽方式式汽轮机组的配汽汽方式有两种，，一种是节流调调节，另一种是是喷嘴调节，俗俗称单阀或顺序序阀。节流调节（单阀阀控制）就是全部蒸汽都都要经过一个或或几个同时启、、闭的调节汽阀阀，然后流向第第一级喷嘴。在在任何负荷下都都保持全周进汽汽，在高负荷运运行时经济性较较好，由于存在在节流调节损失失，使汽轮机的的相对内效率就就下降，负荷越越低，节流损失失越大，相对内内效率就越低。。喷嘴调节（顺序序阀控制）就是蒸汽经主汽汽阀后，再经过过几个依次启、、闭的调节汽阀阀通向汽轮机的的第一级（调节节级），级后的的温度和压力较较低，有利于转转子寿命延长，，降低通流级数数，但部分进汽汽容易产生高压压转子的汽隙振振荡。鼓风摩擦：指在部分进汽汽的级中，当叶叶轮转至无喷嘴嘴处，不但不能能做功，而且蒸蒸汽还要随叶轮轮一起转动，产产生像鼓风机一一样的效应把蒸蒸汽排出，由此此造成的损失成成为鼓风摩擦。。鼓风摩擦损失主主要与角速度的的三次方、动叶叶长度成正比，，所以低压缸的的鼓风摩擦损失失最大。主要结构高速旋转的汽轮轮机，其动静部部分必须留有一一定的间隙，为为了减小泄漏，，必须安装防止止泄漏的装置来来提高汽轮机的的工作效率，这这种装置通常称称为汽封。汽封按安装位置的不不同，可分为通流部分汽封、隔板汽封和轴端汽封。通流部分汽封和和隔板汽封主要作用是减少少蒸汽从高压区区段通过非做功功区段漏向低压压区段，保证尽尽可能多的蒸汽汽在通道内做功功。汽封系统汽封系统汽轮机通流部分分汽封和隔板汽汽封示意图汽封系统轴端汽封有两个方面的功功能，一是在汽汽轮机压力区段段防止蒸汽外泄泄，确保进入汽汽轮机的全部蒸蒸汽都沿汽轮机机的叶栅通道做做功，提高汽轮轮机的效率；二二是在真空区段段防止汽轮机外外部的空气向汽汽轮机内漏，保保证汽轮机组有有良好的真空，，降低汽轮机的的背压，提高汽汽轮机的做功能能力。汽封槽汽封体轴端汽封自密封原理自密封时轴封蒸蒸汽流程汽轮机进水汽轮机进水：即即水或冷蒸汽(低温饱和蒸汽汽)进入汽轮机机而引起的事故故，是汽轮机运运行中最危险的的事故之一。危害：1.动静部分碰磨磨汽轮机进水或或冷蒸汽，使使处于高温下下金属部件突突然冷却而急急剧收缩，产产生很大的热热应力和热变变形。汽轮机机负胀差增大大，机组强烈烈振动，动静静部分轴向和和径向碰磨，，大轴弯曲。。2.叶片损伤及断裂当进入汽轮机通流流部分的水量较大大时，由于水