汽轮机的基本原理、结构及其附属设备

汽轮机的基本原理、结构及辅助设备介绍

汽轮机的工作原理汽轮机：是一种以具有一定温度和压力的水蒸汽为工质，将热能转变为机械能的回转式原动机。它在工作时先把蒸汽的热能转变为动能，然后再将蒸汽的动能转变为机械能。汽轮机的级：一组静叶栅（喷嘴）和对应的动叶栅组成汽轮机作功的最基本的工作单元，简称级。如图所示，单级汽轮机它由喷嘴、动叶片、叶轮和轴等基本部件组成。

汽轮机的工作原理

级内能量转换过程：具有一定压力和温度的蒸汽通过喷嘴膨胀加速时，蒸汽的压力和温度降低，速度增加，使热能转变为动能；然后较高速度的蒸汽由喷嘴流出，进入动叶通道，在弯曲的动叶通道内改变气流方向，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。汽轮机在工作时，首先在喷嘴中蒸汽的热能转变为动能，然后在动叶中蒸汽的动能转变为机械能喷嘴和与它相配合的动叶完成了能量转换全过程。

汽轮机的工作原理

汽轮机的分类

汽轮机的分类

汽轮机的分类

3、按主蒸汽参数分类进入汽轮机的蒸汽参数是指进汽的压力和温度，按不同的压力等级汽轮机可分为：1)低压汽轮机：主蒸器压力小于1.47MPa；2)中压汽轮机：主蒸器压力为1.96MPa～3.92MPa；3)高压汽轮机：主蒸器压力为5.88MPa～9.8MPa；4)超高压汽轮机：主蒸器压力为11.77MPa～13.93MPa；5)亚临界压力汽轮机：主蒸器压力为15.69MPa～17.65MPa；6)超临界压力汽轮机：主蒸器压力大于22.15MPa；7)超超临界压力汽轮机：主蒸器压力大于32MPa。

汽轮机的分类背压式汽轮机

：背压式汽轮机指的是蒸汽在汽缸内做完功后以高于大气压的压力排出，供工业或者采暖用的汽轮机。这种机组的特点是设计工况下的经济性好，节能效果明显。背压式汽轮机排汽压力高，通流部分的级数少，结构简单，且不需要庞大的凝汽器和冷却水系统，机组轻小，造价低，运行可靠，热能可得到充分利用。主要缺点是发电量取决于供热量，不能同时满足热用户和电用户的需要。

背压式汽轮机的排汽全部用于供热，虽然发电少了，但是机组总的能量利用效率可以达到70～85，所以背压式是能量利用最好的机组，凝汽式汽轮机系统目前能量利用率最多只有45％。抽汽背压式汽轮机

：抽汽背压式汽轮机是从汽轮机的中间级抽取部分蒸汽，供需要较高压力等级的热用户，同时保持一定背压的排汽，供需要较低压力等级的热用户使用的汽轮机。这种机组的经济性与背压式机组相似，设计工况下的经济性较好。

抽汽凝汽式汽轮机：是指从汽轮机中间级抽出具有一定压力的蒸汽供给热用户使用的凝汽式汽轮机，一般又分为单抽汽和双抽汽两种。其中双抽汽汽轮机可供给热用户两种不同压力的蒸汽。这种机组的主要特点是当热用户所需的蒸汽负荷突然降低时，多余蒸汽可以经过汽轮机抽汽点以后的级继续膨胀发电。这种机组的优点是灵活性较大，能够在较大范围内同时满足热负荷和电负荷的需要。它的缺点是热经济性比背压式机组的差，而且辅机较多，系统也较复杂，价格较贵。

汽轮机的设备介绍

转子：汽轮机中所用转动部件的组合体称作转子。它包括，主轴、轴封动叶片止推盘、危急保安器、联轴器、测量盘等。刚性转子：工作转速低于转子第一阶临界转速的转子。挠性转子：工作转速高于转子第一阶临界转速的转子。

汽轮机的设备介绍喷嘴：喷嘴是组成汽轮机的主要部件之一。它的作用是把蒸汽的热能转变为高速汽流的动能，使高速汽流以一定的方向从喷嘴喷出，进入动叶栅，推动叶轮旋转做功。第一级喷嘴直接安装在汽缸高压端专门的喷嘴室上。第二级及以后各级喷嘴安装在各级隔板上。

隔板：隔板用来安装喷嘴，并将各级叶轮分隔开。冲动式汽轮机每一级由一个隔板和一个叶轮组成。隔板由外缘，喷嘴和板体三部分组成，为便于安装，隔板一般都做成对分的，上半隔板装在汽缸上盖内，下半隔板装在下汽缸内。

汽轮机的设备介绍

汽轮机的设备介绍

轴承：轴承是汽轮机一个重要的组成部分，分为径向支撑轴承和推力轴承两种类型。它们用来承受转子的全部重力并且确定转子在汽缸中的正确位置。

汽轮机的设备介绍汽封：汽轮机工作时，转子高速旋转而静止部分不动，所以动、静部分之间必须留有一定的间隙避免相互碰撞或摩擦。而间隙的存在就要导致漏气，这样不仅会降低机组效率还会影响机组安全运行。为了减少蒸汽泄漏和防止空气漏入，需要装有密封装置，通常称为汽封。根据安装位置不同，分为隔板汽封、围带汽封和轴端汽封。

油系统的主要设备油箱作用：储油，分离油中空气、水分和机械杂物。油箱分为污段和净段，中间隔着过滤网。回油管路布置在污段，油泵的吸油口布置在净段。为了将沉淀下来的水分和杂物排出，油箱底部一般做成斜坡

油系统的主要设备主油泵：是蜗壳型双吸离心泵，装在前轴承座中的汽轮机转子上，由汽轮机主轴直接驱动，与汽轮机主轴采用刚性连接。它容量大，出口压力稳定，在额定转速或接近额定转速运行时，能够正常工作。

油系统的主要设备

主油泵作用：向机组各轴承供油，润滑和冷却轴承。供给调速系统和保护装置稳定充足的压力油。主油泵特点：离心式主油泵不能自吸，在启停阶段要靠交流辅助油泵供油。如果主油泵的入口进了空气，会造成系统的工作不稳定。主油泵的进口必须保持一定的正压，正常运行时，这一正压由注油器提供。

油系统的主要设备

注油器：注油器又称射油器，它实质上是一个射流泵；对于大型机组的供油系统，通常装有两个注油器，可并联或串联。注油器一般由喷嘴滤网、扩压管、进油管等组成，并且安装在主油泵进口前。当压力油经过喷嘴高速喷出后，在喷口处形成真空，利用自由射流的卷吸作用，把油箱中的油带入扩散管减速升压后以一定的压力排出。使得主油泵进口有一定的压力，提高主油泵的工作可靠性。

工作原理图：1——喷嘴；2——混合室；3——扩压管

抽气器由于凝汽器或乏汽管等连接处的不严密，势必有空气从外界漏入。为了保持凝汽器中有较高的真空度，必须采用抽气设备将漏入的空气不断抽走，抽气器的作用就是将凝汽器中的空气不断抽出，保持凝汽器的良好真空。工作原理示意图：注1——工作喷嘴；2——混合室；3——扩压管

除氧器除氧器作用：除去锅炉给水中的氧气和其他不凝结气体，防止热力设备腐蚀和传热恶化，保证热力设备的安全经济运行。是给水回热系统中的一个混合式加热器。

汽轮机工艺图

汽机工艺简介1电厂基本汽水系统流程（朗肯循环）：给水→锅炉→过热蒸汽→汽机→凝汽器→给水泵→给水送入锅炉。2主蒸汽系统：主蒸汽锅炉主汽门→主蒸汽管路→汽机自动主汽门之前。3主凝结水系统：凝汽器→凝结水泵→轴封加热器→低加→除氧器。4除氧器系统：除氧器及其相连的所有管路和附件（安全门水位计等）。5主给水系统：除氧水箱下水管→低压给水管→给水泵→高压给水管→高加→主给水管。6回热抽汽系统和加热器疏水系统：汽机抽汽管路→各回热加热器（高加、低加、除氧器）→疏水管路→疏水回收设备。

汽机工艺简介7抽空气系统：低压加热器、凝结水泵→凝汽器→抽真空设备和系统8循环冷却水系统：循环水进水管→凝汽器→循环水出水管→凉水塔9排污利用系统：锅炉汽包→连续排污管→连续排污扩器→除氧器，→定排污管→定期排污扩容器。10补充水系统（工业水系统）11化学车间除盐水箱→补水箱→补水泵→凝汽器（或除氧器或疏水箱）。

发电厂的主要经济指标1汽轮发电机组的汽耗率d：机组每发1KW.h的电所消耗的蒸汽量。2汽轮发电机组的热耗率q：机组每发1KW.h的电所消耗的热量。3发电厂总效率ŋPL：电厂发出的电能与所消耗的燃料总能量。4发电煤耗率：发电厂每发1KW.h的电所需的煤耗量。5标准煤耗率：发电厂每发1KW.h的电所需的标准煤耗量，我国一般在300-420g标煤/(kw.h)。6厂用电率：厂用电占总发电量的百分率，大约在5%--10%之内。7供电标准煤耗率：扣除厂用电的标准煤耗率。（补加）发电机逆功率保护何为逆功率：发电机的功率方向应该由发电机方向流向系统方向，如果由于某种原因，当汽轮机失去原动力，而发电机出口开关又未能跳闸，则功率方向变为由系统流向发电机，即发电机变为电动机在运行。此时发电机从系统中吸取有功功率，此即为逆功率。逆功率的危害：