第7章 汽轮机设备.ppt

1、发电厂动力部分,第七章汽轮机设备,2,汽轮机发展概述,1、1883年，Laval（瑞典）研制出第一台轴流式汽轮机2、70年代后，进入百万级3、汽轮机主要制造业：GECo.（GeneralElectricCorporation)美国通用电气公司（冲动式）WHCo.(WestingHouseElectricCorporation)西屋（反动式）BBC(BrownBoveriCo.)瑞士（反动式）AA(Alsthon-AtlantagueCo.)法国（冲动式、反动式）其他（苏联、日本等）我国三大动力设备厂：哈汽、上汽、东汽工业汽轮机：杭州燃气轮机：南京,主要内容,7.1汽轮机的一般概念7.2汽轮机本

2、体主要结构7.3汽轮机级的工作过程7.4汽轮机损失、效率和功率7.5汽轮机的主要辅助设备,4,一、汽轮机装置在电厂中的地位,火电厂,汽轮机：将高参数蒸汽的热能转变为叶轮机械的动能。,24.2MPa，566,5,汽轮机车间图,汽轮机设备及其系统：汽轮机本体（转子和静子）、控制保安系统（主汽阀、调节汽阀、控制执行机构、控制油系统等）、辅助设备及系统（凝汽器、抽气器、水环真空泵、高压和低压加热器、除氧器等）。,7.1汽轮机的一般概念,一、汽轮机的分类1.按工作原理分类，汽轮机可分为冲动式和反动式。2.按热力特性分，可分为：凝汽式、背压式、调整抽汽式、抽汽背压式及中间再热式汽轮机。3.按主蒸汽参数分类

3、，可分为：低压、中压、高压、超高压、亚临界压力及超临界压力等。,7.1汽轮机的一般概念,二、国产汽轮机的型号汽轮机的型号用来表示汽轮机的热力特点、出力及进汽参数规范等，见表7-1、7-2。例如N300-16.7538538表示：凝汽式汽轮机、额定功率300MW、新蒸汽压力16.7MPa、温度538，再热蒸汽温度538。,7.2汽轮机本体主要结构,汽轮机本体可分为固定和转动两大部分，它们分别称为汽轮机的静子和转子。静子主要包括汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承等；转子主要包括主轴、叶轮、动叶、联轴器等。,9,图为位于法国CHOOZ的世界上第一大核电厂的HP/IP汽机(1560MW),转子：汽轮机转动部

4、件的组合体，（主轴、轴套、叶轮、叶片、联轴器、轴封套等部件）。,10,比利时一汽机改造项目的优化流动低压转子,隔板,11,美国阿拉巴马州680MW冲动式机组高压缸,7.2汽轮机本体主要结构,一、汽缸汽缸是汽轮机的外壳，其作用是将工作蒸汽与大气隔开，内壁支撑喷嘴静叶片、隔板、汽封环等零部件；外部与进汽管、抽汽管、排汽管、疏水管等相接。分为：高压缸、中压缸、低压缸。,7.2汽轮机本体主要结构,7.2汽轮机本体主要结构,15,比焓降大，热能机械能,多次逐级转化,汽轮机由各级串联而成，其总输出功率为各级输出功率之和。,固定部分(静子)：汽缸、蒸汽室、喷嘴室、隔板、隔板套(静叶持环)、汽封、轴承、轴承座

5、、机座和滑销系统等。,转动部分(转子)：动叶栅、叶轮(转鼓)、主轴、联轴器等。,隔板：保持各级前后的压力差、安装静叶片、阻止级间漏气。适用于冲动式汽轮机。反动式，喷嘴前后压降小，可不采用隔板，而直接采用静叶持环。,7.2汽轮机本体主要结构,国产600MW汽轮机高、中压缸纵剖面图,7.2汽轮机本体主要结构,国产600MW汽轮机低压缸纵剖面图,7.2汽轮机本体主要结构,二、喷嘴与隔板喷嘴又称静叶片，用以完成蒸汽热能到动能的转换。由一列喷嘴和与之配合的一列动叶片构成汽轮机的做功单元，这种单元称作“级”。,7.2汽轮机本体主要结构,调节级喷嘴叶片与喷嘴叶栅,7.2汽轮机本体主要结构,压力级喷嘴、隔板(

6、a)焊接隔板组合情况；(b)焊接隔板,7.2汽轮机本体主要结构,三、转子和动叶片汽轮机的转动部分总称为转子。它是由主轴、叶轮、叶片等组成的；从轴向上分，是由高压转子、中压转子和低压转子等组成的，各转子之间一般采用刚性连轴器连接，并通过轴承箱内的推力轴承轴向定位、径向轴承支撑。,7.2汽轮机本体主要结构,7.2汽轮机本体主要结构,7.2汽轮机本体主要结构,动叶片简称叶片，它是将喷嘴喷出的高速气流的动能和部分热能转变为旋转机械能的主要部件。主要由叶根、叶身（工作部分）叶顶连接件（围带或拉筋）组成。,7.2汽轮机本体主要结构,7.2汽轮机本体主要结构,直叶片和扭曲叶片(a)倒T形叶根等截面直叶片(b

7、)枞树形叶根扭曲叶片,7.2汽轮机本体主要结构,四、汽封及轴封系统为了防止运行中发生碰摩，汽轮机的动、静体之间必须留有间隙。在汽轮机的各动、静间隙处，都有汽封装置，以减少漏汽。装在动叶栅顶部围带处的汽封称为叶顶汽封，装在隔板内圆主轴间的汽封称为隔板汽封，装在各转子两端与缸之间的汽封称为轴端汽封，简称轴封。,7.2汽轮机本体主要结构,7.2汽轮机本体主要结构,7.2汽轮机本体主要结构,五、轴承汽轮机的轴承有支持轴承和推力轴承两种。支持轴承用于支持转子的重量以及由于转子振动所引起的冲击力等，并固定转子的径向位置，保证转子与静子同心。推力轴承用于承受转子上的轴向推力，确定转子的轴向位置，以保持通流部

8、分动、静部件间合理的轴向间隙。,7.2汽轮机本体主要结构,圆柱形支持轴承,7.2汽轮机本体主要结构,密切尔式推力轴承,7.2汽轮机本体主要结构,六、联轴器及盘车装置联轴器俗称靠背轮，其作用是连接汽轮机的高、中、低压转子，及汽轮机与发电机转子,7.2汽轮机本体主要结构,刚性联轴器,7.2汽轮机本体主要结构,七、滑销系统汽轮机在启动、运行或停机时，汽轮机的动静部分必然随着温度的变化而发生膨胀成收缩。为了正确引导汽缸部件的热胀冷缩，以保持动、静部件间合理的轴向间隙，保证汽缸和转子中心的一致。汽轮机均需设置合理的滑销系统。,7.3汽轮机级的工作过程,一、汽轮机的级及其类型汽轮机的级是喷嘴叶栅和与之相配

9、合的动叶栅所组成，它是汽轮机的基本单元。,7.3汽轮机级的工作过程,7.3汽轮机级的工作过程,反动度：级的动叶流道内理想焓降与全级的理想焓降(即喷嘴焓降与动叶流道内焓降之和)的比值，用表示。,7.3汽轮机级的工作过程,=0，表明级内蒸汽的焓降全部落在喷嘴中，动叶所受到的作用力仅为冲动力，这种级称为纯冲动级。00.5，级的大部分焓降发生在喷嘴中，只有一小部分降落在动叶流道内。这种级称为带有一定反动度的冲动级。=0.5，表明全级的理想焓降中有一半降落在喷嘴中，另一半降落在动叶流道内，于是动叶在蒸汽所施加的冲动力和反动力的合力作用下周向旋转，做出轮周功，这种级称为反动级。,7.3汽轮机级的工作过程,

10、三种级的压力、速度变化示意(a)纯冲动级；(b)冲动级；(c)反动级,7.3汽轮机级的工作过程,特点：纯冲动级的做功能力最大，但级效率最差；反动级的级效率高、做功能力较小；冲动级则介于两者之间，兼有做功能力大和级效率高的特点。,7.3汽轮机级的工作过程,二、蒸汽在喷嘴内的能量转换喷嘴的作用是使蒸汽具有的热能部分地转变为动能，并使出口汽流具有一定的方向。蒸汽在喷嘴内流动时，压力由进口时的0降至出口时的1，流速则相应由c0增大至c1，即将蒸汽的部分热能转变为汽流的动能。,7.3汽轮机级的工作过程,7.3汽轮机级的工作过程,三、蒸汽在动叶流道内的能量转换蒸汽以“c1”速度离开喷嘴射入动叶流道，在其内

11、汽流的动能部分地转变为机械能。,7.3汽轮机级的工作过程,7.4汽轮机损失、效率和功率,一、汽轮机的内部损失,级内损失汽轮机进汽机构中的节流损失汽轮机排汽管中的压力损失,内部损失,7.4汽轮机损失、效率和功率,级内损失，即指各级内均存在的喷嘴损失、动叶损失和余速损失。此外还有：叶高损失、扇形损失、叶轮摩擦损失、漏汽损失、部分进汽损失、湿汽损失等。,7.4汽轮机损失、效率和功率,二、汽轮机的外部损失,汽轮机前后端轴封漏汽(气)损失机械损失,外部损失,7.4汽轮机损失、效率和功率,三、汽轮机的效率和功率,1内效率,有效焓降,理想焓降,内功率,蒸汽流量,7.4汽轮机损失、效率和功率,三、汽轮机的效率和功率,2机械效率,轴端功率,机械损失,轴端功率,7.4汽轮机损失、效率和功率,三、汽轮机的效率和功