发电厂动力设备之汽轮机设备课程(PPT 66页).ppt

1、发电厂动力设备，武汉电力职业技术学院周菊花电话：HF子邮件3360周菊花”，汽轮机设备，(一)成分1。主体：定子和转子2。辅助设备：冷凝蒸汽3。汽轮机设备：主体及其辅助设备通过管道和阀门连接成一个整体。4.汽轮机发电机组：汽轮机和发电机的组合。(二)工作概述高温高压蒸汽流经主汽阀和调节阀，进入汽轮机做功，温度和压力逐步降低，将热能转化为机械能。废蒸汽进入冷凝器，冷凝成冷凝水循环使用。冷凝设备由冷凝器、抽汽器和水泵组成，其作用是在汽轮机排汽口产生高真空，回收排汽中的冷凝水。冷凝热井中收集的废蒸汽由凝结水泵连续抽出，

2、并送至由几个表面加热器和除氧器组成的再生加热系统。主凝结水由3 4台低压加热器逐级抽汽加热后送至除氧器。经过2 3台高压加热器加热后，去除过氧化物的水作为锅炉给水。汽轮机调节系统用于调节进汽量，以适应外部负荷的变化，保证供电的数量和质量。保护装置用于监控汽轮机的运行，确保汽轮机在紧急情况下的安全。调节系统和保护装置中用于传输信号和操作相关部件的压力油，以及用于润滑和冷却汽轮机轴承的油都来自汽轮机的油系统。第六章汽轮机设备及其工作原理第一节汽轮机的一般概念汽轮机是以蒸汽为工作介质，将蒸汽的热能转化为机械能来驱动发电机的原动机。它是火电厂的主要设备之一。1.最简单单级汽轮机及其基本工作原理；2.多

3、级汽轮机及其基本工作原理汽轮机由串联在同一根轴上的多级组成，固定喷嘴叶栅和旋转叶栅构成汽轮机工作的基本单元。这个工作单元被称为汽轮机级。一般来说，300兆瓦有34级和多级汽轮机。汽轮机的基本工作原理当具有一定温度和压力的蒸汽通过汽轮机级时，它首先进入固定喷嘴，在喷嘴中膨胀和加速以获得高速；来自喷嘴出口的高速蒸汽流被注入到流道中，并且流道被蒸汽流驱动以在圆周方向上旋转蒸汽涡轮机的主轴，这将蒸汽的动能转换成机械功。从入口开始，蒸汽轴向通过依次串联排列的级，在每个级中，一部分热能转化为机械功。多级转换使得汽轮机中蒸汽的焓降非常大，当入口蒸汽流量较大时，汽轮机可以获得较大的单机功率。汽轮机的分类(1)

4、根据工作原理：脉冲式、反应式和组合式(2)根据热力特性：冷凝式、背压式、调节抽汽式和中间再热式(3)根据入口蒸汽参数：低压、中压、高压和超高压(12 24.2兆帕)亚临界(16 18兆帕)26.4兆帕)(4)功率：高功率：200兆瓦以上，低功率：25MW以下。(5)根据形状和结构特点，分为单轴、双缸、双排气、单轴、四缸和四排气、单轴、三缸和四排气。脉冲工作原理：当蒸汽流过喷嘴时，压力和温度降低，比容增加，流量增加，从而将热能转化为动能。高速蒸汽冲击安装在叶轮上的叶片，导致转子旋转，降低蒸汽流速，并将动能转化为机械能。反动工作原理：蒸汽从蒸汽室喷向转轮右侧，使转轮反向旋转，带动主轴旋转，增加重量

5、做功。火箭排气时1.气缸体、隔板和喷嘴组1。气缸体是汽轮机的封闭蒸汽室。作用：将汽轮机的通流部分与大气隔离，确保蒸汽在汽缸内将热能转化为机械能。外部连接进汽管、抽汽管、排气管和排水管。300兆瓦家用汽轮机示意图。超高参数及以上的汽轮机均采用双层汽缸结构。内筒和外筒之间设有夹层。汽缸法兰和螺栓加热装置为了降低汽缸、法兰和连接螺栓之间的温差，缩短机组的启动和停止时间，可设置法兰螺栓加热装置。国产进口300 MW汽轮机无法兰螺栓加热装置：1)法兰螺栓直径小，螺距大，尽可能靠近汽缸内壁。使气缸法兰和螺栓更容易加热。2)设计外筒两侧温差大，压差小，因此可以采用较薄的筒壁和较窄的法兰；内筒两侧的温差小，压

6、力差大，主要承受压应力，而沿壁厚的温度梯度最小，热应力很小。3)机组动静部分之间的间隙较大，会增大膨胀差的极限值。挡板体和喷嘴(喷嘴)组喷嘴是汽轮机通流部分的重要部件，完成蒸汽热能向动能的转换。第一级喷嘴直接安装在缸体上，第二级喷嘴固定在隔板上。挡板：由挡板本体、喷嘴和挡板边缘组成。分为上下两半，分别安装在上、下气缸的环形槽中。它可以铸造或焊接。汽轮机的主轴、叶轮和动叶片转子由主轴、叶轮、叶片、联轴器和盘车装置组成。转子：流经喷嘴的高速蒸汽冲击运动的叶片，并将蒸汽的动能转化为机械能，并传递给发电机。转子承受巨大的扭矩，这需要高强度和刚度。1.汽轮机的主轴和叶轮(轮盘)用于安装叶片和传递作用在叶

7、片上的蒸汽流力产生的扭矩。(1)轮式转子1。套筒转子套筒转子的叶轮和主轴是分开制造的。装配时，便于将叶轮热套在轴上，合理使用材料。高温工作时，由于材料的高温蠕变和过大的温差，叶轮与主轴之间的干涉将消失并变得松动。一般用于中压汽轮机和高压汽轮机的低压部分。2.整个锻造转子为整体锻件，叶轮、联轴器对轮和止推板与主轴为一体，因此叶轮和其他零件不会松动。结构紧凑，强度和刚度高。锻件尺寸大，需要更高的生产设备和加工技术，消耗更多的贵重材料。它主要用于大容量汽轮机的高中压转子。通常在整个锻造转子的中心钻一个直径为100毫米的孔，以去除锻造材料不良的零件，防止缺陷扩散，便于检查锻造质量。随着金属冶炼和锻造水

8、平的提高，一些整体锻造的转子没有中心孔。3。组合转子的高压部分为整体锻造型，中低压部分为嵌套型。中压转子可以采用这种结构。结合整体锻造和套筒转子的优点。转子、鼓形转子、焊接转子焊接了几个圆盘和两个端轴。高强度、高刚度、重量轻、结构紧凑要求高焊接工艺和良好的材料焊接性能。组合转子的高压部分为全锻造型，中低压部分为嵌套型。中压转子可以采用这种结构。结合整体锻造和套筒转子的优点。2.动叶片和动叶栅安装在叶轮上，相邻的两个动叶片构成动叶片转轮。Th1.轴端汽封：安装在每个转子和汽缸两端之间的汽封。2.分离器压盖：安装在分离器内圈和主轴之间的压盖。叶尖汽封：安装在动叶栅顶部的汽封。4.联轴器(靠背轮)和

9、盘车装置1。耦合类型：刚性、柔性和半柔性。功能：连接汽轮机各段转子和发电机转子，传递扭矩。盘车装置：一般由电机、蜗轮、减速齿轮组和离合器组成。汽轮机启动前，用盘车装置低速转动汽轮机转子，检查动静部分是否有碰撞和摩擦，主轴弯曲度是否正常。停机后，残余蒸汽和泄漏的空气在机器中对流，导致上下气缸之间的温差。启动磁性薄板车，保持转子低速旋转，避免转子冷却不均匀造成过度弯曲。5.有两种轴承和转子：支撑轴承和推力轴承。1.支撑轴承：功能：(1)承受转子的重力和振动产生的附加力；(2)确定转子的径向位置，使转子的中心线与气缸的中心线一致，从而确保转子与气缸和隔膜等固定部件之间的正确径向间隙。分类：(1)圆柱

10、形；(2)倾瓦，结构：轴承体分为上下两半，润滑油从下轴承进油口进入，从轴承两端排出。工作原理：由于轴颈的内径总是小于轴瓦的内径，轴颈和轴瓦之间将不可避免地形成楔形间隙。当一定压力的润滑油连续供给轴承时，一旦轴转动，附着在轴颈上的油层就会转动，带动整个油层转动。润滑油从楔形间隙的宽开口输送到窄开口，并积聚在窄楔形间隙中。由于不可压缩的流体，积聚的油产生压力。当油压超过轴颈上的负载时，它将提升轴颈。直到楔形间隙中的油压与轴颈的负载平衡，轴颈的中心将处于稳定位置，不会改变。此时，轴颈和轴承衬套被油膜完全分开，并建立液体摩擦。2.推力轴承的作用：承受转子的轴向推力，确定转子的轴向位置。分类：(1)亲密

11、公式；(2)金斯利结构：轴承体分为前后两部分，每部分由止推垫、安装环和球面轴承等组成。转子的推力盘放置在它们之间，几个推力垫均匀分布在安装环上。工作原理：当推力盘以推力瓦为支撑旋转时，每个推力瓦与转子的推力盘之间形成楔形间隙，从而产生油压，形成润滑油膜。润滑油从下轴承的进油口进入，从轴承的两端排出。推力盘的两侧沿圆周方向有几个可摆动的推力瓦，在推力瓦和推力盘之间形成楔形间隙，形成油膜。其工作原理与支撑轴承相同。气缸支撑和滑动销装置滑动销系统功能确保气缸在加热或冷却后在所有方向膨胀或收缩，并保持气缸与转子中心一致。位置如图N600滑动销N300所示，每个滑动销的功能。在列表的下一页，内圆筒和外圆

12、筒之间也有滑动销。内缸的死点通常位于进气管中心线所在的垂直面上。滑销清单，国产进口N300机组滑销，第3节汽轮机“阶段”蒸汽能量转换过程，1。喷嘴、2中的蒸汽能量转换过程。转子转轮中的蒸汽流动特性和能量转换过程。(1)喷嘴损失hs(2)转子叶片损失HB(3)剩余速度损失HC损失，由流出工作叶片的蒸汽的未使用动能引起。(4)级中的蒸汽泄漏损失HL当蒸汽在级的喷嘴和转子叶片中膨胀和加速时，必须存在压差b(5)叶轮摩擦损失hm叶轮的两侧和外缘充满一定粘度的蒸汽。当叶轮旋转时，叶轮的两个侧壁和外边缘与这些蒸汽之间的摩擦，以及蒸汽内部的摩擦和涡流，将消耗叶轮上的一些有用的功，导致叶轮摩擦损失。旋转叶轮和

13、蒸汽之间的摩擦会产生空气动力阻力；气体之间的摩擦驱动靠近叶轮表面的蒸汽运动，克服气动和摩擦阻力所消耗的机械功称为摩擦损失。(6)部分入口蒸汽损失he摩擦吹损动叶片的蒸汽进入无喷嘴段的空间，并对周围的非工作蒸汽起吹除作用。将蒸汽从叶片的一侧转移到另一侧所消耗的机械功称为吹损。摩擦损失爆破损失=摩擦爆炸损失(7)水分损失当HW汽轮机的最后几级在湿蒸汽区工作时，驱动水滴和克服水滴对叶片背面的影响所消耗的机械功。2.级的相对内部效率工作蒸汽的实际有效焓降=理想焓降HST-各种损失H在级PU=DM(HST-H)7中，蒸汽转换旋转轴上的功。汽轮机的相对内部效率oi所有的能量损失都转化为热能，现代汽轮机的相

14、对内部效率约为80% 90%=80% 90% 8。第二，汽轮机的机械损失和机械效率m当汽轮机运行时，轴承摩擦和驱动主油泵及调速器所消耗的机械能损失，总称为汽轮机的机械损失。汽轮机主轴输出有效功率(轴功率)=汽轮机内部功率-机械损失=98% 99% 3。汽轮发电机组的热经济性发电机存在磁流、涡流、电阻和机械损耗。1.发电机效率g=发电机产生的电功率/汽轮机提供的有效轴功率=98% 99% 2。电功率po po=DMO ht oi m g/3600 (kw)，3。蒸汽动力回路的热效率 t t= h/(ho-hfw) 4。绝对电气效率EOEO=3600 peo/DMO(ho-hfw)=toimg=4

15、5% 50% 5。蒸汽消耗率是每千瓦小时电能生产所消耗的蒸汽质量。do=Dmo/Peo kg/(KWh)6。每产生1千瓦小时电能消耗的蒸汽热量。Qo=Qo/PEO=3600/E0千焦/(千瓦时)Qo=DMO(HFW)，第5节汽轮机主要辅助设备，1。冷凝设备的任务：在汽轮机排气口建立并保持高真空，使蒸汽在汽轮机中有较大的理想焓降；(2)回收乏汽冷凝水，作为锅炉给水回路。冷凝器外壳通常为圆柱形、椭圆形或正方形。由铜管或钛管构成的冷却水管束2安装在两端的管板上，并与两端的水室连通。冷却水从入口管4通过入口室进入下冷却管，然后通过回水室5变成上冷却水管，最后流入排水室并通过出口管6流出。蒸汽侧被分成主冷凝区10和空气区8，它们被挡板9分开。废蒸汽从入口1进入主冷凝区外的蒸汽侧空间，并在管束表面冷凝。冷凝水被收集在热井7中，并由冷凝泵抽走。未冷凝的蒸汽和泄漏的空气进入空气冷却区继续冷却。通过空气冷却区后，空气和少量未冷凝的蒸汽由蒸汽提取器抽出。2。蒸汽抽取器的功能：持续抽取泄漏到冷凝器中的空气，以保持冷凝器良好的真空和传热。蒸