第十章 多极汽轮机

1、第十章第十章 多多 级级 汽汽 轮轮 机机 在多级汽轮机中，蒸汽压力逐级下降，将其理想 焓降分配到各个级上，逐级地进行能量转换，而使每 个级都能保持最佳速度比，动叶栅的圆周速度大幅度 地降下来，而且上述的回热循环、再热循环等只有在 多级汽轮机上才能实现。 第一节 汽轮机的分类和型号 1按工作原理分类 （1）冲动式汽轮机 （2）反动式汽轮机 2按热力过程特点分类 这种方法分类，汽轮机型式很多。如凝汽式汽轮机，供 热式汽轮机，供热式汽轮机中还有背压式与调节抽汽式 汽轮机，此外还有混压式汽轮机、中间再热式汽轮机等。 3按蒸汽流动与排汽分类 （1）轴流式汽轮机 （2）辐流式 4按蒸汽参数分类 分为低压

2、、中压、高压、超高压、亚临界和超临界压力 的汽轮机 . 5按用途分类 （1）发电用汽轮机 （2）工业汽轮机 （3）交通运输方面使用的（目前主要是船用）汽轮机 6汽轮机的型号 世界各国出产的汽轮机都按一定规则编制型号，可一目了 然地了解其型式与基本参数。在我国采用汉语拼音字母表 示汽轮机型式（表10-2），以MW为单位的拉丁数码表示其 额定参数，如N100-8.33/535型汽轮机的型号中N表示凝汽 式，其后紧跟的数码100表示汽轮机的额定功率为100MW， 8.33表示额定进汽压力为8.33MPa，而535表示进汽温度为 535。 表10-2 汽轮机型号代号 型 式代 号 凝汽式 一次调整抽汽

3、式 两次调整抽汽式 背压式 抽汽背压式 N C CC B CB 以往在汽轮机型号的额定参数中，所用的数码是以 工程单位为基础的，使用法定计量单位后，这些数 码改用法定单位。表示方法如表10-3所示。 表10-3 新型号中表示蒸汽参数的方法 汽 轮 机 型 式蒸 汽 参 数 表 示 方 法实 例 凝汽式 中间再热式 一次调整抽汽式 两次调整抽汽式 背压式 主蒸汽压力/主蒸汽温度 主蒸汽压力/主蒸汽温度/中间再热温 度 主蒸汽压力/调整抽汽压力 主蒸汽压力/高压抽汽压力/低压抽汽 压力 主蒸汽压力/排汽压力 3.43/435 12.75/535/535 3.43/0.98 8.83/0.98/0.

4、147 3.43/0.98 第二节 多级汽轮机中能量转换 以图10-1所示的由一双列速度级和六个压力级串联组合 的冲动式汽轮机为例来说明蒸汽在多级汽轮机中的能量转换 过程。 图10-1 多级汽轮机示意图 蒸汽进入汽轮机前要经过控制和调节蒸汽流量的主汽门和 调节汽门，进入汽轮机后便依次通过各级喷嘴叶栅和动叶栅逐 级膨胀进行能量转换，蒸汽压力、温度也随着逐级降低、直至 汽缸内的排汽室进入凝汽器，完成其在汽轮机内的能量转换过 程，即把蒸汽携带的热能转换为机械能的过程。这个过程一般 可在h-s图（图10-2）上表示。 图10-2 蒸汽在 汽轮机中的热力 过程曲线 二、汽轮机的功率与效率二、汽轮机的功率

5、与效率 汽轮机的功率有内功率、机械功率，还有与发电机 联在一起的汽轮发电机组的发电功率，这些功率概 念中最重要的是内功率。内功率乘以机械功率就可 得到汽轮机轴上输出的机械功率，再乘电效率就可 得到机组的电功率。 多级汽轮机的内功率等于组成该汽轮机的各个级的 内功率之和。即 1 z iij j PP 图10-4 汽轮机蒸 汽系统及热力过程 曲线图 （a）蒸汽系统；（b） 热力过程曲线 根据图10-4，令汽轮机的进汽量为Q0轴封漏气量为Qg1与Qg2，该 机有五级回热抽汽。各级抽汽压力从高压缸计起分别为pb1、 pb2、pb3、pb4和pb5。抽汽量依次为Qb1、Qb2、Qb3、Qb4和Qb5。低

6、 压缸上共有两级回热抽汽其抽汽压力和抽汽量依次为pb6、Qb6、 pb7、Qb7，低压缸的排汽压力为pex，排汽量为Qex，各小循环的 理想焓降依次为H1t、H2t、Ht，有效焓降依次为H1e、 H2e、Hexe，则该汽轮机的内功率为 112233445 () ibebebebebgse pQ HQ HQ HQ HQQH 6677bebeexexe Q HQ HQ H （10-1） 三、汽轮机的内效率三、汽轮机的内效率 我们知道效率的一般公式为所获得的有效能量与 输入能量的比值。汽轮机的内效率为在汽轮机中所获 得内功率与单位时间内输入汽轮机蒸汽的理想能量之 比值，用i表示。单位时间内输入蒸汽的

7、理想能量 等于各股蒸汽（各小循环通过汽轮机的蒸汽）的理想 焓降与其流量乘积之和。 1 () i iz jtj j P Q H （10-2） 四、汽轮机的相对内效率四、汽轮机的相对内效率 蒸汽在汽轮机内的有效焓降He与理想焓降Ht的 比值称为相对内效率，用ri表示，即ri=He/Ht。 若无回热抽汽，则ri=i。相对内效率反映汽轮 机通流部分的完善程度，它取决于汽轮机内各项 节流损失和级内损失的大小，与轴封漏气损失无 关。大功率汽轮机的相对内效率ri=86%-90%。 五、机械效率五、机械效率 汽轮机的轴端功率与内功率的比值称机械功 率，用m表示，即m=Pa/Pi。大功率汽轮机的机 械效率可达9

8、9.5%。 六、余速利用六、余速利用 在多级汽轮机中，前一级的排汽进入下一级继续 进行能量转换。如果在两级间的轴向间隙内，蒸汽没 有流动损失，且在下一级进口又无撞击损失，则前一 级排汽的动能便被蒸汽带入下一级参加能量转换，即 前一级的余速全部被下一级利用。 七、重热现象七、重热现象 级的各项损失（余速损失被利用的部分除外）最 终都因摩擦转变为热量，在绝热条件下被蒸汽吸收， 使其排汽焓增加h，即下一级的进汽焓增加h。 此时若下一级的前后蒸汽压力不变，级内蒸汽的理想 焓降相应增加Hst，见图10-6。这种现象称为重热 现象。它相当于从前面各级的损失中，以热能的形式 回收一部分能量（Hsth）。 第

9、三节 多级汽轮机的结构 一、多级汽轮机的结构特点一、多级汽轮机的结构特点 1通流部分特点 多级汽轮机由若干级组成，从总体上可分为汽缸、转子、轴承座和盘车装置 四大部分。 2多级汽轮机的汽缸 提高汽轮机的进汽参数，其高压部分的零件受力随之增大，因而需增大汽缸 和水平法兰的厚度才能满足机械强度、刚度和严密性的要求。 3多级汽轮机的定位 汽缸的支撑定位有两种形式：温度高、法兰厚的汽缸，通过水平法兰延伸的 “猫爪”，支撑在轴承座的平台上，以减小热膨胀对汽缸中心线的影响；低 压排汽室则通过撑脚直接支放在基础台板上。 4多级汽轮机的轴承 汽轮机的轴承座通常采用落地式，放置在基础台板上。 5盘车装置 每一台汽轮机都设置了一套盘车装置，在起动前或停机后用于缓慢转动转子， 防止转子因受热不均匀而产生热弯曲。 第四节 汽轮机的轴封系统 1汽轮机轴封系统的作用 汽轮机的轴封是用以防止或减弱轴间隙漏汽的设施。 2开式轴封系统 这种系统虽然简单，但不便于调整。在运行中需手动调节汽 门，使冒汽管有微弱蒸汽冒出。如果冒