汽轮机原理 绪论

1汽轮机原理

PrincipleofSteamTurbine2绪论

三、汽轮机的发展史六、汽轮机结构一、教材及参考资料

二、课程简介四、汽轮机的分类五、汽轮机的型号与表示方法3靳智平.电厂汽轮机原理及系统.中国电力出版社,2006黄树红.汽轮机原理.中国电力出版社,2008沈士一.汽轮机原理.中国电力出版社,1992康松.汽轮机原理习题集.水利电力出版社,1988一、教材及参考资料

二、课程简介

汽轮机又名蒸汽透平，是以蒸汽为工质的旋转式机械，主要用作发电原动机，也用来直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。其排汽或中间抽汽可用来满足生产和生活上的供热需要。5汽轮机是火电厂及核电厂最主要热力设备之一，是热能转换为机械能的典型原动机。《汽轮机原理》是本专业方向一门主要的专业课。通过该课程的学习，应掌握汽轮机的基本原理，为将来从事运行、管理、试验、调整、改造和科研工作打好必要的理论基础，培养应用基础理论分析、解决工程问题等的实践能力。性质及目的《汽轮机原理》课程内容包括汽轮机的工作原理、变工况特性、强度与振动、调节系统以及凝汽设备。学完本课程后能运用汽轮机的基础理论，进行汽轮机通流部分热力核算、机组变工况特性分析、经济性分析、主要零部件的强度和振动分析以及调节系统的工作特性分析等。主要内容二、课程简介6二、课程简介第一章汽轮机级的工作原理第二章多级汽轮机第三章汽轮机的变工况第四章汽轮机的调节第五章供热式汽轮机第六章汽轮机主要零件结构与振动第七章汽轮机凝汽设备及系统第八章汽轮机运行课程目录7

电能是怎样产生的？

火力发电水力发电风力发电核能发电蒸汽-燃气联合循环地热发电太阳能发电。。。。。。三、汽轮机的发展史82008年火电装机达60286万千瓦，约占当年总装机75.87%。

2009年火电装机达65108万千瓦，约占当年总装机74.60%。

2010年火电装机达70697万千瓦，约占当年总装机73.68%。

2011年火电装机达76546万千瓦，约占当年总装机的72.5%。

2012年火电装机达81917万千瓦，约占当年总装机的71.5%。

火力发电一直是我国电力的主力军！三、汽轮机的发展史9一、火电厂基本概况火电厂外观燃煤电厂生产过程示意图三、汽轮机的发展史10一、火电厂基本概况(1)能量转换过程

燃料化学能→蒸汽热能→蒸汽动能→机械能→电能

锅炉汽轮机发电机

蒸汽化学能(燃料)电能三、汽轮机的发展史动能热能机械能11一、火电厂基本概况(2)火电厂三大主机①锅炉：将燃料的化学能转变为蒸汽的热能.②汽轮机：将蒸汽热能转化为动能，再将动能转化为转子旋转机械能.现代火力发电厂中应用最广泛的原动机！③发电机：将旋转机械能转化为电能.①②③三、汽轮机的发展史12二、汽轮机的发展史（一）国外的发展①第一台单级冲动式汽轮：1883年瑞典的拉瓦尔设计制造②第一台单级反动式汽轮机：1884年英国的帕森斯设计制造③20世纪60年代，世界工业发达的国家的汽轮机已达500—600MW等级水平④1972年，1300MW双轴全速汽轮机在美国投入运行（瑞士BBC公司制造，主蒸汽压力24MPa，蒸汽温度538℃，3600rpm）⑤1974年，1300MW单轴半速（1500rpm）饱和蒸汽参数汽轮机投入运行（西德KWU公司制造）⑥1982年，世界上最大的1200MW单轴全速汽轮机在前苏联投入运行（主蒸汽压力24Mpa，蒸汽温度540℃）⑦前苏联цкти正在全力推进2000MW的高参数全速汽轮机的开发工作。。三、汽轮机的发展史13注：临界压力：22.12MPa,临界温度：374.15℃

第一台试验性超临界125MW机组（31MPa,621/566/538℃）,1957年在美国投运。第二台超临界325MW机组（34.4MPa,649/566/566℃）,1959年在美国投运。参数\年代20世纪初期30年代40年代50年代60年代90年代20052015蒸汽温度℃250~370400~430480~500500~535538~566538~566566~593610~613700~720蒸汽压力MPa0.8~1.01.5~3.03.0~8.08~14亚临界亚临界超临界33.540再热次数一次二次二次二次国外火电机组蒸汽参数的发展三、汽轮机的发展史14二、汽轮机的发展史（二）国内的发展①1955年，上海汽轮机厂制造第一台中压6MW的汽轮机②20世纪60~70年代，陆续生产了12MW、25MW、50MW、100MW、125MW、200MW、300MW汽轮机③20世纪80年代，从美国西屋公司引进了300MW、600MW汽轮机成套技术目前国内的汽轮机组以300MW、600MW为主力机型④目前，已能制造600~1000MW的超超临界参数的汽轮机⑤中国第一台超临界900MW机组(24.95/538/566)—外高桥Ⅱ期-2X900MW超临界2003/2004投运⑥中国首个1000MW超超临界机组(26.25/600/600)—#1、#2机已于2006年底在浙江华能玉环成功投运。三、汽轮机的发展史15低参数中参数高参数超高参数亚临界参数初压/MPa初温/℃发电功率/MW1.33.59.013.516.5340435535550,535550,5351.5—36—2550—100125,200200,300,600亚临界及以下参数的机组(汽轮机进口参数)三、汽轮机的发展史16超临界参数机组(锅炉出口参数)机组类型蒸汽压力MPa蒸汽温度℃电厂效率%供电煤耗g/kWh亚临界机组17.0540/54038324超临界机组25.5567/56741300高温超临界25.0600/60044278超超临界机组30.0600/600/60048256高温超超临界30.070057215我国超临界机组的参数尚未形成标准系列。三、汽轮机的发展史17三、汽轮机制造工业美国通用电气公司(GE)、西屋电气公司(WH)日本日立制作所、东芝电器会社、三菱重工株式会社法国阿尔斯通-大西洋公司瑞士BBC公司中国哈尔滨汽轮机厂、上海汽轮机厂、东方汽轮机厂、北京重型电机厂、青岛汽轮厂、武汉汽轮发电机厂、杭州汽轮机厂、南京汽轮发电机厂三、汽轮机的发展史18四、汽轮机的主要技术发展采用大容量机组

提高机组的自动化水平和运行水平提高蒸汽初参数普遍采用中间再热采用联合循环系统（IntegratedGasificationCombinedCycle

）三、汽轮机的发展史19采用大容量机组3000r/min全速单轴最大容量1200MW3600r/min全速单轴最大容量1000MW（Toshiba）1500r/min半速单轴最大容量1550MW1800r/min半速单轴最大容量1380MW四、汽轮机的主要技术发展采用大容量机组有什么优势？（1）降低单位功率的投资成本比如：汽轮机机组功率千瓦造价

800MWvs500MW低17%1200MWvs800MW低15%—20%（2）单机功率越大，机组的热经济性越好。例如：600MW机组vs125MW机组热耗率低276kJ/kW•h

节约标准煤4万吨/年三、汽轮机的发展史20采用大容量机组3000r/min全速叶片：钢制1220mm;钛合金1415mmSiemens正在研制：1675-1830mm叶片→容量超过1700MW。凝汽式汽轮机的功率：提高机组容量有什么措施？（1）提高进汽量D0增大通流面积，增加末级动叶片长度3000r/min全速叶片：哈尔滨汽轮机厂制造了1200mm末级叶片(2005年)目前国内最长国电泰州电厂:1219.8mm1500r/min半速叶片：1000MW等级核电汽轮机1710mm末级叶片（2011）三、汽轮机的发展史国外21采用大容量机组凝汽式汽轮机的功率：提高机组容量有什么措施？（1）提高进汽量D0增大通流面积，增加末级动叶片长度（2）提高整机的理想比焓降ΔHt

提高蒸汽初参数，降低终参数蒸汽初、终参数还会对机组循环热效率的产生影响！三、汽轮机的发展史220300350400450500550ηt%35363738394032145T1T1’蒸汽初温对循环热效率的影响sT初温

t℃三、汽轮机的发展史23550℃500℃400℃350℃0.480.440.400.36s325411`TT1ηT036912151821初压p1MPa蒸汽初压对循环热效率的影响三、汽轮机的发展史2424681012141618200.400.410.420.430.440.450.460.470.48p2

kPa14532ss1s3s3’T0T1T背压对循环热效率的影响ηt三、汽轮机的发展史25电厂

项目蒸汽参数机组效率,%投运年份丹麦Vesk电厂407MW25.1MPa,560℃/560℃45.31992法国STAUDINGE厂550MW25MPa,540℃/560℃42.51992德国ROSTOCK电厂559MW25MPa,540℃/560℃42.51994韩国500MW24MPa,538℃/538℃41石洞口二厂600MW24.2MPa,538℃/566℃41.091992日本松蒲电厂1000MW25.2MPa,598℃/596℃441997丹麦Nordjylland电厂410MW28.5MPa,580℃/580℃/580℃471998西门子设计400-1000MW27.5MPa,589℃/600℃>451999欧洲FutureⅠ33.5MPa,610℃/630℃>502005欧洲FutureⅡ40.0MPa,700℃/720℃52-552015平圩电厂600MW(

亚临界)17MPa,537℃/537℃36.91989三、汽轮机的发展史26制约因素是什么？材料！采用大容量机组提高机组容量有什么措施？（1）提高进汽量D0增大通流面积，增加末级动叶片长度（2）提高整机的理想焓降ΔHt

提高蒸汽初参数，降低终参数全速末级叶片（1200mm~1300mm)———正在研制：1675-1830mm运行汽温（600℃~650℃）

————正在研究（700℃）汽轮机的容量可不可以想设计成多大就多大？汽轮机的运行特点？工质是高温高压的蒸汽，动叶片处于高速旋转状态！目前发展瓶颈主要在材料上，材料问题解决了，单机的功率就可以更大。对叶片材料强度及承受高温蠕变的性能要求很高！三、汽轮机的发展史27

除了火力发电汽轮机外，现代核电站汽轮机的数量正在快速增加；此外，利用地热发电、利用太阳能的发电，利用海洋温差发电等新能源利用方面的汽轮机也在试验研究中。另外，在汽轮机设计、制造和运行过程中，采用新的理论和技术，以改善汽轮机的性能，也是未来汽轮机研究的一个重要内容。例如：气体动力学方面的三维流动理论，湿蒸汽双相流动理论；设计、制造工艺、试验测量和运行监测等方面的电子计算机技术；寿命监控方面的超声检查和耗损计算以及新结构、新工艺和新材料等。能动专业发展前景广阔！三、汽轮机的发展史28四、汽轮机的分类1、按工作原理分冲动式汽轮机反动式汽轮机2、按热力特性分凝汽式汽轮机N背压式汽轮机B抽汽式汽轮机C抽汽背压式汽轮机CB多压式汽轮机29汽轮机类别主蒸汽压力（MPa)低压汽轮机0.12~1.5中压汽轮机2~4高压汽轮机6~10超高压汽轮机12~14亚临界压力汽轮机16~18超临界压力汽轮机>22.1超超临界压力汽轮机>323、按主蒸汽压力分四、汽轮机的分类30变型设计次序ΔXX-XX-XX蒸汽参数额定功率型式例：N300-16.7/538/538300MW凝汽式汽轮机,主蒸汽压力为16.7MPa，温度为538℃,再热蒸汽温度538℃。五、汽轮机的型号与表示方法汽轮机型号的组成为：31汽轮机型式代号见下表