热能与动力工程概论 第三章 叶片式流体机械修改课件

第三章叶片式流体机械2022/11/161第一节叶轮机的结构和应用范围第二节叶片式机的主要性能参数

第三节燃气轮机结构与工作原理第四节蒸汽轮机结构与工作原理第三章叶片式流体机械2022/11/111第一节叶轮机的在线教务辅导网：教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网QQ:349134187

或者直接输入下面地址：在线教务辅导网：http://www.shangfuwang第一节叶轮机的结构和应用范围2022/11/163一、叶片式流体机械概述叶片式流体机械中，能量转换是在连续绕流叶片的介质与叶轮之间进行的，叶片与流体的相互作用力是惯性力。叶片使介质的速度（大小和方向）都发生变化，产生这种变化叶片要克服流体的惯性力，从而引起对叶片的反作用力。最典型的叶片式流体机械：可逆式水泵水轮机工作机方向——泵动力机方向——水轮机第一节叶轮机的结构和应用范围2022/11/113一、叶片根据流体在叶轮内压力和速度的变化情况，叶片式流体机械可分为反击式和冲击式两类流体机械。反击式：叶轮内流体的压力和速度都发生变化，既交换动能又交换势能。

2022/11/164根据流体在叶轮内压力和速度的变化情况，叶片式流体机械可分为反2022/11/165冲击式：叶轮内流体只是速度发生变化，只交换动能。2022/11/115冲击式：叶轮内流体只是速度发生变化，只2022/11/166二、叶片式流体机械的结构两类部件：除转轮外的其他过流部件：蜗壳、固定导叶、活动导叶、尾水管（水轮机）除过流部件外的其他部件：轴、轴承、密封、调节控制部件、壳体等。为适应不同的要求，型式多样，结构形式种类很多。2022/11/116二、叶片式流体机械的结构1、叶轮的配置方式：多级式流体机械：目的：达到高水头或高能头。

要达到高水头（扬程或压力）转速要求很高，受强度限制，单级式所能产生的能量头有限。所以用多级来实现，逐级升高或降压，中间有固定导流叶栅。多级式配置可分为多级式配置串联以及多级式配置并联。

2022/11/1672022/11/1172022/11/168多级配置串联：多级配置并联：2022/11/118多级配置串联：多级配置并联：2022/11/1692、水轮机的结构（1）整体结构按轴的安装方向分为：立式和卧式。按水的流动方向分为：轴流式、贯流式、混流式、斜流式等。2022/11/1192、水轮机的结构1）轴流式水轮机组成：

引水室（蜗壳）、导水机械、转轮、尾水管、轴、轴承、传动机构。转轮区（叶片部分）水流流线轴面投影为轴向——所以称为轴流式水轮机。按叶片是否可在轮毂上转动分为：转桨、定桨两类。水流流动过程：

蜗壳——固定导叶——活动导叶

——转轮。2022/11/16101）轴流式水轮机2022/11/11102）贯流式水轮机（一般为卧式机组）特点：转轮与轴流式相同，引水室与转轮区、尾水管等轴向贯通，水流没有明显拐弯，没有蜗壳，伞式活动导叶。由于外缘线速度大，密封面积大，称为全贯流机组。全贯流机组用得少，实践中，一般用半贯流水轮机。2022/11/16112）贯流式水轮机（一般为卧式机组）2022/11/11113）混流式水轮机除转轮外，其他部分与轴流式相同。水流在混流式转轮内运动，先径向流入，再轴向流出。4）斜流式水轮机斜流式水轮机结构与轴流式类似，转轮叶片轴线与机器轴线成30°~60°的夹角，而水流在转轮内与叶片转轴成90°角。5）切击式水轮机小型的有双击式、斜击式水轮机。水流在压力作用下由喷嘴高速射出，形成动能水流并冲击水斗式叶片，将动能传递给叶片做功。水流切线方向进入叶片，所以称为切击式。2022/11/16123）混流式水轮机2022/11/1112（2）水轮机的过流部件引水室、导水机构、转轮、尾水管组成水轮机的过流系统。1）引水室作用：是按需要的速度（大小、方向）将水流引入转轮形式：开式（或明槽式）、闭式两种。开式结构水力损失小，但尺寸大，用于小型水电站。闭式又称蜗壳式。2）导水机构作用：控制和调节水轮机流量，改变水轮机的出力，导水机构、活动导叶还用来改变水流方向，适应转轮进口要求的水流条件。动作：

电调速器——导叶接力器——控制环——连杆——转臂——导叶绕自身轴旋转——改变水流方向及过水断面面积。2022/11/1613（2）水轮机的过流部件2022/11/11133）转轮：根据水流在转轮内运动的方向分为四种混流式转轮：上冠、下环、叶片组成。轴流式转轮：轮毂、叶片、泄水锥组成。轮毂内有转桨机构。斜流式转轮：叶轴与主轴交角，其余与轴流式相同。切击式转轮：圆盘上安装若干水斗组成。4）尾水管作用：将转轮出口水流引至下游，并利用转轮出口水流的部分能量。形式：直锥形（水力性能好，开挖大）、肘形管式。5）喷嘴与喷针喷嘴与喷针用于冲击式水轮机，喷嘴形成冲击射流，喷针用来调节流量。2022/11/16143）转轮：根据水流在转轮内运动的方向分为四种2022/11/3、叶片泵、风机与压缩机的结构（1）单级单吸悬臂式离心泵优点：结构简单、零件通用性好缺点：受力情况不好、占地面积大（2）单级双吸水平中开离心泵优点：两端支撑受力情况好安装检修方便，开盖即可取转子缺点：零件形状复杂、重量大2022/11/16153、叶片泵、风机与压缩机的结构2022/11/1115（3）轴流泵轴流泵的叶轮与轴流水轮机类似，分为转桨和定桨，一般采用单级。（4）节段式多级泵优点：结构紧凑、重量轻、占地小可改变级数适应不同的扬程缺点：安装检修不方便2022/11/1616节段式多级泵（3）轴流泵2022/11/1116节段式多级泵（5）多级离心式压缩机（6）废气增压涡轮机组由一台燃气轮机和一台离心式压缩机组成。（7）航空发动机用离心式压缩机高温燃气推动涡轮旋转，涡轮同时带动螺旋桨和压缩机叶轮旋转。涡轮排出的燃气从喷口喷出，将再产生一部分推力。（8）立式轴流泵立式轴流泵的叶轮与轴流式水轮机相同。轴流泵分为转桨与定桨两种。（9）多级轴流式压缩机轴流泵通常只用单级，但轴流式压缩机通常是多级的，且级数很多。2022/11/1617（5）多级离心式压缩机2022/11/11174、叶片泵、风机与压缩机的过流部件（1）

吸入室作用：按要求的速度和方向将流体引入叶轮型式：直锥管形、弯管形、半螺旋形及环形等形状（2）叶轮泵和压缩机的叶轮基本形态相同，都可分为离心式、混流式和轴流式。（3）压水室与扩压元件作用：收集介质送往下一级或管道中，同时将介质的一部分速度能转换成为压力能以进一步提高压力。2022/11/16184、叶片泵、风机与压缩机的过流部件2022/11/1118三、叶片式流体机械的应用范围1.电力行业目前的电力生产主要是热力发电、水力发电和核能发电。在核电站中，二次蒸汽回路中需用与火电站相同的泵，一次回路中主循环泵是该回路的唯一回转机械，高温高压下工作，为关键设备之一。下表给出了核电站用泵参数。2022/11/1619三、叶片式流体机械的应用范围2022/11/1119水轮机是水力发电的关键部件。水力发电的生产过程主要有主机系统、辅机系统。除水轮机外，水电厂油气水等辅机系统中，也要应用大量的水泵、油泵、压缩机等流体机械。2、水利工程水利工程（灌溉、排涝、供水），都需要相应容量的泵。大型引水提水工程中应用到大型高扬程（离心泵）、大型大流量可调泵（轴流混流泵）。排水排涝应用低扬程大流量泵的应用。节水灌溉技术也大量用泵或其他形式的流体机械。2022/11/1620水轮机是水力发电的关键部件。2022/11/11203、化学工业化工装置大型化对泵和压缩机的性能参数的要求越来越高。化工流程用泵和压缩机经常需要输送特殊的介质，对泵和压缩机的设计制造提出了各种特殊要求。4、石油工业泵和压缩机是石油天然气钻探、开采、传输和加工过程中的重要设备。5、钢铁工业钢铁的冶炼过程中需要大量的空气和氧气支持燃烧，因此需要风机。生产过程中也需要消耗大量的水，在供水和水处理方面使用泵的数量也很多。高炉鼓风机通常使用轴流压缩机。2022/11/16213、化学工业2022/11/11216、动力工程燃气轮机压缩机涡轮增压机动力风源液力传动装置7、制冷与低温空调压缩机——制冷装置中的重要设备膨胀机——使气体（制冷剂）实现绝热等熵膨胀2022/11/16226、动力工程2022/11/11228、采矿工业矿井的排水与通风需要配备大量的泵和风机碴浆泵用来输送物料9、航天技术燃料输送泵是火箭发动机的重要组成部分，常采用液压装置作为执行元件，用特殊的离心泵作为液压系统动力源。10、其他环境工程其他多种高技术设备，液压控制都离不开流体机械。2022/11/16238、采矿工业2022/11/1123第二节叶片式流体机械的主要性能参数2022/11/1624流体机械的性能参数定义：表示流体机械性能的一些参数包括：流量、能头、转速、功率、效率等。一、流量定义：单位时间内通过机器的介质的（体积或质量）的量。流量表示质量守恒定理如果机器不泄漏，通过机器各个过流断面的质量流量是相同的。第二节叶片式流体机械的主要性能参数2022/11/1124二、能量头——叶轮式流体机械的重要参数定义：

单位质量（或体积）介质通过叶轮与机器所交换的能量，即机器进出口断面单位质量（或体积）介质所具有的能量差。以液体为介质的水泵和水轮机，常用液柱高表示单位重力液体的能量，单位为m，方便直观。对于不可压缩流体，可以不考虑内能的变化，能量差可以用机器的进出口断面的压能、动能、位能表示。单位重量液体能量的差值H在水轮机中称为水头，在叶片泵中称为扬程2022/11/1625二、能量头——叶轮式流体机械的重要参数2022/11/112用“1”表示进口，“2”表示出口，则：“±”号分别表示水泵的扬程和水轮机的水头。水电站静水头——上下游水位差Hst电站水头：此式成立条件：水库面积大，下游河道流速小。2022/11/1626

用“1”表示进口，“2”表示出口，则：“±”号分别表示水泵的2022/11/1627对于泵装置，装置扬程的定义是泵将单位重量液体从一个容器抽送到另一个容器所做的功。2022/11/1127对于泵装置，装置扬程的定义是泵将单位装置净扬程的意义：

在容器中的流速相对于泵内流速很小，则2022/11/1628装置净扬程的意义：

在容器中的流速相对于泵内流速很小，则20能量头：

机器进出口截面单位质量的液体所具有的能量差，用h表示，

这是一个与重力无关的能量指标。风机的压升：机器进、出口断面单位体积（1m3）气体能量的差值，也简称压力。2022/11/1629能量头：

机器进出口截面单位质量的液体所具有的能量差，用h表2022/11/1630

2022/11/1130

当不考虑损失时，还可写成2022/11/1631来表示介质能量提高的程度。当不考虑损失时，还可写成

当不考虑损失时，还可写成2022/11/1131来表示介质能2022/11/1632

2022/11/1132

由于损失的存在，机器功率与流体功率之间有一差值ΔP。用效率来衡量损失的大小，则有上式给出整机总效率，总损失包括了机器各部分的各种能量损失。2022/11/1633

由于损失的存在，机器功率与流体功率之间有一差值ΔP。用效率来2022/11/1634泵与通风机特性曲线2022/11/1134泵与通风机特性曲线一、燃气轮机概述全称：燃气涡轮发动机，它是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的外燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。工作介质：从周围大气吸入的空气与活塞式发动机相比，具有下列优势：（1）功率大，单台燃气轮机的输出功率可达数千瓦以上；（2）在功率相同的条件下，燃气轮机的重量比活塞式发动机轻得多；（3）不需要冷却水系统。第三节 燃气轮机结构及工作原理2022/11/1635一、燃气轮机概述第三节 燃气轮机结构及工作原理2022/11二、燃气轮机的结构燃气轮机有重型和轻型两类。重型：零件较为厚重，大修周期长，寿命可达10万小时以上。轻型：结构紧凑而轻，所用材料较好，其中以航机的结构为最紧凑、最轻，但寿命较短。燃气轮机主机的三大部件：压气机、燃烧室、透平其他组成系统：控制调节系统、启动系统、润滑油系统、燃料系统等。2022/11/1636二、燃气轮机的结构2022/11/11361、压气机功能：利用高速旋转的叶片对空气作功以提高空气压力主要性能参数：转速、空气流量、增压比和效率等（1）离心式压气机组成：导风轮、叶轮、扩压器等优点：结构简单工作可靠，性能比较稳定缺点：效率较低，迎风面积大。2022/11/1637离心式压气机1、压气机2022/11/1137离心式压气机2022/11/1638（2）轴流式压气机组成：转子（工作轮）、静子（整流器）分类按工作原理和构造型式分为：活塞式压气机、叶轮式压气机、罗茨式压气机；按气流的相对速度：亚音速、跨亚音速和超音速。轴流式压气机2022/11/1138（2）轴流式压气机轴流式压气机2、燃烧室燃烧室位于压气机与涡轮之间，由燃烧室壳体、火焰筒、点火器、喷嘴、旋流器等部件及一些小零件组成。2022/11/1639图燃烧室的结构1-外壳；2-火焰管；3-冷却鱼鳞孔；4-点火器；5-过渡锥顶；6-配气盖板；7-燃料喷嘴；8-燃烧区；9-混合区；10-旋流器；11-一次射流孔；12-混合射流孔；13-环腔；14-燃气导管2022/11/1139图燃烧室的结构（1）分管型燃烧室每个圆管火焰管有各自的外壳，组成一个单管。各个单管之间有联焰管传焰。优点：调试用气量少；

强度和刚性好；

装拆维护方便。缺点：迎风面积最大；

空间利用率低；

重量最大；

与压气机出口环形气流配合不好；

很难得到周向均匀的温度场。2022/11/1640（1）分管型燃烧室2022/11/11402022/11/1641（2）环管型燃烧室把几个单独的火焰管放在一个环形外壳内，火焰管之间有联焰管进行传焰。优点：迎风面积较小；用含1~3个火焰管的试件可试验，无需很大的气源；缺点：气动布局差，扩压器设计困难；出口燃气周向温度场不如环形燃烧室好；重量比环形燃烧室重。2022/11/1141（2）环管型燃烧室2022/11/1642（3）环型燃烧室火焰管及壳体都是同心环结构，无联焰管。优点：空间利用率最高，迎风面积最小；

能与压气机配合获得最佳气动设计，压力损失最小；

可获得均匀的出口周向温度场。缺点：调试时需要大型气源；

火焰管刚性差；

装拆维修困难。2022/11/1142（3）环型燃烧室3、

涡轮组成：导向器及机匣、转子及支承系统、冷却系统工作特点：温度很高，分布不均匀；转速高，因此离心负荷大，平衡困难；功率大，且级数少。技术要求：高效率

尺寸小且结构紧凑

足够的强度

热定心好

热应力小

好的冷却系统和合适的材料2022/11/16433、涡轮2022/11/11432022/11/1644（1）涡轮转子涡轮转子的结构由工作叶片、涡轮盘以及涡轮轴组成。特点：工作叶片厚且横截面弯曲大；截面沿高度变化大；通道为收敛型；做功量大，通道形式为内径或等中径。（2）涡轮盘工作条件：高转速和温度沿半径方向分布不均匀剖面形状：一般为对称、开孔且边缘加厚

2022/11/1144（1）涡轮转子（3）转子（4）涡轮静子组成：机匣、导向器（5）冷却系统目的：提高涡轮前温度、温度场均匀减小热应力；减低零件的温度以及使燃气与零件分开。4、燃气轮机发电的主要辅助系统（1）进气系统（2）排气系统（3）启动系统（4）燃料系统（5）电器部分、专用的控制系统等2022/11/1645（3）转子4、燃气轮机发电的主要辅助系统2022/11三、燃气轮机工作原理压气机连续地从大气中吸入空气并将其压缩。压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧,成为高温燃气，随即流入燃气透平中膨胀作功，推动透平叶轮带着压气机叶轮一起旋转。燃气轮机的工作过程：简单循环、回热循环和复杂循环。开式循环：工质来自大气，最后又排至大气。影响燃气轮机效率的两个主要因素：

燃气初温、压气机的压缩比提高燃气初温，并相应提高压缩比，可使燃气轮机效率显著提高。2022/11/1646三、燃气轮机工作原理2022/11/11462022/11/16471、压气机工作原理压气机的作用：将外界空气吸入并压缩到一定压力，形成连续的由前向后的空气流动。（1）级的压缩原理经压气机多级压缩后，空气压力便逐级提高到规定值。（2）进气导向器工作原理压气机的进口处安装正预旋进气导向器后，使气流预先沿工作轮扭转一个角度，使进入第一级工作轮的气流相对速度较小，从而减小了损失，提高压气机的效率。2022/11/11471、压气机工作原理2、燃烧室工作原理将燃料与高压空气混合，点火燃烧，使燃料的化学能转化为热能的一种组件。2022/11/1648气流在燃烧室内的流动情况2、燃烧室工作原理2022/11/1148气流在燃烧室内的流3、涡轮工作原理涡轮的作用：将经压气机压缩和燃烧室加温的燃气流的热能，转变为带动压气机、附件传动及输出轴输出功率。涡轮按能量转换过程的不同分为冲击式和反应式两种。2022/11/1649涡轮工作原理3、涡轮工作原理2022/11/1149涡轮工作原理2022/11/16502022/11/11502022/11/16512022/11/1151一、蒸汽轮机概述蒸汽轮机全称叫蒸汽涡轮发动机，是一种撷取（将水加热后形成的）水蒸汽之动能转换为涡轮转动的动能的机械。它通过燃烧燃料（煤或油等），将水加热成高压水蒸气，水蒸气从喷嘴中高速喷出，推动叶轮转动，以达到热能转换成动能。利用蒸汽使叶轮转动的机器叫“蒸汽轮机”或“汽轮机”。优点：功率大、效率高、结构简单、易损件少，运行安全可靠，调速方便、振动小、噪音小、防爆等。蒸汽轮机种类繁多，可根据其工作原理、性能、结构特点分类。第四节 蒸汽轮机的结构和工作原理2022/11/1652一、蒸汽轮机概述第四节 蒸汽轮机的结构和工作原理2022/1二、蒸汽轮机的结构与作用原理蒸汽轮机由一个中央很厚的钢盘和钢盘外沿弧形叶片所组成。汽轮机包括汽轮机本体、调节保安装置及辅助设备三大部分。汽轮机的本体结构一般可分为静止部分和转动部分。静止部分包括汽缸、进汽部分、喷嘴、隔板、汽封、滑销系统、加热系统和轴承等部件。转动部分包括主轴、叶轮、叶片和联轴器等。2022/11/16532022/11/1153背压式工业汽轮机

2022/11/1654凝气式汽轮机背压式工业汽轮机2022/11/1154凝气式汽轮机1、静止部分（1）汽缸作用：将蒸汽与大气隔绝，形成蒸汽完成能量转换的封闭空间。此外，它还要支撑汽轮机的其他静止部件，如：隔板、隔板套、喷嘴汽室等。汽缸一般做成水平中分形式按蒸汽在汽轮机内流动的特点，汽缸的高中压部分承受蒸汽的内压力，低压部分有一部分缸体承受外部的大气压汽轮机的受力2022/11/16551、静止部分2022/11/11552022/11/16561）高中压缸高中压部分为合并双层缸结构，其内外缸均为合金钢铸造而成，沿水平中分面分为上缸和下缸，上、下缸是用双头大螺栓连接。原理：采用双层缸结构，每层汽缸的壁厚和法兰尺寸都大大减小，内缸承受高温，而蒸汽的高压由内外缸共同承担。高中压合并汽缸剖面图2022/11/11561）高中压缸高中压合并汽缸剖面图2）低压缸1）结构：低压缸由一个外缸和两层内缸组成。低压外缸和内缸均由焊接的上缸和下缸组成，外缸垂直分为两部分，并各在水平中分面上形成上缸和下缸。2）运行原理低压缸剖面图2022/11/16572）低压缸低压缸剖面图2022/11/1157（2）进气部分指调节汽阀后蒸汽进入汽缸第一级喷嘴这段区域。包括调节汽阀至喷嘴室的主蒸汽导管、导管与汽缸的连接部分和喷嘴室，是汽缸中承受蒸汽压力和温度最高的部分。1）喷嘴室作用：从进口管道通入蒸汽并支承喷嘴部件，高压缸喷嘴室入口是与内缸焊接在一起的，并在径向和周围方向有导向键定位。2）调节气阀再热主汽门和再热调节汽门组成联合汽门，分布在汽轮机两侧各一个，再热调节阀的出口与中压进汽喷嘴之间也采用滑动连接，这两个位置均在下缸底部2022/11/1658（2）进气部分2022/11/1158（3）滑销系统滑销系统是保证汽缸定向自由膨胀并能保持轴线不变的一种装置。一般由立销、横销、纵销、角销组成。立销引导气缸沿轴向和垂直方向自由膨胀；横销引导气缸横向自由膨胀；纵销引导气缸和轴承箱沿轴向自由膨胀；角销也称压板，是防止轴承箱在轴向滑动时一端翘起。作用：保持汽缸能自由膨胀，以免形成过大应力引起变形；保持汽缸和转子的中心一致，避免因机体膨胀造成中心变化，导致机组振动或动、静之间的摩擦；

使汽缸等静止部件与转子的轴向与径向间隙符合要求。2022/11/1659（3）滑销系统2022/11/1159（4）隔板与隔板套1）隔板主要部件：外环、外围带、静叶栅、内围带、隔板体等。隔板一般做成沿水平中分的两块，便于安装拆卸隔板上的喷嘴，具有良好的空气动力性能、足够的表面光洁度和正确的出汽角。按其结构一般可分为装配型和焊接型两种2）隔板套作用：固定隔板。分为上下两半，二者通过中分面法兰用螺栓和定位螺栓连接在一起。2022/11/1660（4）隔板与隔板套2022/11/1160（5）气封汽轮机高压端轴封称为高压轴封，在单缸汽轮机中称为前轴封。低压端轴封称为低压轴封，在单缸汽轮机中又称为后轴封。装在隔板汽封槽中的汽封称为隔板汽封。装在隔板上与围带配合防止漏汽的又称为围带汽封。1）结构目前广泛采用的是高低齿型的梳齿结构2）分类按其安装位置的不同，分为通流部分汽封、隔板（或静叶环）汽封、轴端汽封。按结构形式不同，分为曲径式、碳精式和水封式等。2022/11/1661

高低齿型轴封1-弹簧片；2-轴封套；3-轴封环；4-轴（5）气封2022/11/1161高低齿型轴封2022/11/1662（6）喷嘴与喷嘴组1）喷嘴除了采用单个喷嘴的小汽轮机外，汽轮机的级都包括静叶栅和动叶栅。静叶栅是由若干个静叶片（又称导叶）构成的。2）喷嘴组通常将安装在调节气室上的喷嘴组合简称为喷嘴组，它是由喷嘴组外缘、喷嘴和喷嘴组内缘组成。2022/11/1162（6）喷嘴与喷嘴组（7）轴承作用：承受转子全部重力并且确定转子在气缸中的正确位置。分类支持轴承推力轴承安装位置支持轴承位于汽轮发电机组各转子的端部；推力轴承位于汽轮机高、中压或中、低转子间的轴承座内或前轴承座内。支撑方式猫爪轴承座支撑方式汽缸通过外伸撑脚直接安放在基础台板上大功率汽轮机采用猫爪轴承座支撑方式2022/11/1663（7）轴承2022/11/11632、转动部分汽轮机所有转动部件的组合体称为转子。主要包括：主轴、叶轮、叶片等部件。蒸汽轮机转子1-危急遮断器孔；2-轴位移凸肩；3-推力盘；4-前径向轴承；5-前汽封；6-内汽封；7-调节级；8-转鼓段；9-低压段；10-后气封；11-后径向轴承挡；12-盘车棘轮；13-盘车油轮；14-联轴器挡；15-后端平衡面；16-主平衡面；17-前段平衡面2022/11/16642、转动部分蒸汽轮机转子2022/11/1164我国国产机组主要采用的转子形式：套装式转子——转子上的叶轮，轴封套，连轴节等部分是分别加工，热套在主轴上；锻件尺寸小，加工方便，质量容易得到保障。整锻式转子——叶轮、轴封、联轴节等部件与主轴系由一整体部件加工而成，无热套部件；强度和刚度较套装转子大，结构紧凑，轴向尺寸短，机械加工和装配量小。组合转子；焊接式转子——由若干个叶轮和两个端轴拼焊而成。强度好，相对质量小，结构紧凑，刚度大。国产中小型、中等参数以下的机组的转子都采用套装式结构。2022/11/1665我国国产机组主要采用的转子形式：2022/11/11651、叶轮叶轮的结构分为三个部分：轮缘部分：是安装叶片的部分，具有与叶根结构相配合的形状。轮毂部分：通过它叶轮套在轴上。轮体部分：是把轮缘与轮毂联成一体的中间部分。2、叶片叶片由叶根、工作部分和顶部组成。1）叶根作用：将叶片固定在叶轮上常用的叶根有：T型、菌型叶根、叉形叶根、枞树型叶根。2022/11/16661、叶轮2022/11/11662）工作部分工作部分是叶片的主要部分，蒸汽从这里通过，将动能转化为机械功。3）叶顶一般做成铆钉状，上面有套装围带作用：加强叶片强度、减少了漏汽围带的几种形式：铆接围带、整体围带、弹性拱型围带4）叶片的安装方式：周向埋入法轴向埋入法径向跨装法2022/11/16672）工作部分2022/11/11673、调速控制系统目的：将汽轮机稳定在一定转速原理：根据汽轮机的转矩和转速相应变化的关系，利用转速变化作为讯号来进行调节。组成：起动装置、安全装置、保安装置、调速器、监视装置1）起动装置作用：打开速关阀原理：起动装置由危急保安装置来的压力油，作为起动油进入起动装置，随着操纵杆的移动，滑阀也随之移动，依次接通起动油压和速关油压，将速关阀打开。2022/11/16683、调速控制系统2022/11/11682022/11/16692）安全装置—速关阀 位置：水平安装在汽轮机汽缸的进汽管路上组成：阀体、滤网和油缸等作用：在运行中出现事故时，最短时间内切断进入汽轮机的蒸汽。速关阀结构图2022/11/11692）安全装置—速关阀 速关阀结构图3）保安装置结构与作用原理结构：危急遮断滑阀及其壳体通过托架装在前轴承座上，滑阀可以在衬套中沿水平方向滑动。滑阀上有两个控制凸肩，衬套与滑阀凸肩相应的端面起对凸肩的限位和油路的密封作用。原理：当汽轮机在运行中出现故障时，危急保安装置开始运作，将速关阀的速关油泄掉，使速关阀迅速关闭，切断汽轮机进汽。危急保安装置

2022/11/16703）保安装置结构与作用原理危急保安装置2022/11/114）电磁阀位置：两位三通电磁阀装在进入保安系统的压力油管路上。作用：切断进入危急保安装置的压力油。2022/11/16712022/11/11712022/11/16725）错油门与油动机油动机通过错油门将由调速器输出的二次油压信号转换成油缸活塞的行程，并通过杠杆系统操纵调节气阀的开度，使进入汽轮机的蒸汽流量与所要求的流量或功率相适应。错油门从二次油路中得到信号，并控制作为动力的压力油进入活塞上下腔。6）调速器常见的调速器型式：双脉冲式、SRIV型、WoodwardPG-PL型、WOODWARD505电子调速器。错油门与油动机2022/11/11725）错油门与油动机错油门与油动机4、辅助设备（1）冲击式盘车装置1）冲击式盘车装置结构组成：电磁阀、压力油缸、活塞、框架2）冲击式盘车装置作用原理冲击式盘车装置在每次运动中都使汽轮机转子旋转一定的角度，以满足让转子连续而有节奏的转动而不引起危及汽轮机的再运行。2022/11/1673冲击式盘车装置结构4、辅助设备2022/11/1173冲击式盘车装置结构（2）油系统设备及各部分作用油系统组成：贮油箱、油泵、油冷却器、油过滤器、安全阀、止回阀、调压阀、控制阀以及高位油箱、蓄压器、油管路等。1）油箱作用：储油、分离空气、水分和各种机械杂质及气泡。2）油泵工业汽轮机油系统油泵类型：主油泵、辅助油泵和事故油泵等。3）油冷却器油冷却器是一种表面式热交换器，油走管外，冷却水走管内，用来降低油质的温度，使油温保持在35~40℃之间。一台机组中常备有两台以上的油冷却器，即可保证冷却效果，又可轮换进行检修。2022/11/1674（2）油系统设备及各部分作用2022/11/11744）油过滤器位置：安装在油冷却器之后常用的过滤器为网式或纸制滤芯，一般设置两台。5）高位油箱（事故油箱）位置：安装在机组高5~8m处作用：确保机组在发生停电或停车事故时，机器每个润滑油部位具有必要的润滑油。6）油蓄压器作用：在润滑油系统中设有油蓄能器用来稳定润滑油压力。2022/11/16754）油过滤器2022/11/1175（3）抽气器作用：将漏入凝汽器内的空气和蒸汽中所含的不凝汽气体连续不断地抽出，保持凝汽器始终在高度真空下运行。1）抽气器的结构2）工作原理2022/11/1676（3）抽气器2022/11/11762022/11/16773）抽气器分类射汽抽气器：以过热蒸汽为工作介质射水抽气器：以水作为工作介质启动抽气器作用：在汽轮机启动前抽出汽轮机和凝汽器内的大量空气，使凝汽器内加快建立真空的速度，缩短机组的启动时间。优点：抽气量大，结构简单。缺点：建立的真空较低，工质不能回收，直接排入大气，热损失大，不经济。在运行中一般情况下不使用启动抽气器，只将它作为一种备用设备。2022/11/11773）抽气器分类2022/11/1678b）主抽气器组成：两只射汽抽气器和两个冷却器，称为二级抽气器。两级抽气机示意图1、第一级；2、中间冷却器；3、第二级；4、外冷却器；5、排空气口2022/11/1178b）主抽气器两级抽气机示意图三、蒸汽轮机工作原理蒸汽轮机是将蒸汽的热能转换成机械能的蜗轮式机械。在蒸汽轮机中，蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变为动能。如图所示，高速汽流流经动叶片4时，由于汽流方向改变，产生了对叶片的冲动力，推动叶轮3旋转做功，将蒸汽的动能变成轴旋转的机械能，带动机轴一起转动。单级冲动式汽轮机示意图1-喷嘴；2-轴；3-叶轮；4-动叶片2022/11/1679三、蒸汽轮机工作原理单级冲动式汽轮机示意图2022/11/1单级汽轮机：只有一列喷嘴和一列动叶片组成的汽轮机多级汽轮机：由几个单级串联起来组成的汽轮机采用多级汽轮机的原因由于高压蒸汽一次降压后汽流速度极高，因而叶轮转速极高，将超过目前材料允许的强度。因此采用压力分级法，每次在喷嘴中压力降都不大，因而汽流速度也不高。高压蒸汽经多级叶轮后能量既得到充分利用而叶轮转速也不超过材料强度许可范围。速度分级：如果由于蒸汽离开每一级叶片的流速仍高，为了充分利用汽流的动能，可用导向叶片将汽流引入第二排叶片中（每一个叶轮可安装二排叶片）进一步推动转轴做功。2022/11/16802022/11/1180为了保证蒸汽轮机正常工作，需配置必要的附属设备，如管道、阀门、凝汽器等，汽轮机及其附属设备的组合称为汽轮机设备。蒸汽轮机设备组成图1-主汽阀；2-调节阀；3-汽轮机；4-凝汽器；5-抽汽器；6-循环水泵；7-凝结水泵；8-低压加热器；9-除氧器；10-除水泵；11-高压加热器2022/11/1681为了保证蒸汽轮机正常工作，需配置必要的附属设备，如管道、阀门第三章叶片式流体机械2022/11/1682第一节叶轮机的结构和应用范围第二节叶片式机的主要性能参数

第三节燃气轮机结构与工作原理第四节蒸汽轮机结构与工作原理第三章叶片式流体机械2022/11/111第一节叶轮机的在线教务辅导网：教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网QQ:349134187

或者直接输入下面地址：在线教务辅导网：http://www.shangfuwang第一节叶轮机的结构和应用范围2022/11/1684一、叶片式流体机械概述叶片式流体机械中，能量转换是在连续绕流叶片的介质与叶轮之间进行的，叶片与流体的相互作用力是惯性力。叶片使介质的速度（大小和方向）都发生变化，产生这种变化叶片要克服流体的惯性力，从而引起对叶片的反作用力。最典型的叶片式流体机械：可逆式水泵水轮机工作机方向——泵动力机方向——水轮机第一节叶轮机的结构和应用范围2022/11/113一、叶片根据流体在叶轮内压力和速度的变化情况，叶片式流体机械可分为反击式和冲击式两类流体机械。反击式：叶轮内流体的压力和速度都发生变化，既交换动能又交换势能。

2022/11/1685根据流体在叶轮内压力和速度的变化情况，叶片式流体机械可分为反2022/11/1686冲击式：叶轮内流体只是速度发生变化，只交换动能。2022/11/115冲击式：叶轮内流体只是速度发生变化，只2022/11/1687二、叶片式流体机械的结构两类部件：除转轮外的其他过流部件：蜗壳、固定导叶、活动导叶、尾水管（水轮机）除过流部件外的其他部件：轴、轴承、密封、调节控制部件、壳体等。为适应不同的要求，型式多样，结构形式种类很多。2022/11/116二、叶片式流体机械的结构1、叶轮的配置方式：多级式流体机械：目的：达到高水头或高能头。

要达到高水头（扬程或压力）转速要求很高，受强度限制，单级式所能产生的能量头有限。所以用多级来实现，逐级升高或降压，中间有固定导流叶栅。多级式配置可分为多级式配置串联以及多级式配置并联。

2022/11/16882022/11/1172022/11/1689多级配置串联：多级配置并联：2022/11/118多级配置串联：多级配置并联：2022/11/16902、水轮机的结构（1）整体结构按轴的安装方向分为：立式和卧式。按水的流动方向分为：轴流式、贯流式、混流式、斜流式等。2022/11/1192、水轮机的结构1）轴流式水轮机组成：

引水室（蜗壳）、导水机械、转轮、尾水管、轴、轴承、传动机构。转轮区（叶片部分）水流流线轴面投影为轴向——所以称为轴流式水轮机。按叶片是否可在轮毂上转动分为：转桨、定桨两类。水流流动过程：

蜗壳——固定导叶——活动导叶

——转轮。2022/11/16911）轴流式水轮机2022/11/11102）贯流式水轮机（一般为卧式机组）特点：转轮与轴流式相同，引水室与转轮区、尾水管等轴向贯通，水流没有明显拐弯，没有蜗壳，伞式活动导叶。由于外缘线速度大，密封面积大，称为全贯流机组。全贯流机组用得少，实践中，一般用半贯流水轮机。2022/11/16922）贯流式水轮机（一般为卧式机组）2022/11/11113）混流式水轮机除转轮外，其他部分与轴流式相同。水流在混流式转轮内运动，先径向流入，再轴向流出。4）斜流式水轮机斜流式水轮机结构与轴流式类似，转轮叶片轴线与机器轴线成30°~60°的夹角，而水流在转轮内与叶片转轴成90°角。5）切击式水轮机小型的有双击式、斜击式水轮机。水流在压力作用下由喷嘴高速射出，形成动能水流并冲击水斗式叶片，将动能传递给叶片做功。水流切线方向进入叶片，所以称为切击式。2022/11/16933）混流式水轮机2022/11/1112（2）水轮机的过流部件引水室、导水机构、转轮、尾水管组成水轮机的过流系统。1）引水室作用：是按需要的速度（大小、方向）将水流引入转轮形式：开式（或明槽式）、闭式两种。开式结构水力损失小，但尺寸大，用于小型水电站。闭式又称蜗壳式。2）导水机构作用：控制和调节水轮机流量，改变水轮机的出力，导水机构、活动导叶还用来改变水流方向，适应转轮进口要求的水流条件。动作：

电调速器——导叶接力器——控制环——连杆——转臂——导叶绕自身轴旋转——改变水流方向及过水断面面积。2022/11/1694（2）水轮机的过流部件2022/11/11133）转轮：根据水流在转轮内运动的方向分为四种混流式转轮：上冠、下环、叶片组成。轴流式转轮：轮毂、叶片、泄水锥组成。轮毂内有转桨机构。斜流式转轮：叶轴与主轴交角，其余与轴流式相同。切击式转轮：圆盘上安装若干水斗组成。4）尾水管作用：将转轮出口水流引至下游，并利用转轮出口水流的部分能量。形式：直锥形（水力性能好，开挖大）、肘形管式。5）喷嘴与喷针喷嘴与喷针用于冲击式水轮机，喷嘴形成冲击射流，喷针用来调节流量。2022/11/16953）转轮：根据水流在转轮内运动的方向分为四种2022/11/3、叶片泵、风机与压缩机的结构（1）单级单吸悬臂式离心泵优点：结构简单、零件通用性好缺点：受力情况不好、占地面积大（2）单级双吸水平中开离心泵优点：两端支撑受力情况好安装检修方便，开盖即可取转子缺点：零件形状复杂、重量大2022/11/16963、叶片泵、风机与压缩机的结构2022/11/1115（3）轴流泵轴流泵的叶轮与轴流水轮机类似，分为转桨和定桨，一般采用单级。（4）节段式多级泵优点：结构紧凑、重量轻、占地小可改变级数适应不同的扬程缺点：安装检修不方便2022/11/1697节段式多级泵（3）轴流泵2022/11/1116节段式多级泵（5）多级离心式压缩机（6）废气增压涡轮机组由一台燃气轮机和一台离心式压缩机组成。（7）航空发动机用离心式压缩机高温燃气推动涡轮旋转，涡轮同时带动螺旋桨和压缩机叶轮旋转。涡轮排出的燃气从喷口喷出，将再产生一部分推力。（8）立式轴流泵立式轴流泵的叶轮与轴流式水轮机相同。轴流泵分为转桨与定桨两种。（9）多级轴流式压缩机轴流泵通常只用单级，但轴流式压缩机通常是多级的，且级数很多。2022/11/1698（5）多级离心式压缩机2022/11/11174、叶片泵、风机与压缩机的过流部件（1）

吸入室作用：按要求的速度和方向将流体引入叶轮型式：直锥管形、弯管形、半螺旋形及环形等形状（2）叶轮泵和压缩机的叶轮基本形态相同，都可分为离心式、混流式和轴流式。（3）压水室与扩压元件作用：收集介质送往下一级或管道中，同时将介质的一部分速度能转换成为压力能以进一步提高压力。2022/11/16994、叶片泵、风机与压缩机的过流部件2022/11/1118三、叶片式流体机械的应用范围1.电力行业目前的电力生产主要是热力发电、水力发电和核能发电。在核电站中，二次蒸汽回路中需用与火电站相同的泵，一次回路中主循环泵是该回路的唯一回转机械，高温高压下工作，为关键设备之一。下表给出了核电站用泵参数。2022/11/16100三、叶片式流体机械的应用范围2022/11/1119水轮机是水力发电的关键部件。水力发电的生产过程主要有主机系统、辅机系统。除水轮机外，水电厂油气水等辅机系统中，也要应用大量的水泵、油泵、压缩机等流体机械。2、水利工程水利工程（灌溉、排涝、供水），都需要相应容量的泵。大型引水提水工程中应用到大型高扬程（离心泵）、大型大流量可调泵（轴流混流泵）。排水排涝应用低扬程大流量泵的应用。节水灌溉技术也大量用泵或其他形式的流体机械。2022/11/16101水轮机是水力发电的关键部件。2022/11/11203、化学工业化工装置大型化对泵和压缩机的性能参数的要求越来越高。化工流程用泵和压缩机经常需要输送特殊的介质，对泵和压缩机的设计制造提出了各种特殊要求。4、石油工业泵和压缩机是石油天然气钻探、开采、传输和加工过程中的重要设备。5、钢铁工业钢铁的冶炼过程中需要大量的空气和氧气支持燃烧，因此需要风机。生产过程中也需要消耗大量的水，在供水和水处理方面使用泵的数量也很多。高炉鼓风机通常使用轴流压缩机。2022/11/161023、化学工业2022/11/11216、动力工程燃气轮机压缩机涡轮增压机动力风源液力传动装置7、制冷与低温空调压缩机——制冷装置中的重要设备膨胀机——使气体（制冷剂）实现绝热等熵膨胀2022/11/161036、动力工程2022/11/11228、采矿工业矿井的排水与通风需要配备大量的泵和风机碴浆泵用来输送物料9、航天技术燃料输送泵是火箭发动机的重要组成部分，常采用液压装置作为执行元件，用特殊的离心泵作为液压系统动力源。10、其他环境工程其他多种高技术设备，液压控制都离不开流体机械。2022/11/161048、采矿工业2022/11/1123第二节叶片式流体机械的主要性能参数2022/11/16105流体机械的性能参数定义：表示流体机械性能的一些参数包括：流量、能头、转速、功率、效率等。一、流量定义：单位时间内通过机器的介质的（体积或质量）的量。流量表示质量守恒定理如果机器不泄漏，通过机器各个过流断面的质量流量是相同的。第二节叶片式流体机械的主要性能参数2022/11/1124二、能量头——叶轮式流体机械的重要参数定义：

单位质量（或体积）介质通过叶轮与机器所交换的能量，即机器进出口断面单位质量（或体积）介质所具有的能量差。以液体为介质的水泵和水轮机，常用液柱高表示单位重力液体的能量，单位为m，方便直观。对于不可压缩流体，可以不考虑内能的变化，能量差可以用机器的进出口断面的压能、动能、位能表示。单位重量液体能量的差值H在水轮机中称为水头，在叶片泵中称为扬程2022/11/16106二、能量头——叶轮式流体机械的重要参数2022/11/112用“1”表示进口，“2”表示出口，则：“±”号分别表示水泵的扬程和水轮机的水头。水电站静水头——上下游水位差Hst电站水头：此式成立条件：水库面积大，下游河道流速小。2022/11/16107

用“1”表示进口，“2”表示出口，则：“±”号分别表示水泵的2022/11/16108对于泵装置，装置扬程的定义是泵将单位重量液体从一个容器抽送到另一个容器所做的功。2022/11/1127对于泵装置，装置扬程的定义是泵将单位装置净扬程的意义：

在容器中的流速相对于泵内流速很小，则2022/11/16109装置净扬程的意义：

在容器中的流速相对于泵内流速很小，则20能量头：

机器进出口截面单位质量的液体所具有的能量差，用h表示，

这是一个与重力无关的能量指标。风机的压升：机器进、出口断面单位体积（1m3）气体能量的差值，也简称压力。2022/11/16110能量头：

机器进出口截面单位质量的液体所具有的能量差，用h表2022/11/16111

2022/11/1130

当不考虑损失时，还可写成2022/11/16112来表示介质能量提高的程度。当不考虑损失时，还可写成

当不考虑损失时，还可写成2022/11/1131来表示介质能2022/11/16113

2022/11/1132

由于损失的存在，机器功率与流体功率之间有一差值ΔP。用效率来衡量损失的大小，则有上式给出整机总效率，总损失包括了机器各部分的各种能量损失。2022/11/16114

由于损失的存在，机器功率与流体功率之间有一差值ΔP。用效率来2022/11/16115泵与通风机特性曲线2022/11/1134泵与通风机特性曲线一、燃气轮机概述全称：燃气涡轮发动机，它是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的外燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。工作介质：从周围大气吸入的空气与活塞式发动机相比，具有下列优势：（1）功率大，单台燃气轮机的输出功率可达数千瓦以上；（2）在功率相同的条件下，燃气轮机的重量比活塞式发动机轻得多；（3）不需要冷却水系统。第三节 燃气轮机结构及工作原理2022/11/16116一、燃气轮机概述第三节 燃气轮机结构及工作原理2022/11二、燃气轮机的结构燃气轮机有重型和轻型两类。重型：零件较为厚重，大修周期长，寿命可达10万小时以上。轻型：结构紧凑而轻，所用材料较好，其中以航机的结构为最紧凑、最轻，但寿命较短。燃气轮机主机的三大部件：压气机、燃烧室、透平其他组成系统：控制调节系统、启动系统、润滑油系统、燃料系统等。2022/11/16117二、燃气轮机的结构2022/11/11361、压气机功能：利用高速旋转的叶片对空气作功以提高空气压力主要性能参数：转速、空气流量、增压比和效率等（1）离心式压气机组成：导风轮、叶轮、扩压器等优点：结构简单工作可靠，性能比较稳定缺点：效率较低，迎风面积大。2022/11/16118离心式压气机1、压气机2022/11/1137离心式压气机2022/11/16119（2）轴流式压气机组成：转子（工作轮）、静子（整流器）分类按工作原理和构造型式分为：活塞式压气机、叶轮式压气机、罗茨式压气机；按气流的相对速度：亚音速、跨亚音速和超音速。轴流式压气机2022/11/1138（2）轴流式压气机轴流式压气机2、燃烧室燃烧室位于压气机与涡轮之间，由燃烧室壳体、火焰筒、点火器、喷嘴、旋流器等部件及一些小零件组成。2022/11/16120图燃烧室的结构1-外壳；2-火焰管；3-冷却鱼鳞孔；4-点火器；5-过渡锥顶；6-配气盖板；7-燃料喷嘴；8-燃烧区；9-混合区；10-旋流器；11-一次射流孔；12-混合射流孔；13-环腔；14-燃气导管2022/11/1139图燃烧室的结构（1）分管型燃烧室每个圆管火焰管有各自的外壳，组成一个单管。各个单管之间有联焰管传焰。优点：调试用气量少；

强度和刚性好；

装拆维护方便。缺点：迎风面积最大；

空间利用率低；

重量最大；

与压气机出口环形气流配合不好；

很难得到周向均匀的温度场。2022/11/16121（1）分管型燃烧室2022/11/11402022/11/16122（2）环管型燃烧室把几个单独的火焰管放在一个环形外壳内，火焰管之间有联焰管进行传焰。优点：迎风面积较小；用含1~3个火焰管的试件可试验，无需很大的气源；缺点：气动布局差，扩压器设计困难；出口燃气周向温度场不如环形燃烧室好；重量比环形燃烧室重。2022/11/1141（2）环管型燃烧室2022/11/16123（3）环型燃烧室火焰管及壳体都是同心环结构，无联焰管。优点：空间利用率最高，迎风面积最小；

能与压气机配合获得最佳气动设计，压力损失最小；

可获得均匀的出口周向温度场。缺点：调试时需要大型气源；

火焰管刚性差；

装拆维修困难。2022/11/1142（3）环型燃烧室3、

涡轮组成：导向器及机匣、转子及支承系统、冷却系统工作特点：温度很高，分布不均匀；转速高，因此离心负荷大，平衡困难；功率大，且级数少。技术要求：高效率

尺寸小且结构紧凑

足够的强度

热定心好

热应力小

好的冷却系统和合适的材料2022/11/161243、涡轮2022/11/11432022/11/16125（1）涡轮转子涡轮转子的结构由工作叶片、涡轮盘以及涡轮轴组成。特点：工作叶片厚且横截面弯曲大；截面沿高度变化大；通道为收敛型；做功量大，通道形式为内径或等中径。（2）涡轮盘工作条件：高转速和温度沿半径方向分布不均匀剖面形状：一般为对称、开孔且边缘加厚

2022/11/1144（1）涡轮转子（3）转子（4）涡轮静子组成：机匣、导向器（5）冷却系统目的：提高涡轮前温度、温度场均匀减小热应力；减低零件的温度以及使燃气与零件分开。4、燃气轮机发电的主要辅助系统（1）进气系统（2）排气系统（3）启动系统（4）燃料系统（5）电器部分、专用的控制系统等2022/11/16126（3）转子4、燃气轮机发电的主要辅助系统2022/11三、燃气轮机工作原理压气机连续地从大气中吸入空气并将其压缩。压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧,成为高温燃气，随即流入燃气透平中膨胀作功，推动透平叶轮带着压气机叶轮一起旋转。燃气轮机的工作过程：简单循环、回热循环和复杂循环。开式循环：工质来自大气，最后又排至大气。影响燃气轮机效率的两个主要因素：

燃气初温、压气机的压缩比提高燃气初温，并相应提高压缩比，可使燃气轮机效率显著提高。2022/11/16127三、燃气轮机工作原理2022/11/11462022/11/161281、压气机工作原理压气机的作用：将外界空气吸入并压缩到一定压力，形成连续的由前向后的空气流动。（1）级的压缩原理经压气机多级压缩后，空气压力便逐级提高到规定值。（2）进气导向器工作原理压气机的进口处安装正预旋进气导向器后，使气流预先沿工作轮扭转一个角度，使进入第一级工作轮的气流相对速度较小，从而减小了损失，提高压气机的效率。2022/11/11471、压气机工作原理2、燃烧室工作原理将燃料与高压空气混合，点火燃烧，使燃料的化学能转化为热能的一种组件。2022/11/16129气流在燃烧室内的流动情况2、燃烧室工作原理2022/11/1148气流在燃烧室内的流3、涡轮工作原理涡轮的作用：将经压气机压缩和燃烧室加温的燃气流的热能，转变为带动压气机、附件传动及输出轴输出功率。涡轮按能量转换过程的不同分为冲击式和反应式两种。2022/11/16130涡轮工作原理3、涡轮工作原理2022/11/1149涡轮工作原理2022/11/161312022/11/11502022/11/161322022/11/1151一、蒸汽轮机概述蒸汽轮机全称叫蒸汽涡轮发动机，是一种撷取（将水加热后形成的）水蒸汽之动能转换为涡轮转动的动能的机械。它通过燃烧燃料（煤或油等），将水加热成高压水蒸气，水蒸气从喷嘴中高速喷出，推动叶轮转动，以达到热能转换成动能。利用蒸汽使叶轮转动的机器叫“蒸汽轮机”或“汽轮机”。优点：功率大、效率高、结构简单、易损件少，运行安全可靠，调速方便、振动小、噪音小、防爆等。蒸汽轮机种类繁多，可根据其工作原理、性能、结构特点分类。第四节 蒸汽轮机的结构和工作原理2022/11/16133一、蒸汽轮机概述第四节 蒸汽轮机的结构和工作原理2022/1二、蒸汽轮机的结构与作用原理蒸汽轮机由一个中央很厚的钢盘和钢盘外沿弧形叶片所组成。汽轮机包括汽轮机本体、调节保安装置及辅助设备三大部分。汽轮机的本体结构一般可分为静止部分和转动部分。静止部分包括汽缸、进汽部分、喷嘴、隔板、汽封、滑销系统、加热系统和轴承等部件。转动部分包括主轴、叶轮、叶片和联轴器等。2022/11/161342022/11/1153背压式工业汽轮机

2022/11/16135凝气式汽轮机背压式工业汽轮机2022/11/1154凝气式汽轮机1、静止部分（1）汽缸作用：将蒸汽与大气隔绝，形成蒸汽完成能量转换的封闭空间。此外，它还要支撑汽轮机的其他静止部件，如：隔板、隔板套、喷嘴汽室等。汽缸一般做成水平中分形式按蒸汽在汽轮机内流动的特点，汽缸的高中压部分承受蒸汽的内压力，低压部分有一部分缸体承受外部的大气压汽轮机的受力2022/11/161361、静止部分2022/11/11552022/11/161371）高中压缸高中压部分为合并双层缸结构，其内外缸均为合金钢铸造而成，沿水平中分面分为上缸和下缸，上、下缸是用双头大螺栓连接。原理：采用双层缸结构，每层汽缸的壁厚和法兰尺寸都大大减小，内缸承受高温，而蒸汽的高压由内外缸共同承担。高中压合并汽缸剖面图2022/11/11561）高中压缸高中压合并汽缸剖面图2）低压缸1）结构：低压缸由一个外缸和两层内缸组成。低压外缸和内缸均由焊接的上缸和下缸组成，外缸垂直分为两部分，并各在水平中分面上形成上缸和下缸。2）运行原理低压缸剖面图2022/11/161382）低压缸低压缸剖面图2022/11/1157（2）进气部分指调节汽阀后蒸汽进入汽缸第一级喷嘴这段区域。包括调节汽阀至喷嘴室的主蒸汽导管、导管与汽缸的连接部分和喷嘴室，是汽缸中承受蒸汽压力和温度最高的部分。1）喷嘴室作用：从进口管道通入蒸汽并支承喷嘴部件，高压缸喷嘴室入口是与内缸焊接在一起的，并在径向和周围方向有导向键定位。2）调节气阀再热主汽门和再热调节汽门组成联合汽门，分布在汽轮机两侧各一个，再热调节阀的出口与中压进汽喷嘴之间也采用滑动连接，这两个位置均在下缸底部2022/11/16139（2）进气部分2022/11/1158（3）滑销系统滑销系统是保证汽缸定向自由膨胀并能保持轴线不变的一种装置。一般由立销、横销、纵销、角销组成。立销引导气缸沿轴向和垂直方向自由膨胀；横销引导气缸横向自由膨胀；纵销引导气缸和轴承箱沿轴向自由膨胀；角销也称压板，是防止轴承箱在轴向滑动时一端翘起。作用：保持汽缸能自由膨胀，以免形成过大应力引起变形；保持汽缸和转子的中心一致，避免因机体膨胀造成中心变化，导致机组振动或动、静之间的摩擦；

使汽缸等静止部件与转子的轴向与径向间隙符合要求。2022/11/16140（3）滑销系统2022/11/1159（4）隔板与隔板套1）隔板主要部件：外环、外围带、静叶栅、内围带、隔板体等。隔板一般做成沿水平中分的两块，便于安装拆卸隔板上的喷嘴，具有良好的空气动力性能、足够的表面光洁度和正确的出汽角。按其结构一般可分为装配型和焊接型两种2）隔板套作用：固定隔板。分为上下两半，二者通过中分面法兰用螺栓和定位螺栓连接在一起。2022/11/16141（4）隔板与隔板套2022/11/1160（5）气封汽轮机高压端轴封称为高压轴封，在单缸汽轮机中称为前轴封。低压端轴封称为低压轴封，在单缸汽轮机中又称为后轴封。装在隔板汽封槽中的汽封称为隔板汽封。装在隔板上与围带配合防止漏汽的又称为围带汽封。1）结构目前广泛采用的是高低齿型的梳齿结构2）分类按其安装位置的不同，分为通流部分汽封、隔板（或静叶环）汽封、轴端汽封。按结构形式不同，分为曲径式、碳精式和水封式等。2022/11/16142

高低齿型轴封1-弹簧片；2-轴封套；3-轴封环；4-轴（5）气封2022/11/1161高低齿型轴封2022/11/16143（6）喷嘴与喷嘴组1）喷嘴除了采用单个喷嘴的小汽轮机外，汽轮机的级都包括静叶栅和动叶栅。静叶栅是由若干个静叶片（又称导叶）构成的。2）喷嘴组通常将安装在调节气室上的喷嘴组合简称为喷嘴组，它是由喷嘴组外缘、喷嘴和喷嘴组内缘组成。2022/11/1162（6）喷嘴与喷嘴组（7）轴承作用：承受转子全部重力并且确定转子在气缸中的正确位置。分类支持轴承推力轴承安装位置支持轴承位于汽轮发电机组各转子的端部；推力轴承位于汽轮机高、中压或中、低转子间的轴承座内或前轴承座内。支撑方式猫爪轴承座支撑方式汽缸通过外伸撑脚直接安放在基础台板上大功率汽轮机采用猫爪轴承座支撑方式2022/11/16144（7）轴承2022/11/11632、转动部分汽轮机所有转动部件的组合体称为转子。主要包括：主轴、叶轮、叶片等部件。蒸汽轮机转子1-危急遮断器孔；2-轴位移凸肩；3-推力盘；4-前径向轴承；5-前汽封；6-内汽封；7-调节级；8-转鼓段；9-低压段；10-后气封；11-后径向轴承挡；12-盘车棘轮；13-盘车油轮；14-联轴器挡；15-后端平衡面；16-主平衡面；17-前段平衡面2022/11/161452、转动部分蒸汽轮机转子2022/11/1164我国国产机组主要采用的转子形式：套装式转子——转子上的叶轮，轴封套，连轴节等部分是分别加工，热套在主轴上；锻件尺寸小，加工方便，质量容易得到保障。整锻式转子——叶轮、轴封、联轴节等部件与主轴系由一整体部件加工而成，无热套部件；强度和刚度较套装转子大，结构紧凑，轴向尺寸短，机械加工和装配量小。组合转子；焊接式转子——由若干个叶轮和两个端轴拼焊而成。强度好，相对质量小，结构紧凑，刚度大。国产中小型、中等参数以下的机组的转子都采用套装式结构。2022/11/16146我国国产机组主要采用的转子形式：2022/11/11651、叶轮叶轮的结构分为三个部分：轮缘部分：是安装叶片的部分，具有与叶根结构相配合的形状。轮毂部分：通过它叶轮套在轴上。轮体部分：是把轮缘与轮毂联成一体的中间部分。2、叶片叶片由叶根、工作部分和顶部组成。1）叶根作用：将叶片固定在叶轮上常用的叶根有：T型、菌型叶根、叉形叶根、枞树型叶根。2