汽轮机实习讲稿

一、汽轮机装置在国民经济中的地位电力工业是国民经济的基础工业之一，电力工业的发展水平直接影响到各行各业的发展，电力生产量是衡量一个国家经济水平的重要指标，人均占有电量是衡量人民生活水平的重要指标。世界电量的80%以上是由汽轮机作为原动机生产的（火电和核电），因此，汽轮机在国民经济中占有重要的地位。

汽轮机装置的特点是单机功率大、热经济性高、运行安全可靠、单位功率制造成本低。

锅炉汽轮机发电机

蒸汽化学能(燃料)热能机械能电能汽轮机：以水蒸汽为工质，将热能转变为机械能的外燃高速旋转式原动机。汽轮机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。二、汽轮机发展概述1883年拉伐尔创造第一台轴流式汽轮机1884～1894年巴森斯（英）轴流式多级反动式汽轮机、辐流式汽轮机、背压式汽轮机；1900年寇蒂斯制造复速级汽轮机；制造多级冲动式汽轮机；1920年造出给水回热式汽轮机；1925年造出中间再热式汽轮机；自1883年第一台轴流式汽轮机诞生至今，汽轮机发展经历了两个阶段，第一阶段是各类型汽轮机全面问世阶段（1883~1925），第二阶段是向高参数、高效率、大容量方向发展阶段。此后的经济衰退和第二次世界大战期间爆发，使汽轮机单机功率的增大处于停顿状态。50年代，随着战后经济发展，电力需求突飞猛进，单机功率又开始不断增大，陆续出现了325～600MW的大型汽轮机。60年代制成了1000MW汽轮机。70年代，制成了1300MW汽轮机。现在许多国家常用的单机功率为300～600MW

。随着电力应用的日益广泛，20年代时单机功率就已增大到60MW。30年代初又出现了165MW和208MW的汽轮机。三、汽轮机发展的主要特点1、增大单机功率；2、提高蒸汽参数；3、普遍采用一次中间再热；4、采用燃气——蒸汽联合循环发电装置；5、提高机组的运行水平。6、增大末级叶片高度。四、汽轮机主要制造业GECo.（GeneralElectricCorporation)

美国通用电气公司（冲动式）WHCo.(WestingHouseElectricCorporation)

西屋电气公司（反动式）BBC(BrownBoveriCo.)

瑞士勃朗.鲍维利公司（反动式）AA(Alsthon-AtlantagueCo.)

法国阿尔斯通－大西洋公司（冲动式、反动式）其他（苏联、日本等）我国三大动力设备厂：哈尔滨汽轮机厂上海汽轮机厂东方汽轮机厂中小型汽轮机厂：北京重型电机厂青岛汽轮机厂武汉汽轮机厂工业汽轮机：杭州汽轮机厂燃气轮机：南京汽轮机厂五、汽轮机的分类及型号

（一）汽轮机的分类1、按工作原理分级是汽轮机中最基本的做功单元（1）冲动式汽轮机各级按照冲动原理设计。蒸汽主要在喷嘴中膨胀或在动叶中只有少量膨胀的汽轮机。（2）反动式汽轮机各级按冲动和反动原理设计。蒸汽在喷嘴中膨胀程度与在动叶中膨胀的程度相等的汽轮机。调节级采用冲动级，其它级均为反动级。2、按热力特性分（1）凝汽式汽轮机汽轮机排汽排入凝汽器的汽轮机。作功能力大，效率比较低。背压真空，有凝汽器。有些小汽轮机没有回热系统，称为纯凝汽式汽轮机。（2）背压式汽轮机汽轮机排汽在高于大气压力下排出，排汽可供给工业或采暖热负荷的用汽。无凝汽器。（3）抽汽式汽轮机从汽轮机中间某级后抽出一定的可调参数、流量的蒸汽对外供热，其余气流排入凝汽器。（4）抽汽背压式汽轮机具有调整抽汽的背压式汽轮机，调节抽汽和排汽都分别供热用户。（5）多压式汽轮机汽轮机的进汽不止一个参数在汽轮机的某中间级前又引入其它来源的蒸汽，与原来的蒸汽混合共同膨胀做功。中间再热和无中间再热。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1.轴流式汽轮机

组成汽轮机的各级叶栅沿轴向依次排列，汽流方向的总趋势是轴向的，绝大多数汽轮机都是轴流式汽轮机。2.辐流式汽轮机

组成汽轮机的各级叶栅沿半径方向依次排列，汽流方向的总趋势是半径方向的。4、按汽流方向分1.电站汽轮机

用于拖动发电机，汽轮发电机组需按供电频率定转速运行，故也称为定转速汽轮机，主要采用凝汽式汽轮机。也采用同时供热供电的(抽汽式、背压式)汽轮机，通常称它们为热电汽轮机或供热式汽轮机。2.工业汽轮机

用于拖动风机、水泵等转动机械，其运行速度经常是变动的，也称为变转速汽轮机。3.船用汽轮机

用于船舶推进动力装置，驱动螺旋桨。为适应倒车的需要，其转动方向是可变的。4.凝汽式供暖汽轮机在中低压缸连通管上加装蝶阀来调节供暖抽汽量，抽汽压力不象调节抽汽式汽轮机那样维持规定的数值，而是随流量大小基本上按直线规律变化的。5、按用途可分1.大功率汽轮机

现在国内有关会议和文件中，大功率汽轮机通常指200MW以上的汽轮机。2.小功率汽轮机

在我国目前状况，为25MW以下的汽轮机。6、按功率分

此外，按汽缸数目可分为单缸、双缸和多缸汽轮机。（二）汽轮机的型号

ΔXX-XX–X例：N300-16.7/538/538300MW凝汽式汽轮机，主蒸汽压力为16.7MPa，温度为538ºC，再热蒸汽温度538ºC。代号型式代号型式N凝汽式CB抽汽背压式B背压式CY船用C一次调整抽汽式Y移动式CC两次调整抽汽式HN核电汽轮机1.中国汽轮机型号的表示方法汽轮机型式代号变型设计次序蒸汽参数额定功率（MW）汽轮机类型蒸汽参数表示方法凝汽式中间再热式一次调节抽汽式两次调节抽汽式背压式抽汽背压式主蒸汽压力N50-8.83主蒸汽压力/主蒸汽温度/中间再热温度N300-16.7/538/538主蒸汽压力/调节抽汽压力C12-3.43/0.1主蒸汽压力/高压抽汽压力/低压抽汽压力CC12-3.43/0.98/0.12主蒸汽压力/背压B25-8.83/0.98主蒸汽压力/抽汽压力/背压CB25-8.83/1.47/0.49参数的表示方法2.美国和日本汽轮机型号的表示方法xFxx末级叶片高度，in排汽口数轴数例如：TC4F-31，表示单轴、4个排汽口的汽轮机，末级叶片高度为31in（787mm）;CC4F-33.5,表示双轴、4个排汽口的汽轮机，末级叶片高度为33.5in(851mm)。当主蒸汽参数为12.4~24.1MPa，538/538℃时，美国不同型号单轴汽轮机对应的功率范围见下表。型号功率范围（MW）汽缸型号功率范围（MW）汽缸TC2F200~400高中压合缸TC4F600~800中压缸双流TC3F或TC4F300~600高中压合缸TC6F800~1100中压缸双流3.俄罗斯汽轮机型号代号型式K凝汽式Π工业调整抽汽式T采暖调整抽汽式ΠT工业、采暖抽汽式代号型式P背压式ΠΡ带工业抽汽的背压式TP带采暖抽汽的背压式俄罗斯汽轮机型式代号和参数的表示方法:主蒸汽压力-xx-xx变型设计次序额定功率-x型式型式参数表示方式示例凝汽式-额定功率-主蒸汽压力K-300-23.54抽汽式-额定功率/最大功率-主蒸汽压力/抽汽压力ΠT-80/100-12.75/1.27背压式-额定功率/最大功率-主蒸汽压力/背压P-100/105-12.75/1.47抽汽背压式-额定功率/最大功率-主蒸汽压力/抽汽压力/背压ΠΡ-12/15-8.83/1.47/0.694.法国汽轮机型号-xx-xx末级叶片高度排汽口数转速-xx二次过热对称布置-xx2AT额定功率汽轮机例如，T2A330-30-2F1044型表示有二次过热对称布置，额定功率为330MW，转速为3000r/min，双排汽口，末级叶片高度为1044mm（实际为1080mm，但仍称1044叶片）。六、汽轮机设备的组成汽轮机本体包括：汽轮机转动部分和静止部分调节保安和油系统包括：自动主汽门、调节汽门、调速器、调速传动机构、主油泵、油箱、安全保护系统等辅助设备：凝汽器、抽气设备、高低压加热器、给水泵、凝结水泵、循环水泵、疏水泵等热力系统：主蒸汽系统、再热蒸汽系统、凝结水系统、给水回热系统、给水除氧系统等汽轮机本体

汽轮机本体是完成蒸汽热能转换为机械能的汽轮机组的基本部分，即汽轮机本身。它与回热加热系统、调节保安系统、油系统、凝汽系统以及其他辅助设备共同组成汽轮机组。汽轮机本体由固定部分（静子）和转动部分（转子）组成。1、固定部分包括汽缸、隔板、喷嘴、汽封、紧固件和轴承等。2、转动部分包括主轴、叶轮或轮鼓、叶片和联轴器等。3、固定部分的喷嘴、隔板与转动部分的叶轮、叶片组成蒸汽热能转换为机械能的通流部分。4、汽缸是约束高压蒸汽不得外泄的外壳。汽轮机本体还设有汽封系统。1、汽轮机的级：由一列喷嘴叶栅和其后紧邻的一列动叶栅构成的工作单元。2、在喷嘴通道内，蒸汽膨胀压力降低，温度降低，汽流速度加快，可见蒸汽从喷嘴的进口到出口实现了由热能向动能的转换。高速流动的蒸汽由喷嘴出口进入动叶，给予动叶以冲动力，通常汽流在动叶槽道中继续膨胀，并转变方向，当汽流离开动叶槽道时，它给叶片以反动力，这两个力的合力，推动动叶带动动叶轮和轴旋转，做出机械功。3、对轴流式汽轮机来说，所采用的轴流级按照级内蒸汽能量转换的特点，可分为纯冲动级、冲动级、反动级和复速级等几种。汽轮机的级隔板和喷嘴汽轮机中隔板的作用是将汽轮机各级隔离开来，并固定喷嘴和阻止各级间的漏汽。隔板是由隔板外缘、喷嘴和隔板体构成的圆形板状组合体。隔板按照制造方法的不同可以分为铸造隔板、焊接隔板和组合隔板三种。目前大型汽轮机普遍采用焊接隔板。焊接隔板是将预先加工好的喷嘴叶栅焊接在隔板体和外缘之间制成。隔板通常做成水平对分形式，汽轮机的主轴穿过其内圆孔。喷嘴的作用是对蒸汽进行加速，将热能转变为动能。动叶汽轮机动叶是固定在叶轮上的。动叶是完成将蒸汽动能转变为机械能的重要部件。按照动叶横截面积沿叶高的变化规律，将动叶分为等截面叶片和变截面叶片。等截面叶片的截面积沿叶高是不变的，变截面叶片的截面积沿叶高按照一定的规律减小，即叶片绕各截面形心连续发生扭转，通常又称为扭曲叶片。汽缸汽缸是汽轮机的外壳。按照承受压力的不同,可以分为高压缸、中压缸和低压缸。汽缸内部装有隔板、喷嘴等部件。汽缸都为上下两部分对分形式，用螺栓将上下两部分连接起来。汽轮机转子穿过汽缸，转子上装有叶轮、动叶。每列喷嘴后面都对应一列动叶。汽轮机高压缸是承受蒸汽温度、压力最高的部分。例如，对于北京重型电机厂生产的330MW汽轮机，其进汽压力为17.75MPa，温度为540℃，而汽缸外则是环境温度和压力，从而使高压缸承受较大的温度差和压力差。为此，一般对参数在12.75MPa、535℃及以上的汽轮机，都将高压缸做成内、外两层汽缸。并在内、外汽缸的夹层中间通以低于初温、初压的蒸汽，使每层汽缸所承受的温差和压差都大为减少，每层汽缸的厚度就可以大为减薄。同时，由于外层汽缸能够得到夹层中蒸汽的有效冷却，还可以降低对外缸金属材料的要求，节省优质耐热合金钢。联轴器联轴器也叫靠背轮或对轮。它的作用是连接汽轮机各转子以及汽轮机转子与发电机转子，借以将蒸汽作用在汽轮机转子上的扭矩传递给发电机转子，使发电机转子旋转，从而产生电能。汽轮发电机组中，常用的联轴器有刚性联轴器和半挠性联轴器。推力轴承

推力轴承是用来承受转子的轴向推力，并确定转子的轴向位置，从而保证动静件之间的轴向间隙在允许范围内。大型汽轮机通常都采用高中压缸反向布置以及低压缸分流等措施，但由于高中压缸的轴向推力不可能做到完全平衡，故其轴向推力仍具有较大的数值。例如国产200MW汽轮机额定工况下的轴向推力为13.25吨，300MW汽轮机为14吨，而且运行工况变化时还可能出现更大的瞬时轴向推力或反向推力。所以，推力轴承的工作是十分重要的。汽轮机调节系统

由于交流电能不能大量储存，因此发电厂必须根据外界负荷及时地生产相应数量的电能。在火电厂中，汽轮发电机组的工作是由蒸汽在汽轮机转子上产生的作用力矩和发电机转子受到负载的反动力矩之间的平衡关系所决定的。当这两个力矩相等时，汽轮发电机组在一定的转速下稳定运转。我国电网频率为50Hz，相应的汽轮机额定转速就是3000r/min。但外界用户的用电情况总是经常不断地变化，因此发电机的负载力矩随外界用户的变化也在不断地变化，如果汽轮机蒸汽力矩不能随着相应地变化，机组的稳定运转就遭到破坏，从而导致汽轮机转速的变化，转速的变化意味着供电频率的变化。调节系统的任务为了保证供电质量，确保机组安全运行，汽轮机必须装有调节系统。

其基本任务是：在外界负荷变化时，及时地调节汽轮机功率，以满足用户用电量变化的需要，同时保证汽轮发电机组的工作转速在正常允许变化范围内。汽轮机系统及设备主蒸汽系统：吹动汽轮机旋转，带动发电机做功，是发电厂主要的做功介质通过的系统。再热蒸汽系统：辅助主蒸汽系统做功，提高机组热效率。回热抽汽系统：尽量减少进入凝汽器的无用能量，提高机组热效率。汽轮机系统及设备凝结水泵：由于凝汽器热井内处于真空状态，水不会自动流出来。凝结水泵的作用就是将热井内的凝结水抽吸出来，经过低压加热器加热后送到除氧器。低压加热器：低压加热器的作用是利用在汽轮机内做过部分功的蒸汽，抽至加热器内部加热由凝结水泵来的凝结水。低压加热器通常都采用表面式加热器，即抽汽与凝结水不直接接触，凝结水在管内流动，抽汽在管外流动。这种低压加热器的结构比较简单，运行可靠性高。由于加热器内部水侧压力近似为凝结水泵出口的压力，故将其称为低压加热器。除氧器当水与空气或某种气体混合物接触时，就会有部分气体溶解在水中。由于凝汽器、部分低压加热器处于真