《汽轮机的工作原理》课件

汽轮机的工作原理汽轮机是一种将蒸汽能量转换为机械能的旋转机械。它广泛应用于发电厂、船舶、工业生产等领域。汽轮机简介动力机械汽轮机是一种利用蒸汽膨胀做功的热力发动机，广泛应用于电力、化工、造纸等行业。能量转换汽轮机将蒸汽的热能转换为机械能，驱动发电机发电或直接带动其他机械设备。高效节能汽轮机具有效率高、可靠性好、维护方便等特点，在现代工业中扮演着重要角色。应用广泛汽轮机可分为凝汽式、背压式、抽汽式等多种类型，适用于不同的应用场景。汽轮机的发展历程汽轮机的发展历史悠久，可以追溯到19世纪初。1现代汽轮机高效率，高功率，低排放2蒸汽动力时代工业革命，推动生产力的发展3早期汽轮机低效，低功率，应用领域有限汽轮机技术不断发展，经历了从低效到高效、从低功率到高功率的演变过程，并朝着环保清洁的方向发展。汽轮机的分类按用途分类汽轮机可以分为发电用汽轮机、工业用汽轮机和船舶用汽轮机等。发电用汽轮机用于发电厂发电，工业用汽轮机用于驱动各种机械设备，船舶用汽轮机用于驱动船舶的推进器。按蒸汽压力分类汽轮机可以分为高压汽轮机、中压汽轮机和低压汽轮机。高压汽轮机工作蒸汽压力较高，中压汽轮机工作蒸汽压力中等，低压汽轮机工作蒸汽压力较低。按蒸汽流量分类汽轮机可以分为大流量汽轮机、中流量汽轮机和小流量汽轮机。大流量汽轮机适用于大型发电厂，中流量汽轮机适用于中型发电厂，小流量汽轮机适用于小型发电厂或工业用汽轮机。按结构分类汽轮机可以分为单缸汽轮机、多缸汽轮机和串联式汽轮机等。单缸汽轮机只有一个汽缸，多缸汽轮机有多个汽缸，串联式汽轮机由多个汽缸串联而成，适用于高压蒸汽条件下。汽轮机的基本结构汽轮机主要由汽轮、壳体、转子、密封装置等组成。汽轮是汽轮机的核心部件，负责将蒸汽的能量转换为机械能。壳体是汽轮机的外部结构，起到保护和支撑汽轮的作用。转子是汽轮机的旋转部件，负责传递机械能。密封装置则用于防止蒸汽泄漏。汽轮机还包括进汽系统、排汽系统、调速系统等辅助系统。进汽系统负责将蒸汽送入汽轮，排汽系统负责排出汽轮中剩余的蒸汽，调速系统负责调节汽轮机的转速。工作原理概述汽轮机的工作原理是利用蒸汽的能量驱动旋转的转子，产生机械功。蒸汽进入汽轮机后，在汽轮机叶片上膨胀做功，推动转子旋转。转子带动发电机发电，最终将蒸汽的能量转化为电能。1高温高压蒸汽从锅炉中输出2膨胀做功推动汽轮机转子3转子旋转带动发电机发电4低温低压蒸汽排放到冷凝器汽轮机的热力循环过程蒸汽产生锅炉将水加热至沸腾，产生高温高压的蒸汽。蒸汽膨胀蒸汽进入汽轮机，在叶片的作用下膨胀做功，推动转子旋转。蒸汽冷凝做功后的蒸汽进入冷凝器，通过与冷却水接触冷凝成水。水回流冷凝水被泵回锅炉，继续参与循环，完成一个完整的热力循环过程。汽轮机热力循环的热力学分析热力学第一定律能量守恒定律，热量转化为功，以及功转化为热量热力学第二定律热量传递方向，从高温物体向低温物体传递热力学第三定律绝对零度不可达到，温度趋于绝对零度时，熵值趋于零汽轮机的热力循环系数0.8效率蒸汽动力转换为机械能的效率10循环整个热力循环的效率指标0.4排汽排汽压力与进汽压力之比汽轮机的主要部件汽轮汽轮机的心脏，将蒸汽的能量转化为机械能。由多个叶片级组成，蒸汽在叶片之间膨胀，推动转子旋转。壳体包裹汽轮的整体结构，提供支撑、密封和隔热功能，保证汽轮机安全运行。转子连接在轴上的旋转部件，由多个叶轮组成，蒸汽冲击叶轮，推动转子旋转，输出功率。密封装置防止蒸汽泄漏的装置，位于汽轮机和壳体之间，保证蒸汽有效利用，提升效率。汽轮汽轮是汽轮机的核心部件，负责将蒸汽的能量转换为机械能。汽轮由多个叶轮组成，蒸汽依次通过叶轮，推动叶轮旋转，从而带动发电机发电。壳体汽轮机壳体是整个汽轮机的框架和外壳，它将汽轮机的各个部件固定在一起，并起到保护和密封的作用。壳体通常采用铸钢材料制造，具有良好的强度、刚度和耐腐蚀性，能承受高温高压的蒸汽和旋转部件的运动产生的力。转子转子是汽轮机的核心部件，由转轴、叶轮、联轴器等组成。转子安装在轴承上，通过蒸汽推动叶轮旋转，实现能量转换。转子通常由高强度合金钢制成，具有良好的抗高温、抗腐蚀性能，并经过严格的平衡测试，确保运行稳定性。密封装置防止蒸汽泄漏密封装置主要用于防止蒸汽泄漏，从而提高汽轮机的效率和安全性。防止油泄漏密封装置还可以防止润滑油泄漏，保持汽轮机的正常运行。保护轴承密封装置还起着保护轴承的作用，防止灰尘和杂质进入。汽轮机的进汽系统汽源汽轮机进汽系统的主要汽源是锅炉，锅炉通过燃烧燃料将水加热成高温高压蒸汽，为汽轮机提供动力源。进汽管道进汽管道负责将锅炉产生的蒸汽输送到汽轮机，管道材质通常为耐高温高压的合金钢，并设有阀门和控制装置。调节装置进汽系统还包括调节装置，通过控制进汽量调节汽轮机的出力，保证其安全稳定的运行。汽封装置汽封装置用于防止蒸汽泄漏，保证汽轮机内部压力稳定，同时减少能量损失。汽站的作用蒸汽供应汽站负责向汽轮机提供高温高压蒸汽，为汽轮机提供动力源泉。压力控制汽站通过调节锅炉的燃烧强度和蒸汽压力，保证汽轮机稳定运行。蒸汽输送汽站通过蒸汽管道将锅炉产生的蒸汽输送到汽轮机，确保蒸汽质量和流量。温度调节汽站通过控制蒸汽温度，确保汽轮机在最佳温度下运行。锅炉及其作用11.热能转化锅炉将燃料燃烧产生的热能转化为蒸汽的热能，为汽轮机提供动力。22.蒸汽生成锅炉通过对水进行加热，使水沸腾并转化为蒸汽，为汽轮机提供工作介质。33.压力控制锅炉控制蒸汽的压力和温度，确保汽轮机安全稳定运行。44.热效率锅炉的热效率影响着汽轮机组的整体效率，影响着燃料的消耗量。汽缸及其作用汽缸的结构汽缸是汽轮机的重要组成部分，通常由多个汽缸组成，每个汽缸内都包含一个或多个汽轮机叶轮。汽缸的功能汽缸的作用是引导蒸汽流过叶轮，并将蒸汽的能量转化为机械能，从而驱动转子旋转。汽缸的类型汽缸的类型很多，常见的包括单级汽缸、多级汽缸、单流汽缸、双流汽缸等，不同的汽缸类型适用于不同的工作条件。汽缸的维护汽缸的维护非常重要，需要定期检查汽缸的密封性能、叶轮的磨损情况以及其他部件的运行状况。汽轮机的排汽系统排汽系统的功能排汽系统是汽轮机的重要组成部分，用于将汽轮机排出的蒸汽引导至冷凝器。排汽系统的设计要考虑蒸汽流量、压力和温度等因素，保证安全和高效地运行。排汽系统的组成排汽系统主要包括排汽管道、排汽阀和冷凝器等部件。排汽管道将蒸汽从汽轮机排汽口引导至冷凝器，排汽阀用于控制排汽流量，冷凝器将蒸汽冷凝成水。冷凝器的作用热量交换冷凝器将蒸汽冷却成水，从排汽中回收热量。循环利用冷却水用于冷凝器，可循环利用，降低能耗。真空系统冷凝器有助于建立蒸汽轮机所需的真空环境。真空系统的作用抽取蒸汽真空系统通过抽取冷凝器中的蒸汽，降低冷凝器的压力，提高蒸汽冷凝效率。提高效率真空系统可以提高冷凝效率，减少热量损失，提高汽轮机热效率。降低水温真空系统通过降低冷凝器压力，降低了冷凝水的温度，有利于循环水系统。避免汽蚀真空系统可以防止冷凝器内出现汽蚀，保护冷凝器设备。凝结水的循环利用1节约能源凝结水是汽轮机排汽系统的重要组成部分，循环利用可以降低锅炉的热能损失，提高蒸汽发生效率。2保护环境循环利用可以减少排放，降低水资源消耗，节约能源，提高效率，减轻环境压力。3提高经济效益循环利用可以减少水处理成本，降低运营费用，提高经济效益，改善能源利用效率。调速系统及其作用稳定运行调速系统是汽轮机重要的组成部分，它负责保持汽轮机转速稳定，避免转速波动过大，确保机组安全稳定运行。安全保护调速系统还能起到保护作用，当汽轮机出现故障或意外情况时，调速系统会及时启动，降低转速，防止机组损坏。提高效率通过控制汽轮机转速，调速系统可以优化机组运行效率，提高发电效率，降低能源消耗。控制系统的组成控制系统汽轮机控制系统是一个复杂的系统，它负责监视和控制汽轮机的运行参数，以确保安全、稳定和高效的运行。控制系统通常由以下几个主要部分组成：传感器控制器执行器调速器的工作原理1感知蒸汽压力变化调速器感知蒸汽压力变化，并根据预设的设定值，调整汽门开度。2调节汽门开度通过调整汽门开度，控制进入汽轮机的蒸汽流量，进而控制汽轮机的转速。3稳定转速当蒸汽压力变化时，调速器会自动调节汽门开度，使汽轮机转速保持稳定。汽阀的作用控制蒸汽流量汽阀主要负责控制进入汽轮机的蒸汽流量，以调节汽轮机的功率输出。调节蒸汽压力通过调节汽阀的开度，可以控制蒸汽压力，保证汽轮机在最佳工况下运行。保护汽轮机汽阀在紧急情况下，可以快速关闭，防止蒸汽泄漏，保护汽轮机安全运行。汽轮机的运行特性11.功率特性汽轮机输出功率与蒸汽流量、压力、温度等参数相关。22.效率特性效率是指汽轮机输出功率与蒸汽消耗量之间的比值，受多种因素影响，如蒸汽参数、负荷等。33.热经济性热经济性反映汽轮机能量利用效率，通过热效率和热耗率等指标衡量。44.调速特性汽轮机的调速性能是指在负荷变化时，汽轮机转速的稳定性和快速响应能力。汽轮机的功率特性汽轮机的功率特性是指汽轮机的输出功率随转速的变化关系。汽轮机的功率特性曲线通常呈上升趋势，但也有可能出现下降趋势，具体情况取决于汽轮机的结构和运行工况。汽轮机的效率特性参数定义影响因素热效率汽轮机输出功率与燃料消耗量的比值汽轮机设计、运行工况、蒸汽参数机械效率汽轮机输出功率与汽轮机输入功率的比值汽轮机结构设计、运行工况汽轮机的热经济性80%热效率衡量汽轮机将热能转化为机械能的效率。3%热耗率指汽轮机每产生1千瓦时电能消耗的蒸汽量。20%热损失汽轮机运行过程中不可避免的热量损失，包括摩擦热、排汽热、热辐射等。热经济性是指汽轮机运行过程中热能利用的效率，是衡量汽轮机运行经济性的重要指标。汽轮机的常见问题及解决措施振动问题汽轮机运行过程中，可能出现振动问题，影响设备稳定性。常见的解决方法包括：检查叶片是否松动或损坏，调整轴承间隙，平衡转子等。渗漏问题汽轮机内部的密封装置，可能出现渗漏问题，影响设备效率和安全。常见的解决方法包括：更换密封件，调整密封装置的压力，清洁密封装置等。腐蚀问题汽轮机内部的金属部件，可能出现腐蚀问题，影响设备寿命。常见的解决方法包括：使用防腐蚀材料，定期清理腐蚀物，对金属表面进行防腐蚀处理等。振动问题振动原因汽轮机运行中，由于转子的不平衡、叶片的振动、汽流的冲击、基础的松动等因素，会导致汽轮机产生振动。振动危害过大的振动会损坏汽轮机部件，影响设备正常运行，甚至造成安全事故，因此必须采取措施进行控制。渗漏问题密封失效密封失效会导致蒸汽泄漏，造成能源浪费和安全隐患。阀门损坏阀门损坏导致无法有效控制蒸汽流向，引起渗漏。腐蚀长期运行导致汽轮机内部部件腐蚀，造成密封失效。腐蚀问题金属腐蚀高温高压蒸汽环境下，汽轮机内部金属部件可能发生腐蚀，降低设备寿命。主要包括汽蚀腐蚀、应力腐蚀开裂、高温氧化等。水蒸气腐蚀水蒸汽中含有氧气、二氧化碳等腐蚀性物质，会导致汽轮机叶片、转子、汽缸等部位发生腐蚀。高温腐蚀高温环境下，汽轮机材料氧化速度加快，容易发生高温氧化腐蚀，影响设备运行安全。腐蚀防护通过选择耐腐蚀材料、定期清洗、添加缓蚀剂等措施，可以有效防止腐蚀问题。汽轮机的维护与检修定期检查定期检查，确保安全运行压力、温度振动、噪音润滑油重点部位重点部位检查，防止故障转子叶片密封保养注意事项定期保养，延长使用寿命清洁设备更换部件记录维护定期检查的内容汽轮机机组检查汽轮机主要部件是否正常运行，如转子、叶片、轴承、密封装置等。定期检查这些部件的磨损程度，及时更换磨损部件，确保汽轮机安全运行。辅助系统检查辅助系统是否正常工作，如润滑系统、冷却系统、控制系统等。及时发现和处理辅助系统故障，确保汽轮机机组安全运行。环境参数检查运行环境参数是否符合要求，如温度、压力、流量等。及时调整运行参数，确保汽轮机安全高效运行。重点部位的检查方法转子检查转子的表面是否有裂纹、磨损或腐蚀。使用目视检查或磁粉探伤方法。检查转子轴承的磨损情况，并测量轴承间隙。使用千分尺或游标卡尺进行测量。叶片检查叶片是否有裂纹、磨损或腐蚀。使用目视检查或超声波探伤方法。测量叶片的间隙，确保间隙符合设计要求。使用塞尺或游标卡尺进行测量。密封装置检查密封装置的密封性，确保没有泄漏。使用肥皂水或压缩空气进行检查。检查密封装置的磨损情况，并更换磨损的部件。使用目视检查或测量进行判断。维护保养的注意事项11.定期检查定期检查汽轮机