汽轮机工作原理及结构.pptx

1、 运行三值 肖伟 汽轮机工作原理及结构汽轮机本体结构 汽轮机本体由静止部分（静子）和转动部分（转子）组成。静止部分静止部分：包括汽缸、喷嘴、隔板、隔板套、汽封、轴承、滑销系统等部件。转动部分转动部分：汽轮机转动部件的组合体称为转子，包括主轴、叶轮、动叶片、联轴器等部件。静止部分静止部分汽缸汽缸汽缸是汽轮机的外壳，它是汽轮机中重量最大，形状复杂并且处在高温高压下工作的静止部件。它的作用是将蒸汽与大气隔绝，形成蒸汽完成能量转换的封闭空间。本汽轮机采用高、中压合缸技术，这种布置方法是将高压内缸和中压内缸布置在同一个外缸之内，减少了轴承和轴封数量，缩短汽轮机的跨度，而且蒸汽流向相反，可以更好的平衡轴向

2、推力。高、中压缸设计为双层缸结构。低压缸采用两个形式完全相同的双缸反向对称布置的双分流结构，采用这种结构的主要优点是能很好的平衡轴向推力，避免叶片过长，减小离心力，避免汽缸制造的过于庞大。高、中压外上缸高、中压外下缸汽缸汽缸中、低压连通管是把中压缸的排汽送到低压缸内。中、低压连通管采用的是架空布置，它由中压缸顶部的排汽口连接到低压上汽缸中部的进汽口，位于中压排汽口，低压缸和中、低压缸轴承箱上方，是整个汽轮发电机组的最高点。静止部分静止部分隔板隔板 隔板也叫喷嘴板，用于固定喷嘴叶片（静叶片）和阻止级间漏汽，并将整个汽缸通流部分分隔成若干个汽室。大型汽轮机常将相邻几级隔板装在一个隔板套中，然后将隔

3、板套固定在汽缸内壁上。也可以直接安装在汽缸内壁的隔板槽中。隔板通常做成水平对分形式，其内圆孔处开有隔板汽封的安装槽。隔板套：将相邻几级隔板装在一个隔板套中，然后将隔板套装在汽缸上，上下隔板套之间采用螺栓连接，隔板套在汽缸内的支承和定位采用悬挂销和键的结构。隔板隔板汽轮机从第二级以后的各级喷嘴叶栅都安装在隔板上。蒸汽通过喷嘴叶栅，其压力、温度逐级下降，将蒸汽的热能转变成动能以很高的速度进入动叶片。隔板由隔板体、喷嘴叶栅和隔板外缘组成。由于安装和拆卸的需要，隔板从水平中分面分为上、下两半，为使上、下隔板对准，并防止漏气，在水平中分面上加装有密封键和定位销。隔板套汽轮机低压缸隔板安装隔板隔板喷嘴叶栅

4、喷嘴叶栅动叶栅动叶栅转动部分部分转子转子转转子子是是汽汽轮轮机机转转动动部部分分的的总总称称，大大型型机机组组高高中中压压转转子子和和低低压压转转子子一一般般为为整整锻锻无无中中心心孔孔的的转转子子，整整体体降降低低了了离离心心切切应应力力。包括包括主轴、叶轮、动叶片、联轴器等组成的转子。主轴、叶轮、动叶片、联轴器等组成的转子。汽汽轮轮机机转转子子按按结结构构可可分分为为转转轮轮式式和和转转鼓鼓式式两两种种基基本本类类型型。转转轮轮式式转转子子具具有有安安装装动动叶叶片片的的叶叶轮轮，转转鼓鼓式式转转子子则则没没有有叶叶轮轮（或或有有叶叶轮轮但但其其径径向向尺尺寸寸很很小小），动动叶叶片片直直

5、接接装装在在转转鼓鼓上上。通通常常冲冲动动式式汽汽轮轮机机采采用用转转轮轮式式转转子子。反反动动式式汽汽轮轮机机为为了减小转子上的轴向推力，采用了减小转子上的轴向推力，采用转鼓式转子转鼓式转子。本本机机组组除除调调节节级级为为冲冲动动级级外外，其其余余的的级级全全部部为为反反动动级级，各各级级动动叶叶栅栅装装在在转转鼓鼓（转转子子凸凸出出的的环环台台）上上，故故机机组组的转子基本上为转鼓式转子。的转子基本上为转鼓式转子。转鼓主轴动叶片高、中压转子飞锤飞锤主油泵主油泵高中压转子是由整体合金钢锻件加工制成。另有一短轴用螺栓连接在调阀端，其上装有主油泵叶轮和危急遮断器。低压转子动叶片动叶片动叶片是汽

6、轮机中最重要的零件之一，主要表现在：1.它作为蒸汽热能转换为机械能的主要作功部件，其结构型线、工作状态将直接对能量转换效率产生影响；2.数量最多，加工工作量相当大；3.它是汽轮机中承受应力最高的零件，又必须在相当恶劣的工作条件下工作，事故率很高。因此，叶片的结构、性能不仅涉及到设计制造，而且和汽轮机的经济 性及运转的安全可靠性关系密切。安装在高压转子上的叶片安装在高压转子上的叶片 动叶片的结构型式 叶根：将动叶片固定在叶轮或转鼓上的连接部分，它的结构应保证在任何运行条件下都能牢固地固定。叶型（或称叶身）：相邻叶片的叶型部分构成汽流通道。叶顶：汽轮机的短叶片和中长叶片通常在叶顶用围带连在一起，构

7、成叶片组。长叶片在叶型部分用拉筋连接成组，或者围带和拉筋都不用，成为自由叶片。为了使动叶片之间组成良好的通道，保证汽流沿外缘周界上的良好流动性，降低漏气损失，提高级的效率，通常叶顶上都装有围带或拉筋，将动叶片连成叶片组。成组的叶片也提高了叶栅的刚度，降低了叶片中的弯曲应力，改善了频率特性。围带围带叶顶叶顶叶根叶根叶型部分叶型部分拉筋拉筋叶根叶根叶型部分叶型部分汽轮机概述华能日照电厂二期工程2680MW汽轮机是由上海汽轮机有限公司生产的超临界、单轴、三缸、四排汽、一次中间再热、凝汽式汽轮机。机组采用复合变压运行方式，汽轮机设有八级非调整回热抽汽。汽轮机的型号 68024.2/566/566主蒸汽

8、压力24.2MPa 主、再热蒸汽温度566额定功率 680MW凝汽式汽轮机N汽轮机工作原理汽轮机是一种以具有一定温度和压力的水蒸汽为工质，将热能转变为机械能的回转式原动机,它在工作时先把蒸汽的热能转变为动能，然后再将蒸汽的动能转变为机械能。汽轮机的级:由一列静叶栅（喷嘴叶栅）和一列动叶栅所组成的通流部分，是汽轮机的基本做功单元。一定压力和温度的蒸汽流经级的通流部分时，产生轮周向推力带动叶轮旋转而对外输出机械功。冲动冲动作用原理作用原理 冲动力定义冲动力定义：一运动物体碰到另一个静止的物体或者运动速度低于它的物体时，就会受到阻碍而改变其速度的大小或方向，同时给阻碍它的物体的一个作用力。冲动作用的

9、特点冲动作用的特点：汽流在喷嘴中发生膨胀，但在动叶中不膨胀加速，只改变流动方向，对叶汽流在喷嘴中发生膨胀，但在动叶中不膨胀加速，只改变流动方向，对叶片产生冲动力，推动叶轮旋转做功。动叶中只有蒸汽动能向叶轮机械能的转化。片产生冲动力，推动叶轮旋转做功。动叶中只有蒸汽动能向叶轮机械能的转化。汽轮机级做功原理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。高速汽流流经动叶片3时，由于汽流方向改变，产生了对叶片的冲动力，推动叶轮2旋转作功，将蒸汽的动能变成叶轮轴旋转的机械能。冲动力 反反动作用原理动作用原理 反动力定义反动力定义：蒸汽在动叶汽道内膨胀时对动叶的作用力。根据牛顿第三定律，当气体

10、从容器中加速流出时，要对容器产生一个与流动方向相反的反作用力。基本特点：基本特点：蒸汽不仅仅在喷嘴中产生膨胀，在动叶流道中还要膨胀加速，产生冲动力同时蒸汽不仅仅在喷嘴中产生膨胀，在动叶流道中还要膨胀加速，产生冲动力同时还对叶片产生一个反作用力（即反动力），合力推动叶轮旋转做功。从结构上看动叶通道还对叶片产生一个反作用力（即反动力），合力推动叶轮旋转做功。从结构上看动叶通道是逐渐收缩的是逐渐收缩的。动叶中既有蒸汽动能向机械能的转化同时有部分热能转化成动能。动叶中既有蒸汽动能向机械能的转化同时有部分热能转化成动能。在反动式汽轮机中，蒸汽不但在喷嘴（静叶栅）中产生膨胀，压力由p0降至p1，速度由c0

11、增至c1，高速汽流对动叶产生一个冲动力；而且在动叶栅中也膨胀，压力由p1降至p2，速度由动叶进口相对速度w1增至动叶出口相对速度w2,汽流必然对动叶产生一个由于加速而引起的反动力，使转子在蒸汽冲动力和反动力的共同作用下旋转作功。反动度-表征蒸汽在动叶通道中的膨胀程度，定义为动叶中的理想焓降与整级的理想焓降之比，用来表示。冲动级-膨胀主要发生于喷嘴中，为提高流动效率，动叶中也有少量膨胀，一般0.050.30。反动级-在喷嘴和动叶中焓降相等，0.5的级叫做反动级，即蒸汽在反动级中的膨胀一半在喷嘴叶栅中进行，另一半在动叶栅中进行。本汽轮机通流部分采用冲动式与反动式联合设计，本机高压缸共有1个冲动式调

12、节级和11个反动式压力级，中压缸共有8个反动式压力级，低压缸共有227个反动式级，全机共有48级。汽轮机配汽方式 汽轮机组的配汽方式有两种，一种是节流调节，另一种是喷嘴调节，俗称单阀或顺序阀。节流调节（单阀控制）就是全部蒸汽都要经过一个或几个同时启、闭的调节汽阀，然后流向第一级喷嘴。在任何负荷下都保持全周进汽，在高负荷运行时经济性较好，由于存在节流调节损失，使汽轮机的相对内效率就下降，负荷越低，节流损失越大，相对内效率就越低。喷嘴调节（顺序阀控制）就是蒸汽经主汽阀后，再经过几个依次启、闭的调节汽阀通向汽轮机的第一级（调节级），级后的温度和压力较低，有利于转子寿命延长，降低通流级数，但部分进汽容

13、易产生高压转子的汽隙振荡。鼓风摩擦：指在部分进汽的级中，当叶轮转至无喷嘴处，不但不能做功，而且蒸汽还要随叶轮一起转动，产生像鼓风机一样的效应把蒸汽排出，由此造成的损失成为鼓风摩擦。鼓风摩擦损失主要与角速度的三次方、动叶长度成正比，所以低压缸的鼓风摩擦损失最大。主要结构主要结构 高高速速旋旋转转的的汽汽轮轮机机，其其动动静静部部分分必必须须留留有有一一定定的的间间隙隙，为为了了减减小小泄泄漏漏，必必须须安安装装防防止止泄泄漏漏的的装装置置来来提提高高汽汽轮轮机的工作效率，这种装置通常称为机的工作效率，这种装置通常称为汽封汽封。汽封汽封按安装位置的不同，可分为按安装位置的不同，可分为通流部分汽封通

14、流部分汽封、隔隔板汽封板汽封和和轴端汽封轴端汽封。通流部分汽封和隔板汽封通流部分汽封和隔板汽封主要作用是减少蒸汽从高主要作用是减少蒸汽从高压区段通过非做功区段漏向低压区段，保证尽可能多压区段通过非做功区段漏向低压区段，保证尽可能多的蒸汽在通道内做功。的蒸汽在通道内做功。汽封系统汽封系统汽封系统汽封系统 汽轮机通流部分汽封和隔板汽封示意图汽封系统汽封系统轴端汽封有两个方面的功能，一是在汽轮机压力区段防止蒸汽外泄，确保进入汽轮机的全部蒸汽都沿汽轮机的叶栅通道做功，提高汽轮机的效率；二是在真空区段防止汽轮机外部的空气向汽轮机内漏，保证汽轮机组有良好的真空，降低汽轮机的背压，提高汽轮机的做功能力。汽封

15、槽汽封体轴端汽封自密封原理自密封时轴封蒸汽流程汽轮机进水汽轮机进水：即水或冷蒸汽(低温饱和蒸汽)进入汽轮机而引起的事故，是汽轮机运行中最危险的事故之一。危害：1.动静部分碰磨 汽轮机进水或冷蒸汽，使处于高温下金属部件突然冷却而急剧收缩，产生很大的热应力和热变形。汽轮机负胀差增大，机组强烈振动，动静部分轴向和径向碰磨，大轴弯曲。2.叶片损伤及断裂当进入汽轮机通流部分的水量较大时，由于水或冷蒸汽密度比工作蒸汽密度大得多，出喷嘴的绝对速度比工作蒸汽小得多，使汽流不能按照正确的角度进入动叶通道，而对动叶进口边的背弧产生冲击，会使叶片损伤和断裂，特别是对较长的叶片。3.推力瓦烧毁汽轮机进水或冷蒸汽，使汽轮机轴向推力增大，甚至可能增大到正常情况时的10倍，使推力轴承超载而导致乌金烧损。4.引起金属裂纹汽轮机进水或冷蒸汽，金属在频繁交变的热应力作用下，会出现裂纹。水冲击损坏的叶片非常感谢