汽轮机基础知识培训教材1-4章.pptx

汽轮机基础知识培训教材1-4章.pptx

《汽轮机基础知识培训教材1-4章.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽轮机基础知识培训教材1-4章.pptx（109页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

汽轮机基础知识,目录,第一章,概论,第二章,通流部分的热力设计,第三章,汽轮机本体结构及系统,第四章,转子,第五章,动叶片,第六章,调节保安系统,第七章,汽轮机的凝汽设备,第八章,给水回热循环及加热器,第九章,汽轮机的安装和运行,第十章,汽轮机常见故障及排除,第一章,概论,1.汽轮机的原理及分类1.1基本原理来自锅炉或其它汽源的蒸汽，经主汽阀和调节阀进入汽轮机内，依次流过一系列环形配置的喷嘴（或静叶栅）和动叶栅而膨胀作功，其热能转变成推动汽轮机转子旋转的机械功，从而驱动其它机械设备。

膨胀作功后的蒸汽由排汽部分排出机外。

在汽轮机中，一列静叶栅和其后的动叶栅以及有关的结构部分，组成汽轮机的级。

只有一个级的汽轮机称为单级汽轮机；有若干级的，称为多级汽轮机。

汽论机本体主要由静子和转子两大部分组成。

静子包括汽缸、隔板和静叶栅、进、排汽部分、轴端汽封以及轴承、轴承座等。

转子包括主轴、叶轮和动叶片（或装有动叶片的整锻转子）、联轴器等。

为了保证安全有效的工作，汽轮机还配置有调节保安系统、汽水系统、油系统及各种辅助设备等。

左下图中，1.锅炉2.汽轮机3.被驱动设备4.凝汽器5.凝结水泵6.给水加热器7.锅炉给水泵在右面T-S（温熵）图中12蒸汽在汽轮机绝热膨胀做功；23蒸汽在凝汽器中等温冷却成水；34水在给水泵中加压；45水在锅炉中加热；56水在锅炉中等温吸热成饱和蒸汽；61在锅炉过热器中加热成过热蒸汽。

形成一个闭合的朗肯循环。

1.2汽轮机的分类1.2.1按工作原理分冲动式汽轮机：

蒸汽主要在喷嘴（或静叶栅）中进行膨胀，反动度0.5,我国电站汽轮机主要采用这种形式。

反动式汽轮机：

蒸汽在喷嘴（或静叶栅）和动叶中都进行膨胀反动度0.5。

1.2.2按热力特性分1）凝汽式汽轮机排汽在低于大气压力的真空状态下进入凝汽器凝结成水。

2）抽汽凝汽式汽轮机利用调整供热的汽轮机，包括一次调整抽汽和二次调整抽汽式。

提供一个压力获两个压力的工业用汽,剩余蒸汽排入凝汽器。

3）背压汽轮机排汽压力大于大气压，排汽供热用户使用。

4）抽汽背压汽轮机具有调整抽汽的背压式汽轮机,额定功率（MW）,进汽参数,125、200,12.713.24（超高压）,535/535（550/550）,300、600、1000,16.7（亚临界）24.2（超临界）25.4（超超临界）,535、566、600,1.2.3按用途分,电站汽轮机：

汽轮机驱动的是发电机拖动用工业汽轮机：

汽轮机驱动的是压缩机、水泵、风机等机械设备。

2.汽轮机的进汽参数及相应功率：

3.汽轮机的发展汽轮机的发展已有一百多年的历史，我国从1956年由上海汽轮机厂生产的第一台AK6型6000kW凝汽式汽轮机至今已有40多年的历史。

目前已能生产单机功率为100万kW的汽轮机。

世界上目前最大的单机功率有130万kW。

其发展的特点是：

增大单机功率，能减少单位功率的材料消耗和制造工时。

从而降低电站的投资和运行费用。

采用高的蒸汽参数，多级汽水回热和中间再热，使热力循环不断完善。

高强度耐热合金钢的研制和应用，加工中少、无切削、数控技术、大型转子焊接等新工艺技术的应用。

机组运行中集控和程控水平不断提高。

第二章通流部分的热力设计汽轮机本体中汽流的通道称为汽轮机的通流部分，它包括调节级、中间级和末级（详见汽轮机纵剖面图）。

热力设计的任务是按给定的条件，通过热力计算，确定通流部分的尺寸，力求获得较高的效率。

1.叶栅几何参数叶栅中的气流不但决定于喷管和动叶的叶型，而且还与叶栅的以下一些几何参数有关：

叶型弦长环型叶栅平均直径叶栅节距叶栅安装角叶栅宽度喷管和动叶出口汽流角叶片高度相对节距,相对高度径高比，对,的级一般采用等截面叶,片（直叶片），对,的级，一般采用扭叶片。

2.叶栅的汽流参数叶栅进口和出口的汽流绝对速度和相对速度喷嘴叶栅和动叶栅的前后压比汽流马赫数，称超音速叶栅速度比，其中是级的绝热降相对应的当量出口汽流速度汽流雷诺数，其中代表运动粘度,3.速度三角形,蒸汽在静叶中膨胀加速，以绝对速度c沿方向流出静叶，并以相对11速度w和相对进口角进入旋转的11动叶。

汽流在动叶中转向，并作补充膨胀，以相对速度w和相对出口2角流出动叶。

汽流在动叶内的动2量发生变化，产生圆周方向推力并作功，作功后的蒸汽以绝对速度c2沿出口角离开本级。

将静、动叶2进出口的汽流速度大小和方向，按一定比例画出的速度图，称速度三角形，如右图所示：

利用静、动叶栅试验数据（或经验数据），结合速度三角形，进行确定级的通流部分尺寸和效率的热力计算，这种方法称为速度三角形法。

4.级的热力过程线如右图，蒸汽进入静叶的状态为0点，它的参数为，静叶的出口状态为1点，它的参数为，动叶的出口状态为2，级的出口状态为2。

动叶中膨胀的焓降与级的总绝热降之比叫做级的反动度，以表示,的级叫做纯冲动级的级叫做反动级之间的级叫做带反动度的冲动级。

在冲动级中带有一定反动度，可改善叶栅中汽流速度，反动度沿叶高方向逐渐增大，平均直径处反动度与根部反动度之间关系近似为，为了减少根部流动损失，根部反动度取,5.汽流速度1）静叶出口速度其中静叶速度系数，叶片高度超过50mm的静叶，一般取2）动叶出口速度,其中动叶中的焓降，动叶速度系数。

6.静、动叶出口面积和静、动叶高度1）静叶出口面积,a.喷嘴非临界功况：

，:

临界压比，为喷嘴流量系数，对过热蒸汽可查表得到。

b.喷嘴临界工况：

，这时,，过热蒸汽,，饱和,蒸汽和湿蒸汽2）动叶出口面积,3）静叶高度,，其中，：

静叶出口面积，：

平均直径，：

汽流出口角正弦,:

部分进汽度，一般保证,不小于1215mm，使部分进汽度,尽可能接近于1。

4）动叶高度：

顶部盖度34mm:

根部盖度1.52mm,动叶汽流出口角：

动叶出口面积：

动叶栅平均直径：

动叶高度：

部分进汽度7.级的损失静叶损失动叶损失余速损失,4）叶高损失,5）扇形损失,6）摩擦损失，如果是双列复速级，则摩擦损失为上式的两倍。

7）部分进汽损失,护罩的部分进汽度喷嘴弧段数,系数，单列级，,，双列级，,为轮周焓降，、分别,系数，单列级，双列级，8）隔板汽封漏汽损失,为汽封直径及齿数，对于平汽封，,9）叶顶漏汽损失,:

当量间隙，,:

顶部反动度，,10）湿汽损失在湿蒸汽区工作时的损失8.级效率和速比8-1效率轮周效率相对内效率,3）内功率8-2速比与级效率的关系速比,式中理想速度不同的级，速比对效率的影响不同，所,可取0.650.70；,以在设计时，不同的级，尽可能取最佳速比。

右图表示不同的级、速比与轮周效率的关系。

对冲动级，可取0.450.49；对反动级，对双列复速级，可取0.240.28。

9.双列复速级的设计特点双列复速级由两列静叶和两列动叶组成，如右图所示，蒸汽流经第一列静动叶后，再进入第二列静动叶中作功。

第二列静叶主要起导向作用，也称转向导叶。

9-1双列级的设计特点双列级的合理速比：

双列级的动叶和导叶都稍带反动度，总共为10左右。

各列叶栅与第一列静叶的面积比可分别取第一列动叶：

1.41.5转向导叶：

2.352.7第二列动叶：

3.43.8后一排叶栅应比前一排叶栅的叶片高度大33.5mm。

为了提高效率，最好把汽道上下端面做成型线如下图所示图中，（喉部），为出汽边高度。

9-2双列复速级计算示列,已知：

级流量G=23.9kg/s,级前压力P=33.7ata,i=789.2kcal/kg11v=0.0955m3/kg，级后压力P=12.5ata，由i-s图得级绝热焓降h=66.12t88kcal/kg。

双列级叶栅数据,第一列静叶在临界工况下工作，喉部面积为：

cm2,平均直径,cm，静叶节距,cm,静叶数，,取42,部分进汽度，,弧段数取4,热力过程线及速度三角形如下图：

9-3双列复速级的用途用于单级汽轮机用于多级汽轮机的调节级10多级汽轮机10-1多级汽轮机的特殊问题由于双列级的绝热焓降一般只能达到6690kcal/kg，而且热效率比较低，所以在实际应用中，大多采用多级透平。

多级汽轮机中前级的余速可以全部或部分地被后级利用。

即前一级的排汽速度是后一级的进汽速度，部分进汽的级，余速不能利用。

每级的等熵焓降总和大于整机的等熵焓降，其增大值与整机等熵焓降之比，称重热系数,假定每级效率相等为，,，,把上式相加得：

即,，,但是多级透平的内效率在图上等压线是朝着熵增方向扩散的，,，即,所以,所以,，永远是个正值，叫做重热系数，,一般级间漏汽问题；湿汽问题；多级透平的最后13级一般总是在湿蒸汽区域工作，由此产生湿汽损失和湿蒸汽度对动叶片的腐蚀作用。

轴向推力及汽封设计问题；热力设计问题；主要有多级透平的特性系数、分级、焓降分配、设计程序等。

10-2多级汽轮机设计步骤调节级按汽轮机最大进汽量确定调节级的形式、直径、焓降、叶片高度、型线、角度及部分进汽度等；末级按排汽量确定排汽面积，一般应使径高比2.5，轴向排汽速度300m/s，选择末级叶片并计算；中间级确定中间级的直径和级数，焓降分配，一般从高压到低压，焓降由小到大，确定叶型、叶片高度，转子直径的变化尽可能保持通流部分的光滑性。

详细计算按分级的结果，分别对调节级、中间级、末级进行详细计算。

5）抽汽式汽轮机和抽汽背压式汽轮机的后汽缸的设计原则按最大进汽量来设计。

在抽汽凝汽式汽轮机中，其前缸相当于一个背压汽轮机，后缸相当于一个冷凝式汽轮机。

后汽缸要保证在纯凝汽工况下，即抽汽量为零的工况下，发出额定负荷，其末级叶片长度要保证最大流量下的通流面积。

上图是C6-35/5型汽轮机的工况图，其横坐标是功率，纵坐标是进汽量。

细实线是不同的工业抽汽量。

粗实线表示低压缸流量，可以看出，当工业抽汽量为零时，发额定功率6000Kw时，低压缸的排汽量最大，大约为28T/H。

所以低压要以进汽量28T/H来设计。

抽汽背压汽轮机的工况图和抽汽凝汽汽轮机的工况图相似。

要以抽汽量为零即纯背压机组的排汽量来设计低压缸。

11.调节汽阀的设计,1）调节汽阀的结构和型式a、普通单座阀门在中低压汽轮机中一般常用右图所示的球形阀。

在汽轮机启动时，由于调节汽阀前后压差很大，所以第一个阀一般采用梨形阀，如右图所示。

这样可以减少调节汽阀的提升力。

也可以使机组启动比较平稳。

梨形阀,b、普通预启阀在高压汽轮机中，为了减少阀门的提升力，可采用带有减压预启阀的调节阀，如右图所示的GX-1型。

先打开中间的小阀，减少调节阀前后压差，再打开大阀，具体装配图见左图。

一般高压汽轮机中，第一，第二阀都采用带有预启阀的调节汽阀以减少提升力。

2）调节汽阀升程计算,调节汽阀的名义面积,按该阀所控制的喷嘴组喉部面积,或容积流量,确定。

或,阀门数目,按汽轮机运行经济性和结构设计特点确定。

于是阀门名,义直径为,调节汽阀的流量为,式中，阀门相对流量系数，查表得到阀前蒸汽压力，比容阀门流量系数通过喷嘴组的流量为式中，喷嘴组相对流量系数，查表得到喷嘴组前压力和比容,因为通过阀门和喷嘴组的流量相等，即,，所以阀门流量系数为,按可自下面曲线得到阀门升程：

球形阀流量系数,GX-1型调节阀流量系数,算完每个阀的流量升程后，可得到一个该机组的流量升程曲线，如右图所示，要求该曲线有较好的线性。

在安排各个调节阀开启的先后关系时，让前一个调节汽阀尚未完全开足时，下一个调节汽阀便提前开启，使调节汽阀的联合升程特性（静态特性）线成为一条连续的直线，下一个调节汽阀的提前开启量，称为调节汽阀的重叠度。

各调节汽阀的重叠度为10左右，即当前一个调节汽阀开到前后压比为0.9时，下一个调节汽阀开始开启。

球阀提升力系数,3）调节汽阀提升力的计算a、球阀提升力计算式中，提升力系数,b、GX-1型阀提升力计算式中提升力系数（见右图a）减压室中压力（见右图b）阀杆截面积,4）根据调节汽阀升程流量计算和提升力计算来选择杠杆比，设计油动机行程和油动机活塞直径。

1.调节阀,2.杠杆,3.油动机,5）提升力系数