1000MW汽轮机原理Word文档下载推荐.docx
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汽轮机的类型很多，在实际运用当中，常按下列方法对汽轮机进行分类。
１、按工作原理分类
１）冲动式汽轮机：
按冲动作功原理工作的汽轮机称为冲动式汽轮机。
它在工作时，蒸汽的膨胀主要在喷嘴中进行，少部分在动叶片中膨胀。
２）反动式汽轮机：
按反动作功原理工作的汽轮机称为反动式汽轮机。
它在工作时，蒸汽的膨胀在喷嘴动叶片中各进行大约一半。
３）冲动反动联合式汽轮机：
由冲动级和反动级组合而成的汽轮机称为冲动反动联合式汽轮机。
２、按热力过程分类
１）凝汽式汽轮机：
进入汽轮机作功的蒸汽，除少量的漏气外，全部或大部分排入凝汽器的汽轮机。
蒸汽全部排入凝汽器的汽轮机又称纯凝汽式汽轮机；
采用回热加热系统，除部分抽气外，大部分蒸汽排入凝汽器的汽轮机，称为凝汽式汽轮机
２）背压式汽轮机：
蒸汽在汽轮机作功后，以高于大气压的压力排出，供工业或采暖使用。
这种汽轮机称为背压式汽轮机。
若排汽供给中低压汽轮机使用时，又称为前置式汽轮机。
３）调整抽汽式汽轮机：
将部分作过功的蒸汽在一种或两种压力下抽出，供工业或采暖用汽，其余蒸汽仍排至凝汽器，这类汽轮机叫调整抽汽式汽轮机。
调整抽汽式汽轮机和背压式汽轮机统称为供热式汽轮机。
４）中间再热式汽轮机：
将在汽轮机高压缸部分作过功的蒸汽，引至锅炉再热器再次加热到一定温度，然后再重新返回汽轮机的中低压缸部分继续做功，这类汽轮机叫中间再热式汽轮机。
再热次数可以是一次，两次或多次，但一般采用一次中间再热。
３、按蒸汽初参数分类
１）低压汽轮机：
新蒸汽压力为1.176～1.47MPa;
２）中压汽轮机：
新蒸汽压力为1.96～3.92MPa;
３）高压汽轮机：
新蒸汽压力为5.88～9.8MPa;
４）超高压汽轮机：
新蒸汽压力为11.76～13.72MPa;
５）亚临界压力汽轮机：
新蒸汽压力为15.68～17.64MPa;
６）超临界压力汽轮机：
新蒸汽压力大于22.06MPa。
４、按蒸汽流动方向分类
１）轴流式汽轮机：
蒸汽流动整体方向大致与轴平行；
２）辐流式汽轮机：
蒸汽流动整体方向大致与轴垂直；
３）周流式汽轮机：
蒸汽大致沿叶轮轮周方向流动。
此外，还有一些分类方法，例如按汽缸的数目分为单缸、双缸和多缸汽轮机，按汽轮机的转轴数目分为单轴、双轴汽轮机等。
四、汽轮机的型号
表示汽轮机基本特征的符号叫汽轮机的型号。
我国目前采用汉语拼音和数字来表示汽轮机的型号，其表示方法由三段组成：
Χ ΧΧ－ΧΧΧ／ΧΧΧ／ΧΧΧ－Χ
第一段 第二段 第三段
第一段表示汽轮机型式（见表）及额定功率（MW），第二段表示蒸汽参数（见表），第三段表示改型序号。
汽轮机型号表示其型式的代号
汽轮机型式
我国汽轮机新型号中型式代号
第一个拼音字母
凝汽式
N
一次调整抽汽式
C
二次调整抽汽式
CC
背压式
B
调整抽汽背压式
CB
我国汽轮机新型号中蒸汽参数的表示方法
蒸汽参数表示方法
进汽压力／进汽温度
中间再热式
进汽压力／进汽温度／中间再热温度
进汽压力／调整抽汽压力
进汽压力／高压调整抽汽压力／低压调整抽汽压力
进汽压力／排汽压力
下面举例说明我厂机组型号：
“N300-16.7/538/538型”表示凝汽式，额定功率为300MW，主蒸汽压力为16.7MPa，主、再蒸汽温度为538℃。
第二节 汽轮机级的工作原理
一、级的反动度与级的类型
在汽轮机中，一列喷嘴和其后的动叶栅，组成了将热能转换为机械能的汽轮机的基本作功单元，通常称这个做功单元为汽轮机的级。
由一个级构成的汽轮机称为单级汽轮机，由若干个级构成的汽轮机称为多级汽轮机。
蒸汽流经级做功时，有的级中蒸汽仅在喷嘴中膨胀，有的级中蒸汽不仅在喷嘴中膨胀，而且在动叶中膨胀，在实际应用中，常依据蒸汽在动叶中是否发生膨胀及膨胀程度的大小，来区分级的类型。
图3－4表示没有损失时，蒸汽在喷嘴和动叶中都发生膨胀的理想热力过程，蒸汽在喷嘴中的理想焓降为，在动叶中的理想焓降为，级的理想焓降为。
=+式3－1
假想汽流被等熵地滞止到初速为零的状态时，蒸汽在级内等熵膨胀所具有的焓降称为级的滞止理想焓降，即。
蒸汽在动叶中的理想焓降与级的理想滞止焓降之比称为级的反动度，以表示，
式3－2
按反动度的不同，汽轮机的级分为：
1）冲动级，级的反动度=0。
蒸汽只在喷嘴中发生膨胀，在动叶中不发生膨胀，只改变速度和方向。
动叶的进出口截面接近相等。
２）反动级，级的反动度=0.5左右。
蒸汽在喷嘴、动叶中的膨胀程度接近相等。
喷嘴与动叶的形状相似，流道均为收缩型。
３）带反动度的冲动级，级的反动度=0.15左右。
蒸汽在动叶中有一定的膨胀，但小于在喷嘴中的膨胀量，蒸汽对动叶的作用力以冲动力为主。
二、蒸汽在喷嘴中的流动
汽轮机喷嘴是由相邻叶片构成的静止汽道。
它把蒸汽的热能转变为动能。
1）喷嘴出口的理想速度
蒸汽在喷嘴中为理想流动时，喷嘴出口处的气流速度叫喷嘴出口理想速度。
把能量方程
h0＋c02/2＋q＝h1＋c12/2＋P 式3－3
应用于喷嘴时，由于喷嘴固定不动，不对外做功，即P＝0，其次可以认为蒸汽在喷嘴中流动时与外界无热能交换，即为绝热过程，q＝0。
故能量方程变为下列形式：
h0＋c02/2＝h1＋c12/2式3－4
由式3－4可以求得喷嘴出口理想气流速度为：
式3－5
2）喷嘴出口实际速度
在实际流动过程中，由于蒸汽是具有一定粘性的实际气体，蒸汽流经喷嘴时，总是存在损失，从而使汽流获得的动能减小。
因此，喷嘴出口的实际汽流速度c1要比理想速度clt小。
一般用喷嘴的速度系数φ来考虑这个损失。
这样喷嘴出口的实际速度为：
式3－6
喷嘴中流动的能量损失（简称喷嘴损失），可以表示为
Δhnξ=c1t２／2－c1２／2＝（１－φ２）Δhn* 式3－7
３）喷嘴的流量
由连续方程式可导出喷嘴理想流量的计算式如下：
qm1t=A1×
c1t/vt 式3－8
式中 c1t--喷嘴出口处的理想速度，m/s
v1t-喷嘴出口处理想比容，m3／kg
A1---喷嘴出口处的截面积，m2
实际流动中，由于存在流动损失，不仅使喷嘴出口的汽流实际速度降低，也使通过喷嘴的实际流量qm1小于理想流量qmlt，通常用流量系数μn来表示实际流量比理想流量减小的程度，它等于通过喷嘴的实际流量与理想流量之比，即
μn=qm1/qmlt 式3－9
由于影响流量系数的关系较复杂，很难用理论计算准确确定，故流量系数往往用实验方法求得。
三、蒸汽在动叶中的流动
从喷嘴出来的高速汽流，进入动叶，推动叶轮旋转，所以动叶栅有一个切向速度，即圆周速度u。
由于动叶栅是以圆周速度在转动，所以动叶栅进口蒸汽速度不是喷嘴出口速度，而是相对动叶栅速度w1。
由力学可知，进入动叶栅的相对速度w1应为绝对速度c1与圆周速度u的向量差，即：
w1＝c1－u式3－10
式中 c1―喷嘴出口绝对速度，m/s
u―圆周速度，m/s，可按下式计算：
u＝πdbn/60式3－11
如图3－5所示c、w和u之间关系的三角形叫速度三角形。
运用速度三角形，可在已知喷嘴出口速度和圆周速度的条件下，求出蒸汽进入动叶的速度，或在已知动叶出口相对速度和圆周速度的条件下，求出动叶出口绝对速度。
四、级的轮轴功率与轮周效率
对于一个具有反动度的冲动式汽轮机动叶栅，它不仅受到蒸汽冲动力F１的作用，而且受蒸汽在动叶片内膨胀加速所产生的反动力F２的作用，这两个力的合力F作用于动叶片上使叶轮旋转。
在汽轮机计算中，通常把该力F分解成一个周向力Fu和一个轴向力Fz，如图
3－6所示。
依据做功原理，Fz与运动方向相垂直，因而Fz不做功，只引起轴向推力；
而周向力Fu与运动方向相同，是真正做功的力。
周向力Fu在动叶片上每秒钟所做的功叫级的轮周功率Pu，它等于周向力Fu与圆周速度之积
Pu=Fuu式3－12
人们把单位重量的蒸汽通过汽轮机某级所做轮周功wu与其在该级的理想焓降之比称为轮周效率，即
ηu＝wu/Δht式3－13
轮周效率的大小直接反映了蒸汽在级中热能转换为机械能的程度。
五、最佳速比
圆周速度u与出口汽流速度c1之比称作速比，用符号x1表示，即
x1＝u／c1式3－14
速比对轮周效率有很大影响，对于每一级均有一个最佳x1使η最高。
人们把轮周效率最高的速比称作最佳速比（x1）OP，通过推导可以得出：
纯冲动级的最佳速比（x1）OP冲＝0.5cosα1；
反动级的最佳速比（x1）OP反＝cosα1。
α1为喷嘴的安装位置角，即喷嘴出口蒸汽绝对速度的方向角。
若纯冲动级和反动级的平均直径相同，且均在最佳速比下工作，则它们的理想焓降之比为2:
1，即纯冲动级为反动级的２倍。
也就是说，纯冲动级可耗用较大的焓降，做功能力大，常被作为调节级用；
而反动级耗用焓降小，做功能力小，因而反动式汽轮机级数较多。
六、级内损失
级内损失：
在级的能量转换过程中，只是直接影响蒸汽状态的各种损失称为级内损失。
级内损失包括：
喷嘴损失、动叶损失、余速损失、扇形损失、鼓风磨擦损失、湿
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