《汽轮机及辅助设备》优秀教案Word格式.docx

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化学能热能机械能电能

300MW=300000KW（30万KW），三峡单台机组70万KW

热电联产：

发电厂既生产电能，又利用汽轮发电机作过功的蒸汽对用户供热的生产方式，是指同时生产电、热能的工艺过程，较之分别生产电、热能方式节约燃料。

以热电联产方式运行的火电厂称为热电厂。

对外供热的蒸汽源是抽汽式汽轮机的调整抽汽或背式汽轮机的排汽，压力通常分为0.78～1.28兆帕（MPa）和0.12～0.25MPa两等。

前者供工业生产，后者供民用采暖。

热电联产的蒸汽没有冷源损失，所以能将热效率提高到85％，比大型凝汽式机组（热效率达40％）还要高得多。

具体要求

热电联产它要求将热电站同有关工厂和城镇住宅集中布局在一定地段内，以取得最大的能源利用经济效益。

热电厂的供热距离通常不超过5～8公里。

对热电联产的燃料质量（主要是含硫、磷量）有较高要求，同时厂址要选在城市盛行风的下风向，避免对城市环境的污染。

　　当热电联产时蒸汽过剩时，可以将空调、生活用水，用吸收式空调来解决问题。

锅炉产生的蒸汽在背压汽轮机或抽汽汽轮机发电，其排汽或抽汽，除满足各种热负荷外，还可做吸收式制冷机的工作蒸汽，生产6～8℃冷水用于空调或工艺冷却。

优点

1）蒸汽不在降压或经减温减压后供热，而是先发电，然后用抽汽或排汽满足供热、制冷的需要，可提高能源利用率；

2）增大背压机负荷率，增加机组发电，减少冷凝损失，降低煤耗；

3）保证生产工艺，改善生活质量，减少从业人员，提高劳动生产率；

代替数量大、型式多的分散空调，改善环境景观，避免“热岛”现象

NC300/225-16.7/537/537型汽轮机型号含义（结合图片）

N：

凝汽式C：

一次调节抽汽式

300：

额定功率300MW225：

额定供热量下功率225MW

16.7：

主（新）蒸汽压力（高压主汽阀前）16.7MPa

537：

主蒸汽温度537℃

再热蒸汽温度537℃

1.1机组主要设计原则

结合NC300型汽轮机介绍汽轮机基本工作原理及分类：

一．汽轮机的基本工作原理（结合图片、照片）

1.冲动作用原理

2.反动作用原理

3.基本概念：

级、反动度

二．汽轮机的分类及型号

1.按汽轮机的级数分：

单极汽轮机、多级汽轮机

2.按热力过程分：

（1）凝汽式汽轮机。

进入汽轮机做功的蒸汽除很少一部分泄漏外，全部排入凝汽器，这种称为纯凝汽式汽轮机。

为提高效率，近代汽轮机都采用回热抽汽，即进入汽轮机的蒸汽除大部分排入凝汽器外，有少部分蒸汽从汽轮机中分批抽出，用来加热锅炉给水，这种称为有回热抽汽的凝汽式汽轮机，简称凝汽式汽轮机。

（2）背压式汽轮机。

进入汽轮机做功后的蒸汽在高于大气压力下排出，供工业或生活使用。

（3）调节抽汽式汽轮机。

在汽轮机中，部分蒸汽在一种或两种给定压力下抽出，供给工业或生活使用，其余蒸汽在汽轮机内做功后仍排入凝汽器。

（4）中间再热式汽轮机。

新蒸汽在汽轮机前面若干级做功后，全部引至锅炉内再次加热到某一温度，然后回到汽轮机中继续做功。

3.按工作原理分：

冲动式、反动式。

4.按进汽参数的高低分类

低压、中压、高压、超高压、亚临界：

新蒸汽压力为16~18Mpa

超临界、超超临界参数汽轮机。

作业：

1、什么叫热电联产，它有哪些优点？

2、NC300/225-16.7/537/537型汽轮机型号所表示的含义？

汽轮机及辅助设备2010年至2011年第1学期第2次课

1.了解NC300型汽轮机的机组概况

2.掌握NC300型汽轮机的主要技术性能参数

3.了解机组技术经济指标及保证条件

4.了解机组运行特性和运行限制

机组主要技术性能参数和运行特性及运行限制

1.结合图片介绍机组的基本组成概况

2.对机组的主要技术性能参数和机组技术经济指标等进行分析

2010年9月8日

1.2机组概况

一、汽轮发电机组

该机组全长22m，宽7.68m，高6.434m。

汽轮机主机质量720t。

该机组通流部分由高、中、低压缸三部分组成，本体采用高、中压分缸结构。

高、中、低压三根转子均采用整锻结构，三根转子之间采用刚性连轴器。

二、主蒸汽及再热蒸汽系统

三、回热抽汽系统

四、配汽和运行方式

1.配汽方式

该机组采用喷嘴配汽，主蒸汽通过4个高压调节阀进入高压缸，每只调节阀分别对应4组喷嘴。

2.运行方式

该机组可以按定压和定—滑—定两种方式运行。

（分析定压和滑压运行的含义）

调峰运行时宜采用定—滑—定运行方式，机组在带90%以上负荷时采用定压运行，机组在带90%~50%负荷运行时采用滑压运行，机组在带50%以下负荷时采用定压运行。

（分析主蒸汽压力与主蒸汽流量的关系）

滑压运行是指汽轮机在不同工况运行时,不仅主汽门是全开的,而且调速汽门也是全开的,这时机组功率的变动是靠汽轮机前主蒸汽压力和温度的改变来实现。

定压运行高负荷时经济性好，对负荷反映速度快.低负荷时节流损失大，给泵电耗高.滑压运行时,对负荷反映速度慢,低负荷时损失小,高负荷时效率低,所以低负荷采用滑压运行,高负荷改定压。

五、汽封系统

汽轮机汽封系统的主要作用是利用汽封系统供给的蒸汽封住高、中压缸内的蒸汽，防止向缸外泄漏，防止空气沿轴端进入低压缸破坏汽轮机真空。

六、汽轮机本体和管道疏水系统

汽轮机启动、停机、低负荷运行或低参数运行时，汽轮机本体、阀门、主蒸汽管、再热蒸汽管、抽汽管道、汽封送汽和抽汽管道等都可能凝聚凝结水。

这些凝结水必须及时疏泄出去，否则可能造成汽轮机进水，引起热冲击，并导致机械损坏，因此合理布置疏水系统管道并保证及时疏水是保证汽轮机安全运行的必要条件。

七、真空系统

真空系统的作用是在汽轮机排汽口建立并保持高度真空，真空系统的工作性能直接影响到机组的热经济性和运行可靠性。

八、汽缸夹层和法兰加热系统

1.高压缸夹层加热系统

2.高中压缸法兰加热系统

九、油系统

油系统主要是向汽轮机发电机组轴承提供润滑油；

向调节保安系统提供压力油；

向盘车装置和高压油顶起装置供油；

向发电机提供氢密封油。

十、调节系统

NC300/225-16.7/527/527型汽轮机采用DEHA型电液调节系统，由供油装置、电液伺服执行机构、控制单元和安全单元组成，又可分为调速系统和调压系统。

调速系统包括测速元件、放大元件和执行机构三大部分，它与调节对象——汽轮发电机组转子闭环，组成转速负反馈自动调节系统。

调压系统包括测压元件、信号放大元件和执行机构三大部分，它与调节对象——热网闭环，组成抽汽压力负反馈自动调节系统。

十一、保安系统

1.3主要技术性能参数

1.4机组技术经济指标及保证条件

1.5运行特性和运行限制

1、比较该机组两种运行方式，分析滑压和定压的特点？

2、机组的调节系统包含哪几个组成部分，各部分分别由哪些单元组成？

汽轮机及辅助设备2010年至2011年第1学期第3次课

第二章汽轮机的本体结构

2.1汽缸2.2隔板与隔板套2.3汽封

1.了解汽缸的结构和类型

2.掌握隔板和隔板套的结构和作用

3.掌握汽封的结构和作用

1.汽缸的结构和类型

2.隔板、隔板套的结构

3.汽封的作用

1.介绍、讲解汽缸的结构、类型

2.分析隔板、隔板套、汽封在汽轮机运行过程中所起的作用

2010年9月10日

汽轮机的本体结构一般可分为静止部分和转动部分。

静止部分包括汽缸、进汽部分、喷嘴、隔板、汽封、滑销系统、加热系统和轴承等部件。

转动部分包括主轴、叶轮、叶片和联轴器等。

本机组通流部分由高、中、低压缸三部分组成，共有28级，高压缸采用双层缸结构，有一个单列调节级和9个压力级。

机组采用喷嘴配汽，高压部分共有4个调节阀，对应4个喷嘴组。

中压缸为单层缸隔板套结构，有6个压力级。

低压缸采用焊接的双层缸结构，对称分流式，每个分流侧各有6个压力级。

2.1汽缸

汽缸是汽轮机的主要静止部件。

在汽缸上装有引入蒸汽和分配蒸汽的通道、导汽设备、抽汽管和排汽管等部件。

汽缸的作用是将蒸汽包容在汽缸中膨胀做功。

汽缸应具有足够的强度和刚度，并且要求汽缸及其接合面应有良好的严密性。

一、高压汽缸

1.高压内缸

2.高压外缸

3.高压进汽管

它能保证进汽管在穿过内、外缸时有良好的密封，不能让大量高温高压蒸汽外泄；

它不能同时固定在内缸和外缸上，在进汽管处应该使内、外缸有相对膨胀的可能。

因此采用一种滑动密封式连接结构。

4.高压缸温度测点

通常影响汽轮机启动和带负荷的主要因素是转子的振动、转子与静子的胀差及转子、汽缸和阀壳的热应力。

实际运行中通过控制蒸汽温度的变化及监视汽缸等高温部件的温差可以达到控制启动和升负荷的目的。

二、中压汽缸

三、低压汽缸

1.连通管

2.低压缸喷水装置

四、汽缸夹层和法兰加热系统

2.2隔板与隔板套

喷嘴组是采用喷嘴调节配汽方式的机组中每一个调节汽阀控制的调节级中的一组喷嘴。

隔板用于固定汽轮机各级的喷嘴，并将汽轮机的通流部分分成若干个级。

为了简化汽缸结构采用了隔板套，隔板套用于固定几块隔板，再将隔板套置于汽缸中。

一、喷嘴组

二、隔板

本机共有27级隔板，其中高压部分为9级、中压部分为6级、低压部分6级正反共12级隔板。

目前常用的隔板有焊接隔板和铸造式隔板两大类。

三、汽封

一．通流部分汽封

通流部分汽封包括动叶围带处的径向、轴向汽封和动叶根部处的径向、轴向汽封。

二．隔板汽封

三．轴端汽封

1、汽缸的基本组成部分有哪些？

其作用以及在工作过程中所受载荷有哪些？

2、分析汽封的工作原理及所起的作用？

汽轮机及辅助设备2010年至2011年第1学期第4次课

2.4转子2.5动叶片2.6轴承、轴系及支承系统

1.了解转子的结构类型

2.了解动叶片的结构特点

3.了解轴承的功能与工作原理

1.转子的结构类型

2.轴承的功能与工作原理

1.介绍转子的结构类型

2.介绍动叶片的作用和结构特点

3.介绍轴承的功能和工作原理

多媒体结合图片、板书教学

3题

2010年9月14日

2.4转子

一、转子结构

汽轮机转子主要由主轴、叶轮、动叶片和联轴器等够成。

动叶片和隔板上的导叶栅够成汽轮机的流通部分，作用是将蒸汽的热能转换成机械能，通过叶轮和主轴带动发电机做功。

汽轮机转子结构可分为轮式和鼓式两种基本类型。

轮式转子具有装动叶片的叶轮，常用于冲动式汽轮机；

鼓式转子没有叶轮，动叶片直接在转鼓上，该种结构多用于反动式汽轮机中。

轮式转子的结构按主轴与叶轮组成方式可分为：

整锻式、套装式、套装整锻组合式和焊接式转子。

（图示）

本机组的高压、中压和低压三个转子均采用整锻转子。

二、联轴器

联轴器又称靠背轮，是连接汽轮机转子或汽轮机转子与发电机转子的重要部件，用于传递扭矩和轴向力。

常见联轴器可分为刚性联轴器、半挠性联轴器和挠性联轴器。

本机组各转子之间以及低压转子与发电机转子之间均采用刚性联轴器联接，为了减少鼓风损失，所有联接螺栓均采用了埋头结构。

如图示

三、转子的临界转速

转子的临界转速是转子的固有特性，主要是由转子或轴系本身的结构和刚度所决定的，且受转子支持部件，包括基础、轴承座、轴承及油膜弹性的影响。

临界转速：

在汽轮机启动时，当转速由盘车状态提升到工作转速的过程中，当激振力的频率（即转子的角速度）等于转子的自振频率时，便发生共振，此时的转速就等于转子的临界转速。

2.5动叶片

动叶片安装在转子叶轮上，接受喷嘴叶栅射出的高速气流，把蒸汽的动能转换成机械能，使转子旋转。

其结构不但应保证有良好的流动特性，而且还要保证有足够的强度。

叶片一般可分为三个组成部分，工作部分（叶型）、叶根和连接件，连接件包括围带、铆钉头和拉筋等，但自由叶片仅有叶型和叶根两部分。

叶片通过叶根安装在叶轮上。

叶型部分决定叶栅流道的形状。

二、本机组叶片的特点

2.6轴承、轴系及支承系统

本机组汽轮机高压转子、中压转子、低压转子和发电机转子分别用联轴器联接成轴系，轴系支承在7个支持轴承上。

一、轴承的功能与工作原理

轴承是汽轮机的一个重要组成部件，分为径向支持轴承和推力轴承两种类型，它们用来承受转子的全部重量并且确定转子在汽缸中的正确位置。

径向支持轴承用来承担转子的重量和旋转的不平衡力，并确定转子的径向位置，以保证转子旋转中心与汽缸中心一致，从而保证转子与汽缸、汽封、隔板等静止部分的径向间隙正确。

推力轴承承受蒸汽作用在转子上的轴向推力，并确定转子的轴向位置，以保证通流部分动静间正确的轴向间隙。

由于汽轮机轴承的载荷大，转子转速高，一般是采用液体润滑的滑动轴承，轴承在工作中，轴颈和轴瓦之间形成动压油膜，使汽轮机安全稳定运行。

润滑油在轴承中起着两种作用：

一种是润滑作用；

另一种是冷却作用。

1、汽轮机转子由哪几个部分组成，作用是什么？

结构类型有哪几种，各有什么特点？

2、什么叫转子的临界转速？

3、轴承分为哪两种类型，在汽轮机中分别起到什么作用？

汽轮机及辅助设备2010年至2011年第1学期第5次课

2.7盘车装置2.8汽轮机阀门结构及布置2.9滑销系统

2.10汽轮机本体疏水系统2.11汽轮机的保温和罩壳

1.了解盘车装置的作用和功能

2.了解汽轮机阀门结构及布置的情况

3.了解滑销系统的含义及功能

4.掌握疏水系统的布置及作用

5.了解汽轮机罩壳的作用

1.盘车装置

2.滑销系统

3.疏水系统

1.简单回顾、总结转子等部件的功能结构

2.分析盘车装置、滑销系统、疏水系统等的原理功能

多媒体结合板书课堂教学、图示、举例

2010年9月15日

2.7盘车装置

盘车装置：

带动汽轮发电机组轴系缓慢转动的机械装置。

作用：

1）机组停机后进行盘车，使转子连续转动，避免因汽缸自然冷却造成的上下汽缸温差使转子弯曲；

2）机组启动前进行盘车，使转子连续转动，便于检查转子是否已出现弯曲和动静部分是否有摩擦现象，同时可避免因阀门漏气和汽封送汽等因素造成的温差使转子弯曲；

3）机组必须在盘车状态下才能冲转，转子在静止状态下因静摩擦力太大而无法启动，且对轴承有损伤；

4）较长时间的连续盘车，可以消除转子因机组长期停运和存放或其他原因引起的非永久性弯曲；

5）可以驱动转子作现场简易加工。

特点：

1）操作简便。

2）投入平稳。

3）对高压油顶起要求低。

4）功耗低。

5）备有电液操纵系统。

6）可以实现电动盘车。

2.8汽轮机阀门结构及布置

调节阀门：

汽轮机的启动、停机和功率的变化，是通过调节汽阀的开大和关小来改变进入汽轮机的蒸汽流量或蒸汽参数。

主汽阀：

机组运行中如出现异常，需要紧急停机时，除了关闭调节阀外，还要快速切断提供新蒸汽源、保护设备安全的阀门。

一、高压主汽调节阀

本机组有左右2个高压主汽调节阀，分别布置在高压缸的两侧，每个高压主汽调节阀由1个主汽阀和2个调节阀组成。

二、中压联合汽阀

本机组有2个中压联合汽阀，布置于中压缸的两侧。

所谓联合汽阀就是主汽阀和调节阀共用一个阀壳和阀座，配合面在阀座的不同截面上。

结构优点：

能使布置紧凑，占地面积小，结构简单可靠；

缺点：

不能分别检修主汽阀和调节阀。

三、供热蝶阀

供热蝶阀安装在中压缸后部上缸的中压排汽口上，中压缸排汽通过供热蝶阀，经过连通管进入低压缸，供热蝶阀型号为DN1400。

四、阀门的支承和管道布置要求

高压主汽调节阀有4个支脚，中压联合汽阀有3个，分别支承在高压主汽调节阀构架和中压联合汽阀构架上。

本机组高、中压阀门都采用弹性浮动式支承。

阀门构架由立柱构成，每个立柱承受1个支脚的载荷。

2.9滑销系统

滑销系统是保证汽缸定向自由膨胀并能保持轴线不变的一种装置。

汽轮机在启停和运行时，由于温度变化会产生热膨胀，为了使机组的动静部分的间隙能够保证，必须使汽缸沿着预先规定的方向膨胀，保证机组安全运行。

主要作用：

1）保持汽缸能自由膨胀，以免形成过大应力引起变形；

2）保持汽缸和转子的中心一致，避免因机体膨胀造成中心变化，导致机组振动或动、静之间的摩擦；

3）使汽缸等静止部件与转子的轴向与径向间隙符合要求。

类型：

1）横销2）纵销3）立销4）猫爪横销

5）角销6）推拉螺栓

2.10汽轮机本体疏水系统

机组在不同工况下运行时，汽轮机本体和管道或受加热或被冷却。

正常运行时，汽轮机低压汽缸汽水分离；

旁路投入时，喷水减温以及低负荷或低参数运行等，都会使汽轮机本体和管道系统中存有积水，机组运行中这部分积水一旦进入汽轮机，可引起汽轮机转子弯曲，损伤叶片，使汽轮机动静部分碰磨；

温差热应力增大而造成金属裂纹，金属部件急剧冷却而造成永久变形。

为保证机组安全运行，必须及时的把蒸汽管道内和汽缸中集聚的凝结水疏放出去。

目的：

其一，有效防止汽轮机进水事故和管道中聚水而引起的水力冲击。

其二，回收大量清洁的凝结水，提高了机组运行的经济性。

2.11汽轮机的保温和罩壳

一、汽轮的保温

1）在启动、运行和停机时，汽轮机的高温部件如果没有保温措施，会因各部位换热条件不同而造成较大温差，影响汽轮机的安全运行。

2）由于本体及管道表面的散热，降低了汽轮机的热效率。

3）大量的散热会对运行的外界环境造成热污染，使运行人员的工作环境变差，影响运行人员的健康。

4）高温部件的外表面直接与外界冷空气接触会对高温部件形成较大的内外壁温差，使热应力增加许多，在启停、运行多次循环下会造成热疲劳而在金属表面产生裂纹，危及机组的安全。

1.汽缸的保温要求

当周围空气温度为25℃时，保温层表面温度不应超过50℃；

汽轮机在任何工况下，高压外缸在调节级附近上、下半外壁不应超过50℃。

2.管道的保温

3.保温层及抹面材料性能要求

4.保温层的结构

二、汽轮的罩壳

1）美化环境、减少噪声；

2）将汽轮机进一步与外界环境隔离，可减小换热状况。

1、什么叫盘车装置，其作用和特点是什么？

2、汽轮机的本体结构中为什么需要疏水系统，疏水系统的作用是什么？

汽轮机及辅助设备2010年至2011年第1学期第6次课

第三章调速保安及供油系统

3.1汽轮机自动调节和保护的基本原理3.2汽轮机数字电液控制系统（DEH）

1.掌握汽轮机自动调节和保护的基本原理

2.理解汽轮机数字电液控制系统

1.汽轮机调节系统的静态特性

2.汽轮机调节的动态特性

3.DEH控制系统工作原理

1.分析汽轮机调节系统的静态、动态特性

2.分析DEH控制系统工作原理

多媒体结合黑板板书课堂教学、图示、举例、分析

2010年9月17日

3.1汽轮机自动调节和保护的基本原理

一、汽轮机调节保护系统的任务

汽轮机调节保护系统的任务是：

正常运行时，通过改变汽轮机的进汽量，使汽轮机的功率输出满足外界的负荷要求，且使调节后的转速偏差在允许的范围内；

在危急事故工况下，快速关闭调节汽门或主汽门，使机组维持空转或快速停机。

二、中间再热汽轮机调节保护系统的特点

三、汽轮机调节系统的静态特性

1.四方图

汽轮机调节系统是由转速感受机构、中间放大器和配汽机构三大环节组成。

这三个环节的传递特性便决定了汽轮机的转速与调节汽门的开度，在额定参数工况下也就决定了机组的功率。

额定参数工况下汽轮机的功率与转速之间的对应关系称为调节系统的静态特性。

2.速度变动率

汽轮机空负荷时所对应的最大转速与额定负荷时所对应的最小转速之差，与汽轮机的额定转速

之比的百分数称为调节系统的速度变动率