汽机发电机培训教材.pptx

汽轮机的工作原理：汽轮机是火力发电厂的三大主机之一，具有一定压力、温度的蒸汽通过汽轮机的级时，首先在静叶栅通道中得到膨胀加速，将蒸汽的热能转化为高速汽流的动能，然后进入动叶通道，在其中改变方向或者既改变方向同时又膨胀加速，推动叶轮旋转，将高速汽流的动能转变为旋转机械能。主主 要要 设设 备备 简简 介介汽 轮 机第1页/共46页汽轮机冲动式汽轮机反动式汽轮机凝汽式汽轮机供热式汽轮机背压式汽轮机调节抽汽式汽轮机低压汽轮机中压汽轮机高压汽轮机超高压汽轮机亚临界压力汽轮机超临界压力汽轮机按作功原理分按作功原理分按功能分按功能分 按参数高低按参数高低分分第2页/共46页什么是冲动式汽轮机？冲动式汽轮机指蒸汽主要在喷嘴中进行膨胀，在动叶片中蒸汽不再膨胀或膨胀很少，而主要是改变流动方向。现代冲动式汽轮机各级均具有一定的反动度，即蒸汽在动叶片中也发生很小一部分膨胀，从而使汽流得到一定的加速作用，但仍算作冲动式汽轮机。什么是反动式汽轮机？反动式汽轮机是指蒸汽在喷嘴和动叶中的膨胀程度基本相同。此时动叶片不仅受到由于汽流冲击而引起的作用力，而且受到因蒸汽在叶片中膨胀加速而引起的反作用力。由于动叶片进出口蒸汽存在较大压差，所以与冲动式汽轮机相比，反动式汽轮机轴向推力较大。第3页/共46页按热力特性分类（即汽轮机型式）凝汽式、中间再热式背压式调整抽汽式供热TurbineTurbine热用户Turbine第4页/共46页 什么是凝汽式汽轮机？凝汽式汽轮机是指进入汽轮机的蒸汽在做功后全部排入凝汽器，凝结成水全部返回锅炉。进入汽轮机的蒸汽，对于一般中压机组来说，每1kg蒸汽含热量约3223kJ，这些热量中只有837 kJ左右是做了功的，凝结水中约有126 kJ热量，约2240 kJ热量是被冷却排汽的冷却水带走了，这是一个很大的损失。对于高压汽轮机，由于进汽含热量大些（约3433 kJ左右），可用的热量相对来说要大些，但损失仍很大。为了减少这些损失，采用带回热设备的凝汽式汽轮机，就是把进入汽轮机做过一部分功的蒸汽抽出来，在回热加热器内加热锅炉的给水，使给水温度提高，节约燃料，提高经济性。第5页/共46页什么是调整抽汽式汽轮机？从汽轮机某一级中经调压器控制抽出大量已经做了部分功的一定压力范围的蒸汽，供给其它工厂及热用户使用，机组仍设有凝汽器，这种型式的机组称为调整抽汽式汽轮机。它一方面能使蒸汽中的含热量得到充分利用，同时因设有凝汽器，当用户用汽量减少时，仍能根据低压缸的容量保证汽轮机带一定电负荷。第6页/共46页 XX-XX-XX变型设计次序蒸汽参数额定功率型式例：N300-16.7/538/538 300MW凝汽式汽轮机,主蒸汽压力为16.7MPa，温度为538C,再热蒸汽温度538C。汽轮机型式代号见下表：代号型式代号型式N凝汽式CB抽汽背压式B背压式CY船用C一次调整抽汽式Y移动式CC两次调整抽汽式HN核电汽轮机汽轮机型号：第7页/共46页第8页/共46页第9页/共46页第10页/共46页汽轮机的组成部分：汽轮机部分是由汽轮机本体、调速系统、危急保安器及油系统组成。(1)汽轮机本体：由锅炉输出的高温高压蒸汽吹动叶轮转动，将热能变换为机械能。(2)调速系统：使汽轮机在负荷变化时，自动增大和减小蒸汽的进汽量，保持汽轮机在额定转速(3000r/min)下稳定运行。(3)危急保安器：当汽轮机调速系统失灵，转速超过3330rmin，飞环式危急保安器动作，将主汽门、调速汽门关闭，并通过水控联动装置关闭抽汽逆止门，防止汽轮机损坏。(4)油 系 统：供给汽轮机和发电机各处轴承的润滑油和调速系统用油。第11页/共46页汽轮机本体主要由哪几个部分组成？汽轮机本体主要由以下几个部分组成：转动部分：由主轴、叶轮、轴封和安装在叶轮上的动叶片及联轴器等组成。固定部分：由喷嘴室汽缸、隔板、静叶片、汽封等组成。控制部分：由调节系统、保护装置和油系统等组成第12页/共46页第13页/共46页汽轮机结构图第14页/共46页汽轮机的本体组成部分：汽轮机的本体组成部分：汽缸汽缸：a a、将汽轮机的通流部分与大气隔开，保证蒸汽在汽轮机内完成其做工过程。b b、承受汽轮机目些静止部件的重量（隔板、喷嘴、汽封套等）汽缸汽缸构造构造：中小型汽轮机采用单层缸，呈圆筒结构，具有水平中分面，分成上、下缸，用螺栓连接：汽缸为减少优质材料的消耗，还将汽缸分为高、低压缸。高压缸内蒸汽压力、温度较高，使用较好的铸钢，低压缸内的压力、温度相对较低，用一般铸钢制造，高低压缸之间用螺丝连接并加以密封焊。汽缸水平面的严密性要求严格，结合面处用0.05mm的塞尺不能塞入。上汽缸的高压端设有进气室，下缸设有抽气口、疏水口，上下缸均车有放置隔板用的隔板槽，汽缸两端中心孔处车有放置汽封套的凹槽。第15页/共46页汽缸的特殊性：汽缸的特殊性：1、由于汽缸内外的压力差，是汽缸壁上承受一定的作用力2、隔板和喷嘴加于汽缸的力3、汽缸及汽缸上固定部件的重量4、轴承座与汽缸铸为一体或轴承座与螺栓连接下汽缸的机组，转子的重量和转子转动是得不平衡力5、小型机组的主气门、新蒸汽管道与汽缸连接，对汽缸盖的作用力6、汽缸在运行中存在温度差引起的热应力第16页/共46页汽缸运行中的特殊性：汽缸运行中的特殊性：1、当负荷变化，机组各级温度、压力都要变化，于是汽缸沿长度方向产生温度差，使汽缸材料的热应力增大2、由于汽缸内外的温度差，造成汽缸壁上的热应力3、由于汽机高压端采用部分进气，使汽缸壁沿横断面方向的温度不同，从而造成材料内部的热应力4、启动、停机，上下汽缸存在温差，形成汽缸沿横断面方向的热应力和热变形5、汽机的热应力和热变形，在负荷剧烈波动时最大，也最危险，如迅速停机、急速启动、暖机不良等第17页/共46页汽缸的特殊性的防范措施：汽缸的特殊性的防范措施：a、汽缸热应力过大，引起汽缸变形和裂纹，造成汽轮机振动加剧，汽缸漏气，严重时使汽缸无法工作b、汽缸内轴向和径向间隙改变，有时会造成汽封和动、静叶碰撞的严重事故针对汽缸的特殊性，汽缸的热膨胀应满足以下针对汽缸的特殊性，汽缸的热膨胀应满足以下a、温度变化，汽缸和转子的中心必须始终保持一致，不能引起振动和动静部件的摩擦b、温度变化，不会引起汽缸、轴承座等有关部件的变形、裂纹c、汽轮机转子和静止部分的轴向间隙合乎要求，保证运行的安全、经济。第18页/共46页针对汽缸的特殊性，汽缸设置的针对汽缸的特殊性，汽缸设置的滑销系统滑销系统横销：引导汽缸沿横向膨胀纵销：引导汽缸沿轴向膨胀并推动前轴承座轴向移动，并保持轴承座与汽缸中心线一致立销：引导汽缸沿垂直向膨胀，并保持汽缸和轴承中心一致悬臂横销（猫爪）：保证汽缸在横向方向自由而正确的膨胀，同时随着汽缸在轴向的膨胀和收缩推动前轴承座前后移动，保持转子与汽缸的轴向相对位移角销：代替连接前轴承箱与基础台版的螺丝，它还有和纵销相同的作用斜销：一种辅助滑销，能起纵向和横向的双重作用死点：位于横销与纵销中心线的交叉点。这个点在机组运行中是始终不动的，所以称为死点。第19页/共46页汽轮机的本体组成部分：喷嘴和隔板、动叶、拉筋、流通部分：喷嘴作用：把蒸汽的热能转变成动能，也说是说使蒸汽膨胀降压，增加流速，按一定的方向喷射出来，进入动叶片做功。隔板作用：隔开相邻的压力级，组成若干汽室，保持各级前后的压力差和装设静叶。动叶片作用：把蒸汽的动能转变成旋转机械能。拉筋、围带作用：改变叶片的刚度，改善叶片的震动性能，避开危险的共振通流部分：指汽轮机内部喷嘴、静叶和动叶所组成的蒸汽流通道路第20页/共46页 汽封：为什么要设置汽封为什么要设置汽封 由于汽轮机大轴伸出汽缸的两端处和轴穿隔板中心孔的地方，为由于汽轮机大轴伸出汽缸的两端处和轴穿隔板中心孔的地方，为避免动静部分碰撞，应适当留有间隙，但由于压力的存在，在这些间避免动静部分碰撞，应适当留有间隙，但由于压力的存在，在这些间隙必然要发生漏气，造成损失，为减少这部分损失，所以需要设置汽隙必然要发生漏气，造成损失，为减少这部分损失，所以需要设置汽封封汽封分类汽封分类轴封：转子穿出汽缸两端处的汽封，叫轴端汽封，简称轴端汽封轴封：转子穿出汽缸两端处的汽封，叫轴端汽封，简称轴端汽封隔板汽封：隔板内圆处的汽封隔板汽封：隔板内圆处的汽封通流部分汽封：动叶片顶部和根部的汽封，叫通流部分汽封，又叫径向通流部分汽封：动叶片顶部和根部的汽封，叫通流部分汽封，又叫径向汽封。汽封。第21页/共46页第22页/共46页主主 要要 设设 备备 简简 介介汽轮机转子第23页/共46页 转子部分：1、转子：所有转动部分的组合体 作用：承受蒸汽对所有工作叶片的回旋力，带动主油泵和风机（发电机）旋转 分类：刚性转子：工作转速低于临界转速的转子挠性转子：工作转速高于临界转速的转子2、临界转速：汽轮机转子具有一个固定的自振频率，当这自振频率和激振频率相重合时，便会发生共振，此时的转速，就是临界转速第24页/共46页主轴承、推力轴承：主轴承、推力轴承：主轴承1、作用:承受转子的全部重量及部分进气引起转子振动的附加力，并确定转子的径向位置，使其中心与汽缸中心保持一致2、工作原理：静止时，转子在轴承的下部，当开始转动，轴颈与轴瓦会出现直接摩擦，但随着轴颈的转动，润滑油由于粘性附着在轴的表面，被带入轴颈与轴瓦之间的楔形间隙中，随着转速的不断升高，被带入的油量增多，并产生压力，当这个压力超过轴颈上的载荷时，轴颈就被油膜托起而悬浮在油膜上转动，从而避免了金属的直接摩擦第25页/共46页联轴器、盘车装置联轴器、盘车装置联轴器1、作用：连接汽轮机与风机（发电机），通过它把汽轮机转子的转矩传递给风机2、分为：刚性联轴器：汽轮机与风机之间具有硬性连接，不允许有相对位移挠性联轴器：允许汽轮机侧联轴器与风机侧联轴器有少许的位移盘车装置：在汽轮机启动或停机后，用来转动转子的装置 作用：a、汽轮机启动冲转前，由于蒸汽的热流是向上的，转子上部较下部受热快，使转子产生向上的弯曲变形，为保证动静部分无摩擦，需先用盘车带动低速旋转，使转子受热均匀b、停机后，汽缸和转子等有热变冷，这必然会影响动静间隙，使转子弯曲大，为保证转子均匀冷却及机组的启动，故停机后也许启动盘车第26页/共46页汽轮机调节系统1、汽轮机调节系统的基本构成与原理（1）调节系统的基本功能自动调整机组功率与外界负荷相适应，保持供电品质核心参数：汽轮发电机组的转速转速控制负荷控制（2）机械液压式调节系统的基本构成转速感受机构传动放大机构配汽机构控制对象：汽轮发电机组反馈同步器第27页/共46页第28页/共46页汽轮机油系统1、汽轮机润滑油系统（1）润滑油系统的功用向供油对象提供合格用油（2）供油对象各轴承提供合格的润滑油调节系统保护系统提供液压油（就型号机组）氢冷发电机组密封油源其他润滑副（3）系统构成第29页/共46页第30页/共46页汽轮机保护系统的主要安全等级汽轮机保护含义很广，大致可分为三个级别：防护在保障汽轮机安全的前提下科学运行，防止威胁机组安全的异常情况发生，防重于治。救护当威胁汽轮机运行安全的异常情况已发生但不严重时，积极采取救治措施，避免情况恶化。例如电超速保护装置，在任何情况下，只要转速达到103n0（超速量不大）时，电超速保护装置就会动作，暂时关闭调节汽阀，使进汽量减小，避免汽轮机进一步超速。危急遮断当异常情况发展到严重威胁汽轮机运行安全的危急程度时迅速关闭汽轮机所有主汽阀和调节汽阀，遮断汽轮机的进汽通道，实现紧急停机。例如机械超速保护装，当转子超速到110 n0以上时，相应的超速遮断装置将会动作，迅速关闭汽阀，切断汽轮机进汽源，最终使汽轮机停转。第31页/共46页汽轮机保护系统的基本工作原理汽轮机保护系统密切监视各种运行参数，在参数达到各级设定值，可分别采取三种措施：越值安全报警当所监视的参数达到预先设定的报警整定值时，系统会发出光电声像等报警信号，提醒运行人员注意，并采取相应措施；机组减负荷运行当所监视的参数继续恶化，达到设定的更高级别时，就可能存在危及机组安全的隐患，此时在不妨碍安全的前提下，机组可继续减负荷运行，同时必须采取措施，消除可能存在的隐患。危急遮断当所监视的任何参数达到设定的最高界限值时，系统发出停机指令，执行机构动作，泄去汽轮机调节、保护系统中的安全油压，关闭汽轮机的所有主汽阀和调节汽阀，遮断汽轮机的进汽通道，实现紧急停机。第32页/共46页汽轮机保护系统的主要组成汽轮机的遮断系统手动遮断机构实现就地打闸停机功能机械超速危急遮断系统安装与汽轮机转子端部的危急遮断器，在转子超速到110 n0以上时迅速动作，触动危急遮断油门，泄去安全油，关闭所有汽阀，使汽轮机停转。电气危急遮断控制系统各类监视参数，经测量转换为标准电气信号，输入电气危急遮断控制系统，系统根据预先设定的各级值作出相应的动作指令。汽轮机的超速保护控制系统（电超速保护）第33页/共46页汽轮机遮断系统的基本工作原理安全油（保安油压）：直接或间接控制汽轮机的主汽阀、调节汽阀开启或关闭的压力油。对于中小型机组，安全油直接采用主油路中经节流后具备一定压力透平油对于大型机组，设置独立的抗燃油（EH油）系统。遮断系统的基本工作原理“油压跌落汽阀关闭”当遮断系统中有手动遮断、机械超速危急遮断、电气危急遮断的任何一个遮断请求发生时，通过系统的中间控制逻辑机构，最终使汽轮机的高压缸、中压缸的主汽阀关闭，同时使高压缸、中压缸的调节汽阀以及各抽汽逆止门迅速关闭，迫使汽轮机紧急停机；由于电超速保护系统的作用，只要转速达到103n0，电超速保护装置就会动作，暂时关闭高压缸、中压缸的调节汽阀以及各抽汽逆止门迅速关闭，使进汽量减小，避免汽轮机进一步超速。第34页/共46页 汽轮机的附属设备一、凝汽设备作用：建立并维持汽轮机排气口的高度真空，提高循环热效率：回收排气产生的凝结水：并有一级除氧作用组成：凝结器用循环水冷却汽机排气，形成真空的设备 凝结水泵排出蒸汽凝结水的设备 循环水泵供给冷却水的设备 主抽气器抽出凝结器内不凝结气体，维持容器内的高度真空 辅助抽气器启动前将凝结器内抽为真空 循环水的冷却设备凉水塔、喷水池及管道第35页/共46页除 氧 系 统作用：去除锅炉给水中的不凝结性气体（空气），以保证系统运行的安全性和作用：去除锅炉给水中的不凝结性气体（空气），以保证系统运行的安全性和经济性。经济性。除氧的方法：除氧的方法：化学除氧：加入化学药品与氧反应；目前在电厂中作为辅助除氧手段，并化学除氧：加入化学药品与氧反应；目前在电厂中作为辅助除氧手段，并起到调整水的起到调整水的PHPH值的作用（锅炉给水、凝结水）。值的作用（锅炉给水、凝结水）。热力除氧（物理除氧）：将水加热到饱和状态，增加水面上混合气体中蒸热力除氧（物理除氧）：将水加热到饱和状态，增加水面上混合气体中蒸汽的浓度，使其它气体的浓度降低，从而使水中的这些气体不断从水汽的浓度，使其它气体的浓度降低，从而使水中的这些气体不断从水中逸出，达到去除水中气体的目的（为保证效果）。中逸出，达到去除水中气体的目的（为保证效果）。除氧的设备：除氧的设备：除氧器（高压式）和凝汽器（真空式）除氧器（高压式）和凝汽器（真空式）高压除氧器和大气式除氧器高压除氧器和大气式除氧器第36页/共46页汽轮机正常运行，是通过各种参数的变化及时进行调整，保证汽轮机的安全与经济运行。1、通过监盘，定时抄表，对各种表计的指示进行观察，对比、分析，并做必要的调整，保持各项数值在允许变化范围内。2、定时巡回检查各设备、系统的严密性，各转动设备的电流，出口压力，轴承温度，润滑油量、油质及汽轮机振动状况，各种信号显示、自动调节装置的工作，调节系统动作是否平稳和灵活，各设备系统就地表计指示是否正常。保持所管辖区域的环境清洁，设备系统清洁完整。3、按运行规程的规定或临时措施，做好保护装置和辅助设备的定期试验和切换工作，保证它们安全，可靠地处于备用状态。4、除了每小时认真清晰地抄录运行记录表外，还必须填写好运行交接班日志，全面详细地记录8h值班中出现的问题。汽轮机运行监视和调整的任务第37页/共46页汽轮机运行监视的主要参数：主汽压力和温度、真空(或排汽压力)、段压力、机组振动、转子轴向位移、汽缸热膨胀、机组的异声、凝汽器的蒸汽负荷、循环水的进口温度及水量、真空系统的密闭程度、油压、油温、油箱油位、油质和油冷却器进出口水温汽轮机运行监视和调整的任务第38页/共46页安装中的600MW汽轮机（高压缸、中压缸）第39页/共46页安装中的600MW汽轮机（低压缸）第40页/共46页安装中的600MW汽轮机（高压转子）第41页/共46页安装中的600MW汽轮机（中压转子）第42页/共46页安装中的600MW汽轮机（就位低压转子）第43页/共46页安装中的600MW汽轮机（低压转子局部）第44页/共46页谢 谢！第45页/共46页感谢您的观看。第46页/共46页