汽轮机工作原理.ppt
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1、汽轮机设备汽轮机设备v汽轮机定义汽轮机定义:化学能化学能热能热能机械能机械能电能电能锅炉锅炉汽轮机汽轮机发电机发电机汽轮机是一种以蒸汽作为工质,并将蒸汽的热汽轮机是一种以蒸汽作为工质,并将蒸汽的热能转换为机械功的旋转式原动力机。能转换为机械功的旋转式原动力机。第一节第一节概述概述一、汽轮机的级及其类型一、汽轮机的级及其类型1.级的概念级的概念(1)定义:定义:把蒸汽的热能转换成机械能的基本单元把蒸汽的热能转换成机械能的基本单元(2)组组成成喷嘴(静叶栅):加速汽流喷嘴(静叶栅):加速汽流动叶栅:叶片移动,带动转子,蒸汽的动叶栅:叶片移动,带动转子,蒸汽的动能转换为机械能动能转换为机械能热能热能
2、动能动能机械能机械能喷嘴喷嘴动叶动叶产生高速产生高速汽流汽流带动转子带动转子转动转动2、级的作功原理、级的作功原理(1)冲动作用原理)冲动作用原理单级纯冲动式汽轮机为例:单级纯冲动式汽轮机为例:(动叶为园弧形叶片,流道不收缩)(动叶为园弧形叶片,流道不收缩)蒸汽在动叶中改变流动方向,蒸汽在动叶中改变流动方向,产生冲动力推动叶片旋转作功。产生冲动力推动叶片旋转作功。(2)反动作用原理)反动作用原理蒸汽在动叶中膨胀作功:蒸汽在动叶中膨胀作功:p1 p2,c1 c2 (w1 w2),),热能热能动能动能机械能机械能 反动级为例:反动级为例:(喷嘴、动叶叶型相同)(喷嘴、动叶叶型相同)蒸汽在动叶中膨胀
3、加速,产生反动力推蒸汽在动叶中膨胀加速,产生反动力推动叶片旋转作功。动叶片旋转作功。带有一定反动度的冲动级:带有一定反动度的冲动级:(动叶叶型介于前两者之间)(动叶叶型介于前两者之间)注意:注意:注意:注意:纯冲动级只利用冲动作用原理作功,纯冲动级只利用冲动作用原理作功,带有一定反动度的冲动级和反动级同时利用冲动、反动作用带有一定反动度的冲动级和反动级同时利用冲动、反动作用原理作功。原理作功。(1).蒸汽没有加速,只改变方向蒸汽没有加速,只改变方向(2).蒸汽既改变方向,还因受到动叶片蒸汽既改变方向,还因受到动叶片反作用力而继续膨胀加速反作用力而继续膨胀加速所产生的离心力(即冲动力)所产生的离
4、心力(即冲动力)除了冲动力以外,还产生由于加速除了冲动力以外,还产生由于加速而产生的反作用力(即反动力)。而产生的反作用力(即反动力)。合力合力=冲动力冲动力+反动力反动力冲动作用的特点:冲动作用的特点:汽流在动叶中不膨胀加速,只改变汽流在动叶中不膨胀加速,只改变流动方向,产生冲动力使动叶片运动作出机械功。流动方向,产生冲动力使动叶片运动作出机械功。蒸汽流经动叶汽道时有两种情况:蒸汽流经动叶汽道时有两种情况:3.冲动作用与反动作用冲动作用与反动作用蒸汽在动叶栅中完成了二次能量的转换。首先是蒸蒸汽在动叶栅中完成了二次能量的转换。首先是蒸汽经动叶通道膨胀,将热能转换为蒸汽的动能,再汽经动叶通道膨胀
5、,将热能转换为蒸汽的动能,再是随着蒸汽的加速,给动叶栅一个反动力,推动转是随着蒸汽的加速,给动叶栅一个反动力,推动转子转动,作出机械功,完成动能到机械能的转换。子转动,作出机械功,完成动能到机械能的转换。反动作用的特点:反动作用的特点:二、汽轮机设备的组成及工作概况二、汽轮机设备的组成及工作概况本体本体 辅助设备辅助设备凝汽设备凝汽设备回热加热设备回热加热设备除氧器除氧器调节保安装置调节保安装置供油系统供油系统汽轮机设备汽轮机设备三、汽轮机的分类和型号三、汽轮机的分类和型号 冲动式汽轮机:主要由冲动级组成冲动式汽轮机:主要由冲动级组成 反动式汽轮机:主要由反动级组成反动式汽轮机:主要由反动级组
6、成按工作原理分:按工作原理分:按工作原理分:按工作原理分:按热力特性分:按热力特性分:按热力特性分:按热力特性分:凝汽式汽轮机:有凝汽器凝汽式汽轮机:有凝汽器背压式汽轮机:排汽压力高于大气压力,无凝汽器。背压式汽轮机:排汽压力高于大气压力,无凝汽器。前置式汽轮机前置式汽轮机调整抽汽式汽轮机:中间某几级后抽出蒸汽对外供热调整抽汽式汽轮机:中间某几级后抽出蒸汽对外供热 一次调整抽汽、二次抽汽一次调整抽汽、二次抽汽 供热式汽轮机供热式汽轮机中间再热式汽轮机中间再热式汽轮机抽凝式抽凝式抽背式抽背式低压汽轮机:低压汽轮机:0 0.11761.47MPa(1.215ata)中压汽轮机:中压汽轮机:2 2.
7、0583.92MPa(2140ata)高压汽轮机:高压汽轮机:5.9789.8MPa(61100ata)超高压汽轮机:超高压汽轮机:11.7613.72MPa(120140ata)亚临界汽轮机:亚临界汽轮机:16.1717.64MPa(165180ata)超临界汽轮机:超临界汽轮机:22.148MPa(226ata)超超临界汽轮机:超超临界汽轮机:32MPa按新蒸汽参数分:(新蒸汽压力)按新蒸汽参数分:(新蒸汽压力)按新蒸汽参数分:(新蒸汽压力)按新蒸汽参数分:(新蒸汽压力)按汽流方向分:按汽流方向分:按汽流方向分:按汽流方向分:轴流式汽轮机轴流式汽轮机辐流式汽轮机辐流式汽轮机按用途分:按用途
8、分:按用途分:按用途分:电站汽轮机电站汽轮机工业汽轮机工业汽轮机船用汽轮机船用汽轮机按汽缸数目分:按汽缸数目分:按汽缸数目分:按汽缸数目分:单缸汽轮机单缸汽轮机双缸汽轮机双缸汽轮机多缸汽轮机多缸汽轮机单轴汽轮机单轴汽轮机双轴汽轮机双轴汽轮机按汽轮机轴数分:按汽轮机轴数分:按汽轮机轴数分:按汽轮机轴数分:国产汽轮机型号:国产汽轮机型号:N12513.24/535/535N20012.75/535/535N30016.7/538/538N60016.7/538/538N60024.2/566/566CC123.43/0.98/0.118B258.82/0.98CB258.82/1.47/0.49变
9、型设计序数变型设计序数蒸汽参数蒸汽参数额定功率(额定功率(MW)汽轮机型式汽轮机型式例:例:例:例:型式代号型式代号凝汽式N背压式B一次调节抽汽式C二次调节抽汽式CC抽汽背压式CB 第二节第二节 汽轮机本体主要结构汽轮机本体主要结构静止部分:静止部分:静止部分:静止部分:汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承等。汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承等。转动部分:转动部分:转动部分:转动部分:主轴、叶轮、叶片、联轴器等主轴、叶轮、叶片、联轴器等一、汽缸一、汽缸作用:作用:作用:作用:封闭汽室、支承内外零部件封闭汽室、支承内外零部件结构形式:结构形式:结构形式:结构形式:按进汽参数的不同:按进汽参数的不同:高压缸高
10、压缸中压缸中压缸低压缸低压缸按汽缸的内部层次:按汽缸的内部层次:单层缸单层缸双层缸双层缸三层缸三层缸按汽缸形状:按汽缸形状:有水平接合面有水平接合面无水平接合面无水平接合面二、喷嘴与隔板二、喷嘴与隔板固定各级喷嘴,形成各级固定各级喷嘴,形成各级间壁间壁隔板作用:隔板作用:隔板作用:隔板作用:三、转子和动叶片三、转子和动叶片转子类型转子类型转子类型转子类型按制造工艺分:按制造工艺分:整锻转子整锻转子套装转子套装转子组合转子组合转子焊接转子焊接转子按临界转速分:按临界转速分:刚性转子刚性转子挠性转子挠性转子大型机组的转子采用。大型机组的转子采用。叶片叶片叶型、叶根、叶顶叶型、叶根、叶顶组成:组成:
11、组成:组成:四、汽封及轴封系统四、汽封及轴封系统减少各处间隙漏汽,防止空气漏入低压部分减少各处间隙漏汽,防止空气漏入低压部分 作用:作用:作用:作用:1.前轴封(装在汽轮机高压缸前的汽封)前轴封(装在汽轮机高压缸前的汽封)2.作用:尽量防止高温高压蒸汽漏出,作用:尽量防止高温高压蒸汽漏出,3.减少漏汽损失减少漏汽损失2.后轴封(装在汽轮机低压缸后的汽封)后轴封(装在汽轮机低压缸后的汽封)作用:尽量防止空气漏入作用:尽量防止空气漏入3.轴封系统轴封系统(由前、后轴封及与之相联的管道(由前、后轴封及与之相联的管道4.及附属设备所组成)及附属设备所组成)作用:作用:a)尽量防止高温高压蒸汽漏出,减少
12、漏汽损失尽量防止高温高压蒸汽漏出,减少漏汽损失b)尽量防止空气漏入尽量防止空气漏入平齿汽封:平齿汽封:用于前后压差比较小用于前后压差比较小高低齿汽封:用于前后压差比较大高低齿汽封:用于前后压差比较大枞树型汽封枞树型汽封J型汽封型汽封梳齿型汽封梳齿型汽封曲径式(迷宫式):曲径式(迷宫式):五、轴承五、轴承支持轴承:支持轴承:支持轴承:支持轴承:承受转子巨大重量,确定转子中心位置。承受转子巨大重量,确定转子中心位置。推力轴承:推力轴承:推力轴承:推力轴承:承受转子未平衡轴向推力,确定转子轴向位置。承受转子未平衡轴向推力,确定转子轴向位置。采用以油膜润滑理论为基础的滑动轴承采用以油膜润滑理论为基础的
13、滑动轴承六、联轴器六、联轴器 刚性联轴器:刚性联轴器:刚性联轴器:刚性联轴器:半挠性联轴器:半挠性联轴器:半挠性联轴器:半挠性联轴器:联接汽轮机各转子或汽轮机转子与发电机转子,借以传联接汽轮机各转子或汽轮机转子与发电机转子,借以传递扭矩。递扭矩。作用:作用:作用:作用:类型:类型:类型:类型:七、盘车装置七、盘车装置在汽轮机启动前或停机后使转子以一定转速连续在汽轮机启动前或停机后使转子以一定转速连续转动以保证转子均匀受热或冷却。转动以保证转子均匀受热或冷却。盘车装置:盘车装置:盘车装置:盘车装置:第三节第三节 汽轮机的主要辅助设备汽轮机的主要辅助设备任务:任务:任务:任务:1、在汽轮机排汽口建
14、立并保、在汽轮机排汽口建立并保持高度真空。持高度真空。2、将排汽凝结成纯净凝结水、将排汽凝结成纯净凝结水作为锅炉给水。作为锅炉给水。一、凝汽设备一、凝汽设备组成:组成:组成:组成:凝汽器、循环水泵、凝凝汽器、循环水泵、凝结水泵、抽气器(或真空泵)结水泵、抽气器(或真空泵)等主要部件及连接管道和附等主要部件及连接管道和附件组成件组成1、凝汽器、凝汽器工作原理:汽轮机排汽与冷却水通过管子表面进行间工作原理:汽轮机排汽与冷却水通过管子表面进行间接换热,在此过程中蒸汽的汽化潜热被吸收而成为饱接换热,在此过程中蒸汽的汽化潜热被吸收而成为饱和水,使凝汽器压力成为排汽凝结温度所对应的饱和和水,使凝汽器压力成
15、为排汽凝结温度所对应的饱和压力,形成真空。压力,形成真空。单流程单流程双流程双流程单背压单背压双背压双背压2、抽气器、抽气器抽气设备任务:抽气设备任务:在汽轮机启动时建立真空及在运行中抽除从真空在汽轮机启动时建立真空及在运行中抽除从真空系统不严密处漏入的空气和未凝结的蒸汽以维持凝汽器系统不严密处漏入的空气和未凝结的蒸汽以维持凝汽器的正常真空。的正常真空。喷射式抽气器:喷射式抽气器:射汽式、射水式射汽式、射水式机械式真空泵:机械式真空泵:离心式真空泵、水环式真空泵离心式真空泵、水环式真空泵抽气设备类型:抽气设备类型:二、回热加热设备二、回热加热设备任务:任务:任务:任务:利用汽轮机中间级的抽汽到
16、加热器中加热送往锅炉的给水,利用汽轮机中间级的抽汽到加热器中加热送往锅炉的给水,以减少抽汽在凝汽器中的冷源损失,提高循环热效率。以减少抽汽在凝汽器中的冷源损失,提高循环热效率。组成:组成:组成:组成:各级加热器及其汽水管道、阀门等。各级加热器及其汽水管道、阀门等。加热器种类加热器种类混合式混合式表面式表面式高压高压低压低压表面式加热器疏水连接方式表面式加热器疏水连接方式1逐级自流排挤下级压力较低抽汽,热经济性低。2疏水泵打入加热器入口排挤本级抽汽,热经济性高于逐级自流。3疏水泵打入加热器出口排挤上级压力较高抽汽,热经济性最好。v一般高加采用疏水逐级自流;低加疏水逐级自流为主,在排挤严重处设疏水
17、泵。(排挤严重处指汇集的疏水量大、所排挤的抽汽压力低)实例:实例:600MW机组采用疏水全逐级自流系统。为简化系统,没采用蒸汽冷却器、疏水冷却器,而分别在高加设置了蒸汽冷却段和疏水冷却段,在低加设置疏水冷却段,疏水冷却效果好。低压加热器低压加热器卧式卧式立式立式高压加热器高压加热器卧式卧式1.给水除氧的任务给水除氧的任务除去给水中溶解的氧和其它气体,防止除去给水中溶解的氧和其它气体,防止热力设备及管道的腐蚀和传热恶化。气体热力设备及管道的腐蚀和传热恶化。气体主要来源是补充水及真空系统。主要来源是补充水及真空系统。2.除氧方法除氧方法热力除氧:将给水加热至除氧器压力下热力除氧:将给水加热至除氧器
18、压力下的饱和温度,水蒸气的分压力接近水面上的饱和温度,水蒸气的分压力接近水面上的全压力,其它气体的分压力趋近于零,的全压力,其它气体的分压力趋近于零,则溶解在水中的气体将从水中逸出被除掉。则溶解在水中的气体将从水中逸出被除掉。vv三、除氧器三、除氧器v原理:原理:1.亨利定律亨利定律单位体积中溶解的气体量单位体积中溶解的气体量b与水面上该与水面上该气体的分压力气体的分压力P气体气体成正比。成正比。推论:如推论:如P气体气体0,则,则b0。2.道尔顿定律道尔顿定律混合气体的全压力混合气体的全压力P等于各组成气体的等于各组成气体的分压力之和。分压力之和。PP气体气体+P水蒸汽水蒸汽推论:若推论:若
19、PP水蒸汽水蒸汽,则,则P气体气体0。(1)必要条件:给水应加热到除氧器工作压)必要条件:给水应加热到除氧器工作压力下的饱和温度。力下的饱和温度。(2)充分条件:保证足够大的汽水接触面积)充分条件:保证足够大的汽水接触面积(细水流、水膜、雾化),并及时排走分(细水流、水膜、雾化),并及时排走分离出来的气体。离出来的气体。2除氧器的压力调节和保护除氧器的压力调节和保护当压力升高至额定工作压力的当压力升高至额定工作压力的1.2倍时,应自倍时,应自动关闭抽汽管道电动隔离阀。当压力升高至额定动关闭抽汽管道电动隔离阀。当压力升高至额定工作压力的工作压力的1.251.3倍时,安全阀应动作。倍时,安全阀应动
20、作。3除氧器的水位调节和保护除氧器的水位调节和保护(1)水位过低。给水泵入口富裕静压头减少,)水位过低。给水泵入口富裕静压头减少,影响给水泵安全工作。影响给水泵安全工作。(2)水位过高。汽轮机水击、给水箱满水、)水位过高。汽轮机水击、给水箱满水、除氧器振动、排气带水等。除氧器振动、排气带水等。4排汽的调整和利用(1)开度过小。排汽量减少且排汽不畅,除氧效果恶化。(2)开度过大。增加工质及热损失,且会造成除氧器内蒸汽流速太大,导致排气带水和除氧器振动除氧器的结构组成:除氧器的结构组成:除氧塔除氧塔给水箱给水箱四、给水泵、凝结水泵、循环水泵四、给水泵、凝结水泵、循环水泵给水泵和凝结水泵的保护给水泵
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