汽轮机原理1学习教案.pptx

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1、会计学1汽轮机原理汽轮机原理(yunl)1第一页，共122页。2二、世界主要汽轮机生产厂家：二、世界主要汽轮机生产厂家：GE GE（美国）、（美国）、SiemensSiemens（西门子）、（西门子）、AlstomAlstom（法国）、（法国）、Hitachi-Hitachi-ToshbaToshba（日本）、（日本）、MItsubishi MItsubishi（日本）、（日本）、LMZ(LMZ(列宁金属工厂）。列宁金属工厂）。机组最大容量和末级叶高：机组最大容量和末级叶高：3000r/m3000r/m转速单轴机组达转速单轴机组达1200MW1200MW；转；转速速3600r/m3600r/m

2、达达1000MW1000MW；核电湿蒸汽汽最大容量达；核电湿蒸汽汽最大容量达1550MW(1500r/min,Alstom)1550MW(1500r/min,Alstom)；对于；对于3000r/min3000r/min机组，末级叶片达机组，末级叶片达1800mm1800mm。三、我国火电发展情况三、我国火电发展情况 20 20世纪世纪2020年代，上海江边电厂有年代，上海江边电厂有AlstomAlstom产汽轮机组运行；产汽轮机组运行；1955 1955年，上海汽轮机厂生产第一台年，上海汽轮机厂生产第一台6000KW6000KW的汽轮机组；的汽轮机组；汽轮机生产厂家：上海汽轮机厂，哈尔滨汽轮

3、机厂，东方汽轮机汽轮机生产厂家：上海汽轮机厂，哈尔滨汽轮机厂，东方汽轮机厂、北京厂、北京(bi jn)(bi jn)重型电机厂等。重型电机厂等。机组容量：从机组容量：从6000KW200MW6000KW200MW，近，近3030年来，主要生产年来，主要生产300600MW,1000MW300600MW,1000MW机组。机组。装机总容量：各类机组总和近装机总容量：各类机组总和近8 8亿亿KWKW（20082008年底）。到年底）。到20102010年底，年底，各类发电机组装机容量为各类发电机组装机容量为9.69.6亿亿KWKW。第1页/共122页第二页，共122页。3第二节第二节 采用汽轮机的

4、发电方式采用汽轮机的发电方式 热力发电是目前主要热力发电是目前主要(zhyo)(zhyo)发电方式，采用发电方式，采用的燃料是煤、石油、天然气。的燃料是煤、石油、天然气。一、燃煤发电一、燃煤发电 燃煤发电是目前世界上主要燃煤发电是目前世界上主要(zhyo)(zhyo)的发电形的发电形式，也是我国主要式，也是我国主要(zhyo)(zhyo)的发电形式。我国燃的发电形式。我国燃煤电厂站装机总容量的煤电厂站装机总容量的70%70%。1.1.主机和辅机：三大主机：锅炉、汽轮机、发电机；主机和辅机：三大主机：锅炉、汽轮机、发电机；主要主要(zhyo)(zhyo)辅机：辅机：风机、水泵、加热器、冷风机、水

5、泵、加热器、冷凝器、除氧器、制粉设备等。凝器、除氧器、制粉设备等。2.2.生产过程：煤粉燃烧将化学能转化为高温烟气的生产过程：煤粉燃烧将化学能转化为高温烟气的热能，热能通过锅炉的省煤器、水冷壁、过热器热能，热能通过锅炉的省煤器、水冷壁、过热器（再热器）使工质水变成过热蒸汽，蒸汽推动汽轮（再热器）使工质水变成过热蒸汽，蒸汽推动汽轮机旋转，将热能转化为旋转机械能，以带动发电机机旋转，将热能转化为旋转机械能，以带动发电机发电（电能）。汽轮机的排汽排凝汽器凝结成水；发电（电能）。汽轮机的排汽排凝汽器凝结成水；水通过低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器水通过低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器送锅炉

6、的省煤器，完成闭合循环（图送锅炉的省煤器，完成闭合循环（图1-61-6）。现代先）。现代先进燃煤电厂热效率可达进燃煤电厂热效率可达42%42%。其参数可达：。其参数可达：35MPa35MPa，700/720C700/720C。第2页/共122页第三页，共122页。4第3页/共122页第四页，共122页。5第4页/共122页第五页，共122页。6第5页/共122页第六页，共122页。7二、二、燃气燃气蒸汽联合循环发电蒸汽联合循环发电 根根据据热热力力学学基基本本定定律律可可知知，热热力力循循环环的的理理想想热热效效率率只只取取决决于于循循环环的的平平均均吸吸热热温温度度和和平平均均放放热热温温度

7、度。提提高高平平均均吸吸热热温温度度和和降降低低平平均均放放热热温温度都可以提高循环的热效率。理想的热机的循环热效率可表达为：度都可以提高循环的热效率。理想的热机的循环热效率可表达为：在在实实际际中中，一一种种工工质质能能达达较较高高的的平平均均吸吸热热温温度度 ，但但不不一一定定能能达达较较低低的的平平均均放放热热温温度度 ，反反之之亦亦然然。为为了了提提高高热热机机的的热热效效率率，可可以以采采用用多多种种工工质质组组成成的的联联合合循循环环装装置置，从从而而达达到到较较高高的的平平均均吸吸热热温温度度 和和较较低低的的平平均均放放热热温温度度 。燃燃气气轮轮机机装装置置的的平平均均吸吸热

8、热温温度度较较高高（一一般般为为11001200C 11001200C），但但其其排排气气温温度度也也较较高高（一一般般为为500600C 500600C）。在在蒸蒸汽汽动动力力循循环环中中，汽汽轮轮机机的的进进汽汽温温度度不不可可能能很很高高（一一般般为为540560C 540560C）。循循环环的的平平均均放放热热温温度度很很低低（一一般般为为3038C 3038C）。把把这这两两种种循循环环联联合合起起来来组组成成燃燃气气蒸蒸汽汽联联合合循循环环，此此循循环环则则具具有有较较高高的的平平均均吸吸热热温温度度和和较较低低的的平平均均放放热热温温度度。则则根根据据热热力力学学原原理理(yun

9、l)(yunl)，可可使整个循环的热效率大大提高（使整个循环的热效率大大提高（60%60%）。）。第6页/共122页第七页，共122页。8三、核能发电三、核能发电 核裂变和轻核聚变时，都能释放出巨大的热量，即核能。利核裂变和轻核聚变时，都能释放出巨大的热量，即核能。利用核能发电的电厂称为核电站。目前作为商业运行的核电都是利用核能发电的电厂称为核电站。目前作为商业运行的核电都是利用铀核裂变释放热能，用铀核裂变释放热能，1kg铀核裂变释放热能，相当于铀核裂变释放热能，相当于2700t标标准煤所释放的热能。核反应堆（原子炉）相当于火电厂中的锅炉准煤所释放的热能。核反应堆（原子炉）相当于火电厂中的锅炉

10、(gul)，为最主要的设备，用以生产蒸汽，蒸汽通过汽轮机作，为最主要的设备，用以生产蒸汽，蒸汽通过汽轮机作功带动发电机发电。功带动发电机发电。轻核聚变所释放的热能是十分巨大大，如轻核聚变所释放的热能是十分巨大大，如1kg的氦聚变所释的氦聚变所释放的热能，相当于放的热能，相当于10000t标准煤所释放的热能。地球上可用来作标准煤所释放的热能。地球上可用来作为聚变的物质很多，如海水中的氘就有为聚变的物质很多，如海水中的氘就有25万亿万亿t，其所释放的热，其所释放的热能可供人类使用十亿年之久。但热核聚变仍处于早期研究阶段。能可供人类使用十亿年之久。但热核聚变仍处于早期研究阶段。第7页/共122页第八

11、页，共122页。9四、地热发电四、地热发电 地球内部所蕴藏的热能地球内部所蕴藏的热能(rnng)(rnng)非常巨大，据估计，仅贮藏在非常巨大，据估计，仅贮藏在地球表层地球表层10km10km之内的温度可达之内的温度可达5000C5000C，地热量就有，地热量就有10.5 10.5 焦焦尔，相当于尔，相当于99509950万亿吨标煤当量，即相当于地球上煤的总储量的万亿吨标煤当量，即相当于地球上煤的总储量的1.71.7亿亿倍，可满足人类几十万年能源之用。仅在地面倍，可满足人类几十万年能源之用。仅在地面3km3km范围内的可开发的地范围内的可开发的地热量，就相当于热量，就相当于2.92.9万亿吨标

12、准煤的热量。万亿吨标准煤的热量。人类很早以前开始利用地热，如：开采温泉洗澡、取暖等。但人类很早以前开始利用地热，如：开采温泉洗澡、取暖等。但直到直到2020世纪，人们才把地热视为一种储量巨大、有经济竞争力的能源，世纪，人们才把地热视为一种储量巨大、有经济竞争力的能源，并且可用于发电。但目前所开发的地热只是浅层地热，蒸汽参数不高。并且可用于发电。但目前所开发的地热只是浅层地热，蒸汽参数不高。第8页/共122页第九页，共122页。10五、太阳能集热发电五、太阳能集热发电 利用太阳辐射能发电的形式有：太阳能集热发电，光伏电池发电等利用太阳辐射能发电的形式有：太阳能集热发电，光伏电池发电等形式。形式。

13、太阳能集热发电：接收或聚集太阳的辐射能，使之转化为热能，加太阳能集热发电：接收或聚集太阳的辐射能，使之转化为热能，加热工质成蒸汽去驱动汽轮发电机组发电。目前，其成本较高。但随着热工质成蒸汽去驱动汽轮发电机组发电。目前，其成本较高。但随着(su zhe)(su zhe)科学技术的发展，大规模利用太阳能是必然趋势，在不久的科学技术的发展，大规模利用太阳能是必然趋势，在不久的将来，太阳能发电将成为重要的发电方式。将来，太阳能发电将成为重要的发电方式。六、水力发电六、水力发电 水力发电是无碳能源。水能资源是人类最早开发的自然能源之一。水力发电是无碳能源。水能资源是人类最早开发的自然能源之一。目前水能利

14、用的形式基本上就是水力发电。水能资源的开发仍然具有极目前水能利用的形式基本上就是水力发电。水能资源的开发仍然具有极其重要的价值，水能资源在整个能源构成中具有不可替代的地位。其重要的价值，水能资源在整个能源构成中具有不可替代的地位。第9页/共122页第十页，共122页。11水能资源具有独特的优点：水能资源具有独特的优点：水能资源具有独特的优点：水能资源具有独特的优点：1 1 1 1水能是目前世界上唯一可以大规模开发的清洁可再生能源水能是目前世界上唯一可以大规模开发的清洁可再生能源水能是目前世界上唯一可以大规模开发的清洁可再生能源水能是目前世界上唯一可以大规模开发的清洁可再生能源煤、石油等长期、大

15、规模燃烧造成环境污染。煤、石油等长期、大规模燃烧造成环境污染。煤、石油等长期、大规模燃烧造成环境污染。煤、石油等长期、大规模燃烧造成环境污染。矿物燃料的储量也不能够支撑人类社会的长期发展。矿物燃料的储量也不能够支撑人类社会的长期发展。矿物燃料的储量也不能够支撑人类社会的长期发展。矿物燃料的储量也不能够支撑人类社会的长期发展。风能、太阳能等新能源，目前还不能进行大规模的开发。所以水能资源的开发，不风能、太阳能等新能源，目前还不能进行大规模的开发。所以水能资源的开发，不风能、太阳能等新能源，目前还不能进行大规模的开发。所以水能资源的开发，不风能、太阳能等新能源，目前还不能进行大规模的开发。所以水能

16、资源的开发，不仅仅是满足经济增长需要的措施，同时也是保护环境，实现可持续发展的重要措施。仅仅是满足经济增长需要的措施，同时也是保护环境，实现可持续发展的重要措施。仅仅是满足经济增长需要的措施，同时也是保护环境，实现可持续发展的重要措施。仅仅是满足经济增长需要的措施，同时也是保护环境，实现可持续发展的重要措施。2.2.2.2.水资源具有多方面的使用价值，水力发电、防洪、灌溉、供水、航运、淡水养水资源具有多方面的使用价值，水力发电、防洪、灌溉、供水、航运、淡水养水资源具有多方面的使用价值，水力发电、防洪、灌溉、供水、航运、淡水养水资源具有多方面的使用价值，水力发电、防洪、灌溉、供水、航运、淡水养殖

17、、改善环境和旅游殖、改善环境和旅游殖、改善环境和旅游殖、改善环境和旅游(lyu)(lyu)(lyu)(lyu)等多方面的效益。等多方面的效益。等多方面的效益。等多方面的效益。3.3.3.3.河流的水资源还可梯级开发利用，上游的水电站发电后，仍然可为下游各级水河流的水资源还可梯级开发利用，上游的水电站发电后，仍然可为下游各级水河流的水资源还可梯级开发利用，上游的水电站发电后，仍然可为下游各级水河流的水资源还可梯级开发利用，上游的水电站发电后，仍然可为下游各级水电站再用来发电。电站再用来发电。电站再用来发电。电站再用来发电。4.4.4.4.兴建水力发电工程不仅仅是能源的开发，而且也是水资源的开发。

18、对于我国这兴建水力发电工程不仅仅是能源的开发，而且也是水资源的开发。对于我国这兴建水力发电工程不仅仅是能源的开发，而且也是水资源的开发。对于我国这兴建水力发电工程不仅仅是能源的开发，而且也是水资源的开发。对于我国这样水资源不足的国家，意义更具重大。样水资源不足的国家，意义更具重大。样水资源不足的国家，意义更具重大。样水资源不足的国家，意义更具重大。第10页/共122页第十一页，共122页。12七、风力七、风力(fngl)发电发电 风是由太阳辐射所引起的。风力的利用很早以前就开始风是由太阳辐射所引起的。风力的利用很早以前就开始(kish)(kish)了，如风车、灌溉、磨面等。但发展很慢。了，如风

19、车、灌溉、磨面等。但发展很慢。风能的主要应用是风力发电。在风能的主要应用是风力发电。在2020世纪初，丹麦、英国就研世纪初，丹麦、英国就研究中小型风力发电机。在究中小型风力发电机。在2020世纪世纪6060年代以后，风力发电才得到年代以后，风力发电才得到较快速的发展。当今世界上大约有较快速的发展。当今世界上大约有5050万部风力发电机在运行，万部风力发电机在运行，总发电功率约为总发电功率约为400400百万百万KWKW，最大的单机功率为，最大的单机功率为7300KW7300KW。我国的。我国的风力发电也发展很快，已投入运行的国产的风力发电机功率已风力发电也发展很快，已投入运行的国产的风力发电机

20、功率已达达200KW200KW。我国河西走廊建我国河西走廊建12001200万万KWKW风力发电厂。风力发电厂。常用的水平轴风力发动机常用的水平轴风力发动机 如右图所示，主要有风轮如右图所示，主要有风轮1 1、机头、回转、机头、回转(huzhun)(huzhun)体体2 2、尾舵、尾舵3 3及塔架及塔架4 4等部件组成。等部件组成。图11-41 水平轴风力发动机 第11页/共122页第十二页，共122页。13第三节第三节第三节第三节 蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽(zhn q)(zhn q)(zhn q)(zhn q)动力循环及系统动力循环及系统动力循环及系统动力循环及系统一、蒸汽动力循环和汽轮机作功过程一

21、、蒸汽动力循环和汽轮机作功过程一、蒸汽动力循环和汽轮机作功过程一、蒸汽动力循环和汽轮机作功过程（一）蒸汽动力循环（一）蒸汽动力循环（一）蒸汽动力循环（一）蒸汽动力循环 朗肯循环朗肯循环朗肯循环朗肯循环 根据热力学第二定律，卡诺循环的热效率是最高的。但实际上根据热力学第二定律，卡诺循环的热效率是最高的。但实际上根据热力学第二定律，卡诺循环的热效率是最高的。但实际上根据热力学第二定律，卡诺循环的热效率是最高的。但实际上所采用的是最简单所采用的是最简单所采用的是最简单所采用的是最简单(ji(ji ndn)ndn)的蒸汽动力装置理想循环的蒸汽动力装置理想循环的蒸汽动力装置理想循环的蒸汽动力装置理想循环

22、朗肯循环。朗肯循环。朗肯循环。朗肯循环。它由锅炉、汽轮机、冷凝器和水泵所组成，如图它由锅炉、汽轮机、冷凝器和水泵所组成，如图它由锅炉、汽轮机、冷凝器和水泵所组成，如图它由锅炉、汽轮机、冷凝器和水泵所组成，如图1-71-7所示。所示。所示。所示。锅炉，煤在炉中燃烧、放热，水在锅炉锅炉，煤在炉中燃烧、放热，水在锅炉锅炉，煤在炉中燃烧、放热，水在锅炉锅炉，煤在炉中燃烧、放热，水在锅炉 中定压吸热、汽化为饱和蒸汽。中定压吸热、汽化为饱和蒸汽。中定压吸热、汽化为饱和蒸汽。中定压吸热、汽化为饱和蒸汽。过热器，饱和蒸汽在其中吸热成为过热蒸汽。过热器，饱和蒸汽在其中吸热成为过热蒸汽。过热器，饱和蒸汽在其中吸热

23、成为过热蒸汽。过热器，饱和蒸汽在其中吸热成为过热蒸汽。汽轮机，蒸汽在汽轮机膨胀、作功、乏汽排出。汽轮机，蒸汽在汽轮机膨胀、作功、乏汽排出。汽轮机，蒸汽在汽轮机膨胀、作功、乏汽排出。汽轮机，蒸汽在汽轮机膨胀、作功、乏汽排出。凝汽器，乏汽进入凝汽器并凝结、放出潜热。凝汽器，乏汽进入凝汽器并凝结、放出潜热。凝汽器，乏汽进入凝汽器并凝结、放出潜热。凝汽器，乏汽进入凝汽器并凝结、放出潜热。给水泵，将凝结水提高压力并泵入锅炉，完成一个循环。给水泵，将凝结水提高压力并泵入锅炉，完成一个循环。给水泵，将凝结水提高压力并泵入锅炉，完成一个循环。给水泵，将凝结水提高压力并泵入锅炉，完成一个循环。第12页/共122

24、页第十三页，共122页。142.2.回热循环回热循环3.3.在朗肯循环中，造成热效率低的主要在朗肯循环中，造成热效率低的主要(zhyo)(zhyo)原因是工质平均吸热温度不高。为原因是工质平均吸热温度不高。为了提高蒸汽平均吸热温度，除了提高蒸汽初参数之外，最好的办法是采用给水回热。了提高蒸汽平均吸热温度，除了提高蒸汽初参数之外，最好的办法是采用给水回热。就是就是把汽轮机中作过功的蒸汽，逐级抽出来加热给水，减少冷源损失，同时提高锅炉给水温度把汽轮机中作过功的蒸汽，逐级抽出来加热给水，减少冷源损失，同时提高锅炉给水温度（提高蒸汽平均吸热温度），则提高了循环热效率，如图（提高蒸汽平均吸热温度），则提

25、高了循环热效率，如图1-81-8、图、图1-61-6所示。所示。第13页/共122页第十四页，共122页。153.3.中间再热循环的采用中间再热循环的采用 提高蒸汽初压，可以提高循环热效率。但是，蒸汽初压的提高，将提高蒸汽初压，可以提高循环热效率。但是，蒸汽初压的提高，将会引起：乏汽的湿度增加，对汽轮机的工作产生不利影响。如果同时提高蒸汽的会引起：乏汽的湿度增加，对汽轮机的工作产生不利影响。如果同时提高蒸汽的初压和初温，又要受到金属材料性能初压和初温，又要受到金属材料性能(xngnng)(xngnng)的限制。的限制。为了解决这一问题，采用蒸汽中间再过热的办法。（图为了解决这一问题，采用蒸汽中

26、间再过热的办法。（图1-91-9）采用中间再热，就是让新蒸汽首先进入汽轮机采用中间再热，就是让新蒸汽首先进入汽轮机高压部分膨胀作功，到某一中间压力时，全部高压部分膨胀作功，到某一中间压力时，全部抽出来，送到锅炉的再热器中再过热，然后再抽出来，送到锅炉的再热器中再过热，然后再送到汽轮机的中、低压部分继续膨胀作功，如送到汽轮机的中、低压部分继续膨胀作功，如图图11-511-5所示。经再热后，膨胀末了所示。经再热后，膨胀末了(mlio)(mlio)的的乏汽的干度明显增大。这样，就避免了提高初乏汽的干度明显增大。这样，就避免了提高初压或者同时提高初压、初温而带来的困难。压或者同时提高初压、初温而带来的

27、困难。第14页/共122页第十五页，共122页。16（二）汽轮机作功过程（二）汽轮机作功过程 图图1-101-10为为300MW300MW汽轮机的结构图，它是由许多级串联组成的，总的内功汽轮机的结构图，它是由许多级串联组成的，总的内功率为各级内功率之和。率为各级内功率之和。从锅炉来的新蒸汽首先经高压主汽阀、高压调节阀进入高压缸，逐级作从锅炉来的新蒸汽首先经高压主汽阀、高压调节阀进入高压缸，逐级作功后排出，送锅炉再热器再过热；过热后的再热蒸汽经中压主汽阀、中压调功后排出，送锅炉再热器再过热；过热后的再热蒸汽经中压主汽阀、中压调节阀进入中压缸作功，然后排出，经低压导汽管送低压缸继续作功，从末级节阀

28、进入中压缸作功，然后排出，经低压导汽管送低压缸继续作功，从末级排出后送凝汽器。排出后送凝汽器。蒸汽通过某级时，首先进入喷嘴通道蒸汽通过某级时，首先进入喷嘴通道(tngdo)(tngdo)，在其中膨胀加速，将，在其中膨胀加速，将热能转变为动能，然后进入动叶通道热能转变为动能，然后进入动叶通道(tngdo)(tngdo)，在其中改变方向，或者既，在其中改变方向，或者既改变方向又继续膨胀加速，将热能转变为旋转机械能，使叶轮转动作功。改变方向又继续膨胀加速，将热能转变为旋转机械能，使叶轮转动作功。第15页/共122页第十六页，共122页。17图1-10第16页/共122页第十七页，共122页。18第1

29、7页/共122页第十八页，共122页。19第18页/共122页第十九页，共122页。20二、汽轮机设备及系统二、汽轮机设备及系统 汽轮机设备及系统包括：汽轮机本体、控制保安系统、辅助设备及汽轮机设备及系统包括：汽轮机本体、控制保安系统、辅助设备及系统等。系统等。汽轮机本体由转动部分（转子）和固定部分（汽缸）组成；汽轮机本体由转动部分（转子）和固定部分（汽缸）组成；控制保安系统包括：主汽阀、调节阀、控制执行机构、信号变送器、控制保安系统包括：主汽阀、调节阀、控制执行机构、信号变送器、控制油系统、计算机控制系统、安全保护装置等；控制油系统、计算机控制系统、安全保护装置等；辅助设备及系统包括：凝汽器

30、、抽气器、（水环式真空泵）、高、辅助设备及系统包括：凝汽器、抽气器、（水环式真空泵）、高、低压加热器、除氧待低压加热器、除氧待 器、给水器、给水(jshu)泵、凝结水泵、凝升水泵、循泵、凝结水泵、凝升水泵、循环水泵等。环水泵等。汽轮机重要系统包括：主蒸汽、再热蒸汽系统、给水汽轮机重要系统包括：主蒸汽、再热蒸汽系统、给水(jshu)回热回热加热系统、凝汽系统、润滑油系统等。加热系统、凝汽系统、润滑油系统等。第19页/共122页第二十页，共122页。21第20页/共122页第二十一页，共122页。22第21页/共122页第二十二页，共122页。23第22页/共122页第二十三页，共122页。24第

31、23页/共122页第二十四页，共122页。25第四节第四节 汽轮机基本组成汽轮机基本组成 汽轮机本体由转动部分汽轮机本体由转动部分(b fen)(b fen)（转子）（转子）和固定部分和固定部分(b fen)(b fen)（汽缸）组成。其中，转（汽缸）组成。其中，转动部分动部分(b fen)(b fen)包括主轴、叶轮、动叶片、联包括主轴、叶轮、动叶片、联轴节等；固定部分轴节等；固定部分(b fen)(b fen)包括汽缸、蒸汽室、包括汽缸、蒸汽室、喷嘴组、隔板、隔板套（或静叶持环）、汽封、喷嘴组、隔板、隔板套（或静叶持环）、汽封、轴承、轴承座、机座、滑销系统等。轴承、轴承座、机座、滑销系统等

32、。一、汽轮机的级一、汽轮机的级 汽轮机的级由喷嘴叶栅（或静叶栅）汽轮机的级由喷嘴叶栅（或静叶栅）和与之相对应的动叶栅组成。喷嘴的作用是让和与之相对应的动叶栅组成。喷嘴的作用是让蒸汽在其中流动、加速，将热能转变为动能，蒸汽在其中流动、加速，将热能转变为动能，并以一定方向进入动叶通道作功。喷嘴是安装并以一定方向进入动叶通道作功。喷嘴是安装在喷嘴室或隔半板上的，图在喷嘴室或隔半板上的，图1-111-11。叶片叶片(ypin)(ypin)分静叶片分静叶片(ypin)(ypin)和动叶片和动叶片(ypin)(ypin)。静叶片。静叶片(ypin)(ypin)安装在隔板或汽缸安装在隔板或汽缸上；动叶片上；

33、动叶片(ypin)(ypin)安装在叶轮或转鼓上。安装在叶轮或转鼓上。图1-11第24页/共122页第二十五页，共122页。26二、汽轮机的转子 转自是汽轮机的重要部件，由主轴、轴套、叶轮、叶片、联轴节、轴封套（汽封套）等组成，有的转子还带动主油泵和调速器等附加设备。三、汽轮机的汽缸和隔板 汽缸的主要作用是将汽轮机的通流部分与外界隔开，保证蒸汽在其中作功。此外，它还支承汽轮机的一些静止部件（隔板、喷嘴室、汽封套等）。汽缸一般做成具有中分面的对开形式，分别称上汽缸和下汽缸。上下汽缸在中分面用法兰螺栓连接。但现代大型气轮机也有采用无中分面的结构形式的。多级汽轮机是用隔板将各级分开的，以保证级之间的

34、压差、便于安装(nzhung)静叶片和防止漏汽。隔板是安装(nzhung)在汽缸、隔板套（或静叶持环）上的。隔板也做成上下两半，便于安装(nzhung)转子。反动式汽轮机没有隔板，其静叶安装(nzhung)在转鼓上的。第25页/共122页第二十六页，共122页。27四、汽封四、汽封 汽轮机运行时，转子和固定部分必须留有一定间隙，防止摩擦。但是有间隙汽轮机运行时，转子和固定部分必须留有一定间隙，防止摩擦。但是有间隙就会漏汽，产生损失，还会影响机组就会漏汽，产生损失，还会影响机组(jz)(jz)安全。为了减小漏汽和防止空气漏入，安全。为了减小漏汽和防止空气漏入，采用了汽封装置。汽封分端轴封和通流部

35、分汽封。而通流部分汽封又有隔板汽封、采用了汽封装置。汽封分端轴封和通流部分汽封。而通流部分汽封又有隔板汽封、叶顶汽封和轴向汽封。反动式汽轮机还有平衡活塞汽封。叶顶汽封和轴向汽封。反动式汽轮机还有平衡活塞汽封。为了回收漏汽（工质）和热量，通常在轴端汽封加设连接管道、阀门及附属为了回收漏汽（工质）和热量，通常在轴端汽封加设连接管道、阀门及附属设备，形成轴封供汽系统。设备，形成轴封供汽系统。五、汽轮机轴承五、汽轮机轴承 汽轮机轴承包括支持轴承和推力轴承。支持轴承是承担转子质量和旋转动汽轮机轴承包括支持轴承和推力轴承。支持轴承是承担转子质量和旋转动反力，保证转子的径向位置。推力轴承是承担部分轴向推力，

36、保证转子的轴向位置，反力，保证转子的径向位置。推力轴承是承担部分轴向推力，保证转子的轴向位置，保证通流部分的轴向间隙。推力轴承工作面也是转子的对于静子的相对死点。保证通流部分的轴向间隙。推力轴承工作面也是转子的对于静子的相对死点。第26页/共122页第二十七页，共122页。28六、联轴节六、联轴节 汽轮机的高、中、低转子和发电机转子是用联轴节联结成一起的，形成轴系。用来传递汽轮机的高、中、低转子和发电机转子是用联轴节联结成一起的，形成轴系。用来传递转矩。转矩。七、盘车装置七、盘车装置 汽轮机在冲转前和停机后，必须让转子连续运转一段时间，以保证其均匀受热和冷却，汽轮机在冲转前和停机后，必须让转子

37、连续运转一段时间，以保证其均匀受热和冷却，避免产生永久性弯曲。带动转子转动的装置称为盘车装置。盘车转速分低速（避免产生永久性弯曲。带动转子转动的装置称为盘车装置。盘车转速分低速（35r/min35r/min）盘车）盘车和高速（和高速（4070r/min4070r/min）盘车。在盘车期间，采用高压油顶轴装置将转子顶起来。）盘车。在盘车期间，采用高压油顶轴装置将转子顶起来。八、汽轮机控制与保护系统八、汽轮机控制与保护系统 汽轮机控制系统的主要作用是：当发电机负荷变化时，改变主汽阀、调节阀的开度以改汽轮机控制系统的主要作用是：当发电机负荷变化时，改变主汽阀、调节阀的开度以改变进汽量，调节机组输出功

38、率，使之与外界负荷相适应，维持发电机组转速在规定变进汽量，调节机组输出功率，使之与外界负荷相适应，维持发电机组转速在规定 范围内，保范围内，保证供电频率。证供电频率。汽轮机保护系统的作用是：当某些参数（转速、轴向位移汽轮机保护系统的作用是：当某些参数（转速、轴向位移(wiy)(wiy)、低油压、真空等）超出安全、低油压、真空等）超出安全范围时，保护系统动作，关闭所有汽阀，实现紧急停机，避免事故发生与扩大，保证机组安全。范围时，保护系统动作，关闭所有汽阀，实现紧急停机，避免事故发生与扩大，保证机组安全。第27页/共122页第二十八页，共122页。29第五节第五节 汽轮机分类和型号汽轮机分类和型号

39、(xngho)(xngho)表示表示第28页/共122页第二十九页，共122页。30二、汽轮机的型号二、汽轮机的型号 汽轮机的型号随着厂家的不同而有所不同。一般型号中汽轮机的型号随着厂家的不同而有所不同。一般型号中都包含了形式、容量、新汽、再热汽温度等信息都包含了形式、容量、新汽、再热汽温度等信息(xnx)(xnx)。根据。根据汽轮机的型号可看出其基本特征。汽轮机的型号可看出其基本特征。我国国产汽轮机的型号一般包含我国国产汽轮机的型号一般包含3 3个信息个信息(xnx)(xnx)。最前。最前面的汉语拼音字母表示汽轮机的形式（表面的汉语拼音字母表示汽轮机的形式（表1-11-1）；接着的数字表）；

40、接着的数字表示容量；在短横之后分别表示新汽压力、新汽温度，斜杠后的表示容量；在短横之后分别表示新汽压力、新汽温度，斜杠后的表示再热汽温度或供汽参数（表示再热汽温度或供汽参数（表1-21-2）。）。表表1-11-1代代 号号N NB BC CCCCCCBCBH HY Y形式形式凝汽式凝汽式背压式背压式单抽式单抽式双抽式双抽式抽背式抽背式船用船用移动式移动式第29页/共122页第三十页，共122页。31形形 式式参参 数数 表表 示示 法法示示 例例凝汽式主蒸汽压力/主蒸汽温度N100-8.83/535中间再热式主蒸汽压力/主蒸汽温度/再热温度N300-16.6/538/538抽汽式主蒸汽压力/高

41、压抽汽压力/低压抽汽压力C50-8.3/0.98/0.118背压式主蒸汽压力/背压B50-8.83/0.98抽汽背压式主蒸汽压力/抽汽压力/背压CB25-8.83/0.98/0.118表表1-2例：例：N100-8.83/535N100-8.83/535，表示，表示(biosh)(biosh)CC25-8.83/0.98/0.118,CC25-8.83/0.98/0.118,表示表示(biosh)(biosh)国外厂家的型号表示国外厂家的型号表示(biosh)(biosh)：如：日本三菱（如：日本三菱（MitsubishiMitsubishi）TC2F-33.5TC2F-33.5，T T表示表

42、示(biosh)(biosh)单轴，单轴，C C表示表示(biosh)(biosh)双缸，双缸，2F2F表示表示(biosh)(biosh)双排汽，双排汽，33.533.5表示表示(biosh)(biosh)末级叶片高度为末级叶片高度为33.533.5英寸（英寸（851mm)851mm)。法国（法国（AlstomAlstom）T2A330-30-2F1044T2A330-30-2F1044，T T表示表示(biosh)(biosh)汽轮机，汽轮机，2 2表示表示(biosh)2(biosh)2次过热，次过热，A A表示表示(biosh)(biosh)对称布置，对称布置，330330为为330M

43、W330MW，3030表示表示(biosh)(biosh)转速为转速为3000r/min3000r/min，2F 2F表示表示(biosh)(biosh)双排汽，双排汽，10441044表示表示(biosh)(biosh)末级叶片高度为末级叶片高度为1024mm1024mm。第30页/共122页第三十一页，共122页。32第二章第二章 汽轮机级内能量转换过程汽轮机级内能量转换过程第一节第一节 汽轮机级的概念汽轮机级的概念一、汽轮机的级一、汽轮机的级1.1.汽轮机的级：是由一组安装在喷嘴汽室或汽轮机的级：是由一组安装在喷嘴汽室或隔板隔板(bn)(bn)上的静叶栅和一组安装在叶轮上上的静叶栅和一组

44、安装在叶轮上的动叶栅所组成，它是汽轮机作功的最小单元。的动叶栅所组成，它是汽轮机作功的最小单元。汽轮机的级如图汽轮机的级如图2-12-1所示。为了分析方便，取极的三个所示。为了分析方便，取极的三个特征面：即喷嘴前的特征面：即喷嘴前的0-00-0，喷嘴出口截面，喷嘴出口截面1-11-1和级后出和级后出口截面口截面2-22-2。2.2.级内能量转换过程：具有一定压力、温度的蒸汽级内能量转换过程：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，将蒸汽的热能速，将蒸汽的热能(rnng)(rnng)转化为高速汽流的动能，转化为高速汽

45、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。转变为旋转机械能。图2-1第31页/共122页第三十二页，共122页。333.3.蒸汽通过汽轮机的级进行能量转换的条件：蒸汽必须具有一定的压力和温度，而且喷嘴前蒸汽通过汽轮机的级进行能量转换的条件：蒸汽必须具有一定的压力和温度，而且喷嘴前后截面必须具有压差。叶栅通道必须具备后截面必须具有压差。叶栅通道必须具备(jbi)(jbi)一定的结构形状。一定的结构形状。蒸汽在级内作功的热力过程曲

46、线（图蒸汽在级内作功的热力过程曲线（图2-22-2）0 0是级前蒸汽状态点，是级前蒸汽状态点，0*0*是级前蒸汽滞止状态点。是级前蒸汽滞止状态点。1 1是喷嘴后的实际状态点，是喷嘴后的实际状态点，2 2是级（即动叶）后的实际是级（即动叶）后的实际状态点，状态点，1t1t是蒸汽理想是蒸汽理想(lxing)(lxing)等熵膨胀到级后压等熵膨胀到级后压力力 状态点。状态点。是级前滞止压力，是级前滞止压力，是级前压是级前压力，力，是喷嘴后的压力，是喷嘴后的压力，是级后压力。曲线是级后压力。曲线0-0-1 1是蒸汽在喷嘴通道中的膨胀加速过程线，是蒸汽在喷嘴通道中的膨胀加速过程线，1-21-2是蒸是蒸汽

47、在动叶通道中的流动过程线。汽在动叶通道中的流动过程线。0*-0-1-2 0*-0-1-2为级的热为级的热力过程曲线。力过程曲线。为级的滞止理想为级的滞止理想(lxing)(lxing)焓降，焓降，为级的理想为级的理想(lxing)(lxing)焓降，焓降，为喷嘴的滞止理想为喷嘴的滞止理想(lxing)(lxing)焓降，焓降，为喷嘴的理想为喷嘴的理想(lxing)(lxing)焓降，焓降，为动叶的理想为动叶的理想(lxing)(lxing)焓降。焓降。图图2-2第32页/共122页第三十三页，共122页。34二、级的反动度二、级的反动度蒸汽作用力：蒸汽作用力：（1 1）冲动力：当汽流通过动叶通

48、道）冲动力：当汽流通过动叶通道(tngdo)(tngdo)时，由于受到动叶通道时，由于受到动叶通道(tngdo)(tngdo)形状的限制而弯曲被迫改变方向，因而产生离心力，离心形状的限制而弯曲被迫改变方向，因而产生离心力，离心力作用于叶片上，被称为冲动力。力作用于叶片上，被称为冲动力。（2 2）反动力：当汽流通过动叶通道）反动力：当汽流通过动叶通道(tngdo)(tngdo)时，一方面要改变方向，时，一方面要改变方向，同时还要膨胀加速，前者会对叶片产生一个冲动力，后同时还要膨胀加速，前者会对叶片产生一个冲动力，后 者会对叶片者会对叶片产生一个反作用力，即反动力。产生一个反作用力，即反动力。这时

49、蒸汽在汽轮机的级所作的机械功等于蒸汽微团流进、流出动叶这时蒸汽在汽轮机的级所作的机械功等于蒸汽微团流进、流出动叶通道通道(tngdo)(tngdo)时其动能的变化量。时其动能的变化量。通常，动叶所受到的作用力有冲动力通常，动叶所受到的作用力有冲动力 ，也有，也有反动力反动力 ，合力为，合力为 。合力可分解为圆周分量。合力可分解为圆周分量 和轴向分量和轴向分量 （图（图2-32-3）。）。图2-3第33页/共122页第三十四页，共122页。352.2.反反动动度度：为为了了描描述述蒸蒸汽汽通通过过(tnggu)(tnggu)汽汽轮轮机机某某一一级级时时在在动动叶叶通通道道中中的的膨膨胀胀程程度度

50、大大小小，通通常常用用反反动动度度 来来描描述述。反反动动度度 等等于于蒸蒸汽汽在在动动叶叶通通道道中膨胀时的焓降中膨胀时的焓降 和在整个级的理想焓降和在整个级的理想焓降 之比，即之比，即 称为级的平均反动度，它是指级的平均直径上称为级的平均反动度，它是指级的平均直径上的反动度。反动度沿叶高是变化的的反动度。反动度沿叶高是变化的有了反动度之后，显然有：喷嘴的滞止焓降、动有了反动度之后，显然有：喷嘴的滞止焓降、动叶的焓降可写成：叶的焓降可写成：(1 1)第34页/共122页第三十五页，共122页。36三、级的分类三、级的分类根据级的反动度的大小，可分为冲动级和反动级。根据级的反动度的大小，可分为