汽轮机原理优秀课件.ppt

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1、汽轮机原理第1 页，本讲稿共60 页一、汽轮机的概述 汽轮机是一种以水蒸汽为工质的回转式原动机。将热能转变为机械能，为发电厂提供机械能,机械能又电能。具有工作过程连续、平稳、转速高、尺寸小、重量轻、功率大及效率高等优点，因此汽轮机已成为热力发电厂中采用得最多的原动力。第2 页，本讲稿共60 页汽轮机工作原理 它由喷嘴、动叶片、叶轮和 轴等基本部件组成。具有一定压力和温度的蒸气通入喷嘴后，由于喷嘴截面形状喷嘴中蒸汽膨胀加速，其热能转换为动能第3 页，本讲稿共60 页汽轮机工作原理 由力学可知，当一运动物体碰到另一静止的或运动速由力学可知，当一运动物体碰到另一静止的或运动速度较低的物体时，就会受到

2、阻碍而改变其速度，同时给度较低的物体时，就会受到阻碍而改变其速度，同时给阻碍它的物体一个作用力，这个作用力称为冲动力。根阻碍它的物体一个作用力，这个作用力称为冲动力。根据冲量定律，冲动力的大小取决于运动物体的质量和速据冲量定律，冲动力的大小取决于运动物体的质量和速度变化，质量越大，冲动力越大；速度变化越大，冲动度变化，质量越大，冲动力越大；速度变化越大，冲动力也越大。若阻碍运动的物体在此力作用下产生了速度力也越大。若阻碍运动的物体在此力作用下产生了速度变化，则运动物体就做了机械功。变化，则运动物体就做了机械功。第4 页，本讲稿共60 页汽轮机工作原理 具有较高速度的蒸汽由喷嘴流出、进入动叶片流

3、道，在弯曲的动叶内改变气流方向，给动叶片以冲动力，产生了使叶轮旋转的力矩，带动主轴旋转，输出机械功，即在动叶片中蒸汽推动叶片旋转做功，其动能转换为机械能。第5 页，本讲稿共60 页汽轮机工作原理 汽轮机的级“级”是汽轮机中最基本的工作单元。在结构上它由静叶（喷嘴）和对应的动叶组成：一个固定的喷嘴和它配合的动叶片构成了汽轮机的基本工作单元，称为汽轮机的级第6 页，本讲稿共60 页汽轮机的冲动作用原理在汽轮机中（图 在汽轮机中（图7.2 7.2）,蒸汽在喷 蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力降低，速度 嘴中发生膨胀，压力降低，速度增加热能转变为动能。增加热能转变为动能。高速汽流流经动叶片 高速汽流流经动叶

4、片3 3 时，时，由于汽流方向改变，产生了对叶 由于汽流方向改变，产生了对叶片的冲动力，推动叶轮 片的冲动力，推动叶轮2 2 旋转作功，旋转作功，将蒸汽的动能变成轴旋转的机械能。将蒸汽的动能变成轴旋转的机械能。这种利用冲动力作功的原理，称为 这种利用冲动力作功的原理，称为冲动作用原理。冲动作用原理。第7 页，本讲稿共60 页汽轮机的冲动作用原理 冲动式汽轮机，这是一种蒸汽的膨胀主要在喷嘴中进行，动叶片按冲动原理工作的汽轮机，现代发电厂所采用的多级冲动式汽轮机，虽然其最末几级常按反动原理工作，但习惯上仍按多数级的工作状况将它称做冲动式汽轮机。国产汽轮机主要是冲动式汽轮机。第8 页，本讲稿共60

5、页汽轮机的结构 汽轮机由静止部分和转动部分组成。1、静止部分由气缸、隔板、喷嘴和轴承等，2、转动部分由轴、叶轮、叶片、联轴器。第9 页，本讲稿共60 页汽轮机的静止部分 汽缸的作用(1)将通流部分作功的蒸汽与大气隔离，防止内部高压蒸汽外漏和真空部分大气漏入缸内，保证蒸汽在汽轮机内完成做功过程。(2)起支承其内部结构部件的作用，如隔板、隔板套、喷嘴、汽封套等。第10 页，本讲稿共60 页汽轮机的静止部分 隔板是汽轮机用来固定各级的喷嘴，并形成各个级之间的间壁。主要由隔板体、喷嘴叶片、隔板外缘三部分组成。分上下隔板。第11 页，本讲稿共60 页汽轮机的静止部分 轴承 由于汽轮机转子的转速高、重量大

6、，因此，汽轮机都采用轴瓦式滑动轴承。这种轴承是依靠润滑油在轴颈与轴瓦间形成油膜，建立液体摩擦来工作。第12 页，本讲稿共60 页汽轮机转动部分 由汽轮机的主轴、叶轮、动叶栅、联轴器及其它装载轴上的部件所组成的转动部分称为转子。转子以很高的速度在高温蒸汽中旋转，其受力情况十分复杂。因此转子工作的情况对汽轮机的安全、经济运行有很大的影响。第13 页，本讲稿共60 页汽轮机轴封 汽封的作用 为了避免动、静部件之间的碰撞，必须留有适当的间隙。这些间隙的存在势必会导致漏汽，为此，必须加装防止和减少漏汽的部件汽封。汽轮机中，根据汽封所处位置可高压轴封、低压轴封、隔板轴封。第14 页，本讲稿共60 页汽轮机

7、盘车 在汽轮机冲动转子前或停机后，进入或积存在汽缸内的蒸汽使上汽缸比下汽缸温度高，从而转子不均匀受热或冷却，产生弯曲变形。因此，在冲动转子前或停机后，必须使转子以一定转速连续转动，以保证其均匀受热或冷却，这种能盘动转子的装置叫盘车装置。盘车装置分手动、电动盘车、水力盘车。第15 页，本讲稿共60 页汽轮机的分类按工作原理：按工作原理：1 1、冲动式汽轮机、冲动式汽轮机 2 2、反动式汽轮机、反动式汽轮机 按热力特性分：按热力特性分：1 1、凝汽式汽轮机、凝汽式汽轮机 2 2、背压式汽轮机、背压式汽轮机 3 3、调节抽汽式汽轮机、调节抽汽式汽轮机 4 4、中间在热式汽轮机、中间在热式汽轮机第16

8、 页，本讲稿共60 页冲动式汽轮机 冲动式汽轮机指蒸汽主要在喷嘴中进行膨胀，在动叶片中不再膨胀或膨胀很少，而主要改变流动方向，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的一部分膨胀，从而使汽流得到一定的加速作用，但仍算作冲动式汽轮机。第17 页，本讲稿共60 页反动式汽轮机 反动式汽轮机是指蒸汽不仅在喷嘴中，而且在动叶片中也进行膨胀的汽轮机，反动式汽轮机的动叶片上不仅受到由于汽流冲击而产生的作用力，而且受到蒸汽在动叶片中膨胀加速而产生的作用力。第18 页，本讲稿共60 页凝汽式汽轮机 凝汽式汽轮机，是指蒸汽在汽轮内膨胀做功以后,除小部分轴封漏气之处,全部进入凝汽器凝结成

9、水的汽轮机。特点：在汽轮机中作功后的排气，在低于大气压力的真空状态下进入凝汽器凝结成水。第19 页，本讲稿共60 页凝汽式汽轮机 火电厂中普遍采用的专为发电用的汽轮机。凝汽设备主要由凝汽器、循环水泵、凝结水泵和抽气器组成。汽轮机排汽进入凝汽器，被循环水冷却凝结为水，由凝结水泵抽出，经过各级加热器加热后作为给水送往锅炉。第20 页，本讲稿共60 页凝汽式汽轮机 汽轮机的排汽在凝汽器内受冷，凝结为水的过程中，体积急剧缩小，因而原来充满蒸汽的密闭空间形成真空，这降低了汽轮机的排汽压力，使蒸汽的理想焓降增大，从而提高了装置的热效率。汽轮机排汽中的非凝结气体（主要是空气）则由抽气器抽出，以维持必要的真空

10、度。第21 页，本讲稿共60 页背压式汽轮机 特点：是排气直接用于供热，没有冷凝器。当排气作为其他中低压汽轮机的工作蒸汽是，称为前置汽轮机。第22 页，本讲稿共60 页汽轮机按主蒸汽压力分汽轮机分类汽轮机分类主蒸汽压力（主蒸汽压力（MPa)MPa)低压汽轮机低压汽轮机0.120.121.51.5中压汽轮机中压汽轮机2244高压汽轮机高压汽轮机661010超高压汽轮机超高压汽轮机12121414亚临界压力汽轮机亚临界压力汽轮机16161818超亚临界压力汽轮机超亚临界压力汽轮机22.122.1超超亚临界压力汽轮机超超亚临界压力汽轮机3232第23 页，本讲稿共60 页汽轮机调节 一、汽轮机调节的

11、任务 一、汽轮机调节的任务 由于交流电不能大量储存，因此发电厂必须根据外界负 由于交流电不能大量储存，因此发电厂必须根据外界负荷的撒小及时地生产相应数量的电能。在发电厂中，汽轮发 荷的撒小及时地生产相应数量的电能。在发电厂中，汽轮发电机组的工作是由蒸汽在汽轮机转子上产生的作用力矩和发 电机组的工作是由蒸汽在汽轮机转子上产生的作用力矩和发电机转子受到负载的反作用力矩之间的平衡关系所决定的，电机转子受到负载的反作用力矩之间的平衡关系所决定的，当这两个力矩相等时，汽轮发电机组在一定的转速下稳定运 当这两个力矩相等时，汽轮发电机组在一定的转速下稳定运转。但外界用户的用电情况总是不断地变化，如果汽轮机的

12、 转。但外界用户的用电情况总是不断地变化，如果汽轮机的蒸汽力矩不能随着相应地变化，机组的稳定运转就遭破坏，蒸汽力矩不能随着相应地变化，机组的稳定运转就遭破坏，从而导致汽轮机转速的变化。例如当外界负荷增加时，发电 从而导致汽轮机转速的变化。例如当外界负荷增加时，发电机的负载力矩增加，若汽轮机的蒸汽力矩未变，则汽轮机的 机的负载力矩增加，若汽轮机的蒸汽力矩未变，则汽轮机的转速就会降低；相反，当当外界负荷减小时，汽轮机的转速 转速就会降低；相反，当当外界负荷减小时，汽轮机的转速就会上升。就会上升。第24 页，本讲稿共60 页汽轮机调节 然而，汽轮发电机组在运行中，他的转速只允许在然而，汽轮发电机组在

13、运行中，他的转速只允许在很小的范围内变化。因为，转速偏离规定值，就会引起很小的范围内变化。因为，转速偏离规定值，就会引起发电质量的变化，使供电频率与电压不能满足用户的要发电质量的变化，使供电频率与电压不能满足用户的要求，此外转速过高也影响机组本身的安全。因此为了保求，此外转速过高也影响机组本身的安全。因此为了保证发电质量和机组运行的安全，汽轮机都装有调速系统，证发电质量和机组运行的安全，汽轮机都装有调速系统，其基本任务是：在外界负荷变化时，及时地调节汽轮机其基本任务是：在外界负荷变化时，及时地调节汽轮机的功率，以满足用户用电量变化的需要，同时保证汽轮的功率，以满足用户用电量变化的需要，同时保证

14、汽轮发电机组的工作转速在正常容许范围之内。发电机组的工作转速在正常容许范围之内。第25 页，本讲稿共60 页汽轮机调节 纯粹的调速系统是难以满足优良的供电品质要求的。因为 纯粹的调速系统是难以满足优良的供电品质要求的。因为在机组运行中，即使汽轮机的调节汽门开度保持不变，锅炉燃 在机组运行中，即使汽轮机的调节汽门开度保持不变，锅炉燃料品质不一致也会引起燃烧工况波动，导致汽轮机的进汽参数 料品质不一致也会引起燃烧工况波动，导致汽轮机的进汽参数和功率输出改变，进而使电网频率发生变化，供电品质下降。和功率输出改变，进而使电网频率发生变化，供电品质下降。这种由机组内部因素造成机组有功功率及电网频率波动的

15、扰动 这种由机组内部因素造成机组有功功率及电网频率波动的扰动称之为 称之为 内扰 内扰。为抵御机组。为抵御机组 内扰 内扰 的影响，在汽轮机调节系统 的影响，在汽轮机调节系统中还必须引入功率控制信号，在发生 中还必须引入功率控制信号，在发生 内扰 内扰 时，使机组的功率 时，使机组的功率输出维持在外界要求的水平上。这种既调节转速，又调节功率 输出维持在外界要求的水平上。这种既调节转速，又调节功率的调节系统称之为功 的调节系统称之为功(率 率)频 频(率 率)调节系统。调节系统。第26 页，本讲稿共60 页汽轮机调节保护系统 汽轮机调节保护系统的任务汽轮机调节保护系统的任务 汽轮机是发电厂的原动

16、机，驱动同步发电机旋转产生电 汽轮机是发电厂的原动机，驱动同步发电机旋转产生电能，向电网输送符合数量和供电品质 能，向电网输送符合数量和供电品质(电压与频率 电压与频率)要求的 要求的电力。由同步发电机的运行特性已知，发电机的端电压决 电力。由同步发电机的运行特性已知，发电机的端电压决定于无功功率，而无功功率决定于发电机的励磁；电网的 定于无功功率，而无功功率决定于发电机的励磁；电网的频率 频率(或称周波 或称周波)决定于有功功率，即决定于原动机的驱动 决定于有功功率，即决定于原动机的驱动功率。因此，电网的电压调节归发电机的励磁系统，频率 功率。因此，电网的电压调节归发电机的励磁系统，频率调节

17、归汽轮机的功率控制系统。这样，机组并网运行时，调节归汽轮机的功率控制系统。这样，机组并网运行时，根据转速偏差改变调节汽门的开度，调节汽轮机的进汽量 根据转速偏差改变调节汽门的开度，调节汽轮机的进汽量及焓降，改变发电机的有功功率。及焓降，改变发电机的有功功率。第27 页，本讲稿共60 页汽轮机调节保护系统 汽轮机是高温、高压、大功率高速旋转机械，转子的惯性相对 汽轮机是高温、高压、大功率高速旋转机械，转子的惯性相对于汽轮机的驱动力矩很小。机组运行中一旦突然从电网中解列甩 于汽轮机的驱动力矩很小。机组运行中一旦突然从电网中解列甩去全部电负荷，汽轮机巨大的驱动力矩作用在转子上，使转速快 去全部电负荷

18、，汽轮机巨大的驱动力矩作用在转子上，使转速快速飞升。如不及时、快速、可靠地切除汽轮机的蒸汽供给，就会 速飞升。如不及时、快速、可靠地切除汽轮机的蒸汽供给，就会使转速超过安全许可的极限转速，酿成毁机恶性事故。此外，机 使转速超过安全许可的极限转速，酿成毁机恶性事故。此外，机组运行中还存在低真空、低润滑油压、振动大、差胀大等危及机 组运行中还存在低真空、低润滑油压、振动大、差胀大等危及机组安全的故障。因此，为保障汽轮机各种事故工况下的安全，除 组安全的故障。因此，为保障汽轮机各种事故工况下的安全，除要求调节系统快速响应和动作外，还设置保护系统，并在调节汽 要求调节系统快速响应和动作外，还设置保护系

19、统，并在调节汽门前设置主汽门。在事故危急工况下，保护系统快速动作，使主 门前设置主汽门。在事故危急工况下，保护系统快速动作，使主汽门和调节汽门同时快速关闭，可靠地切断汽轮机的蒸汽供给，汽门和调节汽门同时快速关闭，可靠地切断汽轮机的蒸汽供给，使机组快速停机。使机组快速停机。第28 页，本讲稿共60 页汽轮机调节保护系统 综合上述，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发电机的负荷，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。第29 页，本讲稿共60 页汽轮机的保护装置 为了保证汽轮机设备

20、的安全运行，除调速系统动作正确、可靠外，还必须设置一些必要的保护装置，以能在调速系统和机组发生事故时，及时动作，切断汽轮机的进汽，迅速停机。这些保护装置主要有：自动主汽门、超速保护装置、轴向位移、低油压保护装置、低真空保护装置等。第30 页，本讲稿共60 页汽轮机保护 1 1、自动主汽门：自动主汽门的、自动主汽门：自动主汽门的 作用是在汽轮机的保护装置动 作用是在汽轮机的保护装置动作后，迅速切断汽轮机的进汽而停机。自动主汽门是各保护的执 作后，迅速切断汽轮机的进汽而停机。自动主汽门是各保护的执行机构。行机构。2 2、超速保护装置：汽轮机是高转速设备，转动部件的离心力、超速保护装置：汽轮机是高转

21、速设备，转动部件的离心力与转速的平方成正比，即转速增高时，离心力将迅速增加。当汽 与转速的平方成正比，即转速增高时，离心力将迅速增加。当汽轮机转速超过额定转速的 轮机转速超过额定转速的20%20%时，离心应力接近于额定转速下应力 时，离心应力接近于额定转速下应力的 的1.5 1.5 倍，此时不仅转动部件中按紧力配合的部套会发生松动，而 倍，此时不仅转动部件中按紧力配合的部套会发生松动，而且离心力将超过材料所允许的强度使部件损坏。为此汽轮机都设 且离心力将超过材料所允许的强度使部件损坏。为此汽轮机都设有超速保护装置，它能在汽轮机转速超过额定转速的 有超速保护装置，它能在汽轮机转速超过额定转速的9

22、%11%9%11%（32703330 32703330 转 转/分）时动作，迅速切断进汽，使汽轮机停 分）时动作，迅速切断进汽，使汽轮机停止运转。止运转。第31 页，本讲稿共60 页汽轮机保护 3 3、轴向位移保护装置：在汽轮机运行中，动、静部分、轴向位移保护装置：在汽轮机运行中，动、静部分之间的轴向间隙是靠推力轴承来保证。当因任何原因轴向 之间的轴向间隙是靠推力轴承来保证。当因任何原因轴向推力过大，导致推力瓦乌金熔化时，转子将产生较大的轴 推力过大，导致推力瓦乌金熔化时，转子将产生较大的轴向位移，导致动、静部分碰磨的严重设备损坏事故。向位移，导致动、静部分碰磨的严重设备损坏事故。4 4、低油

23、压保护：在汽轮机运行中，为保证轴承的正常工、低油压保护：在汽轮机运行中，为保证轴承的正常工作，必须不断地供给轴承以一定压力和温度的润滑油。油 作，必须不断地供给轴承以一定压力和温度的润滑油。油压降低不仅可能造成轴瓦烧坏，而且还可能引起动、静部 压降低不仅可能造成轴瓦烧坏，而且还可能引起动、静部分碰摩的恶性事故。分碰摩的恶性事故。5 5、低真空保护、低真空保护:汽轮机真空降低时，不仅汽轮机的出来 汽轮机真空降低时，不仅汽轮机的出来下降和热经济性降低，而且还导致轴向推力增大，排汽温 下降和热经济性降低，而且还导致轴向推力增大，排汽温度升高，威胁机组的安全。度升高，威胁机组的安全。第32 页，本讲稿

24、共60 页汽轮机辅助设备 辅助设备由 1、凝汽设备，（只要有凝汽器、循环水 泵、凝结水泵、抽气器、）。2、回热设备，（只要有回热加热器及其附 属装置比如高加、低加、轴封加热器）。3、除氧器第33 页，本讲稿共60 页凝汽器设备的组成1-抽气设备；2-汽轮机；3-发电机；4-循环水泵；5-凝汽器，6-凝结水泵 第34 页，本讲稿共60 页凝汽器设备 凝汽器的任务是 1、在汽轮机的排气口建立并保持高度的真空。3、使进入汽轮机的蒸汽膨胀到尽可能低的有利压力，增加蒸汽的可以焓降。2、把汽轮机的排汽凝结成水，使其作为锅炉给水。第35 页，本讲稿共60 页凝汽器设备 汽轮机的排汽进入凝汽器的汽侧，循环水泵

25、则不断地汽轮机的排汽进入凝汽器的汽侧，循环水泵则不断地把冷却水送入凝汽器冷却水的铜管内，通过铜管把排汽把冷却水送入凝汽器冷却水的铜管内，通过铜管把排汽的热量带走，使排汽凝结成水，由于低压下，排汽体积的热量带走，使排汽凝结成水，由于低压下，排汽体积比水的体积大很多倍，因此蒸汽凝结成水后，原为蒸汽比水的体积大很多倍，因此蒸汽凝结成水后，原为蒸汽所占据的空间便形成了真空，凝结水落入热水井中被凝所占据的空间便形成了真空，凝结水落入热水井中被凝结水泵抽出，作为锅炉给水。由于凝汽器在高度真空下结水泵抽出，作为锅炉给水。由于凝汽器在高度真空下工作，空气会从一些不严密处漏入，从锅炉来的蒸汽中工作，空气会从一些

26、不严密处漏入，从锅炉来的蒸汽中也含油极少量的空气，为了避免这些不能凝结的空气在也含油极少量的空气，为了避免这些不能凝结的空气在凝汽器内积聚过多，导致凝汽器内部压力过高，采用抽凝汽器内积聚过多，导致凝汽器内部压力过高，采用抽气器不断地把空气抽出，以维持凝汽器的真空。气器不断地把空气抽出，以维持凝汽器的真空。第36 页，本讲稿共60 页冷凝器的类型 按换热方式的不同冷凝器可分为混合式和表面式 混合式：汽轮机的排汽与冷却水直接混合交换热的冷凝器叫混合式冷凝器，此时对冷却水质要求甚高，否则凝结水不能回收，故一般发电厂不采用这种冷凝器。表面式：汽轮机的排汽与冷却水通过金属管表面进行间接换热的冷凝器叫表面

27、式冷凝器。第37 页，本讲稿共60 页表面式冷凝器1-蒸汽人口；2-冷却水管，3-管板；4-冷却水进水管；5-冷却水回流水室；6-冷却水出水管7-凝结水集水箱(热井)；8-空气冷却区；9-空气 冷却区档板；10-主凝结区；11-空气抽出口 第38 页，本讲稿共60 页表面式冷凝器结构 冷凝器壳体为圆筒形，与前后管板组成进出口水室，管板上装有冷凝管束。为了防止冷凝器管束在运行过程中引起震动，在壳体中设有中间隔板。冷凝器设计成双流道、双流程。水室内设有水室纵隔板。对与双流道冷凝器可在不停机的情况下分半清洗冷凝器冷凝管束。为避免冷凝器运行超压，在冷凝器上部设有排汽安全膜板。第39 页，本讲稿共60

28、页表面式冷凝器构造冷凝器的构造应能满足下述要求：严密性好、管束布置合理、运行中冷却水和蒸汽流动的阻力小、过冷度小、凝结水的含氧量小以及便于清洗冷却水管。第40 页，本讲稿共60 页表面式冷凝器构造 结构如下：结构如下：1 1、外壳：冷凝器的外壳通常用、外壳：冷凝器的外壳通常用10-15 10-15 毫米厚的钢板焊接而成，为保证强 毫米厚的钢板焊接而成，为保证强度的刚度，加装纵向和横向支撑的槽钢作加强筋，外壳壁涂防腐漆以防 度的刚度，加装纵向和横向支撑的槽钢作加强筋，外壳壁涂防腐漆以防锈蚀。锈蚀。2 2、管板、管板:管板是一种固定铜管并把冷凝器分为汽侧和水侧的部件。管板是一种固定铜管并把冷凝器分

29、为汽侧和水侧的部件。3 3、水室与端盖：端盖设有人孔。端盖与管板围成水室。、水室与端盖：端盖设有人孔。端盖与管板围成水室。4 4、冷却水管：凝汽器的冷却水管应具有良好的导热性能、抗腐蚀性能和机械、冷却水管：凝汽器的冷却水管应具有良好的导热性能、抗腐蚀性能和机械加工性能，故一般选用铜管。加工性能，故一般选用铜管。5 5、排汽安全膜：为避免凝汽器运行超压，在凝汽器上部设有排汽安全膜。、排汽安全膜：为避免凝汽器运行超压，在凝汽器上部设有排汽安全膜。6 6、凝汽器与汽轮机排气口连接：一般采用带波形伸缩节的导汽管把凝汽器与、凝汽器与汽轮机排气口连接：一般采用带波形伸缩节的导汽管把凝汽器与汽轮机的排汽口连

30、接起来，当汽轮机排汽缸受热膨胀时，借助波形伸缩节来 汽轮机的排汽口连接起来，当汽轮机排汽缸受热膨胀时，借助波形伸缩节来弥补。弥补。第41 页，本讲稿共60 页凝汽器的胶球清洗装置 1-二次滤网；2-反冲洗蝶阀；3-注球管；4-凝汽器；5-胶球；6-收球网；7-胶球泵；8-加球室 第42 页，本讲稿共60 页凝汽器的胶球清洗 凝汽器冷却水管常常会受到污染，包括汽侧污染和水侧 凝汽器冷却水管常常会受到污染，包括汽侧污染和水侧污染。较为严重的是水侧污染，不论是开式供水还是闭式 污染。较为严重的是水侧污染，不论是开式供水还是闭式供水，冷却水所带人的泥沙、污秽的物质和加热过程中分 供水，冷却水所带人的泥

31、沙、污秽的物质和加热过程中分解出的盐分等 解出的盐分等 均会不同程度地沉积在冷却水管的内表面上。均会不同程度地沉积在冷却水管的内表面上。其中的有机物质附着在管子内表面形成微生物附面层。由 其中的有机物质附着在管子内表面形成微生物附面层。由于附着物的传热性能很差，将导致凝汽 于附着物的传热性能很差，将导致凝汽 器真空降低，影响 器真空降低，影响汽轮机的出力和运行经济性。此外，它还会加速冷却水管 汽轮机的出力和运行经济性。此外，它还会加速冷却水管的腐蚀，甚至造成穿孔，使冷却水漏人凝结水中，恶化凝 的腐蚀，甚至造成穿孔，使冷却水漏人凝结水中，恶化凝结水水质 结水水质，影响机组安全运行，因此在发电厂中

32、广泛采用，影响机组安全运行，因此在发电厂中广泛采用凝汽器胶球自动清洗装置。凝汽器胶球自动清洗装置。第43 页，本讲稿共60 页抽气器 抽气器的作用 抽气器的作用是不断地抽出凝汽器内的不能凝结的气体，以维持凝汽器的真空。按工作介质不同分为射水抽气器和射汽抽气器。第44 页，本讲稿共60 页射水与射汽抽气器优点 射水抽气器具有结构紧凑、运行可靠、维护方便、节省新蒸汽、适应单元制机组的滑参数启动等优点，不足之处是必须保证工作介质得到应有的冷却，否则容易在喷嘴出口处引起汽化，破坏抽气器的正常工作。射汽抽气器优点工作时间短、抽汽量大、结构简单，但真空较低，适用与小机组。第45 页，本讲稿共60 页回热加

33、热设备 为了减少汽轮机运行时不可避免的冷源损失，以提高循环的热经济性，发电厂整广泛采用了锅炉给水回热循环。完成回热过程所用的专门设备叫回热加热设备，简称回热设备。第46 页，本讲稿共60 页回热系统图第47 页，本讲稿共60 页加热器的结构和原理 一、表面式加热器分立式和卧式两种。其中立式加热器占地面积小、便于布 一、表面式加热器分立式和卧式两种。其中立式加热器占地面积小、便于布置且检修方便，为现代发电厂所广泛采用。按在回热系统中的位置，表面式 置且检修方便，为现代发电厂所广泛采用。按在回热系统中的位置，表面式加热器可分成高压加热器和低压加热器两种。加热器可分成高压加热器和低压加热器两种。二、

34、位于凝结水泵和除氧器之间的加热器叫低压加热器，其水侧压力较低（二、位于凝结水泵和除氧器之间的加热器叫低压加热器，其水侧压力较低（0.3-0.3-1.2MPa 1.2MPa）；位于给水泵和锅炉省煤器之间的加热器叫高压加热器，其水侧压力较高）；位于给水泵和锅炉省煤器之间的加热器叫高压加热器，其水侧压力较高（中压电厂（中压电厂4-7MPa,4-7MPa,高压电厂 高压电厂14-15MPa)14-15MPa)。三、加热器的冷却水管为黄铜管或钢管组成的 三、加热器的冷却水管为黄铜管或钢管组成的U U 型管束，整个管束放在圆形 型管束，整个管束放在圆形的加热器外壳内，并以专门的骨架固定，管子接在管板上，管

35、板上部为水室 的加热器外壳内，并以专门的骨架固定，管子接在管板上，管板上部为水室的端盖，端盖、管板与加热器外壳用法兰连接。被加热的水经连接短管进入 的端盖，端盖、管板与加热器外壳用法兰连接。被加热的水经连接短管进入水室一侧，经 水室一侧，经U U 形管束之后，经水室另一侧的管口流出。加热蒸汽从外壳进入 形管束之后，经水室另一侧的管口流出。加热蒸汽从外壳进入加热器的汽侧面，凝结放热，加热管内的给水。加热蒸汽的凝结水汇集加热 加热器的汽侧面，凝结放热，加热管内的给水。加热蒸汽的凝结水汇集加热器底部，采用采用疏水器及时地排出这些凝结水。器底部，采用采用疏水器及时地排出这些凝结水。第48 页，本讲稿共

36、60 页高压加热器的保护 1 1、水侧旁路：高压加热器运行时，由于水侧压力、水侧旁路：高压加热器运行时，由于水侧压力高于汽侧压力，因此当管子破裂时，会造成高压给水高于汽侧压力，因此当管子破裂时，会造成高压给水迅速地进入加热器的汽侧，甚至经抽汽管流入汽轮机迅速地进入加热器的汽侧，甚至经抽汽管流入汽轮机发生水冲击事故。因此，高压加热器均配有水侧旁路发生水冲击事故。因此，高压加热器均配有水侧旁路门。其作用是：当高压加热器水管破裂时，它能及时门。其作用是：当高压加热器水管破裂时，它能及时切断进入加热器的给水，同时接通旁路，保证锅炉的切断进入加热器的给水，同时接通旁路，保证锅炉的给水。给水。2 2、汽侧

37、保护装置、汽侧保护装置:汽侧保护装置的作用是，当汽轮机甩 汽侧保护装置的作用是，当汽轮机甩负荷时，防止加热器内的蒸汽经抽汽管倒流进入汽轮机。负荷时，防止加热器内的蒸汽经抽汽管倒流进入汽轮机。第49 页，本讲稿共60 页汽封加热器 汽封加热器 汽封加热器 是使汽轮机前后轴封的漏气管道略带负压，使漏汽不断的进入汽封加热器，并 是使汽轮机前后轴封的漏气管道略带负压，使漏汽不断的进入汽封加热器，并利用其热量来加热凝结水，并使漏气凝结成水，供给锅炉使用的装置叫汽封加热 利用其热量来加热凝结水，并使漏气凝结成水，供给锅炉使用的装置叫汽封加热器。器。凝结水进入加热器的进水口进入进出口水室，然后流入壳体中的管

38、束，当冷却水在 凝结水进入加热器的进水口进入进出口水室，然后流入壳体中的管束，当冷却水在换热管内流动时，与进入壳体内的蒸汽进行了热交换，冷却水吸收了大量的蒸汽凝结 换热管内流动时，与进入壳体内的蒸汽进行了热交换，冷却水吸收了大量的蒸汽凝结热量，水温升高，经回水室，在通过凝结水出口流出汽封加热器，最后到除氧器。热量，水温升高，经回水室，在通过凝结水出口流出汽封加热器，最后到除氧器。来自汽轮机前后轴封的蒸汽，通过漏汽管道，从汽封加热器的漏汽入口进入壳 来自汽轮机前后轴封的蒸汽，通过漏汽管道，从汽封加热器的漏汽入口进入壳体内侧。蒸汽经壳体内中间隔板的导流，不断在管束中的换热管之间流动，并进 体内侧。

39、蒸汽经壳体内中间隔板的导流，不断在管束中的换热管之间流动，并进行热交换，大部分蒸汽在经过换热管外壁时，释放大量的热量而凝结成水，凝结 行热交换，大部分蒸汽在经过换热管外壁时，释放大量的热量而凝结成水，凝结水从疏水口流出，经过多级水封，流入冷凝器热水井。由于漏汽中有部分不可凝 水从疏水口流出，经过多级水封，流入冷凝器热水井。由于漏汽中有部分不可凝结的空气，为了使漏汽不断通过漏汽管道，进入汽封加热器，需要将气体抽除，结的空气，为了使漏汽不断通过漏汽管道，进入汽封加热器，需要将气体抽除，通过电动风机，将空气和残余蒸汽排向大气。通过电动风机，将空气和残余蒸汽排向大气。第50 页，本讲稿共60 页除氧器

40、 一、除氧器的作用 一、除氧器的作用 由于以下原因，锅炉的给水中含油氧气等气体；由于以下原因，锅炉的给水中含油氧气等气体；1 1、处于真空状态下工作的设备、管路不密而漏入空气；、处于真空状态下工作的设备、管路不密而漏入空气；2 2、凝汽器凝结水的过冷度；、凝汽器凝结水的过冷度；3 3、化学水处理的补充水中含有气体、化学水处理的补充水中含有气体 给水中含油气体，特别市含有氧气，不仅影响热交换的传热 给水中含油气体，特别市含有氧气，不仅影响热交换的传热效果，而且对热力设备起腐蚀作用，降低了热力设备的可靠性 效果，而且对热力设备起腐蚀作用，降低了热力设备的可靠性及使用寿命。因此必须把给水中含氧量控制

41、早允许的数值范围 及使用寿命。因此必须把给水中含氧量控制早允许的数值范围内。除氧器的作用就是除去锅炉给水中的氧气及其它气体，同 内。除氧器的作用就是除去锅炉给水中的氧气及其它气体，同时也起到给水回热加热系统中的混合式加热器的作用。时也起到给水回热加热系统中的混合式加热器的作用。第51 页，本讲稿共60 页除氧器的除氧原理 除氧的方式有化学除氧和热力除氧（物理除氧）除氧的方式有化学除氧和热力除氧（物理除氧）化学除氧：是利用一些容易与氧发生化学反应的药品，来除去水 化学除氧：是利用一些容易与氧发生化学反应的药品，来除去水中的氧气，但它不能除去其它气体。中的氧气，但它不能除去其它气体。现代发电厂中几

42、乎都采用既能除去氧气，又能除去其它气体 现代发电厂中几乎都采用既能除去氧气，又能除去其它气体的热力除氧法。的热力除氧法。热力除氧：是把压力稳定的蒸汽，通入除氧器内加热给水，热力除氧：是把压力稳定的蒸汽，通入除氧器内加热给水，在加热过程中，水面上水蒸汽的压力逐渐增加，而且它气体的 在加热过程中，水面上水蒸汽的压力逐渐增加，而且它气体的分压力逐渐降低，水中的气体就不断低分离出来。当水被加热 分压力逐渐降低，水中的气体就不断低分离出来。当水被加热到除氧压力下的饱和温度时，水面上的空间全部为水蒸汽充满，到除氧压力下的饱和温度时，水面上的空间全部为水蒸汽充满，各种气体的分压趋于零，此时水中气体既被除去。

43、各种气体的分压趋于零，此时水中气体既被除去。第52 页，本讲稿共60 页水泵 水泵是用来把原动机的机械能变为水的动力和压力能 水泵是用来把原动机的机械能变为水的动力和压力能的一种设备。发电厂中水泵的用途十分广泛，如向锅炉供 的一种设备。发电厂中水泵的用途十分广泛，如向锅炉供水的给水泵，向凝汽器供水的循环水泵、抽出凝汽器中凝 水的给水泵，向凝汽器供水的循环水泵、抽出凝汽器中凝结水的凝结水泵，因此水泵是发电厂的主要辅助设备之一。结水的凝结水泵，因此水泵是发电厂的主要辅助设备之一。离心泵的工作原理：在下雨天人们把张开的雨伞旋转 离心泵的工作原理：在下雨天人们把张开的雨伞旋转时，雨伞上的雨滴将被甩向四

44、周这是由于雨滴旋转时受到 时，雨伞上的雨滴将被甩向四周这是由于雨滴旋转时受到离心力的作用。离心泵的工作原理与此相似。离心力的作用。离心泵的工作原理与此相似。第53 页，本讲稿共60 页汽轮机胀差 胀差：由于汽缸与转子质量上的差异，受热条件不相同，转子的膨胀及收缩较 胀差：由于汽缸与转子质量上的差异，受热条件不相同，转子的膨胀及收缩较汽缸快，转子与汽缸沿轴向膨胀的差值称为差胀。汽缸快，转子与汽缸沿轴向膨胀的差值称为差胀。差胀大小与哪些因素有关 差胀大小与哪些因素有关 汽轮机在起动、停机及运行过程中，胀差的大 汽轮机在起动、停机及运行过程中，胀差的大小与下列因素有关 小与下列因素有关 起动机组时，

45、汽缸与法兰加热装置投用不当，加热汽量 起动机组时，汽缸与法兰加热装置投用不当，加热汽量 过大或过小。过大或过小。暖机过程中，升速率太快或暖机时间过短。暖机过程中，升速率太快或暖机时间过短。正常停机或滑参数停机时，汽温下降太快。正常停机或滑参数停机时，汽温下降太快。增负荷速度太快。增负荷速度太快。甩负荷后，空负荷或低负荷运行时间过长。甩负荷后，空负荷或低负荷运行时间过长。汽轮机发生水冲击。汽轮机发生水冲击。正常运行过程中，蒸汽参数变化速度过快。正常运行过程中，蒸汽参数变化速度过快。第54 页，本讲稿共60 页胀差的变化胀差在什么情况下出现负值 胀差在什么情况下出现负值 由于汽缸与转子的钢材有所不

46、同，一般转子的线膨胀系数大于汽缸的线膨胀系数，加上 由于汽缸与转子的钢材有所不同，一般转子的线膨胀系数大于汽缸的线膨胀系数，加上转子质量小受热面大，机组在正常运行时，差胀均为正值。转子质量小受热面大，机组在正常运行时，差胀均为正值。当负荷下降或甩负荷时，当负荷下降或甩负荷时，主蒸汽温度与再热蒸汽温度下降，汽轮机水冲击；机组起动与停机时汽加热装置使用 主蒸汽温度与再热蒸汽温度下降，汽轮机水冲击；机组起动与停机时汽加热装置使用不当，均会使胀差出现负值。不当，均会使胀差出现负值。机组起动过程中，差胀大如何处理 机组起动过程中，差胀大如何处理 机组起动过程中，差胀过大，司机应做好如下工作：机组起动过程

47、中，差胀过大，司机应做好如下工作：检查主蒸汽温度是否过高，联系锅炉运行人员适当降低主蒸汽温度。检查主蒸汽温度是否过高，联系锅炉运行人员适当降低主蒸汽温度。使机组在稳定转速和稳定负荷下暖机。使机组在稳定转速和稳定负荷下暖机。适当提高凝汽器真空，减少蒸汽流量。适当提高凝汽器真空，减少蒸汽流量。增加汽缸和法兰加热进汽量，使汽缸迅速胀出。增加汽缸和法兰加热进汽量，使汽缸迅速胀出。第55 页，本讲稿共60 页汽轮机汽缸温差 汽轮机上下汽缸温差过大有何危害 汽轮机上下汽缸温差过大有何危害 高压汽轮机起动与停机过程中，很容易使上下汽缸产生 高压汽轮机起动与停机过程中，很容易使上下汽缸产生温差。有时，机组停机

48、后，由于汽缸保温层脱落，同样也会 温差。有时，机组停机后，由于汽缸保温层脱落，同样也会造成上下缸温差大，严重时，甚至达到 造成上下缸温差大，严重时，甚至达到130 130 左右。通常上 左右。通常上汽缸温度高于下汽缸温度。上汽缸温度高，热膨胀大，而下 汽缸温度高于下汽缸温度。上汽缸温度高，热膨胀大，而下汽缸温度低，热膨胀小。温差达到一定数值就会造成上汽缸 汽缸温度低，热膨胀小。温差达到一定数值就会造成上汽缸向上拱起。在上汽缸拱背变形的同时，下汽缸底部动静之间 向上拱起。在上汽缸拱背变形的同时，下汽缸底部动静之间的径向间隙减小，因而造成汽轮机内部动静部分之间的径向 的径向间隙减小，因而造成汽轮机

49、内部动静部分之间的径向摩擦，磨损下汽缸下部的隔板汽封和复环汽封，同时隔板和 摩擦，磨损下汽缸下部的隔板汽封和复环汽封，同时隔板和叶轮还会偏离正常时所在的平面（垂直平面），使转子转动 叶轮还会偏离正常时所在的平面（垂直平面），使转子转动时轴向间隙减小，结果往往与其它因素一起造成轴向摩擦。时轴向间隙减小，结果往往与其它因素一起造成轴向摩擦。摩擦就会引起大轴弯曲，发生振动。如果不及时处理，可能 摩擦就会引起大轴弯曲，发生振动。如果不及时处理，可能造成永久变形，机组被迫停运。造成永久变形，机组被迫停运。第56 页，本讲稿共60 页 为什么要规定冲转前上下缸温差不高于为什么要规定冲转前上下缸温差不高于5

50、050 当汽轮机起动与停机时，汽缸的上半部温度比下半部当汽轮机起动与停机时，汽缸的上半部温度比下半部温度高，温差会造成汽轮机汽缸的变形。它可以使汽缸温度高，温差会造成汽轮机汽缸的变形。它可以使汽缸向上弯曲从而使叶片和围带损坏。曾对汽轮机进行汽缸向上弯曲从而使叶片和围带损坏。曾对汽轮机进行汽缸挠度的计算，当汽缸上下温差达挠度的计算，当汽缸上下温差达100100时，挠度大约为时，挠度大约为1mm1mm，通过实测，数值是很近似。由经验表明，假定汽，通过实测，数值是很近似。由经验表明，假定汽缸上下温差为缸上下温差为1010，汽缸挠度大约，汽缸挠度大约0.1mm0.1mm，一般汽轮机，一般汽轮机的径向间