汽轮机工作原理及结构(共38张PPT)

叶轮的结构型式
主轴加工成阶梯形，中间直径大，只适用于中、低参数的汽轮机和高参数汽轮机的中、低压部分，其工作温度一般在400℃以下。 新蒸汽经汽轮机前几级作功后，全部引至加热装置再次加热到某一温度，然后再回到汽轮机继续作功。 焊成整体后转子刚性较大等。
超高压汽轮机 新蒸汽压力为12. 汽轮机通流部分的动、静机件之间，为了避免碰磨，必须留有一定的间隙，而间隙的存在又会导致漏汽，使汽轮机效率降低。 随着动叶片的圆周速度和长度的不同，其叶根所受的作用力也不同，这就需要采用不同的叶根结构型式。 在隔板体的内孔壁有安装汽封环的槽道。 运转平稳、事故率较低、充分提高了设备利用率 根据各段的工作条件不同，在同一转子上，高压部分采用整锻结构，中、低压部分采用套装结构，从而兼得整锻转子和套装转子的优点。 运转平稳、事故率较低、充分提高了设备利用率 根据各段的工作条件不同，在同一转子上，高压部分采用整锻结构，中、低压部分采用套装结构，从而兼得整锻转子和套装转子的优点。
孔，其作用是：①去掉锻
件中残留的杂质及疏松部分 ；②用来检查锻件的质量；
③减轻转子的重量。高参 数或超高参数机组的高压 转子，防止高温下松动是 主要的，因此广泛采用整 锻转子。
组合转子
根据各段的工作条件不同 ，在同一转子上，高压部 分采用整锻结构，中、低 压部分采用套装结构，从 而兼得整锻转子和套装转 子的优点。组合转子广泛 用于高参数、中等功率的 汽轮机上。
叶片与叶轮装配实例
拉金联接方式
拉金用来将叶片连成叶片组 ，其作用是增加叶片的刚性 以改善其振动特性。拉金通
常作成棒状(实心拉金)或 管状(空心拉金)，穿在叶
型部分的拉金孔中。拉金与
叶片之间有 焊接的(焊接拉 金) ，也有不焊接的(松拉 金或阻尼拉金)。在一级叶 片中一般有1～2圈拉金， 最多不超过3圈。 用拉金 连接叶片的方式有：分 组联接、整圈联接及组 间连接等方式，
焊接转子
由若干个实心轮盘和端轴拼合 焊接而成。焊接转子的主要优 点是：不存在松动问题；采用 实心的轮盘，强度高，不需要 叶轮轮壳，结构紧凑；轮盘和 转子可以单独制造，材料利用 合理，加工方便且易于保证质 量；焊成整体后转子刚性较大 等。但是焊接转子要求材料的 可焊性好，焊接工艺及检验技 术要求高且比较复杂，这一切 在一定程度下妨碍了焊接转子 的应用。
口呈渐缩状。
进汽方式
大部分喷嘴调节
全周进汽
推力平衡方法 叶轮上开有平衡孔 转鼓上设有平衡活塞
蒸汽压降产生部位 仅在隔板的喷嘴中 静叶片、动叶片均有
动叶片安装部位
转子叶轮圆周
转鼓圆周
相同功率体积
小
大
相同功率设备造价
低
高
汽轮机的分类-1
按热力过程特性分类
➢ 凝汽式汽轮机
进入汽轮机的蒸汽，除很少一部分泄漏外，全部排入凝汽器。
汽轮机转子
汽轮机转子在高温蒸汽中高速旋转， 不仅要承受汽流的作用力和由叶片、叶轮 本身离心力所引起的应力，而且还承受着 由温度差所引起的热应力。此外，当转子 不平衡质量过大时，将引起汽轮机的振动。 因此，转子的工作状况对汽轮机的安全、 经济运行有着很大的影响。
给水泵汽轮机转子
330MW机组低压转子
➢ 背压式汽轮机
排汽压力高于大气压力的汽轮机称为背压式汽轮机。 ➢ 调节抽汽式汽轮机
部分蒸汽在一种或两种给定压力下抽出对外供热，其余蒸汽作功后仍排入凝
汽Hale Waihona Puke 。➢ 中间再热式汽轮机新蒸汽经汽轮机前几级作功后，全部引至加热装置再次加热到某一温 度，然后再回到汽轮机继续作功。
汽轮机的分类-2
➢ 按工作原理分类
约占60%～70%左右，所以必
须予以足够的重视。叶片应 具有良好的流动特性、足够 的强度、满意的转动特性、 合理的结构和良好的工艺性 能。
弯扭叶片
叶根和轮缘结构
叶片通过叶根固定在叶轮上 ，叶根与叶轮的连接应该牢 固可靠，而且应保证叶片在 任何运行条件下不会松动。 同时，叶根的结构应在满足 强度的条件下尽量简单，使 制造、安装方便，并使叶轮 轮缘的轴向尺寸为最小。随 着动叶片的圆周速度和长度 的不同，其叶根所受的作用 力也不同，这就需要采用不 同的叶根结构型式。
叶轮的结构
叶轮是一种圆盘形的零件，它一般由轮缘、轮体(轮 面)和轮壳三部分组成。轮缘用来固定叶片，其具
体结构与叶片的受力情况及叶根形状有关，大多 数轮缘具有比轮体为大的截面。轮壳是叶轮套于 主轴上的配合部分，故只有套装转子才有，其结 构取决于叶轮在主轴上的套装方式，为了保证轮 壳有足够的强度，轮壳部分一般都要加厚。轮体 是叶轮的中间部分，它起着连接轮缘与轮壳的作 用，其断面应根据受力情况来确定。
100MW机组转子
套装转子
套装转子的叶轮、轴封 套、联轴器等部件和主 轴是分别制造的，然后 将它们热套(过盈配合) 在主轴上，并用键传 递力矩。主轴加工成 阶梯形，中间直径大 ，只适用于中、低参 数的汽轮机和高参数 汽轮机的中、低压部 分，其工作温度一般 在400℃以下。
整煅转子
叶轮和主轴及其他主要零部 件是用整体毛坯加工制成的 。主轴的中心通常钻有中心
多级冲动式汽轮机
左图所示为一种具有三个冲动 级的多级冲动式汽轮机。整个汽轮 机的比焓降分别由三个冲动级加以 利用。蒸汽进入汽缸后，在第一级
喷嘴2中发生膨胀，压力由p0降 至p1，汽流速度由co增至c1，然后 进入第一级动叶栅3中作功,作功 后流出动叶栅的汽流速度降至c2
，由于蒸汽在动叶栅中不发生膨胀 ，动叶栅后的压力（即第一级后压 力）即等于喷嘴后的压力p1，从第 一级流出的蒸汽，再依次进入其后 的两级并重复上述作功过程，最后 从排汽管中排出。
相对速度w2,汽流必然对动叶产生一 个由于加速而引起的反动力，使转 子在蒸汽冲动力和反动力的共同作 用下旋转作功。
多级反动式汽轮机剖面图
冲动式与反动式的主要区别
项目
动叶片出、入侧 横截面形状
冲动式
反动式
匀称，汽流流道从入 不对称，叶型入口较
口到出口其面积基本 肥大，而出口侧较薄，
不变。
蒸汽流道从入口到出
超超临界汽轮机 新蒸汽压力为25.0MPa以上。
汽轮机的结构
汽轮机由转动部分和静止部分所组成。 汽轮机转动部件的组合体称为转子，它包 括主轴、叶轮(或转鼓)、动叶栅、联轴器 及装在轴上的其他零件。蒸汽作用在动叶 栅上的力矩，通过叶轮、主轴和联轴器传 递给发电机或其他设备，并使它们旋转而 作功。汽轮机的静止部分包括基础、台板 (机座)、汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承 等部件，但主要是汽缸和隔板。
嘴中发生膨胀，压力由p0降 至p1，流速从c0增至c1， 将蒸汽的热能转变为动能 。蒸汽进入动叶栅后，改 变流动方向，产生了冲动 作用力使叶轮旋转作功， 将蒸汽动能转变为转子的 机械能。蒸汽离开动叶栅 的速度降至c2。由于蒸汽 在动叶栅中不膨胀，所以 动叶栅前后压力相等，即 p1=p2。
双列汽轮机工作原理
汽封
汽轮机通流部分的动、 静机件之间，为了避免 碰磨，必须留有一定的 间隙，而间隙的存在又 会导致漏汽，使汽轮机 效率降低。为此，在汽 轮机动、静机件的有关 部位设有密封装置，通 常称为汽封。
汽轮机安装现场
汽轮机工作原理及结构文档ppt
汽轮机是一种能量转换装置
电能的生产过程是一系列的能量转换过程
锅炉将水变为蒸汽的热能 汽轮机将蒸汽的热能转变成轴旋转的机械能 发电机把机械能转变成电能
汽轮机的优点
➢ 热效率高
凝汽式汽轮机组综合热效率高达40% 供热式机组综合热效率高达80%
➢ 连续工作的回转机械，可以具有较大功率
汽轮机剖面图
汽轮机通流部分的动、静机件之间，为了避免碰磨，必须留有一定的间隙，而间隙的存在又会导致漏汽，使汽轮机效率降低。 按新(主)蒸汽压力分类
低压汽轮机 新蒸汽压力为1. 凝汽式汽轮机组综合热效率高达40% 汽缸从高压向低压方向看，大致上呈圆筒形或圆锥形。 在隔板体的内孔壁有安装汽封环的槽道。 汽轮机通流部分的动、静机件之间，为了避免碰磨，必须留有一定的间隙，而间隙的存在又会导致漏汽，使汽轮机效率降低。 焊成整体后转子刚性较大等。 运转平稳、事故率较低、充分提高了设备利用率 1MPa～22MPa； 根据各段的工作条件不同，在同一转子上，高压部分采用整锻结构，中、低压部分采用套装结构，从而兼得整锻转子和套装转子的优点。 钢铁厂、造纸厂、化工厂 超超临界汽轮机 新蒸汽压力为25. 火力发电厂、核电厂 冲动式与反动式的主要区别 汽轮机的静止部分包括基础、台板(机座)、汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承等部件，但主要是汽缸和隔板。
蒸汽热能 动能 机械能
冲动式汽轮机工作原理
蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压 力降低，速度增加，热能转 变为动能。高速汽流流经动
叶片3时，由于汽流方向改
变，产生了对叶片的冲动力
，推动叶轮2旋转作功，将
蒸汽的动能变成叶轮轴旋转 的机械能。这种利用冲动力 作功的原理，称为冲动作用 原理。
单级冲动式汽轮机
左图所示：蒸汽在喷
转子与下汽缸
转子就位下汽缸内
隔板结构
隔板用于固定喷嘴叶片，并将整个 汽缸内部空间分隔成若干个汽室。 它主要由隔板体，喷嘴叶栅和隔板 外缘等部分组成。隔板通过外缘直 接安装在汽缸或隔板套内专门的凹 槽中。为了安装和拆卸方便，隔板 沿水平中分面对分为上、下两半块 ，称上、下隔板。为了使上下隔板 对准，并防止漏汽，在水平中分面 加装密封键和定位销。在隔板体的 内孔壁有安装汽封环的槽道。
❖ 冲动式汽轮机 按冲动作用原理工作的汽轮机称为冲动式汽轮机
❖ 反动式汽轮机
按反动作用原理工作的汽轮机称为反动式汽轮机
❖ 混合式汽轮机
由按冲动原理工作的级和按反动原理工作的级组合而成的汽轮机 称为混合式汽轮机
汽轮机的分类-3
➢按新(主)蒸汽压力分类 低压汽轮机 新蒸汽压力为1.2 MPa～2MPa； 中压汽轮机 新蒸汽压力为2.1 MPa～8MPa； 高压汽轮机 新蒸汽压力为8.1 MPa～12.5MPa； 超高压汽轮机 新蒸汽压力为12.6MPa～15.1MPa； 亚临界汽轮机 新蒸汽压力为15.1MPa～22MPa； 超临界汽轮机 新蒸汽压力为22.12MPa～25MPa；
中压汽轮机 新蒸汽压力为2. 蒸汽的热能转变为动能的过程，不仅在喷嘴中发生，而且在动叶片中也同样发生的汽轮机，叫做反动式汽轮机。 1MPa～22MPa；
高压汽轮机 新蒸汽压力为8.
动叶片的结构
动叶片是汽轮机中数量最大和 种类最多的零件，它的结构、 材料和装配质量对汽轮机的安 全和经济运行有极大的影响。 在汽轮机的事故中，叶片事故
反动作用原理
蒸汽的热能转变为动能的过程，不 仅在喷嘴中发生，而且在动叶片中也同 样发生的汽轮机，叫做反动式汽轮机。
在反动式汽轮机中，蒸汽不但 在喷嘴（静叶栅）中产生膨胀，压 力由p0降至p1，速度由c0增至c1，高
速汽流对动叶产生一个冲动力；而且在 动叶栅中也膨胀，压力由p1降至p2，速 度由动叶进口相对速度w1增至动叶出口
目前单台机组容量已突破1300MW
➢ 运转平稳、事故率较低、充分提高了设备利 用率
一般可保持3～4年大修一次
汽轮机的应用领域
发电拖动
火力发电厂、核电厂
工业拖动
钢铁厂、造纸厂、化工厂
舰船拖动
大型远洋船舶、军事大型舰艇、核动力航空母舰
汽轮机的基本概念
汽轮机是用具有一定温度和压力的 蒸汽来做功的回转式原动机 。按其做 功原理的不同，可分为冲动式汽轮机 和反动式汽轮机两种类型。
汽缸的结构
汽缸从高压向低压方向看，大致上呈圆筒形或圆 锥形。为了便于加工、安装及检修，汽缸一般作成水 平对分式，即分为上、下汽缸，水平结合面一般用法 兰螺栓连接，另外，为了合理利用材料和便于加工、 运输，汽缸也常按缸内压力高低沿轴向分为几段，垂 直结合面也采用法兰螺栓连接，由于垂直结合面一般 不需拆卸，为保证其严密性，有些汽缸还在结合面的 内圆加以密封焊。