《汽轮机》多媒体课件
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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，
《汽轮机》课件一、绪论
注意：蒸汽参数表示法和汽轮机类型有关
例题：N300-16.7/537/537型汽轮机 表示为凝汽式、额定功率为300MW，新蒸汽压力为16.7MPa， 新蒸汽温度为537℃再热蒸汽温度为537℃的中间再热式汽轮机
State Grid of China Technology College
汽轮机的型号举例： N100-9.8/535-10 CC25-8.82/0.98/0.118 B50-8.82/0.98 CB25-8.82/0.98/0.118
效率高
3.汽轮机的用途
火力发电厂
State Grid of China Technology College
核电站
主要用途：在火力发电厂和核电站中驱动发电机
State Grid of China Technology College
其他用途：驱动其他设备。 驱动船舶螺旋桨
State Grid of China Technology College
汽轮机的外观
State Grid of China Technology College
二、汽轮机的发展史
1883年， Laval （瑞典）研制出第一台轴流式汽轮机3.67kW
1920给水回热汽轮机
1925第一台中间再热汽轮机
70年代后，进入百万级
汽轮机主要制造业：
GE Co.（General Electric Corporation) 美国通用电气公司（冲动式）
WH Co. (Westing House Electric Corporation) 西屋 （反动式）
BBC (Brown Boveri Co.)
瑞士
（反动式）
AA (Alsthon-Atlantague Co.)
例题：N300-16.7/537/537型汽轮机 表示为凝汽式、额定功率为300MW，新蒸汽压力为16.7MPa， 新蒸汽温度为537℃再热蒸汽温度为537℃的中间再热式汽轮机
State Grid of China Technology College
汽轮机的型号举例： N100-9.8/535-10 CC25-8.82/0.98/0.118 B50-8.82/0.98 CB25-8.82/0.98/0.118
效率高
3.汽轮机的用途
火力发电厂
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核电站
主要用途：在火力发电厂和核电站中驱动发电机
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其他用途：驱动其他设备。 驱动船舶螺旋桨
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汽轮机的外观
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二、汽轮机的发展史
1883年， Laval （瑞典）研制出第一台轴流式汽轮机3.67kW
1920给水回热汽轮机
1925第一台中间再热汽轮机
70年代后，进入百万级
汽轮机主要制造业：
GE Co.（General Electric Corporation) 美国通用电气公司（冲动式）
WH Co. (Westing House Electric Corporation) 西屋 （反动式）
BBC (Brown Boveri Co.)
瑞士
（反动式）
AA (Alsthon-Atlantague Co.)
《汽轮机基本知识》PPT课件
精选ppt
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热电合供汽轮机
• 既驱动发电机发电又向外界供热的汽轮机称为热电合供汽 轮机。与纯凝汽式汽轮机相比，它可以避免或减少凝汽器 中的热能损失，因而有较高的热经济性。热电合供汽轮机 主要有两种型式：
• 背压式汽轮机：蒸汽在汽轮机内作功后，以高出大气压力 的压力排出供工业或采暖用，不设凝汽装置的汽轮机称为 背压式汽轮机，这种汽轮机可以完全避免凝汽器中的热损 失。
容易松动的问题。这种转子常用于大型汽轮机的高、中压
转子。结构紧凑，对启动和变工况适应性强，宜于高温下
运行，转子刚性好，但是锻件大，加工工艺要求高，加工
周期长，大锻件质量难以保证，造价较高。
精选ppt
16
• （2）套装转子：叶轮、轴封套、联轴节等部件都是分别
加工后，热套在阶梯型主轴上的。各部件与主轴之间采用 过盈配合，以防止叶轮等因离心力及温差作用引起松动， 并用键传递力矩。中低压汽轮机的转子和高压汽轮机的低 压转子常采用套装结构。套装转子在高温下，叶轮与主轴 易发生松动。所以不宜作为高温汽轮机的高压转子，但易 于加工制造，造价较低。 (3）组合转子：由整锻结构套装结构组合而成，兼有两种 转子的优点。 联轴器 ： 联轴器用来连接汽轮机各个转子以及发电机 转子，并将汽轮机的扭矩传给发电机。现代汽轮机常用的 联轴器常用三种形式：刚性联轴器，半挠性联轴器和挠性 联轴器
精选ppt
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• 汽轮发电机组是将蒸汽的热能转变成电能的设备，而电能 不能大量地储存，因此，机组应与外界负荷相适应，机组 也能够在一定的转速下稳定运行，蒸汽冲动汽轮机转子产 生的主动力矩Mt等于发电机转子受到的制动力矩Mg,当外 界负荷发生变化时，发电机制动力矩随之变化，在未对机
组机械调节时，会有剩余力矩存在，即ΔM≠0，由力学
汽轮机讲课PPT演示课件
12
3、机组启动前的初步检查 (1)接通全部监视检测仪表，检查各仪表能否正常记录 (2)检查润滑油箱的油位、油温、顶轴油压等应达正常 (3)投入盘车装置。 (4)各辅机系统投用。 (5)轴封系统在抽真空之前投用。 4、燃机启动转速大于75%，低压缸要投入冷却蒸汽。 并网后燃机进行温度匹配（使燃机排烟温度大于
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21
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5、汽轮机进汽
(1)汽轮机高压缸进汽
a.蒸汽品质符合要求。
b.蒸汽参数符合要求。
(2)汽轮机中压并汽条件
a.高压调门开度大于15%。
b.中压蒸汽压力＞1.5MPa、过热度大于50℃。
(3)低压并汽：
a.低压蒸汽压力＞1.5 kg/cm2.
b.温度大于＞200℃。
c.低压旁路减压阀开度大于20%时。
汽轮机的启动
1、汽轮机的启动包括冷态启动，温态启动和热态启动 三状态，其区分的标准是由高压内缸内壁金属温度作 为判定的标准 。此处温度小于204C为冷态启动，从 204C371C范围内为温态启动，温度大于371C时为 热态启动。
2、汽轮机启动对蒸汽参数的要求
启动蒸汽要求有55C的过热度，冷态启动压力>4.0 MPa(a)，温度为296C 371C。对冷态启动，用滑参 数启动，可以使汽轮机部件温差小。对温态或热态启 动，新蒸汽温度高于高压内缸内壁金属温度 50C100C,具体数值由MarkVI自动计算提供。
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四、真空泵结构、原理。
如右图为水环泵的 工作原理示意图，水环 泵是由叶轮、泵体、吸 排气盘、水在泵体内壁 形成的水环、吸气口、 排气口等组成的。
叶轮被偏心的安装在 泵体中，当叶轮按顺时 针方向旋转时，进入水 环泵泵体的水被叶轮抛 向四周，由于离心力的 作用，水形成了一个与泵腔形状相似的等厚度的封闭的水 环。水环的上部内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的下部
3、机组启动前的初步检查 (1)接通全部监视检测仪表，检查各仪表能否正常记录 (2)检查润滑油箱的油位、油温、顶轴油压等应达正常 (3)投入盘车装置。 (4)各辅机系统投用。 (5)轴封系统在抽真空之前投用。 4、燃机启动转速大于75%，低压缸要投入冷却蒸汽。 并网后燃机进行温度匹配（使燃机排烟温度大于
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5、汽轮机进汽
(1)汽轮机高压缸进汽
a.蒸汽品质符合要求。
b.蒸汽参数符合要求。
(2)汽轮机中压并汽条件
a.高压调门开度大于15%。
b.中压蒸汽压力＞1.5MPa、过热度大于50℃。
(3)低压并汽：
a.低压蒸汽压力＞1.5 kg/cm2.
b.温度大于＞200℃。
c.低压旁路减压阀开度大于20%时。
汽轮机的启动
1、汽轮机的启动包括冷态启动，温态启动和热态启动 三状态，其区分的标准是由高压内缸内壁金属温度作 为判定的标准 。此处温度小于204C为冷态启动，从 204C371C范围内为温态启动，温度大于371C时为 热态启动。
2、汽轮机启动对蒸汽参数的要求
启动蒸汽要求有55C的过热度，冷态启动压力>4.0 MPa(a)，温度为296C 371C。对冷态启动，用滑参 数启动，可以使汽轮机部件温差小。对温态或热态启 动，新蒸汽温度高于高压内缸内壁金属温度 50C100C,具体数值由MarkVI自动计算提供。
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四、真空泵结构、原理。
如右图为水环泵的 工作原理示意图，水环 泵是由叶轮、泵体、吸 排气盘、水在泵体内壁 形成的水环、吸气口、 排气口等组成的。
叶轮被偏心的安装在 泵体中，当叶轮按顺时 针方向旋转时，进入水 环泵泵体的水被叶轮抛 向四周，由于离心力的 作用，水形成了一个与泵腔形状相似的等厚度的封闭的水 环。水环的上部内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的下部
汽轮机-课件
转子末级根部直径，ｃｍ
进气缸内半径，ｃｍ
凝气式（背压式）
汽轮机的结构及工作原理
NK25/36/0
正常功率(KW) 额定功率(KW) 额定转速(r/min) 最大连续转速(r/min) 跳闸转速(r/min) 转速范围(r/min) 进气压力（正常/最大）MPa 进气温度(正常/最大)℃ 排气压力(设计工况) MPa
支承瓦
平衡鼓气封体
导叶持环 汽封（前端）
推力瓦
下半汽缸
汽轮机的结构及工作原理
密封：汽轮机通汽部分的动、静部分之间， 为了防止碰擦，必须留有一定的间隙。 而间隙的存在必将导致漏汽，使汽轮机 的经济性下降。为了解决这一矛盾，在 汽轮机动、静部件的有关部位设有密封 装置，通常称为汽封。目前汽轮机所采 用的汽封大多为迷宫式密封。较广泛采 用的是梳齿形迷宫密封。
在机内叶轮处膨胀做功，焓值下降，温 度压力下降，把蒸汽的热能、压力能转 化为汽轮机转子转动的机械能，通过联 轴器，带动被动机旋转。
汽轮机的结构及工作原理
汽轮机的分类 1、按工作原理：冲动式汽轮机、反
动式汽轮机、冲动和反动组合式 2、按热力特性：凝汽式汽轮机、背
压式汽轮机、调节抽汽式汽轮机、抽汽 背压式汽轮机、中间再热式汽轮机
动设备培训教案
简述汽轮机
汽轮机的结构及工作原理
汽轮机的特点 汽轮机的转速可在一定的范围内变动，
增加了调节手段和操作的灵活性；适用 输送易燃易爆的气体，即使泄漏也不易 引起事故；蒸汽的来源比较稳定。与其 它原动机相比，汽轮机具有单机功率大、 效率高、运行安全可靠、使用寿命长等 优点。
汽轮机的结构及工作原理
2620 3465 8857 9299 10229 7528~9300 3.432/3.5(绝) 400/420 0.00981(绝)
汽轮机课件
27
第三章、汽轮机的基本结构
7、隔板的结构形式 隔板的具体结构是根据隔板的工作温度和作用在两侧的蒸汽压差
来决定的，主要有以下三种形式： ⑴ 焊接隔板：焊接隔板具有较高的强度和刚度，较好的汽密性，
加工较方便，被广泛用于中、高参数汽轮机的高、中压部分。 ⑵ 窄喷嘴焊接隔板：高参数大功率汽轮机的高压部分，每一级的
4、大功率汽轮机的高、中压缸采用双层缸结构 大功率汽轮机的高、中压缸采用双层缸结构有
如下优点： ⑴ 整个蒸汽压差由外缸和内缸分担，从而可减
薄内、外缸缸壁及法兰的厚度。 ⑵ 外层汽缸不致与高温蒸汽相接触，因而外缸
可以采用较低级的钢材，节省优质钢材。 ⑶ 双层缸结构的汽轮机在起动、停机时，汽缸
的加热和冷却过程都可加快，因而缩短了起动 和停机的时间。
静止件包括基础、台板、汽ห้องสมุดไป่ตู้、喷嘴、 隔板、汽封等；
支撑件主要包括轴承座、轴承； 动件即转子，由轴和叶片组成。
21
第三章、汽轮机的基本结构
1、汽缸的作用 汽缸是汽轮机的外壳。汽缸的作用主要是将汽
轮机的通流部分（喷嘴、隔板、转子等）与大 气隔开，保证蒸汽在汽轮机内完成做功过程。 此外，它还支承汽轮机的某些静止部件（隔板、 喷嘴室、汽封套等），承受它们的重量，还要 承受由于沿汽缸轴向、径向温度分布不均而产 生的热应力。
18
第二章、汽轮机特点
汽轮机的优点是单机功率大、效率高、 运行安全可靠、使用寿命长。
缺点是装置庞大、复杂、需大量的水， 不适合于小功率或移动式。
19
第三章、汽轮机的基本结构
汽轮机装置包括汽轮机本体、辅助设备、 调节部分、供油系统四大部分组成。
20
第三章、汽轮机的基本结构
汽轮机本体由静止件、转动件及支撑件 组成。
第三章、汽轮机的基本结构
7、隔板的结构形式 隔板的具体结构是根据隔板的工作温度和作用在两侧的蒸汽压差
来决定的，主要有以下三种形式： ⑴ 焊接隔板：焊接隔板具有较高的强度和刚度，较好的汽密性，
加工较方便，被广泛用于中、高参数汽轮机的高、中压部分。 ⑵ 窄喷嘴焊接隔板：高参数大功率汽轮机的高压部分，每一级的
4、大功率汽轮机的高、中压缸采用双层缸结构 大功率汽轮机的高、中压缸采用双层缸结构有
如下优点： ⑴ 整个蒸汽压差由外缸和内缸分担，从而可减
薄内、外缸缸壁及法兰的厚度。 ⑵ 外层汽缸不致与高温蒸汽相接触，因而外缸
可以采用较低级的钢材，节省优质钢材。 ⑶ 双层缸结构的汽轮机在起动、停机时，汽缸
的加热和冷却过程都可加快，因而缩短了起动 和停机的时间。
静止件包括基础、台板、汽ห้องสมุดไป่ตู้、喷嘴、 隔板、汽封等；
支撑件主要包括轴承座、轴承； 动件即转子，由轴和叶片组成。
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第三章、汽轮机的基本结构
1、汽缸的作用 汽缸是汽轮机的外壳。汽缸的作用主要是将汽
轮机的通流部分（喷嘴、隔板、转子等）与大 气隔开，保证蒸汽在汽轮机内完成做功过程。 此外，它还支承汽轮机的某些静止部件（隔板、 喷嘴室、汽封套等），承受它们的重量，还要 承受由于沿汽缸轴向、径向温度分布不均而产 生的热应力。
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第二章、汽轮机特点
汽轮机的优点是单机功率大、效率高、 运行安全可靠、使用寿命长。
缺点是装置庞大、复杂、需大量的水， 不适合于小功率或移动式。
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第三章、汽轮机的基本结构
汽轮机装置包括汽轮机本体、辅助设备、 调节部分、供油系统四大部分组成。
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第三章、汽轮机的基本结构
汽轮机本体由静止件、转动件及支撑件 组成。
汽轮机PPT课件
第六章 汽轮机设备
整体概况
概况一
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01
概况二
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02
概况三
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03
电厂设备照片
整体1 整体2 晾水塔 磨煤机 集控室1 集控室2 集控室3 变电站1 变电站2 吹灰器1 吹灰器2 吹灰器3
燃烧器1 燃烧器2 除尘设备 下降管 主蒸汽和再热蒸汽管 风压仪 汽包 汽包水位计 一次风机 送风机
• 在多级汽轮机中，一级的余速损失常可部 份或全部被下一级所利用。
一、汽轮机的级
一、汽轮机的级
• 按照受力形式，汽轮机的级分为：
➢冲动级 ➢反动级
• 按照工作特点，汽轮机的级分为：
➢速度级 ➢压力级
• 汽轮机第一级的通流面积随负荷而改变， 故该级又称为调节级。调节级以后的其他 级统称为压力级。
三、汽轮机的分类和型号
• 汽轮机的型号用来表示汽轮机的热力特点、出力 及进汽参数规范等。
变型设计次序 蒸汽参数 额定功率（MW) 汽轮机类型
• N300－16.7／538／538 • 凝汽式汽轮机、额定功率300MW、新蒸汽压力
16.7MPa、温度538℃、再热蒸汽温度538℃。
三、汽轮机的分类和型号
汽轮机内的能量转换
➢工作蒸汽先在喷管内进行膨胀，压力降 低而速度增大，形成一股高速汽流，此 高速汽流喷射到动叶上，推动转子转动， 因而使蒸汽的热能转变为机械能。
蒸汽热能
汽流的动能
机轴上的机械能
喷管内
动叶内
汽轮机的基本作功单元－“级”
• 级：汽轮机的基本做功单元。
一、汽轮机的级
• 蒸汽从汽轮机的进口开始，依次轴向通过 串联布置的各个级，在每一级内都将一部 分热能转变为机械功。
整体概况
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概况三
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03
电厂设备照片
整体1 整体2 晾水塔 磨煤机 集控室1 集控室2 集控室3 变电站1 变电站2 吹灰器1 吹灰器2 吹灰器3
燃烧器1 燃烧器2 除尘设备 下降管 主蒸汽和再热蒸汽管 风压仪 汽包 汽包水位计 一次风机 送风机
• 在多级汽轮机中，一级的余速损失常可部 份或全部被下一级所利用。
一、汽轮机的级
一、汽轮机的级
• 按照受力形式，汽轮机的级分为：
➢冲动级 ➢反动级
• 按照工作特点，汽轮机的级分为：
➢速度级 ➢压力级
• 汽轮机第一级的通流面积随负荷而改变， 故该级又称为调节级。调节级以后的其他 级统称为压力级。
三、汽轮机的分类和型号
• 汽轮机的型号用来表示汽轮机的热力特点、出力 及进汽参数规范等。
变型设计次序 蒸汽参数 额定功率（MW) 汽轮机类型
• N300－16.7／538／538 • 凝汽式汽轮机、额定功率300MW、新蒸汽压力
16.7MPa、温度538℃、再热蒸汽温度538℃。
三、汽轮机的分类和型号
汽轮机内的能量转换
➢工作蒸汽先在喷管内进行膨胀，压力降 低而速度增大，形成一股高速汽流，此 高速汽流喷射到动叶上，推动转子转动， 因而使蒸汽的热能转变为机械能。
蒸汽热能
汽流的动能
机轴上的机械能
喷管内
动叶内
汽轮机的基本作功单元－“级”
• 级：汽轮机的基本做功单元。
一、汽轮机的级
• 蒸汽从汽轮机的进口开始，依次轴向通过 串联布置的各个级，在每一级内都将一部 分热能转变为机械功。
汽轮机设备及运行课件PPT(105页)
《汽轮机设备及运行》课件
（4） 4 汽轮机的工作原理
第一节 级的一般概念
一、汽轮机的级、级内能量转换过程
1、汽轮机的级：是由一组安装在喷嘴汽室或隔板上的 静叶栅和一组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。
2、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 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。通过冲动和反动两种作用实现。
（2）减少喷嘴组数，减小两喷嘴组间的间隙，使该间隙小于等于喷嘴节距，可减小斥汽损失。
12
（二）压力级和速度级
按蒸汽的动能转换为转子机械能的过程不同，还 把汽轮机和级分为压力级和速度级。 1、压力级：蒸汽的动能转换为转子机械能的过程在 级内只进行一次的级。叶轮上只装一列动叶栅，故又 称单列级。可以是冲动级，也可以是反动级。 2、速度级：转换过程进行一次以上的级。可以是双 列或多列的。只有一列喷管，后面有两列或更多列动 叶片。采用最多的是双列速度级，又称复速级。速度 级是冲动式的，可以看作是单列冲动级的延伸。做功 能力很大，但效率低。常用于单级汽轮机和中、小型 多级汽轮机的第一级。
8
冲动式汽轮机的结构特点：因为汽流在动叶 栅内膨胀量较少，所以动叶栅的截面形状是 近似对称的。因为动叶栅前后压力相差较小， 没有太大的轴向力作用在转子上，所以冲动 式汽轮机可以采用质量轻，结构紧凑的轮盘 式转子。同样可以采用较大的径向间隙，从 而提高汽轮机运行的灵活性。但是喷嘴叶栅 前后存在较大的压力差，为了减少喷嘴叶栅 与轴之间间隙的漏汽量，要尽量减小间隙的 直径，所以设计为隔板结构，把喷嘴装在隔 板的外环上，在隔板的内孔装有汽封片。
（4） 4 汽轮机的工作原理
第一节 级的一般概念
一、汽轮机的级、级内能量转换过程
1、汽轮机的级：是由一组安装在喷嘴汽室或隔板上的 静叶栅和一组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。
2、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 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。通过冲动和反动两种作用实现。
（2）减少喷嘴组数，减小两喷嘴组间的间隙，使该间隙小于等于喷嘴节距，可减小斥汽损失。
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（二）压力级和速度级
按蒸汽的动能转换为转子机械能的过程不同，还 把汽轮机和级分为压力级和速度级。 1、压力级：蒸汽的动能转换为转子机械能的过程在 级内只进行一次的级。叶轮上只装一列动叶栅，故又 称单列级。可以是冲动级，也可以是反动级。 2、速度级：转换过程进行一次以上的级。可以是双 列或多列的。只有一列喷管，后面有两列或更多列动 叶片。采用最多的是双列速度级，又称复速级。速度 级是冲动式的，可以看作是单列冲动级的延伸。做功 能力很大，但效率低。常用于单级汽轮机和中、小型 多级汽轮机的第一级。
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冲动式汽轮机的结构特点：因为汽流在动叶 栅内膨胀量较少，所以动叶栅的截面形状是 近似对称的。因为动叶栅前后压力相差较小， 没有太大的轴向力作用在转子上，所以冲动 式汽轮机可以采用质量轻，结构紧凑的轮盘 式转子。同样可以采用较大的径向间隙，从 而提高汽轮机运行的灵活性。但是喷嘴叶栅 前后存在较大的压力差，为了减少喷嘴叶栅 与轴之间间隙的漏汽量，要尽量减小间隙的 直径，所以设计为隔板结构，把喷嘴装在隔 板的外环上，在隔板的内孔装有汽封片。
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只取决于蒸汽本身的性质，与喷嘴的结构无关。
对于过热蒸汽： cr 0.546 对于干饱和蒸汽： cr 0.577
喷嘴中的蒸汽流量
（1）理想情况下，当喷嘴前后的压力比 n 大于临界压力比
时，由连续性方程
Gnt
1t
An
c1t
有：
Gnt An 1t c1t An 1t
k
dp cdc
Mc a
G cA
dA M 2 1dc
A
c
喷嘴中的临界状态
a dp k p
d
c a ccr
ccr
k pcr
cr
2k p0*
k
1
* 0
k
cr
pcr p0*
2
k 1
k 1
n
p1 p0*
临界压力比 cr
c1
sin w1
1
c22 w22 u2 2w2u cos180 2
2
arcsin w2
sin180
c2
2
当蒸汽以速度c2离开本级时，蒸汽所带走的动能不能本 级利用，称为该级余速损失。
hc 2
c
2 2
2
在多级汽轮机中，前一级的余速损失常可以部分或全部
被下一级所利用。用余速利用系数μ1表示被利用的部分，则 为：
* 2
,
1
* 2
,
c1
w2 , c2
w1
所以：
u
c12 c12t
c
2 2
c22
w22 w22t
w12 w12
1
1
1
2
1
x1 2 cos1 x1
则由 u 0 可得：
x1
( x1 )op cos1
xa
1 m x1
p1d<p1<p1c时汽流将在斜 切部分发生膨胀。
αt
pt
ct
汽流在斜切部分膨胀时将使汽流出口速度大于音速，同 时汽流的方向也将发生偏转。
p1d为极限压力：特征线与AC重合时的出口压力。
Mc a
sin 1 M
1
2 k1 k 1
sin1
1
crccr
k 1
1kg蒸汽产生的有效功，称为级的做功能力，为：
Wu
uc1
cos1
c2
cos2
uw1
cos1
w2
cos2
1 2
c12 c22
w22 w12
冲动力作功
反动力作功
由上式可以看出：单位蒸汽流量在一级内所做 轮周功等于冲动力作功和反动力作功之和。
c0'2 2
1
c22 2
(1 0 ~ 1)
二、轮周功率和轮周功
单位时间内蒸汽推动叶轮旋转所做的机械功，称为 轮周功率。根据动量守恒，叶片对蒸汽周向力为：
Fu
m t
c2u
c1u
Fu Fu Gc1u c2u Gc1 cos1 c2 cos 2
Gnct An
k( k
2
k 1
) k 1
1
p0
0
实际临界流量： Gnc n Gnct
对于过热蒸汽，k 1.3, n 0.97,Gnc 0.6473An p00
对于饱和蒸汽，k 1.135, n 1.02,Gnc 0.6483An
第一章 汽轮机级的工作原理
• 级是汽轮机中最基本的 工作单位
• 级由静叶栅（喷嘴栅） 和动叶栅组成
• 本章着重阐述单级汽轮 机的工作原理
第一节 蒸汽在级内的流动
基本假设
（1）蒸汽在级内的流动是稳定流动 （2）蒸汽在级内的流动是一元流动 （3）蒸汽在级内的流动是绝热流动
（1）状态方程—— pv=RT
p1 p0*
k
喷嘴出口汽流速度的计算
喷嘴出口的理想速度c1t为：
c1t 2 h0 h1t c02 2hn c02
喷嘴实际出口速度为：
2hn*
2k k 1
p0*
* 0
1
p1 p0*
k 1
k
p1 h1
s
蒸汽滞止和喷嘴出口参数计算
h
c p T
k RT k 1
k k 1
p
c12
c02 2
h0
h1
k p0
k 1 0
1
k 1
p1 p0
k
c12 2
h0*
h1
k p0*
k
1
* 0
k 1
1
cos1
2
const, const,1 const, 1 const, 2 const
u
x1
0 x1 op
c os 1
2
xa x1
1 m
xa op
cos1
2
反动级的最佳速度比
m
0.5, 叶型相同
1
降Δht*之比，表示蒸汽在动叶内的膨胀程度。
m
hb ht*
Ωm=0时称为纯冲动级 Ωm=0.5时称为典型反动级
2、动叶出口的速度计算
由能量平衡方程可知：
w2t 2(h1 h2t ) w12 2hb w12 2hb*
由于存在不可逆损失，则动 叶出口实际相对速度为：
动叶速度系数
喷嘴速度系数
c1 c1t
动能损失为：
hn
c12t 2
c12 2
12
c12t 2
1 2 hn*
喷嘴的能量损失系数 n ：喷嘴动能损失 hn 与蒸汽
滞止理想比焓降
h
* 0
之比
n 12
喷嘴截面积的变化规律
p const dp kp d
轮周效率与喷嘴能量损失、动叶能量损失和余速损失 有关。 能量损失与速度系数有关。 叶栅确定以后，速度系数也就确定。 余速损失最小，轮周效率最大，如下图。
1
2
90
c1
w1
c2
w2
1
2
90
c1
w1
c2
w2
1
2
90
c1
w1
c2
w2
轮周效率与速度比之间的关系
变型设计次序 蒸汽参数
例：N300-16.7/538/538
300MW凝汽式汽轮机,主蒸汽压力为16.7MPa，温度为 538ºC,再热蒸汽温度538ºC。
汽轮机型式代号见下表：
代号 N B C CC
型式 凝汽式 背压式 一次调整抽汽式 两次调整抽汽式
代号 CB CY Y HN
型式 抽汽背压式 船用 移动式 核电汽轮机
基
（2）等熵过程方程——pvk=常数
本
方
（3）连续性方程—— Gv=Ac
程
式
（4）能量守恒方程——
h0
c02 2
h1
c12 2
喷嘴中的热力过程
h0* ∆hc0 h0
0* P0* p0
0
∆hn
h
h1t
2 1
• P0,P1分别是喷嘴进出口压力。
• 理想热力过程从0→1。 • 实际热力过程是0→2。 • 0*点是0的滞止参数点。
1
c22 2
2u c1 cos1 c2 cos 2 ca2 1c22
u
E0
hn
hb E0
1 1 hc2
1 n
b
1 1 c2
速度比x1=u/c1——反映了余速损失的大小 假想速度比xa=u/ca,其中假想速度 ca 2ht*
3、按主蒸汽压力分
汽轮机类别 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 超超临界压力汽轮机
主蒸汽压力（MPa) 0.12~1.5 2~4 6~10 12~14 16~18 >22.1 >32
二、汽轮机型号的表示方法
汽轮机型号的组成为：
型式 额定功率
Δ XX - XX - XX
Gw1 cos1 w2 cos 2
c1u c1 cos1 w1 cos1 u
c2u c2 cos 2 w2 cos 2 u
Fz Fz Gc1z c2z Az p1 p2
Fb Fu2 Fz2
则轮周功率为：
Pu Fuu Guc1 cos1 c2 cos 2 Gu w1 cos 1 w2 cos 2
汽轮机原理
Steam Turbine Theory
机械学院 热能与环境工程研究所
绪论
• 汽轮机是以蒸汽为工质的旋转式机械，主要用作 发电原动机，也用来直接驱动各种泵、风机、压 缩机和船舶螺旋桨等。
一、汽轮机的分类
1、按工作原理分
冲动式汽轮机 反动式汽轮机
2、按热力特性分
凝汽式汽轮机 背压式汽轮机 抽汽式汽轮机 抽汽背压式汽轮机 多压式汽轮机
对于过热蒸汽： cr 0.546 对于干饱和蒸汽： cr 0.577
喷嘴中的蒸汽流量
（1）理想情况下，当喷嘴前后的压力比 n 大于临界压力比
时，由连续性方程
Gnt
1t
An
c1t
有：
Gnt An 1t c1t An 1t
k
dp cdc
Mc a
G cA
dA M 2 1dc
A
c
喷嘴中的临界状态
a dp k p
d
c a ccr
ccr
k pcr
cr
2k p0*
k
1
* 0
k
cr
pcr p0*
2
k 1
k 1
n
p1 p0*
临界压力比 cr
c1
sin w1
1
c22 w22 u2 2w2u cos180 2
2
arcsin w2
sin180
c2
2
当蒸汽以速度c2离开本级时，蒸汽所带走的动能不能本 级利用，称为该级余速损失。
hc 2
c
2 2
2
在多级汽轮机中，前一级的余速损失常可以部分或全部
被下一级所利用。用余速利用系数μ1表示被利用的部分，则 为：
* 2
,
1
* 2
,
c1
w2 , c2
w1
所以：
u
c12 c12t
c
2 2
c22
w22 w22t
w12 w12
1
1
1
2
1
x1 2 cos1 x1
则由 u 0 可得：
x1
( x1 )op cos1
xa
1 m x1
p1d<p1<p1c时汽流将在斜 切部分发生膨胀。
αt
pt
ct
汽流在斜切部分膨胀时将使汽流出口速度大于音速，同 时汽流的方向也将发生偏转。
p1d为极限压力：特征线与AC重合时的出口压力。
Mc a
sin 1 M
1
2 k1 k 1
sin1
1
crccr
k 1
1kg蒸汽产生的有效功，称为级的做功能力，为：
Wu
uc1
cos1
c2
cos2
uw1
cos1
w2
cos2
1 2
c12 c22
w22 w12
冲动力作功
反动力作功
由上式可以看出：单位蒸汽流量在一级内所做 轮周功等于冲动力作功和反动力作功之和。
c0'2 2
1
c22 2
(1 0 ~ 1)
二、轮周功率和轮周功
单位时间内蒸汽推动叶轮旋转所做的机械功，称为 轮周功率。根据动量守恒，叶片对蒸汽周向力为：
Fu
m t
c2u
c1u
Fu Fu Gc1u c2u Gc1 cos1 c2 cos 2
Gnct An
k( k
2
k 1
) k 1
1
p0
0
实际临界流量： Gnc n Gnct
对于过热蒸汽，k 1.3, n 0.97,Gnc 0.6473An p00
对于饱和蒸汽，k 1.135, n 1.02,Gnc 0.6483An
第一章 汽轮机级的工作原理
• 级是汽轮机中最基本的 工作单位
• 级由静叶栅（喷嘴栅） 和动叶栅组成
• 本章着重阐述单级汽轮 机的工作原理
第一节 蒸汽在级内的流动
基本假设
（1）蒸汽在级内的流动是稳定流动 （2）蒸汽在级内的流动是一元流动 （3）蒸汽在级内的流动是绝热流动
（1）状态方程—— pv=RT
p1 p0*
k
喷嘴出口汽流速度的计算
喷嘴出口的理想速度c1t为：
c1t 2 h0 h1t c02 2hn c02
喷嘴实际出口速度为：
2hn*
2k k 1
p0*
* 0
1
p1 p0*
k 1
k
p1 h1
s
蒸汽滞止和喷嘴出口参数计算
h
c p T
k RT k 1
k k 1
p
c12
c02 2
h0
h1
k p0
k 1 0
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k 1
p1 p0
k
c12 2
h0*
h1
k p0*
k
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* 0
k 1
1
cos1
2
const, const,1 const, 1 const, 2 const
u
x1
0 x1 op
c os 1
2
xa x1
1 m
xa op
cos1
2
反动级的最佳速度比
m
0.5, 叶型相同
1
降Δht*之比，表示蒸汽在动叶内的膨胀程度。
m
hb ht*
Ωm=0时称为纯冲动级 Ωm=0.5时称为典型反动级
2、动叶出口的速度计算
由能量平衡方程可知：
w2t 2(h1 h2t ) w12 2hb w12 2hb*
由于存在不可逆损失，则动 叶出口实际相对速度为：
动叶速度系数
喷嘴速度系数
c1 c1t
动能损失为：
hn
c12t 2
c12 2
12
c12t 2
1 2 hn*
喷嘴的能量损失系数 n ：喷嘴动能损失 hn 与蒸汽
滞止理想比焓降
h
* 0
之比
n 12
喷嘴截面积的变化规律
p const dp kp d
轮周效率与喷嘴能量损失、动叶能量损失和余速损失 有关。 能量损失与速度系数有关。 叶栅确定以后，速度系数也就确定。 余速损失最小，轮周效率最大，如下图。
1
2
90
c1
w1
c2
w2
1
2
90
c1
w1
c2
w2
1
2
90
c1
w1
c2
w2
轮周效率与速度比之间的关系
变型设计次序 蒸汽参数
例：N300-16.7/538/538
300MW凝汽式汽轮机,主蒸汽压力为16.7MPa，温度为 538ºC,再热蒸汽温度538ºC。
汽轮机型式代号见下表：
代号 N B C CC
型式 凝汽式 背压式 一次调整抽汽式 两次调整抽汽式
代号 CB CY Y HN
型式 抽汽背压式 船用 移动式 核电汽轮机
基
（2）等熵过程方程——pvk=常数
本
方
（3）连续性方程—— Gv=Ac
程
式
（4）能量守恒方程——
h0
c02 2
h1
c12 2
喷嘴中的热力过程
h0* ∆hc0 h0
0* P0* p0
0
∆hn
h
h1t
2 1
• P0,P1分别是喷嘴进出口压力。
• 理想热力过程从0→1。 • 实际热力过程是0→2。 • 0*点是0的滞止参数点。
1
c22 2
2u c1 cos1 c2 cos 2 ca2 1c22
u
E0
hn
hb E0
1 1 hc2
1 n
b
1 1 c2
速度比x1=u/c1——反映了余速损失的大小 假想速度比xa=u/ca,其中假想速度 ca 2ht*
3、按主蒸汽压力分
汽轮机类别 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 超超临界压力汽轮机
主蒸汽压力（MPa) 0.12~1.5 2~4 6~10 12~14 16~18 >22.1 >32
二、汽轮机型号的表示方法
汽轮机型号的组成为：
型式 额定功率
Δ XX - XX - XX
Gw1 cos1 w2 cos 2
c1u c1 cos1 w1 cos1 u
c2u c2 cos 2 w2 cos 2 u
Fz Fz Gc1z c2z Az p1 p2
Fb Fu2 Fz2
则轮周功率为：
Pu Fuu Guc1 cos1 c2 cos 2 Gu w1 cos 1 w2 cos 2
汽轮机原理
Steam Turbine Theory
机械学院 热能与环境工程研究所
绪论
• 汽轮机是以蒸汽为工质的旋转式机械，主要用作 发电原动机，也用来直接驱动各种泵、风机、压 缩机和船舶螺旋桨等。
一、汽轮机的分类
1、按工作原理分
冲动式汽轮机 反动式汽轮机
2、按热力特性分
凝汽式汽轮机 背压式汽轮机 抽汽式汽轮机 抽汽背压式汽轮机 多压式汽轮机