汽轮机技术问答上

汽轮机技术问答

第一部分：汽轮机本体

1、什么是汽轮机？

由水蒸汽驱动作旋转运动的原动机。汽轮机是火力发电厂主要设备之一，它接受锅炉送来的蒸汽，将蒸汽的热能转换为机械能，驱动发电机发电。汽轮机的转速可以设计为定速或变速，变速汽轮机用于驱动风机、水泵或船舶螺旋桨等，定速汽轮机则用于驱动同步发电机。

汽轮机由汽缸和转子两大部分组成。转子位于汽缸内。一般汽缸分上下两半，其前端为高压缸的进汽或排汽端，后端为连接凝结器的排汽口。汽缸内部有若干隔板，隔板上镶有静叶（导叶），或静叶直接装在汽缸内持环上。转子与汽缸同心，转子中心部分为主轴。主轴上有叶轮，叶轮外缘装有动叶。转鼓式转子的动叶直接装在转鼓上。每圈动叶都置于每圈静叶之后，组成汽轮机级。转子由轴承支承。主轴末端有连轴器，用于连接发电机。

汽缸一般支持在基础台板上，高、中压缸汽缸前后通常用猫爪搭在轴承座上，轴承座下设有做座架，共同膨胀的汽缸与轴承座之间往往设有推拉杆连接，在基础台板和轴承座架上设有周密的滑销系统，以保证受热部分能定向自由膨胀并保持同心。

2、什么是汽轮机本体？

完成蒸汽热能转换为机械能的汽轮机组的基本组部分，即汽轮机本身。汽轮机本体有固定部分（静子）和转动部分（转子）两大部分，它与热力系统、调节

保安系统、油系统、凝汽系统以及其他辅助设备共同组成汽轮机组。

固定部分包括、隔板、喷嘴、汽封、紧固件和轴承等。转动部分包括主轴、叶轮或轮鼓、叶片和连轴器等。固定部分的喷嘴、隔板与转动部分的叶轮、叶片组成蒸汽热能转换为机械能的通流部分。汽缸是约束高压蒸汽不得外泄的外壳。汽轮机本体还设有汽封系统。

3、什么是中间再热汽轮机？

中间再热是指主蒸汽在汽轮机前几级作功后，返回锅炉的再热器中再加热，然后回汽轮机的后几级内继续作功，采用中间再热的汽轮机叫中间再热汽轮机。采用中间再热可以提高汽轮机的热效率，又可减少排汽湿度。目前在100MW以上机组得到广泛应用。

蒸汽在在汽轮机中膨胀作功的中途抽出送回锅炉再进行加热一次，称为一次中间再热，加热两次则称为二次中间再热。二次中间再热系统和运行都更复杂，过去在超临界压力机组中曾有应用，以后在发展超超临界机组时还会应用。

4、中间再热汽轮机的特点？

中间再热必须汽轮机采用多缸结构。蒸汽从高压缸排出送回锅炉再热后进入中压缸，在再热器和相应的蒸汽管道内会有大量蒸汽积蓄，机组甩负荷时易使汽轮机超速，在进行功率调节时会有很大时滞，为此在再热蒸汽进入中压缸前须经过再热主汽门和中压调速汽门控制，以改善汽轮机的动态特性。

5、汽轮机为什么采用中间再热？

为了提高发电厂的经济性和单机出力，一般采用下列方法：

（1）提高主蒸汽压力。

（2）提高主蒸汽温度。

（3）降低排汽压力（即提高真空）。降低排汽压力经济性是有利的，但是由于循环水温度限制,凝结器的真空也受到限制。

在提高蒸汽的初参数将会出现下述问题：①提高蒸汽初温度受到金属材料热力机械性能的限制。②提高蒸汽初压力在一定限度内有利于火力发电厂经济性的提高，但随着蒸汽压力的提高，在蒸汽初温度不变的情况下，蒸汽在汽轮机内膨胀终了的湿度将增加，会影响到机组的经济性，同时还会引起后部叶片的侵蚀，降低叶片寿命，危及设备的安全运行。通常对凝汽式汽轮机排汽湿度要求不允许超过12%～14%，对大功率机组限制在10%以内。

为了克服提高蒸汽参数的初压受到的这一限制，降低蒸汽膨胀终了的湿度，采用蒸汽中间再热的方法，它将汽轮机高压缸的排汽经过锅炉的再热器重新提高温度，然后再进入中低压缸继续膨胀作功。

6、采用中间再热式汽轮机有什么好处？

（1）提高了排汽的干度减少对末级叶片的侵蚀。

从i-s图上表示的热力膨胀过程线中可以看出，如果不采用中间再热，蒸汽膨胀终了的干度是x2，中间再热后蒸汽膨胀终了的干度为x1，显然x1＞x2，蒸汽的干度增加湿度减小，减少了对末级叶片的侵蚀，提高了叶片的安全性。这一点对大功率机组很重要。

（2）提高了机组的热循环效率。

从T-S图上表示的中间再热机组循环过程中，可视为由基本循环a-b-c-d-e-f和由于再热所附加的循环g-h-i-f所组成。显然，只要附加循环g-h-i-f的循环效率，高于基本循环a-b-c-d-e-f的效率，则整个装置的循环效率将得到提高，一般采用一次中间再热可相对提高热效率5%左右，采用二次中

间再热可相对提高热效率2%左右。

7、什么是回热循环？

余热被回收，并用于循环自身的热力循环成为回热循环，从汽轮机中间级抽出一部分作过功的蒸汽，用于加热给水提高给水温度。为了使回热循环具有更高的热效率，一是要选择最有利的给水回热的最终温度，二是要分配好各级回热加热级的热量。

8、给水回热循环有什么好处？

⑴从汽轮机中间级抽出一部分作过功的蒸汽减少了排汽量，降低了冷源损失而提高了机组的经济性。

⑵抽汽加热给水提高了给水温度，因而给水进入锅炉后的热量吸收减少，从而降低燃料消耗。

⑶增加了汽轮机高压级的容积流量，减小了汽轮机低压级的容积流量，解决汽轮机前部叶片过短和后部叶片过长的矛盾。

⑷排汽量减少后，凝结器的热负荷减少，凝结器的结构尺寸可以减少。

⑸给水温度提高以后锅炉省煤器受热面可以减少。

9、为什么采用抽汽回热式汽轮机？

采用抽汽加热给水的汽轮机称为抽汽回热式汽轮机。给水回热是提高发电厂

热循环效率的有效途径，汽轮机排汽在凝结过程中，汽化热被凝结器的冷却水带走，如进入汽轮机的每公斤蒸汽的含热量为820大卡（3435kJ），而每公斤蒸汽在凝结器中损失的热量为500大卡（2093KJ）左右，这项损失约占发电厂热力循环中各项损失的60%左右，称为冷源损失，是火力发电厂效率低的重要原因。所以说提高发电厂热循环效率的关键是如何降低冷源损失。而采用从汽轮机中间级抽出一部分作过功的蒸汽对锅炉给水加热是提高机组效率的有效方法。

10、什么是中间再热机组的旁路系统？它的作用是什么？

中间再热机组设置的与汽轮机并联的蒸汽减压减温系统，称为旁路系统。它的主要作用是：

（1）在机组启动期间，加快锅炉和主蒸汽、再热蒸汽管道升温过程，使主蒸汽、再热蒸汽参数尽快达到汽轮机冲转要求，缩短机组启动时间。

（2）机组正常运行期间，协调机炉之间的蒸汽量，以稳定锅炉的运行。

（3）机组甩负荷或运行工况急剧变化时，排除锅炉产生的过量蒸汽，避免因蒸汽压力突然上升使锅炉安全门动作。

（4）在机组起停时，不允许干烧的再热器，旁路系统可以冷却再热器，防止超温。

（5）回收工质和消除噪音。在机组起动停止和甩负荷时由于机炉消耗蒸汽量的不平衡性，多余的蒸汽量需要排出。如果排入大气既损失了工质，又对环境造成了排汽噪音，旁路系统可以达到回收工质和消除噪音的目的。

11、旁路系统有哪些型式？

旁路系统通常分一级旁路、二级旁路和三级旁路三种。一级旁路即大旁路，将主蒸汽直接排至凝结器，系统简单，操作方便，多用于再热器不需保护的机组。