电厂汽轮机设备及系统

• 超高压汽轮机：为11.77 ～ 13.93 Mpa；
• 临界压力汽轮机：15.69 ～ 17.65 Mpa； • 超临界压力汽轮机：大于22.15 Mpa； • 超超临界压力汽轮机：大于32 Mpa
三、汽轮机型号
Δ XX - XX - XX 型式 额定功率 例：N300-16.7/538/538

第一级喷嘴直接安装在汽缸高压端专门的喷 嘴室上。第二级及以后各级喷嘴安装在各级 隔板上，隔板用来安装喷嘴，并将各级叶轮 分隔开。冲动式汽轮机每一级由一个隔板和 一个叶轮组成。冲动式汽轮机的隔板可分为 焊接隔板和铸造隔板。反动式汽轮机不采用 隔板式结构，各级喷嘴片（也叫静叶栅）直 接安装在汽缸上。
（二）汽缸
汽缸的作用和组成： 汽缸是汽轮机的外壳，汽轮机本体的主要 零部件几乎包含在汽缸内。汽缸的作用是 将汽轮机的通流部分与大气隔开， 形成封 闭的汽室，保证蒸汽在汽轮机内完成能量 转换过程。汽缸内部装有喷嘴室、喷嘴、 隔板、隔板套和汽封等零部件。汽缸外部 装有调节汽阀及进汽、排汽和回热抽汽管 道等。
汽轮机做功过程
3. 冲动级：当汽流通过动叶通道时，由于受到动叶通道形状 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。这时蒸汽在汽轮机的级所作的机械功 等于蒸汽微团流进、流出动叶通道时其动能的变化量。而这种 级称为冲动级。
4. 反动级：当汽流通过动叶通道时，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，后者 会对叶片产生一个反作用力，即反动力。蒸汽通过这种级， 两种力同时作功。通常称这种级为反动级。
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
w2 w2t
动叶进出口速度三角形
u w1
w2 u
3、动叶进出口速度三角形
1
c1
1
2
2
u——动叶的
u
1
c2
2
圆周速度
u
c1、w1、u构成动叶栅的进口速度三角形，c2、w2、u构 成动叶栅的出口速度三角形。则各个速度矢量之间的关系 式为：
w1 c12 u 2 2c1u cos1 c1 sin 1 1 arcsin w1
p1 纯冲动级来说，
p =2
、hb
这种损失为余速损失，用hc 2
表示。
带反动度的冲动级:为了提高级的效率，通常，冲动级也带
有一定的反动度（ = 0.05 0.20 ) ，这种级称为带反 动度的冲动级，它具有作功能力大、效率高的特点。
反动级 :通常把反动度 = 0.5的级称为反动级。对于 反动级来说，蒸汽在静叶和动叶通道的膨胀程度相同，
热力发电厂动力设备
汽轮机
动力工程系
第一节 概述
火电厂基本概念
（一）能量转换过程
燃料化学能 → 蒸汽热能 → 机械能 → 电能
（二）火电厂三大主机
锅 械能 发电机：将旋转机械能转化为电能 炉：将燃料的化学能转变为蒸汽的热能 汽轮机：将锅炉生产蒸汽热能转化为转子旋转机
T
1´ 4 4´ 3 3´ 1
火力发电厂示意图
2、各级余速动能可以部分的被利用；
3、多级汽轮机可以实现回热循环和中间再热循环；
4、由于重热现象，多级汽轮机前面级的损失部分的 被后面各级所利用。 5、多级汽轮机的轴向推力是各级轴向推力之和，必 须采取措施平衡轴向推力。
三、汽轮机主要结构

汽轮机装臵由汽轮机本体、辅助设备及调节和供
油系统三大部分组成。 汽轮机本体包括静止部分（固定件）、转动部分 （转子组体）及支承部分（轴承）三部分。 汽轮机静止部分包括基础、台板（机座）、汽缸、
(3)汽轮机静子。主要有静叶、汽缸、隔板、轴封、轴承等。
2. 调节保安油系统 主要有调速器、油动机、调节阀、油箱、主油泵、辅助油 箱和保安设备等。 3. 凝汽及抽汽系统 主要有凝汽器、凝结水泵、抽气器、循环水泵和冷水塔等。 4. 回热加热系统 主要有低压加热器、除氧器、高压加热器等。
汽轮机本体结构
ห้องสมุดไป่ตู้
（J/kq )； h1t ---- 蒸汽按等熵过程膨胀的终态 焓（J/kq )。
h0 ---- 蒸 汽 进 入 喷 嘴 时 的 焓
hn h0 h1t
所示，滞止焓值为：
称为喷嘴的理想
焓降。为了方便，引用滞止参数，如图
1 2 * h0 h0 C0 h0 hc0 2
* * * 把相应的滞止参数 p0、v0、h0 分别代入
w2 sin 180 2 2 arcsin c2
2 2 c2 w2 u 2 2w2u cos180 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
2 c2 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 c02 c2 1 (1 0 ~ 1) 2 2
S
T B
2 2´
S
B：锅炉
S：锅炉过热器 T：汽轮机
P
C
C：冷凝器
P：水泵


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。 特点：功率大，转速高，运行平稳，工作可靠，热经济性 高等。
一、汽轮机设备的主要组成
1. 汽轮机本体
(1)配汽机构。主要有主蒸汽导管、自动主汽门、调节阀等。 (2)汽轮机转子。主要有动叶、叶轮、轴等。
’
P1 1 P2 2
蒸汽在喷管中从压力p0膨 胀到出口压力 p1，以速度c1流 向动叶栅。当蒸汽通过动叶时， 一般还要继续膨胀，压力由p1 降到p2，如图所示级的热力过 程，则此时级的滞止理想比焓 降Δht*为：
* ht hn hb *
近似认为与 ∆h‘b相等
s
1、反动度Ωm ——动叶内理想比焓降Δhb与级滞止理 想比焓降Δht*之比，表示蒸汽在动叶内 的膨胀程度。
2 c1t 2(h0 h1t ) c0
式
，则
* c1t 2hn
2.喷嘴出口的汽流实际速度
实际流动是有损失的，汽流实际速度小于汽流理想速度。通 常用喷嘴速度系数来考查两者之间的差别（通常取 = 0.97 )
这样，喷嘴出口的汽流实际速度为 c1 c1t
3.喷嘴损失 蒸汽在喷嘴通道中流动时，动能的损失称为喷嘴损失， 用 hn 表 示 ：
1. 汽轮机的级：静叶栅 动叶栅
级 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。
300MW凝汽式汽轮机,主蒸汽压力为16.7MPa，温度为538º C,再热蒸汽 温度538º C。
变型设计次序 蒸汽参数
汽轮机型式代号见下表： 代号 型式 代号 型式
N
B
凝汽式
背压式
CB
CY
抽汽背压式
船用
C
CC
一次调整抽汽式
两次调整抽汽式
Y
HN
移动式
核电汽轮机
第二节 汽轮机的基本原理和主要结构
一、汽轮机的级、级内能量转换过程
（三）汽封的作用
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臵，通常称为汽封。可 分为轴端汽封（又称轴封）、隔板汽封和围 带汽封三种。
（四）轴承
轴承的作用与类型 汽轮机工作时其转子受蒸汽的作用以高速旋转着， 这时将产生各种不同方向的作用力，因此汽轮机必 须有可靠的支承装臵—轴承。 汽轮机采用的轴承有径向支持轴承和推力轴承两种。 径向支持轴承的作用是支承转子的质量及由于转子 质量不平衡引起的离心力，并确定转子的径向位臵， 使其中心与汽缸中心保持一致。推力轴承的作用是 承受蒸汽作用在转子上的轴向推力，确定转子的轴 向位臵，使转子与静止部分间的轴向间隙保持一定 数值。一般单轴汽轮机的一端采用径向支持轴承， 也称主轴承；另一端采用径向——推力联合轴承。
超临界压力汽轮机

按热力特性分类（即汽轮机型式） • 凝汽式、中间再热式
• 背压式
• 调整抽汽式
供热
Turbine
Turbine 热用户
Turbine

按主蒸汽参数分类 • 低压汽轮机：小于1.47 Mpa； • 中压汽轮机：1.96 ～ 3.92 Mpa； • 高压汽轮机：5.88 ～ 9.81 Mpa；
* * 即是 hb hn 1 ht 2
， p1 p2
。反动级是在冲动
力和反动力同时作用下作功。反动级的效率比冲动级 高，但作功能力小。
蒸汽在静叶栅通道中的膨胀过程
喷嘴的作用是让蒸汽在其通道中流动时得到膨 胀加速，将热能转变为动能。喷嘴是固定不动的，蒸 汽流过时，不对外作功，W = 0；同时与外界无热交 换，q = 0。则根据能量方程式 ，则


喷嘴、隔板、隔板套、汽封等固定件。

汽轮机转动部分总称为转子，主要由主轴、叶轮 （或轮鼓）、动叶及联轴器等组成。
（一）喷嘴、隔板

1．喷嘴和隔板的作用和特点：
喷嘴是组成汽轮机的主要部件之一。它的