汽轮机原理-9-1汽轮机控制系统的任务和系统组成
汽轮机调速系统的组成和工作原理(1)
22所示.旋转阻尼器与径向泵的差别,主要在于旋转阻尼器的供油来自
于主油泵的压力油,经针形阀节流降压进入A腔室,然后经阻尼管径向
向内流动,最后排至回油系统.A腔室的油压即为调节系统的一次控制
信号.
传动放大机构
1.油动机 2.错油门滑阀 3.中间放大
随动滑阀为支点转动,通过改变
分配滑阀油口的开度,起到平移
传递特性曲线的作用.
碟阀放大器
波形筒-碟阀放大器是与旋转阻尼器配套的第一级放大器, 它是由波形筒、碟阀、杠杆等部件组成
配汽机构
配汽机构是将油动机 的行程转变为各调节 汽门的开度,从而改变 汽轮机的进汽量. 配汽传动机构
配汽机构
调节汽门
反馈机构
油动机及错油门滑阀
1断流式双侧进油油动机 2断流式单侧进油油动机
差动活塞
差动滑阀放大器是与高速
弹性调速器配套的调节系统第
一级放大器,将调速块的位移放
大为分配滑阀的油口开度.它主
要由随动滑阀、控制滑阀和分
配滑阀、杠杆等组成,它的作用
是将调速块的位移非接触地转
变为分配滑阀的油口开度.同步
器作用在控制滑阀上,使杠杆以
根据反馈量随时间的变化将反馈分为 两类：刚性反馈,只要有动作就一定 有反馈量,且不随时间改变,与此对应 的是有差调解,一般运用于汽轮机的 速度调节中；弹性反馈,动作最开始 时有差调节,保证系统的稳定,然后缓 慢让反馈量变小,动态上仍属有差调 节,但静态偏差较小,可以认为是无差 调节,一般运用于需要保持人压力不 变的供热汽轮机的调压系统.
参考文献
1. 谷宏亮, 马光伟,国产汽轮机调节系统在330MW机组上 的应用 《 XX电力技术 》2005.6
2. 梁志福 许文君 汽轮机调节系统电液转换器的调节特性 及故障分析梁志 《XX电力技术》 -20XX4期
图解汽轮发电机组工作原理及结构(ppt)
太阳能发电和风力发电流程（热核反应)，4氢—1氦，1KG氢的
热核反应，相当地球燃烧19000T的标煤，太阳中可燃烧的氢为10分之1，能燃 烧100多亿年。电磁波-粒子流。地球接收的能量只占总能量的20亿分之1。
4.核能发电：利用铀235的核裂变，产生的 能量，进行发电。
中国核电站分布图
原理：1个中子进入铀235原子核以后，原子就变的不稳 定，分裂成2个较小质量的原子核，这就是核裂反应， 产生很大的能量的同时，还会放出2-3个中子和其他射 线，这些中子再次进入铀235原子核，不断重复上述核 裂变反应。
图解汽轮发电机组 工作原理及结构 (ppt)
汽轮机厂房内平 台汽轮发电机组
汽轮机厂房内平台汽 轮发电机组
汽轮机锅炉集中控制室
600前希腊人泰勒斯 发现了电 （丝绸和琥珀麽擦产生 静电）
1660年德国人埃里克发明了世界上第一台 摩擦发电机 （产生静电 没有实用的价值）
。
1780年意大利医生加法尼,通过动物组织对电流 的反应 （他认为电是动物组织产生的）
1799年意大利物理学家伏特,他认为电不是来 源动物 1800年伏特他发明了世界上第一块 电池
1821年英国人法拉第发明了世界上第一台发电机。 1831年他发现当电磁铁穿过一个闭合回路时，线圈内就会 产生电流，这就是“电磁感应”。由此他发明了世界 上 第一台永久磁铁能连续生产电流的发电机
1876年德国人西门子他发明了，采用电磁 铁连续生产电流的发电机。
从作用力方面分析原理
蒸汽流经级时先在喷嘴中膨胀压力 降低，速度增加一方面通过速度方
向的改变，产生冲动力F1
蒸汽在动叶中继续膨胀，压力降低， 所产生的焓降转化为动能造成动叶
出口的相对速度w2大于进口相对速 度w1，使汽流产生了作用于动叶上 的与汽流方向相反的反动力Fr。
汽轮机的工作原理和基本结构
一、汽轮机设备结构与工作原理1．汽轮机工作的基本原理是怎样的？汽轮机发电机组是如何发出电来的？具有一定压力、温度的蒸汽，进入汽轮机，流过喷嘴并在喷嘴内膨胀获得很高的速度。
高速流动的蒸汽流经汽轮机转子上的动叶片做功，当动叶片为反动式时，蒸汽在动叶中发生膨胀产生的反动力亦使动叶片做功，动叶带动汽轮机转子，按一定的速度均匀转动。
这就是汽轮机最基本的工作原理。
从能量转换的角度讲，蒸汽的热能在喷嘴内转换为汽流动能，动叶片又将动能转换为机械能，反动式叶片，蒸汽在动叶膨胀部分，直接由热能转换成机械能。
汽轮机的转子与发电机转子是用联轴器连接起来的，汽轮机转子以一定速度转动时，发电机转子也跟着转动，由于电磁感应的作用，发电机静子线圈中产生电流，通过变电配电设备向用户供电。
2．汽轮机如何分类？汽轮机按热力过程可分为：⑴凝汽式汽轮机（代号为N）。
⑵一次调整抽汽式汽轮机（代号为C）。
⑶二次调整抽汽式汽轮机（代号为C、C）。
⑷背压式汽轮机（代号为B）。
按工作原理可分为：⑴冲动式汽轮机。
⑵反动式汽轮机。
⑶冲动反动联合式汽轮机。
按新蒸汽压力可分为：⑴低压汽轮机新汽压力为1.18～1.47MPa。
⑵中压汽轮机新汽压力为1.96～3.92MPa。
⑶高压汽轮机新汽压力为5.88～9.81MPa。
⑷超高压汽轮机新汽压力为11.77～13.75MPa。
⑸亚临界压力汽轮机新汽压力为15.69～17.65MPa。
⑹超临界压力汽轮机新汽压力为22.16MPa。
按蒸汽流动方向可分为：⑴轴流式汽轮机。
⑵辐流式汽轮机。
3．汽轮机的型号如何表示？汽轮机型号表示汽轮机基本特性，我国目前采用汉语拼音和数字来表示汽轮机型号，其型号由三段组成：× ××-×××／×××／×××-×（第一段)(第二段)(第三段）第一段表示型式及额定功率（MW），第二段表示蒸汽参数，第三段表示设计变型序号。
汽轮机控制系统
汽轮机控制系统包括汽轮机的调节系统、监测保护系统、自动起停和功率给定控制系统。
控制系统的内容和复杂程度依机组的用途和容量大小而不同。
各种控制功能都是通过信号的测量、综合和放大，最后由执行机构操纵主汽阀和调节阀来完成的。
现代汽轮机的测量、综合和放大元件有机械式、液压式、电气式和电子式等多种，执行机构则都采用液压式。
调节系统用来保证机组具有高品质的输出，以满足使用的要求。
常用的有转速调节、压力调节和流量调节3种。
①转速调节：任何用途的汽轮机对工作转速都有一定的要求，所以都装有调速器。
早期使用的是机械式飞锤式离心调速器，它借助于重锤绕轴旋转产生的离心力使弹簧变形而把转速信号转换成位移。
这种调速器工作转速范围窄，而且需要通过减速装置传动，但工作可靠。
20世纪50年代初出现了由主轴直接传动的机械式高速离心调速器，由重锤产生的离心力使钢带受力变形而形成位移输出。
图 1 [液压式调速器]为两种常用的液压式调速器的工作原理图[液压式调速器]，汽轮机转子直接带动信号泵(图1a[液压式调速器])或旋转阻尼（图1b[液压式调速器]），泵或旋转阻尼出口的油压正比于转速的平方，油压作用于转换器的活塞或波纹管而形成位移输出。
②压力调节：用于供热式汽轮机。
常用的是波纹管调压器（图 2 [波纹管调压器]）。
调节压力时作为信号的压力作用于波纹管，使之与弹簧一起受压变形而形成位移输出。
③流量调节：用于驱动高炉鼓风机等流体机械的变速汽轮机。
流量信号通常用孔板两侧的压力差(1-2)来测得。
图3 [压差调节器]是流量调节常用压差调节器波纹管与弹簧一起受压变形而将压力差信号转换成位移输出。
汽轮机除极小功率者外都采用间接调节，即调节器的输出经由油动机（即滑阀与油缸）放大后去推动调节阀。
通常采用的是机械式（采用机械和液压元件）调节系统。
而电液式（液压元件与电气、电子器件混用）调节系统则用于要求较高的多变量复合系统和自动化水平高、调节品质严的现代大型汽轮机。
汽轮机的工作原理和结构-附图
汽轮机工作原理和结构一、汽轮机工作原理汽轮机是将蒸汽的热能转换成机械能的蜗轮式机械。
在汽轮机中,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。
如图1所示。
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旋转做功,将蒸汽的动能变成轴旋转的机械能。
图1 冲动式汽轮机工作原理图1-轴;2—叶轮；3-动叶片；4-喷嘴二、汽轮机结构汽轮机主要由转动部分(转子）和固定部分(静体或静子）组成。
转动部分包括叶栅、叶轮或转子、主轴和联轴器及紧固件等旋转部件.固定部件包括气缸、蒸汽室、喷嘴室、隔板、隔板套（或静叶持环)、汽封、轴承、轴承座、机座、滑销系统以及有关紧固零件等。
套装转子的结构如图2所示。
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.图2 套装转子结构1-油封环2-油封套3—轴4—动叶槽5—叶轮6—平衡槽汽轮机主要用途是在热力发电厂中做带动发电机的原动机。
为了保证汽轮机正常工作，需配置必要的附属设备,如管道、阀门、凝汽器等，汽轮机及其附属设备的组合称为汽轮机设备。
图3为汽轮机设备组成图。
来自蒸汽发生器的高温高压蒸汽经主汽阀、调节阀进入汽轮机.由于汽轮机排汽口的压力大大低于进汽压力，蒸汽在这个压差作用下向排汽口流动,其压力和温度逐渐降低,部分热能转换为汽轮机转子旋转的机械能。
做完功的蒸汽称为乏汽，从排汽口排入凝汽器，在较低的温度下凝结成水，此凝结水由凝结水泵抽出送经蒸汽发生器构成封闭的热力循环。
为了吸收乏汽在凝汽器放出的凝结热，并保护较低的凝结温度，必须用循环水泵不断地向凝汽器供应冷却水。
由于汽轮机的尾部和凝汽器不能绝对密封，其内部压力又低于外界大气压，因而会有空气漏入，最终进入凝汽器的壳侧。
若任空气在凝汽器内积累，凝汽器内压力必然会升高，导致乏汽压力升高，减少蒸汽对汽轮机做的有用功，同时积累的空气还会带来乏汽凝结放热的恶化，这两者都会导致热循环效率的下降，因而必须将凝汽器壳侧的空气抽出。
汽轮机调节系统
第五节、汽轮机的供油系统
一、汽轮机：
主油系统
主油箱
润 滑 油 冷 油 器
n1 n2 100% n0
2、速度变动率对一次调频的影响
并列机组的负荷分配；
速度变动率不可过小，否则引起负荷晃动；3%～ 6%；
速度变动率不可过大，否则引起甩负荷超速；
3、局部速度变动率
n n1
n0
Δx
0
Δm
n2
pe 100%
（三）迟缓率
1、迟缓现象
2、迟缓率的定义：机组在同一功率下的最高转速与最低 转速之差，与额定转速之比，称为迟缓率；
一、调节系统的静态特性 （一）调节系统的静态特性曲线 静态特性：在稳定运行工况下，转速和功率之间的关系。
n
转速感受机构曲线
静态特性曲线
Δx 传动放大机构曲线
Δm
pe 配汽执行机构曲线
静态特性曲线图称为四方图或四象限图；
（二）速度变动率
1、速度变动率的定义：当机组孤立运行时，功率零负荷 所对应的最大转速与额定负荷对应的最小转速之差， 与额定转速之比称谓速度变动率；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ动态超调量： max 100%
3、快速性（过渡时间）
（二）影响动态特性的主要因素 1、调节对象对动态特性的影响： 1）转子飞升时间常数Ta： 2）蒸汽中间容积时间常数Tv： 2、调节系统对动态特性的影响： 1）转速不等率δ（速度变动率）： 2）油动机时间常数Tm： 3）迟缓率：
第四节、危急遮断系统
第一节、概述
一、汽轮机调节系统的任务
汽轮机控制
负荷扰动
从CCS来 TD指令
给 定 处 理 回 路
＋ ＋ K1 频率 校正
调 频 投 入
阀 门 管 理
动电 机液 及转 阀换 门、 油
蒸 汽 容 积
机 械 功 率
高 压 缸 ＋
电功率
发电机
＋ 3000r/min
－
转速 测量
图3—16参加机组协调控制时的汽轮机控制系统结构
在协调控制方式下，禁止负荷控制投 入和做阀门试验。 当有以下条件产生时协调控制方式被切除： 1. CCS请求信号消失； 2. 从CCS来的给定信号故障； 3. 油开关跳闸； 4. 汽机已跳闸； 5. 操作人员将CCS控制切除； 等。
四、协调控制（CCS）
协调控制方式一般须满足下列条件： （1）机组已并网； （2）收到协调允许信号。
第四节 控制功能与控制系统特性
一、控制功能
1.转速控制
OA手动给定
ATC自动给定 同步信号
给 定 处 理 回 路
转速 调节器
＋ －
阀 门 管 理
动电 机液 及转 阀换 门、 油
转速
汽轮发电机 组
转速测量
一次调频的投入条件如下： 1. 机组已并网； 2. 控制系统在“操作员自动”状态； 3. 负荷大于10％额定负荷。
3. 协调控制
汽轮发电机组一般满足以下条件时可投 入协调控制： 1. 机组已并网； 2. 接收到CCS请求信号； 3. 由CCS来的给定信号正常； 等。
中 间 再 热 器
中 、 低 压 缸
T T T
×
f (x) T × ∑
阀门试 验逻辑 顺序阀系数
f(x)
阀门试 验逻辑 顺序阀系数
f(x)
汽轮机的本体结构及工作原理
汽轮机的结构及工作原理
叶 片 喷 嘴 转 轴
轮 毂
按工作原理分
冲动式汽轮机：蒸汽通过喷嘴时，喷嘴内蒸汽压力下 降，流速增加，蒸汽以较高的速度吹在动叶片上，叶片在 圆周方向分力作用下推动轮毂作圆周运动 反动式汽轮机：蒸汽通过喷嘴时，蒸汽只改变汽流方 向方向，当蒸汽进入叶片后，开始膨胀，流速增加，此时 蒸汽对叶片产生反作用力，从而推动转子转动。
叶轮，平衡孔
轴向推力的平衡
多级冲动式汽轮机的轴向推力有几种平衡方法？
1、采用推力轴承 2、叶轮上开平衡孔 1）开设平衡孔以均衡叶轮前后压差。 2）采用平衡活塞，即适当加大高压端前轴封第一段轴封套 直径，以在其端面上产生与轴向推力相反的推力，平衡轴向 推力。 3）采用相反的蒸汽流动布置，抵消轴向推力（多缸机组）
多级汽轮机的优缺点
优点： 1. 单机功率大； 2. 效率高 一. 循环热效率高：初参数高，终参数低； 二. 相对内效率提高：最佳速比，余速利用，喷嘴流 道效率高； 3. 单位功率投资减小： 造价、材料、占地、人力 缺点： 1. 附加损失加大：如隔板漏气； 2. 机组长度质量加大； 3. 工作温度高，材料要求高； 4. 级数多，结构复杂，成本提高
本汽轮机型号C15-3.43/1.27（435℃）型，型式为单缸、冲动、单抽汽凝汽 式汽轮机，具有三级抽汽、两级双列调节级，由青岛捷能汽轮机股份有限公司制 造。 汽轮机级数共十一级。由两级双列调节级和九级压力级组成，调整抽汽点在 第一压力级后抽出，由中压调门控制压力与流量。 机组有三级抽汽，第一级抽汽为工业抽汽，有二只抽汽口，在第一级压力级 后；第二级抽汽进入除氧加热蒸汽母管，有一只抽汽口，在第二级压力级后；第 三级抽汽进入低压加热器，有一只抽汽口，在第六级压力级后，第十一级后为排 汽口通凝汽器。 本机组有高压调门、低压调门各一组（其中高压调门6只，低压调门5只）， 分别借助于机械杠杆与高低压油动机相连。 本汽轮机转子采用套装式转子。叶轮及汽封套筒“红套”于主轴上，用刚性 联轴器与发电机转子联接。前端的支承点为推力轴承前轴承，运行中形成转子的 相对死点，前后径向轴承都为椭圆轴承，推力轴承采用可倾瓦式推力瓦块，推力 轴承和前轴承组成径向推力联合轴承。具有垂直中分面和水平中分面。喷嘴室与 前汽缸铸为一体。新蒸汽由前汽缸左右两侧的导汽管进入汽缸，下半汽缸第一压 力级后设有工业抽汽口，后汽缸排汽口与凝汽器相连接。 在汽轮机前轴承的前端装有测速装置，在座内有主油泵、危急遮断装置、轴 向位移发送器、推力轴承前轴承及调节系统的一些有关部套。
汽轮机工作原理
调节系统的速度变动率：
n10 % 0nma xnmi n10 % 0
n0
n0
意义： 说明汽轮机同样负荷变化下稳定转速变化大小。
速度变动率对不同机组间负荷分配影响： 〔一次调频〕
带根本负荷：δ较大 4%~6% 带尖峰负荷：δ较小 3%~4%
同步器〔转速定值器〕作用：
相
汽机绝对内效率ηi 汽机绝对电效率ηel
对 效 率
×ηt
三、汽耗率和热耗率
1. 汽耗率d
❖ 定义：每发一度电(1kw·h)所消耗的蒸汽量
❖ 单位：kg/(kw·h)
❖ 定义式： 2. 热耗率q
d D0 N el
❖ 定义：每发一度电(1kw·h)所消耗的热量
❖ 单位：kJ/(kw·h)
调整抽汽式汽轮机：中间某几级后抽出蒸汽对外供热 一次调整抽汽、二次抽汽 抽凝式
中间再热式汽轮机
抽背式
供热式汽轮机
按新蒸汽参数分：〔新蒸汽压力〕
低压汽轮机：＜0.1176∽1.47MPa 〔1.2 ∽ 15ata〕
中压汽轮机：2.058∽3.92MPa
〔21 ∽ 40ata〕
高压汽轮机：5.978 ∽ 9.8MPa
热能→动能→机械能
——蒸汽在动叶中膨胀加速，产生反动力推 动叶片旋转作功。
带有一定反动度的冲动级： 〔动叶叶型介于前两者之间〕
注意： 纯冲动级只利用冲动作用原理作功， 带有一定反动度的冲动级和反动级同时利用冲动、反动作用
原理作功。
3. 冲动作用与反动作用
蒸汽流经动叶汽道时有两种情况：
〔1〕. 蒸汽没有加速，只改变方向 ——所产生的离心力〔即冲动力〕
〔2〕有差调节：稳态时不同负荷下对应 不同稳定转速的调节
汽轮机调速系统的组成和工作原理
汽轮机调速系统的组成和工作原理摘要：汽轮机发电机组调速系统动态特征是影响机组安全经济运行的重要因素，电力生产时如果调速系统的性能不好就会使得机组相互安全事故，由于机组甩负荷的方法测得调速系统动态特性的试验方法，这样会影响设备的正常运行，操作步骤很多，所以现在我国的电力生产中不会使用甩负荷的方法来检测调速系统动态特性，还有就是使用甩负荷试验，由光线示波器以模拟量方式记录调速度系统有关参数的动态过程，虽然是直观的，但是数值上还是有一些偏差，由于甩负荷后调速系统部件的动作滞后时间，无法准确的描述系统本质问题，所以为了提高机组运行的可靠性和经济性，探求新的调速系统性能检测与诊断方法，同时了解汽轮机调速系统的组成和工作原理十分必要。
关键词：汽轮机；调速系统；工作原理一、汽轮机调速系统的分类及组成汽轮机调节系统的型式有很多，有机械调速系统、液动调节系统、电液调节系统等，但是其调节的就是转速、功率、压力等数据，所以应设计一个符合需求的调节控制系统，对调节变量进行运算和修改，以保证汽轮机的安全稳定运行，并且调节汽轮机与锅炉之间的控制，以便于满足电力系统的需要。
调速系统性能诊断是以计算机信息处理为核心，在机组检修状态下利用辅助供油系统使调速系统处在工作的状态下，在由液压信号发生器产生的液压扰动信号加到液压调速系统的对应油路上，使得系统按照一定的方式进行动作，计算机会记录有关的信号，在基于数学模型的动态过程参数辨识算法下，得到相关的特征参数，还可以借助动态数字仿真技术，对机组调速系统作甩负荷仿真计算，预测出甩负荷的最高转速，并对调速系统的性能进行分析判断。
其中汽轮机调速系统是由调节油系统、调节汽阀、油动机、调速器、电液转换器等多个系统组成的。
其中调节油系统是提供设备所需的润滑油和调节油，这一系统十分重要，会直接影响设备的使用寿命，在设备启动、停机的时候由油泵供给。
而调节汽阀的作用是改变进入汽轮机内的蒸汽流量。
油动机是调节汽阀的执行机构，而油动机是由错油门、连接体、油缸、反馈系统组成。
汽轮发电机结构及原理
第四节汽轮发电机汽轮发电机是同步发电机的一种,它是由汽轮机作原动机拖动转子旋转，利用电磁感应原理把机械能转换成电能的设备。
汽轮发电机包括发电机本体、励磁系统及其冷却系统等。
一、汽轮发电机的工作原理按照电磁感应定律，导线切割磁力线感应出电动势，这是发电机的基本工作原理。
汽轮发电机转子与汽轮机转子高速旋转时,发电机转子随着转动。
发电机转子绕组内通入直流电流后，便建立一个磁场，这个磁场称主磁极,它随着汽轮发电机转子旋转。
其磁通自转子的一个极出来，经过空气隙、定子铁芯、空气隙、进入转子另一个极构成回路.根据电磁感应定律，发电机磁极旋转一周，主磁极的磁力线北装在定子铁芯内的U、V、W三相绕组（导线)依次切割，在定子绕组内感应的电动势正好变化一次，亦即感应电动势每秒钟变化的次数,恰好等于磁极每秒钟的旋转次数.汽轮发电机转子具有一对磁极(即1个N极、一个S极），转子旋转一周，定子绕组中的感应电动势正好交变一次(假如发电机转子为P对磁极时，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势交变P次）。
当汽轮机以每分钟3000转旋转时,发电机转子每秒钟要旋转50周，磁极也要变化50次，那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次，这样发电机转子以每秒钟50周的恒速旋转，在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势，即频率为50Hz的三相交变电动势。
这时若将发电机定子三相绕组引出线的末端（即中性点）连在一起。
绕组的首端引出线与用电设备连接，就会有电流流过，这个过程即为汽轮机转子输入的机械能转换为电能的过程.二、汽轮发电机的结构火力发电厂的汽轮机发电机皆采用二极、转速为3000r/min的卧式结构.发电机与汽轮机、励磁机等配套组成同轴运转的汽轮发电机组.发电机最基本的组成部件是定子和转子。
为监视发电机定子绕组、铁芯、轴承及冷却器等各重要部位的运行温度，在这些部位埋置了多只测温元件,通过导线连接到温度巡检装置，在运行中进行监控，并通过微机进行显示和打印。
汽轮机的基本原理及其附属设备介绍
汽轮机的基本原理及其附属设备介绍一、汽轮机的基本原理1、汽轮机的组成汽轮机又名蒸汽透平机(steam turbine)，是将蒸汽的热能转换成机械能的一种旋转式原动机。
（1）汽轮机的组成：转子和静子。
（2）转子：转动部分的总称。
包括：转轴、叶轮、叶片、联轴器及其附件。
（3）静子：不转动部分的总称。
包括：汽缸、进汽机构、排汽机构、汽封、滑销系统、轴承和盘车装置等。
汽轮机工艺图2、汽轮机分类汽轮机的分类3、背压式汽轮机排汽直接用于工业或供热，排汽压力高于大气压力，没有凝汽器。
当排汽作为其他中低压汽轮机的工作蒸汽时，称为前置式汽轮机,因此没有冷源损失，能量利用率高，但发电量完全由热负荷决定。
(凝汽式机组排汽在凝汽器中被冷却水带走的热量为2140-2220kJ/kg,称为冷源损失,而蒸汽带入汽轮机的热量3400kJ/kg左右)背压式汽轮机4、调节抽汽式汽轮机从汽轮机某级后抽出一定压力的部分蒸汽对外供热，其余排汽仍进入凝汽器。
由于热用户对供热压力有一定的要求，需要对抽汽压力进行自动调节（用于回热抽汽的压力无需调节)，因而汽轮机装备有抽汽压力调节机构，以维持抽汽压力恒定故称为调节抽汽。
根据用户需要，有一次调节抽汽和两次调节抽汽。
揭去上汽缸的国产30万汽轮机汽缸和转子图5、汽轮机的级、级内能量转换过程（1）汽轮机的级：静叶栅动叶栅是汽轮机作功的最小单元。
能量转换过程（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，首先在喷嘴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。
能量转换过程（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进、出动叶通道时其动能的变化量。
汽轮机旁路系统的构成、作用及工作原理
汽轮机旁路系统的构成、作用及工作原理发布时间：2010-4-13 9:54:00 点击数：45汽轮机旁路系统是现代单元机组热力系统的一个组成部分。
它的功能是，当锅炉和汽轮机的运行情况不相匹配时，即锅炉产生的蒸汽量大于汽轮机所需要的蒸汽量时，多余部分可以不进入汽轮机而经过旁路减温减压后直接引入凝汽器。
此外，有的旁路还承担着将锅炉的主蒸汽经减温减压后直接引入再热器的任务，以保护再热器的安全。
旁路系统的这些功能在机组启动、降负荷或甩负荷时是十分需要的。
例如，当机组冷态启动时，在汽轮机冲转、升速或开始带负荷时锅炉产生的蒸汽量要比汽轮机需要的蒸汽量大，此时旁路系统可作为启动排汽用。
这样，锅炉可以独立地建立与汽轮机相适应的汽温和汽压，保证二者良好的综合启动，从而缩短了机组的启动时间，也延长了汽轮机的使用寿命。
与向空排气相比及回收了工质，又消除了噪音污染在机组迅速降负荷时，要求汽轮机迅速关小主气门，而同时锅炉只可能缓慢的降负荷，即锅炉跟不上要求，此时旁路系统起着减压阀的作用。
这种情况下，旁路系统的存在使锅炉能独立与汽轮机而继续运行。
降负荷幅度越大，越迅速，越显示其优越性。
对于甩负荷事故情况，旁路系统能使锅炉保持在允许的蒸发量下运行，把多余的蒸汽引往凝汽器。
让运行人员有时间去判断甩负荷的原因，并决定锅炉负荷是应进一步下降还是继续保持下去，以便汽轮发电机组很快重新并网。
可见，旁路系统十分有利于单元机组的启动，也使机组运行具有很好的适应性，保证了启、停工况时的正常工作，并能在负荷急剧变动时起重要的保护作用。
关于旁路系统的成本，由于它具有减少机组的启动损失、缩短启动时间、汽轮机能在低应力下启动以及投运方便等益处而能很快回收。
常用的汽轮机旁路有高压旁路(亦称I级旁路)、低压旁路(亦称Ⅱ级旁路)和I级大旁路。
高压旁路可使多余蒸汽不进入汽轮机高压缸而直接进入再热器，蒸汽的压力和温度通过减温减压装置使蒸汽参数降至再热器人口处的蒸汽参数。
最新火电厂汽轮发电机组工作原理及结构
蒸汽在汽缸的流动方向
1.
按工作原理分类
冲动式汽轮机：按冲动作用原理（蒸汽在喷嘴中膨胀，
在动叶中不膨胀）工作。
汽 轮 机
反动式汽轮机：按反动作用原理（蒸汽在喷嘴和动叶中
均膨胀）工作。
冲动反动联合式汽轮机：冲动级+反动级组合
2. 按热力特性分类
纯凝汽式 凝汽式汽轮机 汽 轮 机 有回热抽汽的凝汽式 （简称凝汽式） 背压式汽轮机：排汽压力高于大气压。 供热式汽轮机 调节抽汽式汽轮机：部分蒸汽抽出
，
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21
。
。
火力发电厂是由四大系统组成
1 .汽水系统 2.燃烧系统 3.电气系统 4.控制系统 为了让大家对汽轮机内部有个感性认 识，我先给大家放一个三维小视频。
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22
汽轮发电机工作流程图
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中国核电站分布图
原理：1个中子进入铀235原子核以后，原子就变的不稳 定，分裂成2个较小质量的原子核，这就是核裂反应， 产生很大的能量的同时，还会放出2-3个中子和其他射 线，这些中子再次进入铀235原子核，不断重复上述核 裂变反应。
5.水力发电：利用水的势能推动水轮机转 动，带动发电机转动发电。
并经压力调整后对外供热；其余做完功后排 凝汽器。
中间再热式汽轮机：新蒸汽→高压缸→再热器→中压缸→
低压缸→ 凝汽器。
二、汽轮机的型号 1.产品型号： 汽轮机类型 额定功率 - 蒸汽参数 - 设计序数 2.汽轮机型号的汉语拼音代号： N—凝汽式；B—背压式；C—一次调节抽汽式； CC—二次调节抽汽式；CB—抽汽背压式。 3.机组型号例子： N100-8.83/535 N600-16.7/538/538-1 B50-8.82/0.98 CC50-8.82/0.98/0.118 CB25-8.82/0.98/0.118
汽轮机原理及构造
东热电厂1#机汽轮机概述
3、转子 转子为套装式柔性转子，各级叶轮间
由汽封套筒隔开，叶轮及汽封套筒配套于 主轴上，与轴间装有轴向平键，转子前部 有主油泵体、轴向位移挡油盘、转速传感 器发讯齿轮，后部有刚性联轴器与发电机 直联，汽机端半联轴器带有盘车齿轮。
4、 固定部分
汽缸是由前汽缸、中汽缸、后汽缸组成，后汽缸尾部设有 汽缸导板，作后汽缸轴向导向，后汽缸上有圆柱销线和导板平键 中心线的交点作为后缸的死点，前汽缸与前轴承座采用下猫爪结 构联结，后汽缸与冷凝器是直接连接的，在后汽缸的上半部装有 一个薄膜式安全阀。高低压喷嘴组为焊接式结构，低压段3～7级 采用铸造隔板，其余采用带焊式结构。低压蒸汽室与汽缸分为两 体。前轴承座为铸造结构，内装有推力轴承、主轴承、转速表及 传动机构、调节器、危急遮断油门、轴向位移遮断油门、磁力断 路油门、轴向位移传感器、轴承温度计、轴瓦测温铜热电阻出线 插头座，前轴承座安装在前座架上，结合面上有纵向滑销，可以 沿轴向在前座架上滑动，以使汽缸膨胀时自由伸长，机头装有热 膨胀指示器，可显示汽缸热膨胀数值及报警。后轴承座与后汽缸 一体为铸造结构，内有汽轮机后轴承、发电机前轴承、盘车装置 、联轴器护罩、轴承温度计、轴瓦测温铜热电阻电线插头座。轴 承分前后轴承，直径为Φ200，汽机推力轴承和前轴承组成球面 联合轴承，推力轴承为摆动瓦块式，主推力瓦块10块，副推力瓦 块10块。主推力瓦回油处设有二个调节针阀，可根据回油温度调 节油流量。前后轴承为椭圆轴承，轴瓦上装有小型铜热电阻。
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
汽轮机控制系统
图3-7中的高压调节阀的顺序阀开启顺序
可设计为GV1/GV2，GV3 GV4，即GV1和
GV2同时开启，然后是GV3，GV4最后开
启。关闭顺序与此相反。 高压缸配汽
高压调节阀GV2
高压调节阀GV4
Ⅱ
Ⅳ
高压调节阀GV3
Ⅲ
Ⅰ
高压调节阀GV1
高压主汽阀TV1
高压主汽阀TV2
过热器蒸汽 图3—7汽轮机阀门布置图
4
4
4
LiSIN LiSEQ Li
i 1
i 1
i 1
显然，这个问题有很多解。为简化问题， 可以设定边界条件：
Li Fi (LiSIN , LiSEQ )
满足该边界条件的最简单解是
Li kSIN LiSIN kSEQ LiSEQ
式中：kSIN为单阀系数；kSEQ为顺序阀系数。 当阀门处于单阀方式时：kSIN =1, kSEQ=0 当阀门处于顺序阀方式时： kSIN =0, kSEQ=1
图3-9 顺序阀控制各阀位计算
高压调节阀阀位指令及阀切换
在单阀／顺序阀方式切换时，一个很重 要的问题是尽量避免阀门的抖动和负荷的 波动，做到均衡平稳地切换。为此，要求 阀门管理回路在实现方式切换期间，保持 通过阀门的总流量不变。为此，把整个切 换分成若干步进行，经过若干个有限的控 制周期完成切换。
控
制
调 节 投 入级 压 力
并 网
机 及 阀 门
液 转 换 、 油
动
蒸 汽 容 积
投
控
入
制
调
频
投
K1
入
频率 校正
调节级压 力测量
功率 测量
中
、
中 间 再 热 器
第16课时单元_电厂热力设备及运行_第09章_汽轮机工作原理
质的汽化潜热重新在循环中得到利用，减少工质冷源损失，
漏入空气，回收工质和热量。
汽轮机设备的组成：
供油设备：供给机组调节、保安、轴承润滑和顶轴等处的
工作用油。
旁路设备：机组启动期间，使蒸汽和再热蒸汽参数尽快达
到汽轮机冲转要求；机组正常运行期间，协调机炉之间蒸
汽量；机组甩负荷或运行工况急剧变化时，排出锅炉产生 的过量蒸汽。旁路系统还可用于保护锅炉再热器。 调节保护系统：控制汽轮机转速，使汽轮机发电机能并入 电网；在外界负荷变化时及时地调节汽轮机功率，以满足 用户用电量变化的需要，同时保证汽轮发电机组的工作转 速在正常允许范围内。
喷嘴中的热力过程
２.喷嘴出口汽流的理想速度
1 2 1 2 h0 h1t c1t c0 2 2
2 c1t 2(h0 h1t ) c0
(9 1) (9 2)
h0 喷嘴叶栅进口蒸汽的焓，j / kg。 c0 喷嘴叶栅进口蒸汽的速度，m / s。 h1t 喷嘴叶栅出口蒸汽的理想焓，j / kg。 c1t 喷嘴叶栅出口蒸汽的理想速度，m / s。
四、作业
（1）汽轮机本体由哪些部件组成？ （2）汽轮机的辅助设备主要有哪些？
图9-6 冲动级工作原理
二、冲动级 的工作原理
单级汽轮机：由一个 级构成的汽轮机。 多级汽轮机：由多个 级构成的汽轮机。
图9-7 单级冲动级汽轮机结构简图
1-轴；2-叶轮；3-动叶栅；4-喷嘴
三、反动级的工作原理
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， 改变方向会对叶片产生一 个冲动力，膨胀加速会对 叶片产生一个反作用力，
原动机：拖动发电机旋转发电的机械或设备。 汽轮机：把蒸汽的热能转换为机械能，拖动其它机械 转动的原动机。 汽轮发电机组：汽轮机与发电机的组合体。 汽轮机设备：汽轮机本体及其辅助设备由管道和阀门 连成的一个整体。
《汽轮机原理》第09章01
（1）满足用户足够的电力（数量、质量）；
（2）保证汽轮发电机组始终在额定转速左右运行。
* *
除了调速系统之外，汽轮机组还必须具有保护系统（超速保护、轴
向位移保护等）。
2
3.
汽轮发电机组转子运动方程式：
机组在工作时，作用在转子上的力矩有三个：蒸汽主力矩、发电机
反力矩、摩擦力矩（图9-1）。在稳定状态下，三者的代数和为零：
二、汽轮机调速系统的基本原理
（一）具有一级放大的汽轮机液压调速系统（图9-5） 图9-5a是具有一级放大的汽轮机液压调速系统：图9-5b是其方框图。 1. 2. 主要部件：调速器，滑阀（错油门），油动机，调节阀。 油路：Po---高压油，Pn---排油。
图9-5a,b
8
3. 工作原理：
当外界负荷N减少，机组转速n升高，调速器飞锤向外扩张，滑环A上
18
1.波纹管—蝶阀放大器（图9-12 ）：
（1）结构：主同步器，主同步器，杠杆，波纹管，碟阀。
油路：一次油压
p1
p2 进入波纹管下油室，二次油压
从油口S排出。
Байду номын сангаас
p 2、主同步器弹簧力、主同步器弹簧力，四个力在杠杆上保 p1 、 力平衡：
持平衡，油口S有一定开度。
（2）工作原理：
当转速n升高，一次油压
11
第二节
汽轮机机械液压调节系统
汽轮机机械液压调节系统是理解汽轮机调节的基础，应予以了解。
一、机械液压调节系统的典型元件
（一）转速感受器 转速感受器是测量汽轮机转速信号并转换成其他物理量的元件。它是 利用将部件的离心力转换成位移信号或压力变化信号的原理。离心式转速感 受器的分类如下图：
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幅度较大、周期较长，有一定可预 测性。大于5%，分级。
第三类变化
幅度大、周期长，由生产、生活和 气象等节律引起的。
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频率一次调整
利用汽轮机转速控制或调节器，感受电网频 率(周波)变化改变有功功率输出，维持同步区 域发电输出与电网负荷平衡。这样的调节过程 称为一次调频。
方式的切换。
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模拟电液调节(AEH analog electric hydraulic
control)
转速感受器将转速信号转变为模拟电信号，中间放大及配汽特 性的非线性校正采用模拟电路，控制信号与油动机行程反馈信号 差动后经功率伺服放大输入到电液转换器(或称电液伺服阀)，控 制油动机的行程。系统得到简化，控制精度得到提高，但模拟电 路存在温漂、时漂，复杂非线性校正和控制算法难以实现。
，即改变进汽量和焓降，使蒸汽的驱动力矩与电磁阻力 矩及摩擦力矩相平衡。故汽轮机调节系统有时称为调速 系统。
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电网有功负荷变化的基本特征
电网有功负荷随人们生活、工作节 律而变。基本特征是以24小时为周期 的大幅、慢变上迭加随机、小幅、快 变波动。
第一类变化
幅度小、周期短，具有随机性。幅 度小于5%，秒级。
锅炉
主汽门 调节汽门
发电机 转速
汽轮机 功率
图6-1 汽轮机调节保护系统原理性框图
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再热器 过热器
HP IP
M em M f
LP
GEN
M st
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为什么叫调速系统？ 当外界电负荷增大时，发电机的电磁阻力矩增大，
导致转子的转速下降，反之，转子的转速上升。 因此，汽轮机应根据转速偏差改变调节汽门的开度
一次调频为有差调节，汽轮机功率的改变量 正比于频率偏差。很明显，一次调频后满足了 外界负荷要求，但并不能保持电网频率不变。
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频率二次调整
变化周期较长、变动幅度较大，有一定可预 测性。为在电网一次频率调整后，消除频率偏 差，通过调频机组或调频电厂，平移调节系统 静态特性线，改变调频机组的输出功率，补偿 电网负荷的静态频率特性产生的功率变化，使 电网频率维持在额定值。调频器来调整。
b.恶性故障保护：
对低真空、低润滑油压、大胀差、高振动等危及机组安 全的恶性故障，发生时必须快速停机。
调节保护系统全称为控制系统。调节部分控制调节汽门， 保护部分控制主汽门，但在主汽门关闭时，保护系统信号作用于 调节系统，使调节汽门同时关闭。
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调节系统
其它保 保护系统 护信号
第九章 汽轮机控制系统
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9—1 汽轮机控制系统的任务和系统组成 9—2 汽轮机机械液压调节系统 9—3 汽轮机控制系统的工作特性 9—4 中间再热汽轮机控制保护的特点 9—5 汽轮机的数字电液控制系统 9—6 DEH的计算机系统 9—7 DEH的系统特性 9—8 供热式汽轮机的控制
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2.调节系统的种类
机械液压调节（MHC:mechanical hydraulic
control ) 系统由纯机械(如杠杆、曲柄、凸轮等)、
液压(错油门、油缸等)部件组成。 系统复杂，控制精度低，维修困难，可靠性
较差。如图所示，这种系统的控制器是由机械 元件组成的，执行器是由液压元件组成的。
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3.安全保护系统
a.甩负荷保护:
机组运行中一旦从电网中解列、甩去全部电负荷，汽轮 机巨大的驱动力矩可使转子快速飞升，为防止超速毁机事故发生 ，要求调节汽门在极短的时间内全行程关闭。在事故工况下为有 效切断汽轮机的蒸汽供给，还必须设置主汽门，即使调门关闭不 快或关闭不严时，也能防止机组超速。
造成“
内扰” 蒸汽压力的变化将影响蒸汽的作功能力，使蒸汽流量和机
组功率之间的比例关系受到影响，就是说，1kg蒸汽作功能力产
生变化。 即：同样的转速变化得不到相应的功率变化，不能适应外
界负荷变化的要求。这样，机组转速仍将继续变化，易引起电网 频率和调节系统的不稳定。
引入功率大反馈，即功率偏差信号，对机组功率和转速（ 频率）的调节。
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二、汽轮机控制系统的基本原理
1.原理性调节系统
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2.机械液压调节系统
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三、汽轮机调节系统的组成和种类
1.基本组成
转速感受机构 转子转速转变为一次控制信号 中间放大机构 中间功率放大 油动机 执行机构 配汽机构 油动机行程与蒸汽流量非线性校正机构 同步器 单机时改变机组转速和并网时改变机组功率 启动装置 启动冲转、提升转速至同步器动作转速
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机械液压调节特点
1.通常只具有窄范围的闭环转速调节功能和超速跳闸功能； 2.且系统的响应速度较低．由于机械间隙引起的迟缓率较大； 3.静态特性是固定的，不能根据要求任意改变； 4.可靠性较高； 5.能满足机组运行的基本要求，至今仍在使用； 6.配汽机构为固定机械机构，无法实现喷嘴、节流等多种运行
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功率 功率设定 转速调节、
功率调节、 汽压 功—频调节 转速 控制运算
功率 电液 中间
PID
放大器 转换器 放大器 油动机 汽轮机 发电机
图6-7 汽轮机模拟电液调节系统框图
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数字电液调节（DEH digital electric hydraulic control）
转速信号：转速感受器产生的转速脉冲，经计算机脉冲计数器计 数后，
功率等信号：由A/D转换变为数字信号。 中间放大及配汽：非线性校正几各种复杂控制算法由软件实现。 特点：系统简单，控制精度高，可靠性强，维修方便，自动控制
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第一节 汽轮机控制系统的任务和系统组成 一、发
外界负荷
电网频率
一次调频
同步器动作
动作
锅炉协调动作
与外界平衡
机组转速 调节阀 转速恢复
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2.功率频率调节
对于单元制中间再热机组，因有中间热容存在。
外扰 机组负荷变化 锅炉出口压力