汽轮发电机系统

汽轮发电机系统

汽轮机在火电厂中的地位

自然界中能够产生能量的资源称为能源。电力工业是能源转换的工业，它把一次能源（如煤炭、石油、天然气、水能风能、核聚变能等）转化为电能，使之成为通用性更强的二次能源。

汽轮机是以水蒸汽为工质，将热能转变为机械能的外燃高速旋转式原动机。它具有单机功率大、效率高、运转平稳、单位功率制造成本低和使用寿命长等优点。在现代火电厂和核电站中，汽轮机是用来驱动发电机生产电能的，故汽轮机与发电机的组合称为汽轮发电机组，全世界由汽轮发电机组发出的电量约占各种形式发电总量的80%左右。汽轮机还可用来驱动泵、风机、压气机和螺旋浆等。所以汽轮机是现代化国家重要的动力机械设备。

汽轮机设备是火电厂的三大主要设备(汽轮机，发动机，电动机之一，汽轮机设备及系统包括汽轮机本体、调节保安油系统、辅助设备及热力系统等。汽轮机本体是由汽轮机的转动部分（转子）和固定部分（静体或静子）组成；调节保安油系统主要包括调节汽阀、调速器、调速传动机构、主油泵、油箱、安全保护装置等；辅助设备主要包括凝汽器、抽气器（或水环真空泵）、高低压加热器、除氧器、给水泵、凝结水泵、凝升泵、循环水泵等；热力系统主要指主蒸汽系统、再热蒸汽系统、凝汽系统、给水回热系统、给水除氧系统等。

汽轮机的分类：

一、按工作原理分类：

①冲动式汽轮机。主要由冲动级组成，蒸汽主要在喷嘴叶栅（或静叶栅）中膨胀，在动叶栅中只有少量膨胀。

②反动式汽轮机。主要由反动级组成，蒸汽在喷嘴叶栅（或静叶栅）和动叶栅中都进行膨胀，且膨胀程度相同。

二、按热力特性分：

①凝汽式汽轮机：蒸汽在汽轮机中膨胀作功后，进入高度真空状态下的凝汽器，凝结成水。

②背压式汽轮机：排汽压力高于大气压力，直接用于供热，无凝汽器。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。

③调整抽汽式汽轮机：从汽轮机中间某几级后抽出一定参数、一定流量的蒸汽(在规定的压力下)对外供热，其排汽仍排入凝汽器。根据供热需要，有一次调整抽汽和二次抽汽之分。

④中间再热式汽轮机：蒸汽在汽轮机内膨胀作功过程中被引出，再次加热后返回汽轮机继续膨胀作功。

背压式汽轮机和调整抽汽式汽轮机统称为供热式汽轮机。目前凝汽式汽轮机均采用回热抽汽和中间再热。

三、按主蒸汽参数分

进入汽轮机的蒸汽（初蒸汽或者主蒸汽）参数是指进汽的压力和温度，按不同的压力等级可分为：

①低压汽轮机：主蒸器压力小于1.47Mpa;

②中压汽轮机：主蒸器压力为1.96---3.92Mpa;

③高压汽轮机：主蒸器压力为5.88---9.8Mpa;

④超高压汽轮机：主蒸器压力为11.77---13.93Mpa;

⑤亚临界压力汽轮机：主蒸器压力为15.69---17.65Mpa;

⑥超临界压力汽轮机：主蒸器压力大于22.15Mpa;

⑦超超临界压力汽轮机：主蒸器压力大于32Mpa。

此外按汽流方向分类可分为轴流式、辐流式、周流式汽轮机；按用途分类可分为电站

汽轮机、工业汽轮机、船用汽轮机；按汽缸数目分类可分为单缸、双缸和多缸汽轮机；按机组转轴数目分类可分为单轴和双轴汽轮机；按工作状况分类可分为固定式和移动式汽轮机。

汽轮机本体

汽轮机本体是汽轮机设备的主要组成部分，它由转动部分（转子）和固定部分（静体或静子）组成。转动部分包括动叶栅、叶轮（或转鼓）、主轴和联轴器及紧固件等旋转部件；固定部件包括汽缸、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。

本节将主要介绍国产优化引进型300MW 汽轮机组（指阳逻电厂机组，简称本机组）本体部分各主要零部件的作用、构造特点及有关系统，并同国内外同类型机组作一简要比较。

一、叶片

1、叶片的分类

叶片按用途可分为动叶片（又称工作叶片，简称叶片）和静叶片（又称喷嘴叶片）两种。

动叶片安装在转子叶轮（冲动式汽轮机）或转鼓（反动式汽轮机）上，接受喷嘴叶栅射出的高速汽流，把蒸汽的动能转换为机械能，使转子旋转。

静叶片安装在隔板或汽缸上，在反动式汽轮机中，起喷嘴作用；在速度级中，作导向叶片，使汽流改变方向，引导蒸汽进入下一列动叶片。

2、叶片的结构：

叶片一般由叶根、工作部分（或称叶身、叶型部分）、叶顶连接件（围带或拉金）组成。

（1）叶根

叶片通过叶根安装在叶轮或转鼓上。叶根的作用是紧固动叶，使其在经受汽流的推力和旋转离心力作用下，不至于从轮缘沟槽里拔出来。因此要求它与轮缘配合部分要有足够的强度且应力集中要小。它的结构型式取决于转子的结构型式、叶片的强度、制造和安装工艺要求和传统等。常用的结构型式有T型、叉树型和枞树型等。

（2）工作部分（或称叶身、叶型部分）

叶型部分是叶片的基本部分，它构成汽流通道。叶型部分的横截面形状称为叶型，其周线称为型线。为了提高能量转换效率，叶型部分应符合气体动力学要求，同时还要满足结构强度和加工工艺的要求。

由于工作原理的差别，冲动式叶片与反动式叶片的叶型不同。

二、转子

汽轮机的转动部分总称转子，它是汽轮机最重要的部件之一，担负着工质能量转换及扭矩传递的重任。转子的工作条件相当复杂，它处在高温工质中，并以高速旋转，因此它承受着叶片、叶轮、主轴本身质量离心力所引起的巨大应力以及由于温度分布不均匀引起的热应力（不平衡质量的离心力还将引起转子震动）。另一方面，蒸汽作用在动叶栅上的力矩，通过转子的叶轮、主轴和联轴节传递给发电机或其它工作机。所以转子要有很高的强度和均匀的质量，以保证它安全工作。运行中要特别注意转子的工作状况。任何设计、制造、安装、运行等方面的工作上的疏忽，均会造成重大事故。按主轴与其它部件间的组合方式，转子可分为套装转子、整锻转子、焊接转子和组合转子四大类。一台机组采用何种类型转子，由转子所处的温度条件及各国的锻冶技术来确定。

三、汽缸与滑销系统

1、汽缸