火电厂汽轮机设备及运行(整理笔记)

火电厂汽轮机设备及运行

0-1 火电厂朗肯循环示意图

1-2 蒸汽在汽轮机中膨胀做功，将热能转换为机械能；

2-3 蒸汽在凝汽器中凝结成水；

3-4 给水在给水泵中升压；

4-1 工质在锅炉中定压加热。（4’-1’+2’-1 为一次再热式汽轮机在锅炉内的吸热过程）

第一章 概述

第一节 汽轮机的分类和国产型号

一、汽轮机分类

（一）按工作原理分

（1）冲动式汽轮机

（2）反动式汽轮机

冲动式汽轮机与反动式汽轮机比较

1. 反动级的汽流特点和结构特点

• 反动级的反动度

• 反动级的汽流特点

级的速度三角形左右对称，蒸汽在两种叶栅通道中流动情况基本（动叶栅用相对坐标系）。因此，静叶片和动叶片可采用同一叶型，简化了叶片制造工艺，且余速利用系数较高，提高了汽机的相对内效率。这样的静叶片和动叶片互称镜内映射叶片。

• 结构特点

由于叶栅前后压差较大，为了减小轴向推力，不采用叶轮，而是将动叶装在转鼓的外缘上。与此相对应的隔板，也没有大幅面的隔板题，而是一个径向尺寸不大的内环，称之为持环。

反动级动静间的轴向间隙可取得大一些（一般为8—12mm)，轴向间隙增大使动叶进口处汽流趋于均匀，降低了汽流对叶片的激振力；且允许较大的胀差，对机组变负荷有利。

而冲动式汽轮机由于动叶入口速度高，一般级内的间隙均取得较小（如5—7mm ）。

2. 反动级与冲动级的效率比较

• 叶栅损失

反动级动叶入口蒸汽速度低，蒸汽在动叶栅中为增速流动，且转向角度小，使附面层增厚

S T

趋势变小，既降低了叶型损失，也减小了端部损失。因此反动级的叶栅损失明显小于冲动级，这是反动级的最大优点。

•漏汽损失由于反动级采用转鼓式结构，隔板内径较冲动级大，增大了隔板漏汽面积和漏汽量；同时由于动叶前后压差大，所以叶顶漏汽损失也增加。

3.整机的特点

•喷嘴调节的反动式汽轮机调节级通常采用冲动级，以避免“死区”弧段漏汽损失太大；

•采用平衡活塞来平衡部分轴向推力，增加了轴封漏汽损失，这是反动式汽机的主要问题；

•在同样的初终参数下，反动式汽轮机的级数比冲动式多。但由于冲动级隔板较厚，所以整机轴向尺寸倒不一定长。

如上汽300MW，35级；东汽冲动式28级。

二）按热力特性分

（1）凝汽式汽轮机(N) 排汽进入凝汽器

（2）背压式汽轮机（B）排汽压力高于大气压力。一般用于供热，以热定电；

（3）调整抽汽式汽轮机（C、CC) 可同时保证热、电两种负荷单独调节

（4）抽汽背压式（CB)

（5）中间再热式能提高排汽干度；合理的选择再热压力还可提高平均吸热温度，提高朗肯循环效率。三）按主蒸汽参数分

（1）高压汽轮机主蒸汽压力6~10MPa；

（2）超高压汽轮机主蒸汽压力12~14MPa；

（3）亚临界汽轮机主蒸汽压力16~18MPa；

（4）超临界汽轮机主蒸汽压力>22.2MPa

二、国产汽轮机型号

ΔXX——XX——X

例：N600—24.2／538／566

CC50-8.83/0.98/0.118

第二节N300-16.7/538/538汽机简介

亚临界、单轴、一次中间再热

双缸排汽

高压缸：1个单列调节级+11个压力反动级

中压缸：9个压力反动级

低压缸：2×7个压力反动级

给水回热系统：3高加+1除氧+4低加

末级叶片长度：869mm

额定新汽流量：907 t/h

保证净热耗率：7921kJ/kW.h

背压： 4.9kPa(进水温度20 ℃)

给水温度（TRL工况）：273 ℃

2 ×50％容量的汽动给水泵+50%容量的启动及备用电动给水泵

热耗率保证

机组THA工况的保证热耗率不高于如下值：7572kJ/(kW.h)

THA工况条件下的热耗率按下式计算不计入任何正偏差值）

汽轮机能承受下列可能出现的运行工况：

a) 汽轮机轴系，能承受发电机及母线突然发生两相或三相短路或线路单相短路快速重合闸或非同期合闸时所产生的扭矩

b) 机组甩去外部负荷后带厂用电运行时间不超过1分钟

c) 汽轮机并网前能在额定转速下空转运行，其允许持续运行的时间，能满足汽轮机启动后进行发电机试验的需要

d) 汽轮机能在低压缸排汽温度不高于80℃下长期运行。当超过限制值时，应投入喷水系统使温度降到允许的范

围内

第二章汽轮机本体

汽轮机本体包括：

1. 静止部分

汽缸、喷嘴室、隔板、隔板套、静叶栅、汽封、轴承、轴承座、滑销系统等

2. 转子部分

主轴、叶轮（或转鼓）、动叶栅、联轴器等

一、高中压缸采用双层缸

将一定压力的蒸汽引入夹层，使蒸汽的总压差、温差分别由内、外壁承担。减小单层汽缸壁厚、法兰厚度，减小热应力

本图是高压缸排汽用作夹层冷却

不同的冷却蒸汽决定了内、外缸的压差和温差

一般汽缸都是上下缸结构，中间通过法兰螺栓连接

但大机组、尤其是超临界机组高压缸为了减小热应力，采用了一些其它方式。

西门子公司：外缸为圆筒形结构；内缸有中分面，用螺栓固定；内缸受外缸约束、定位。

石洞口二电厂（ABB）、元宝山电厂等

内缸无法兰螺栓，而采用7只钢套环将上下缸热套紧箍成一圆筒，仅在进汽部分加四只螺栓来加强密封。

同时外缸可采用较薄的法兰和细螺栓，减小对汽机启停的限制。

二、高中压分流合缸

优点：

1.高温区集中在汽缸中部，夜间停机或周末停机温度衰减慢，启动热应力小，适合两班制运行；

2.两端的温度、压力均较低，从而减少了对轴承和端部汽封的影响，改善了运行条件；

3.减少了轴承数，可缩短主轴长度。

缺点：

高中压转子合一而变长、变粗，ncr1降低、汽封漏汽量增大，热耗增大

三、配汽方式

1. 节流配汽进入汽轮机的所有蒸汽都经过一个或几个同时启闭的调节阀，第一级为全周进汽，没有调节级。结构简单，启动或变负荷时第一级受热均匀，且温度变化小，热应力小。

缺点：低负荷时节流损失太大。

西门子公司超临界机组采用，

额定负荷下降低热耗0.5%。

2. 喷嘴配汽将第一级分成3~6个喷嘴组，各组相互隔开，各有一个调节汽门控制。依次开启可减少节流损失。

缺点：调节级存在部分进汽损失且受热不均；调节级余速不能利用。且负荷下降时高压缸各级温度变化大。

3. 节流-喷嘴联合配汽

现代汽轮机大都设置了阀门状态管理功能，可实现配汽方式的切换。

低负荷时采用节流配汽，牺牲经济性换安全性。高负荷时采用喷嘴调节，提高效率。

例：北仑港600MW亚临界机组有4个调节汽门，

1#、2#、3#高压调节汽门同步调节，定-滑-定的混合滑压运行方式

0~50%额定负荷范围内定压（8.72MPa)运行，1、2、3号门同时开启直到全开；

50% ~94.3% 机组滑压运行，到压力16.7MPa;

94.3 %~103.4% 4#阀参与调节，定压运行

四、滑压运行

当负荷降低时，进汽压力和负荷同时降低，使进汽的容积流量不变，汽门开度不变，减小进汽节流损失；同时进汽温度不变，使各级的温度变化小，负荷适应能力强。

1.纯滑压运行

2.节流滑压运行

3.定-滑-定运行方式

滑压运行的特点：采用滑压运行降负荷时，