发电厂汽轮机设备及其系统
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第一节 概 述
汽轮机是用具有一定温度和压力的蒸汽来做功的回转式原动机。它是在 !" 世纪末 期出现的。从 !"#$ 年瑞典工程师拉伐尔制造出第一台功率仅有 % 马力的汽轮机起，至 今汽轮机制造业已有一百多年的历史。在这一百多年中，随着时间的推移，汽轮机制造 业发展速度越来越快。现在，单机容量为 !&$$’ ( 的汽轮机已在美国投产。
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冲动作用原理。
第一章 汽轮机基本知识
图 ! " # " ! 冲动式汽轮机简图 #—轴；!—叶轮；$—动叶片；%—喷嘴
现以半圆形叶片为例（图 ! " # " $），说明高速汽流流经动叶栅时，对叶片产生冲动力 的原理。喷嘴中流出的高速汽流，以 !# 的速度进入叶片，然后以与 !# 平行而方向相反的 速度 !! 流出。由于汽流沿圆形叶片壁面不断改变方向作圆周运动，故每一个汽流微团 都将产生一个离心力作用在叶片上，图中 "&、"’、"( 分别表示作用在叶片 #、$、! 各点的 离心力。 # 点的离心力 "& 可分解成水平方向分力 "&)和垂直方向分力 "&*，! 点处的离心 力 "( 也分解成水平方向分力 "()和垂直方向分力 "(*，同理，其它各点的离心力都可分解 成水平方向的分力和垂直方向分力。假定汽流在流动中没有损失，则对应点 # 点与 ! 点 及其它各对应点处的离心力相等，即对应点处的垂直方向分力大小相等而方向相反，互 相抵消（如 "&* + "(* , -）。因而所有水平方向的分力的合力就是作用在叶片上圆周方向 的作用力，它推动叶轮旋转作功。
图 $ % & % & 汽流对小车的作用
在汽轮机中（图 $ % & % $），蒸汽在喷嘴 # 中产生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变 成动能。高速汽流流经动叶片 ! 时，由于汽流方向改变，产生了对叶片的冲动力，推动叶 轮 $ 旋转作功，将蒸汽的动能转变成轴旋转的机械能，这种利用冲动力作功的原理，称为
（二）单级冲动式汽轮机 图 ! " # " $ 为单级冲动式汽轮机工作原理简图。蒸汽在喷嘴中产生膨胀，压力由 ! %
降至 ! # ，流速从 "% 增至 "# ，将蒸汽的热能转变为动能。蒸汽进入动叶栅后，改变汽流方 向，产生冲动作用力使叶轮旋转作功，将蒸汽动能转变为转子机械能，蒸汽离开动叶栅的 速度降至 "! 。由于蒸汽在动叶栅中不产生膨胀，所以动叶栅前后压力相等，即 ! # & ! ! 。
阻碍而改变其速度，同时给阻碍它的物体一个作用力，这个作用力称为冲动力。冲动力 的大小取决于运动物体的质量和速度变化：质量越大，冲动力越大；速度变化越大，冲动 力也越大。若阻碍运动的物体在此力作用下，产生了速度变化，则运动物体就做了机械 功。例如，将高速汽流冲击在一个静止的小车上（图 $ % & % &）则汽流的速度发生变化，对 小车产生冲动作用力，使小车向前移动而作功。小车所做的功即为汽流动能的变化。
图 ! " # " $ 汽流对半圆形叶片的冲动作用力
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第二篇 发电厂汽轮机设备及其系统 实际上，由于汽轮机结构方面的要求，从喷嘴流出的汽流方向是与动叶栅运动方向
成一角度的，因而动叶片的形状不能作成半圆形，使蒸汽推动叶轮旋转的作用力减小，但 其工作原理仍然是相同的。
!#)# 年以前，中国没有汽轮机制造业，发电厂中使用的汽轮机都是国外制造的。 !#)# 年以后，我国汽轮机制造业有了飞快的发展，不但有国内一流水平的上海、哈尔 滨、东方汽轮机厂，而且还发展了具有一定规模的北京重型电机厂、武汉汽轮发电机厂、 青岛汽轮机厂、南京汽轮发电机厂、杭州汽轮机厂、广州汽轮机厂等。 国产第一台汽轮机是上海汽轮机厂制造的，容量为 *’ (，于 !#%* 年 ) 月在淮南发 电厂投产。!#%" 年，!+’ ( 及 +%’ ( 的汽轮机，先后在重庆电厂及闸北电厂投产。此 后，先后投产了单机容量为 %$、!$$、!+%、+$$’ ( 的汽轮机，至 !#,) 年，&$$’ ( 的汽轮机 也在望亭发电厂投产。现在我国已设计、制造了 *$$’ ( 的汽轮机。 汽轮机制造业之 所 以 能 够 迅 速 地 发 展，是 因 为 它 较 之 蒸 汽 机 和 内 燃 机 有 突 出 的 优 点。首先是汽轮机的热效率高。主要是进入汽轮机的蒸汽的初参数———汽温、汽压目前 已高 达 %&% - %*%. 及 !* / $ - +) / %’01，而 凝 汽 式 汽 轮 的 排 汽 压 力 又 很 低，一 般 为 $ / $$&’01，凝汽式汽轮机组综合热效率可达 )$2 ，供热机组综合热效率可达 "$2 。
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第二篇
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第一章 汽轮机基本知识
第一章 汽轮机基本知识
的动力机械。
第二节 汽轮机的基本工作原理
来自锅炉的过热蒸汽，进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴（静叶栅）和 动叶栅，将蒸汽的热能转变为汽轮机转子旋转的机械能。蒸汽在汽轮机中，以不同方式 进行能量转换，便构成了不同工作原理的汽轮机。
一、冲动式汽轮机
（一）冲动作用原理 由力学可知，当一运动物体碰到另一个静止的或运动速度较低的物体时，就会受到
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第二篇 发电厂汽轮机设备及其系统 其次，汽轮机是连续工作的回转机械，它可以具有较大的功率。 再次，汽轮机运转平稳，事故率较低，一般可以保持 ! " # 年大修一次，充分提高了设
备利用率。 正因为汽轮机有这些优点，所以被广泛用于拖动发电机、鼓风机、水泵以及用作船舶
汽轮机是用具有一定温度和压力的蒸汽来做功的回转式原动机。它是在 !" 世纪末 期出现的。从 !"#$ 年瑞典工程师拉伐尔制造出第一台功率仅有 % 马力的汽轮机起，至 今汽轮机制造业已有一百多年的历史。在这一百多年中，随着时间的推移，汽轮机制造 业发展速度越来越快。现在，单机容量为 !&$$’ ( 的汽轮机已在美国投产。
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冲动作用原理。
第一章 汽轮机基本知识
图 ! " # " ! 冲动式汽轮机简图 #—轴；!—叶轮；$—动叶片；%—喷嘴
现以半圆形叶片为例（图 ! " # " $），说明高速汽流流经动叶栅时，对叶片产生冲动力 的原理。喷嘴中流出的高速汽流，以 !# 的速度进入叶片，然后以与 !# 平行而方向相反的 速度 !! 流出。由于汽流沿圆形叶片壁面不断改变方向作圆周运动，故每一个汽流微团 都将产生一个离心力作用在叶片上，图中 "&、"’、"( 分别表示作用在叶片 #、$、! 各点的 离心力。 # 点的离心力 "& 可分解成水平方向分力 "&)和垂直方向分力 "&*，! 点处的离心 力 "( 也分解成水平方向分力 "()和垂直方向分力 "(*，同理，其它各点的离心力都可分解 成水平方向的分力和垂直方向分力。假定汽流在流动中没有损失，则对应点 # 点与 ! 点 及其它各对应点处的离心力相等，即对应点处的垂直方向分力大小相等而方向相反，互 相抵消（如 "&* + "(* , -）。因而所有水平方向的分力的合力就是作用在叶片上圆周方向 的作用力，它推动叶轮旋转作功。
图 $ % & % & 汽流对小车的作用
在汽轮机中（图 $ % & % $），蒸汽在喷嘴 # 中产生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变 成动能。高速汽流流经动叶片 ! 时，由于汽流方向改变，产生了对叶片的冲动力，推动叶 轮 $ 旋转作功，将蒸汽的动能转变成轴旋转的机械能，这种利用冲动力作功的原理，称为
（二）单级冲动式汽轮机 图 ! " # " $ 为单级冲动式汽轮机工作原理简图。蒸汽在喷嘴中产生膨胀，压力由 ! %
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阻碍而改变其速度，同时给阻碍它的物体一个作用力，这个作用力称为冲动力。冲动力 的大小取决于运动物体的质量和速度变化：质量越大，冲动力越大；速度变化越大，冲动 力也越大。若阻碍运动的物体在此力作用下，产生了速度变化，则运动物体就做了机械 功。例如，将高速汽流冲击在一个静止的小车上（图 $ % & % &）则汽流的速度发生变化，对 小车产生冲动作用力，使小车向前移动而作功。小车所做的功即为汽流动能的变化。
图 ! " # " $ 汽流对半圆形叶片的冲动作用力
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第二篇 发电厂汽轮机设备及其系统 实际上，由于汽轮机结构方面的要求，从喷嘴流出的汽流方向是与动叶栅运动方向
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!#)# 年以前，中国没有汽轮机制造业，发电厂中使用的汽轮机都是国外制造的。 !#)# 年以后，我国汽轮机制造业有了飞快的发展，不但有国内一流水平的上海、哈尔 滨、东方汽轮机厂，而且还发展了具有一定规模的北京重型电机厂、武汉汽轮发电机厂、 青岛汽轮机厂、南京汽轮发电机厂、杭州汽轮机厂、广州汽轮机厂等。 国产第一台汽轮机是上海汽轮机厂制造的，容量为 *’ (，于 !#%* 年 ) 月在淮南发 电厂投产。!#%" 年，!+’ ( 及 +%’ ( 的汽轮机，先后在重庆电厂及闸北电厂投产。此 后，先后投产了单机容量为 %$、!$$、!+%、+$$’ ( 的汽轮机，至 !#,) 年，&$$’ ( 的汽轮机 也在望亭发电厂投产。现在我国已设计、制造了 *$$’ ( 的汽轮机。 汽轮机制造业之 所 以 能 够 迅 速 地 发 展，是 因 为 它 较 之 蒸 汽 机 和 内 燃 机 有 突 出 的 优 点。首先是汽轮机的热效率高。主要是进入汽轮机的蒸汽的初参数———汽温、汽压目前 已高 达 %&% - %*%. 及 !* / $ - +) / %’01，而 凝 汽 式 汽 轮 的 排 汽 压 力 又 很 低，一 般 为 $ / $$&’01，凝汽式汽轮机组综合热效率可达 )$2 ，供热机组综合热效率可达 "$2 。
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第一章 汽轮机基本知识
的动力机械。
第二节 汽轮机的基本工作原理
来自锅炉的过热蒸汽，进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴（静叶栅）和 动叶栅，将蒸汽的热能转变为汽轮机转子旋转的机械能。蒸汽在汽轮机中，以不同方式 进行能量转换，便构成了不同工作原理的汽轮机。
一、冲动式汽轮机
（一）冲动作用原理 由力学可知，当一运动物体碰到另一个静止的或运动速度较低的物体时，就会受到
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