《汽轮机原理》(课堂PPT)
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汽轮机工作原理及结构(共38张PPT)
叶轮的结构型式
主轴加工成阶梯形，中间直径大，只适用于中、低参数的汽轮机和高参数汽轮机的中、低压部分，其工作温度一般在400℃以下。 新蒸汽经汽轮机前几级作功后，全部引至加热装置再次加热到某一温度，然后再回到汽轮机继续作功。 焊成整体后转子刚性较大等。
超高压汽轮机 新蒸汽压力为12. 汽轮机通流部分的动、静机件之间，为了避免碰磨，必须留有一定的间隙，而间隙的存在又会导致漏汽，使汽轮机效率降低。 随着动叶片的圆周速度和长度的不同，其叶根所受的作用力也不同，这就需要采用不同的叶根结构型式。 在隔板体的内孔壁有安装汽封环的槽道。 运转平稳、事故率较低、充分提高了设备利用率 根据各段的工作条件不同，在同一转子上，高压部分采用整锻结构，中、低压部分采用套装结构，从而兼得整锻转子和套装转子的优点。 运转平稳、事故率较低、充分提高了设备利用率 根据各段的工作条件不同，在同一转子上，高压部分采用整锻结构，中、低压部分采用套装结构，从而兼得整锻转子和套装转子的优点。
孔，其作用是：①去掉锻
件中残留的杂质及疏松部分 ；②用来检查锻件的质量；
③减轻转子的重量。高参 数或超高参数机组的高压 转子，防止高温下松动是 主要的，因此广泛采用整 锻转子。
组合转子
根据各段的工作条件不同 ，在同一转子上，高压部 分采用整锻结构，中、低 压部分采用套装结构，从 而兼得整锻转子和套装转 子的优点。组合转子广泛 用于高参数、中等功率的 汽轮机上。
叶片与叶轮装配实例
拉金联接方式
拉金用来将叶片连成叶片组 ，其作用是增加叶片的刚性 以改善其振动特性。拉金通
常作成棒状(实心拉金)或 管状(空心拉金)，穿在叶
型部分的拉金孔中。拉金与
叶片之间有 焊接的(焊接拉 金) ，也有不焊接的(松拉 金或阻尼拉金)。在一级叶 片中一般有1～2圈拉金， 最多不超过3圈。 用拉金 连接叶片的方式有：分 组联接、整圈联接及组 间连接等方式，
汽轮机原理第一章课件
c1t
1 p1 kk 2k 0 0 p0 v0 [1 ( 0 ) ] k 1 p0 k 1 2k 0 0 p0 v0 (1 n k ) k 1
0 h Δhn
Δhn
1 1t
p1
式中： n
p1 0 p0
喷嘴压比
s
一、蒸汽在喷嘴中的膨胀过程
（一）喷嘴出口汽流速度
（2）喷嘴实际出口速度：
三. 级的类型和特点
带反动度的冲动级（冲动级）
在冲动级中带少量反动度
特点：
m 0.05 ~ 0.30
①蒸汽主要在喷嘴中膨胀，小部分在 动叶中膨胀； ②作用力：主要是冲动力； ③作功能力大，级所承担的滞止理想 焓降较大，效率有所提高； ④喷嘴：渐缩喷嘴；动叶：汽道横截 面沿汽流方向有所收缩； 实际的冲动级汽轮机都是带反动度 的冲动级，应用广泛。
u
ห้องสมุดไป่ตู้
db n
u －动叶平均直径处的圆周速度 60 c －喷嘴出口速度（动叶进口绝对 w1 c12 u 2 2uc1 cos 1 1 速度 ）
c1 sin 1 1 arcsin w1
w1 －动叶进口的相对速度
c2－动叶出口的相对速度 2 c2 w2 u 2 2uw2 cos 2 w2－动叶出口绝对速度 w2 sin 2 2 arcsin c2
2、压力级和速度级
（1）压力级：蒸汽的动能转换为转子的机械能的过程 在级内只进行一次的级。 （2）速度级：蒸汽的动能转换为转子的机械能的过程 在级内进行一次以上的级。
3、调节级和非调节级
（1）调节级：通流面积能随负荷改变的级，如喷嘴调 节的第一级。 （2）非调节级：通流面积能不随负荷改变的级，可以 全周进汽，也可以部分进汽。
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喷嘴压比
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一、蒸汽在喷嘴中的膨胀过程
（一）喷嘴出口汽流速度
（2）喷嘴实际出口速度：
三. 级的类型和特点
带反动度的冲动级（冲动级）
在冲动级中带少量反动度
特点：
m 0.05 ~ 0.30
①蒸汽主要在喷嘴中膨胀，小部分在 动叶中膨胀； ②作用力：主要是冲动力； ③作功能力大，级所承担的滞止理想 焓降较大，效率有所提高； ④喷嘴：渐缩喷嘴；动叶：汽道横截 面沿汽流方向有所收缩； 实际的冲动级汽轮机都是带反动度 的冲动级，应用广泛。
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c2－动叶出口的相对速度 2 c2 w2 u 2 2uw2 cos 2 w2－动叶出口绝对速度 w2 sin 2 2 arcsin c2
2、压力级和速度级
（1）压力级：蒸汽的动能转换为转子的机械能的过程 在级内只进行一次的级。 （2）速度级：蒸汽的动能转换为转子的机械能的过程 在级内进行一次以上的级。
3、调节级和非调节级
（1）调节级：通流面积能随负荷改变的级，如喷嘴调 节的第一级。 （2）非调节级：通流面积能不随负荷改变的级，可以 全周进汽，也可以部分进汽。
《汽轮机的工作原理》课件
调节系统：通过改变蒸汽流量、压力和温度来控制汽轮机的转速和功率
控制系统：通过传感器、控制器和执行器来控制汽轮机的运行状态和参数
调节系统与控制系统的关系：调节系统是控制系统的一部分，两者共同作用于汽轮机的运 行 调节系统和控制系统的作用：保证汽轮机的稳定运行，提高效率，降低能耗，延长使用寿 命
汽轮机的运行和维 护
汽轮机的发展趋势 和未来展望
提高汽轮机的效率和可靠性
采用先进的材料和 制造工艺，提高汽 轮机的耐久性和可 靠性
优化汽轮机的设计， 提高其效率和性能
采用先进的控制技 术和监测系统，提 高汽轮机的运行稳 定性和可靠性
加强汽轮机的维护 和保养，延长其使 用寿命和可靠性
发展新型的汽轮机技术
提高效率：通过改进设计、材料和制造工艺，提高汽轮机的热效率和机械效率 降低排放：采用环保技术，减少废气排放，降低对环境的影响
添加副标题
汽轮机的工作原理
汇报人：
目录
PART One
添加目录标题
PART Two
汽轮机的概述
PART Three
汽轮机的工作流程
PART Four
汽轮机的结构特点
PART Five
汽轮机的运行和维 护
PART Six
汽轮机的发展趋势 和未来展望
单击添加章节标题
汽轮机的概述
汽轮机的定义
汽轮机是一种将蒸汽的热能转化为机械能的旋转式动力机械。 主要由汽缸、转子、叶片、轴承等部件组成。 工作原理：蒸汽进入汽缸，推动转子旋转，从而输出机械能。 应用领域：广泛应用于发电、船舶、化工、冶金等行业。
THANK YOU
汇报人：
提高可靠性：通过优化设计、提高制造精度和加强维护，提高汽轮机的可靠性和寿命
控制系统：通过传感器、控制器和执行器来控制汽轮机的运行状态和参数
调节系统与控制系统的关系：调节系统是控制系统的一部分，两者共同作用于汽轮机的运 行 调节系统和控制系统的作用：保证汽轮机的稳定运行，提高效率，降低能耗，延长使用寿 命
汽轮机的运行和维 护
汽轮机的发展趋势 和未来展望
提高汽轮机的效率和可靠性
采用先进的材料和 制造工艺，提高汽 轮机的耐久性和可 靠性
优化汽轮机的设计， 提高其效率和性能
采用先进的控制技 术和监测系统，提 高汽轮机的运行稳 定性和可靠性
加强汽轮机的维护 和保养，延长其使 用寿命和可靠性
发展新型的汽轮机技术
提高效率：通过改进设计、材料和制造工艺，提高汽轮机的热效率和机械效率 降低排放：采用环保技术，减少废气排放，降低对环境的影响
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汽轮机的概述
PART Three
汽轮机的工作流程
PART Four
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PART Five
汽轮机的运行和维 护
PART Six
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汽轮机的概述
汽轮机的定义
汽轮机是一种将蒸汽的热能转化为机械能的旋转式动力机械。 主要由汽缸、转子、叶片、轴承等部件组成。 工作原理：蒸汽进入汽缸，推动转子旋转，从而输出机械能。 应用领域：广泛应用于发电、船舶、化工、冶金等行业。
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提高可靠性：通过优化设计、提高制造精度和加强维护，提高汽轮机的可靠性和寿命
汽轮机原理课件第一章
概述
• 汽轮机本体作工气流的通道称为汽轮机的通流部分，他包括主气门，导 管，调节气门，进汽室，各级喷嘴和动叶及汽轮机的排汽管。
• 汽轮机的级是由一列喷嘴叶栅和其后紧邻的一列动叶栅构成的工作单元。 • 动叶栅进出口汽流速度三角形 • 喷嘴及动叶的热力过程及热力过程线，以及蒸汽在此的流动过程 • 喷嘴损失，动叶损失和余速损失之和称为轮周损失。
– 复速级的优点，在圆周速度相同时，能承担比单列及大的多的理想比焓降，采 用复速级Байду номын сангаас使汽轮机的级数减少；当他作为多级汽轮机的调节级时，蒸汽压力， 温度在这一级下降较多，缩小了汽轮机在高温高压下工作的区域，节省高温材 料，降低制造成本，有利于改善汽轮机的变工况特性。
叶栅的气动特性
• 叶栅的损失由叶型损失和端部损失所组成。
– 叶型损失（指平面汽流绕流叶栅产生的能量损失）
• 附面层中的摩擦损失：与叶栅表面的粗糙度和压力分布有关 • 附面层脱离引起的涡流损失 • 尾迹损失 • 冲波损失
– 端部损失
• 端部损失就是端面附面层中的摩擦损失，补偿流动损失和对涡损失的 总和，对涡损失所占比重最大。
级内损失和级的相对效率
• 常见的级内损失
汽轮机级的工作原理
• •
• • • • • •
第 示第 原第 的第 特第 率第 流嘴第 第
八 例七 理六 相五 性四 和三 动和二 一
节 节 节 对节 节 轮节 动节 节
扭 叶 片 级
级 的 热 力 计 算
级 内级 的 效内 热 率损 力失 设和 计级
叶 栅 的
轴 效 率
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汽轴
动功
叶 通蒸 道汽 概 中在 述 的喷
– 汽流离开动叶通道时具有一定的速度，这个速度对应的动能在该级内已不 能转换为机械功，称为余速损失。
汽轮机的工作原理培训(PPT 59页)
凯迪12MW汽轮机转子临界转速：1533.5转/分 凯迪30MW汽轮机转子一阶临界转速： 2536rpm；二阶临界转速：5845rpm
2）转子临界转速的安全校核 • 汽轮机升速过程中迅速平稳地通过临界转速。 • 临界转速与正常工作转速之间错开一定范围。 刚性转子——一阶临界转速高于正常工作转速
的转子。
横销：引导汽缸沿横向滑动，并在轴向起 定位作用。
纵销：引导轴向滑动。纵销与横销中心线 的交点为膨胀的固定点，称为“死点”。
立销：引导汽缸沿垂直方向膨胀，并与纵 销共同保持机组的轴向中心不变。
角销：也称为压板，作用是防止轴承座与 基础台板脱离。
三、汽封
1、作用：减小漏汽损失。 根据装设部位不同，汽封可分为：
静止部分（静子）：汽缸、 隔板、轴承和汽封
一、转子 1.转子的结构
2、转子的临界转速 1）定义。在汽轮发电机组启动和停机过程中，
当转速达到某些数值时，机组发生强烈振动， 而越过这些转速后，振动便迅速减弱。这些 机组发生强烈振动时的转速称为转子的临界 转速。
转子有无穷多个临界转速，分别称为一阶、二 阶、三阶、…临界转速。
润滑油； 3）两表面间要有相对运动，且运动方向
是使润滑油从楔形间隙的宽口流向窄口。
2、轴承的结构 1）支持轴承 作用：承担转子的重量及转子不平衡质量
产生的离心力；确定转子的径向位置。
形式：
（1）圆筒形轴承 （2）椭圆形轴承 （3）三油楔轴承 （4）可倾瓦轴承
2）推力轴承 作用：承受转子上未平衡的轴向推力，
凯迪12MW汽轮机部分保护值： ETS超速动作：3270r/min 危急遮断器动作转速：3270—3330r/min 轴向位移停机保护值：+1.3或-0.7 mm （
汽轮机原理课件
3.按汽流方向分： 3.按汽流方向分： 按汽流方向分
轴流式汽轮机、 轴流式汽轮机、辐流式汽轮机
轴流式汽轮机----组成汽轮机的各级叶栅沿轴向依次 轴流式汽轮机----组成汽轮机的各级叶栅沿轴向依次 ---排列，汽流方向的总趋势是轴向的，绝大多数汽轮 排列，汽流方向的总趋势是轴向的， 机都是轴流式汽轮机。 机都是轴流式汽轮机。轴流式多级汽轮机示意图 辐流式汽轮机----组成汽轮机的各级叶栅沿半径方向 辐流式汽轮机----组成汽轮机的各级叶栅沿半径方向 ---依次排列，汽流方向的总趋势是沿半径方向的。 依次排列，汽流方向的总趋势是沿半径方向的。辐 流式多级反动式汽轮机示意图
5.按进汽参数分： 5.按进汽参数分： 按进汽参数分
新蒸汽压力P 小于1.5MPa 新汽温度t 1.5MPa， 低压汽轮机 新蒸汽压力P0小于1.5MPa，新汽温度t0一般 小于400℃,容量范围≤ 400℃,容量范围 小于400℃,容量范围≤0.3~3MW 2.0～ 2. 中压汽轮机 P0为2.0～4.0MPa, t0=450 ℃, 3MW~12MW 6.0～ 3. 高压汽轮机 P0为6.0～10.0MPa, t0=540℃, 25MW~100MW 12.0～ 4. 超高压汽轮机 P0为12.0～14.0MPa, t0=540 ℃, 125~300MW 16.0～18.0MPa,典型参数 5. 亚临界汽轮机 P0为16.0～18.0MPa,典型参数 16.7MPa/538/538℃。 16.7MPa/538/538℃。300~600MW 新蒸汽压力大于22.2MPa 6. 超临界汽轮机 新蒸汽压力大于22.2MPa ， 350MW典型参数为24.2MPa/538/566℃和 典型参数为24.2MPa/538/566℃ P0 ≥350MW典型参数为24.2MPa/538/566℃和 24.2/566/566℃ 7. 超超临界汽轮机 水的临界参数：22.115MPa， 水的临界参数： ， 1.
汽轮机的工作原理ppt
４）推力轴承的润滑 经向止推联合轴承的供油是从下方油孔 进入经向轴承的，并通过11进入推力轴承 中，冷却推力瓦块的油从内经方向流入， 沿径向流出，润滑油充满推力瓦块的周围。 为减少润滑油的摩擦损失，用半圆形的油封 环从外缘将推力瓦块罩上，该油封环与推 力盘间有一定的轴向间隙，间隙过小，排 油不畅，推力轴承温度升高。
㈢速度级（两列）汽轮机
在单级汽轮机中，当喷嘴中比焓降较大时，喷嘴出口 的蒸汽速度很高，从而使蒸汽离开动叶栅的速度c2也很大， 这将产生很大的损失，降低了汽轮机的经济性。为了减小 这部分损失，可如图7.4那样，在第一列动叶栅后安装一 列导向叶栅7，使蒸汽在导向叶栅内改变流动方向后再进 入装在同一叶轮上的第二列动叶栅6中继续作功。这样， 从第一列动叶栅流出的汽流所具有的动能又在第二列动叶 栅中加以利用，使动能损失减小。如果流出第二列动叶的 汽流还具有较大的动能，还可以再装第二列导向叶栅和第 三列动叶栅。这种将蒸汽在喷嘴中膨胀产生的动能分几次 在动叶栅中利用的级，称为速度级。通常把蒸汽动能在两 列动叶栅中加以利用的级称为二列速度级，在三列动叶栅 中加以利用的级称为三列速度级
3）推力轴承的结构 在单缸汽轮机中，推力轴承和支持轴承多制成一 体，称为经向止推联合轴承。 汽轮机在工作中，轴向 推力是通过推力盘传至推力轴承的工作瓦片上另一侧 的非工作瓦片只是承担偶然发生的反向推力。推力瓦 块接触面浇有乌金，厚度一般在1.5mm左右，推力瓦 块的块数在8~16块．工作瓦块较大，其块数较非工作 瓦块少．当推力盘紧贴在工作瓦块上时，推力盘和非 工作瓦块之间应有一定的间隙，中小型汽轮机间隙一 般为0.25~0.35mm，间隙过小，会使推力瓦块温度升 高，润滑不良，乌金出现磨痕．间隙过大，负荷突然 变化时，会造成推力盘反弹，冲击非推力瓦块．
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利用整机理想焓降，提高机组效率。
2
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Tel:027-87542418 Fax:027-87540724 shhuang1@
华中科技大学 能源与动力工程学院
多级汽轮机的特点 HUST School of Energy and Power Engineering
HUST School of Energy and Power Engineering
第一节 多级汽轮机的工作过程
1、多级汽轮机的采用
➢提高功率的途径：增加进汽量和总理想焓降
➢考虑经济和安全问题，单级汽轮机有效利用 很大理想焓降是不可能的
➢解决方案：多级汽轮机。每级只利用总焓降
中的一部分，都在最佳速度比附近工作，有效
n
即有： hti
> H t
i 1
也就是：
n i 1
hti
= H t+H t= 来自 t1 H t
H t
H t
一、重热现象
在h—s 图上，在过热区内， 随着温度增加，等压线是呈扩散 形；在湿蒸汽区，等压线是斜率 为常数的直线。因此，在h—s 图 上的两条等压线之间的距离（焓 降）是随着熵的增加而增加的。 这样一来，前一级的损失造成的 熵增，能使后一级的理想焓降增 加。即前一级的损失，加热了蒸 汽本身，使后一级的进汽温度升 高 ， 即 在 后 一 级 得 到 了 利 用 —— 这就是多级汽轮机的重热现象。
➢ 单机功率大
每一级都能在最佳速度比附近工作
➢ 内效率高
可做成多排汽口，提高新蒸汽的参数，增加总Wuh进an,4汽300量74中,P.国R.C•武hi汉na
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分类： 冲动式、F反ax:动027式-87540724
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2、多级汽轮机的工作过程 HUST School of Energy and Power Engineering
蒸汽在多级汽轮机中膨胀作功过程和在级中的膨 胀 作 功 过 程一 样。作功过程是重复的，但参数是变化的。
➢蒸汽进入汽轮机各级膨胀作功，压力和温度逐级降
低，比容不断增加。因此，通流部分尺寸是逐级增
大的，特别是在低压部分，平均直径增加很快。即
叶片的高度越来越长。受到材料强度的限制，叶片
不可能太长，故大型汽轮机都采用多排汽口。如国
产200MW汽轮机，设计为三排汽口和两排汽口；中国国•武汉
产300MW汽轮机采用两排汽口。
调节级前的蒸汽状态点为 A0(p0,t0) ，排
汽压力用 p c 表示。汽轮机总理想焓降
为H t 。由于进汽节流损失和排汽机构的
压力损失，调节级喷嘴前的实际状态
点为 A,0而' 汽轮机末级动叶出口压力为 p c '。
考虑了这两项损失之后，则总的理想焓降
为H t '。H i为整机的有效焓降。
多级汽轮机前一级排汽状态点就是下一级进 汽状态点。把各点连接起来，就是热力过程曲线， 由三部分所组成：
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第三章 多级汽轮机
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Tel:027-87542418
Fax:027-87540724
1
shhuang1@
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整机理想焓降为：
H t = h't1 + h't 2 + h't3 +……+ h'tn
由于等压线是呈扩散形，所以： h t 1 h t 1 ， h t 2 h ' t 2 ， h t 3 h ' t 3 ， h t n h ' tn
以上各式相加得：
ht1 + ht2 + ht3 +……+ htn > ht1 + h't2 + h't3 +……+ h'tn
进汽机构的节流过程， 各级实际膨胀过程, 排汽管道的节流过程。
7
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第二节 多级汽轮机的重热现象 HUST School of Energy and Power Engineering
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现代多级汽轮机
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5
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分流低压缸转子（实物照片，5级）
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3、多级汽轮机的热力过程曲线 华中科技大学 能源与动力工程学院
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➢多级汽轮机有冲动式和反动式两种。国产100MW、 125MW、200MW汽轮机都是冲动式汽轮机；国产 300MW汽轮机则是反动式汽轮机。多级汽轮机通常 用喷嘴调节，控制进汽量，第一级称为调节级，其
余级称为压力级。中小型汽轮机通常采用双列级作 为调节级，大功率汽轮机多用单列级作为调节级。
8
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二、重热系数 HUST School of Energy and Power Engineering 1、重热系数