汽轮机级的工作原理及过程等_图文
合集下载
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，
汽轮机工作原理ppt课件
整理版课件
67
轴向位移保护装置
各种原因造成轴向推力过大时将导致推力瓦的 乌金融化，转子产生不允许的轴向位移，使汽轮机 动静摩擦。
功能：当轴向位移达到一定值，发出报警信号，当轴 向位移达到危险值，自动保护装置动作，切断汽源停 机。
整理版课件
68
润滑油压保护装置
实例：600MW机组采用疏水全逐级自 流系统。为简化系统，没采用蒸汽冷却器、 疏水冷却器，而分别在高加设置了蒸汽冷 却段和疏水冷却段，在低加设置疏水冷却 段，疏水冷却效果好。
整理版课件
44
整理版课件
45
低压加热器
卧式
立式
整理版课件
46
高压加热器
卧式
整理版课件
47
❖ 三、除氧器
1.给水除氧的任务 除去给水中溶解的氧和其它气体，防
17
第二节 汽轮机本体主要结构
静止部分：
汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承等。
转动部分：
主轴、叶轮、叶片、联轴器等
整理版课件
18
一、汽缸
作用： 封闭汽室、支承内外零部件
结构形式：
高压缸 按进汽参数的不同： 中压缸
单层缸 按汽缸的内部层次： 双层缸
按汽缸形状：
低压缸 有水平接合面
整理版课件
无水平接合面
三层缸
止热力设备及管道的腐蚀和传热恶化。气 体主要来源是补充水及真空系统。
2.除氧方法 热力除氧：将给水加热至除氧器压力
下的饱和温度，水蒸气的分压力接近水面 上的全压力，其它气体的分压力趋近于零， 则溶解在水中的气体将从水中逸出被除掉。
整理版课件
48
❖ 原理：
1.亨利定律 单位体积中溶解的气体量b与水面上该
汽轮机原理第一章 级的工作原理
冲动式汽轮机的工作原理
冲动式汽轮机转子
反动式汽轮机断面示意图
反动度
表示蒸汽在动叶中膨 胀程度的一个参数 焓降反动度 压力反动度
纯冲动级：
Ω=0，动叶前后的压差为零
反动级： Ω=0.5 冲动级： Ω=0.05~0.2 复速级：
汽轮机的工作过程
一元 稳定 绝热
2 k 1 1/ 2 0 2 k 1 2 2k p0 k k 1 1 1 k k k n n n n 0 k 1 0 k k
An
2 k 1 1/ 2 0 2k p0 k n n k 0 k 1 0
级的轮周效率
Pu1 轮周效率：轮周功和理想能量之比 u E 0
2 2 2 2 2 c0 c2 c2 ca c2 * E0 0 ht 1 ht 1 1 2 2 2 2 2
做功能力：单位质量蒸汽做功
w12 c12 u 2 2c 1u cos 1 c1 cos 1
2 2 w2 c2 u 2 2c 2 u cos 2 c2 cos 2
wu 2 2u
临界速度只和蒸汽滞止参数有关，和流动过程无关
临界压比
a 2k 0 0 2k 0 0 p00 kp11 p00 kp11 k 1 k 1
1
0 0 k p0 0 k
0 1 p1 p1 2 0 2 p1 2 p1 1 0 nc nc 0 0 k 1 1 p0 k 1 p0 p0 k 1
2 2 2
汽轮机级的工作原理及过程等课件
汽轮机级在火力发电厂中具有较 高的运行稳定性。通过精确的控 制系统和调节装置，能够保持汽 轮机的稳定运行，并适应不同负
荷需求。
汽轮机级在核能发电厂中的应用
高温高压环境
核能发电厂中的汽轮机级需要面对高温高压的蒸汽环境。 因此，在材料选择和结构设计上需要充分考虑耐高温、耐 高压的特性。
辐射防护
由于核能发电过程中存在放射性物质，汽轮机级在设计和 运行过程中需采取辐射防护措施，确保设备的安全可靠运 行。
蒸汽进入
蒸汽阀门逐渐打开，高温高压 蒸汽进入级的喷嘴。
叶轮旋转
高速蒸汽冲击叶轮，使叶轮开 始旋转。
初始状态
汽轮机级在启动前处于静止状 态，蒸汽阀门关闭，级内无压 力。
喷嘴膨胀
蒸汽在喷嘴中膨胀加速，将热 能转化为动能。
排出蒸汽
蒸汽在叶轮中动能转化为机械 能，随后从排汽口排出。
级的稳定工作过程
蒸汽持续供应
按蒸汽流动方向分
轴流式和径流式。轴流式汽轮机级中蒸汽沿轴向流动，径流式汽轮机级中蒸汽 沿径向流动。
汽轮机级在汽轮机中的地位和作用
地位
汽轮机级是汽轮机的基本组成单元，汽轮机的整体性能取决于各个级的性能和设 计。
作用
汽轮机级的主要作用是将蒸汽的热能转化为机械能，驱动转子旋转，从而带动发 电机或其他负载工作。各级之间的配合和优化可实现汽轮机的高效、稳定运行， 满足电力、化工、冶金等行业的动力需求。
汽轮机级的工作原理 及过程课件
contents
目录
• 汽轮机级的基本概述 • 汽轮机级的工作原理 • 汽轮机级的工作过程 • 汽轮机级的性能分析与优化 • 汽轮机级的应用与发展
01
汽轮机级的基本概述
汽轮机级的定义和构成
荷需求。
汽轮机级在核能发电厂中的应用
高温高压环境
核能发电厂中的汽轮机级需要面对高温高压的蒸汽环境。 因此，在材料选择和结构设计上需要充分考虑耐高温、耐 高压的特性。
辐射防护
由于核能发电过程中存在放射性物质，汽轮机级在设计和 运行过程中需采取辐射防护措施，确保设备的安全可靠运 行。
蒸汽进入
蒸汽阀门逐渐打开，高温高压 蒸汽进入级的喷嘴。
叶轮旋转
高速蒸汽冲击叶轮，使叶轮开 始旋转。
初始状态
汽轮机级在启动前处于静止状 态，蒸汽阀门关闭，级内无压 力。
喷嘴膨胀
蒸汽在喷嘴中膨胀加速，将热 能转化为动能。
排出蒸汽
蒸汽在叶轮中动能转化为机械 能，随后从排汽口排出。
级的稳定工作过程
蒸汽持续供应
按蒸汽流动方向分
轴流式和径流式。轴流式汽轮机级中蒸汽沿轴向流动，径流式汽轮机级中蒸汽 沿径向流动。
汽轮机级在汽轮机中的地位和作用
地位
汽轮机级是汽轮机的基本组成单元，汽轮机的整体性能取决于各个级的性能和设 计。
作用
汽轮机级的主要作用是将蒸汽的热能转化为机械能，驱动转子旋转，从而带动发 电机或其他负载工作。各级之间的配合和优化可实现汽轮机的高效、稳定运行， 满足电力、化工、冶金等行业的动力需求。
汽轮机级的工作原理 及过程课件
contents
目录
• 汽轮机级的基本概述 • 汽轮机级的工作原理 • 汽轮机级的工作过程 • 汽轮机级的性能分析与优化 • 汽轮机级的应用与发展
01
汽轮机级的基本概述
汽轮机级的定义和构成
第一章 汽轮机级的工作原理
第一章汽轮机级的工作原理第一节概述汽轮机是将蒸汽工质的热能转变成动能，再将动能转变成机械能的一种热机。
多级汽轮机由若干个级构成，而每个级就是汽轮机做功的基本单元，级是由喷管叶栅和与之相配合的动叶栅所组成。
喷管叶栅将蒸汽的热能转变成动能，动叶栅将蒸汽的动能转变成机械能。
一、蒸汽的冲动原理和反动原理高速汽流通过动叶栅时，发生动量变化对动叶栅产生冲力，使动叶栅转动做功而获得机械能。
由动量定理可知，机械能的大小决定于工作蒸汽的质量流量和速度变化量，质量流量越大，速度变化越大，作用力也越大。
图1—1所示为无膨胀的动叶通道，汽流在动叶汽道内不膨胀加速，而只随汽道形状改变其流动方向，汽流改变流动方向对汽道所产生的离心力，叫做冲动力，这时蒸汽所做的机械功等于它在动叶栅中动能的变化量，这种级叫做冲动级。
蒸汽在动叶汽道内随汽道改变流动方向的同时仍继续膨胀、加速，加速的汽流流出汽道时，对动叶栅将施加一个与汽流流出方向相反的反作用力，此力类似于火箭发射时，高速气体从火箭尾部流出，给火箭一个与流动方向相反的反作用力，这个作用力叫做反动力。
依靠反动力做功的级叫做反动级，如图1—2所示。
现代汽轮机级中，冲动力和反动力通常是同时作用的，在这两个力的台力作用下，使动叶栅旋转而产生机械功。
这两个力的作用效果是不同的，冲动力的做功能力较大，而反动力的流动效率较高，这一点会在以后的讨论中说明。
二、级的反动度为了说明汽轮机级中反动力所占的比例，即蒸汽在动叶中膨胀程度的大小，常用级的反动度Ω表示，它等于蒸汽在动叶栅中膨胀时的理想比焙降厶Ab和整个级的滞止理想比焰降△ht。
之比，即第5页截面上喷管和动叶中的理想比焙降所确定。
平均直径是动叶项部和根部处叶轮直径的平均值。
图1—3是级中蒸汽膨胀在焓熵图上的热力过程线。
o点是级前的蒸汽状态点，o*点是蒸汽等熵滞止到初速等于零的状态点，Pl、F2分别为喷管出口压力和动叶出口压力。
蒸汽从滞止状态o·点在级内等熵膨胀到P，时的比焙降厶AI。
汽轮机级的工作原理 PPT课件
第一节
概述
一、蒸汽的冲动原理和反动原理
气流在动叶通道内不膨胀加速，
而只随气道形状改变其流动方向，
气流改变流动方向对气道所产生的 离心力，这个力叫做冲动力。这时
蒸汽所做的机械功等于它在动叶栅
中动能的变化量，这种级叫做冲动 级。
第一节
概述
蒸汽在动叶通道内随气道改变流动方向的同时仍然继续膨胀、 加速，即气流不仅改变方向，而且因为膨胀作用其速度也有 较大的增加；加速的气流流出气道时，对动叶栅施加一个与 气流流出方向相反的作用力，这个作用力叫做反动力。依靠
四、级的工作过程的研究方法
蒸汽在汽轮机中的运动是非常复杂
蒸汽有黏性，运动时，密度发生变化，所以，汽轮机 中的工质是黏性、可压缩流体。蒸汽在静叶栅和动叶 栅流道中作三元非定常流动，也就是说：流道内任何 一点的参数（压力、温度、速度、密度等），不仅是 空间的函数，而且是时间的函数。 虽然，叶栅通道内蒸汽的流动是黏性可压缩流体在弯 曲通道内的三元不稳定流动，流动情况非常复杂。但 是为了揭示流动的内在规律，通常对蒸汽的流动做以 下假设，并将其简化到一元情况下进行分析。
反动力做功的级叫做反动级。
第一节
概述
喷嘴叶栅和动叶栅内蒸汽流动过程示意图
第一节 概述 二、级的反动度
焓熵图中，0点是级前蒸汽状 态点，0*是蒸汽等熵滞止到初速 度等于零的状态点。
下标：t表示级；n表示 nozzle喷嘴；b表示动叶
第一节 概述
定义： 级反动度定义：等于蒸汽在动 叶汽道内膨胀时的理想比焓降 hb 和整个级的滞止理想比焓降 ht* 之比。
m hb hb hb * * ht* hn h b' hn hb
Ω m平均反动度：动叶平均直径截面上的反 动度。平均直径是指动叶顶部和根部处叶轮 直径的平均值。 反动度：衡量在动叶中膨胀的程度。
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。
汽轮机设备及运行课件PPT(105页)
《汽轮机设备及运行》课件
（4） 4 汽轮机的工作原理
第一节 级的一般概念
一、汽轮机的级、级内能量转换过程
1、汽轮机的级：是由一组安装在喷嘴汽室或隔板上的 静叶栅和一组安装在叶轮上的动叶栅所组成，它是 汽轮机作功的最小单元。
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，首先在静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。通过冲动和反动两种作用实现。
（2）减少喷嘴组数，减小两喷嘴组间的间隙，使该间隙小于等于喷嘴节距，可减小斥汽损失。
12
（二）压力级和速度级
按蒸汽的动能转换为转子机械能的过程不同，还 把汽轮机和级分为压力级和速度级。 1、压力级：蒸汽的动能转换为转子机械能的过程在 级内只进行一次的级。叶轮上只装一列动叶栅，故又 称单列级。可以是冲动级，也可以是反动级。 2、速度级：转换过程进行一次以上的级。可以是双 列或多列的。只有一列喷管，后面有两列或更多列动 叶片。采用最多的是双列速度级，又称复速级。速度 级是冲动式的，可以看作是单列冲动级的延伸。做功 能力很大，但效率低。常用于单级汽轮机和中、小型 多级汽轮机的第一级。
8
冲动式汽轮机的结构特点：因为汽流在动叶 栅内膨胀量较少，所以动叶栅的截面形状是 近似对称的。因为动叶栅前后压力相差较小， 没有太大的轴向力作用在转子上，所以冲动 式汽轮机可以采用质量轻，结构紧凑的轮盘 式转子。同样可以采用较大的径向间隙，从 而提高汽轮机运行的灵活性。但是喷嘴叶栅 前后存在较大的压力差，为了减少喷嘴叶栅 与轴之间间隙的漏汽量，要尽量减小间隙的 直径，所以设计为隔板结构，把喷嘴装在隔 板的外环上，在隔板的内孔装有汽封片。
（4） 4 汽轮机的工作原理
第一节 级的一般概念
一、汽轮机的级、级内能量转换过程
1、汽轮机的级：是由一组安装在喷嘴汽室或隔板上的 静叶栅和一组安装在叶轮上的动叶栅所组成，它是 汽轮机作功的最小单元。
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，首先在静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。通过冲动和反动两种作用实现。
（2）减少喷嘴组数，减小两喷嘴组间的间隙，使该间隙小于等于喷嘴节距，可减小斥汽损失。
12
（二）压力级和速度级
按蒸汽的动能转换为转子机械能的过程不同，还 把汽轮机和级分为压力级和速度级。 1、压力级：蒸汽的动能转换为转子机械能的过程在 级内只进行一次的级。叶轮上只装一列动叶栅，故又 称单列级。可以是冲动级，也可以是反动级。 2、速度级：转换过程进行一次以上的级。可以是双 列或多列的。只有一列喷管，后面有两列或更多列动 叶片。采用最多的是双列速度级，又称复速级。速度 级是冲动式的，可以看作是单列冲动级的延伸。做功 能力很大，但效率低。常用于单级汽轮机和中、小型 多级汽轮机的第一级。
8
冲动式汽轮机的结构特点：因为汽流在动叶 栅内膨胀量较少，所以动叶栅的截面形状是 近似对称的。因为动叶栅前后压力相差较小， 没有太大的轴向力作用在转子上，所以冲动 式汽轮机可以采用质量轻，结构紧凑的轮盘 式转子。同样可以采用较大的径向间隙，从 而提高汽轮机运行的灵活性。但是喷嘴叶栅 前后存在较大的压力差，为了减少喷嘴叶栅 与轴之间间隙的漏汽量，要尽量减小间隙的 直径，所以设计为隔板结构，把喷嘴装在隔 板的外环上，在隔板的内孔装有汽封片。
汽轮机原理(第一章)
微分形式程
dA dc d
0
AC -
2.动量方程
dpRdxcdc
式中 R－作用在单位质量汽流上的摩擦阻 力，若流动是无损失的等熵流动，则R＝0, 于是
dp cdc
-
3.能量方程 h0c202 qh1c212 w
式中 h0、h1－蒸汽进入和流出系统的比焓值； c0、c1－蒸汽进入和流出系统的速度； q－1kg蒸汽通过系统时从外界吸入的热量； w－ 1kg蒸汽通过系统时对外界所做的机 械功。
负荷改变时，级的通流面积不变。
-
四、级的工作过程的研究方法
（一）基本假设 （1）一元流动，也称轴对称流动。 （2）定常流动，也称稳定流动。 （3）绝热流动。
-
（二）基本方程 1.连续方程
G c A1 c 1 A 12 c 2A 2 常数
式中
G－蒸汽质量流量； A－汽道内任一横截面积； c －垂直于截面A的蒸汽流速； ρ－截面A上的蒸汽密度。
Ωm＝0的级， Δhb＝0, Δh*n= Δh*t， 做功能力较大，但效率较低，如图1－3所示。 2.冲动级（带反动度的冲动级）
ΔhbΩ＜mΔ＝h0n，.0做5～功0能.2力0的和级效，率介Δ于hb纯＞冲0,动但级和 反动级之间。
-
图1－3 纯冲动级中蒸汽压力和速度的变化 示意
图1－4 反动动级中蒸汽压力和速度的变化示意
-
3.反动级 Ωm≈0 .5的级， Δhb＝Δhn，动、静叶
型相同，做功能力较小，但效率高，如图1－ 4所示。 （二）按能量转换过程分 1.速度级
以利用蒸汽流速为主的级，有双列和多列之 分。双列速度级又称复速级，如图1－5所示。
-
复速级是由一列喷嘴叶栅和 装在同一叶轮上的两列动叶栅以 及第一列动叶栅后的固定不动的 导向叶栅所组成。蒸汽在喷嘴中 膨胀，在第一列动叶栅中作一部 分功，在固定的导向叶栅中改变 蒸汽流动方向，在第二列动叶栅 内继续作功。
汽轮机-级的工作原理PPT课件
第一章 汽轮机级的工作原理
第一节 概述
• 1.概念：级是汽轮 机中最基本的做功 单元
• 2.组成：级由静叶 栅（喷管）和动叶 栅组成
1
一、冲动作用原理和反动作用原理
图1-1单级汽轮机结构图（立体图，结构图）
2
一、蒸汽的冲动作用原理和反动作用原理
• 动叶栅：动叶按一定的距离和角度安装在叶 轮上形成动叶栅，并构成许多相同的蒸汽通 道。
21
• 作业：画出带反动度的冲动级的压力和速度变化示意 图。
• 参考教材p7图1-5
22
（2）反动级：
通常把反动度m = 0.5的级称为反动级。 对于反动级来说，蒸汽在喷管和动叶通道的 膨胀程度相同。 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，前者会对叶片产生一个冲 动力，后 者会对叶片产生一个反作用力，即 反动力。蒸汽通过这种级，两种力同时作功。
10
反动力 轮周力
Fz
冲动力
11
m
二、汽轮机级的反动度
1、汽轮机级的反动度
ΔhC0
Δht*—级的滞止理想 焓降， Δhn*—蒸汽在喷管 中的滞止理想焓降， Δhb—蒸汽在动叶中 的理想焓降。
12
反动度：蒸汽在动叶栅中膨胀时的理想焓降和蒸汽在 整个级中的理想滞止焓降之比。
Δhb
Δhb
反动度m=---------------- = --------
17
• 1）纯冲动级
• 通常把反动度m等于零的级称为纯冲动级。
18
• 纯冲动级的特点： • 对于纯冲动级来说，W1=W2，P1=P2,Δht*
=Δhn* 、Δhb = 0 、 m = 0； • 动叶叶型几乎对称弯曲； • 蒸汽在动叶栅中不膨胀只改变流动方向； • 动叶进出口压力p相等，相对速度w也相等； • 纯冲动级做功能力大，但效率低。
第一节 概述
• 1.概念：级是汽轮 机中最基本的做功 单元
• 2.组成：级由静叶 栅（喷管）和动叶 栅组成
1
一、冲动作用原理和反动作用原理
图1-1单级汽轮机结构图（立体图，结构图）
2
一、蒸汽的冲动作用原理和反动作用原理
• 动叶栅：动叶按一定的距离和角度安装在叶 轮上形成动叶栅，并构成许多相同的蒸汽通 道。
21
• 作业：画出带反动度的冲动级的压力和速度变化示意 图。
• 参考教材p7图1-5
22
（2）反动级：
通常把反动度m = 0.5的级称为反动级。 对于反动级来说，蒸汽在喷管和动叶通道的 膨胀程度相同。 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，前者会对叶片产生一个冲 动力，后 者会对叶片产生一个反作用力，即 反动力。蒸汽通过这种级，两种力同时作功。
10
反动力 轮周力
Fz
冲动力
11
m
二、汽轮机级的反动度
1、汽轮机级的反动度
ΔhC0
Δht*—级的滞止理想 焓降， Δhn*—蒸汽在喷管 中的滞止理想焓降， Δhb—蒸汽在动叶中 的理想焓降。
12
反动度：蒸汽在动叶栅中膨胀时的理想焓降和蒸汽在 整个级中的理想滞止焓降之比。
Δhb
Δhb
反动度m=---------------- = --------
17
• 1）纯冲动级
• 通常把反动度m等于零的级称为纯冲动级。
18
• 纯冲动级的特点： • 对于纯冲动级来说，W1=W2，P1=P2,Δht*
=Δhn* 、Δhb = 0 、 m = 0； • 动叶叶型几乎对称弯曲； • 蒸汽在动叶栅中不膨胀只改变流动方向； • 动叶进出口压力p相等，相对速度w也相等； • 纯冲动级做功能力大，但效率低。
汽轮机级的工作原理 (2)
单级汽轮机 汽轮机从结构上分类
多级汽轮机
河南农业大学机电工程学院
精选PPT
1.1概述
基本概念： 动叶： 按一定的距离和一定的角度安装在叶轮上
形成动叶栅，并构成许多相同的蒸汽通道 转子：动叶栅装在叶轮上，与叶轮以及转轴组成
汽轮机的转动部分
喷管：静叶片构成的蒸汽通道 静叶栅（喷嘴叶栅）： 静叶按一定的距离和一定的角
河南农业大学机电工程学院
精选PPT
第一章 汽轮机级的工作原理
本节内容： 第一节 概述 第二节 汽轮机级的工作过程 第三节 级的轮周功率与轮周效率 第四节 汽轮机的级内损失和级效率
河南农业大学机电工程学院
精选PPT
1.1概述
一、蒸汽的冲动作用原理和反动作用原理 级是汽轮机中最基本的工作单位 级的组成：在结构上它是由喷 管和其后的动叶栅所组成
临界压力为：
pcr
k21p0
v0 vcr
k
cr
pcr po
k2 1k1
(122p12)
cr 即为临界压力比，它是气流达到音速时的压力与滞止压力之比
河南农业大学机电工程学院
精选PPT
1.2 汽轮机的工作过程
3、喷管出口气流的实际速度 喷嘴实际出口速度为：
c1 c1t
喷嘴速度系数
动能损失为：
h n c 2 1 2 tc 2 1 212c 2 1 2 t 12 h n *
第一章 汽轮机级的工作原理
教学目标：
①能叙述汽轮机的基本工作原理 ②能描述蒸汽在喷嘴中的流动特点 ③会画速度三角形 ④能说出级内损失的内容 ⑤会计算轮周功率和级效率 ⑥会比较纯冲动级与反动级的作功能力与效率
河南农业大学机电工程学院
精选PPT
多级汽轮机
河南农业大学机电工程学院
精选PPT
1.1概述
基本概念： 动叶： 按一定的距离和一定的角度安装在叶轮上
形成动叶栅，并构成许多相同的蒸汽通道 转子：动叶栅装在叶轮上，与叶轮以及转轴组成
汽轮机的转动部分
喷管：静叶片构成的蒸汽通道 静叶栅（喷嘴叶栅）： 静叶按一定的距离和一定的角
河南农业大学机电工程学院
精选PPT
第一章 汽轮机级的工作原理
本节内容： 第一节 概述 第二节 汽轮机级的工作过程 第三节 级的轮周功率与轮周效率 第四节 汽轮机的级内损失和级效率
河南农业大学机电工程学院
精选PPT
1.1概述
一、蒸汽的冲动作用原理和反动作用原理 级是汽轮机中最基本的工作单位 级的组成：在结构上它是由喷 管和其后的动叶栅所组成
临界压力为：
pcr
k21p0
v0 vcr
k
cr
pcr po
k2 1k1
(122p12)
cr 即为临界压力比，它是气流达到音速时的压力与滞止压力之比
河南农业大学机电工程学院
精选PPT
1.2 汽轮机的工作过程
3、喷管出口气流的实际速度 喷嘴实际出口速度为：
c1 c1t
喷嘴速度系数
动能损失为：
h n c 2 1 2 tc 2 1 212c 2 1 2 t 12 h n *
第一章 汽轮机级的工作原理
教学目标：
①能叙述汽轮机的基本工作原理 ②能描述蒸汽在喷嘴中的流动特点 ③会画速度三角形 ④能说出级内损失的内容 ⑤会计算轮周功率和级效率 ⑥会比较纯冲动级与反动级的作功能力与效率
河南农业大学机电工程学院
精选PPT
第一章 汽轮机级的工作原理
1d n cr
p0
如图所示， AB为渐缩 喷嘴的出口截面，即吼口 截面，ABC 即为斜切部分。 当喷嘴出口压力p1大于临 界压力p1c时，蒸汽在斜切 部分不发生膨胀。
pt αt ct 图1-13 喷管斜切部分
(1) n cr ,当喷管出口截面上的压力比大于或等于临界 压力比时，喷管喉部截面AB上的流速小于或等于声速， 这时蒸汽仅在喷管的收缩部分中膨胀， 而在其斜切部分 中不膨胀，喷管斜切部分只起导向作用，汽流方向与轮 周方向的夹角称为喷管的出汽角 1
h ∆hn
2 h1t 1
p1 h1
图1-7蒸汽在喷嘴中的热力过程
s
2、几何条件
dA dc 2 ( M 1) A c
(1)当喷管内汽流为亚声速流动时（M<1），dA<0，这 种喷管成为渐缩喷管； (2)当喷管内汽流为超声速流动时（M>1），dA>0，这 种喷管成为渐扩喷管； (3)当喷管内汽流速度等于当地声速时（M=1），dA=0， 喷管的截面为最小值，这个截面为临界截面（喉部截 面） (4)欲使汽流在喷管中自亚声速增加至超声速，则截面 应由渐缩变为渐扩，这种喷管成为缩放喷管或拉伐尔 喷管。
p1 ——喷管后压力与喷管前滞止压力之比， n * p0
p ( v
0 0 0
0
2 k n
k 1 k n
)
p p 2 A p A ) G A K( K 1 v p
ntc n 0 0 n 0 0 n 0 0
K 1 K 1
0
式中
n ——喷管的流量系数
v1t 1 n 1t v1
图1-11喷管和动叶的流量系数
p0
如图所示， AB为渐缩 喷嘴的出口截面，即吼口 截面，ABC 即为斜切部分。 当喷嘴出口压力p1大于临 界压力p1c时，蒸汽在斜切 部分不发生膨胀。
pt αt ct 图1-13 喷管斜切部分
(1) n cr ,当喷管出口截面上的压力比大于或等于临界 压力比时，喷管喉部截面AB上的流速小于或等于声速， 这时蒸汽仅在喷管的收缩部分中膨胀， 而在其斜切部分 中不膨胀，喷管斜切部分只起导向作用，汽流方向与轮 周方向的夹角称为喷管的出汽角 1
h ∆hn
2 h1t 1
p1 h1
图1-7蒸汽在喷嘴中的热力过程
s
2、几何条件
dA dc 2 ( M 1) A c
(1)当喷管内汽流为亚声速流动时（M<1），dA<0，这 种喷管成为渐缩喷管； (2)当喷管内汽流为超声速流动时（M>1），dA>0，这 种喷管成为渐扩喷管； (3)当喷管内汽流速度等于当地声速时（M=1），dA=0， 喷管的截面为最小值，这个截面为临界截面（喉部截 面） (4)欲使汽流在喷管中自亚声速增加至超声速，则截面 应由渐缩变为渐扩，这种喷管成为缩放喷管或拉伐尔 喷管。
p1 ——喷管后压力与喷管前滞止压力之比， n * p0
p ( v
0 0 0
0
2 k n
k 1 k n
)
p p 2 A p A ) G A K( K 1 v p
ntc n 0 0 n 0 0 n 0 0
K 1 K 1
0
式中
n ——喷管的流量系数
v1t 1 n 1t v1
图1-11喷管和动叶的流量系数
第一章 汽轮机级的工作原理
第一章汽轮机级的工作原理第一节 概述一、蒸汽的冲动作用原理和反动作用原理在汽轮机中，级是最基本的工作单元，在结构上它是由喷嘴和其后的动叶栅所组成。
蒸汽的热能转变成机械能的能量转变过程就是在级内进行的。
汽轮机从结构上可分为单级汽轮机和多级汽轮机。
只有一个级的汽轮机称单级汽轮机。
有多个级的汽轮机称多级汽轮机。
图1-1是最简单的单级汽轮机主要部分结构图。
动叶按一定的距离和一定的角度安装在叶轮上形成动叶栅，并构成许多相同的蒸汽通道。
动叶栅装在叶轮上，与叶轮以及转轴组成汽轮机的转动部分，称为转子。
静叶按一定的距离和一定的角度排列形成静叶栅，静叶栅固定不动，构成的蒸汽通道称为喷嘴。
具有一定压力和温度的蒸汽先在喷嘴中膨胀，蒸汽压力、温度降低，速度增加，使其热能转换成动能，从喷嘴出来的高速汽流，以一定的方向进入动叶通道，在动叶通道中汽流速度改变，对动叶产生一个作用力，推动转子转动，完成动能到机械能的转换。
图1-1 单级汽轮机结构简图（a）立体图（b）剖面图1-主轴2—叶轮3—动叶4—喷嘴5—汽缸6—排汽口在汽轮机的级中能量的转变是通过冲动作用原理和反动作用原理两种方式实现的。
（一）冲动作用原理由力学可知，当一运动的物体碰到另一个静止的或速度不同的物体时，就会受到阻碍而改变其速度的大小和方向，同时给阻碍它运动的物体一个作用力，这个力称为冲动力。
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，冲动力越大。
若在冲动力的作用下，阻碍运动的物体速度改变，则运动物体就做出了机械功。
根据能量守恒定律，运动物体动能的变化值就等于其做出的机械功。
利用冲动力做功的原理就是冲动作用原理。
在汽轮机中，从喷嘴中流出的高速汽流冲击在汽轮机的动叶上，受到动叶的阻碍，而改变了其速度的大小和方向，同时汽流给动叶施加了一个冲动力。
图1-2所示为无膨胀的动叶通道，蒸汽以速度w r 1进入通道，由于受到动叶的阻碍不断地改变运动方向，最后以速度w r 2流出动叶，则蒸汽对动叶施加了一个轮周方向的冲动力i F ，该力对动叶做功使动叶带动转子转动。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
45
2. 轴向推力的平衡
平衡的方法除了在叶轮轮面上开平衡孔外 ，主要采用下列两种方法：
1．平衡活塞法； 2．相反流动布置法。
47
第四节 汽轮机本体
汽轮机本体包括静止和转动两大部分。 静止部分：汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承和滑销
系统等；
转动部分：主轴、叶轮和叶片等组成的转子。 通流部分：汽轮机本体中作功汽流的通道称为汽轮
57
汽缸
58
59
汽轮机下缸及转子图
60
内缸的支撑
62
（三）滑销系统
设置原因：
汽轮机动、静部分直径留有一很小的间隙，一旦 此间隙消失，就会造成动静部分摩擦，汽轮机部 件受热膨胀时，会在各个方向产生变形，可能因 此导致动、静间隙消失。
汽轮机本体设置有系列滑销，以引导汽缸的膨胀
63
某300 MW汽轮机的滑销系统
调节级：中、小容量汽轮机的调节级喷嘴调节 汽轮机的第一级称为调节级，一般采用复速级 。大容量汽轮机多采用单列冲动级。
还把汽轮机的级分为速度级和压力级两种。
17
第二节 汽轮机的基本作功原理
近代大功率汽轮机都是由若干个级构成的多级 汽轮机，由于级的工作过程在一定程度上反映 了整个汽轮机的工作过程，所以对汽轮机工作 原理的讨论一般总是从汽轮机“级”开始的，有 助于理解和掌握全机的内在规律性。
汽轮机级的工作原理及过程等_图文.ppt
第一节 汽轮机概述
汽轮机以蒸汽为工质，将热能转 变为机械能，为发电机发电提供 机械能。
火力发电厂三大主要设备之一， 单机功率大、效率高、运行平稳 、使用寿命长
2
一、汽轮机的工作原理
“级”是汽轮机中最基本的工 2叶轮 作单元。在结构上它是由静
3动叶栅
现代冲动式汽轮机中广泛采用具有一定反动度的冲动 级，简称为冲动级
工作特点:蒸汽的膨胀主要喷嘴中进行，在动叶通道 中仅有小部分膨胀，产生的反动力较小，主要利用冲 动力作功
结构特点：作功能力比反动级的大，效率又比纯冲动 级高。
12
冲动式汽轮机
13
3) 复速级
速度级:为使充分利用余速，在两列动
20
二、级内损失和级效率
(一)级的内部损失：在汽轮机通流部分中与流 动、能量转换有直接联系的损失称为汽轮 机级的内部损失
级内的损失主要有叶栅损失、余速损失、部
分进汽损失、叶轮摩擦损失、漏汽损失和湿汽 损失等
21
1．叶栅损失
叶栅损失包括：喷嘴损失和动叶 损失。
从产生原因看，它由：叶型损失 、叶端损失和冲波损失所组成。
14
4) 反动级
定义：蒸汽在级中的理想焓降平均分配 在喷嘴和动叶通道中的级称为反动级
工作特点：蒸汽在喷嘴和动叶通道中的 膨胀程度相等，作功的力冲动力和反动 力各占一半
结构特点：动叶叶型与喷嘴叶型完全相 同。反动级的效率高于冲动级，但整级 的理想焓降较小。
15
反动式汽轮机
16
调节级
喷嘴调节：多数汽轮机采用改变第一级喷嘴面 积的方法调节进汽量，称之为喷嘴调节。
级理想焓降：蒸汽在级内从0
点等熵膨胀到p2时的焓降 称为级的理想焓降。
9
1. 反动度
反动度：表示蒸汽在动叶通道内膨
胀程度大小的指标。 它等于蒸汽在动叶通道中的理想焓
降与喷嘴的滞止理想焓降和动叶通 道中理想焓降之和的比值 级的平直径处（即1/2叶高处）的 反动度用Ωm表示，其表达式为：
10
； 3．承受安装在内部各零件的重量，管道的安装拉力，运行时汽缸内外
的压差，汽缸内外温度变化产生的热应力以及连接管道热状态改变 时对汽缸的作用力； 4．端部装有汽封，形成严密的汽室，防止蒸汽外漏，在低压部分防止 空气漏入； 5．汽缸上加工有抽汽口，与回热抽汽管道加热系统一起完成回热循环 ，加热给水，提高循环热效率。
支持轴承作用：支持转子的重量并 确定转子在汽缸中的径向位置；
推力轴承作用：承担转子上未平衡 的轴向推力并确定转子在汽缸中的 轴向位置。
汽轮机的轴承都采用以液体摩擦为 理论基础的轴瓦式滑动轴承。
72
1. 圆柱形滑动轴承工作原理
73
2．支持轴承
根据轴承乌金内圆形状，可分为圆柱形轴 承、椭圆形轴承和可倾瓦轴承等。
64
（四）喷嘴和隔板
1、隔板
隔板用于固定喷嘴叶片，并将整个汽缸 内部空间分隔成若干个汽室。
由隔板体，喷嘴叶栅和隔板外缘等部分 组成
中小型汽轮机常将隔板直接安装在汽缸 内壁的隔板槽中，大型汽轮机常将相邻 几级隔板装在一个隔板套中，然后将隔 板套固定在汽缸内壁上。
为了安装和拆卸方便，隔板沿水平中分 面对分为上、下两半块，称上、下隔板 。
机的通流部分
包括主汽门、调节汽门、导管、进汽室、各级喷嘴和动叶及 汽轮机的进汽管。
48
一. 汽轮机本体的基本特点
1、采用多汽缸结构
级数和转子的长度增加使转子刚性降低，将转子分成若 干段，采用多汽缸结构
2、采用多排汽口
提高汽轮机单机功率的途径
3、采用双轴系结构
为解决大功率汽轮机排汽口增多使转子过长的困难，可 以设计成双轴系结构。
在蒸汽的冲动力和反动力合力作用 下推动动叶旋转作功。
动叶通道是逐渐收缩的
8
（三）反动度和级类型
基本概念
级滞止理想焓降：0点是级前
的蒸汽状态点，0*点是汽流被等 熵滞止到初速等于零的状态，p1 、p2分别为喷嘴出口压力和动叶 出口压力，蒸汽在级内从滞止状 态0*等熵膨胀到p2时的焓降称为 级的滞止理想焓降
50
高中压缸合缸
51
一. 汽轮机本体的基本特点(续)
5、采用单独阀体结构
把蒸汽室和调节阀从高压缸的缸体上分离出去 布置在汽轮机两侧，使汽缸具有良好的对称性，温度
分布均匀，减少热应力和热变形。
6、多层汽缸结构
太厚的汽缸壁会产生过大的热应力
7、加长低压级叶片长度
提高单机功率的有效途径
52
单独阀体结构
18
一、级的作功原理
喷嘴汽道示意图
• 级是汽轮机中最基本的 工作单位
• 级由静叶（喷嘴）和对 应的动叶组成
• 工质的热能在喷嘴中先 转变为工质的动能，然 后在动叶中使能转变为 机械能
19
引用热力学第一定律导出的能量方程，方程可表示为
—蒸汽进入和流出叶栅的比焓值，焦耳/公斤； —蒸汽进入和流出叶栅的速度，米/秒。
亚临界四排汽机组纵剖面图 亚临界两排汽机组纵剖面图 37
东汽600MW～1000MW系列空冷机东组方汽轮机厂
超临界四排汽机组纵剖面图
超临界两排汽机组纵剖面图
38
ALSTOM
39
三菱重工
40
东汽超超临界1000MW汽轮机
41
多级汽轮机的热力过程线
汽轮机的相对内效率
教材勘误！ 42
二. 多级汽轮机的特点
65
66
67
2．喷嘴
隔板静叶实物
概念: 喷嘴又称静叶片，实
际上它就是相邻两静 叶片所形成的汽流通 道，其作用是将蒸汽 的热能变为动能。
68
反动式汽轮机静叶栅
69
70
调节级喷嘴室
71
（五）轴承
概念：轴承是汽轮机的一个重要组 成部件，承受转子的重量和未平衡 的轴向推力。有支持轴承和推力轴 承两种类型。
蒸汽热能
气流的动能
轴的机械能
喷嘴
动叶
4
（一）冲动作用原理
冲动力的定义：根据力学知识，当
一运动物体碰到另一个静止的物体 或者运动速度低于它的物体时，就 会受到阻碍而改变其速度的大小或 方向，同时给阻碍它的物体的一个 作用力
特点：蒸汽仅把从喷嘴中获得的动
能转变为机械功，蒸汽在动叶通道 中不膨胀，动叶通道不收缩
53
多层汽缸结构
54
加长低压级叶片长度
新型
旧型
55
二. 汽轮机的静止部分
（一）汽缸 汽轮机的外壳，是汽轮机的重要静止部件之一
。根据汽缸进口处蒸汽参数的不同，可以将汽 缸分成高压缸、中压缸和低压缸。
56
汽缸的作用
1．将高温、高压的蒸汽与大气隔开，形成能量转换的环境； 2．内部包容隔板、喷嘴叶栅及转子部件，共同构成汽轮机的通流部分
2. 级的类型及特点
汽轮机的级可分为冲动级和反动级两大类
(1)、冲动级
冲动级又分：纯冲动级、带反动度的冲动级速度级 1) 纯冲动级：反动度为零的级称为纯冲动级 工作特点：是蒸汽只在喷嘴中膨胀，在动叶通道中不膨胀 结构特点：动叶叶型近似对称弯曲，作功能力大，但效率
比带反动度的冲动级低。
11
2) 带反动度的冲动级
叶之间装设—列导向叶片，排汽经过导 向叶片后改变方向，进入第二列动叶继 续作功。这种级称为速度级。
复速级：同一叶轮上装有两列动叶片
的双列速度级，又称为复速级。
工作特点：蒸汽主要在喷嘴中膨胀加
速：动叶通道和导向叶片通道中基本不 膨胀，焓降大、效率较低。用于单级汽 轮机和中、小型多级汽轮机的第一级。
基本特点：蒸汽在动叶流道中不仅要改 变方向，而且还要膨胀加速，从结构上 看动叶通道是逐渐收缩的。
7
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。
叶（喷嘴）和对它配合的动叶片构成了汽轮
4喷嘴
机的基本作功单元，称为汽 轮机的“级”
1轴
单级冲动式汽轮机工作原理结构立体图
3
2. 轴向推力的平衡
平衡的方法除了在叶轮轮面上开平衡孔外 ，主要采用下列两种方法：
1．平衡活塞法； 2．相反流动布置法。
47
第四节 汽轮机本体
汽轮机本体包括静止和转动两大部分。 静止部分：汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承和滑销
系统等；
转动部分：主轴、叶轮和叶片等组成的转子。 通流部分：汽轮机本体中作功汽流的通道称为汽轮
57
汽缸
58
59
汽轮机下缸及转子图
60
内缸的支撑
62
（三）滑销系统
设置原因：
汽轮机动、静部分直径留有一很小的间隙，一旦 此间隙消失，就会造成动静部分摩擦，汽轮机部 件受热膨胀时，会在各个方向产生变形，可能因 此导致动、静间隙消失。
汽轮机本体设置有系列滑销，以引导汽缸的膨胀
63
某300 MW汽轮机的滑销系统
调节级：中、小容量汽轮机的调节级喷嘴调节 汽轮机的第一级称为调节级，一般采用复速级 。大容量汽轮机多采用单列冲动级。
还把汽轮机的级分为速度级和压力级两种。
17
第二节 汽轮机的基本作功原理
近代大功率汽轮机都是由若干个级构成的多级 汽轮机，由于级的工作过程在一定程度上反映 了整个汽轮机的工作过程，所以对汽轮机工作 原理的讨论一般总是从汽轮机“级”开始的，有 助于理解和掌握全机的内在规律性。
汽轮机级的工作原理及过程等_图文.ppt
第一节 汽轮机概述
汽轮机以蒸汽为工质，将热能转 变为机械能，为发电机发电提供 机械能。
火力发电厂三大主要设备之一， 单机功率大、效率高、运行平稳 、使用寿命长
2
一、汽轮机的工作原理
“级”是汽轮机中最基本的工 2叶轮 作单元。在结构上它是由静
3动叶栅
现代冲动式汽轮机中广泛采用具有一定反动度的冲动 级，简称为冲动级
工作特点:蒸汽的膨胀主要喷嘴中进行，在动叶通道 中仅有小部分膨胀，产生的反动力较小，主要利用冲 动力作功
结构特点：作功能力比反动级的大，效率又比纯冲动 级高。
12
冲动式汽轮机
13
3) 复速级
速度级:为使充分利用余速，在两列动
20
二、级内损失和级效率
(一)级的内部损失：在汽轮机通流部分中与流 动、能量转换有直接联系的损失称为汽轮 机级的内部损失
级内的损失主要有叶栅损失、余速损失、部
分进汽损失、叶轮摩擦损失、漏汽损失和湿汽 损失等
21
1．叶栅损失
叶栅损失包括：喷嘴损失和动叶 损失。
从产生原因看，它由：叶型损失 、叶端损失和冲波损失所组成。
14
4) 反动级
定义：蒸汽在级中的理想焓降平均分配 在喷嘴和动叶通道中的级称为反动级
工作特点：蒸汽在喷嘴和动叶通道中的 膨胀程度相等，作功的力冲动力和反动 力各占一半
结构特点：动叶叶型与喷嘴叶型完全相 同。反动级的效率高于冲动级，但整级 的理想焓降较小。
15
反动式汽轮机
16
调节级
喷嘴调节：多数汽轮机采用改变第一级喷嘴面 积的方法调节进汽量，称之为喷嘴调节。
级理想焓降：蒸汽在级内从0
点等熵膨胀到p2时的焓降 称为级的理想焓降。
9
1. 反动度
反动度：表示蒸汽在动叶通道内膨
胀程度大小的指标。 它等于蒸汽在动叶通道中的理想焓
降与喷嘴的滞止理想焓降和动叶通 道中理想焓降之和的比值 级的平直径处（即1/2叶高处）的 反动度用Ωm表示，其表达式为：
10
； 3．承受安装在内部各零件的重量，管道的安装拉力，运行时汽缸内外
的压差，汽缸内外温度变化产生的热应力以及连接管道热状态改变 时对汽缸的作用力； 4．端部装有汽封，形成严密的汽室，防止蒸汽外漏，在低压部分防止 空气漏入； 5．汽缸上加工有抽汽口，与回热抽汽管道加热系统一起完成回热循环 ，加热给水，提高循环热效率。
支持轴承作用：支持转子的重量并 确定转子在汽缸中的径向位置；
推力轴承作用：承担转子上未平衡 的轴向推力并确定转子在汽缸中的 轴向位置。
汽轮机的轴承都采用以液体摩擦为 理论基础的轴瓦式滑动轴承。
72
1. 圆柱形滑动轴承工作原理
73
2．支持轴承
根据轴承乌金内圆形状，可分为圆柱形轴 承、椭圆形轴承和可倾瓦轴承等。
64
（四）喷嘴和隔板
1、隔板
隔板用于固定喷嘴叶片，并将整个汽缸 内部空间分隔成若干个汽室。
由隔板体，喷嘴叶栅和隔板外缘等部分 组成
中小型汽轮机常将隔板直接安装在汽缸 内壁的隔板槽中，大型汽轮机常将相邻 几级隔板装在一个隔板套中，然后将隔 板套固定在汽缸内壁上。
为了安装和拆卸方便，隔板沿水平中分 面对分为上、下两半块，称上、下隔板 。
机的通流部分
包括主汽门、调节汽门、导管、进汽室、各级喷嘴和动叶及 汽轮机的进汽管。
48
一. 汽轮机本体的基本特点
1、采用多汽缸结构
级数和转子的长度增加使转子刚性降低，将转子分成若 干段，采用多汽缸结构
2、采用多排汽口
提高汽轮机单机功率的途径
3、采用双轴系结构
为解决大功率汽轮机排汽口增多使转子过长的困难，可 以设计成双轴系结构。
在蒸汽的冲动力和反动力合力作用 下推动动叶旋转作功。
动叶通道是逐渐收缩的
8
（三）反动度和级类型
基本概念
级滞止理想焓降：0点是级前
的蒸汽状态点，0*点是汽流被等 熵滞止到初速等于零的状态，p1 、p2分别为喷嘴出口压力和动叶 出口压力，蒸汽在级内从滞止状 态0*等熵膨胀到p2时的焓降称为 级的滞止理想焓降
50
高中压缸合缸
51
一. 汽轮机本体的基本特点(续)
5、采用单独阀体结构
把蒸汽室和调节阀从高压缸的缸体上分离出去 布置在汽轮机两侧，使汽缸具有良好的对称性，温度
分布均匀，减少热应力和热变形。
6、多层汽缸结构
太厚的汽缸壁会产生过大的热应力
7、加长低压级叶片长度
提高单机功率的有效途径
52
单独阀体结构
18
一、级的作功原理
喷嘴汽道示意图
• 级是汽轮机中最基本的 工作单位
• 级由静叶（喷嘴）和对 应的动叶组成
• 工质的热能在喷嘴中先 转变为工质的动能，然 后在动叶中使能转变为 机械能
19
引用热力学第一定律导出的能量方程，方程可表示为
—蒸汽进入和流出叶栅的比焓值，焦耳/公斤； —蒸汽进入和流出叶栅的速度，米/秒。
亚临界四排汽机组纵剖面图 亚临界两排汽机组纵剖面图 37
东汽600MW～1000MW系列空冷机东组方汽轮机厂
超临界四排汽机组纵剖面图
超临界两排汽机组纵剖面图
38
ALSTOM
39
三菱重工
40
东汽超超临界1000MW汽轮机
41
多级汽轮机的热力过程线
汽轮机的相对内效率
教材勘误！ 42
二. 多级汽轮机的特点
65
66
67
2．喷嘴
隔板静叶实物
概念: 喷嘴又称静叶片，实
际上它就是相邻两静 叶片所形成的汽流通 道，其作用是将蒸汽 的热能变为动能。
68
反动式汽轮机静叶栅
69
70
调节级喷嘴室
71
（五）轴承
概念：轴承是汽轮机的一个重要组 成部件，承受转子的重量和未平衡 的轴向推力。有支持轴承和推力轴 承两种类型。
蒸汽热能
气流的动能
轴的机械能
喷嘴
动叶
4
（一）冲动作用原理
冲动力的定义：根据力学知识，当
一运动物体碰到另一个静止的物体 或者运动速度低于它的物体时，就 会受到阻碍而改变其速度的大小或 方向，同时给阻碍它的物体的一个 作用力
特点：蒸汽仅把从喷嘴中获得的动
能转变为机械功，蒸汽在动叶通道 中不膨胀，动叶通道不收缩
53
多层汽缸结构
54
加长低压级叶片长度
新型
旧型
55
二. 汽轮机的静止部分
（一）汽缸 汽轮机的外壳，是汽轮机的重要静止部件之一
。根据汽缸进口处蒸汽参数的不同，可以将汽 缸分成高压缸、中压缸和低压缸。
56
汽缸的作用
1．将高温、高压的蒸汽与大气隔开，形成能量转换的环境； 2．内部包容隔板、喷嘴叶栅及转子部件，共同构成汽轮机的通流部分
2. 级的类型及特点
汽轮机的级可分为冲动级和反动级两大类
(1)、冲动级
冲动级又分：纯冲动级、带反动度的冲动级速度级 1) 纯冲动级：反动度为零的级称为纯冲动级 工作特点：是蒸汽只在喷嘴中膨胀，在动叶通道中不膨胀 结构特点：动叶叶型近似对称弯曲，作功能力大，但效率
比带反动度的冲动级低。
11
2) 带反动度的冲动级
叶之间装设—列导向叶片，排汽经过导 向叶片后改变方向，进入第二列动叶继 续作功。这种级称为速度级。
复速级：同一叶轮上装有两列动叶片
的双列速度级，又称为复速级。
工作特点：蒸汽主要在喷嘴中膨胀加
速：动叶通道和导向叶片通道中基本不 膨胀，焓降大、效率较低。用于单级汽 轮机和中、小型多级汽轮机的第一级。
基本特点：蒸汽在动叶流道中不仅要改 变方向，而且还要膨胀加速，从结构上 看动叶通道是逐渐收缩的。
7
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。
叶（喷嘴）和对它配合的动叶片构成了汽轮
4喷嘴
机的基本作功单元，称为汽 轮机的“级”
1轴
单级冲动式汽轮机工作原理结构立体图
3