汽轮机培训讲义(PPT59页)
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叶轮工作时，主要承受的力有以下几种。 1、叶轮自身质量引起的离心力。 2、叶片、围带和拉筋引起的离心力。 3、套装转子由于叶轮套装在轴上的过盈产生的接触应力 4、在较高温度区域内的叶轮以及在透平启动过程中，叶
若工艺过程中有某一个压力的蒸汽用不完 时，就把这股多余的蒸汽用管路注入汽轮 机中的某个中间级内，与原来的蒸汽一起 工作，这样就可以从多余的蒸汽中获得能 量，得到一部分有用功，作为蒸汽热量的 综合利用，称为注入式汽轮机。
另外，汽轮机按工作原理可分为冲动 式、反动式、冲动与反动组合式汽轮机； 按结构可单级汽轮机、多级汽轮机和速度 级汽轮机。
汽轮机培训讲义
第一章 概述
汽轮机又叫蒸汽透平，它是以水蒸汽为工质，转子按一定方向作旋转运动的 连续工作的原动机。广泛地应用于发电、船舰、冶金、石油、化工等工业部 门，已有一百多年的历史。
工业汽轮机是指除去中心电站、中心热电站及船舰用汽轮机以外的其它有关 行业中使用的汽轮机都统称为工业汽轮机。三十年代冶金工业加速了工业汽 轮机的发展，尤其是六十年代初期高压离心式压缩机用于合成氨、乙烯生产， 使工业汽轮机获得极其广泛地使用。
3.汽轮机的转速易于调节，变转速运行的灵敏性及稳定性使工业生产的实际 要求获得满意地实现，自动化控制十分方便；
4.汽轮机的防爆、防潮性比电动机好，可以露天运行，在化工等防爆要求严 格的场所使用汽轮机，安全性好。
5.汽轮机起动几乎不用电，减少对电网供电的依赖性，使运行费用降低。 6.汽轮机在高转速下效率更高，因此用它来驱动在高速运转的离心式压缩机、
泵等，这样机组运行时经济性好。 7.便于实现热能的综合利用，这是最主要的优点。
第二章 汽轮机的分类
1.按热力过程分类： 1）凝汽式汽轮机： 纯凝汽式汽轮机一般简
称为凝汽式汽轮机，如 图所示，蒸汽在汽轮机 中做功后，全部排入凝 汽器，凝汽器的压力低 于大气压力。即排汽压 力小于大气压力。
2）抽汽凝汽式汽轮机：
为什么汽轮机在国内外、在许多工业部门获得非常广泛的应用呢？主要因为 汽轮机具有以下几个优点：
1.功率范围大：由几千瓦的小汽轮机到110万千瓦的大型汽轮机都可以生产， 供给各工业部门选用。
2.效率较高：在所有的原动机中，汽轮机装置的效率仅比柴油机稍低，而比 燃气轮机、蒸汽机的效率高许多，使用汽轮机可使产品成本降低。
第三章 汽轮机的工作原理
一、冲动式汽轮机： 冲动式汽轮机的最简单结构，叶轮上配装一圈
动叶片与叶轮喷嘴配合在一起，构成一个作功 的简单机械。 喷嘴又名静叶片，它是一个截面形状特殊且不 断变化的通道。由锅炉或其它蒸汽发生器中所 产生的蒸汽，进入喷嘴后蒸汽发生膨胀，消耗 了蒸汽的压力能。即消耗了蒸汽的热能，蒸汽 的压力与温度都下降了，而蒸汽的流速却增加 了，获得了高速汽流。喷嘴的作用就是将蒸汽 的热能转换成动能。 动叶片又称工作叶片，在叶片的外圆周上装满 的一整圈叶片，常叫动叶栅。由喷嘴流出的高 速汽流流过叶片时，其速度的大小及方向是一 定的，汽流由于受到动叶片的阻碍（作用力）， 改变其原有速度的方向及大小，这时汽流必然 给动叶片一个反作用力，推动叶片运动，将一 部分动能转换成叶轮旋转的机械能。 由上述可知，在汽轮机连续工作过程中有两次 能量转换，即热能→动能→机械能。
各级叶轮与主轴一起锻出，其优点是叶轮受力情况好，强 度高，不存在运行中主轴与叶轮间松动的问题，可适用于 高温、高速条件；结构紧凑、转配简单、省去了也轮到哦 套装过程。缺点是转子直径不宜过大，直径过大不容易保 证锻件的质量，另外对整锻式转子的制造技术要求较高
组合转子
组合转子的高压部分为整锻式，中压部分为套装式。这 种转子兼有上述两种转子的优点。
三、反动式汽轮机
反动式汽轮机是利用反作用力与冲击力将蒸汽的速度能转 换为机械能的。反动式的级仍然是由一列静叶栅和一列动 叶栅组成。它的工作原理是：在静叶栅中气流与流经喷嘴 时相似，压力降低，容积膨胀，速度增加；而它的动叶栅 也做成截面逐渐收缩气道，气流在动叶栅进一步降压、膨 胀和加速，根据惯性定律可知，运动的物体不受外力作用 的话，则一定按照它原来速度的大小和方向运动下去，气 流在动叶栅中既然获得了加速度，那必然有外力作用在气 流上，这个力是由于在动叶栅中降低了气流的压力和温度， 即气流的热能转换为动能所得到的。在动叶栅中进一步使 汽流降低压力、速增并以高速离开，这时气流必然给动叶 栅一个大小相等、方向相反的作用力，使动叶栅转动，带 动轴旋转对外作功。这就是反动汽轮机的作功原理。
冲动式与反动式汽轮机的叶栅
1、转子
汽轮机的结构
汽轮机中所有转动部件的组合体称转子。转子是汽轮机最 重要的部件之一，它包括主轴、叶轮或转鼓、动叶片、止 推盘、危急保安器、联轴器以及其他装在பைடு நூலகம்上的零部件。
汽轮机的转子的作用是将蒸汽的动能转变为机械能，传递 作用在叶片上的蒸汽圆周分力所产生的扭矩，向外输出机 械能，驱动压缩机、泵等。
如图所示，蒸汽在汽轮机前面几级做
功后，将其中一部分蒸汽从气轮机中抽出
去，送入相应的蒸汽管网供汽轮机或其它
生产工艺加热用，其余的蒸汽在汽轮机的
后几级做功后排入凝汽器。
3）背压式汽轮机
如图所示，蒸汽进入汽轮机膨胀作功后在 大于一个大气压力下排出气缸，即P排＞P 大气，其排出气送入相应的蒸汽管阀。
4）多压式汽轮机
焊接转子
焊接转子是由几个强度很高的实心轮盘和两个轴端在外缘 部分焊接而成。这种转子的优点是强度高、重量轻、结构 紧凑、刚性好，应用很广泛。但焊接鼓式转子在制造时， 要求材料的焊接性能好，并且对焊接技术要求较高。
2、转子叶轮
汽轮机转子叶轮的作用是用来安装冲动级动叶片，并将动 叶片所受的汽流作用力所产生的旋转力矩传递给主轴做功。
汽轮机转子按结构型式可分为轮式转子和鼓式转子
按制造工艺可分为整锻式、套装式、组合式和焊接转子
汽轮机转子的结构形式
套装式转子是叶轮与主轴分别加工，再以过盈配合方式 将叶轮套在轴上。这种转子加工方便，材料利用合理，叶 轮与主轴的锻件质量容易得到保证，但它不适合在高温情 况下工作，快速启动性差。
整锻式转子
若工艺过程中有某一个压力的蒸汽用不完 时，就把这股多余的蒸汽用管路注入汽轮 机中的某个中间级内，与原来的蒸汽一起 工作，这样就可以从多余的蒸汽中获得能 量，得到一部分有用功，作为蒸汽热量的 综合利用，称为注入式汽轮机。
另外，汽轮机按工作原理可分为冲动 式、反动式、冲动与反动组合式汽轮机； 按结构可单级汽轮机、多级汽轮机和速度 级汽轮机。
汽轮机培训讲义
第一章 概述
汽轮机又叫蒸汽透平，它是以水蒸汽为工质，转子按一定方向作旋转运动的 连续工作的原动机。广泛地应用于发电、船舰、冶金、石油、化工等工业部 门，已有一百多年的历史。
工业汽轮机是指除去中心电站、中心热电站及船舰用汽轮机以外的其它有关 行业中使用的汽轮机都统称为工业汽轮机。三十年代冶金工业加速了工业汽 轮机的发展，尤其是六十年代初期高压离心式压缩机用于合成氨、乙烯生产， 使工业汽轮机获得极其广泛地使用。
3.汽轮机的转速易于调节，变转速运行的灵敏性及稳定性使工业生产的实际 要求获得满意地实现，自动化控制十分方便；
4.汽轮机的防爆、防潮性比电动机好，可以露天运行，在化工等防爆要求严 格的场所使用汽轮机，安全性好。
5.汽轮机起动几乎不用电，减少对电网供电的依赖性，使运行费用降低。 6.汽轮机在高转速下效率更高，因此用它来驱动在高速运转的离心式压缩机、
泵等，这样机组运行时经济性好。 7.便于实现热能的综合利用，这是最主要的优点。
第二章 汽轮机的分类
1.按热力过程分类： 1）凝汽式汽轮机： 纯凝汽式汽轮机一般简
称为凝汽式汽轮机，如 图所示，蒸汽在汽轮机 中做功后，全部排入凝 汽器，凝汽器的压力低 于大气压力。即排汽压 力小于大气压力。
2）抽汽凝汽式汽轮机：
为什么汽轮机在国内外、在许多工业部门获得非常广泛的应用呢？主要因为 汽轮机具有以下几个优点：
1.功率范围大：由几千瓦的小汽轮机到110万千瓦的大型汽轮机都可以生产， 供给各工业部门选用。
2.效率较高：在所有的原动机中，汽轮机装置的效率仅比柴油机稍低，而比 燃气轮机、蒸汽机的效率高许多，使用汽轮机可使产品成本降低。
第三章 汽轮机的工作原理
一、冲动式汽轮机： 冲动式汽轮机的最简单结构，叶轮上配装一圈
动叶片与叶轮喷嘴配合在一起，构成一个作功 的简单机械。 喷嘴又名静叶片，它是一个截面形状特殊且不 断变化的通道。由锅炉或其它蒸汽发生器中所 产生的蒸汽，进入喷嘴后蒸汽发生膨胀，消耗 了蒸汽的压力能。即消耗了蒸汽的热能，蒸汽 的压力与温度都下降了，而蒸汽的流速却增加 了，获得了高速汽流。喷嘴的作用就是将蒸汽 的热能转换成动能。 动叶片又称工作叶片，在叶片的外圆周上装满 的一整圈叶片，常叫动叶栅。由喷嘴流出的高 速汽流流过叶片时，其速度的大小及方向是一 定的，汽流由于受到动叶片的阻碍（作用力）， 改变其原有速度的方向及大小，这时汽流必然 给动叶片一个反作用力，推动叶片运动，将一 部分动能转换成叶轮旋转的机械能。 由上述可知，在汽轮机连续工作过程中有两次 能量转换，即热能→动能→机械能。
各级叶轮与主轴一起锻出，其优点是叶轮受力情况好，强 度高，不存在运行中主轴与叶轮间松动的问题，可适用于 高温、高速条件；结构紧凑、转配简单、省去了也轮到哦 套装过程。缺点是转子直径不宜过大，直径过大不容易保 证锻件的质量，另外对整锻式转子的制造技术要求较高
组合转子
组合转子的高压部分为整锻式，中压部分为套装式。这 种转子兼有上述两种转子的优点。
三、反动式汽轮机
反动式汽轮机是利用反作用力与冲击力将蒸汽的速度能转 换为机械能的。反动式的级仍然是由一列静叶栅和一列动 叶栅组成。它的工作原理是：在静叶栅中气流与流经喷嘴 时相似，压力降低，容积膨胀，速度增加；而它的动叶栅 也做成截面逐渐收缩气道，气流在动叶栅进一步降压、膨 胀和加速，根据惯性定律可知，运动的物体不受外力作用 的话，则一定按照它原来速度的大小和方向运动下去，气 流在动叶栅中既然获得了加速度，那必然有外力作用在气 流上，这个力是由于在动叶栅中降低了气流的压力和温度， 即气流的热能转换为动能所得到的。在动叶栅中进一步使 汽流降低压力、速增并以高速离开，这时气流必然给动叶 栅一个大小相等、方向相反的作用力，使动叶栅转动，带 动轴旋转对外作功。这就是反动汽轮机的作功原理。
冲动式与反动式汽轮机的叶栅
1、转子
汽轮机的结构
汽轮机中所有转动部件的组合体称转子。转子是汽轮机最 重要的部件之一，它包括主轴、叶轮或转鼓、动叶片、止 推盘、危急保安器、联轴器以及其他装在பைடு நூலகம்上的零部件。
汽轮机的转子的作用是将蒸汽的动能转变为机械能，传递 作用在叶片上的蒸汽圆周分力所产生的扭矩，向外输出机 械能，驱动压缩机、泵等。
如图所示，蒸汽在汽轮机前面几级做
功后，将其中一部分蒸汽从气轮机中抽出
去，送入相应的蒸汽管网供汽轮机或其它
生产工艺加热用，其余的蒸汽在汽轮机的
后几级做功后排入凝汽器。
3）背压式汽轮机
如图所示，蒸汽进入汽轮机膨胀作功后在 大于一个大气压力下排出气缸，即P排＞P 大气，其排出气送入相应的蒸汽管阀。
4）多压式汽轮机
焊接转子
焊接转子是由几个强度很高的实心轮盘和两个轴端在外缘 部分焊接而成。这种转子的优点是强度高、重量轻、结构 紧凑、刚性好，应用很广泛。但焊接鼓式转子在制造时， 要求材料的焊接性能好，并且对焊接技术要求较高。
2、转子叶轮
汽轮机转子叶轮的作用是用来安装冲动级动叶片，并将动 叶片所受的汽流作用力所产生的旋转力矩传递给主轴做功。
汽轮机转子按结构型式可分为轮式转子和鼓式转子
按制造工艺可分为整锻式、套装式、组合式和焊接转子
汽轮机转子的结构形式
套装式转子是叶轮与主轴分别加工，再以过盈配合方式 将叶轮套在轴上。这种转子加工方便，材料利用合理，叶 轮与主轴的锻件质量容易得到保证，但它不适合在高温情 况下工作，快速启动性差。
整锻式转子