背压汽轮机运行与检修

背压汽轮机运行与检修

一、概述

汽轮机是能将蒸汽能转化为机械功的外燃回转式机械，来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶，将蒸汽的热能转化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。主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。

排汽压力大于大气压力的汽轮机称为为背压汽轮机。排汽可用于供热或供给原有中、低压汽轮机以代替老电厂的中、低压锅炉。当背压汽轮机用于供给原有中、低压汽轮机以代替老电厂的中、低压锅炉时，又被称为前置式汽轮机，这样不但可以增加原有电厂的发电能力，而且可以提高原有电厂的热经济性。供热用背压式汽轮机的排汽压力设计值视不同供热目的而定；前置式汽轮机的背压常大于5兆帕，视原有机组的蒸汽参数而定。排汽在供热系统中被利用之后凝结为水，再由水泵送回锅炉作为给水。一般供热系统的凝结水不能全部回收，需要补充给水。

二、汽轮机分类

汽轮机种类很多，根据结构、工作原理、热力性能、用途、气缸数目的不同有多种分类方法。

1、按结构

有单级汽轮机和多级汽轮机；各级装在一个汽缸内的单缸汽轮机，和各级分装在几个汽缸内的多缸汽轮机；各级装在一根轴上的单轴汽轮机，和各级装在两根平行轴上的双轴汽轮机等。

2、按热力特性

有凝汽式、供热式、背压式、抽汽式和饱和蒸汽汽轮机等类型。凝汽式汽轮机排出的蒸汽流入凝汽器，排汽压力低于大气压力，因此具有良好的热力性能，是最为常用的一种汽轮机；供热式汽轮机既提供动力驱动发电机或其他机械，又提供生产或生活用热，具有较高的热能利用率；背压式汽轮机的排汽压力大于大气压力的汽轮机；抽汽式汽轮机是能从中间级抽出蒸汽供热的汽轮机；饱和蒸汽轮机是以饱和状态的蒸汽作为新蒸汽的汽轮机。

3、按用途

可分为为电站汽轮机、工业汽轮机、船用汽轮机等。

4、按汽缸数目

可分为单缸汽轮机、双缸汽轮机和多缸汽轮机。

5、汽轮机按照工作原理分为冲动式汽轮机和反动式汽轮机。

汽轮机是一种以蒸汽为动力，并将蒸气的热能转化为机械功的旋转机械，是现代火力发电厂中应用最广泛的原动机。汽轮机具有单机功率大、效率高、寿命长等优点。

——冲动式汽轮机蒸汽主要在静叶中膨胀，在动叶中只有少量的膨胀。

——反动式汽轮机蒸汽在静叶和动叶中膨胀，而且膨胀程度相同。

由于反动级不能作成部分进汽，因此第一级调节级通常采用单列冲动级或双列速度级。如中国引进美国西屋（WH）技术生产的300MW、600MW机组。

世界上生产冲动式汽轮机的企业有：美国通用公司（GE）、英国通用公司（GEC）、日本的东芝（TOSHIBA）和日立、俄罗斯的列宁格勒金属工厂等。制造反动式汽轮机的有美国西屋公司（WH）、日本三菱、英国帕森斯公司、法国电器机械公司（CMR）等，德国（SIEMENS）。

冲动式汽轮机为隔板型，如国产的300MW高中压合缸汽轮机；反动式汽轮机为转鼓型（或筒型），如上海汽轮机厂引进的300MW、600MW汽轮机。

6．汽轮机按照蒸汽参数（压力和温度）分为：

——低压汽轮机：主蒸汽压力小于1.47Mpa；

——中压汽轮机：主蒸汽压力在1.96—3.92Mpa；

——高压汽轮机：主蒸汽压力在5.88—9.8Mpa；

——超高压汽轮机：主蒸汽压力在11.77—13.93Mpa；

——亚临界压力汽轮机：主蒸汽压力在15.69—17.65Mpa；

——超临界压力汽轮机：主蒸汽压力大于22.15Mpa；

——超超临界压力汽轮机：主蒸汽压力大于32Mpa；

三、运行原理

背压式汽轮机发电机组发出的电功率由热负荷决定，因而不能同时满足热、电负荷的需要。背压式汽轮机一般不单独装置，而是和其他凝汽式汽轮机并列运行，由凝汽式汽轮机承担电负荷的变动，以满足外界对电负荷的需要。前置式汽轮机的电功率由中、低压汽轮机所需要的蒸汽量决定。利用调压器来控制进汽量，以维持其排汽压力不变；低压机组则根据电负荷需要来调节本身的进汽量，从而改变前置式汽轮机的排汽量。因此，不能由前置式汽轮机直接根据电负荷大小来控制其进汽量。

由于供热背压式机组的发电量决定于热负荷大小，宜用于热负荷相对稳定的场合，否则应采用调节抽汽式汽轮机。

背压式汽轮机的排汽压力高,蒸汽的焓降较小,与排汽压力很低的凝汽式汽轮机相比，发出同样的功率，所需蒸汽量为大，因而背压式汽轮机每单位功率所需的蒸汽量大于凝汽式汽轮机。但是，背压式汽轮机排汽所含的热量绝大部分被热用户所利用，不存在冷源损失，所以从燃料的热利用系数来看，背压式汽轮机装置的热效率较凝汽式汽轮机为高。由于背压式汽轮机可通过较大的蒸汽流量，前几级可采用尺寸较大的叶片，所以内效率较凝汽式汽轮机的高压部分为高。

在结构上，背压式汽轮机与凝汽式汽轮机的高压部分相似。背压式汽轮机多采用喷嘴调节配汽方式，以保证在工况变动时效率改变不大。因背压机常用于热负荷较稳定的场合，一般采用单列冲动级作为调节级。

四、汽轮机结构简介

汽轮机由转动部分和静止部分两个方面组成。转子包括主轴、叶轮、动叶片和联轴器等，静子包括进汽部分、汽缸、隔板和静叶栅、汽封及轴承等。

1、汽缸

汽缸是汽轮机的外壳，其作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开，形成封闭的汽室，保证蒸汽在汽轮机内部完成能量的转换过程，汽缸内安装着喷嘴室、隔板、隔板套等零部件；汽缸外连接着进汽、排汽、抽汽等管道。

汽缸的高、中压段一般采用合金钢或碳钢铸造结构，低压段可根据容量和结构要求，采用铸造结构或由简单铸件、型钢及钢板焊接的焊接结构。

高压缸有单层缸和双层缸两种形式。单层缸多用于中低参数的汽轮机。双层缸适用于参数相对较高的汽轮机。分为高压内缸和高压外缸。高压内缸由水平中分面分开，形成上、下缸，内缸支承在外缸的水平中分面上。高压外缸由前后共四个猫爪支撑在前轴承箱上。猫爪由下缸一起铸出，位于下缸的上部，这样使支承点保持在水平中心线上。

中压缸由中压内缸和中压外缸组成。中压内缸在水平中分面上分开，形成上下汽缸，内缸支承在外缸的水平中分面上，采用在外缸上加工出来的一外凸台和在内缸上的一个环形槽相互配合，保持内缸在轴向的位置。中压外缸由水平中分面分开，形成