汽轮机原理讲稿第05章陈
汽轮机原理讲稿第03章陈
Gcr1 p0*1 T0*
Gcr
p0* T0*1
Gcr1 p0*1
Gcr
p0*
（二）级均在亚临界工况下工作时
根据连续性方程，经过一系列推导，可得出级均在亚临界工况下工作
时级的流量与压力的关系：
当忽略温度影响时，
G1 G
p021
p
2 21
T0
p02 p22 T01
有
G1
p021
p
2 21
G
p02
G n An
p0*
* 0
2
k 1
2k k 1
p1 po*
k
p1 p0*
k
2
2.用椭圆方程替代曲线，以横坐标上p1=pcr点为中心。
G Gcr
2
p1 p0
pcr pcr
2
1
x2 a2
y2 b2
1
令 G ,则
Gcr
1
p1 p0
pcr pcr
2
1
n cr 1 cr
上二式中：
G Gcr 0.648An
p0*
* 0
（3—2）
p
* 0
、
* 0
——喷嘴前压力、密度；
p1 n
、 =
pcr
p1 p0*
——喷嘴后压力、临界压力； ——压力比；
An ——喷嘴出口截面积。
1
分析：对于式（3—1）
（1）当 n
* 当 p1 =
、An
p
* 0
、p
* 0
、
， n =
0*p不p10* 变=1时，，G则只G与=0p；（1 （n ）A点有）关；
《汽轮机》 讲义
《汽轮机》讲义一、汽轮机的概述汽轮机是一种将蒸汽的能量转换为机械功的旋转式动力机械。
它广泛应用于现代工业中，尤其是在电力生产、船舶推进和大型工业驱动等领域发挥着至关重要的作用。
汽轮机的工作原理基于热力学中的能量转换定律。
高温高压的蒸汽进入汽轮机后，通过一系列的动叶和静叶，蒸汽的热能转化为动能，推动叶轮旋转，从而输出机械功。
二、汽轮机的分类1、按工作原理分类冲动式汽轮机：蒸汽主要在喷嘴中膨胀，在动叶中不膨胀或膨胀很少。
反动式汽轮机：蒸汽在喷嘴和动叶中膨胀程度大致相等。
2、按热力特性分类凝汽式汽轮机：排汽在凝汽器中凝结成水，蒸汽的潜热得到充分利用。
背压式汽轮机：排汽压力高于大气压，用于供热等。
抽汽式汽轮机：部分蒸汽在中间抽出供工业或采暖用。
3、按进汽参数分类低压汽轮机：进汽压力低于 15MPa。
中压汽轮机：进汽压力为 20 40MPa。
高压汽轮机：进汽压力为 60 100MPa。
超高压汽轮机：进汽压力为 120 140MPa。
三、汽轮机的结构1、静止部分汽缸：是汽轮机的外壳，起支撑和容纳蒸汽的作用。
隔板：将汽缸分成若干个汽室，引导蒸汽的流动。
喷嘴：将蒸汽的热能转化为动能。
2、转动部分叶轮：安装动叶片，并带动轴旋转。
叶片：分为动叶片和静叶片，是实现能量转换的关键部件。
轴：传递扭矩和功率。
3、汽封轴端汽封：防止蒸汽沿轴向外泄漏。
隔板汽封：减少蒸汽在隔板前后的泄漏。
四、汽轮机的运行1、启动暖机：使机组各部件均匀受热，避免热应力过大。
升速：逐渐提高转速至额定值。
2、正常运行监控各项参数，如温度、压力、转速等。
保持蒸汽品质，防止杂质对叶片的侵蚀。
3、停机正常停机：逐步降低负荷，直至停机。
紧急停机：在出现故障时迅速停机，以保护设备。
五、汽轮机的维护1、日常巡检检查设备的运行状况，包括声音、振动、温度等。
检查润滑油、密封油系统的工作情况。
2、定期检修对设备进行全面检查、维修和更换磨损部件。
进行叶片探伤、轴系校中、汽缸清理等工作。
《汽轮机原理》讲稿第06章陈
哈尔滨电力职业技术学院
6.1汽缸 汽缸
四、滑销系统 1.作用： 作用： 作用 保证汽轮机在启、停机和工况变化时， 保证汽轮机在启、停机和工况变化时，汽 受热或冷却后以正确的方向膨胀或收缩， 缸受热或冷却后以正确的方向膨胀或收缩， 并保持汽缸与转子中心一致。 并保持汽缸与转子中心一致。 2.滑销系统的分类及作用 滑销系统的分类及作用 横销：引导汽缸沿横向滑动，定位轴向。 横销：引导汽缸沿横向滑动，定位轴向。 纵销：引导汽缸沿轴向滑动，定位横向。 纵销：引导汽缸沿轴向滑动，定位横向。
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6.1汽缸 汽缸
二、汽缸的结构 总体结构： 总体结构： 1.水平对分为上半缸和下半缸 安装和检修方便。 水平对分为上半缸和下半缸： 1.水平对分为上半缸和下半缸：安装和检修方便。 2.轴向分为高 轴向分为高、 低压缸： 2.轴向分为高、中、低压缸：合理利用金属材料 及便于制造。 及便于制造。 应用： 应用： 中小功率的汽轮机采用单缸结构； 中小功率的汽轮机采用单缸结构；功率较大的 汽轮机采用多缸结构。 汽轮机采用多缸结构。
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6.2隔板与隔板套 隔板与隔板套
②焊接隔板 焊接隔板示意图
特点:焊接隔板具有较高的强度和刚度、 特点 焊接隔板具有较高的强度和刚度、较好的汽 焊接隔板具有较高的强度和刚度 密性，加工较方便。 密性，加工较方便。 应用:高参数汽轮机多采用窄喷管焊接隔板如上图 高参数汽轮机多采用窄喷管焊接隔板如上图b， 应用 高参数汽轮机多采用窄喷管焊接隔板如上图 ， 窄喷管特点是隔板喷管损失小。 窄喷管特点是隔板喷管损失小。
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6.1 汽缸
内外缸夹层常引入一股中等压力的蒸汽流，其作 内外缸夹层常引入一股中等压力的蒸汽流， 当机组正常运行时， 用：当机组正常运行时，内缸的热量不断辐射给外 为防止外缸超温，夹层蒸气流对外缸起冷却 冷却作 缸，为防止外缸超温，夹层蒸气流对外缸起冷却作 当机组冷态启动时， 用；当机组冷态启动时，为使内外缸尽可能同步加 以减小胀差和热应力，夹层蒸气流对外缸起加 热，以减小胀差和热应力，夹层蒸气流对外缸起加 作用。（见图6-2） 。（见图 热作用。（见图 ）
《汽轮机》 讲义
《汽轮机》讲义一、汽轮机的定义与工作原理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。
它在现代工业中有着广泛的应用，特别是在发电领域。
其工作原理基于热力学中的朗肯循环。
高温高压的蒸汽进入汽轮机后，通过一系列的喷嘴和动叶片，蒸汽的热能被转化为动能，进而推动叶片旋转，输出机械能。
蒸汽在汽轮机中的流动过程是一个连续的能量转换过程。
从喷嘴出来的高速蒸汽冲击动叶片，使动叶片带动转子旋转。
在这个过程中，蒸汽的压力和温度逐渐降低，流速也相应发生变化，最终以低温低压的状态排出汽轮机。
二、汽轮机的分类根据不同的分类标准，汽轮机可以分为多种类型。
按工作原理，可分为冲动式汽轮机和反动式汽轮机。
冲动式汽轮机中，蒸汽主要在喷嘴中膨胀加速，在动叶片中不膨胀或膨胀很小；而反动式汽轮机中，蒸汽在喷嘴和动叶片中都膨胀做功。
按热力特性，可分为凝汽式、背压式、抽汽式和多压式汽轮机等。
凝汽式汽轮机是最常见的类型，其排汽在凝汽器中凝结成水，循环使用；背压式汽轮机的排汽压力高于大气压，可直接用于供热；抽汽式汽轮机则在运行过程中可抽出部分蒸汽用于供热或其他用途；多压式汽轮机则是在不同的压力段采用不同的热力循环，以提高效率。
按蒸汽参数，可分为低压、中压、高压、超高压、亚临界和超临界汽轮机等。
蒸汽参数越高，汽轮机的效率通常也越高。
按用途，可分为电站汽轮机、工业汽轮机和船用汽轮机等。
电站汽轮机主要用于发电；工业汽轮机用于驱动各种工业设备，如压缩机、风机等；船用汽轮机则用于船舶的动力系统。
三、汽轮机的结构汽轮机的结构复杂，主要由静止部分和转动部分组成。
静止部分包括汽缸、隔板、喷嘴、汽封等。
汽缸是汽轮机的外壳，承受蒸汽的压力和温度；隔板将汽缸分成若干个汽室，引导蒸汽的流动；喷嘴将蒸汽的热能转化为动能；汽封则用于减少蒸汽的泄漏。
转动部分包括转子、叶轮、叶片和联轴器等。
转子是汽轮机的核心部件，由主轴和安装在其上的叶轮、叶片等组成；叶轮用于安装叶片，并传递扭矩；叶片则是实现能量转换的关键部件；联轴器用于连接汽轮机的转子和其他设备的轴。
《汽轮机原理》讲稿第05章汽轮机调节-少学时资料
n2 n1 *100 %
n0
（42）
4，迟缓率的大小：调速系统的迟缓率为各部件迟缓率的累积。为了减小负荷摆 动，一般要求不大于0.5%，最好不大于0.3%。要减小迟缓率，则应在各元 件的设计、制造、安装和运行个方面予以减小。
四，静态特性曲线的平移(同步器)
（一）同步器的作用
1，单机运行的机组，当功率由 N1上升到N 2 时，转速（频率） 将由 n1 降为n2 ，这样，就不能满足供电质量的要求。 而同步器则可以平移
* 当外界负荷N增加时，机组转速n下降，调速系统各部套调节 过程相同，而动作方向相反。
第二节 调节系统的静态特性
1，有差调节：对应不同的功率，有不同的转速。 2，静态特性曲线： 汽轮发电机组转速 与功率的关系曲线称为调速系统的静态特性曲线。 3，静态特性曲线的平移-------同步器
同步器是调速系统的部件之一。操作同步器， 可使汽轮机 在同一转速下有不同的功率，或者是 在同一功率下有不同的转速。 4，速度变动率：当同步器位置不变，机组的功率从额定功率变为零功率时，其
图 7 44
---
第三节 调速系统动态特性
一、静态特性与动态特性
* 静态特性，是指汽轮机稳定工况下的特性（n---P)，不涉及两
个稳定工况之间的过渡过程； * 动态特性，是研究调速系统从一个稳定工况过渡到另一个稳定 工况的过渡过程。动态特性是指过渡过程中，机组的功率、转速、 调节阀开度等参数随时间的变化规律。
数字电液调节系统
汽轮机数字电液调节系统DEH（Digital Electro-
Hydraulic Control System ）是当前汽轮机调节 技术的新发展，集中了两大新成果：计算机系 统和高压抗燃油系统。使得汽轮机调节系统有 关部套尺寸小、结构紧凑、调节质量大大提高。
汽轮机的工作原理
反动级
三、汽轮机级旳类型
(二)压力级与速度级
压力级—以利用级组中合理分配旳压力降 或焓降为主旳级。（效率高，单列级）
速度级—以利用蒸汽流速为主旳级。（做 功能力大）
双列速度级 多列速度级
三、汽轮机级旳类型
(三)调整级与非调整级
调整级—通流面积能够随负荷变化旳级。 （第一级）
非调整级—通流面积不随负荷变化旳级 （第一级后来旳各级）
（3）蒸汽在叶栅通道旳流动是绝热流动：即蒸汽在叶栅通道中流动时与 外界没有热互换。
2、基本方程
（1）连续性方程 微分形式
（2）运动方程
G cA
dA dc d 0 Ac
dp Rdx cdc
（3）能量方程
h0
c02 2
q
h1
c12 2
w
（4）状态方程
pv RT
pvk const.
第二节 蒸汽在汽轮机级中旳流动
2、级内能量转换过程：
具有一定压力、温度旳蒸汽经过汽轮机旳级时，首 先在静叶栅通道中得到膨胀加速，将蒸汽旳热能转化为 高速汽流旳动能，然后进入动叶通道，在其中变化方向 或者既变化方向同步又膨胀加速，推动叶轮旋转，将高
速汽流旳动能转变为旋转机械能。
3、冲动级：
当汽流经过动叶通道时，因为受到动叶通道形状旳限制 而弯曲被迫变化方向，因而产生离心力，离心力作用于叶 片上，被称为冲动力。这时蒸汽在汽轮机旳级所作旳机械 功等于蒸汽微团流进、流出动叶通道时其动能旳变化量。 而这种级称为冲动级。
一、蒸汽在喷嘴中旳膨胀过程
喷嘴旳作用是让蒸汽在其通道中流动时得到膨胀
加速，将热能转变为动能。喷嘴是固定不动旳，蒸汽
流过时，不对外作功，W = 0；同步与外界无热互换，
《汽轮机原理》讲稿第08章陈
二、暖管
冷态启动前，主蒸汽管道、再热蒸汽管道、自动主汽门到 调节汽门间的导汽管道、高中压缸的主汽门，调节汽门等 的温度相当于室温，在启动过程中为了减小温差引起的热 应力和管道水击，在冲转前利用锅炉点火后的低温蒸汽， 对上述设备和管道进行预热，称为暖管。暖管时要控制蒸 汽温升速度，蒸汽温升速度过小将延长启动时间，蒸汽温 升速度太大会使热应力增大和造成强烈的水击，使管道振 动以致损坏管道和设备。锅炉的点火、升压和汽机的暖管 与疏水是同时进行的。 暖管应和管道的疏水操作密切配合，当蒸汽进入冷的管道 时，必然会急剧凝结，蒸汽凝结成水时放出汽化潜热，使 管壁受热而温度升高。如果这些凝结水不及时的从疏水管 路排除，当高速汽流从管道中通过时，便会发生水冲击引 起管道振动。若这些水被蒸汽带入汽轮机内，将发生水冲 击事故。
二、冲转蒸汽参数的选择
高压大容量汽轮机热态启动冲转时，应根据高压缸调速级 汽室和中压缸进汽室的金属温度选择适当的的主蒸汽温度 和再热蒸汽温度。一般都采用正温差启动，即蒸汽温度高 于金属温度。尽量不采用负温差启动。因为负温差启动时 蒸汽温度是低于金属温度的，转子和汽缸先被冷却，而后 又被加热，使转子和汽缸经受一次交变应力循环，从而增 加了机组的疲劳寿命损耗。因此一般都尽量不采用负温差 启动。 一般规定热态启动时新蒸汽温度应高于调节级上缸内壁 50～l00℃。为防止凝结放热，要求蒸汽过热度不低于 50℃，这样可以保证新蒸汽经调速汽门节流和喷嘴膨胀后 蒸汽温度仍不低于调节级的金属温度。
中压缸启动特点：
缩短启动时间 进汽时经过热器、
再热器两次加热，缩短了加热到预 定参数的时间
汽缸加热均匀 中压缸进汽，同
样冲转功率下焓降小，因此进汽量 大 转子提前越过低温脆性转变温度 有利于控制低压缸尾部温度水平， 有利于在空负荷或极低负荷下长时 间运行 不受高压缸热应力和胀差控制
《汽轮机原理》讲稿第01章
k 1 k
]
ccr pcr / cr
p cr 2k * p0 / 0 [1 ( * ) k 1 p0
k 1 k
]
27
2，临界压力
根据 ,临界压力为：
对于等熵膨胀过程来说，有
pcr (
2 k 1 * pcr p0 ( ) k 1
k
cr 0
2 * ) p0 cr k 1 0 1 p cr k ，则上式为 ( *) p0
c1t
或者为
2 2(h0 h1t ) c0
k 1 k 2k p 0 p1 2 1 c0 k 1 0 p0
c1t
上二式中， c1t ----蒸汽流出喷嘴出口的理想速度(m / s )； h1t ---- 蒸汽按等熵过程膨胀的终态焓(J/kq )。
k k p h c pT RT k 1 k 1 1 2 k p0 p1 2 (C1t C0 ) h0 h1t ( ） 2 k 1 0 1
30
（二） 喷嘴出口汽流速度计算
1，喷嘴出口的汽流理想速度
在进行喷嘴流动计算时，喷嘴前的参数 p(初速）是已 知的条件。按等熵过程膨胀，其过程曲线如图所示，则喷嘴 出口理想速度为
29
二，蒸汽在喷嘴叶栅通道中的膨胀过程
喷嘴的作用是让蒸汽在其通道中流动时得到膨胀加速，
将热能转变为动能。喷嘴是固定不动的，蒸汽流过时，不对 外作功，W = 0；同时与外界无热交换，q = 0。则根据能 量方程式 ，则
1 2 1 2 h0 C 0 h1t C1t 2 2
对于过热蒸汽，可近似看做理想气体，则上式可写成：
12
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.
汽轮机工作原理和结构 ppt课件
蒸汽热能 动能 机械能ppt课件 Nhomakorabea5
冲动式汽轮机工作原理
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。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旋转作功，将蒸 汽的动能变成叶轮轴旋 转的机械能。这种利用 冲动力作功的原理，称 为冲动作用原理。
ppt课件
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汽轮机的结构
汽轮机由转动部分和静止部分所组成。 汽轮机转动部件的组合体称为转子，它包 括主轴、叶轮(或转鼓)、动叶栅、联轴器 及装在轴上的其他零件。蒸汽作用在动叶 栅上的力矩，通过叶轮、主轴和联轴器传 递给发电机或其他设备，并使它们旋转而 作功。汽轮机的静止部分包括基础、台板 (机座)、汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承 等部件，但主要是汽缸和隔板。
ppt课件
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汽轮机剖面图
ppt课件
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汽轮机转子
汽轮机转子在高温蒸汽中高速旋转， 不仅要承受汽流的作用力和由叶片、叶轮 本身离心力所引起的应力，而且还承受着 由温度差所引起的热应力。此外，当转子 不平衡质量过大时，将引起汽轮机的振动。 因此，转子的工作状况对汽轮机的安全、 经济运行有着很大的影响。
调节抽汽式汽轮机
部分蒸汽在一种或两种给定压力下抽出对外供热，其余蒸汽作 功后仍排入凝汽器。
中间再热式汽轮机
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。
ppt课件
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汽轮机的分类-2
按工作原理分类 冲动式汽轮机 按冲动作用原理工作的汽轮机称为冲动式汽轮机 反动式汽轮机 按反动作用原理工作的汽轮机称为反动式汽轮机 混合式汽轮机 由按冲动原理工作的级和按反动原理工作的级组合而成 的汽轮机称为混合式汽轮机
《汽轮机》 讲义
《汽轮机》讲义一、汽轮机的定义与工作原理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。
它的工作原理基于牛顿第二定律和热力学定律。
当具有一定压力和温度的蒸汽进入汽轮机后，首先经过一系列的静叶栅，蒸汽的热能转化为动能，蒸汽的流速增加，压力降低。
然后，高速流动的蒸汽冲击动叶栅，推动动叶栅旋转，从而实现将蒸汽的能量转化为机械能。
这个过程中，蒸汽在汽轮机内膨胀做功，压力和温度逐渐降低，最终以乏汽的形式排出汽轮机。
二、汽轮机的结构组成1、静止部分（1）汽缸汽缸是汽轮机的外壳，它将蒸汽与外界大气隔开，形成封闭的空间。
汽缸内部容纳着转子、隔板等部件，承受着蒸汽的压力和温度。
（2）隔板隔板用于将汽缸内部分隔成若干个压力不同的空间，使蒸汽能够按照一定的顺序和规律膨胀做功。
（3）汽封汽封的作用是减少蒸汽在汽缸内的泄漏，提高汽轮机的效率。
2、转动部分（1）转子转子是汽轮机的核心部件，由主轴、叶轮和叶片等组成。
蒸汽推动叶片旋转，从而带动转子转动。
（2）叶片叶片分为动叶片和静叶片。
动叶片安装在转子上，接受蒸汽的冲击力而旋转；静叶片安装在隔板上，引导蒸汽的流动方向。
三、汽轮机的分类1、按工作原理分类（1）冲动式汽轮机蒸汽主要在动叶栅中膨胀，在动叶栅中蒸汽改变流动方向时，对动叶栅产生冲动力，使转子旋转。
（2）反动式汽轮机蒸汽在动叶栅和静叶栅中都膨胀，在蒸汽膨胀过程中，对动叶栅和静叶栅都产生作用力，使转子旋转。
2、按热力特性分类（1）凝汽式汽轮机排汽进入凝汽器凝结成水，蒸汽在汽轮机中作功后，几乎全部热量都被冷凝器带走。
（2）背压式汽轮机排汽压力高于大气压力，排汽可以用于供热或其他用途。
（3）抽汽式汽轮机在汽轮机的中间级抽出部分蒸汽用于供热或其他用途。
3、按蒸汽参数分类（1）低压汽轮机主蒸汽压力小于 15MPa。
（2）中压汽轮机主蒸汽压力为 20 40MPa。
（3）高压汽轮机主蒸汽压力为 60 100MPa。
（4）超高压汽轮机主蒸汽压力为 120 140MPa。