第六章 汽轮机设备

纯 冲 动 级
反 动 级
二、级的分类
➢ 纯冲动级：做功能力大；级效率低； ➢ 反动级：做功能力小；级效率高； ➢ 冲动级：介于两者之间。
※ 冲动级在国产汽轮机(尤其是中小型机组)中应用广泛；但近年侧 重于级效率，在300MW以上大型汽轮机中较多采用反动级。
三、汽轮机做功流程
第二节 汽轮机构造
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八、联轴器及盘车装置
八、联轴器及盘车装置
六、汽封
漏汽损失：汽轮机动、静之间必须留有一定的间隙，在压力差的 作用下会形成漏汽。 汽封：动、静间隙处装设的密封装置，由很多薄金属片与主轴的 凹凸处形成多个曲折间隙，以减少漏汽。
隔板汽封：隔板内孔与主轴间的汽封； 叶片汽封：动叶片顶部、根部与静子间的径向、轴向汽封； 轴端汽封(轴封)：转子穿出汽缸两端处的汽封。高压端轴封防止 蒸汽外漏，低压缸排汽端轴封防止空气漏入汽轮机。
轴封示意图
第三节 汽轮机调节、保护和供油系统
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第六章 汽轮机设备
➢ 概述 ➢ 汽轮机工作原理 ➢ 汽轮机构造 ➢ 汽轮机调节、保护和供油系统 ➢ 汽轮机分类和型号
➢ 汽轮机是将蒸汽的热能转换为机械功的旋转机械。 ➢ 英文：Turbine（透平） ➢ 广义范畴：叶轮机械
汽轮机设备 ➢ 汽轮机本体
静止部分（气缸、喷嘴、隔板） 转动部分（转子、叶轮、叶片） 轴承、盘车装置、汽封 ➢ 汽轮机辅助设备 汽轮机调节（主汽门、调节汽门） 汽轮机保护 汽轮机供油系统等。 ※ 汽轮机与发电机的组合称为汽轮发电机组。
一、汽轮机本体
静子
汽缸、喷嘴、隔板、轴承
转子
主轴、叶轮、动叶、联轴器
汽封
二、汽缸
二、汽缸
汽缸内部：喷嘴、隔板、汽封； 汽缸外部：进汽管、抽汽管、排汽管、疏水管。
二、汽缸
高压缸
中压缸
二、汽缸
低压缸
三、喷嘴与隔板
喷嘴
又称静叶片，每两片组成喷嘴流道 调节级：第一级（4组或6组）控制蒸汽流量来调节功率 压力级：以后各级 安装于隔板内
第一节 汽轮机的工作原理
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一、汽轮机的级 级 ——汽轮机作功的基本单元
喷嘴叶栅（静叶栅）：热能—动能 动叶栅：动能—机械能
一、汽轮机的级
冲动力：当一运动物体碰到一静止的或运动速度比它低的 物体时，就会受到阻碍而改变速度，同时给阻碍其运动的 物体一作用力，称这个力为冲动力。
反动力：原来静止或运动速度较小的 物体，在离开或通过另一物体时，突 然获得一个较大的速度增加而给另一 个物体的作用力，称这个力为反动力。
四、 转子 套装转子
整锻转子
焊接转子
四、 转子
四、 转子
➢ 冲动式汽轮机转子为叶轮式结构，由主轴、叶轮、动叶片等组成； ➢ 反动式汽轮机因在动叶中有较大的焓降，动叶两侧有较大的压力差， 不宜采用叶轮式转子而为转鼓式结构，由转鼓和动叶片等组成，没有叶 轮。
四、 转子
四、 转子 安装中的600MW汽轮机（中压转子）
❖ 各种类型的叶根
五、动叶片
前几级叶片很短，末几级叶片很长，通流部分呈渐扩形。 由于蒸汽比容随其压力的逐渐降低而迅速增大，蒸汽的容积流量也
将逐渐增大，因而要求动叶长度也随之逐级增大。 长叶片均按ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ强度原理设计成变截面扭曲叶片。
长叶片所受到的离心力较大且叶根与叶顶的圆周速度相差大，要保 证动叶强度以及蒸汽沿叶高各处有良好的流动。 短叶片可采用直叶片即等截面叶片，当然所有叶片都采用扭叶片最合 理。
七、轴承
八、联轴器及盘车装置
八、联轴器及盘车装置
八、联轴器及盘车装置
联轴器（靠背轮）：将汽轮机高、中、低压转子以及发电机转子连 接成一个整体。
盘车装置：能够人为盘动转子的一套装置，一般由电动机、蜗轮蜗 杆及减速齿轮组、离合器等部件组成。 汽轮机启动前，需通过转子的低速转动以检查动、静部件是否存在 碰撞和摩擦； 汽轮机停机后，为使转子在上下温度不同的汽缸内受热均匀，避免 转子冷却不均而产生大轴弯曲，也要保持转子的低速转动。
一、汽轮机的级
➢ 单级汽轮机 只有一级的汽轮机。 蒸汽焓降小、功率小、效率低。
➢ 多级汽轮机 串联在同一轴上的若干个级组合而成。 进汽参数高、排汽压力低，蒸汽流量大； 功率和效率远高于单级汽轮机。
一、汽轮机的级
一、汽轮机的级
多级冲动式汽轮机
二、级的分类
➢ 纯冲动级：蒸汽在动叶流道内仅改变方向而不膨胀加速，动叶所受 到的作用力仅为冲击力，级内蒸汽的焓降全部发生在喷嘴中。 ➢ 反动级：蒸汽在动叶流道内膨胀加速，动叶所受到的作用力为冲击 力和反击力的合力，级内蒸汽焓降中有一半发生在喷嘴中，另一半发 生在动叶流道内。 ➢ 冲动级：介于上述两种级之间的一种级，级的大部分焓降发生在喷 嘴中，只有一小部分焓降发生在动叶流道内。
五、动叶片 安装中的600MW汽轮机（末级叶片）
七、轴承
七、轴承
支持轴承：用于支持整个转子的重量以及由于转子质量不平衡所 引起的离心力，并固定转子的径向位置，使转子中心与汽缸中心保持 一致。 推力轴承：用于承受转子上的轴向推力，并确定转子的轴向位置 ，以保持动、静之间合理的轴向间隙。 由于汽轮机的重量及轴向推力很大、转速很高，故其轴承不是通 常的滚珠轴承而采用油膜润滑的滑动轴承，依靠油膜压力来平衡作用 力。
三、喷嘴与隔板
三、喷嘴与隔板
三、喷嘴与隔板
四、 转子
四、 转子
➢ 套装转子：主轴和叶轮分别加工，工艺简单造价低；高温下叶轮 易松脱，可用于冲动式汽轮机中、低压转子。 ➢ 焊接转子：采用合金钢整锻转子或轴向分段、整体锻造再组合焊 接在一起的转子。 ➢ 整锻转子：主轴和叶轮或转鼓整体锻造而成，工艺复杂造价高； 高温下叶轮不易松脱。（目前，300MW、600MW汽轮机的高、中、低压 转子均为整锻转子）
四、 转子 安装中的600MW汽轮机(就位低压转子)
五、动叶片
五、动叶片
动叶片 叶根 叶型(叶身或称工作部分) 连接件(围带或拉筋)
动叶栅：一组动叶片以同样间隔和角度安装在叶轮或转鼓上 叶型决定动叶流道的形状 冲动式叶型之间构成的流道截面变化较小。
五、动叶片 叶顶+附带结构（围带、拉金） 叶身（叶片型线部分、做功场所） 叶根（叶片固结于叶轮）