汽轮机系统与设备.ppt

汽轮机原理 主讲人 李 勇 一、电力工业在国民经济中的地位和作用 电力工业是国民经济的基础产业 是重要的公用事业 在经济和社会发展中具有举足轻重的地位。 二、电厂的概念及种类* 能源：自然界中能够产生能量的资源。 电力工业：把一次能源（煤炭、天然气、水能、风能、核聚变能等）转化为电能，使之成为通用性更强的二次能源。 发电厂：生产电能的工厂。火力发电厂、水电厂、核电厂等。 三、火力发电厂 利用化石燃料（煤、石油、天然气等）中蕴藏的化学能，在锅炉内通过燃烧转变为蒸汽的热能，然后在汽轮机内将蒸汽的热能转变为机械能并带动发电机发电的工厂。 全世界：火电厂中，燃煤电厂所占比例最大。英、德：达到70%；美国、苏联：50%；中国：超过70%；世界平均：超过70%。 四、汽轮机在火电厂中的地位 汽轮机：以水蒸汽为工质，将热能转变为机械能的外燃高速旋转式原动机。 优点： 1. 单机功率大 2 . 效率高 3 . 运转平稳 4 . 单机功率制造成本低 5 . 使用寿命长 五、汽轮发电机组 汽轮发电机组：汽轮机与发电机的组合。 单元机组：锅炉+汽轮机+发电机 汽轮机组：汽轮机及其附属设备的总称。 发电比例：全世界，各种发电总量的80%是由汽轮机带动发电机产生的。 此外：汽轮机还用于带动泵、风机、压气机、船舶螺旋桨等。 六、汽轮机设备的组成 汽轮机本体 包括：汽轮机转动部分静止部分 调节保安和油系统 包括：自动主汽门、调节汽门、调速器、调速传动机构、主油泵、油箱、安全保护系统等 辅助设备：凝汽器、抽气设备、高低压加热器、给水泵、凝结水泵、循环水泵、疏水泵等 热力系统：主蒸汽系统、再热蒸汽系统、凝结水系统、给水回热系统、给水除氧系统等 七、汽轮机发展史概述（一）十九世纪前后有关基础学科的发展 牛顿发现万有引力定律和物体的三大运动定律 俄罗斯的雷蒙索诺夫建立和证明了能量不灭定律 为有关学科的发展奠定了理论基础 七、汽轮机发展史概述（二）汽轮机发展大事记 1883年瑞典人拉伐尔（Laval)制造了第一台冲动式汽轮机（5马力） (General Electric) 1884年英国人帕森斯（Parsons)制造了第一台反动式汽轮机（10马力）（Westing House) 拉伐尔解决的问题： （1）拉伐尔喷嘴 出口速度达到1200-1500m/s （2）等强度叶轮 轮周速度达到350m/s （3）高转速 32000r/s 汽轮机本体 汽轮机本体（steam turbine proper）是完成蒸汽热能转换为机械能的汽轮机组的基本部分，即汽轮机本身。它与回热加热系统、调节保安系统、油系统、凝汽系统以及其他辅助设备共同组成汽轮机组。汽轮机本体由固定部分（静子）和转动部分（转子）组成。固定部分包括汽缸、隔板、喷嘴、汽封、紧固件和轴承等。转动部分包括主轴、叶轮或轮鼓、叶片和联轴器等。固定部分的喷嘴、隔板与转动部分的叶轮、叶片组成蒸汽热能转换为机械能的通流部分。汽缸是约束高压蒸汽不得外泄的外壳。汽轮机本体还设有汽封系统。 冲动级和反动级的做功原理 汽轮机转子 汽 缸 汽缸是汽轮机的外壳。按照承受压力的不同,可以分为高压缸、中压缸和低压缸。汽缸内部装有隔板、喷嘴等部件。汽缸都为上下两部分对分形式，用螺栓将上下两部分连接起来。汽轮机转子穿过汽缸，转子上装有叶轮、动叶。每列喷嘴后面都对应一列动叶。 汽轮机高压缸是承受蒸汽温度、压力最高的部分。例如，对于北京重型电机厂生产的330MW汽轮机，其进汽压力为17.75MPa，温度为540℃，而汽缸外则是环境温度和压力，从而使高压缸承受较大的温度差和压力差。为此，一般对参数在12.75MPa、535℃及以上的汽轮机，都将高压缸做成内、外两层汽缸。并在内、外汽缸的夹层中间通以低于初温、初压的蒸汽，使每层汽缸所承受的温差和压差都大为减少，每层汽缸的厚度就可以大为减薄。同时，由于外层汽缸能够得到夹层中蒸汽的有效冷却，还可以降低对外缸金属材料的要求，节省优质耐热合金钢。 双层缸结构 轴封结构 隔板和喷嘴 汽轮机中隔板的作用是将汽轮机各级隔离开来，并固定喷嘴和阻止各级间的漏汽。 隔板是由隔板外缘、喷嘴和隔板体构成的圆形板状组合体。隔板按照制造方法的不同可以分为铸造隔板、焊接隔板和组合隔板三种。目前大型汽轮机普遍采用焊接隔板。焊接隔板是将预先加工好的喷嘴叶栅焊接在隔板体和外缘之间制成。隔板通常做成水平对分形式，汽轮机的主轴穿过其内圆孔。 喷嘴的作用是对蒸汽进行加速，将热能转变为动能。 动 叶 汽轮机动叶是固定在叶轮上的。动叶是完成将蒸汽动能转变为机械能的重要部件。 按照动叶横截面积沿叶高的变化规律，将动叶分为等截面叶片和变截