11第11章汽轮机.pdf

第 11 章 汽轮机 汽轮机具有效率高、功率大、寿命长、运转安全可靠、转速容易控制、无易燃易爆、能 较好地利用工厂余热等优点，广泛应用于发电、石油、化工等行业。它的主要缺点是：装置 庞大、复杂，不适宜移动等。 在石油化工企业中，汽轮机通常用于驱动离心式压缩机、泵、风机，以及自备电站用于 驱动发电机，以达到热电联供的目的等。通过选用不同型号的汽轮机，可抽出不同压力等级 的蒸汽满足不同化工工艺生产的需要，实现工厂热能的综合利用，提高工厂的经济效益。因 此，石化企业中应用的汽轮机具有数量多、品种杂、用途广、参数高、容量大、转速高、单 系列运行、自控联锁程度高等特点。 11.1 汽轮机的工作原理及基本组成 11.1.1 汽轮机的工作原理 汽轮机是利用水蒸汽的热能来做功的旋转式热能动力机械。汽轮机工作时，先将水蒸汽 的热能转变为水蒸汽的动能，然后把水蒸汽的动能转变为转轴的机械能。汽轮机的这种能量 转变是通过冲动作用原理和反动作用原理这两种方式来实现的。 11.1.2 汽轮机组的基本组成 汽轮机组通常由汽轮机本体、监控系统、供油系统、冷凝系统和盘车系统等组成。 1）汽轮机本体 主要由静止和转动两部分组成，其中静止部分包括汽缸、隔板（或持环）、 静叶片、轴承座、机座、速关阀（又称事故截止阀、自动主汽门等）、调节阀等。转动部分主 要是指转子部分，包括主轴、叶轮、转鼓、动叶片、危急保安器等。 2）监控系统 主要有速关组件、调速器、抽汽温度和压力保护装置、超速保护装置、轴 承温度和振动保护装置、转子轴位移和叶片保护装置等 3）供油系统 主要有主油泵、辅助油泵、事故润滑油泵、油箱、油箱加热器、油冷器、 油过滤器、蓄能器或高位油槽、抽油烟系统等。 4）冷凝系统 主要有抽气器、冷凝器、冷凝水泵、循环水泵、真空泵等。 5）盘车系统 主要有电动或液压自动盘车装置、盘车油泵、顶轴油泵、手动盘车装置等。 11.2 汽轮机的分类 汽轮机种类多，品种杂，其分类方法多种???样，一般情况下可按工作原理、结构形式、 热力特性、新汽压力、汽流方向和用途等进行分类。 11.2.1 按工作原理来分类 按汽轮机的工作原理可分为冲动式汽轮机、反动式汽轮机和混合式汽轮机三种。 1）冲动式汽轮机 由冲动级组成，其基本工作原理为：在冲动式汽轮机中，蒸汽主要在 喷嘴中膨胀，压力降低，速度增加，在流经动叶片时压力和速度保持不变，只是改变了汽流 1 方向，因此，对动叶片产生了一个冲动力，叶轮在这个冲动力的作用下旋转做功。 2）反动式汽轮机 由反动级组成，其基本工作原理为：在反动式汽轮机中，蒸汽不仅在 喷嘴中膨胀加速，而且在流经动叶片通道时继续膨胀加速。因此，汽轮机动叶片不仅受到喷 嘴出口高速汽流的冲动力作用，而且还受到蒸汽离开动叶片时的反作用力作用，叶轮在蒸汽 的冲动力和反动力的联合作用下旋转做功。 3）混合式汽轮机 由冲动级和反动级共同组成，一般情况下，汽轮机的前几级为冲动级， 后几级为反动级。近代常用的汽轮机，实际上用的大部分都是带反动度的冲动式汽轮机，动 叶片中也有汽流膨胀，但比在喷嘴中膨胀的程度小些。 反动度是指蒸汽在汽轮机动叶片中膨胀的程度，反动度常用ρ来表示。 动叶片中的理论焓降 ρ＝ 级中的总焓降 纯冲动级的ρ=0，意思是指蒸汽只在喷嘴中膨胀。反动级的ρ=0.5 ，意思是指蒸汽的膨 胀有一半在喷嘴中进行。带反动度的冲动级 0＜ρ＜0.5 。带有不大反动度的冲动级使用最为 广泛，它可以提高冲动式汽轮机的效率。 11.2.2 按结构形式分类 按汽轮机的结构形式可分为单级汽轮机和多级汽轮机两种。 1）单级汽轮机 通流部分只有一级叶轮，通常为背压式汽轮机。多用于驱动泵、风机等 小型设备。 2）多级汽轮机 通流部分有两级以上的叶轮。可为凝汽式、背压式、抽汽凝汽式、多压 式汽轮机等。多用于驱动离心压缩机、发电机等大型设备。 11.2.3 按热力特性分类 按热力