汽轮机基础知识

第十章蒸汽轮机基础知识第一节概述一、概述汽轮机是用蒸汽做功的一种旋转式热力原动机，它的优点是功率大、效率高、结构简单、易损件少，运行安全可靠，调速方便、振动小、噪音小、防爆等，在炼油厂还可以充分利用炼油过程的余热生产蒸汽作为机泵的动力，这样可以综合利用热能。

正因为这些优点，蒸汽轮机在炼油厂得到了广泛的应用。

二、汽轮机的种类蒸汽轮机的种类繁多，根据其工作原理、性能、结构特点等，可按如下几方面进行分类。

第二节汽轮机的工作原理汽轮机的主要元件是由喷嘴（也称静叶）与动叶（也称叶片）两个部件组成。

喷嘴固定在机壳或隔板上，动叶固定在轮盘上。

蒸汽通过喷嘴时，压力下降，体积膨胀形成高速汽流，推动叶轮旋转而作功。

如果蒸汽在叶片中压力不再降低，也就是蒸汽在叶片通道中的流速（即相对速度）不变化，只是依靠汽流对叶片的冲击力量而推动转子转动，这类汽轮机称为冲动式，也称压力级，在工业中应用广泛。

如果蒸汽在叶片中继续膨胀（简称相对速度）比进口时要大，这种汽轮机的作功不仅由于蒸汽对叶片的冲击力，而且还有由于蒸汽相对速度的变化而产生的巨大的反作用力，因此这类汽轮机称为反动式汽轮机，在炼厂中应用较少。

只有一列喷嘴和一列动叶片组成的汽轮机叫单级汽轮机。

由几个单级串联起来叫多级汽轮机。

由于高压蒸汽一次降压后汽流速度极高，因而叶轮转速极高，将超过目前材料允许的强度。

因此采用压力分级法，每次在喷嘴中压力降都不大，因而汽流速度也不高，高压蒸汽经多级叶轮后能量既充分得到利用而叶轮转速也不超过材料强度许可范围。

这就是采用多级汽轮机的原因。

如果由于蒸汽离开每一级叶片的流速仍高，为了充分利用汽流的动能，可用导向叶片将汽流引入第二排叶片中（每一个叶轮可安装二排叶片）进一步推动转轴做功，这称为速度分级，简称速度级（又称复速级）。

速度级常用于小型汽轮机，或汽轮机的第一级。

第三节汽轮机结构汽轮机包括汽轮机本体、调节保安装置及辅助设备三大部分。

一、蒸汽轮机本体蒸汽轮机本体包括：静体（固定部分）--汽缸、喷嘴、隔板、汽封等；转子（转动部分）--轴、叶轮、叶片等；轴承（支承部分）--径向轴承和止推轴承。

汽轮机汽轮机设备主要由汽轮机主机及其辅助设备组成。

汽轮机是火力发电厂的关键设备之一，它的任务是将蒸汽的热能转变为汽轮机转子旋转的机械能。

蒸汽进入汽轮机，先经过喷嘴，使压力和温度降低，流速增加，蒸汽的热能转变为高速动能，这种高速汽流冲动叶片，带动汽轮机转子旋转，将蒸汽的高速动能转变为转子旋转的机械能。

在汽轮机内做完功的蒸汽(又叫乏汽)，排入凝汽器。

汽轮机的辅助设备主要有凝汽器、高低压加热器、除氧器、给水泵、循环水泵、凝结水泵等。

凝汽器的作用是把汽轮机排出的乏汽凝结成水，在汽轮机排汽口建立并保持高度的真空。

高、低压加热器是用汽轮机中间不同压力的抽汽来加热供给锅炉的给水，这就避免了部分蒸汽在凝汽器中的热量损失，提高了机组的效率。

有回热加热系统的汽轮机其排汽量减少了1/3发电煤耗可降低13%左右。

除氧器的任务是将送给锅炉的水进行除氧，除去溶解在给水中的气体，以防止氧气对锅炉、汽轮机及其管道的腐蚀。

给水泵的作用是把除氧器贮水箱内除过氧的给水送入锅炉。

循环水泵的作用是向凝汽器提供冷却汽轮机排汽的冷却水。

而凝结水泵的作用是抽出凝汽器中的凝结水，并将其输到除氧器。

凝结水在除氧器中经过除氧后用作锅炉的给水。

凝结水和给水系统凝汽设备主要由凝汽器、凝结水泵、循环水泵和抽气装置等组成，是火力发电厂热力系统中的一个重要组成部分。

凝汽设备的作用主要有：(1)在汽轮机排汽口建立并保持高度真空，提高汽轮机的循环热效率；(2)冷凝汽轮机的排汽，再用水泵将凝结水送回锅炉，以方便地实现热功转换的热力循环。

除此之外，凝汽器还对凝结水和补给水有一级真空除氧的作用。

并且可回收机组启停和正常运行中的疏水，接收机组启动和甩负荷过程中汽轮机旁路系统的排汽，减少工质的损失。

在机组启动时，凝汽器真空是靠抽气器抽出其中的空气建立起来的，此时所能达到的真空值较低。

在汽轮机正常运行时，低压缸的排汽进入凝汽器，凝汽器内的真空主要是依靠排汽的凝结形成的。

在4.9kPa的压力下，1kg蒸汽的体积比1kg水的体积大两万多倍。

汽轮机各设备的作用01. 凝汽设备主要有凝汽器、循环水泵、抽汽器、凝结水泵等组成。

任务：⑴在汽轮机排汽口建立并保持高度真空。

⑵把汽轮机排汽凝结成水，再由凝结泵送至回热加热器，成为供给锅炉的给水。

此外，还有一定的真空除氧作用。

02. 凝汽器冷却水的作用：将排汽冷凝成水，吸收排汽凝结所释放的热量。

03. 加热器疏水装置的作用：可靠的将加热器内的疏水排出，同时防止蒸汽随之漏出。

04. 轴封加热器的作用：回收轴封漏汽，用以加热凝结水从而减少轴封漏汽及热量损失，并改善车间的环境条件。

05. 低压加热器凝结水旁路的作用：当加热器发生故障或某一台加热器停用时，不致中断主凝结水。

06. 加热器安装排空气门的作用：为了不使空气在铜管的表面形成空气膜，使热阻增大，严重地影响加热器的传热效果，从而降低换热效率，故安装排空气门。

07.高压加热器设置水侧保护装置的作用：当高压加热器发生故障或管子破裂时，能迅速切断加热器管束的给水，同时又能保证向锅炉供水。

08.除氧器的作用：用来除去锅炉给水中的氧气及其他气体，保证给水的品质。

同时，又能加热给水提高给水温度。

09.除氧器设置水封筒的目的：保证除氧器不发生满水倒流入其他设备的事故。

防止除氧器超压。

10.除氧器水箱的作用：储存给水，平衡给水泵向锅炉的供水量与凝结水泵送进除氧器水量的差额，从而满足锅炉给水量的需要。

11.除氧器再沸腾管的作用：有利于机组启动前对水箱中给水加温及备用水箱维持水温。

正常运行中对提高除氧效果有益处。

12.液压止回阀的作用：用于防止管道中的液体倒流。

13.安全阀的作用：一种保证设备安全的阀门。

14.管道支吊架的作用：固定管子，并承受管道本身及管道内流体的重量和保温材料重量。

15.给水泵的作用：向锅炉连续供给具有足够压力，流量和相当温度的给水。

16.循环水泵的作用：主要是用来向汽轮机的凝汽器提供冷却水，冷凝进入凝汽器内的汽轮机排汽，此外，还向冷油器、发电机冷却器等提供冷却水。

《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。

汽轮机基本概念、工作原理介绍一、汽轮机运行基础知识1、流体力学基础知识一、流体的物理性质1、流动性流体的流动性是流体的基本特征，它是在流体自身重力或外力作用下产生的。

这也是流体容易通过管道输送的原因2、可压缩性流体的体积大小会随它所受压力的变化而变化，作用在流体上的压力增加，流体的体积将缩小，这称为流体的可压缩性。

3、膨胀性流体的体积还会随温度的变化而变化，温度升高，则体积膨胀，这称为流体的膨胀性。

4、粘滞性粘滞性标志着流体流动时内摩擦阻力的大小，它用粘度来表示。

粘度越大，阻力越大，流动性越差。

气体的粘度随温度的升高而升高，液体的粘度随温度的升高而降低。

二、液体静力学知识1、液体静压力及其基本特性液体静压力是指作用在液体内部距液面某一深度的点的压力。

液体静压力有两个基本特性：①液体静压力的方向和其作用面相垂直，并指向作用面。

②液体内任一点的各个方向的静压力均相等。

2、液体静力学基本方程Ｐ＝Ｐa＋ρgｈ式中Pa----大气压力ρ-----液体密度上式说明：液体静压力的大小是随深度按线性变化的。

3、绝对压力、表压力和真空①绝对压力：是以绝对真空为零算起的。

用Pj表示。

②表压力（或称相对压力）：以大气压力Pa为零算起的。

用Pb表示。

③真空：绝对压力小于大气压力，即表压Pb为负值。

绝对压力、表压力、真空之间的关系为：Pj=Pa+Pb三、液体动力学知识1、基本概念①液体的运动要素：液体流动时，液体中每一点的压力和流速，反映了流体各点的运动情况。

因此，压力和流速是流体运动的基本要素。

②流量和平均流速：假定流体在流过断面时，其各点都具有相同的流速，在这个流速下所流过的流量与同一断面各点以实际流速流动时所流过的流量相当，这个流速称为平均流速，记作V。

单位时间内，通过与管内液流方向相垂直的断面的液体数量，称为流量。

流量可分为体积流量Qv和质量流量Qm。

Qv=V AQm=ρV A③稳定流和非稳定流：稳定流是指流体流速和压力不随时间的变化而变化的流动，反之则为非稳定流。

汽轮机基础知识一、工作原理：汽轮机工作原理，简单的讲就是利用具有一定压力、温度的蒸汽进人汽轮机，驱动汽轮机旋转，输出轴功；在此过程中，将蒸汽的热能转化成机械转动的动能。

热能转化的多少，与蒸汽的焓值大小有关，即一定压力、温度的蒸汽，其焓值是一定的，单位是KJ/Kg，具体数值可查工程热力学焓值表或焓熵图，所以当汽轮机进汽、排汽参数一定时，进汽与排汽的焓值差既是每千克蒸汽的能量输出量，再乘以进汽量、汽轮机效率、机械效率，既是汽轮机的输出轴功率。

蒸汽焓值的大小，与其压力、温度有关，在目前使用的汽轮机参数范围内，压力或温度升高，其焓值也增加，所以当汽轮机输出功率一定时，进汽参数升高或排汽参数降低，汽轮机进汽量要减少；反之亦然。

若进汽、排汽参数一定，则进汽量增加意味着汽轮机输出功率增加；对于发电型机组，由于其运行转速是恒定的，进汽量增加，发电机输出功率也增加；而对于拖动型机组，进汽量增加时，会引起机组转速的增加，从理论上讲，若不考虑能量损失等因素，转速(n)的变化与其拖动设备的扬程（H）、流量(Q)、功率(N)有如下关系：n1/n2=H1/H2;(n1/n2)**2=Q1/Q2;(n1/n2)**3=N1/N2;对于拖动型机组，其设备及管道系统在设计时已基本定型，当设备负荷发生变化时，其流量变化必然引起系统压力的变化，而压力的变化是现场最易直接观测到的，系统压力的变化又引起汽轮机转速的变化，所以此时应及时调整汽轮机进汽量来维持转速，保持系统压力的稳定，故只要能够满足所驱动设备的负荷要求，汽轮机并不一定在额定转速下运行；汽轮机的设计在额定转速下运行其效率最佳，所以在机组选型时，应使所拖动的设备负荷近可能接近汽轮机设计功率，以提高系统的运转效率。

二、分类：汽轮机分类方式有多种，一般按热力系统方式分为凝汽式（N）、背压式（B）、抽凝式（C）、抽背式（CB），凝汽式机组一般用于发电厂进行发电，当用户具备固定的热用户和热负荷时，可根据热负荷的参数及负荷量选择背压式（B）、抽凝式（C）或抽背式（CB）机组。

汽轮机技术知识整理(详细完整版)一、汽轮机概述汽轮机是一种将热能转换为机械能的热力发动机，广泛应用于发电、工业驱动等领域。

汽轮机的工作原理是通过燃料燃烧产生高温高压的蒸汽，蒸汽在汽轮机中膨胀做功，推动汽轮机转子旋转，进而驱动发电机或其他机械设备。

二、汽轮机主要部件1. 汽轮机本体：汽轮机本体是汽轮机的核心部分，包括转子、叶片、汽封等。

转子是汽轮机的旋转部分，叶片是汽轮机做功的关键部件，汽封则是用来密封汽轮机内部空间，防止蒸汽泄漏。

2. 蒸汽发生系统：蒸汽发生系统负责产生汽轮机所需的高温高压蒸汽，包括锅炉、过热器、再热器等设备。

3. 调速系统：调速系统负责调节汽轮机的转速，包括调速器、油泵、油马达等设备。

4. 冷凝系统：冷凝系统负责将汽轮机排出的乏汽冷凝成水，以便循环利用，包括冷凝器、水泵等设备。

三、汽轮机工作原理1. 蒸汽发生：燃料在锅炉中燃烧，产生高温高压的蒸汽。

2. 蒸汽膨胀：蒸汽进入汽轮机，在汽轮机中膨胀做功，推动汽轮机转子旋转。

3. 机械能输出：汽轮机转子旋转，通过联轴器将机械能传递给发电机或其他机械设备。

4. 冷凝：汽轮机排出的乏汽进入冷凝器，被冷却水冷凝成水，以便循环利用。

四、汽轮机维护与保养1. 定期检查：定期检查汽轮机各部件的工作状态，发现问题及时处理。

2. 润滑保养：定期对汽轮机进行润滑保养，保证各部件的运行顺畅。

3. 清洁保养：定期对汽轮机进行清洁保养，保持汽轮机的卫生状况。

4. 预防性维护：根据汽轮机的运行情况，进行预防性维护，延长汽轮机的使用寿命。

五、汽轮机的类型1. 按照工作压力分类：有低压汽轮机、中压汽轮机、高压汽轮机、超高压汽轮机、亚临界压力汽轮机和超临界压力汽轮机等。

2. 按照热力循环分类：有朗肯循环汽轮机、再热循环汽轮机和热电循环汽轮机等。

3. 按照结构形式分类：有单缸汽轮机、双缸汽轮机、多缸汽轮机等。

六、汽轮机的发展趋势1. 高参数化：随着科技的进步，汽轮机的参数越来越高，热效率也越来越高。

汽轮机基础知识一、选择题（每题3分，共30分）汽轮机是一种将什么能转化为机械能的机械装置？A. 化学能B. 热能C. 电能D. 动能下列关于汽轮机工作流程的说法，正确的是？A. 包括压缩、加热、膨胀和排气四个过程B. 只包括膨胀和排气两个过程C. 只包括排气过程D. 只包括压缩过程汽轮机的调节系统的主要作用是？A. 实现汽轮机负荷的平稳调节B. 控制汽轮机的转速C. 调节汽轮机的进口蒸汽温度D. 以上都是汽轮机的转子主要由哪些部分组成？A. 转轴、叶轮、叶片B. 汽缸、隔板、喷嘴C. 轴承、联轴器D. 汽封、滑销系统下列哪个因素对汽轮机效率的影响较大？A. 进口蒸汽温度B. 进口蒸汽压力C. 汽轮机转速D. 负荷大小汽轮机中的汽封主要用于什么目的？A. 提高汽轮机的效率B. 减小噪音C. 防止蒸汽外泄D. 增加蒸汽流量汽轮机的反动级与冲动级的主要区别在于？A. 蒸汽在静叶和动叶中的膨胀程度B. 蒸汽的流动方向C. 叶轮的形状D. 蒸汽的入口温度下列哪项不属于汽轮机的主要辅助系统？A. 冷却系统B. 抽汽系统C. 给水系统D. 燃烧系统汽轮机在正常运行时，为了防止动静摩擦，需要控制哪些间隙？A. 径向间隙B. 轴向间隙C. 两者都需要D. 两者都不需要汽轮机超速事故可能导致的严重后果不包括？A. 大轴断裂B. 轴瓦损坏C. 飞车D. 冷却水泄漏二、填空题（每题2分，共20分）汽轮机的工作原理是利用蒸汽在______下对转子叶片进行推动，从而使转子转动，实现机械功的输出。

汽轮机的主要组成部分包括______和______。

汽轮机中的______是组成汽轮机的主要部件之一，它的作用是把蒸汽的热能转变为高速汽流的动能。

汽轮机汽缸的作用是______，形成封闭的汽室，保证蒸汽在汽轮机内完成其能量转换过程。

汽轮机调节系统包括______、______、______和保护系统。

汽轮机的汽封分为______、隔板汽封和围带汽封三种。