汽轮机发电1全解
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1.汽轮机的级:汽轮机的级是汽轮机中由一列静叶栅和一列动叶栅组成的将蒸汽热能转换成机械能的基本工作单元2.反动度: 蒸汽在动叶通道内膨胀时的理想焓降与蒸汽在整个级的滞止理想焓降之比,用来衡量动叶栅中蒸汽的膨胀程度2.叶轮反动度:各版和轮盘间汽室压力与级后蒸汽压力之差和级前蒸汽压力与级后压力之差的比值。
3.滞止参数具有一定流动速度的蒸汽,如果假想蒸汽等熵地滞止到速度为零时的状态,该状态为滞止状态,其对应的参数称为滞止参数。
4.临界压比汽流达到音速时的压力与滞止压力之比。
5.轮周效率1kg蒸汽在轮周上所作的轮周功与整个级所消耗的蒸汽理想能量之比。
6.级的余速损失当蒸汽离开级时仍具有一定的速度,其动能称为余速动能,余速动能如果在后面的级中得不到利用就成为了损失,称为余速损失。
7.最佳速度比将(级动叶的)圆周速度u与喷嘴出口(蒸汽的)速度c1的比值定义为速度比,轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比。
8.部分进汽度工作喷嘴所占的弧长与整个圆周之比9.级的相对内效率是指级的有效焓降和级的理想能量之比1.汽轮机的相对内效率:汽轮机的相对内效率是整机的有效焓降与理想焓降之比,它是衡量汽轮机中能量转换过程完善程度的指标。
2.汽轮机的绝对内效率:蒸汽实际比焓降与整个热力循环中加给1千克蒸汽的热量之比。
1.汽轮机的相对电效率:汽轮机的相对电效率是1kg蒸汽在汽轮机中应释放的热能,最后变成电能的份额。
它是评价汽轮发电机组工作完善程度的指标。
2.汽轮机的绝对电效率是指加给每千克蒸汽的热能最终转变成电能的份额3.重热现象多级汽轮机中,前面各级所损失的热能可以部分的在以后各级中作为理想焓降被利用,这种现象称为重热现象。
4.重热系数重热系数=【各级理想焓降之和-全机理想比焓降】/全机理想比焓降5.进汽节流损失主蒸汽进入第一级喷嘴前,在通过主汽阀、调节阀、管道和蒸汽室时,由于节流摩擦等原因产生了压力降落,使整机理想焓降减少,这种节流作用引起的焓降损失称为进汽机构中的节流损失。
背压式汽轮发电机组工作原理(一)背压式汽轮发电机组工作原理1. 背压式汽轮发电机组概述•背压式汽轮发电机组是一种常见的热力发电装置,利用燃烧产生的高温高压蒸汽驱动汽轮机工作,从而带动发电机发电。
•背压式汽轮发电机组与其他类型的发电机组相比,具有较高的热能利用率和较低的排放量,是目前主流的发电方式之一。
2. 蒸汽进入汽轮机的过程蒸汽进入汽轮机的过程如下:• 1. 蒸汽产生:背压式汽轮发电机组通常使用煤炭、天然气等燃料进行燃烧,产生高温高压的燃烧气体。
• 2. 燃气流入汽轮机:燃烧气体通过燃气管道进入汽轮机的高压部分。
• 3. 燃气膨胀:高温高压的燃烧气体流入汽轮机的叶片,驱动汽轮机转动。
• 4. 发电机发电:汽轮机的转动带动发电机转子旋转,通过磁场感应产生电能。
• 5. 蒸汽排放:在汽轮机驱动发电过程中,燃烧气体的温度和压力都会下降,低温低压的蒸汽会被排放出系统。
3. 背压式汽轮发电机组的特点背压式汽轮发电机组相较于其他类型的发电机组具有以下特点:• 1. 高效率:背压式汽轮发电机组具有较高的热能利用效率,可以有效地转化燃料的热能为电能。
• 2. 多级膨胀:为了提高汽轮机的效率,背压式汽轮发电机组通常采用多级膨胀的设计,使燃气能够获得更多的动能。
• 3. 可调节输出功率:背压式汽轮发电机组可以根据电网负载需求进行调节,灵活性较高。
• 4. 能耗低:背压式汽轮发电机组相较于其他类型的发电机组,能耗较低,对环境的影响较小。
4. 背压式汽轮发电机组的发展趋势随着能源需求的增长和环保要求的提高,背压式汽轮发电机组正处于不断的发展和改进中。
• 1. 高温高效:未来的背压式汽轮发电机组将进一步提高工作温度和压力,以提高发电效率。
• 2. 技术创新:研究人员正在探索新的材料和技术,以提高汽轮机的耐久性和效率。
• 3. 联合循环:将背压式汽轮发电机组与其他发电技术结合,如联合循环等,以进一步提高热能利用效率。
• 4. 温室气体减排:背压式汽轮发电机组将继续通过降低排放浓度和开发新的燃料技术,以减少温室气体的排放。
发电厂汽轮机工作原理
汽轮机的工作过程,就是做功的过程,也是能量转换的过程。
因此,汽轮机的设计主要是提高效率。
对汽轮机来说,要提高效率,就必须提高级的蒸汽流量,增加蒸汽的比容,在提高蒸汽流量时,需要降低级内的蒸汽压力;在提高蒸汽压力时,又需要降低级内的蒸汽温度。
要提高效率就必须设法降低这些参数。
汽轮机运行中能影响其工作性能的主要因素有:一是汽轮机进汽参数;二是工作蒸汽温度;三是工作蒸汽压力;四是做功冲动比。
为了保证汽轮机在设计工况下工作,必须在每一个运行等级内保证一定的进汽参数,这就要求合理确定每一级汽轮机的进汽参数。
一般情况下,每级汽轮机都有一个最佳进汽参数。
由于各种因素影响,在实际运行中实际工作状态与最佳进汽参数有时会有一定的差异,但总有一个合理范围。
因此,在设计时一般都要留有一定的余量(一般为5~10%)。
余量既可作为调节级和中间再热级功率和蒸汽流量的依据,也可作为调节级和中间再热级工作点和动叶片位置等调节部件时所用燃料的来源。
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汽轮发电机工作原理
汽轮发电机是一种利用燃煤、燃气等燃料燃烧产生高温高压蒸汽驱动汽轮机转动,然后通过发电机将机械能转化为电能的设备。
汽轮发电机的工作原理基于热力学的循环,主要包括以下几个步骤:
1. 燃烧室:燃料在燃烧室中被引燃,产生高温高压的燃烧气体,其中包括氮气、水蒸气和二氧化碳等。
2. 燃气膨胀:燃烧气体进入汽轮机的定子叶片,高速旋转的转子叶片将气体进行膨胀,从而将热能转化为动能。
转子叶片上的喷嘴使气体获得高速,推动转子旋转。
3. 转子驱动:转子叶片的旋转带动汽轮机的转子,使其产生高速旋转。
转子连接发电机,将转轴的转动转化为电能。
4. 发电:发电机内部的转子和定子之间产生电磁感应,转子的旋转运动在定子上产生变化的磁场,从而产生电压。
通过传送装置将发电机产生的电能传送到电网中供应给用户使用。
整个过程中,汽轮发电机通过燃料燃烧产生的高温高压燃烧气体将热能转化为动能,再将动能进一步转化为电能。
这种方式高效利用了燃烧燃料产生的能量,同时不断循环使用燃气,从而实现了发电的目的。
☻汽轮机振动传感器具体安装位置:振动传感器一般有三个位置,汽机前轴瓦、汽机后轴瓦、发电机前轴瓦,而参与保护的是汽机的前后轴瓦。
前轴瓦振动安装在机头的外壳(前箱)顶部,后轴瓦安装在盘车电机前面的外壳(后箱)顶部.汽轮机轴瓦测点在轴瓦正上方和侧面,主要侧轴瓦垂直振动和水平振动。
为了便于记忆,名称和位置通常用缩写,如第2个轴承安装3个测振传感器.汽轮机振动的测点有:汽轮机转子的轴振和瓦振,测量轴振的支架安装在轴瓦.☻汽轮机涨差和轴向位移传感器如何安装?1.胀差安装:一般先将胀差元件支架固定于汽机缸体上,将元件探头放置于汽机转子的测量盘上,一般规定转子朝向伸展为正方向。
2.轴位移安装:600MW汽轮机组的轴位移探头一般安装在测量盘的两侧,可先将安装元件的支架固定于缸体上,在将大轴推向一侧(一般推向发电机侧),然后将前置器与探头连接,通过调整间隙电压安装,因为知道大轴所推距离和传感器的灵敏度,故通过换算调整探头的安装距离。
☻汽轮机胀差:胀差测量是分别测量高、中、低压缸转子相对于缸体的胀差,如胀差过大,引起机组强烈振动,则有可能危及转子及其叶片的安全,测量能提供一个预先报警,过大则应打闸停机。
另外,汽轮机在启动、停机及运行过程中,胀差的大小与下列因素有关:1.启动机组时,汽缸与法兰加热装置投用不当,加热汽量过大或过小。
2.暖机过程中,升速率太快或暖机时间过短。
3.正常停机或滑参数停机时,汽温下降太快。
4.增负荷速度太快。
5.甩负荷后,空负荷或低负荷运行时间过长。
6.汽轮机发生水冲击。
7.正常运行过程中,蒸汽参数变化速度过快。
8.轴位移变化。
机组启动过程中,胀差大的处理方法:1.检查主蒸汽温度是否过高,必要时联系锅炉运行人员,适当降低主蒸汽温度。
2.使机组在稳压转速和稳压负荷下暖机。
3.适当提高凝汽器真空,减少蒸汽流量。
4.增加汽缸和法兰加热进汽量,使汽缸迅速胀出。
☻汽轮机就是用一定压力和温度的蒸汽去冲转汽轮机里的转子,大的汽轮机有高压缸、中压缸和低压缸。
汽轮机的原理图
为了保证汽轮机原理图的清晰和简洁,以下不附带标题细节:
[汽轮机原理图]
1. 燃烧室:燃烧室是燃料燃烧的地方,燃料经过喷嘴进入燃烧室,在高温环境中与空气混合燃烧产生热能。
2. 高温气体流:燃烧产生的高温气体通过排气室流入高压涡轮。
3. 高压涡轮:高压涡轮是由高温高压气体推动,通过与气体的相互作用而旋转的一组叶片。
高温气体的能量转化为高速旋转的涡轮。
4. 高压排气:高压涡轮旋转后,气体的压力降低,通过高压排气孔排出。
5. 低压涡轮:低压涡轮是由高压排气产生的低压气体推动,通过与气体的相互作用而旋转的一组叶片。
6. 高速旋转轴:低压涡轮的转动通过传递给轴,使轴高速旋转。
7. 入口空气:空气经过空气滤清器和压缩机进入系统。
8. 压缩机:压缩机是将入口空气压缩的装置,提高进气压力和温度。
9. 冷却系统:冷却系统用来对涡轮和其他关键部件进行冷却,
保证系统运行稳定。
10. 出口排气:轴旋转带动发电机或其他机械装置工作,同时产生的排气通过出口排气孔排出。
11. 轴承系统:轴承系统用于支撑和保持轴的旋转平衡。
12. 润滑系统:润滑系统用于提供润滑剂,减少轴的摩擦损失和磨损,并降低系统的噪音和振动。
以上为简化的汽轮机原理图,液压、电控等其他辅助系统和部件在此图中没有具体细节展示。
1、工质的状态参数有哪几个?焓的意义是什么?(1)状态参数有:温度(T)、比容(υ)、压力(p)、热力学能(u)、焓(h)和熵(s)。
(2)基本状态参数:温度(T)、比容(υ)、压力(p)(3)焓:m千克工质,其内能与压力位能之和称为焓,单位是kJ,用H表示,而1kg压力为p,比容为υ的工质,其内能u和压力位能之和称为比焓。
h=u+pυ2、什么是声速?什么是马赫数?(这个东东以前上大学的时候流体力学里面学过,早忘了,补习下)(1)声速:是在连续介质中微弱扰动产生的压力波传播的速度,以α表示。
也叫音速。
由此可见,声速是一个常数。
与气体的性质及状态有关,因此声速也是一个状态参数。
在流动过因此,声速不是一个固定不变的常数,它与气体的性质或气流速度的改变首先需要力学条件。
可以推导出表示,即。
当于流速变化的几何条件程中,流道各个截面上气体的状态在不断地变化着,所以各个截面上的声速也在不断地变化。
所以声速有“当地声速”之称。
(2)马赫数:把气体的流速c与当地声速a的比值叫做马赫数。
用Ma表示。
因此Ma=c/a。
当Ma<1时,气流速度小于当地声速,称为亚声速;Ma>1时,气流速度大于当地声速,称为超声速;Ma=1时,气流速度等于当地声速。
3、气流流速和压力的关系(只说结论,不讲推导了):气流在流动过程中如流速增加,则压力必然降低;如压力升高,则流速必降低。
因为压力降低时焓值降低,即热能减少,而气流在流动过程中总能量是守恒的,所以动能增加,即气流速度必然增大。
4、流速变化与气流流通截面积变化的关系(学习这个东西为下面学习喷嘴做铺垫):气流速度变化时,由于参数的变化,导致气流流通截面积也发生变化。
可以从等熵流动的基本方程组中推导出有利于流速变化的几何条件:从公式可知,当流速变化时,气流截面面积的变化规律不但与流速是增加还是降低有关,而且还与流速是亚音速气流还是超音速气流有关。
5、喷嘴中气流参数如何变化?不同声速状况气流在喷嘴中流通截面积如何变化?不同声速状态气流对喷嘴设计的要求如何?(这个问题讲述了喷嘴构造的设计初衷,值得学习)(1)喷嘴中汽流参数的变化:压力降低,流速增加。
(2)不同声速状况气流在喷嘴中流通截面积变化:dp<0,dc>0,由题4中公式可推导出:a、气流为超声速气流时,马赫数Ma>1,可推出dA>0,气流流通截面积是逐渐扩大的;b、气流为亚声速气流时,马赫数Ma<1,可推出dA<0,气流流通截面积是逐渐缩小的;c、气流为声速气流时,马赫数Ma=1,可推出dA=0,这时候气流流通截面积缩小到最小。
(3)不同声速状态气流对喷嘴设计的要求:对亚声速气流要做成渐缩喷嘴;对超声速气流要做成渐扩喷嘴;对气流由亚声速连续增加到超声速时要做成缩放喷嘴,或称拉代尔喷嘴。
喷嘴截面形状与气流截面形状相符合,才能保证气流在喷嘴中充分膨胀,达到理想加速的效果。
各种喷嘴的形状如图所示:6、汽轮机中采用什么形状的喷嘴?汽轮机中的喷嘴一般做成斜切喷嘴,如下图所示:为什么要汽轮机中的喷嘴要做成斜切喷嘴呢?一个原因是使喷嘴气流有一个很好的方向进入动叶片推动动叶片做功。
另一个原因是,当喷嘴出口压力小于临界压力时,蒸汽在喉部AB截面只能得到声速气流,斜切部分是渐扩的,因此蒸汽在斜切部分继续膨胀,在斜切出口截面得到超声速气流。
7、汽轮机级的反动度?(1)定义:所谓反动度,指的是蒸汽在汽轮机动叶栅中的膨胀程度。
用符号ρ表示。
(2)算法:反动度等于蒸汽在动叶栅中的理想焓降hb(也称为等熵焓降)与整级的滞止等熵焓降之比。
如下式:(3)公式所表示的含义:当反动度等于0时,相当于hb=0,说明蒸汽在动叶栅中不膨胀,只在喷嘴中膨胀。
这样的级较纯冲动级。
通常所说的反动级是指反动度约等于0.5的级,其蒸汽在喷嘴和动叶栅中的膨胀程度基本相同。
反动级的效率比纯冲动级高,因此,一般的冲动级均带有不大的反动度。
8、冲动级、反动级、速度级相关:(1)冲动级:在纯冲动级中,蒸汽只在喷嘴叶栅中膨胀、压力降低,在动叶栅中不膨胀、压力保持不变,其动叶片为对称叶片,动叶进口安装角等于动叶的出口安装角,即气流在动叶栅中的速度(指相对速度)的大小在理论上保持不变,由于叶片形状的弯曲,气流的方向发生了变化,对动叶片产生一个冲击力,使叶轮旋转作功。
纯冲动级做功能力大,但流动效率低,现代汽轮机中已不采用。
(2)反动级:在反动级中,蒸汽不仅在喷嘴中膨胀加速,而且在汽流流经动叶栅通道时,继续膨胀加速,即蒸汽在动叶栅中,不仅气流的方向发生变化,而且其相对速度也有所增加。
因此,动叶片不仅受到喷嘴出口高速气流的冲动力作用,而且还受到蒸汽离开动叶栅时的反作用力,所以反动级既有冲动力做功又有反动力做功。
由于蒸汽在动叶栅中膨胀加速,是在冲动力和反动力的合力下使叶轮转动做功的,所以反动级的效率比冲动级高,但做功能力较小。
(3)速度级:速度级的特点是在一个叶轮上装有两列或三列动叶栅,在两列动叶栅之间有一列装在汽缸上的、固定不动的导向叶栅。
9、现代大功率高参数汽轮机为什么第一级大都采用双列速度级?多级汽轮机的第一级往往采用双列速度级,这样可使蒸汽在速度级后,压力和温度都降低较多,不仅可以减少全机的级数,使汽轮机体积紧凑,而且可使速度级后面部分的汽缸及叶片等零部件对金属材料的要求降低,从而降低汽轮机的成本。
10、汽轮机汽缸在工作时要承受那些力呢?(1)汽缸内外的压力差,使汽缸壁承受一定的作用力;(2)隔板和喷嘴作用在汽缸上的力,这是由隔板前后的压力差及汽流流过喷嘴时的反作用力所引起的;(3)汽缸本身和安装在汽缸上的各零部件的重量;(4)轴承座与汽缸铸成一体或轴承座螺栓连接汽缸的机组,汽缸还承受着转子的重量及转子转动时产生的不平衡力;(5)进、排汽管道作用在汽缸上的力;(6)汽轮机在运行中,汽缸各部分存在着温度差引起的热应力。
特别是在快速启动、停机和工况变化时,温度变化大,将在汽缸和法兰中产生很大的热应力的热变形。
11、多层缸夹层中为什么通入蒸汽?原因有二:(1)汽轮机采用多层缸时,通常在内外缸夹层里引入一股中等压力的蒸汽。
当机组正常运行时,由于内缸温度很高,其热量源源不断地辐射到外缸,有使外缸超温的趋势,这时夹层汽流对外缸起冷却作用。
(2)当机组冷态启动时,为使内外缸尽可能迅速同步加热,以减小动、静胀差和热应力,缩短启动时间,此时夹层汽流即对汽缸起加热作用。
12、喷嘴和隔板的作用是什么?(1)喷嘴:喷嘴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,使高速汽流以一定的方向从喷嘴喷出,进入动叶栅,推动叶轮旋转做功。
第一级喷嘴直接安装在汽缸高压端专门的喷嘴室上。
(嘿嘿,发几张喷嘴的图片来大家看看)喷嘴外形(上下各一半)喷嘴弧段照片(2)隔板:隔板用来安装喷嘴,并将各级叶轮分隔开。
冲动式汽轮机每一级由一个隔板和一个叶轮组成。
反动式汽轮机不采用隔板式结构,各级喷嘴片(也叫静叶栅)直接安装在汽缸上。
照样也搞几张照片来看看:13、汽轮机第一级的喷嘴有什么特点?第一级喷嘴直接装在汽缸高压端专门的喷嘴室上,分成不同数目的弧段。
由于第一级喷嘴工作蒸汽的压力高,其容积流量较小,为使第一级喷嘴叶片具有一定的高度,以减少流动损失,常将第一级喷嘴做成部分进汽,即仅在部分圆弧上布置有喷嘴。
各喷嘴弧段直接受各调节汽阀的控制,用它来调节汽轮机进汽量的多少,以适应负荷的需要(现在基本是4个调门,喷嘴分成上下两半,上半2个导汽管,下半2个导汽管,分别对应各自的喷嘴弧段)。
因此,第一级喷嘴又称调节级喷嘴。
14、胀差相关学习资料(1)胀差的定义:汽轮机转子与汽缸的相对膨胀,称为胀差。
习惯上规定转子膨胀大于汽缸膨胀时的胀差值为正胀差,汽缸膨胀大于转子膨胀时的胀差值为负胀差。
根据汽缸分类又可分为高差、中差、低I差、低II差。
胀差数值是很重要的运行参数,若胀差超限,则热工保护动作使主机脱扣。
(2)使胀差向正值增大的主要因素简述如下:a、启动时暖机时间太短,升速太快或升负荷太快。
(意思大概就是暖机不充分,转子和缸体膨胀不均匀吧)b、汽缸夹层、法兰加热装置的加热汽温太低或流量较低,引起汽加热的作用较弱。
(这也是热应力的原因引起)c、滑销系统或轴承台板的滑动性能差,易卡涩。
(导致缸体膨胀不顺畅)d、轴封汽温度过高或轴封供汽量过大,引起轴颈过份伸长。
(转子膨胀量过大)e、机组启动时,进汽压力、温度、流量等参数过高。
(相当于转子太热,缸体的膨胀跟不上转子的膨胀)f、推力轴承磨损,轴向位移增大。
(转子蹿动量太大)g、汽缸保温层的保温效果不佳或保温层脱落,在严禁季节里,汽机房室温太低或有穿堂冷风。
(缸体受冷却,膨胀跟不上转子)h、双层缸的夹层中流入冷汽(或冷水)。
(缸体受冷却,膨胀跟不上转子)i、胀差指示器零点不准或触点磨损,引起数字偏差。
j、多转子机组,相邻转子胀差变化带来的互相影响。
k、真空变化的影响。
(这么就不知道为什么了?)l、转速变化的影响。
(这个同上)m、各级抽汽量变化的影响,若一级抽汽停用,则影响高差很明显。
n、轴承油温太高。
o、机组停机惰走过程中由于“泊桑效应”的影响。
(什么是博桑效应呢??俺搞不懂)(3)使胀差向负值增大的主要原因:a、负荷迅速下降或突然甩负荷。
b、主汽温骤减或启动时的进汽温度低于金属温度。
c、水冲击。
d、汽缸夹、法兰加热装置加热过度。
e、轴封汽温度太低。
f、轴向位移变化。
g、轴承油温太低。
h、启动进转速突升,由于转子在离心力的作用下轴向尺寸缩小,尤其低差变化明显。
i、汽缸夹层中流入高温蒸汽,可能来自汽加热装置,也可能来自进汽套管的漏汽或者轴封漏汽。
启动时,一般应用加热装置来控制汽缸的膨胀量,而转子主要依靠汽轮机的进汽温度和流量以及轴封汽的汽温和流量来控制转子的膨胀量。
启动时胀差一般向正方向发展。
汽轮机在停用时,随着负荷、转速的降低,转子冷却比汽缸快,所以胀差一般向负方向发展,特别是滑参数停机时尤其严重,必须采用汽加热装置向汽缸夹层和法兰通以冷却蒸汽,以免胀差保护动作。
汽轮机转子停止转动后,负胀差可能会更加发展,为此应当维持一定温度的轴封蒸汽,以免造成恶果。
15、汽轮机滑销系统相关(汽轮机滑销系统在汽轮机的检修或运行管理中一直是个弱点,甚至得不到足够的重视,在汽机的学习中也常常被忽略,今天算是补补课吧)先来个系统图(1)汽轮机滑销系统的作用:保证汽缸在受热的时候能顺畅膨胀,让汽缸和转子的中心保持一致,以防发生意外事故。
滑销就是布置在汽缸台板上的能让汽缸顺畅膨胀、收缩的部件。
(2)滑销的分类:根据滑销的构造形式、安装位置和不同的作用,滑销系统通常由立销、纵销、横销、猫爪横销、斜销、角销等。
下面逐一来介绍,尽量附上片,容易理解。
如下图:a、立销:立销就是引导汽缸向垂直方向移动;b、纵销:纵销引导轴承座和汽缸沿轴向滑动;c、横销:横销则引导汽缸沿横向滑动并与纵销(或立销)配合,确定膨胀的固定点,称死点。