汽轮机快冷系统讲解54页PPT

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（5）壁面通道冷却
图14 壁面通道冷却结构
壁面通道冷却是在气膜冷却 和通道内强化换热的基础上 增加了冲击冷却，也可以说 是在层板冷却的基础上去掉 了扰流柱 强化换热，在工艺 上比层板冷却简单，比较容 易实现。冲击孔和气膜孔的 位置对壁面通道内流动结构 影响显著，当有内部横流存 在时，壁面通道过长，会导 致通道内部压力分布的不均 匀从而使不同气膜孔的出流 量差别较大。甚至会发生燃 气倒灌入通道内部。
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（3）气膜冷却
图10 典型的气膜冷却叶片
图11 气膜冷却简图
气膜冷却是一种广泛采用的有效冷却技术，它通过在高温部件表面开设槽缝 或者小孔，将冷却介质以横向射流的形式注入到主流中。在主流的压力和摩 擦作用下，射流弯曲并覆盖于高温部件表面，形成温度较低的冷气膜，从而 对高温部件起到隔热和冷却作用。透平叶片采用气膜冷却后，可以提高透平 进口温度，增加热效率，提高推重比及降低油耗。
目录
• 燃气轮机简介 • 燃气轮机热力循环 • 当前燃气轮机存在的主要问题 • 燃气轮机叶片冷却技术
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一、燃气轮机简介
燃气轮机是将气体压缩、加热后在透平 中膨胀，把其部分热能转换为机械能的 高速回转式动力机械。它一般由压气机、 燃烧室、透平、控制系统及基本的辅助 设备组成，它输出的功率用来驱动发电 机、泵、鼓风机、螺旋桨或车轮等负荷。
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2、抽气冷却对燃气轮机性能的共23页
抽出燃气轮机压气机中的空气来冷却高温零件，就可以提 高燃气轮机温度，因而可以提高装置的热效率并增加装置
的比功。或者 t3*不变，材料不变，因冷却降低了叶片冷却
温度，对镍基合金来说，工作温度降低450℃，使用寿命 延长10倍。然而，另一方面，抽气冷却也有不利的影响。

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汽机侧水系统简介
一、凝结水系统 二、给水系统 三、循环水系统
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凝结水系统
1、凝结水系统主要工质流程 2、凝结水系统主要作用 3、凝结水系统主要设备
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凝结水系统图
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凝结水系统工质流程
凝汽器→凝结水泵→轴封加热器→除氧器水位调节 站→#7、#8低压加热器→#6低压加热器→#5低压 加热器→除氧器。
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转子、动叶、滑销
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隔板、静叶、轴承
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汽轮机附属系统简介
轴封及其系统
一、轴封设置原因：汽轮机是高速旋转的机械。在汽缸、隔板等静子部分与主轴、 叶轮（包括动叶）等转子部分之间，必须有一定的轴向和径向间隙，以免机 组在工作时动静部件之间发生摩擦。既然有间隙存在，间隙前后又存在压差， 就可能漏汽（气），为了减少蒸汽的泄漏和防止空气漏入，需要有汽封装置。
汽轮机结构
汽轮机本体主要包括转子及静子两部分组成。 转子部分主要包括：动叶、叶轮、主轴、联轴器等旋转部件。 静子部分主要包括：汽缸、喷嘴室、隔板、汽封、轴承、轴
承座、滑销系统及相关紧固部件。
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汽缸
汽缸是汽轮机静止部分，它用于将 蒸汽于大气隔离，形成蒸汽完 成能量转换的密闭空间。汽轮 机的汽缸一般均设计外内、外 缸结构。主要在于将汽缸所承 受的总压力分摊给内、外两层 汽缸，减少没层缸的压差和温 差，缸壁和法兰可以相应减薄， 机组启停和变工况时热应力相 应减少，有利于缩短启动时间 及快速响应负荷。同时还能起 到减少贵重金属的消耗量及减 少漏气可能性。
主要设备：油箱、主油泵、辅助油泵、冷油器、油净化装置、 电加热器、排烟风机、油位指示器等。

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热电合供汽轮机
• 既驱动发电机发电又向外界供热的汽轮机称为热电合供汽 轮机。与纯凝汽式汽轮机相比，它可以避免或减少凝汽器 中的热能损失，因而有较高的热经济性。热电合供汽轮机 主要有两种型式：
• 背压式汽轮机：蒸汽在汽轮机内作功后，以高出大气压力 的压力排出供工业或采暖用，不设凝汽装置的汽轮机称为 背压式汽轮机，这种汽轮机可以完全避免凝汽器中的热损 失。
容易松动的问题。这种转子常用于大型汽轮机的高、中压
转子。结构紧凑，对启动和变工况适应性强，宜于高温下
运行，转子刚性好，但是锻件大，加工工艺要求高，加工
周期长，大锻件质量难以保证，造价较高。
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• （2）套装转子：叶轮、轴封套、联轴节等部件都是分别
加工后，热套在阶梯型主轴上的。各部件与主轴之间采用 过盈配合，以防止叶轮等因离心力及温差作用引起松动， 并用键传递力矩。中低压汽轮机的转子和高压汽轮机的低 压转子常采用套装结构。套装转子在高温下，叶轮与主轴 易发生松动。所以不宜作为高温汽轮机的高压转子，但易 于加工制造，造价较低。 (3）组合转子：由整锻结构套装结构组合而成，兼有两种 转子的优点。 联轴器 ： 联轴器用来连接汽轮机各个转子以及发电机 转子，并将汽轮机的扭矩传给发电机。现代汽轮机常用的 联轴器常用三种形式：刚性联轴器，半挠性联轴器和挠性 联轴器
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• 汽轮发电机组是将蒸汽的热能转变成电能的设备，而电能 不能大量地储存，因此，机组应与外界负荷相适应，机组 也能够在一定的转速下稳定运行，蒸汽冲动汽轮机转子产 生的主动力矩Mt等于发电机转子受到的制动力矩Mg,当外 界负荷发生变化时，发电机制动力矩随之变化，在未对机
组机械调节时，会有剩余力矩存在，即ΔM≠0，由力学

流表有通断指示，5分钟之后则指示 正常,属正常工作范围，不必考虑。
快冷控制柜操作手册
在停机后准备投入快冷前，要把快冷装置接通电源，接好气路，匆冲管。在能够向快 冷控制柜送电后，先检查一下电源线，热电偶输出连线是否正确，控制柜元器件、螺 丝是否松动损坏，如有异常及时更换或拧紧，确认无误后可以通电试车。 1 、先合上快冷控制柜内电源空气开关，电源指示灯亮，电压表、数显调节仪均有指示，可 控硅触发仪的“POW”指示灯亮； 2 、将“就地/远程”转换开关切至就地位置； 3 、按住数显调节仪上的“PID按钮”，旋转“PID调节旋钮”进行温度设定（向右旋转增大 、向左旋转减小），数值的大小在数显调节仪有显示，这个设定值是实际需要的温度 值； 4 、按住数显调节仪上的“上限按钮”，旋转“上限调节旋钮”，设定上限温度值（向右旋 转增大、向左旋转减小），数值的大小在数显调节仪有显示，如果温度超过这个数值 会报警,超高温指示灯亮； 5 、按住数显调节仪上的“下限按钮”，旋转“下限调节旋钮”，设定下限温度值（向右旋 转增大、向左旋转减小），数值的大小在数显调节仪有显示，如果温度低于这个数值 会报警,超低温指示灯亮； 6 、将可控硅触发仪上的“手动/自动”切换开关切至“MAN”位置；可控硅触发仪上的 “MAN”指示灯亮；
系统流程
有关说明
最新快冷操作说明-电气部分(修改) ZQK-1型汽轮机快冷装置控温柜操作说明 快冷控制柜操作手册
CL系列汽轮机快速冷却装置
最新快冷操作说明-电气部分(修改)
一、投运快冷前的调试准备工作及步骤： 1．确认快冷装置已安装正常。 2．将调压器调至最小值。（使用ZK-3X调压器，将旋钮逆时针调至最小。） 3．快冷装置电源、气源送上。 4．关闭高中压缸所有快冷进气门，打开快冷排空暖管阀门。 5．打开快冷装置控制柜，合上空气开关，按下控制柜面板上“电源开”按钮(绿 色) 。 6．检查确认电路接触及绝缘状况正常。在控制柜面板上按下电磁阀或电动门的“ 阀门开”按钮(绿色)。 7．打开油水分离器下面的排污阀，打开集气联箱底部疏水门。顺时针打开快冷加 热器进气蝶阀至全开。 8．微开压缩空气进气闸阀，并缓缓打开该阀。

汽轮机监控系统图一
汽轮机监控系统图二
汽机侧水系统简介
一、凝结水系统 二、给水系统 三、循环水系统
凝结水系统
1、凝结水系统主要工质流程 2、凝结水系统主要作用 3、凝结水系统主要设备
凝结水系统图
凝结水系统工质流程
凝汽器→凝结水泵→轴封加热器→除氧器水位调节 站→#7、#8低压加热器→#6低压加热器→#5低压 加热器→除氧器。
除氧器工作原理（道尔顿分压定律）
将压力稳定的蒸汽通入除氧器加热给水，在加热过 程中，水面上的水蒸汽压力逐渐增加，而其它气 体的分压力逐渐降低，水中的气体不断地分离析 出。当水被加热到除氧器压力下的饱和温度时， 水面上的空间全面被水蒸汽充满，各种气体的分 压力趋于零，此时水中的氧气及其它气体即被除 去。
汽轮机分类
1、工作原理：冲动式、反动式 2、热力特性：凝气式、背压式、中间再热式等 3、汽流方向：轴流式、幅流式 4、用途：电站、工业、船用 5、进汽参数：低、中、高、超高、亚临界、超临界、超超临界 6、功率：大、小功率（200MW）
汽轮机型号表示方法
N: 凝汽式 C: 一次调节抽汽式 CC: 两次调节抽汽式 B: 背压式 CB: 抽汽背压式 H: 船用 Y: 移动式 k: 空冷式
轴向推力平衡
1、汽缸反流、对称布置。 2、平衡活塞。 3、叶轮开设平衡孔。 4、推力轴承平衡
调速系统
调速系统工作任务： 1、在发电能数量、质量方面满足用户的需求。 2、保证汽轮发电机组始终能工作在额定转速左右运
行。
发电机组原动力矩、阻力矩
简单调速系统示意图
工作原理
汽轮机主要保护
1、超速保护 2、轴向位移保护 3、低真空保护 4、低油压保护 5、轴承温度高保护 6、振动高保护 7、胀差保护

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四、真空泵结构、原理。
如右图为水环泵的 工作原理示意图，水环 泵是由叶轮、泵体、吸 排气盘、水在泵体内壁 形成的水环、吸气口、 排气口等组成的。
叶轮被偏心的安装在 泵体中，当叶轮按顺时 针方向旋转时，进入水 环泵泵体的水被叶轮抛 向四周，由于离心力的 作用，水形成了一个与泵腔形状相似的等厚度的封闭的水 环。水环的上部内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的下部
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5、汽轮机进汽
(1)汽轮机高压缸进汽
a.蒸汽品质符合要求。
b.蒸汽参数符合要求。
(2)汽轮机中压并汽条件
a.高压调门开度大于15%。
b.中压蒸汽压力＞1.5MPa、过热度大于50℃。
(3)低压并汽：
a.低压蒸汽压力＞1.5 kg/cm2.
b.温度大于＞200℃。
c.低压旁路减压阀开度大于20%时。
(5)监视机组转子静止的膨胀、差胀、振动、轴承温度
(6)注意高压缸排汽管必须充分疏水，防止管道水冲击。
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汽轮机的停机——只有一种定参数方式 (1)燃机减负荷至排烟温度565℃，汽机高压调门开始以 20%/min速率关闭。当排烟温度小于524℃时，高压调门速 关。 (2)当高压调门开度小于15%时中压过热蒸汽至再热器入口 调门即时全关。 (3)当机组解列转速小于75%，低压调门关闭。 (4)投入盘车后，关闭高中压汽缸的抽真空阀，可以减小 高中压缸的上下温差，给机组启动带来方便。
汽轮机设备及运行
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讲课要求：
一、汽轮机基本结构。 二、汽轮机起停要注意的事项。 三、汽轮机起停监控（重点）。 四、真空泵结构、原理。
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Hale Waihona Puke 一、汽轮机基本结构 1、汽轮机的组成 2、机组的死点 3、汽轮机的热工监控点 4、主汽门的结构

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双压凝汽式汽轮机外观图
大气薄膜 （排汽缸安全阀）
汽机平衡管 前轴承箱
汽缸前、中部
排汽缸
高
压 低低
主 压加
蒸 补抽
汽 汽汽
口 口口
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汽轮机剖面图
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汽缸纵剖图
1-进汽连接管；2-小管；3-螺栓圈；4-汽封环；5-高压内缸； 6-隔板套；7-隔板槽；8-高压外缸；9-纵销；10-立销；11调节级喷嘴组
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四、盘车机构及主汽（补汽）联合阀组 1、盘车机构 2、主汽联合阀组 3、补汽联合阀组
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盘车机构
• 盘车设备装在后轴承座的上盖上,采用涡轮涡杆及齿轮复合
减速,轴向啮合的低速盘车装置。
• 机组在停机后盘车装置可以实现手动和自动盘车, 带动转子
以4.6 RPM的转速旋转 ,避免转子热弯曲,当汽机冲转转速高 于盘车转速时能够自动脱开。 。
汽轮机结构及调速系统培训讲义
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一、汽轮机的基本工作原理 二、汽轮机的静止部套简介 三、汽轮机的转动部件简介 四、盘车机构及主汽（补汽）联合阀组 五、汽机本体测点及本体疏水 六、汽机TSI测点布置 七、汽机调速系统介绍
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多级汽轮机断面示意图
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一、汽轮机的基本工作原理 1、冲动原理
• 纯冲动级：只在喷嘴叶栅中膨胀（效率低，做
座上配合部分为75o的锥体，下面带有一个扩散段，减少了 流动损失。
• 启碟阀内有一个预启阀，阀碟上部空间为卸载室，减小阀门
提升力，预启阀行程为10±0.2mm，调节汽阀总行程为 80±1mm。
• 阀杆的一次漏气腔室漏气至低压补汽导汽管（11级后）；
阀杆的二次漏气腔室漏气至轴封漏气母管，进入轴封加热器。
• 转子的临界转速：一阶1593r/min，二阶4539r/min • 转子通流部分共有18个压力级组成，第一至第十五采用单

3.利用现代控制技术，采用预测控制， 根据历史和当时负荷波动趋势，预测 负荷变化，通过提前改变燃料量作好 负荷变化的准备，增强一次调频能力， 并使蒸汽参数波动控制在最小范围内， 提高机组运行的经济性和安全性。
6.1.3 汽轮机调节系统的基本组成
调节系统基本组成 ❖转速感受机构 转子转速转变为一次控制信号 ❖中间放大机构 中间功率放大 ❖油动机 执行机构 ❖配汽机构 油动机行程与蒸汽流量非线性校正机构 ❖同步器 单机时改变机组转速和并网时改变机组功率 ❖启动装置 启动冲转、提升转速至同步器动作转速
Байду номын сангаас
电网有功负荷变化的基本特征
电网有功负荷随人们生活、工作 节律而变。基本特征是以24小时为 周期的大幅、慢变上迭加随机、小 幅、快变波动。
➢ 第一类变化
幅度小、周期短，具有随机性。 幅度小于5%，秒级。
➢ 第二类变化
幅度较大、周期较长，有一定可 预测性。大于5%，分级。
➢ 第三类变化
幅度大、周期长，由生产、生活 和气象等节律引起的。
频率一次调整
利用汽轮机转速控制或调节器，感受电网频 率(周波)变化改变有功功率输出，维持同步区 域发电输出与电网负荷平衡。这样的调节过程 称为一次调频。
一次调频为有差调节，汽轮机功率的改变量 正比于频率偏差。很明显，一次调频后满足了 外界负荷要求，但并不能保持电网频率不变。
频率二次调整
变化周期较长、变动幅度较大，有一定可预 测性。为在电网一次频率调整后，消除频率偏 差，通过调频机组或调频电厂，平移调节系统 静态特性线，改变调频机组的输出功率，补偿 电网负荷的静态频率特性产生的功率变化，使 电网频率维持在额定值。调频器来调整。
❖高压调门过开或过关

图7---11
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二，液压式转速感受元件
特点： 结构简单，工作可靠，灵敏度高。液压式转速感受元件有 两种：径向泵（或称脉冲泵、信号泵、赞孔泵），旋转阻尼。
（一）径向泵 1，结构：在轮体上赞有十个径向孔。图7----12为径向泵示意图， 由径向泵、压力变换器、活塞、稳压网，节流孔等组成。
2，工作原理： 径向泵进出口油压分别接在
压力变换器活塞上下油室，当转 速变化引起油压变化时，使压力 变换器活塞上下移动，开大（或 关小）控制油压Px的泄油量，使 控制油 压Px发生变化。即把转速 变化信号转换为油压变化信号。
图7----1221
3，油压与转速的关系： 当转速由n1 上升为n2 时，工作点有1升为 2点（图7---13），油泵进出口油压差的变化率与转速的变化率 关
转速由 n1 上升到 n2 。转速的变化量与额定转速 n0之比称为调速系统的速度变
动率，用表示。
(n2 n1) *100%
n0
(7----3)
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（三）调速系统的组成部分
( 1）转速感受元件： 转速感受元件的作用是测量机组转速的变化， 并把转速变化信号转化为其他物理量而输送给下一调节环节。
（2）传动放大机构： 传动放大机构是接受、放大转速感受元件输 送的信号，并输送给下一机构。
* * 除了调速系统之外，汽轮机组还必须具有保护系统（超速 保护、轴向位移保护等）。
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3，汽轮发电机组转子运动方程式：
机组在工作时，作用在转子上的力矩有三个：蒸汽主力矩、发电机反力矩、
摩擦力矩。在稳定状态下，三者的代数和为零：
M t M e M f 0...............................................(7 1)

国产引进型300MW机组凝汽器
(2)在扩压管的出口处设置冷却器，利用主凝结水来冷却扩压管出口汽流，回收工质和热量，并降低下一级抽气器负担，有利于提高真 空。 流速大，冷却管壁液膜减薄； （3）凝汽器内的空气含量。 分析影响凝汽器内压力Pc的三方面因素。 所以水面上的气体混合物的全压力就等于水蒸汽的分压力和水中溶解的各种气体的分压力之和。 在其他条件相同情况下，冷却水进口温度tw1 越高，采用多压凝汽器获得的效益就越大。 采用多压凝汽器可以提高 2)随着蒸汽的凝结，管束内层的热负荷必然减小，进汽侧应有蒸汽通道深入管束内层，以便提高内层管束的热负荷。 凝汽器的传热面分为主凝结区和空气冷却区两部分，用挡板13隔开，空气冷却区的面积约占总传热面积的5％~10%。 由凝汽器、抽气设备、循环水泵、凝结水泵以及相连的管道、阀门等组成。 过冷度：是指在一定压力下冷凝水的温度低于相应压力下饱和温度的差值。 1) 除氧给水必须加热到一定压力下的饱和温度， 汽轮机排汽与冷却水直接混合接触而使蒸汽凝结。 现代大功率汽轮机都采用多缸多排汽口。 以江、河、湖、海的天然水源作为冷却水源。 3，真空除氧：利用热力除氧原理除去凝结水中的溶解气体（主要为氧气），从而提高凝结水品质，防止热力系统低压回路管道、阀门 等腐蚀； 4，热力系统蓄水，汇集和储存凝结水、热力系统中的各种疏水、排汽和化学补充水，起到热力系统的稳定调节作用。 4)应力求避免刚进入管束的蒸汽与来自管束其他部分含空气较多的蒸汽混合 确保管子和隔板紧密接触，改善管子的震动特性 （二）混合式间接空冷系统 （很难发生，需对传热表面进行特殊的处理）
二、空冷凝汽系统
利用空气来带走汽轮机排汽热量的凝汽系统。
（一）直接空冷凝系统
（二）间接空冷凝汽系统
（一）直接空冷凝系统