汽轮机概念及其分类

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。

汽轮机的概念
汽轮机是一种热力机械，其主要功能是将热能转换为机械能。

它通常由涡轮机和发电机两部分组成。

涡轮机是汽轮机中最关键的部件，它利用高温高压的蒸汽
或气体作为工作流体，通过旋转涡轮叶片的方式将热能转换为机械能。

发电机则将旋转的涡轮轴转换为电能输出。

汽轮机具有高效率、稳定性好、功率密度大等特点，广泛应用于发电、船舶、石化、冶金等领域。

同时，由于燃烧热源的多样性，汽轮机也可以使用不同的热源，例如燃气、核能、燃煤等。

汽轮机的工作原理基于热力学中的准静态过程，即在密闭的容器中，系统保持平衡状态，且在各个状态之间的转移过程可以视为无限缓慢的过程。

具体来说，
汽轮机通过将高温高压的蒸汽或气体进入涡轮机中的一系列级联叶轮组中，让叶轮组的叶片被高速旋转，最终将叶轮轴带动发电机产生电能输出。

在这个过程中，涡轮机和发电机都需要设计精密的部件，以确保能够高效地转换能量，达到最佳的效率和输出功率。

总之，汽轮机是一种热力机械，通过利用高温高压的蒸汽或气体转换为机械能，并最终转化为电能输出。

它的应用非常广泛，具有高效率、稳定性好、功率密度大等特点。

第1章汽轮机概念及其分类汽轮机概述汽轮机的概念概念：汽轮机是一种将蒸汽的热能转换成机械能的蒸汽动力装置,又称为蒸汽透平;汽轮机是以蒸汽为工质的旋转式机械,主要用作发电原动机,也用来直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等,还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要;特点：功率大、转速高、运行平稳、热经济性高、易损件少,运行安全可靠,调速方便、振动小、噪音小等;汽轮机的工作原理1、具有一定温度T和压力P的蒸汽锅炉或核反应堆首先进入固定不动的喷嘴也称静叶,蒸汽在喷嘴内膨胀,蒸汽的压力P、温度T不断降低,速度V增大,形成一股高速汽流,蒸汽的热能转化为动能;2、高速汽流流经动叶也称叶片做功,动叶片带动汽轮机转子以一定的速度均匀转动,蒸汽的动能转化为机械能;能量转换过程：蒸汽在汽轮机中,能量转换包括2个阶段,如图1所示：图1 汽轮机能量转换过程汽轮机的分类汽轮机的类别和型式很多,可按工作原理、主蒸汽进汽参数、热力特性、结构类型、转速、用途等几个方面进行分类如表1所示;1、按工作原理分类1冲动式汽轮机：各级按照冲动原理设计,蒸汽主要在静叶喷嘴叶栅槽道中膨胀,在动叶叶栅槽道中主要改变流动方向,只有少量膨胀;2反动式汽轮机：各级按冲动和反动原理设计,蒸汽在静叶喷嘴叶栅槽道和动叶叶栅槽道中都发生膨胀,且膨胀程度相等;备注：调节级采用冲动级,其它级均为反动级;3冲动反动组合式汽轮机：转子各级动叶片既有冲动级又有反动级;2、按主蒸汽进汽参数分类1低压汽轮机：压力小于Mpa～2中压汽轮机：压力为～Mpa2~4 MPa3次高压汽轮机：压力为5~6 MPa4高压汽轮机：压力为～Mpa6~12Mpa5超高压汽轮机：压力为～Mpa12~14 MPa6亚临界压力汽轮机：压力为～Mpa16～18 MPa7超临界压力汽轮机：压力大于Mpa8超超临界压力汽轮机：压力大于32 Mpa3、按热力特性分类1凝汽式汽轮机N：蒸汽在汽轮机内做功后,乏汽排汽在低于大气压力的真空状态下全部排入凝汽器,凝结成水;备注：有些小汽轮机没有回热系统,称为纯凝汽式汽轮机;2背压式汽轮机B：蒸汽在汽轮机内做功后,乏汽排汽在高于大气压力的状态下供热用户使用,没有布置凝汽器用于乏汽的冷凝;备注：若乏汽排汽作为其它中低压汽轮机的新汽时,称为前置式汽轮机;3抽汽凝汽式汽轮机调节抽汽式汽轮机：在汽轮机的级间某一位置抽出部分蒸汽,调整压力后对外供热,其余蒸汽在汽轮机内做功,做功后乏汽排汽在低于大气压力的真空状态下全部排入凝汽器,凝结成水;4抽气背压式汽轮机：在汽轮机的级间某一位置抽出部分蒸汽,供热用户使用,其余蒸汽在汽轮机内做功,做功后乏汽排汽在高于大气压力的状态下供热用户使用,没有布置凝汽器用于乏汽的冷凝;备注：调节抽汽和排汽都供热用户使用;5中间再热式汽轮机：新汽在高压缸做功后,进入锅炉再热器再热,经过再热后的高压缸排汽进一步进入低中压缸做功,最后乏汽排汽在低于大气压力的真空状态下全部排入凝汽器,凝结成水;a凝汽式汽轮机b背压式汽轮机c抽汽凝汽式汽轮机图2 汽轮机分类4、按汽流方向分类1轴流式汽轮机：组成汽轮机的各级叶栅沿轴向依次排列,汽流方向的总趋势是轴向的,绝大多数汽轮机都是轴流式汽轮机;2辐流式汽轮机：组成汽轮机的各级叶栅沿半径方向依次排列,汽流方向的总趋势是半径方向的;5、按用途分类1电站汽轮机：用来发电或热电联产的汽轮机,汽轮机转速恒定,也称为恒速汽轮机;主要采用凝汽式汽轮机,也采用同时供热供电的抽汽式、背压式汽轮机;如图3所示;2工业汽轮机：用于拖动风机、水泵、油泵等转动机械,其运行速度经常是变动的,也称为变转速汽轮机;3船用汽轮机：用于船舶的动力装置,驱动螺旋桨;为适应倒车的需要,其转动方向是可变的;6、按汽缸的数目分类1单缸汽轮机2双缸汽轮机3多缸汽轮机图3电站汽轮机工作简易示意图7、按排汽冷却方式分类1水冷湿冷汽轮机：汽轮机排汽由循环水通过冷凝器冷却,凝结成水;2空冷干冷汽轮机：采用空气风带走凝汽器废热的汽轮机;汽轮机排汽经空气直接冷却或间接冷却,凝结成水,常用于缺水富煤地区;8、按燃料分类1火电汽轮机：燃用化石燃料煤、石油、天然气等;2核电汽轮机：核燃料;图4 简单蒸汽循环汽轮机示意图9、按热力循环方式分类1简单循环汽轮机：以蒸汽为单一工质进行发电,如图4所示;2燃气-蒸汽联合循环：以燃气轮机的排气高温烟气作为热源,进入余热锅炉加热水形成一定温度和压力的水蒸汽,水蒸汽进入汽轮机进行发电;10、按转速分类1低速汽轮机：n＜3000 r/min2中速汽轮机：n＝3000 r/min3高速汽轮机：n＞3000 r/min由于发电机的极数只能成对增加或减小,大型汽轮机的转速通常选用两档：1对于50Hz电网：3000 r/min或1500 r/min；2对于60Hz电网：3600 r/min或1800 r/min;3000 r/min和3600 r/min称为全转速机组,1500 r/min和1800 r/min称为半转速机组;工业用、给水泵小汽轮机,最高转速可达12000r/min变转速;汽轮机的型号汽轮机型号表示汽轮机基本特性,我国目前采用汉语拼音和数字来表示汽轮机型号,其型号组成方式如图5所示;表2给出了我国常用汽轮机型式号,表3给出了我国常用汽轮机型号中蒸汽参数表示法;图5汽轮机型号的表示方法例一：537/537-2型汽轮机含义：300MW凝汽式汽轮机,主蒸汽压力为,温度为537oC,再热蒸汽温度537oC,中间再热凝汽式汽轮机,属第二次变型设计;例二：N100-90/535型汽轮机含义：100MW凝汽式汽轮机,主蒸汽压力为MPa,温度为535oC;表2 汽轮机型式代号表3汽轮机型号中蒸汽参数表示法1、：3MW凝汽式汽轮机,主蒸汽压力为MPa;2、：12MW抽汽式汽轮机,主蒸汽压力为MPa,高压抽汽压力为MPa,低压抽汽压力为MPa;3、：12MW两次调整抽汽式汽轮机,主蒸汽压力为,一级抽汽压力为MPa、二级抽汽压力为MPa;4、：3MW背压式汽轮机、主蒸汽压力为,背压为MPa;5、：12MW抽汽背压式汽轮机、主蒸汽压力为MPa、抽汽压力为MPa、背压为MPa;。

汽轮机分类介绍1.汽轮机的概念汽轮机是基于汽轮原理设计的一种能够转化热能为机械能的装置。

它通过利用燃料燃烧产生的高温高压气体对转子进行推动，并通过转子上的叶片转化为旋转动能，最终驱动发电机或其他机械设备。

2.汽轮机的工作原理汽轮机主要由压气机、燃烧室、汽轮机和排气系统四大部分组成。

压气机将空气压缩后送入燃烧室，燃烧室内将燃料与压缩空气混合并燃烧，产生高温高压气体。

高温高压气体进入汽轮机，通过与叶片的相互作用使叶片产生旋转运动，从而驱动输出轴的旋转。

排气系统将排出的废气排出汽轮机。

3.汽轮机的分类汽轮机可以根据不同的分类标准进行分类，常见的分类方式如下：3.1 根据工作介质分类- 水轮机：以水蒸气作为工作介质的汽轮机。

- 气轮机：以其他气体（如空气、天然气等）作为工作介质的汽轮机。

3.2 根据压气机类型分类- 径向流压气机：压缩空气通过轴向流向转动的叶轮进行压缩。

- 轴流压气机：压缩空气通过轴向或斜轴向流向转动的叶片进行压缩。

3.3 根据汽轮机用途分类- 电力汽轮机：用于驱动发电机产生电力的汽轮机。

- 工业汽轮机：用于驱动工业设备的汽轮机，如驱动压缩机、泵等。

3.4 根据排气方式分类- 凝汽式汽轮机：在汽轮机的排气管道中，利用冷凝器将废气冷凝回液体状态，以提高发电效率。

- 排气式汽轮机：废气直接排放到大气中，不进行冷凝处理。

4.本文档涉及附件附件1：汽轮机结构示意图附件2：汽轮机分类对比表5.法律名词及注释1.根据《中华人民共和国电力法》，汽轮机属于电力设备的一种，需要依法获得电力行业的生产许可证。

2.根据《燃气管理条例》，燃气汽轮机需要遵守相应的燃气安全管理规定，定期进行安全检查和维护。

6.全文结束。

汽轮机概念解释1.转子临界转速：当激振力的频率（即转子的转速）与转子系统在转动条件下的自振频率相接近时，转子就会发生共振，振幅急剧增大，产生剧烈振动，此时的转速就为临界转速。

2.临界压比；当蒸汽在喷嘴中流动达到临界状态时，蒸汽的状态参数均注以下标Cr以示区别，这时的喷嘴压力比就是临界压力比。

3.反动度:衡量汽体在动叶片内膨胀程度的参数。

4.胀差：汽轮机转子与汽缸的相对膨胀值。

当转子膨胀值大于汽缸膨胀值时胀差就为正，反之为负。

5.汽轮机级：一列静叶栅和一列动叶栅组成了从热能到机械能转换的基本单元。

6.调节级：通流面积随负荷大小而变的级。

7.叶片调频：对有些叶片要求其某个主振型频率避开某类激振力频率才能安全运行这种对这主振型。

8.不调频叶片:对有些叶片允许其某个主振型频率与某类激振力合拍而处于共振状态下长期运行，不会导致疲劳破坏这种叶片对这一振型。

9.速度变动率：当汽轮机单机运行时，功率为零时对应的稳定转速，功率为额定值时对应的稳定转速，转速改变值与额定转速之比的百分数。

10.调节系统迟缓率：在同一功率下因迟缓而可能出现的最大转速变动量与额定转速的比值百分比。

11.凝结水的过冷度：凝结水温度与凝汽器压力所对应的饱和温度之间的差值。

12.凝汽器的最佳真空/极限真空:最佳真空就是提高真空所增加德汽轮机功率与循环水泵等所消耗的厂用电之差达到最大时的真空。

极限真空就是指使汽轮机做功达到最大值时汽轮机末级排气压力所对应的凝汽器真空。

13.凝汽器循环倍率:凝汽器的循环水量与汽轮机的排气量之比。

14.凝汽器传热端差：在凝汽器中，汽轮机的排汽与冷却水出口温度之间具有一定的差值15.超临界压力汽轮机：主蒸汽压力大于22.15MPa.16.汽轮机的重热现象：蒸汽在多级汽轮机内进行能量转换时，所有的内部损失都因为摩擦而转变为热量，在绝热条件下被蒸汽吸收，使各级的排汽焙和排汽温度相应增加，下一级的热力过程线向右偏移。

此时在下一级的前后蒸汽压力不变的条件下，其级内蒸汽的理想焙降相应增加，这种现象称重热现象17.级的速比：余速的大小和方向取决于动叶的轮周速度和喷咀出口的汽流速度的比值。

发电机组的种类及概念1. 背压式汽轮机机组：汽轮机的排汽为正压排汽，排汽直接送到热用户，其发电负荷的大小和供热大小有直接关系，所以运行方式不灵活。

(主要热电厂)其排汽压力（背压）高于大气压力。

背压式汽轮机排汽压力高，通流部分的级数少，结构简单，同时不需要庞大的凝汽器和冷却水系统，机组轻小，造价低。

当它的排汽用于供热时，热能可得到充分利用，但这时汽轮机的功率与供热所需蒸汽量直接相关，因此不可能同时满足热负荷和电（或动力）负荷变动的需要，这是背压式汽轮机用于供热时的局限性。

这种机组的主要特点是设计工况下的经济性好，节能效果明显。

另外，它的结构简单，投资省，运行可靠。

主要缺点是发电量取决于供热量，不能独立调节来同时满足热用户和电用户的需要。

因此，背压式汽轮机多用于热负荷全年稳定的企业自备电厂或有稳定的基本热负荷的区域性热电厂。

2.凝汽式汽轮机机组:是指蒸汽在汽轮内膨胀做功后，除小部分轴封漏气之外，全部进入凝汽器凝结成水的汽轮机发电组。

这种机组的经济性与背压式机组相似，设计工况下的经济性较好，但对负荷变化的适应性差。

（主要发电厂）3.抽凝式汽轮机机组：部分没做完功的蒸汽从汽轮机的抽汽口抽出送到热用户，其余部分在汽轮机继续做功后排入凝汽器凝结成水，然后回到锅炉。

其运行方式灵活，受供热负荷限制小。

抽凝式发电机组也就是背压式和凝汽式机组的组合。

这种机组的主要特点是当热用户所需的蒸汽负荷突然降低时，多余蒸汽可以经过汽轮机抽汽点以后的级继续膨胀发电。

这种机组的优点是灵活性较大，能够在较大范围内同时满足热负荷和电负荷的需要。

因此选用于负荷变化幅度较大，变化频繁的区域性热电厂中。

它的缺点是热经济性比背压式机组的差，而且辅机较多，价格较贵，系统也较复杂。

(主要热电厂)。