汽轮机运行基础知识

《汽轮机》讲义一、汽轮机的概述汽轮机是一种将蒸汽的能量转换为机械功的旋转式动力机械。

它广泛应用于现代工业中，尤其是在电力生产、船舶推进和大型工业驱动等领域发挥着至关重要的作用。

汽轮机的工作原理基于热力学中的能量转换定律。

高温高压的蒸汽进入汽轮机后，通过一系列的动叶和静叶，蒸汽的热能转化为动能，推动叶轮旋转，从而输出机械功。

二、汽轮机的分类1、按工作原理分类冲动式汽轮机：蒸汽主要在喷嘴中膨胀，在动叶中不膨胀或膨胀很少。

反动式汽轮机：蒸汽在喷嘴和动叶中膨胀程度大致相等。

2、按热力特性分类凝汽式汽轮机：排汽在凝汽器中凝结成水，蒸汽的潜热得到充分利用。

背压式汽轮机：排汽压力高于大气压，用于供热等。

抽汽式汽轮机：部分蒸汽在中间抽出供工业或采暖用。

3、按进汽参数分类低压汽轮机：进汽压力低于 15MPa。

中压汽轮机：进汽压力为 20 40MPa。

高压汽轮机：进汽压力为 60 100MPa。

超高压汽轮机：进汽压力为 120 140MPa。

三、汽轮机的结构1、静止部分汽缸：是汽轮机的外壳，起支撑和容纳蒸汽的作用。

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。

2、转动部分叶轮：安装动叶片，并带动轴旋转。

叶片：分为动叶片和静叶片，是实现能量转换的关键部件。

轴：传递扭矩和功率。

3、汽封轴端汽封：防止蒸汽沿轴向外泄漏。

隔板汽封：减少蒸汽在隔板前后的泄漏。

四、汽轮机的运行1、启动暖机：使机组各部件均匀受热，避免热应力过大。

升速：逐渐提高转速至额定值。

2、正常运行监控各项参数，如温度、压力、转速等。

保持蒸汽品质，防止杂质对叶片的侵蚀。

3、停机正常停机：逐步降低负荷，直至停机。

紧急停机：在出现故障时迅速停机，以保护设备。

五、汽轮机的维护1、日常巡检检查设备的运行状况，包括声音、振动、温度等。

检查润滑油、密封油系统的工作情况。

2、定期检修对设备进行全面检查、维修和更换磨损部件。

进行叶片探伤、轴系校中、汽缸清理等工作。

详解汽轮机（汽机）运行基本工作、监视及维护知识内容目录一、汽轮机运行人员基本工作 (3)二、汽轮机运行监视 (4)1、监视段压力检查 (5)2、初参数与终参数监视 (6)(1)主蒸汽压力升高及危害 (7)(2)主蒸汽压力下降 (8)(3)主蒸汽温度升高及危害 (9)(4)主蒸汽温度降低及危害 (11)(5)凝汽器真空降低及表现 (12)3、凝汽器的运行监视 (14)(1)凝汽器真空恶化及判断方法 (14)(2)凝汽器真空系统严密性的检查 (15)(3)凝汽器管子的振动 (16)(4)凝汽器的腐蚀 (16)三、汽轮机运行维护内容 (17)汽轮机正常运行中的维护，是保护汽轮机的安全与经济运行的重要环节之一。

汽轮机的维护是汽轮机运行人员的职责，勤于检查分析情况，防止事故发生，并尽可能提高运行的经济性。

一、汽轮机运行人员基本工作配备必要的操作、维护人员后必须进行专门训练，务必使他们熟悉机组的结构、运转特性和操作要领。

运行人员的基本工作有以下几个方面：1、通过监盘，定时抄表(一般每小时抄录一次或按特殊规定时间抄录)，对各种表计的指示进行观察，对比、分析，并做必要的调整，保持各项数值在允许变化范围内。

2、定时巡回检查各设备、系统的严密性，各转动设备(泵、风机)的电流，出口压力，轴承温度，润滑油量、油质及汽轮机振动状况，各种信号显示、自动调节装置的工作，调节系统动作是否平稳和灵活，各设备系统就地表计指示是否正常。

保持所管辖区域的环境清洁，设备系统清洁完整。

3、按运行规程的规定或临时措施，做好保护装置和辅助设备的定期试验和切换工作，保证它们安全，可靠地处于备用状态。

4、除了每小时认真清晰地抄录运行记录表外，还必须填写好运行交接班日志，全面详细地记录8h值班中出现的问题。

二、汽轮机运行监视在汽轮机运行中，操作人员应对汽轮机本体、凝汽系统和油系统进行全面的监视。

主要监视的项目有：新汽压力和温度、真空(或排汽压力)、段压力、机组振动、转子轴向位移、汽缸热膨胀、机组的异声、凝汽器的蒸汽负荷、循环水的进口温度及水量、真空系统的密闭程度、油压、油温、油箱油位、油质和油冷却器进出口水温等。

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。

汽轮机运行知识1、汽缸上下温差大时，汽缸怎样变形？答：汽缸上下温差大，通常是上缸温度高于下缸，因而汽缸向上拱起，形成“猫拱背”，使汽缸下部间隙减小甚至消失；汽缸隔板离开垂直平面，可能造成与动叶片的碰摩。

2、主控打闸后，保安系统是如何动作的？答：主控打闸后，3YV带电动作机械危急遮断装置连杆带动遮断隔离阀组件的机械遮断阀动作，同时将高压安全油的排油口打开，泄掉高压安全油。

快速关闭各主汽、调节阀门，遮断机组进汽。

同时高压遮断模块（5YV、6YV、7YV、8YV）失电动作，泄掉高压安全油，遮断机组进汽。

同时DEH又将停机信号送到各阀门遮断电磁阀，快速关闭各汽门，保证机组的安全。

3、机组发生哪些情况应紧急停机？答：1）机组振动超限或瓦振突增0.05mm以上时；2）机内有清楚的金属碰撞声；3）汽机发生水冲击；4）油系统失火，无法扑灭；5）汽轮机超速达3300r/min以上，保护未动时；6）主油箱油位快速下降至“0”位以下，而补救无效时；7）任一轴瓦冒烟或回油温度超过75℃；8）润滑油压降低至0.07MPa，保护不动，且启动辅助油泵无效；9）发电机冒烟或氢系统爆炸；10）轴向位移超限而保护未动；11）轴封处严重冒火花；12）主、再热汽管破裂；13）机组胀差超限；14）厂用电中断，而交流油泵短时无法恢复时。

4、汽机启动中为了避免机组产生过大的热应力与热变形，应控制好哪些指标？答：1）冲车参数和暖机时间；2）负荷变化率；3）蒸汽与金属的温升速度；4）金属的上下及内外温差；5）法兰内外壁及法兰与螺栓的温差；6）各缸的胀差。

5、什么叫起始负荷点？答：机组热态启动过程中，为避免负胀差增大，应适当加快启动、升负荷速度。

当高压内缸内上壁金属温度开始回升时进行暖机，以后按冷态启动进行。

在冷态启动曲线上，这一点被称为起始负荷点。

6、什么叫金属的低温脆性转变温度？答：1）.低碳钢和高强度合金钢在某些温度下有较高的冲击韧性。

2）.随着温度的降低，其冲击韧性将有所下降。

汽轮机知识点总结汽轮机是一种将热能转化为动能的装置，常被用于发电、船舶推进和工业生产等领域。

它利用高温高压的蒸汽或燃气驱动涡轮转动，通过涡轮的转动实现能量转换。

汽轮机广泛应用于各种领域，因此对于工程师和技术人员来说，掌握汽轮机的知识至关重要。

本文将对汽轮机的相关知识进行总结、概述，从基本原理到应用领域，力求全面系统地介绍汽轮机的相关知识点。

一、汽轮机的基本原理1. 汽轮机的工作原理汽轮机的工作原理基于热力学的两大定律，即热量不能自发地从低温物体传递到高温物体（第一定律）和热效率不可能达到100%（第二定律）。

汽轮机通过运用这两大定律，将热能转化为动能，从而实现工作。

汽轮机的工作原理可以简单概括为：引入高温高压的工质（蒸汽或燃气）使涡轮叶片转动，驱动轴上的负载（如发电机）工作，并通过冷凝等过程将工质重新准备好以进行下一循环。

2. 汽轮机的分类根据工质和工作原理的不同，汽轮机可以分为蒸汽涡轮机和燃气涡轮机。

蒸汽涡轮机利用水蒸汽驱动涡轮转动，广泛应用于发电、船舶和工业生产等领域；而燃气涡轮机则是利用燃气燃烧产生的高温高压气体驱动涡轮转动，常用于航空发动机和燃气轮机等领域。

3. 汽轮机的关键组件汽轮机由涡轮机组和发电机组成，其中涡轮机包括高压缸、中压缸和低压缸，每个缸体内都有一个涡轮转子和一个对应的固定叶栅。

涡轮转子连接着轴，通过它们的旋转实现工质的动能转化。

而发电机则将机械能转化为电能，一般通过轴连接联动，使得涡轮机能够有效地工作。

二、汽轮机的性能参数1. 主要性能参数汽轮机的性能参数主要包括：功率、热效率、蒸汽参数、转速和效率等。

其中功率是汽轮机的输出能量，通常以千瓦（kW）或兆瓦（MW）为单位；热效率是汽轮机的能量转化效率，代表汽轮机能够将输入热量转化为动能的能力；蒸汽参数包括蒸汽温度和压力，直接影响着汽轮机的工作负荷和热效率；转速是涡轮机旋转的速度，通常以每分钟转数（rpm）为单位；效率是汽轮机的能量转化效率，也是衡量汽轮机性能的重要指标。

汽轮机基础知识：1、汽轮机的工作原理：汽轮机使用蒸汽热能做功的旋转式原动机，其工作过程经过两次能量转换，即通过喷嘴将蒸汽的热能转化为动能，使蒸汽的流速得到提高，高速气流流经动叶片（动叶栅），对动叶片（动叶栅）产生作用力，带动转子旋转，从而再将动能转化为转子转动的机械能。

汽轮机工作的基本原理是力的冲动作用原理和反动作用原理。

冲动作用原理：在汽轮机中，蒸汽在喷嘴中膨胀加速，压力降低，速度增加，热能转变为动能，高速气流进入动叶片，速度方向改变，对动叶片产生了冲动力，推动叶轮旋转做功，将蒸汽的动能转变为机械能，这种利用冲动力做功的称为冲动作用原理。

反动作用原理：蒸汽不仅在喷嘴中膨胀加速，而且在动叶栅中继续膨胀加速，同时对动叶栅产生一反作用力，利用此力推动叶轮旋转做功的称为反动作用原理。

2、汽轮机结构：由转子和静子两大部分组成，转子包括：主轴、叶轮、叶片、推力盘、联轴器等，静子包括：汽缸、滑销系统、隔板、隔板套、喷嘴、汽封、轴承等。

各个部件介绍如下：主轴：起支持旋转零件及传递扭矩作用。

叶轮：由轮缘、轮面、轮毂三部分组成。

轮缘是安装叶片的部分，具有与叶根相配合的形状；轮毂是将叶轮套在主轴上的配合部分，是靠近轮孔的部分；轮面是轮毂与轮缘的连接部分。

叶片：作用是将蒸汽的热能转换为动能，再将动能转换为汽轮机转子旋转的机械能。

有静叶和动叶之分。

冲动式汽轮机每一级由一个隔板和一个叶轮组成，动叶片安装在叶轮或转鼓上，随转子一起转动；而反动式汽轮机不采用隔板式结构，没有叶轮和隔板，动叶片直接装在转子的外缘上，静叶则固定在汽缸内壁或静叶持环上。

推力盘：将转子的部分轴向推力传递给推力轴承平衡。

联轴器：又叫靠背轮或对轮，是用来连接汽轮机转子和压缩机转子的部件，将汽轮机转子的扭矩传给压缩机转子。

汽缸：即汽轮机的外壳，其作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开，形成封闭的汽室，保证蒸汽在汽轮机内完成能量转换过程。

滑销系统：隔板：用来安装喷嘴，并将各级叶轮分开。

一、汽轮机级的工作原理1.汽轮机是以蒸汽为工质的将热能转变为机械能的旋转式原动机。

2.汽轮机的分类：按工作原理分（冲动式和反动式）、按热力特性分、按主蒸汽压力分。

3.汽轮机的型号：（手抄例子）汽轮机型式代号：N凝汽式.B背压式.C一次调整抽气式.CC两次调整抽气式.CB抽泣背压式.CY船用.Y移动式.HN核电汽轮机.4.汽轮机是将工质的热能转变成动能，再将动能转变成机械能的一种热机。

多级汽轮机由若干个级构成，而每个级就是汽轮机做功的基本单元，级是由喷管叶栅和与之相配合的动叶栅所组成。

5.无膨胀的动叶通道中，气流在动叶汽道内部膨胀加速，而只随汽道形状改变其流动方向，汽流改变流动方向对汽道所产生的离心力，叫做冲动力，这是蒸汽所做的的机械功等于它在动叶栅中动能的变化量，这种级叫做冲动级。

6.蒸汽在动叶汽道内随汽道改变流动方向的同时仍继续膨胀、加速，加速的汽流流出汽道时，对动叶栅将施加一个与汽流流出方向相反的反作用的力，这个作用力叫做反动力，依靠反动力做功的级叫做反动级。

7.级的反动度Ω：它等于蒸汽在动叶栅中膨胀时的理想比焓降和整个级的滞止理想比焓降之比。

8.冲动级的四种形式：纯冲动级，带反动度的冲动级，复速级，反动级（Ωm=0.5）。

9.随着喷管被压的降低，斜切部分的膨胀程度不断增大，当蒸汽的膨胀充满整个斜切部分时，即斜切部分的膨胀能力用完时，则喷管的膨胀达到了极限，此时的工况称为喷管的膨胀极限工况，此时喷管的压比称为极限压比ε1d。

10.达到极限膨胀后，若继续降低喷管背压，汽流一部分膨胀将发生在斜切部分之外（即口外膨胀），称为膨胀不足。

11.轮周功率：单位时间内周向力F u在动叶片上所做的功称为轮周功率。

(衡量级内蒸汽流动过程中能量转换程度的重要指标，不是最终指标)12.汽轮机级的轮周效率是指1kg/s蒸汽在级内所做的轮周功P u1与蒸汽在该级中所具有的理想能量E0之比。

它是衡量汽轮机级的工作经济性的一个重要指标，但不是最终的经济指标。

2、蒸汽对汽轮机的热交换形式：蒸汽对汽轮机金属部件表面的热传递有两种方式：当金属温度低于蒸汽的饱和温度时，热量以凝结故热方式传递给金属表面。

凝结放热时热交换是通过蒸汽凝结放出汽化潜热的方式来实现的，故其放热系数一般较大。

凝结放热有两种形式，蒸汽在金属表面凝结形成水膜，而后蒸汽凝结时放出的汽化潜热通过水膜传给金属表面，这种方式叫膜状凝结。

冷态起动初始阶段蒸汽对汽缸内表面的放热就是这种方式，蒸汽在金属表面凝结放热时，不形成水膜则这种凝结方式叫珠状凝结。

冷态起动初始阶段，由于转于旋转的离心力，蒸汽对转子表面的放热属于珠状凝结。

当金属表面温度等于或高于蒸汽的饱和温度时，热量以对流放热方式传结金属表面。

3、润滑油膜的形成和对油温的要求：轴瓦的孔径较轴颈稍大些，静止时，轴颈位于轴瓦下部直接与袖瓦内表面接触，在轴瓦与轴颈之间形成了楔形间隙。

当转子开始转动时，轴颈与轴瓦之间会出现直接摩擦。

但是，随着轴颈的转动，润滑油由于粘性而附着在轴的表面上，被带入轴颈与轴瓦之间的楔形间隙中。

随着转速的升高，被带入的油量增多，由于楔形间隙中油流的出口面积不断诚小，所以油压不断升高，当这个压力增大到足以平衡转子对轴瓦的全部作用力时，轴颈被油膜托起，悬浮在油膜上转动，从而避免了金属直接摩撩，建立了液体摩擦。

当转速较低，油温设定较低，以提高润滑油粘度，方便建立油膜。

当转速较高时，应提高油温以提高油膜刚度，防止发生油膜振荡。

二、汽轮机的暖机：1、汽轮机启动暖机的目的：汽轮机维持在一定转速下运行，蒸汽通过汽轮机对转子和汽缸均匀受热膨胀，使转子由于停机后微量弯曲得到缓缓伸直。

同时通过汽轮机暖机，使汽缸充分膨胀，防止因转子膨胀过快，造成汽轮机转子和汽缸差胀加大，使汽轮机动静之间发生摩擦，造成汽轮机振动。

通过汽轮机的中速暖机使汽轮机转子中心孔的内部金属温度高于脆性转变温度。

2、中速暖机时为什么要注意机组振动情况：大型机组起动时，发生振动多在中速暖机及其前后升速阶段，特别是通过临界转速的过程中，机组振动将大幅度的增加。