汽轮机原理-7-1大型火电汽轮机
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火电厂汽轮机工作原理
火电厂汽轮机工作原理
嘿，朋友们！今天咱就来聊聊火电厂汽轮机那神奇的工作原理！
你想想啊，汽轮机就像是一个超级大力士！咱家里用的电，好多可都是靠它发出来的哟！它到底是咋工作的呢？就好比一辆赛车，不断地往前冲，动力满满！
蒸汽就像是给汽轮机注入的能量饮料！大量的蒸汽涌入汽轮机，哇塞，那劲头可足了！这些蒸汽推动着叶轮飞快地转动，叶轮你知道吧，就好像是自行车的轮子一样。
“呼呼”地转起来，带动着发电机一起工作。
这不就发出电来了嘛！
比如说在火电厂里，工人们精心地调控着蒸汽的流量和压力，就像骑手精准地控制着赛马的速度一样。
而汽轮机呢，就乖乖地听从指挥，“嘿哟嘿哟”地努力工作着。
要是没有它，咱的生活得多不方便呀，那晚上不就黑灯瞎火的啦！
而且啊，汽轮机工作起来可认真了，一刻也不停歇！它就像一个不知疲倦的运动员，不停地奔跑、冲刺！这么厉害的家伙，咱能不佩服吗？
哎呀呀，我跟你们说，要是没有了汽轮机，那简直就是一场灾难呀！所以说，火电厂汽轮机的工作原理真的太重要啦！它就是我们生活中离不开的大功臣呀！怎么样，现在是不是对汽轮机的工作原理更感兴趣了呢？反正我觉得它真的超级厉害，是保障我们生活的重要一环呢！。
汽轮机的工作原理讲解
做功能力：复速级>纯冲动级>带反动度的 冲动级>反动级
效率： 复速级<纯冲动级<带反动度的 冲动级<反动级
冲动式汽轮机一般级数较少，反动式汽轮 机级数较多，但反动式汽轮机运行更为稳 定，效率也较高。
3.调节级和非调节级
按通流面积是否随负荷大小而变，又可将汽轮 机的级分为调节级和非调节级。 (1)调节级：通流面积能随负荷改变而改变的级 称为调节级。如喷管调节汽轮机的第一级，这 种级在运行时，可通过改变其通流面积来控制 其进汽量，从而达到调节汽轮机负荷的目的。 一般中小型汽轮机用复速级作为调节级，而大 型汽轮机常用单列冲动级作为调节级。
分是反动力。
带反动度的冲动级的特点：
w1＜w2，P1＞P2, Δhn＞Δhb，Δht ≠Δhn 、Δhb ≠ 0 、 m = 0.05 0.20；
动叶叶型由入口到出口略有收缩； 蒸汽在动叶栅中即膨胀又改变流动方向；
它的作功能力比反动级大比纯冲动级源自、效率比 纯冲动级高。（2）反动级：
复 速 级：
采用最多的是同一叶轮上装有两列动叶片的双列速度 级，又称复速级。
由一组静叶栅和安装在同一叶轮上的两列动叶栅及一 组介于第一、二列动叶栅之间、固定在汽缸上的导向 叶栅所组成。
第一列动叶栅通道流出汽流，其流速还相当大，为了 利用这一部分动能，在第一列动叶栅之后装上一列导 向叶栅以改变汽流的方向，使之顺利进入第二列动叶 栅通道继续作功。
2）带反动度的冲动级
为了提高级的效率，通常，冲动级也带有一定的 反动度（ m = 0.05 0.20 ) ，这种级称为带反动 度的冲动级。
蒸汽的膨胀大部分在喷管中进行，只有一小部分 在动叶中进行
（ Δhb =5%~20%Δht* ）， 蒸汽作用在动叶栅上的力主要是冲动力，一小部
效率： 复速级<纯冲动级<带反动度的 冲动级<反动级
冲动式汽轮机一般级数较少，反动式汽轮 机级数较多，但反动式汽轮机运行更为稳 定，效率也较高。
3.调节级和非调节级
按通流面积是否随负荷大小而变，又可将汽轮 机的级分为调节级和非调节级。 (1)调节级：通流面积能随负荷改变而改变的级 称为调节级。如喷管调节汽轮机的第一级，这 种级在运行时，可通过改变其通流面积来控制 其进汽量，从而达到调节汽轮机负荷的目的。 一般中小型汽轮机用复速级作为调节级，而大 型汽轮机常用单列冲动级作为调节级。
分是反动力。
带反动度的冲动级的特点：
w1＜w2，P1＞P2, Δhn＞Δhb，Δht ≠Δhn 、Δhb ≠ 0 、 m = 0.05 0.20；
动叶叶型由入口到出口略有收缩； 蒸汽在动叶栅中即膨胀又改变流动方向；
它的作功能力比反动级大比纯冲动级源自、效率比 纯冲动级高。（2）反动级：
复 速 级：
采用最多的是同一叶轮上装有两列动叶片的双列速度 级，又称复速级。
由一组静叶栅和安装在同一叶轮上的两列动叶栅及一 组介于第一、二列动叶栅之间、固定在汽缸上的导向 叶栅所组成。
第一列动叶栅通道流出汽流，其流速还相当大，为了 利用这一部分动能，在第一列动叶栅之后装上一列导 向叶栅以改变汽流的方向，使之顺利进入第二列动叶 栅通道继续作功。
2）带反动度的冲动级
为了提高级的效率，通常，冲动级也带有一定的 反动度（ m = 0.05 0.20 ) ，这种级称为带反动 度的冲动级。
蒸汽的膨胀大部分在喷管中进行，只有一小部分 在动叶中进行
（ Δhb =5%~20%Δht* ）， 蒸汽作用在动叶栅上的力主要是冲动力，一小部
汽轮机原理.pdf
第一章汽轮机级的工作原理近代大功率汽轮机都是由若干个级构成的多级汽轮机。
由于级的工作过程在一定程度上反映了整个汽轮机的工作过程，所以对汽轮机工作原理的讨论一般总是从汽轮机"级"开始的，这特有助于理解和掌握全机的内在规律性。
"级"是汽轮机中最基本的工作单元。
在结构上它是由静叶栅(喷嘴栅)和对应的动叶栅所组成。
从能量观点上看，它是将工质(蒸汽)的能量转变为汽轮机机械能的一个能量转换过程。
工质的热能在喷嘴栅中(也可以有部分在动叶栅中)首先转变为工质的动能，然后在动叶栅中再使这部分动能转变为机械能。
工质的热能之所以能转变为汽轮机的机械能，是由工质在汽轮机喷嘴栅和动叶栅中的热力过程所形成，因此，研究级的热力过程，也就是研究工质在喷嘴栅和动叶栅中的流动特点和做功原理，以及产生某些损失的原因，并从数量上引出它们相互之间的转换关系，这是本章的主要内容。
第一节蒸汽在级内的流动一、基本假设和基本方程式(一)基本假设为了讨论问题的方便，除把蒸汽当作理想气体处理外，还假设：(1)蒸汽在级内的流动是稳定流动，即蒸汽的所有参数在流动过程中与时间尤关。
实际上，绝对的稳定流动是没有的，蒸汽流过一个级时，由于有动叶在喷嘴栅后转过，蒸汽参数总有一些波动。
当汽轮机稳定工作时，由于蒸汽参数波动不大，可以相对地认为是稳定流动。
(2)蒸汽在级内的流动是一元流动，即级内蒸汽的任一参数只是沿一个坐标(流程)方向变化，而在垂直截面上没有任何变化。
显然，这和实际情况也是不相符的，但当级内通道弯曲变化不激烈，即曲率牛径较大时，可以认为是一元流动。
(3)蒸汽在级内的流动是绝热流动，即蒸汽流动的过程中与外界无热交换。
由于蒸汽流经一个级的时间很短暂，可近似认为正确。
考虑到即使用更复杂的理论来研究蒸汽在级内的流动，其结论与汽轮机真实的工作情况也不完全相符，而且推算也甚为麻烦，因此，上述的假设在用一些实验系数加以修正后，在工程实践中也证明是可行的。
汽轮机原理完整1汇总(最新最全面)ppt课件
. 8
我国能源消费结构（%）
煤炭 石油 天然气 水电
1994 75 17.4 1.9
5.7
1995 74.6 17.5 1.8
6.1
1996 74.7 18 1.8
5.5
1997 71.5 20.4 1.7
6.2
1998 69.6 21.5 2.2
6.7
1999 68 23.2 2.2
6.6
2000 66.1 24.6 2.5
超高压汽轮机
亚临界压力汽轮机
超临界压力汽.轮机
16
按热力特性分类（即汽轮机型式）
凝汽式、中间再热式 背压式
供热
调整抽汽式
Turbine
Turbine
Turbine
热用户
. 17
按主蒸汽参数分类 低压汽轮机：小于1.47 Mpa； 中压汽轮机：1.96 ~ 3.92 Mpa； 高压汽轮机：5.88 ~ 9.81 Mpa； 超高压汽轮机：为11.77 ~ 13.93 Mpa； 临界压力汽轮机：15.69 ~ 17.65 Mpa； 超临界压力汽轮机：大于22.15 Mpa； 超超临界压力汽轮机：大于32 Mpa
7516.7
0.2653
人均发电量
人均净用电量 人均生活用电量
（千瓦时/人） （千瓦时/人） （千瓦时/人）
774.1
642.2
73.0
831.4
694.4
82.9
881.9
737.0
93.0
917.4
763.2
101.4
927.6
773.0
111.2
979.4
814.7
116.7
1081.1 915.2
图解汽轮发电机组工作原理及结构(ppt)
太阳能发电和风力发电流程（热核反应)，4氢—1氦，1KG氢的
热核反应，相当地球燃烧19000T的标煤，太阳中可燃烧的氢为10分之1，能燃 烧100多亿年。电磁波-粒子流。地球接收的能量只占总能量的20亿分之1。
4.核能发电：利用铀235的核裂变，产生的 能量，进行发电。
中国核电站分布图
原理：1个中子进入铀235原子核以后，原子就变的不稳 定，分裂成2个较小质量的原子核，这就是核裂反应， 产生很大的能量的同时，还会放出2-3个中子和其他射 线，这些中子再次进入铀235原子核，不断重复上述核 裂变反应。
图解汽轮发电机组 工作原理及结构 (ppt)
汽轮机厂房内平 台汽轮发电机组
汽轮机厂房内平台汽 轮发电机组
汽轮机锅炉集中控制室
600前希腊人泰勒斯 发现了电 （丝绸和琥珀麽擦产生 静电）
1660年德国人埃里克发明了世界上第一台 摩擦发电机 （产生静电 没有实用的价值）
。
1780年意大利医生加法尼,通过动物组织对电流 的反应 （他认为电是动物组织产生的）
1799年意大利物理学家伏特,他认为电不是来 源动物 1800年伏特他发明了世界上第一块 电池
1821年英国人法拉第发明了世界上第一台发电机。 1831年他发现当电磁铁穿过一个闭合回路时，线圈内就会 产生电流，这就是“电磁感应”。由此他发明了世界 上 第一台永久磁铁能连续生产电流的发电机
1876年德国人西门子他发明了，采用电磁 铁连续生产电流的发电机。
从作用力方面分析原理
蒸汽流经级时先在喷嘴中膨胀压力 降低，速度增加一方面通过速度方
向的改变，产生冲动力F1
蒸汽在动叶中继续膨胀，压力降低， 所产生的焓降转化为动能造成动叶
出口的相对速度w2大于进口相对速 度w1，使汽流产生了作用于动叶上 的与汽流方向相反的反动力Fr。
汽轮机的工作原理和基本结构
一、汽轮机设备结构与工作原理1．汽轮机工作的基本原理是怎样的？汽轮机发电机组是如何发出电来的？具有一定压力、温度的蒸汽，进入汽轮机，流过喷嘴并在喷嘴内膨胀获得很高的速度。
高速流动的蒸汽流经汽轮机转子上的动叶片做功，当动叶片为反动式时，蒸汽在动叶中发生膨胀产生的反动力亦使动叶片做功，动叶带动汽轮机转子，按一定的速度均匀转动。
这就是汽轮机最基本的工作原理。
从能量转换的角度讲，蒸汽的热能在喷嘴内转换为汽流动能，动叶片又将动能转换为机械能，反动式叶片，蒸汽在动叶膨胀部分，直接由热能转换成机械能。
汽轮机的转子与发电机转子是用联轴器连接起来的，汽轮机转子以一定速度转动时，发电机转子也跟着转动，由于电磁感应的作用，发电机静子线圈中产生电流，通过变电配电设备向用户供电。
2．汽轮机如何分类？汽轮机按热力过程可分为：⑴凝汽式汽轮机（代号为N）。
⑵一次调整抽汽式汽轮机（代号为C）。
⑶二次调整抽汽式汽轮机（代号为C、C）。
⑷背压式汽轮机（代号为B）。
按工作原理可分为：⑴冲动式汽轮机。
⑵反动式汽轮机。
⑶冲动反动联合式汽轮机。
按新蒸汽压力可分为：⑴低压汽轮机新汽压力为1.18～1.47MPa。
⑵中压汽轮机新汽压力为1.96～3.92MPa。
⑶高压汽轮机新汽压力为5.88～9.81MPa。
⑷超高压汽轮机新汽压力为11.77～13.75MPa。
⑸亚临界压力汽轮机新汽压力为15.69～17.65MPa。
⑹超临界压力汽轮机新汽压力为22.16MPa。
按蒸汽流动方向可分为：⑴轴流式汽轮机。
⑵辐流式汽轮机。
3．汽轮机的型号如何表示？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，其型号由三段组成：× ××-×××／×××／×××-×（第一段)(第二段)(第三段）第一段表示型式及额定功率（MW），第二段表示蒸汽参数，第三段表示设计变型序号。
汽轮机原理
(2) 速度级和压力级 前面已经介绍级的概念，从结构上看，汽轮机的一个级 是有喷嘴（几个或整个圆周布置的喷嘴）和一列动叶片组合 起来的装置，从动作原理来看，就是能造成高速气流、能将 速度能转换成机械能，并产生推力对外做功的基本单元。级 可以分成压力级和速度级，简单介绍如下。 A 压力级 在可以利用的蒸汽能量很大的情况下，只有一个级不能 充分利用这些能量。这时，我们把由喷嘴和动叶片组成的级 串联在同一根轴上，将蒸汽的能量分别在若干个级中加以利 用。从结构来看，就是一列喷嘴和一列动叶片，其后又是一 列喷嘴和一列动叶片
B 支撑与滑销系统： 目的是承受汽缸重量， 并使汽缸在受热状况下按一定方向 进行膨胀。 C 喷嘴组和隔板： 喷嘴作用如前所述， 它是将蒸汽热能转化为动能的重要部 件； 隔板则使各组叶轮在单独的蒸汽室中运行， 达到热能的充 分利用。 D 汽封装置： 在汽缸两端、 叶轮和隔板处， 为避免动静部件碰撞而留有 间隙。 由于这些间隙前后压力差存在， 主轴通过间隙处必然有 漏气， 从而降低机组运行的经济性并造成损失。 汽封装置作用
汽轮机是用蒸汽来作功的旋转式原动机。 来自锅炉或热网的 蒸汽，经脱扣节流法阀或事故切断阀、调速阀进入汽轮机， 依次高速流经一系列环形配置的喷嘴(或静叶栅)和动叶栅而 膨胀作功推动汽轮机转子旋转，将蒸汽的动能转换成机械功。 这便是汽轮机简单的工作原理。汽轮机可按工作原理分为： 冲动式、反动式、冲动式与反动式的组合式汽轮机。 首先，我们对这几类汽轮机的工作原理作一下介绍。 1.汽轮机的工作原理 (1) 冲动式汽轮机 冲动式汽轮机的最简单的结构如图 4 所示。叶轮上装配一圈 动叶片与喷嘴配合在一起，构成一个做功的简单机械。我们
汽轮机，又叫蒸汽透平，是用蒸气来做功的旋转式原动机。 来自锅炉或其它汽源的蒸汽通过调速阀进入汽轮机，依次高速流 过一系列环形配置的喷嘴(或静叶栅)和动叶栅而膨胀作功，推动汽 轮机转子旋转(将蒸汽的动能转换成机械功)，汽轮机又则带动电机 或压缩机、泵等负荷机旋转。 汽轮机按照热力过程分为: 1、凝汽式汽轮机 蒸汽在汽轮汽机中作功后全部排入凝汽器冷凝，凝汽器内部压 力比大气压低。 2、抽汽凝汽式汽轮机 蒸汽在汽轮机膨胀至某级时，将其中一部分蒸汽从汽轮机中抽出 来，供给其它的蒸汽用户；其余蒸汽在后面级中作功后排入凝汽器。 二期的空气压缩机/增压机及发电机驱动透平就是抽汽凝汽式的。
大型火力发电厂汽轮机知识资料培训(一)
大型火力发电厂汽轮机知识资料培训(一)在现代社会，几乎所有领域都使用了电力，而大型火力发电厂则是国家电力供应的主要来源之一。
而其中关键的部件——汽轮机，也是电力发电的基本装置之一。
但是对于很多人来说，对于汽轮机知识的了解是比较少的，故而需要进行知识资料培训。
1. 汽轮机的基本原理汽轮机是通过流体能的转化来产生动力的主要设备之一。
它具有很多的特点，其中最主要的就是它可以利用冷凝水进行再循环，从而大大提高汽轮机的效率。
同时汽轮机在输出动力时会经历不同的温度、压力和流速所导致的变化，所以在设计时需要考虑到以上因素的影响，才能使得汽轮机具有更高的效率和更长的寿命。
2. 汽轮机的结构与工作原理大型火力发电厂的汽轮机可以分为低压汽轮机、中压汽轮机和高压汽轮机，因为它们各自需要运作在不同的工作条件下，才能更好地发挥其功效。
其中，高压汽轮机是汽轮机中最重要的部分，因为它的出口压力可以达到600多磅，是整个系统最重要的代表。
3. 汽轮机的运行方式一般来说，汽轮机的运行方式可以分为三种：并流式汽轮机、倒流式汽轮机和混流式汽轮机。
并流式汽轮机是利用燃气高速流过每一个叶子，从而产生动力的一种方式。
倒流式汽轮机则利用叶轮的转动产生一个旋转的压力区域，从而产生动能。
而混流式汽轮机则和以上两种不同，它会以不同的形态产生旋转和推力，产生一个旋转动能。
4. 实用运行案例对于大型火力发电厂来说，汽轮机是最重要的组成部分之一，它对于电力的输出效率、运行稳定以及发电机的寿命都有着重要的影响，因此培训中需要进行一些实用的运行案例来直观地演示汽轮机在实际应用中的准确性和重要性。
例如，可以演示在不同工况下，汽轮机对于输出电力的贡献以及维护工作的具体措施。
总之，在大型火力发电厂的汽轮机知识资料培训中，需要系统地介绍汽轮机的基本原理、结构和工作原理，并将其与实际生产的需求相结合，并且实际演示汽轮机的运行方法和运行案例，确保培训的可操作性和实用性。
汽轮机原理及构造
汽缸和轴承座安装在基础台板上，为 了保证汽缸能定向膨胀，设置了滑销 系统。滑销系统由纵销、横销和立销 组成。纵销和横销的交点，确定了汽 缸的膨胀死点，立销则保证汽缸在垂 直方向的定向膨胀。
6.喷嘴
喷嘴又称静叶片， 蒸汽流经喷嘴时， 产生膨胀，压力降 低，速度增大，把 蒸汽的热能转换成 动能，并以一定的 角度进入叶片，完 成蒸汽在汽轮机中 的能量转换。
4.汽缸
汽缸是汽轮机的主 要部件之一，其作 用是将流经汽轮机 内的蒸汽与外界隔 绝，使蒸汽形成一 个封闭的流动空间， 以完成能量的转换。
4.汽缸
为了便于加工装配 和检修，汽缸一般 做成水平对分形式， 在水平法兰处用螺 栓紧固。汽缸内装 有喷嘴室、隔板、 隔板套和汽封等部 件。
5.滑销系统
1.汽轮机工作原理
近代大功率汽轮机都是由若干个级构成的 多级汽轮机。"级"是汽轮机中最基本的工 作单元。在结构上它是由静叶栅(喷嘴栅) 和对应的动叶栅所组成。从能量观点上看， 它是将工质(蒸汽)的能量转变为汽轮机机 械能的一个能量转换过程。工质的热能在 喷嘴栅中(也可以有部分在动叶栅中 )首先 转变为工质的动能，然后在动叶栅中再使 这部分动能转变为机械能。
不论哪种间隙，都 会因漏汽而造成损 失，降低汽轮机的 效率。为了减少上 述漏汽损失，设置 了汽封装置。汽封 可分为三大类，通 流部分汽封、隔板 汽封和轴端汽封 （简称轴封）。
9.轴承
轴承在汽轮机中 可分成支持轴承 和推力轴承两种。 支持轴承的作用 是支撑转子的重 力，确定转子的 径向位置，保证 转子与固定部分 保持同心度。
12.联轴器
联轴器又称靠背轮， 用来连接汽轮发电机 组中的各个转子，并 把汽轮机的功率传递 给发电机。在汽轮发 电机组中常用的联轴 器形式有三种：固定 式联轴器，半固定式 联轴器和挠性联轴器。
汽轮机工作原理
二、汽轮机装置在电厂中的地位 能量转换示意图
锅 化学能 (燃料)
炉 蒸汽
发电机 电能 机械能
热能
汽轮机车间图
图为位于法国 CHOOZ 的世界上第一大核电厂的 HP/IP 汽机 (1560 MW)
比利时一汽机改造项目的优化流动低压转子
美国阿拉巴马州680MW冲动式机组高压缸
三、汽轮机的发展概述
汽轮机是将蒸汽的能量转换为机械功的旋转式动力机械， 是蒸汽动力装置的主要设备之一。汽轮机是一种透平机械， 又称蒸汽透平。 公元一世纪时，亚历山大的希罗记述了利用蒸汽反作用 力而旋转的汽转球，又称为风神轮，这是最早的反动式汽轮 机的雏形；1629年意大利的布兰卡提出由一股蒸汽冲击叶片 而旋转的转轮。 19世纪末，瑞典拉瓦尔和英国帕森斯分别创制了实用的汽 轮机。拉瓦尔于1882年制成了第一台5马力(3.67千瓦)的单 级冲动式汽轮机，并解决了有关的喷嘴设计和强度设计问题。 单级冲动式汽轮机功率很小，现在已很少采用。 20世纪初，法国拉托和瑞士佐莱分别制造了多级冲动式汽 轮机。多级结构为增大汽轮机功率开拓了道路，已被广泛采 用，机组功率不断增大。帕森斯在1884年取得英国专利，制 成了第一台10马力的多级反动式汽轮机，这台汽轮机的功率 和效率在当时都占领先地位。
根据热力学原理，新蒸汽参数越高，热力循环的热效率 也越高。早期汽轮机所用新蒸汽压力和温度都较低，热效率 低于20％。随着单机功率的提高，30年代初新蒸汽压力已提 高到3～4兆帕，温度为400～450℃。随着高温材料的不断 改进，蒸汽温度逐步提高到535℃，压力也提高到6～12.5兆 帕，个别的已达16兆帕，热效率达30％以上。50年代初， 已有采用新蒸汽温度为600℃的汽轮机。以后又有新蒸汽温 度为650℃的汽轮机。 现代大型汽轮机通常采用新汽压力24兆帕，新汽温度和 再热温度为535～565℃的超临界参数,或新汽压力为16.5兆 帕、新汽温度和再热温度为535℃的亚临界参数。使用这些 汽轮机的电站热效率约为40％。 另外，汽轮机的排汽压力越低，蒸汽循环的热效率就越 高。不过排汽压力主要取决于冷却水的温度，如果采用过低 的排汽压力，就需要增大冷却水流量或增大凝汽器冷却面积， 同时末级叶片也较长。凝汽式汽轮机常用的排汽压力为 0.005～0.008兆帕。船用汽轮机组为了减轻重量，减小尺寸, 常用0.006～0.01兆帕的排汽压力。
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11
第二节 超临界汽轮机 二 超临界和超超临界机压力汽轮机主要技术特点
高性能材料 冷却技术 高压部件设计 汽流激振力预防 末级优化设计
12 12
5
第二节 超临界汽轮机 三 与亚临界机组的相同点 外形尺寸相当、级数相当。 低压缸通用。 中压缸略有不同。 除与压力升高相联的辅机之外，其余辅机相同。
6
第二节 超临界汽轮机 四 超临界机组带来的问题
材料问题：一般当温度超过580℃时，要用奥氏体耐热钢，不 但材料贵，关键是其线膨胀系数与一般珠光体耐热钢差别很 大，引起很多结构、强度和运行方面的问题。
汽变成水的。
3
第二节 超临界汽轮机 一 特点
热效率高。 蒸汽体积流量降低。 承压件壁厚增大。
蒸汽参数与机组效率的关系
4 4
第二节 超临界汽轮机 二 与亚临界机组的主要区别 初压高约1.45倍：汽缸、汽门壁厚增加约1.2倍，
高压缸隔板压差大、隔板厚。 高压级比容小约0.65倍，高压缸高压段叶片短。 具有单相蒸发过程的特点，只能配直流炉。
9
第二节 超临界汽轮机 六 超临界机组带来的问题
固体颗粒的侵蚀SPE(Solid Particle Erosion) 最要发生在主蒸汽旁路门、高压第一级喷嘴、再热第
一级。原因是锅炉过热、再热器管壁Fe2O3和Fe3O4 剥离 形成的微粒进入汽轮机。对超临界机高压调节级喷嘴最严 重，运行1~2年后就必须焊接、修补。
汽轮机原理 Principle of Steam Turbine
主讲老师：密腾阁
适用专业：能源与动力工程专业
第七章大型汽轮机及特种汽轮机
大型汽轮机
Hale Waihona Puke 300MW 600MW超临界汽轮机
超超临界汽轮机 工业汽轮机
流程工业 船舶动力
2
第二节 超临界汽轮机
水的临界点：压力22.7MPa、温度374.15℃。
T-s图，从水的定压加热过程得到，当压力不断增加时，其等
温加热过程逐渐变短，汽化潜热减小。当压力增加至
22.7MPa，相应的饱和水温度为374.15℃，便不再有等温变 化过程，当汽轮机主蒸汽的进汽压力大于22.7MPa时，称为
超临界机组。
在临界状态附近，水和汽的 状态难于分辨。另一种理解
是：当温度高于374.15℃时， 用加压的办法是不可能使蒸
GE公司从20世纪80年代开始寻找有效解决SPE的方法，认 为对于高压调节级，采用新型喷嘴（倾斜喷嘴）形状和防 侵蚀涂层（表面硼化处理）结合的设计，可使喷嘴的使用 寿命达到传统设计的3倍；
10
第二节 超临界汽轮机 六 超临界机组带来的问题 蒸汽激振
由于高压缸进汽密度增大，流速提高，蒸汽作用 在高压转子上的切向力对动静间隙、密封结构及 转子与汽缸对中的灵敏度提高，增大作用在高压 转子的激振力。
2、由于高压级间和轴封压差增大，引起汽封结 构、长度和隔板扰度的问题。应采用宽静叶分流 式叶栅、厚围带和良好的焊接工艺。
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第二节 超临界汽轮机 四 超临界机组带来的问题
中压转子蒸汽冷却系统(再热汽温566℃) 1、日本几家制造厂普遍采取的技术，由高压缸 排气引入冷却蒸汽冷却中压转子的高温部分。 2、经试验，有冷却蒸汽时，中压转子表面的温 度降为420℃左右，而没有冷却时，为550 ℃。
调节级： 700MW以上的超临界机组均采用双流结构，汽道应力可降低 一半以上。但叶片数目增加一倍，造价高，结构复杂，轴向 长度增加。
螺栓、法兰紧固件强度、温度、蠕变性能。
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第二节 超临界汽轮机 四 超临界机组带来的问题 高、中压汽缸
1、引起汽缸喷嘴室、主汽阀、进汽管等耐压部 件壁厚增厚约1.2倍，而尺寸又减小，因此要解决 好耐压件壁厚增加与热应力的矛盾。
第二节 超临界汽轮机 二 超临界和超超临界机压力汽轮机主要技术特点
高性能材料 冷却技术 高压部件设计 汽流激振力预防 末级优化设计
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第二节 超临界汽轮机 三 与亚临界机组的相同点 外形尺寸相当、级数相当。 低压缸通用。 中压缸略有不同。 除与压力升高相联的辅机之外，其余辅机相同。
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第二节 超临界汽轮机 四 超临界机组带来的问题
材料问题：一般当温度超过580℃时，要用奥氏体耐热钢，不 但材料贵，关键是其线膨胀系数与一般珠光体耐热钢差别很 大，引起很多结构、强度和运行方面的问题。
汽变成水的。
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第二节 超临界汽轮机 一 特点
热效率高。 蒸汽体积流量降低。 承压件壁厚增大。
蒸汽参数与机组效率的关系
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第二节 超临界汽轮机 二 与亚临界机组的主要区别 初压高约1.45倍：汽缸、汽门壁厚增加约1.2倍，
高压缸隔板压差大、隔板厚。 高压级比容小约0.65倍，高压缸高压段叶片短。 具有单相蒸发过程的特点，只能配直流炉。
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第二节 超临界汽轮机 六 超临界机组带来的问题
固体颗粒的侵蚀SPE(Solid Particle Erosion) 最要发生在主蒸汽旁路门、高压第一级喷嘴、再热第
一级。原因是锅炉过热、再热器管壁Fe2O3和Fe3O4 剥离 形成的微粒进入汽轮机。对超临界机高压调节级喷嘴最严 重，运行1~2年后就必须焊接、修补。
汽轮机原理 Principle of Steam Turbine
主讲老师：密腾阁
适用专业：能源与动力工程专业
第七章大型汽轮机及特种汽轮机
大型汽轮机
Hale Waihona Puke 300MW 600MW超临界汽轮机
超超临界汽轮机 工业汽轮机
流程工业 船舶动力
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第二节 超临界汽轮机
水的临界点：压力22.7MPa、温度374.15℃。
T-s图，从水的定压加热过程得到，当压力不断增加时，其等
温加热过程逐渐变短，汽化潜热减小。当压力增加至
22.7MPa，相应的饱和水温度为374.15℃，便不再有等温变 化过程，当汽轮机主蒸汽的进汽压力大于22.7MPa时，称为
超临界机组。
在临界状态附近，水和汽的 状态难于分辨。另一种理解
是：当温度高于374.15℃时， 用加压的办法是不可能使蒸
GE公司从20世纪80年代开始寻找有效解决SPE的方法，认 为对于高压调节级，采用新型喷嘴（倾斜喷嘴）形状和防 侵蚀涂层（表面硼化处理）结合的设计，可使喷嘴的使用 寿命达到传统设计的3倍；
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第二节 超临界汽轮机 六 超临界机组带来的问题 蒸汽激振
由于高压缸进汽密度增大，流速提高，蒸汽作用 在高压转子上的切向力对动静间隙、密封结构及 转子与汽缸对中的灵敏度提高，增大作用在高压 转子的激振力。
2、由于高压级间和轴封压差增大，引起汽封结 构、长度和隔板扰度的问题。应采用宽静叶分流 式叶栅、厚围带和良好的焊接工艺。
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第二节 超临界汽轮机 四 超临界机组带来的问题
中压转子蒸汽冷却系统(再热汽温566℃) 1、日本几家制造厂普遍采取的技术，由高压缸 排气引入冷却蒸汽冷却中压转子的高温部分。 2、经试验，有冷却蒸汽时，中压转子表面的温 度降为420℃左右，而没有冷却时，为550 ℃。
调节级： 700MW以上的超临界机组均采用双流结构，汽道应力可降低 一半以上。但叶片数目增加一倍，造价高，结构复杂，轴向 长度增加。
螺栓、法兰紧固件强度、温度、蠕变性能。
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第二节 超临界汽轮机 四 超临界机组带来的问题 高、中压汽缸
1、引起汽缸喷嘴室、主汽阀、进汽管等耐压部 件壁厚增厚约1.2倍，而尺寸又减小，因此要解决 好耐压件壁厚增加与热应力的矛盾。