汽轮机原理全套教学课件(20201021112900)

汽轮机基本工作原理主要内容：
• 汽轮机构造 • 汽轮机调节 • 汽轮机保护 • 汽轮机供油系统 • ★讲课原则：系统比较多，大而繁琐，因此不可
能面面俱到，尽可能的多讲原理性的，少讲工艺 上的，主要目的是让大家了解汽机专业的设备和 系统的原理。由大到小、由浅入深、由系统到设 备、由外及内。把复杂的问题简单化！！！！！ 为了大家有消化的时间，我语速尽可能慢点。
2、凝汽系统
• AUTOCAD 画简图
请看水环式正空泵动画
3、低压加热器系统
4、给水除氧系统
5、高压加热器系统
谢谢谢谢大大家家
汽轮机调节
伺服阀动作机
开控阀制线圈 指令
永磁钢
断流滑阀
弹簧管
理
可动衔铁
控制挡板
反馈 杆
节流孔
容室
滤网
伺服
阀
排油
压力油
油动机
• 调节系统与控制装置，现代化机组一般配置三个 自动控制装置，即数字式电液控制系统，简称 DEH;汽轮机监视仪表，简称TSI，危急跳闸装置， 简称ETS。
• DEH:主要作用于机组的启、停控制、正常监视、 超速保护试验阀的管理，转子应力计算等多种功 能。
1、主蒸汽及汽轮机旁路系统
• 旁路系统的作用可归纳如下： (1)保证锅炉最低负荷的蒸发量，使锅炉和汽轮机 能独立运行。
(2)汽轮机启停或甩负荷时能起保护再热器的作用， 避免再热器超温。
(3)在汽轮机冲转前维持主蒸汽和再热蒸汽参数达 到预定水平以满足各种启动方式的需要。
(4)回收工质和部分热量，减少排汽噪音 (5)事故和紧急停炉时排除炉内蒸汽、避免超压。 (6)在汽轮机冲转前建立一汽水冲洗系统，以避免 汽轮机受到浸蚀。
汽轮机的基本工作原理

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。

概述
• 汽轮机本体作工气流的通道称为汽轮机的通流部分，他包括主气门，导 管，调节气门，进汽室，各级喷嘴和动叶及汽轮机的排汽管。
• 汽轮机的级是由一列喷嘴叶栅和其后紧邻的一列动叶栅构成的工作单元。 • 动叶栅进出口汽流速度三角形 • 喷嘴及动叶的热力过程及热力过程线，以及蒸汽在此的流动过程 • 喷嘴损失，动叶损失和余速损失之和称为轮周损失。
– 复速级的优点，在圆周速度相同时，能承担比单列及大的多的理想比焓降，采 用复速级Байду номын сангаас使汽轮机的级数减少；当他作为多级汽轮机的调节级时，蒸汽压力， 温度在这一级下降较多，缩小了汽轮机在高温高压下工作的区域，节省高温材 料，降低制造成本，有利于改善汽轮机的变工况特性。
叶栅的气动特性
• 叶栅的损失由叶型损失和端部损失所组成。
– 叶型损失（指平面汽流绕流叶栅产生的能量损失）
• 附面层中的摩擦损失：与叶栅表面的粗糙度和压力分布有关 • 附面层脱离引起的涡流损失 • 尾迹损失 • 冲波损失
– 端部损失
• 端部损失就是端面附面层中的摩擦损失，补偿流动损失和对涡损失的 总和，对涡损失所占比重最大。
级内损失和级的相对效率
• 常见的级内损失
汽轮机级的工作原理
• •
• • • • • •
第 示第 原第 的第 特第 率第 流嘴第 第
八 例七 理六 相五 性四 和三 动和二 一
节 节 节 对节 节 轮节 动节 节
扭 叶 片 级
级 的 热 力 计 算
级 内级 的 效内 热 率损 力失 设和 计级
叶 栅 的
轴 效 率
级 的 轮
汽轴
动功
叶 通蒸 道汽 概 中在 述 的喷
– 汽流离开动叶通道时具有一定的速度，这个速度对应的动能在该级内已不 能转换为机械功，称为余速损失。

精选ppt
29
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。
精选ppt
16
• （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
精选ppt
20
• 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

转子末级根部直径，ｃｍ
进气缸内半径，ｃｍ
凝气式（背压式）
汽轮机的结构及工作原理
NK25/36/0
正常功率(KW) 额定功率(KW) 额定转速(r/min) 最大连续转速(r/min) 跳闸转速(r/min) 转速范围(r/min) 进气压力（正常/最大）MPa 进气温度(正常/最大)℃ 排气压力(设计工况) MPa
支承瓦
平衡鼓气封体
导叶持环 汽封（前端）
推力瓦
下半汽缸
汽轮机的结构及工作原理
密封：汽轮机通汽部分的动、静部分之间， 为了防止碰擦，必须留有一定的间隙。 而间隙的存在必将导致漏汽，使汽轮机 的经济性下降。为了解决这一矛盾，在 汽轮机动、静部件的有关部位设有密封 装置，通常称为汽封。目前汽轮机所采 用的汽封大多为迷宫式密封。较广泛采 用的是梳齿形迷宫密封。
在机内叶轮处膨胀做功，焓值下降，温 度压力下降，把蒸汽的热能、压力能转 化为汽轮机转子转动的机械能，通过联 轴器，带动被动机旋转。
汽轮机的结构及工作原理
汽轮机的分类 1、按工作原理：冲动式汽轮机、反
动式汽轮机、冲动和反动组合式 2、按热力特性：凝汽式汽轮机、背
压式汽轮机、调节抽汽式汽轮机、抽汽 背压式汽轮机、中间再热式汽轮机
动设备培训教案
简述汽轮机
汽轮机的结构及工作原理
汽轮机的特点 汽轮机的转速可在一定的范围内变动，
增加了调节手段和操作的灵活性；适用 输送易燃易爆的气体，即使泄漏也不易 引起事故；蒸汽的来源比较稳定。与其 它原动机相比，汽轮机具有单机功率大、 效率高、运行安全可靠、使用寿命长等 优点。
汽轮机的结构及工作原理
2620 3465 8857 9299 10229 7528~9300 3.432/3.5(绝) 400/420 0.00981(绝)

凯迪12MW汽轮机转子临界转速：1533.5转/分 凯迪30MW汽轮机转子一阶临界转速： 2536rpm；二阶临界转速：5845rpm
2）转子临界转速的安全校核 • 汽轮机升速过程中迅速平稳地通过临界转速。 • 临界转速与正常工作转速之间错开一定范围。 刚性转子——一阶临界转速高于正常工作转速
的转子。
横销：引导汽缸沿横向滑动，并在轴向起 定位作用。
纵销：引导轴向滑动。纵销与横销中心线 的交点为膨胀的固定点，称为“死点”。
立销：引导汽缸沿垂直方向膨胀，并与纵 销共同保持机组的轴向中心不变。
角销：也称为压板，作用是防止轴承座与 基础台板脱离。
三、汽封
1、作用：减小漏汽损失。 根据装设部位不同，汽封可分为：
静止部分（静子）：汽缸、 隔板、轴承和汽封
一、转子 1.转子的结构
2、转子的临界转速 1）定义。在汽轮发电机组启动和停机过程中，
当转速达到某些数值时，机组发生强烈振动， 而越过这些转速后，振动便迅速减弱。这些 机组发生强烈振动时的转速称为转子的临界 转速。
转子有无穷多个临界转速，分别称为一阶、二 阶、三阶、…临界转速。
润滑油； 3）两表面间要有相对运动，且运动方向
是使润滑油从楔形间隙的宽口流向窄口。
2、轴承的结构 1）支持轴承 作用：承担转子的重量及转子不平衡质量
产生的离心力；确定转子的径向位置。
形式：
（1）圆筒形轴承 （2）椭圆形轴承 （3）三油楔轴承 （4）可倾瓦轴承
2）推力轴承 作用：承受转子上未平衡的轴向推力，
凯迪12MW汽轮机部分保护值： ETS超速动作：3270r/min 危急遮断器动作转速：3270—3330r/min 轴向位移停机保护值：+1.3或-0.7 mm （

第六章 汽轮机设备
整体概况
概况一
点击此处输入 相关文本内容
01
概况二
点击此处输入 相关文本内容
02
概况三
点击此处输入 相关文本内容
03
电厂设备照片
整体1 整体2 晾水塔 磨煤机 集控室1 集控室2 集控室3 变电站1 变电站2 吹灰器1 吹灰器2 吹灰器3
燃烧器1 燃烧器2 除尘设备 下降管 主蒸汽和再热蒸汽管 风压仪 汽包 汽包水位计 一次风机 送风机
• 在多级汽轮机中，一级的余速损失常可部 份或全部被下一级所利用。
一、汽轮机的级
一、汽轮机的级
• 按照受力形式，汽轮机的级分为：
➢冲动级 ➢反动级
• 按照工作特点，汽轮机的级分为：
➢速度级 ➢压力级
• 汽轮机第一级的通流面积随负荷而改变， 故该级又称为调节级。调节级以后的其他 级统称为压力级。
三、汽轮机的分类和型号
• 汽轮机的型号用来表示汽轮机的热力特点、出力 及进汽参数规范等。
变型设计次序 蒸汽参数 额定功率（MW) 汽轮机类型
• N300－16.7／538／538 • 凝汽式汽轮机、额定功率300MW、新蒸汽压力
16.7MPa、温度538℃、再热蒸汽温度538℃。
三、汽轮机的分类和型号
汽轮机内的能量转换
➢工作蒸汽先在喷管内进行膨胀，压力降 低而速度增大，形成一股高速汽流，此 高速汽流喷射到动叶上，推动转子转动， 因而使蒸汽的热能转变为机械能。
蒸汽热能
汽流的动能
机轴上的机械能
喷管内
动叶内
汽轮机的基本作功单元－“级”
• 级：汽轮机的基本做功单元。
一、汽轮机的级
• 蒸汽从汽轮机的进口开始，依次轴向通过 串联布置的各个级，在每一级内都将一部 分热能转变为机械功。

17
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
13
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。
15
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
1
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。
2
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

19
5、静叶片 汽轮机静叶片又称喷嘴，其作用是蒸汽在喷嘴中流动时降压、升速，将热能
转化为动能，并使高速汽流按一定的方向喷向工作叶片。 调节级喷嘴是直接安装在高压蒸汽室中的，调节级的喷嘴按需要分为几个喷
嘴组，每个喷嘴组由一个调节汽阀控制。冲动式汽轮机调节级以后的喷组均 安装在相应的各级的隔板上，在整周均匀分布；反动式汽轮机中通常不使用 隔板，各反动级静叶直接安装在汽轮机缸体上或静叶持环上，静叶持环再安 装在汽轮机缸体上。高压段的静叶片一般都有围带，它可以提高静叶片的强 度和密封效果，围带也分自带和铆接两种。
整锻式转子 各级叶轮与主轴一起锻出，其优点是叶轮受力情况好，强度高，不存在运行中 主轴与叶轮间松动的问题，可适用于高温、高速条件；结构紧凑、转配简单、 省去了也轮到哦套装过程。缺点是转子直径不宜过大，直径过大不容易保证 锻件的质量，另外对整锻式转子的制造技术要求较高
13
组合转子 组合转子的高压部分为整锻式，中压部分为套装式。这种转子兼有上述两种转 子的优点。
泵等，这样机组运行时经济性好。 7.便于实现热能的综合利用，这是最主要的优点。
2
第二章 汽轮机的分类
1.按热力过程分类： 1）凝汽式汽轮机： 纯凝汽式汽轮机一般简称为凝汽式汽轮机，
如图所示，蒸汽在汽轮机中做功后，全部 排入凝汽器，凝汽器的压力低于大气压力。 即排汽压力小于大气压力。
3
2）抽汽凝汽式汽轮机：
如图所示，蒸汽在汽轮机前面几级做功后，将其中一部分蒸汽从气轮机
中抽出去，送入相应的蒸汽管网供汽轮机或其它生产工艺加热用，其余的蒸
汽在汽轮机的后几级做功后排入凝汽器。
4
3）背压式汽轮机 如图所示，蒸汽进入汽轮机膨胀作功后在大于一个大气压力下排出气缸，即P

295℃（TRL工况）
额定转速
3000r/min
旋转方向
从汽轮机向发电方向看为顺时针方向
汽轮机级数
17+2×16＋2×2×6
末级叶片长度
914.4 mm
（三）汽轮机结构特点
低压部分
中压部分
发电机
高压部分 阀门
凝汽器
1、总体结构
采用SIEMENS成熟的单轴、HMN组合机型
H- 高压单流缸 K-高中压合缸 M- 中压双流缸 E- 中低压合缸 N- 低压双流缸
主蒸汽进口
• 在原主汽门后、调门前引出一个管道， 接入一个补汽阀，该补汽阀的结构与主 调门相同，位于高压缸下部。
补汽阀接口
补汽阀阀体
蒸汽进口
•补汽阀的存在使滑压运行机组在额定 流量下，进汽压力达到额定值，避免了
全周进汽滑压运行模式没有用足蒸汽压 力的能力。
• 机组在实际运行时，不必通过主调门 的节流就具备调频功能，可以避免节流 损失，而且调频反应速度快，同时可以 减少锅炉的压力波动。
此外，主凝结水系统还对凝汽器热井水位和除氧器水箱水位进行必要的调节，以保证整个系统安全可靠运行。
补汽阀相当于在主汽门后连接的第三个调节阀。
额定主蒸汽温度
600 ℃
系统采用2 100%容量的变频凝结水泵，一台运行，一台备用。
我厂主蒸汽及高、低温再热蒸汽系统采用单元制系统，均采用“双管、单管、双管”的布置方式。
•等焓节流,减低温度还可起到冷却高压 汽缸作用。
3、中压缸部分
中压缸双分流双层缸结构特点
• 中压缸整体发运。
•内外缸双层结构，水平中分面分 成上下半。
•中压外缸通过猫爪搭在轴承座上， 调阀端直接固定在二号轴承座上。 轴承座与猫爪之间的滑动支承面 均采用耐磨低摩擦合金。

图7---11
20
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)
8
（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）。
2
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)