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第四章汽轮机的凝汽设备提高汽轮机装置的经济性，主要有两个途径：一是提高汽轮机的内效率，另一是提高装置的循环热效率。
前一个途径我们在前面各章中已进行了讨论，这就是努力减小各项损失，改善汽轮机通流部分的设计等。
提高循环热效率也有两个方向，一是提高平均加热温度，可采用回热循环，以减少低韫加热，也可提高初参数，以及采用再热循环等；另一方向则是降低平均放热温度，而这正是凝汽设备的主要任务。
在本章中将着重介绍凝汽设备工作的基本原理，以及大功率汽轮机凝汽设备的发展。
第一节凝汽设备的组成及作用一、凝汽设备的组成凝汽设备通常由表面式凝汽器、抽气设备、凝结水泵、循环水泵，以及这些部件之间的连接管道组成，如图4-1所示。
排汽离开汽轮机之后进入凝汽器5，凝汽器内流人由循环水泵4提供的循环水作为冷却工质，将排汽凝结为水。
由于蒸汽凝结成水时，28000倍)，这就在凝汽器内形成高度真空。
为保持所形成的真空，则需用抽气设备1将漏入凝汽器内的空气不断抽出，以免不凝结的空气在凝汽器内逐渐积累，使凝汽器内压力升高。
由凝汽器产生的凝结水，则通过凝结水泵6进入锅炉的给水系统。
凝汽器大都采用水作为冷却工质。
按供水方式的不同，有一次冷却供水和二次冷却供水。
供水来自江、河、湖、海等天然水源，排水仍排回其中的，称为一次冷却供水，或开式供水。
供水来自冷却水塔或冷却水池等人工水源，排水仍回到冷却水塔(水池)循环使用的，称为二次冷却供水，或闭式供水。
在特别缺水的地区，则可采用空气作为冷却工质。
图4-1凝汽设备系统组成1-抽气设备；2-汽轮机；3-发电机；4-循环水泵；5-凝汽器，6-凝结水泵表面式凝汽器在火电站和核电站中得到广泛应用，图4-2为表面式凝汽器的结构示意图，冷却水由进水管4进入凝汽器；先进入下部冷却水管内，通过回流水室5进入上部冷却水管内，再由出水管6排出。
同一股冷却水在凝汽器内转向前后两次流经冷却水管，这称为双流程凝汽器，同一股冷却水不在凝汽器内转向的，称为单流程凝汽器。
汽轮机的基本结构1. 引言汽轮机是一种常见的热能转换设备，广泛应用于发电厂、船舶、石化、制冷等领域。
它通过燃烧燃料产生高温高压蒸汽，然后将蒸汽的热能转化为机械能，驱动轴承旋转，从而实现能源的转换和利用。
本文将介绍汽轮机的基本结构，包括主要组成部分和工作原理。
2. 汽轮机的主要组成部分汽轮机的主要组成部分包括燃烧室、汽轮机转子、汽轮机定子、汽轮机减速器和辅助设备。
2.1 燃烧室燃烧室是汽轮机内部进行燃烧的空间，其主要功能是将燃料和空气混合并点燃，产生高温高压的燃烧产物。
燃烧室通常由燃烧室壳体、燃烧器和燃烧室衬里等组成。
2.2 汽轮机转子汽轮机转子是汽轮机的核心部件，承载着转动能量的传递。
它由多个叶片组成，叶片通常采用高温合金材料制成，以承受高温高压蒸汽的冲击和离心力的作用。
汽轮机转子一般分为高压转子、中压转子和低压转子，它们按照蒸汽的压力级别进行排列。
2.3 汽轮机定子汽轮机定子是与转子相对固定的部件，起到引导蒸汽流动的作用。
它由固定叶片和定子壳体组成，定子壳体通常由铸铁或钢制成。
汽轮机定子的叶片角度和形状是根据流体动力学原理设计的，以确保蒸汽在定子中流动时能够转换热能为机械能。
2.4 汽轮机减速器汽轮机减速器用于将高速旋转的汽轮机转子的转速降低，以适应发电机等负载设备的要求。
它通常由齿轮传动系统组成，通过齿轮的啮合和传动，将高速转动的轴承驱动转速降低到合适的范围。
2.5 辅助设备汽轮机的辅助设备包括进汽系统、排汽系统、冷却系统、润滑系统等。
进汽系统负责将蒸汽送入汽轮机中，排汽系统则将排出的低温低压蒸汽排出。
冷却系统用于冷却汽轮机的转子和定子，以防止过热。
润滑系统则负责给汽轮机的滑动部件提供润滑油，以减少摩擦和磨损。
3. 汽轮机的工作原理汽轮机的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：压力能转化为动能、动能转化为机械能、机械能输出。
3.1 压力能转化为动能燃料在燃烧室中燃烧产生高温高压蒸汽，蒸汽进入汽轮机的高压转子，叶片上的高压蒸汽将其动能转化为动能，推动转子高速旋转。
汽轮机结构及运⾏控制原理⼀认识汽机专业1、汽机专业的任务：⽤锅炉送来的蒸汽，维持汽轮机转速（未并⽹）或负荷（并⽹），将做完⼯的乏汽凝结成⽔，利⽤抽汽加热后再送回锅炉。
2、汽机专业的系统（1）汽轮机本体：将蒸汽的热能转换成机械能，维持⾼速旋转。
（2）辅助系统：汽轮机旋转所必须的⽀持系统；为了提⾼热效率⽽设置的回热系统(把⽔加热后再送回锅炉)；辅机、发电机冷却系统。
⼆汽机主系统汽机热⼒系统简图三汽轮机本体1、汽轮机本体：转⼦——叶轮、叶⽚静⽌部分：隔板、喷嘴、汽缸、其他：汽封、轴⽡为达到应有的功率，有若⼲级2、汽轮机本体的间隙问题汽轮机本体径向间隙⽰意图蒸汽的流动对转⼦产⽣推⼒轴汽轮机本体轴向间隙问题1⽰意图（轴向位移⼜叫窜轴）汽缸受热膨胀⽅向汽缸、转⼦的膨胀⽅向不⼀样，膨胀的程度不⼀样，从⽽使轴向间隙较冷态下发⽣变化，即胀差。
汽轮机本体轴向间隙问题2⽰意图（差胀）⼩结：◆动静间隙太⼤,蒸汽不做功漏掉,不经济,汽轮机将热能转化为机械能的效率降低,也即每发⼀度电所耗的热能（热耗），所需的蒸汽（汽耗）增加。
◆动静间隙太⼩,容易发⽣动静摩擦，产⽣机组振动，严重时造成汽轮机汽封、⼤轴、叶⽚损坏事故。
◆既要经济性⼜要安全性，间隙控制在⼀定范围内（⼏⼗微⽶）◆——汽轮机是精密设备，必须防⽌动静接触（防碰磨），发⽣碰磨时，反应碰磨的保护（振动、轴向位移、差胀）动作，跳机 3、汽轮机汽封：轴端汽封⽰意图◆汽封：尽量减少漏汽，提⾼热效率◆轴封：防⽌缸内蒸汽外泄，防⽌外部空⽓进⼊缸内。
◆轴封供汽不能中断4、轴⽡：通⼊润滑油，在⼀定转速下轴⽡和轴颈之间形成稳定油膜，实现油摩擦。
汽轮机运⾏中任何情况下都不能断油。
四汽轮机的控制、安保系统：控制汽轮机的负荷（转速），发⽣事故时停机。
（1）⾼主、中主门的控制⽰意图轴封供汽汽轮机轴（2）⾼、中压调门控制⽰意图（3） AST 控制油DEH机头⼿动停机（危急保安器）（4） OPC 油五关于汽轮机本体的保护 1、超速保护:103%超速:因电⽹原因机组甩负荷，汽轮机转速超3090r/min ，关闭⾼、中调门，待转速降到3000r/min 以下时，重新打开各调门，如转速⼜超3090r/min ，会再AST 油)动作。
汽轮机设备构造原理知识1、汽轮机本体，汽轮机包括汽轮机本体，调节、保安系统及辅助设备三大部分。
蒸汽轮机本体包括：(1)静体（固定部位）——汽缸、喷嘴、隔板、汽封等。
(2)转子（转动部分）——轴、叶轮、叶片等。
(3)轴承（支承部分）——径向和止推。
2、汽缸(1)汽缸的组成：汽缸是汽轮机的外壳，汽轮机本体的主要零部件几乎包含在汽缸内。
汽缸内部装有喷嘴室、喷嘴、隔板、隔板套和汽封等零部件。
汽缸外部装有调节汽阀及进汽、排汽和回热抽汽管道等。
(2)汽缸作用：汽缸是汽轮机的外壳。
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其能量转换过程。
3、汽缸内部构件(1)喷嘴、隔板。
喷嘴和隔板的作用和特点：喷嘴是组成汽轮机的主要部件之一。
它的作用是把蒸汽的热能转变为高速汽流的动能，使高速汽流以一定的方向从喷嘴喷出，进入动叶栅，推动叶轮旋转做功。
隔板由外缘，喷嘴和板体三部分组成，为便于安装，隔板一般都做成对分的，上半隔板装在汽缸上盖内，下半隔板装在下汽缸内。
第一级喷嘴直接安装在汽缸高压端专门的喷嘴室上。
第二级及以后各级喷嘴安装在各级隔板上，隔板用来安装喷嘴，并将各级叶轮分隔开。
冲动式汽轮机每一级由一个隔板和一个叶轮组成。
冲动式汽轮机的隔板可分为焊接隔板和铸造隔板。
反动式汽轮机不采用隔板式结构，各级喷嘴片（也叫静叶栅）直接安装在汽缸上。
(2)汽封1)汽轮机汽缸两端轴孔处与转轴间有一定间隙，这样在工作时，汽缸内进汽端将发生高压蒸汽大量外漏，进入前轴承箱污染润滑油。
此外凝汽式汽轮机的排汽压力在0.05公斤/厘米2（绝对）左右，即排汽端处于高真空状态，这样大气中的空气将沿边后轴孔大量漏入排汽管和凝汽器，就会破坏汽轮机的真空。
因此为了减少高压端的向外漏汽和排汽端往里漏空气，要求在汽缸两端轴孔处配备气封。
2)汽封的作用。
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。
汽轮机各设备的作用 收藏 01. 凝汽设备主要有凝汽器、循环水泵、抽汽器、凝结水泵等组成。
任务：⑴在汽轮机排汽口建立并保持高度真空。 ⑵把汽轮机排汽凝结成水，再由凝结泵送至回热加热器，成为供给锅炉的给水。此外，还有一定的真空除氧作用。
02. 凝汽器冷却水的作用：将排汽冷凝成水，吸收排汽凝结所释放的热量。 03. 加热器疏水装置的作用：可靠的将加热器内的疏水排出，同时防止蒸汽随之漏出。 04. 轴封加热器的作用：回收轴封漏汽，用以加热凝结水从而减少轴封漏汽及热量损失，并改善车间的环境条件。
05. 低压加热器凝结水旁路的作用：当加热器发生故障或某一台加热器停用时，不致中断主凝结水。
06. 加热器安装排空气门的作用：为了不使空气在铜管的表面形成空气膜，使热阻增大，严重地影响加热器的传热效果，从而降低换热效率，故安装排空气门。
07.高压加热器设置水侧保护装置的作用：当高压加热器发生故障或管子破裂时，能迅速切断加热器管束的给水，同时又能保证向锅炉供水。
08.除氧器的作用：用来除去锅炉给水中的氧气及其他气体，保证给水的品质。同时，又能加热给水提高给水温度。
09.除氧器设置水封筒的目的：保证除氧器不发生满水倒流入其他设备的事故。防止除氧器超压。 10.除氧器水箱的作用：储存给水，平衡给水泵向锅炉的供水量与凝结水泵送进除氧器水量的差额，从而满足锅炉给水量的需要。
11.除氧器再沸腾管的作用：有利于机组启动前对水箱中给水加温及备用水箱维持水温。正常运行中对提高除氧效果有益处。
12.液压止回阀的作用：用于防止管道中的液体倒流。 13.安全阀的作用：一种保证设备安全的阀门。 14.管道支吊架的作用：固定管子，并承受管道本身及管道内流体的重量和保温材料重量。 15.给水泵的作用：向锅炉连续供给具有足够压力，流量和相当温度的给水。 16.循环水泵的作用：主要是用来向汽轮机的凝汽器提供冷却水，冷凝进入凝汽器内的汽轮机排汽，此外，还向冷油器、发电机冷却器等提供冷却水。
17.凝结水泵空气管的作用：将泵内聚集的空气排出。 18.减温减压器的作用：作为补偿热化供热调峰之用（本厂）。 19.减温减压装置的作用：⑴对外供热系统中，用以补充汽轮机抽汽的不足，还可做备用汽源。⑵当机组启停机或发生故障时，可起调节和保护的作用。⑶可做厂用低压用汽的汽源。⑷用于回收锅炉点火的排汽。
20.汽轮机的作用：一种以具有一定温度和压力的水蒸气为介质，将热能转变为机械能的回转式原动机。
21.汽缸的作用：将汽轮机的通流部分与大气隔开，以形成蒸汽热能转换为机械能的封闭汽室。 22.汽封的作用：减少汽缸内的蒸汽向外漏泄和防止外界空气漏入汽缸。 23.排汽缸的作用：将汽轮机末级动叶排出的蒸汽倒入凝汽器。 24.排汽缸喷水装置的作用：为了防止排汽温度过高而引起汽缸变形，破坏汽轮机动静部分中心线的一致性，引起机组振动或其他事故。
25.低压缸上部排汽门的作用：在事故情况下，如果低压缸内压力超过大气压力，自动打开向空排汽，以防止低压缸、凝汽器、低压段转子等因超压而损坏。
26.叶轮的作用：用来装置叶片，并将汽流力在叶栅上产生的扭矩传递给主轴。 27.叶轮上平衡孔的作用：为了减小叶轮两侧蒸汽压差，减小转子产生过大的轴向力。 28.叶根的作用：紧固动叶，使其在经受汽流的推力和旋转离心力作用下，不至于从轮缘沟槽里拔出来。
29.滑销系统的作用：⑴保证汽缸能自由膨胀，以免发生过大应力引起变形。⑵保持汽缸和转子的终因一致，避免因机体膨胀造成中心变化，引起机组振动或动静之间的摩擦。⑶使静子和转子轴向与径向间隙符合要求。
30.支持轴承也称径向轴承或主轴承作用：支撑转子重量及由于转子质量不平衡引起的离心力，并确定转子的径向位置，使其中心与汽缸中心保持一致。
31.推力轴承的作用：承担蒸汽作用在转子上的轴向力，并确定转子的轴向位置，使转子与静子部分保持一定的轴向间隙。
32.盘车装置的作用：在汽轮机启动冲转前和停机后，使转子以一定转速连续转动，以保证转子均匀受热和冷却，防止大轴弯曲。 33.汽轮机调节系统的作用：在外界负荷变化时及时地调节汽轮机功率，以满足用户用电量变化的需要，同时保证汽轮发电机组的工作转速在正常允许范围内。
34.同步器的作用：在单机运行时改变汽轮机的转速，在并列运行时改变机组的功率。 35.汽轮机调节保护系统的作用：在汽轮机调节系统失灵或发生故障时，能及时动作，迅速停机，避免事故的扩大和设备的损坏。
36.自动主汽门的作用：在汽轮机的保护装置动作后，迅速切断汽轮机的进汽而停机。 37.危急保安器的作用：危急保安器动作后将泄掉调节汽门二次脉动油压和主汽门保安油压，使主汽门、调速汽门迅速关闭。
38.附加超速保护作用：若危急保安器失灵，机组的转速上升至额定转速的113%—114%时，辅助超速保护动作，使危急保安器动作而停机。
39.轴向位移保护的作用：当汽轮机轴向位移达到一定数值时，保护动作，停机，。 40.润滑油压低保护的作用：低油压保护装置根据油压降低的不同程度，依次发出报警信号，联动辅助油泵，停机和盘车运行。
41.低真空保护装置的作用：当真空低于正常值时，低真空保护装置发出报警信号。 42.主油箱的作用：在油系统中除了用来储油外，还起着分离油中水分、沉淀物及汽泡的作用。
43.冷油器的作用：冷却汽轮发电机组轴承的润滑用油。 44.射油器原理及作用：当压力油经油喷嘴高速喷出时，在喷嘴出口形成真空，利用自由射流的卷吸作用把油箱中的油经滤网带入扩散管减速升压后以一定的压力排出。提高主油泵工作的可靠性。 45.空气冷却器的作用：保证发电机在允许温度内正常运行。 46.汽轮机喷嘴的作用：把蒸汽的热能转换为动能，也就是蒸汽膨胀降压增速，按一定的方向喷射出来推动动叶片而做功。
47.凝汽器设置热水井的作用：集聚凝结水，有利于凝结泵的正常运行。 48.抽汽器的作用：不断地将凝汽器内的空气及其他不凝结气体抽走，以维持凝汽器的真空。 49.射水泵的作用：向射水抽汽器提供一定的压力供给水。 50.调压器在汽轮机中的作用：调节供汽压力使其在一定的变化范围内。51.加热器的作用：利用在汽轮机内做过部分功的蒸汽，抽至加热器加热给水，提高给水温度，减少汽轮机排往凝汽器中的蒸汽量，降低了冷源损失，提高了热力系统的循环效率。
52.均压箱作用：调整汽封供汽压力，回收余汽。53.高压油动机作用：控制调速汽门的开度，从而控制汽轮机进汽量。
54.中压油动机作用：控制旋转隔板的开度，从而控制对外供汽压力与流量。 55.旁路系统的作用：⑴保证锅炉最小负荷的蒸发量⑵保护再热器⑶加快启动速度，改善启动条件⑷锅炉安全阀的作用⑸回收工质和部分热量，减少排汽噪声⑹保证蒸汽品质。
56.凝汽设备的作用：增大蒸汽在汽轮机中的理想焓降，提高机组的循环热效率。将排汽凝结为水，以回收工质，重新送回锅炉作为给水。
57.高压加热器的作用：利用汽轮机中做过部分功的蒸汽加热锅炉给水，提高给水温度，以减少锅炉的热负荷，提高热电厂的热经济效益。 58.低压加热器的作用：利用汽轮机中做过部分功的蒸汽或汽封漏气来加热主凝结水，回收热量和工质。
59.逆止阀的作用：限制流体的流动方向，防止液体反向流动。 60.减压阀：保持供汽压力在规定的范围内变化。 61.射水池：为射水泵提供充足的水。 62.冷却塔：冷却循环水。 63.冷却塔中的配水槽、溅水碟等作用：使水不断喷溅以增加与空气的接触面积，提高冷却效果。
64.调速汽阀：用于冲转和控制进汽量。 65.电动主闸阀的旁路门：用于二次暖管和启动汽轮机。 66.凝结泵：把凝结水及时地送往除氧器中。 67.凝结泵的空气阀：保证凝结泵入口处与凝结器内的压力相等，防止入口存有气体而发生落水事故。
68.补软水门：在凝结泵启动前，向凝结器内注入软化水，保持热水井水位某一适当的位置。 69.再循环门：维持凝结器热水井的水位。 70.喷射门：降低后缸温度。 71.滤油器：把油中的杂质及时地清理出来，保证机组的安全运行。 72.给水泵再循环管：防止给水泵空负荷或低负荷时引起给水泵内水的汽化。 73.除氧器在汽侧、水测设置汽、水平衡管：使并列运行的除氧器的压力和水位保持一致。 74.汽轮机透平油:⑴润滑汽轮发电机的各轴承及其他转动部分并带走由摩擦所产生的热量，以及高温蒸气传给汽轮机各部分的热量。⑵汽轮机调速系统和各液压控制阀门传动的工具。
75.油箱排油烟机：排出油中气体和水蒸气，并建立负压。 76.同步器下限富裕行程：为了汽轮机在低周率下骤然失去负荷时能使调速汽门迅速关闭，保证机组的安全。
77.同步器上限：为了防止在运行中因蒸汽参数的变化，而使同步器开度超过正常数值。 78.同步器下限：保证机组在电周率降低时，能可靠地进行并列或解列 79.油动机的上下富裕行程：保证调速汽门的全开或全关。 80.锅炉排污扩容器：将锅炉内的污水排进扩容器，使体积增大，压力降低，使部分排污水汽化，从而回收一部分水及热量。
81.油系统中高低压油联络门：启动机组时，先启低压油泵经此门，缓慢向全系统充油赶空气，以免引起管路振动或调速系统发生跳动现象
82.离心式油泵供油系统：⑴向机组各轴承供油，润滑和冷却轴承。⑵供给调速系统和保护装置稳定充足的压力油，⑶供给齿轮等传动机构润滑用油。
83.交、直流润滑油泵：在汽轮机发生故障，主油泵不能供给润滑用油时，向润滑系统供油及盘车用油。
