不同种类汽轮机介绍和对比
汽轮机基础知识
第十章蒸汽轮机基础知识第一节概述一、概述汽轮机是用蒸汽做功的一种旋转式热力原动机，它的优点是功率大、效率高、结构简单、易损件少，运行安全可靠，调速方便、振动小、噪音小、防爆等，在炼油厂还可以充分利用炼油过程的余热生产蒸汽作为机泵的动力，这样可以综合利用热能。
正因为这些优点，蒸汽轮机在炼油厂得到了广泛的应用。
二、汽轮机的种类蒸汽轮机的种类繁多，根据其工作原理、性能、结构特点等，可按如下几方面进行分类。
第二节汽轮机的工作原理汽轮机的主要元件是由喷嘴（也称静叶）与动叶（也称叶片）两个部件组成。
喷嘴固定在机壳或隔板上，动叶固定在轮盘上。
蒸汽通过喷嘴时，压力下降，体积膨胀形成高速汽流，推动叶轮旋转而作功。
如果蒸汽在叶片中压力不再降低，也就是蒸汽在叶片通道中的流速（即相对速度）不变化，只是依靠汽流对叶片的冲击力量而推动转子转动，这类汽轮机称为冲动式，也称压力级，在工业中应用广泛。
如果蒸汽在叶片中继续膨胀（简称相对速度）比进口时要大，这种汽轮机的作功不仅由于蒸汽对叶片的冲击力，而且还有由于蒸汽相对速度的变化而产生的巨大的反作用力，因此这类汽轮机称为反动式汽轮机，在炼厂中应用较少。
只有一列喷嘴和一列动叶片组成的汽轮机叫单级汽轮机。
由几个单级串联起来叫多级汽轮机。
由于高压蒸汽一次降压后汽流速度极高，因而叶轮转速极高，将超过目前材料允许的强度。
因此采用压力分级法，每次在喷嘴中压力降都不大，因而汽流速度也不高，高压蒸汽经多级叶轮后能量既充分得到利用而叶轮转速也不超过材料强度许可范围。
这就是采用多级汽轮机的原因。
如果由于蒸汽离开每一级叶片的流速仍高，为了充分利用汽流的动能，可用导向叶片将汽流引入第二排叶片中（每一个叶轮可安装二排叶片）进一步推动转轴做功，这称为速度分级，简称速度级（又称复速级）。
速度级常用于小型汽轮机，或汽轮机的第一级。
第三节汽轮机结构汽轮机包括汽轮机本体、调节保安装置及辅助设备三大部分。
一、蒸汽轮机本体蒸汽轮机本体包括：静体（固定部分）--汽缸、喷嘴、隔板、汽封等；转子（转动部分）--轴、叶轮、叶片等；轴承（支承部分）--径向轴承和止推轴承。
汽轮机基本知识
汽轮机基本知识1、简述汽轮机的工作原理？汽轮机是利用蒸汽热能来做功的旋转式原动机，它工作进行两次能量转换，即先将蒸汽的热能转换成动能，使蒸汽的流速提高，然后再将蒸汽的动能转换成转子转动的机械能。
其基本原理就是力的冲动作用原理和反动作用原理。
2、汽轮机是如何分类的？按热力过程分：（1）凝汽式汽轮机：余汽做完功全排入凝汽器。
（2）背压式汽轮机：蒸汽做完功后，以高于大气压的压力排出，供工业或采暖用汽。
（3）调整抽汽式汽轮机：抽出部分做过功的蒸汽供工业或采取用汽，其余排入凝汽器。
（4）中间再热式汽轮机：蒸汽在汽轮机若干级内做功后，用导汽管将其全部引入锅炉再次加热到一定温度，然后又回到汽轮机内继续做功。
3、汽轮机设备包括哪些设备？（1）汽轮机本体A、配汽机构：主蒸汽导汽管、自动主汽阀、调速汽阀。
B、转动部分：主轴、叶轮、叶片、拉筋、围带、联轴器和紧固件。
C、静止部分：汽缸、滑销系统、隔板、隔板套、喷嘴（静叶片）、汽封、轴承。
（2）调节系统调速器、油动机、滑阀、调节阀、主油泵、辅助油泵。
（3）凝汽及抽汽系统凝汽器、凝结水泵、抽汽器、循环水泵。
（4）回热加热系统低压加热器、高压加热器、疏水泵。
4、为了保证气轮机设备安全运行，汽轮机装有哪些保护装置？（四大保护）超速保护、轴向位移（串轴）保护、低油压保护、低真空保持。
5、汽缸的作用是什么？汽缸的作用主要是将汽轮机的通流部分与大气隔开，保证蒸汽在汽轮机内完成做功过程，此外，它还要支撑汽轮机的某些静止部件（隔板、喷嘴室、汽封套等）承受它们的重量。
6、汽轮机油的作用是什么？润滑、冷却、调节、密封。
7、低油压保护装置的作用是什么？润滑系统的润滑油必须具有一定油压。
若油压过低将导致润滑油膜破坏，不但要损坏轴瓦切能造成动静之间摩擦等恶性事故。
因此在汽轮机的油系统中都装有低油压保护装置，起作用是：（1）润滑油低于正常要求数值时，首先发出信号，提醒运行人员注意并及时采取措施。
（2）油压继续下降至某一数值时，自动投入辅助油泵，提高油压。
上气,哈气,东气100万千瓦机组汽轮机结构比较
1.1.1 国外超超临界机组的发展
超超临界技术的发展至今以有近 50 的历史了，其发展过程经历了 20 世纪 50 年代的起 始阶段、80 年代的优化及新技术发展阶段和 90 年代的技术成熟阶段。20 世纪 90 年代以来， 由于环保及节约能源的需要，超超临界机组又进入了新一轮的发展时期。
本设计的意义在于通过学习和分析国内三大厂家典型的超超临 界 1000MW 汽轮机的本体结构，更多地了解国内外先进的汽轮机技 术，为将来从事汽轮机运行和检修工作奠定一定的理论基础。 关键字：超超临界、1000MW、汽轮机、本体结构、哈尔滨汽轮机厂
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目录
1 概述......................................................................................... 3 1.1 超超临界 1000MW 汽轮机的发展简史 .............................. 3 1.2 超超临界 1000MW 机组的优势......................................... 5
总 结 .......................................................................................... 27 参考文献 ... .. ... .. .. ... .. .. .. .. .. .. ... .. .. ... .. .. ... .. .. ... .. .. ... .. .. ... .. .. ... .. .. .. ... .. .. 28
目前，超超临界参数的蒸汽轮机电站已经在主要工业化国家趋于成熟，并获得广泛应用， 日本等各国正着手更高参数的超超临界机组全面的研究。
汽轮机原理三大汽轮机厂简介
机组经济性高
平衡动叶叶型
该叶型型损小 二次流损失小
动叶型损试验
根部 顶部
平 衡 动 叶 0.591 0.432
原 设 计 1.00 0.705
-
级效率提高 2-3 %
机组经济性高
高负荷动叶叶型 叶型型损小于平衡叶
型、二次流损失小 动叶型损试验
与平衡叶型比级效率提高 0.23 % -
机组经济性高
边界层抽吸技术
减少静叶漏汽对主流的影响 ，同时减少根部边界层厚度;
机组可靠性高
提高机组启停灵活性采用的先进措施
• 汽缸采用窄高法兰
-
机组可靠性高
提高机组可靠性的其他先进措施
•末三级动叶片调开三重点共振 •低压缸三层结构防止热变形 •测温元件可不揭缸更换
-
机组可靠性高
● 高效、高可靠性的阀门 ● 提高配套辅机质量
高压主汽调节阀
-
机组经济性高
先进的通流技术: • 层流叶栅、薄出汽边 • 高负荷扭曲动叶 • 可控涡流型 • 平围带多齿汽封 • 分流叶栅 • 边界层抽吸 • 弯曲、弯扭静叶片 • 子午型线，光滑子
第三次引进：全面引进具有21世纪先进水平的超临界600MW机组设
计制造技术
-
东方汽轮机厂600MW汽轮机 设计、制造技术
全面引进技术：设计图纸、计算方法、计算程序 制造工艺（操作指导书）、采购规范、检验规范（标准）
全面人员培训：设计人员、工艺人员、检验人员 关键工序操作人员
东汽按照日立许可证，严格按照日立图纸进行生产制造
当前汽轮发电机的发展概况
主讲：张利平
-
电能及其产生
电能是最清洁、最方便的能源
汽轮机的种类及其特点
汽轮机的种类及其特点
汽轮机是一种将热能转换为机械能的装置，主要由高速旋转的叶轮和固定不动的导向叶片组成。
根据不同方面的分类方式，汽轮机可以分为以下几种类型：
1. 按工作介质分类
蒸汽式汽轮机
蒸汽式汽轮机利用高温高压蒸汽推动叶轮旋转，广泛应用于发电厂和工业领域。
其优点是可靠性高、效率高、输出功率大，但需要较长的启动和停机时间。
燃气式汽轮机
燃气式汽轮机利用高温高压气体（如天然气）驱动叶轮旋转，具有启动快、响应迅速、维护简单等优点。
因此在航空、船舶、军事等领域得到广泛应用。
涡轮增压器
涡轮增压器是一种利用废气排放中的动能来提高内燃机进气压力，从而提高引擎的功率和效率的装置。
它通常与内燃机配合使用，广泛应用于汽车、飞机、火箭等领域。
2. 按叶轮结构分类
内燃机涡轮增压器
内燃机涡轮增压器主要由中心轴和叶片组成，可以将废气排放中的能量转化为压力，提高发动机的进气效率和输出功率，适用于各种类型的内燃机。
转子式汽轮机
转子式汽轮机是一种多级旋转式叶轮，具有结构紧凑、启动快速、效率高等优点。
但由于叶轮数量较多，容易出现空气动力学问题，需要复杂的设计和制造工艺。
螺旋式汽轮机
螺旋式汽轮机是一种新型的汽轮机，其叶轮呈螺旋形状，可以使流体在叶轮内部产生自旋流动，从而提高效率。
它具有结构简单、启动快速、效率高等优点，适用于小型和中型发电厂。
综上所述，不同类型的汽轮机各有特点，应根据具体需求选择最适合的类型。
汽轮机的种类
汽轮机的种类
汽轮机可以按照功率、转速、压力、燃料等多个因素分类，下面是一些主要的分类方式：
1. 按功率分类：
- 小型汽轮机：功率小于50kW
- 中型汽轮机：功率在50kW~5000kW之间
- 大型汽轮机：功率大于5000kW
2. 按转速分类：
- 低速汽轮机：转速在1000转/分钟以下
- 中速汽轮机：转速在1000~3000转/分钟之间
- 高速汽轮机：转速在3000转/分钟以上
3. 按压力分类：
- 低压汽轮机：出口压力在1MPa以下
- 中压汽轮机：出口压力在1~10MPa之间
- 高压汽轮机：出口压力在10~25MPa之间
- 超高压汽轮机：出口压力在25MPa以上
4. 按燃料分类：
- 燃气汽轮机：使用天然气、煤气等燃气作为燃料
- 燃煤汽轮机：使用燃煤作为燃料
- 核汽轮机：使用核能作为燃料
在实际应用中，汽轮机的种类还有很多细分，例如按照汽轮机的布局、转子形式、叶片形状等方面进行分类。
汽轮机基础知识
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αt ct
pt
p1d为极限压力：特征线与AC 重合时的出口压力。
1.2.2 反动式汽轮机
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1.2.2 反动式汽轮机
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由反动级组成，其基本工作原理为：在反 动式汽轮机中，蒸汽不仅在喷嘴中膨胀加速， 而且在流经动叶片通道时继续膨胀加速。因此， 汽轮机动叶片不仅受到喷嘴出口高速汽流的冲 动力作用，而且还受到蒸汽离开动叶片时的反 作用力作用，叶轮在蒸汽的冲动力和反动力的 联合作用下旋转做功。
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1.2 按作用原理分类
1.2.1 冲动式汽轮机
由冲动级组成，其基本 工作原理为：在冲动式汽轮 机中，蒸汽主要在喷嘴中膨 胀，压力降低，速度增加， 在流经动叶片时压力和速度 保持不变，只是改变了汽流 方向，因此，对动叶片产生 了一个冲动力，叶轮在这个 冲动力的作用下旋转做功。
linchangji
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凝汽式汽轮机低压部分的动叶片通常采 用自由状态的扭曲和变截面的叶片。
轴向力产生的原因
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一般情况下，汽轮机转子的轴向推力主要来源于蒸汽 作用于动叶片上的轴向分力、动叶片和叶轮的前后压差、 轴变径产生的压差等。
1）作用于动叶片上的轴向分力 汽轮机转子工作时，蒸汽 作用在动叶片上的力除沿圆周 方向的力外，还有一个沿轴向 的分力，这使转子产生一定的 轴向力。现代应用的汽轮机大 都带有一定的反动度，动叶片 前后存在一定的压差，该压差 也会使动叶片产生轴向力。
凝汽器是热力循环的冷源。其基本功能是接收汽轮机的排汽并将其凝结成水，使汽 轮机排汽口形成最佳真空，使工质膨胀到最低压力，尽可能多地将蒸汽热能转换为机械 能。凝汽器是一个工作在真空条件下的表面式热交换器，其具体功能有： 1）冷却汽轮机的排汽，使之凝结为水，使凝汽器形成机组安全、经济运行的真空。 2）把排汽的凝结水循环使用。 3）在正常运行时，凝汽器还可以起到一级真空除氧器的作用，能够除去凝结水中所含有 的气体，从而提高水的质量，防止设备腐蚀。
汽轮机设备
汽轮机设备汽轮机设备包括汽轮机本体、调速系统、油系统及附属设备(凝汽设备、回热系统设备等)。
(一)汽轮机的容量和种类汽轮机的容量是以它的发电能力来表示的，单位是kW。
由于蒸汽流经管道产生压降和热损失，汽轮机的蒸汽参数(进口的汽压和汽温）比锅炉出口处的低一些。
发电厂用的汽轮机主要有凝汽式和供热式两种。
供热式汽轮机又分为抽汽式和背压式两种。
凝汽式汽轮机是专门用来发电的，做完功的蒸汽全部排入凝汽器凝结成水,重新打回锅炉。
供热式汽轮机既发电又供热,效率较高。
在抽汽式汽轮机中,部分膨胀做功后的蒸汽被抽出来向外供热。
在背压式汽轮机中,全部排汽都供给工厂生产用，不需要凝汽设备。
我国目前系列生产的高温高压及以上参数的汽轮机见表1。
电力系统已不再采用中温中压凝汽式小火电机组。
按引进技术制造的300MW和60OMW汽轮机，汽压(绝对压力)为16.7MPa（169绝对大气压)，汽温为537/537℃,均为凝汽式机组。
目前世界上最大的汽轮机是美国的1300MW机组。
(二）汽轮机的原理和结构1.原理汽轮机中能量转换的主要部件是喷嘴（静叶片）和叶片(动叶片)。
蒸汽流过固定的喷嘴（见图1)，压力、温度降低,体积膨胀,流速增高，热能转变为动能;高速蒸汽冲动装在叶轮上的叶片,使转子转动，蒸汽流速降低，动能又变成机械能。
这就是冲动式汽轮机的基本原理。
图1冲动式汽轮机原理还有一种汽轮机称为反动式汽轮机,它的能量转换部件也是静叶片和动叶片。
在这种汽轮机中蒸汽既在静叶片中又在动叶片中降低压力和温度,将热能变为动能,依靠汽流喷出产生的反作用力,推动叶轮旋转,与喷气式飞机的原理相似,如图2所示。
图2反动式汽轮机原理除了容量很小、蒸汽参数较低的汽轮机只有一级喷嘴和叶片外，一般汽轮机都是多级式的,有许多级喷嘴和叶片。
例如,国产高温高压50MW汽轮机有18级喷嘴和叶片。
蒸汽逐级流过喷嘴和叶片，从每级喷嘴喷出来的高速蒸汽都冲动叶片使转子转动,最后一级叶片出口处的蒸汽压力、温度、流速均很低。
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1、按工作原理分类：①冲动式汽轮机，主要由冲动级组成，蒸汽主要在喷嘴叶栅（或静叶栅）中膨胀，在动叶栅中只有少量膨胀。
②反动式汽轮机，主要由反动级组成，蒸汽在喷嘴叶栅（或静叶栅）和动叶栅中都进行膨胀，且膨胀程度相同。
2、按热力特性分：①凝汽式汽轮机：蒸汽在汽轮机中膨胀做功后，进入高度真空状态下的凝汽器，凝结成水。
②背压式汽轮机：排汽压力高于大气压力，直接用于供热，无凝汽器。
③调整抽汽式汽轮机：从汽轮机中间某几级后抽出一定参数、一定流量的蒸汽(在规定的压力下）对外供热，其余排汽仍排入凝汽器。
根据供热需要，有一次调整抽汽和二次抽汽之分。
④中间再热式汽轮机：蒸汽在汽轮机内膨胀做功过程中被引出，再次加热后返回汽轮机继续膨胀作功。
凝汽式背压为负压，蒸汽最终成为低温凝结水，能量利用率高；背压式有一定压力，蒸汽只是从高压蒸汽变为低压蒸汽，能量利用率没有凝汽式的高，但在某些运行稳定的场合，经常使用背压式透平，将高压蒸汽减压成为低压蒸汽，供需要低压蒸汽的系统使用。
凝汽式的透平相对背压式多了真空凝汽系统，结构相对复杂，造价高，但由于能量利用率高，所以现在在大功率场合较多地采用凝汽式，小功率场合由于凝汽系统可能造成运行成本相对背压式高，所以在小功率场合有后部直接放空的背压式透平。
3、按主蒸汽参数分，进入汽轮机的蒸汽参数是指进汽的压力和温度，按不同的压力等级可分为：①低压汽轮机：主蒸汽压力小于1.5Mpa;②中压汽轮机：主蒸汽压力为2--4Mpa;③高压汽轮机：主蒸汽压力为6--10Mpa;④超高压汽轮机：主蒸汽压力为12---14Mpa;⑤亚临界压力汽轮机：主蒸汽压力为16---18Mpa;⑥超临界压力汽轮机：主蒸汽压力大于22.15Mpa;⑦超超临界压力汽轮机：主蒸汽压力大于32Mpa。
4、此外按汽流方向分类可分为轴流式、辐流式、周流式汽轮机；
5、按用途分类可分为电站汽轮机、工业汽轮机、船用汽轮机；按汽缸数目分类可分为单缸、双缸和多缸汽轮机；按机组转轴数目分类可分为单轴和双轴汽轮机；按工作状况分类可分为固定式和移动式汽轮机等。