汽轮机结构及原理
汽轮机工作原理及结构
汽轮机工作原理及结构汽轮机是一种热力机械设备，其工作原理是利用高温和高压下的高速蒸汽通过叶轮叶片的作用，驱动轴，从而将热能转化为机械能。
汽轮机具有高效率、大功率、可靠性高等优点，广泛应用于发电、船舶、火车等领域。
本文将介绍汽轮机的工作原理及其结构组成。
### 一、汽轮机的工作原理汽轮机的工作原理基于卡诺循环的热力学理论，并且符合热力学第一、第二定律。
其工作过程可分为四个主要步骤：压缩、加热、膨胀、排放。
下面将对每个步骤进行详细说明：1. 压缩过程：在压缩过程中，汽轮机从外部介质（如空气、燃气等）吸入气体，并将其压缩至较高的压力。
这一步骤一般利用压缩机完成，其主要目的是提高进入汽轮机的工作流体的压力和密度，以便提高膨胀过程的能量转化效率。
2. 加热过程：在加热过程中，压缩后的工作流体进入锅炉或燃烧室，与燃料发生反应并吸收热量。
这使得工作流体的温度和能量进一步增加。
加热过程一般通过燃烧器来完成，通过燃料的燃烧释放的热量将水转化为高温高压的蒸汽。
3. 膨胀过程：在膨胀过程中，高温高压的蒸汽进入汽轮机的叶轮叶片中，使叶轮以高速旋转。
这一过程中，蒸汽的热能被转化为机械能，从而驱动汽轮机的输出轴转动。
4. 排放过程：在排放过程中，膨胀后的工作流体离开汽轮机，并进入冷凝装置或排放系统。
蒸汽在冷凝器中冷却并凝结为水，然后被泵送回锅炉以完成循环。
排放过程的主要目的是回收剩余的热量，并将工作流体恢复为液体状态，以便重新进入压缩过程。
以上四个步骤连续循环进行，从而使汽轮机持续输出机械能，满足各类工业和交通运输领域的需求。
### 二、汽轮机的结构组成汽轮机通常由以下几个主要组成部分构成：压缩机、燃烧器、涡轮机、冷却系统和辅助系统。
下面将对每个部分进行详细介绍。
1. 压缩机：压缩机是汽轮机中的重要组成部分，其主要功能是提高进入汽轮机的工作流体的压力和密度。
压缩机一般采用离心式、轴流式或混流式结构，通过旋转的叶轮将气体压缩并提供给燃烧器。
汽轮发电机结构及原理
汽轮发电机结构及原理汽轮机是汽轮发电机的核心部分，它是由燃烧室、叶轮、减速器、涡轮、轴等组成的。
首先，燃烧室中燃料与空气混合并燃烧，产生高温高压的燃烧气体。
然后，燃烧气体通过燃气进气管进入叶轮，叶轮受到高速气体的冲击力，开始转动。
转动的叶轮通过轴连接到发电机上，将转动的动力传递给发电机，进而驱动发电机产生电能。
在转动过程中，通过减速器使叶轮的转速适应发电机的转速要求。
发电机是将汽轮机的机械能转化为电能的装置。
发电机主要由定子、转子、导电线圈等部分组成。
当叶轮转动时，通过轴传递的动力使转子开始旋转。
转子与定子之间存在磁场作用力，磁场会产生感应电动势，从而在导电线圈内产生电流。
电流通过导电线圈流动，最终通过导线输出为电能。
汽轮发电机的工作原理是基于热力学和电磁学原理。
首先，汽轮机根据热力学原理，通过燃烧气体的膨胀工作使叶轮转动，将热能转化为机械能。
然后，发电机根据电磁学原理，将机械能转化为电能。
发电机的转子通过转动产生磁场，而定子上的导电线圈则与转子的磁场相互作用，产生感应电动势。
最后，导电线圈内的电流通过导线输出为电能。
1.高效率：汽轮发电机的高效率是由于其利用燃烧气体的高温高压工作和高速旋转的叶轮，使得能量转化更加充分，发电效率高。
2.大容量：汽轮发电机适用于大型发电站，可以提供较大的发电能力，满足大规模电力需求。
3.稳定性好：汽轮发电机采用了先进的稳定控制系统，能够自动调节负载和电压，保持发电系统的稳定运行。
4.可用多种燃料：汽轮发电机可以使用多种燃料，如天然气、煤气、石油等，具有较高的燃料适应性。
总之，汽轮发电机是一种将热能转化为电能的设备，其结构包括汽轮机和发电机两部分组成。
通过热力学和电磁学原理，在高温高压的蒸汽驱动下，汽轮机转动产生机械能，然后发电机将机械能转化为电能。
汽轮发电机具有高效率、大容量、稳定性好和燃料适应性强等特点，在电力系统中发挥着重要的作用。
汽轮机工作原理及构造
汽轮机工作原理及构造汽轮机是一种常用于发电厂和船舶动力系统中的热力机械设备。
它通过燃烧燃料产生高温高压的蒸汽，然后利用蒸汽的能量驱动涡轮机进行旋转，最终将旋转的动能转化为电能或机械动力。
本文将介绍汽轮机的工作原理及构造。
一、汽轮机的工作原理汽轮机的工作原理基于热力学循环和流体力学原理。
一般而言，汽轮机采用的热力学循环是朗肯循环，其主要由以下四个过程组成：压缩、加热、膨胀和冷却。
1. 压缩过程：冷凝器中的凝汽泵将凝结的蒸汽吸入压缩机中，通过压缩使其压力和温度升高。
2. 加热过程：高温高压的蒸汽进入到汽轮机的燃烧室中，其中的燃料燃烧产生高温高压的气体，使蒸汽进一步增加温度和压力。
3. 膨胀过程：高温高压的气体通过喷嘴喷射到涡轮机中，推动涡轮机旋转，由于涡轮机叶片的设计，气体内部的压力和温度降低。
同时，涡轮机的转动也将转动轴上的发电机或其他机械装置带动。
4. 冷却过程：膨胀后的蒸汽进入冷凝器，通过冷凝器中的冷却水吸热，使蒸汽冷凝成水，并回路循环。
二、汽轮机的构造汽轮机的主要构造包括压缩机、燃烧室、涡轮机和冷凝器等组成部分。
下面将对这些部分进行简要介绍。
1. 压缩机：压缩机通常是由多个级数的离心式或轴流式压缩机组成。
其主要作用是将低温低压的蒸汽压缩成高温高压的蒸汽，为燃烧室提供所需的工作介质。
2. 燃烧室：燃烧室是燃烧燃料的地方，其设计可以使燃料尽量充分燃烧，并产生高温高压的气体。
不同类型的汽轮机有不同的燃烧室结构，常见的有环形燃烧室和燃气轮机中的燃烧室。
3. 涡轮机：涡轮机是汽轮机中最核心的部分，它是通过高温高压气体的推动而旋转，将热能转化为机械能。
涡轮机一般包括高压涡轮和低压涡轮。
高压涡轮接受来自燃烧室的高温高压气体推动，低压涡轮接受来自高压涡轮排出的低温低压气体推动。
4. 冷凝器：冷凝器是一个换热器，用于将膨胀后的蒸汽冷凝成水。
冷凝器通常通过冷却水来吸热，使蒸汽冷凝成水，并将冷凝后的水再次引入蒸汽循环中。
汽轮机工作原理及结构
汽轮机工作原理及结构汽轮机是一种利用高温高压气体通过叶轮机械将热能转化为机械能的能量转换设备，广泛应用于发电、动力机械和化工设备中。
汽轮机的工作原理基于热力学循环，其结构包括汽轮机本体、汽轮机轴系及配套的附件装置等。
汽轮机的热力学循环基于布雷顿循环。
该循环由四个连续的过程组成：加热过程、等压膨胀过程、冷却过程和等压压缩过程。
汽轮机的工质通常为水蒸气，其在锅炉中受热成为高温高压的气体，然后通过汽轮机本体中的高速转动的叶轮，将气体动能转化为机械能。
随着热能向外界传递，气体逐渐冷却，并通过冷却系统中的冷却器冷却，进而被压缩至初始状态的压力和温度，最后回到锅炉中再次循环。
汽轮机本体主要由高、低压缸、中间管道和包围它们的壳体组成。
高压气体先进入高压缸中，然后通过叶片进行膨胀，接着进入低压缸中继续膨胀，直至通过最后一组叶片进入中间管道。
叶片是汽轮机本体中最重要的零部件之一，通常由高强度、高耐热性能的材料制成。
叶轮是汽轮机中的动力元件，通常是由多个叶片组成，其负责将气体的动能转化为机械能，使汽轮机产生转动力矩。
为了保证叶轮的结构安全和机械性能，通常需要在叶轮上设置多个加强梁。
汽轮机轴系通常是由主轴、转速控制装置、轴承和联轴器等组成。
主轴是汽轮机中的核心部件，其承担着汽轮机的全部动能传递任务，其质量和刚度对汽轮机的总体性能有着重要的影响。
转速控制装置是汽轮机中的关键部件，其负责控制汽轮机的转速，在发电机负荷和汽轮机负载变化时调节汽轮机旋转的速度，从而保证汽轮机的平稳运转。
轴承是汽轮机中提供支撑和定位功能的部件，它负责保证汽轮机主轴的安全、平稳、可靠运转。
联轴器则用于连接汽轮机的输出轴和传动装置，实现传动和调速的功能。
汽轮机的附件装置主要包括给水装置、汽机启动装置、油系统、冷却系统和排气系统等。
这些装置对汽轮机的性能调节、保护和运行状态监测有着很重要的作用。
例如，给水装置主要负责给汽轮机提供水源，从而保障汽轮机转动所需要的蒸汽，保证汽轮机的水平运行。
汽轮机工作原理及结构
汽轮机工作原理及结构汽轮机是一种利用高温高压气体流经叶片，使叶片旋转，并通过叶轮与主轴连接转化为机械能的热机。
它的工作原理是基于热力学第二定律，即热量不能从低温物体自发地传递给高温物体，而只能通过外界的做功来传递。
汽轮机由压气机、燃气轮机、涡轮增压器、燃气发电机组等组成，其中压气机起吸入空气并进行压缩的作用，燃气轮机通过高温高压气体的膨胀来驱动叶轮旋转，并转化为机械能，然后经由主轴传递给涡轮增压器或燃气发电机组进行增压或发电。
汽轮机的结构主要由压气机、燃气轮机、涡轮增压器、燃气发电机组、燃料供给装置、烟气排放系统和润滑系统等组成，下面我们将详细介绍每个部分的结构。
1.压气机：压气机是汽轮机的进气部分，用于将外界空气压缩并送入燃气轮机。
它由多级叶片和导向器组成，每个级别的叶片都会将气体压缩到更高压力，从而提高燃气轮机的效率。
2.燃气轮机：燃气轮机是汽轮机的核心部分，负责将压缩后的气体膨胀为高速旋转的叶轮，并将燃气轮机的转动动能转化为机械能。
燃气轮机由进气段、燃烧系统、高压段和低压段组成。
进气段将压缩后的气体引入燃烧系统，燃烧系统将燃料与空气混合并燃烧产生高温高压气体。
高压段和低压段则通过多级叶片将燃烧产生的气体膨胀，并将动能传递给叶轮。
3.涡轮增压器：涡轮增压器是汽轮机的一个重要组成部分，用于增加燃料燃烧后的气体压力，提供更高的进气压力给燃气轮机工作的环境。
涡轮增压器主要由涡轮和压气机组成，涡轮通过高速旋转将压缩后的气体推入压气机，增加进气压力。
4.燃气发电机组：燃气发电机组是一种直接利用燃气轮机输出的功率来驱动发电机发电的装置。
燃气轮机通过转动主轴使发电机转子旋转，进而产生电能。
燃气发电机组相对于传统的发电方式具有高效率、低污染和低噪音等优点。
5.燃料供给装置：燃料供给装置用于将燃料引入燃烧系统，以满足燃气轮机燃烧所需的能量。
通常使用的燃料有天然气、柴油、重油等。
6.烟气排放系统：烟气排放系统用于将燃气轮机排出的烟气进行处理和净化，以减少对环境的污染。
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。
汽轮机的工作原理和结构-附图
汽輪機工作原理和結構一、汽輪機工作原理汽輪機是將蒸汽の熱能轉換成機械能の蝸輪式機械。
在汽輪機中，蒸汽在噴嘴中發生膨脹，壓力降低，速度增加，熱能轉變為動能。
如圖1所示。
高速汽流流經動葉片3時，由於汽流方向改變，產生了對葉片の衝動力，推動葉輪2旋轉做功，將蒸汽の動能變成軸旋轉の機械能。
圖1 衝動式汽輪機工作原理圖1-軸；2-葉輪；3-動葉片；4-噴嘴二、汽輪機結構汽輪機主要由轉動部分(轉子)和固定部分(靜體或靜子)組成。
轉動部分包括葉柵、葉輪或轉子、主軸和聯軸器及緊固件等旋轉部件。
固定部件包括氣缸、蒸汽室、噴嘴室、隔板、隔板套(或靜葉持環)、汽封、軸承、軸承座、機座、滑銷系統以及有關緊固零件等。
套裝轉子の結構如圖2所示。
套裝轉子の葉輪、軸封套、聯軸器等部件和主軸是分別製造の，然後將它們熱套(過盈配合)在主軸上，並用鍵傳遞力矩。
圖2 套裝轉子結構1-油封環2-油封套3-軸4-動葉槽5-葉輪6-平衡槽汽輪機主要用途是在熱力發電廠中做帶動發電機の原動機。
為了保證汽輪機正常工作，需配置必要の附屬設備，如管道、閥門、凝汽器等，汽輪機及其附屬設備の組合稱為汽輪機設備。
圖3為汽輪機設備組成圖。
來自蒸汽發生器の高溫高壓蒸汽經主汽閥、調節閥進入汽輪機。
由於汽輪機排汽口の壓力大大低於進汽壓力，蒸汽在這個壓差作用下向排汽口流動，其壓力和溫度逐漸降低，部分熱能轉換為汽輪機轉子旋轉の機械能。
做完功の蒸汽稱為乏汽，從排汽口排入凝汽器，在較低の溫度下凝結成水，此凝結水由凝結水泵抽出送經蒸汽發生器構成封閉の熱力迴圈。
為了吸收乏汽在凝汽器放出の凝結熱，並保護較低の凝結溫度，必須用迴圈水泵不斷地向凝汽器供應冷卻水。
由於汽輪機の尾部和凝汽器不能絕對密封，其內部壓力又低於外界大氣壓，因而會有空氣漏入，最終進入凝汽器の殼側。
若任空氣在凝汽器內積累，凝汽器內壓力必然會升高，導致乏汽壓力升高，減少蒸汽對汽輪機做の有用功，同時積累の空氣還會帶來乏汽凝結放熱の惡化，這兩者都會導致熱迴圈效率の下降，因而必須將凝汽器殼側の空氣抽出。
汽轮机的本体结构及工作原理
汽轮机的结构及工作原理
叶 片 喷 嘴 转 轴
轮 毂
按工作原理分
冲动式汽轮机：蒸汽通过喷嘴时，喷嘴内蒸汽压力下 降，流速增加，蒸汽以较高的速度吹在动叶片上，叶片在 圆周方向分力作用下推动轮毂作圆周运动 反动式汽轮机：蒸汽通过喷嘴时，蒸汽只改变汽流方 向方向，当蒸汽进入叶片后，开始膨胀，流速增加，此时 蒸汽对叶片产生反作用力，从而推动转子转动。
叶轮，平衡孔
轴向推力的平衡
多级冲动式汽轮机的轴向推力有几种平衡方法？
1、采用推力轴承 2、叶轮上开平衡孔 1）开设平衡孔以均衡叶轮前后压差。 2）采用平衡活塞，即适当加大高压端前轴封第一段轴封套 直径，以在其端面上产生与轴向推力相反的推力，平衡轴向 推力。 3）采用相反的蒸汽流动布置，抵消轴向推力（多缸机组）
多级汽轮机的优缺点
优点： 1. 单机功率大； 2. 效率高 一. 循环热效率高：初参数高，终参数低； 二. 相对内效率提高：最佳速比，余速利用，喷嘴流 道效率高； 3. 单位功率投资减小： 造价、材料、占地、人力 缺点： 1. 附加损失加大：如隔板漏气； 2. 机组长度质量加大； 3. 工作温度高，材料要求高； 4. 级数多，结构复杂，成本提高
本汽轮机型号C15-3.43/1.27（435℃）型，型式为单缸、冲动、单抽汽凝汽 式汽轮机，具有三级抽汽、两级双列调节级，由青岛捷能汽轮机股份有限公司制 造。 汽轮机级数共十一级。由两级双列调节级和九级压力级组成，调整抽汽点在 第一压力级后抽出，由中压调门控制压力与流量。 机组有三级抽汽，第一级抽汽为工业抽汽，有二只抽汽口，在第一级压力级 后；第二级抽汽进入除氧加热蒸汽母管，有一只抽汽口，在第二级压力级后；第 三级抽汽进入低压加热器，有一只抽汽口，在第六级压力级后，第十一级后为排 汽口通凝汽器。 本机组有高压调门、低压调门各一组（其中高压调门6只，低压调门5只）， 分别借助于机械杠杆与高低压油动机相连。 本汽轮机转子采用套装式转子。叶轮及汽封套筒“红套”于主轴上，用刚性 联轴器与发电机转子联接。前端的支承点为推力轴承前轴承，运行中形成转子的 相对死点，前后径向轴承都为椭圆轴承，推力轴承采用可倾瓦式推力瓦块，推力 轴承和前轴承组成径向推力联合轴承。具有垂直中分面和水平中分面。喷嘴室与 前汽缸铸为一体。新蒸汽由前汽缸左右两侧的导汽管进入汽缸，下半汽缸第一压 力级后设有工业抽汽口，后汽缸排汽口与凝汽器相连接。 在汽轮机前轴承的前端装有测速装置，在座内有主油泵、危急遮断装置、轴 向位移发送器、推力轴承前轴承及调节系统的一些有关部套。
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汽轮机结构及原理
一、组成部件：
1. 压气机：用于将空气压缩，提高进入燃烧室的压力。
2. 燃烧室：将燃料与压缩空气混合并燃烧，产生高温高压的燃气。
3. 喷气管：用于引导和加速燃气流出燃烧室，产生冲力。
4. 轴：将压气机、涡轮机和发电机等部件连接起来。
5. 涡轮机：通过燃气的冲力驱动，使轴产生旋转运动。
6. 发电机：通过轴的运动，将机械能转化为电能。
二、工作原理：
1. 压缩空气：气体由进气口进入压气机，压气机的叶片逐渐减少叶片间的空隙，从而将气体压缩，提高气体的压力和密度。
2. 燃烧过程：压缩后的空气经过燃油喷嘴喷入燃烧室，与燃料混合并点燃。
燃烧产生的高温高压燃气通过喷气管流向后方。
3. 燃气驱动：燃气通过涡轮机，将燃气的高速和高温转化为轴的旋转运动，产生机械能。
4. 电能发电：轴的旋转运动通过发电机，将机械能转化为电能。
发电机的旋转子产生交流，通过定子的线圈而感应电流，最终输出电能。
三、工作过程：
1. 进气：外部空气通过进气口进入压气机。
2. 压缩：压气机的叶片将空气逐渐压缩，提高气体的压力和密度。
3. 燃烧：压缩后的空气通过燃油喷嘴喷入燃烧室，与燃料混合并点燃。
4. 转动涡轮：燃烧产生的高温高压燃气通过喷气管流向后方，驱动涡轮机旋转。
5. 转动轴：涡轮机的旋转运动通过轴传递，使轴产生旋转运动。
6. 发电：轴的旋转运动通过发电机，将机械能转化为电能，供应电力负载使用。
7. 排气：燃烧后的废气排出机外，通过喷气管排出。
四、特点和应用：
1. 汽轮机具有高效率和大功率输出的优点，广泛应用于发电厂、船舶推进系统、航空器动力装置等领域。
2. 汽轮机结构简单，可靠性高，适应性强，同时可根据实际需求进行多机组联网运行，提高整体系统的可靠性和性能。
3. 由于汽轮机使用燃汽轮机使用化石燃料，其燃烧过程会产生大量的二氧化碳和其他排放物，对环境造成污染。
因此，在环保意识增强的背景下，与其他清洁能源技术相比，汽轮机在未来的发展中面临一定限制和挑战。