汽轮机原理及运行

汽轮机本体——轴承
• 轴承分为径向支持轴承和推力轴承两种类型，它 们用来承受转子的全部重量并且确定转子在汽缸 中的正确位置。 • 径向支持轴承用来承搁转子的重量和旋转的不平 衡力，以保持转子旋转中心与汽缸中心一致，从 而保证转子与汽缸、汽封、厢板等静止部分的径 向间隙正确。主要形式有圆筒形轴承、椭圆形支 持轴承、多油楔轴承及可倾瓦轴承等。 • 推力轴承承受蒸汽作用在转子上的轴向推力，并 确定转子的轴向位置，以保证通流部分动静间正 确的轴向间隙。所以推力轴承被看成转子的定位 点，或称汽轮机转子对静子的相对死点。
汽轮机工作原理——冲动式（0.05-0.30）
汽轮机工作原理——速度极
汽轮机工作原理——多级汽轮机
汽轮机的分类 • 按结构分，有单级汽轮机和多级汽轮机；各级装在一个汽 缸内的单缸汽轮机，和各级分装在几个汽缸内的多缸汽轮 机；各级装在一根轴上的单轴汽轮机，和各级装在两根平 行轴上的双轴汽轮机等 • 按工作原理分，有蒸汽主要在各级喷嘴(或静叶)中膨胀的 冲动式汽轮机；蒸汽在静叶和动叶中都膨胀的反动式汽轮 机；以及蒸汽在喷嘴中膨胀后的动能在几列动叶上加以利 用的速度级汽轮机。 • 按热力特性分，有为凝汽式、供热式、背压式、抽汽式和 饱和蒸汽汽轮机等类型。
凝汽及抽气系统——凝汽器 凝汽器 凝汽及抽气系统
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）把排汽的凝结水重新送入锅炉使用。 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。
• 其表现了火力发电厂的基本原理，在以蒸汽为工 质的火电厂中，饱和蒸汽继续在过热器中吸热变 成过热蒸汽（定压吸热），过热蒸汽送入汽轮机 做绝热膨胀做功，冲转汽轮机转动（热能转换成 机械能），汽轮机带动发电机发电（机械能转换 成电能）。做功后的乏汽排入凝汽器中凝结成水 （定压冷却），然后在利用给水泵将凝结水输送 到锅炉里（绝热压缩），给水在锅炉的水冷壁、 过热器中进行定压吸热后又送入汽轮机做功。这 样就形成了汽－水基本循环，称之为朗肯循环。
汽轮机本体——汽轮机汽封 汽轮机本体
汽轮机本体——汽轮机滑销系统 滑销系统 汽轮机本体
• 汽轮机滑销系统的作用：保证汽缸在受热的时候 汽轮机滑销系统的作用： 能顺畅膨胀，让汽缸和转子的中心保持一致，以 防发生意外事故。滑销就是布置在汽缸台板上的 能让汽缸顺畅膨胀、收缩的部件。主要观测热膨 胀看它受热膨胀情况。 • 根据滑销的构造形式、安装位置和不同的作用， 滑销系统通常由立销、纵销、横销、猫爪横销、 斜销、角销等 。 • a、立销：立销就是引导汽缸向垂直方向移动； • b、纵销：纵销引导轴承座和汽缸沿轴向滑动； • c、横销：横销则引导汽缸沿横向滑动并与纵销 （或立销）配合，确定膨胀的固定点，称死点。 对凝汽式汽轮机来说，死点多布置在低压
反馈
DEH指令
信号放大
电液转换DEH 指令
油缸
调门
EH油箱
EH油泵
保护汽轮机调节保护系统•DEH的系统功能 1、汽轮机转速控制。2、自动同期控制。 3、负荷控制。4、调频功能。5、协调控 制。6、快速减负荷（RUNBACK）。7、 主汽压力控制（TPC）。8、多（单）阀 控制。9、阀门试验。10、OPC控制 （103％）。11、汽轮机自动升速控制。 12、与DCS或厂网数据共享。13、手动 控制（硬手操）。
变型设计次序 蒸汽参数
例：N300-16.7/538/538
300MW凝汽式汽轮机,主蒸汽压力为16.7MPa，温度为 538ºC,再热蒸汽温度538ºC。 汽轮机型式代号见下表： 代号 N B C CC 型式 凝汽式 背压式 一次调整抽汽式 两次调整抽汽式 代号 CB CY Y HN 型式 抽汽背压式 船用 移动式 核电汽轮机
汽轮机分类
• 3、按主蒸汽压力分
汽轮机类别 低压汽轮机 中压汽轮机 高压汽轮机 超高压汽轮机 亚临界压力汽轮机 超临界压力汽轮机 超超临界压力汽轮机
主蒸汽压力（MPa) 0.12~1.5 2~4 6~10 12~14 16~18 >22.1 >32
汽轮机型号的表示方法 型式 额定功率
∆ XX - XX - XX
汽轮机本体——汽轮机汽封 汽轮机本体
• 汽轮机通流部分的动、静机件之间，为了避免碰 磨，必须留有一定的间隙，而间隙的存在又会导 致漏汽，使汽轮机效率降低。为此，在汽轮机动、 静机件的有关部位设有密封装置，通常称为汽封。 按照安装位置的不同，汽封可分为：级间汽封 （隔板汽封、围带汽封和叶根汽封；轴端汽封 （简称轴封）装设在转子端部和汽缸之间，为阻 止低压侧空气漏入排汽缸，也防止蒸汽从转子端 部漏出，汽轮机均设置有蒸汽轴封系统 （外供、 均压箱），尾汽排至轴封加热器冷却。
汽轮机调节保护系统
汽轮机的调节保护系统根据其转速感受 机构及中间放大器的结构不同，可分为机 械液压调节、模拟电液调节和数字电液调 节三种型式。 DEH全称为数字式功频电液调节系统。 它将现场的模拟信号转化成数字信号，通 过计算机的运算，完成对汽轮机的启动、 监视、保护和运行。
汽轮机调节保护系统
• DEH系统原理
汽轮机设备组成
汽轮机设备组成
• 来自蒸汽发生器的蒸汽经主汽阀、调节阀进入汽轮机。由于汽轮机排 汽口的压力大大低于进汽压力，蒸汽在这个压差作用下向排汽口流动， 其压力和温度逐渐降低，部分热能转换为汽轮机转子旋转的机械能。 作完功的蒸汽称为乏汽，从排汽口排入凝汽器，在较低的温度下凝结 成水，再由凝结水泵抽出送往蒸汽发生器构成封闭的热力循环。为了 吸收乏汽在凝汽器放出的凝结热，用循环水泵不断地向凝汽器供应冷 却水。由于汽轮机的尾部和凝汽器不能绝对密封，其内部压力又低于 外界大气压，因而会有空气漏入，最终进入凝汽器的壳侧，若任空气 在凝汽器内积累，必使凝汽器内压力升高，同时积累的空气还会带来 乏汽凝结放热的恶化，这两者都会导致热循环效率的下降，因而必须 靠抽气器将凝汽器壳侧的空气抽出。凝汽设备由凝汽器、凝结水泵、 循环水泵和抽气器组成，它的作用是建立并保持凝汽器的真空，以使 汽轮机保持较低的排汽压力，同时回收凝结水循环使用，以减少冷源 损失，提高汽轮机设备运行的经济性。为了保证满足用户的电力需求， 汽轮机的功率和转速必须进行调节，每台汽轮机有一套由调节装置组 成的调节系统。另外，汽轮机是高速旋转设备，它的转子和定子间隙 很小，是既庞大又精密的设备。为保证汽轮机安全运行，配有一套自 动保护装置，以便在异常情况下发出警报；在危急情况下自动关闭主 汽阀，使之停运。调节系统和保护装置常用压力油来传递信号和操纵 有关部件。汽轮机的各个轴承也需要油润滑和冷却，因而每台汽轮机 都配有一套油系统。
汽轮机启动的分类
按设备金属温度分类 (1)冷态启动。 (2)温态启动。 (3)热态启 动(4)极热态启动。 按蒸汽参数分类 ( 1)额定参数启动。(2)滑参数启动（a、滑 参数真空法启动b、滑参数压力法启动）
汽轮机的启动和停运
• 汽轮机组的启动过程是将汽轮机从转子静 止或盘车状态升速至额定转速，与电网并 列后，将负荷逐步地加到额定负荷的过程。 而停运是它的逆过程。在启动过程中，汽 轮机各金属部件格受到高温蒸汽的加热， 从室温、大气压力状态或从较低的温度、 压力状态逐步过渡到额定的温度、压力状 态。
汽轮机发电机组主要原理
汽轮机的作用
• 汽轮机是以蒸汽为工质将蒸汽的能量转换为机械功的旋转 式机械，主要用作发电原动机，也用来直接驱动各种泵、 风机、压缩机和船舶螺旋桨等。
• 汽轮机是一种透平机械，又称蒸汽透平。
• 汽轮机是火力发电的动力机械，是汽轮机带动发电机发电。
火力发电厂的基本原理
火力发电厂的基本原理
汽轮机调节保护系统
• 汽轮机的调速系统是由感应机构（调速器）、传 动放大机构（杠杆、错油门、油动机）、反馈机 构、执行机构（调节阀和其传动装置也称配汽机 构）以及定值机构（同步器）等五部分组成。 • 调速系统应能满足的基本要求： 1）当主汽门完全开启时，调速系统应能维持汽轮机 空负荷运行。 2）当汽轮机由满负荷降至空负荷时，调速系统应能 维持汽轮机在危急保安器的动作转速以下。 3）主汽门和调速汽门门杆、错油门、油动机及调速 系统连杆上的各活动连接装置没有卡涩和松动现 象。当负荷改变时，调速汽门应均匀而平稳地移 动，当负荷稳定时，系统不应摆动。 4）当危急保安器动作后，应保证主汽门关闭严密。
凝汽及抽气系统——抽气器 抽气器 凝汽及抽气系统
• 抽气器的作用就是将凝汽器中的空气不断 抽出，保持凝汽器的良好真空。它有两种 类型：射流式抽气器和容积式抽气器。 • 射流式抽气器分为射水式和射汽式。 • 射水抽气器由水室、吸水室和扩压管等部 件组成。其原理是工作水经过水室上的喷 嘴高速喷射，在吸入室内把凝汽器的汽、 气混合物抽出，并经扩压管排出。工作水 源是通过射水泵升压的。
汽轮机的一般概念——汽轮机设备组成 汽轮机的一般概念
• 1）汽轮机本体： ）汽轮机本体： • a配汽机构：包括主蒸汽导汽管、自动主汽阀、调速汽阀等。 • b转动部分：主要有主轴、叶轮、叶片、拉筋、围带、联轴器和紧固 件。转动部件的组合体称为转子 • c静止部分：包括汽缸、滑销系统、隔板（隔板外缘、静叶片和隔板 体组成）、隔板套、喷嘴、汽封、轴承以及一些紧固零件。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，将蒸汽包容 在汽缸中膨胀作功，完成其能量转换过程。 • 2）调节系统 ）调节系统： • 主要有调速器、油动机、滑阀、调节阀、主油泵、辅助油泵等。 • 3）凝汽及抽气系统： ）凝汽及抽气系统： • 主要有凝汽器、凝结水泵、抽气器、循环水泵等。 • 4）回热加热系统： ）回热加热系统： • 主要设备有低压加热器、高压加热器、疏水泵等。