电厂汽轮机设备及系统共27页
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电厂汽轮机设备及系统
高设备的可靠性和安全性。
自适应控制技术
03
采用自适应控制算法，根据汽轮机运行状态和参数变化，自动
调整控制参数，实现智能化控制。
感谢观看
THANKS
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
01
汽轮机系统组成
汽轮机本体
1 2
转子
转子是汽轮机的核心部件，由主轴、叶轮和叶片 等组成，负责将蒸汽的热能转化为机械能。
缸体
缸体是汽轮机的外壳，用于固定和支撑内部零件 ，同时起到密封作用，防止蒸汽泄漏。
3
控制机构
控制机构包括调节阀和保安阀等，用于控制汽轮 机的进汽量和排汽量，保持汽轮机正常运行。
高效化改造
通过对现有汽轮机进行技术改造，提高其热效率和功 率输出，降低能耗。
先进控制系统
采用先进的控制系统，如DCS或PLC，实现汽轮机的 优化控制和节能运行。
热力系统优化
对汽轮机的热力系统进行优化，减少热量损失和能源 浪费。
清洁能源利用的汽轮机技术
燃气-蒸汽联合循环
利用清洁能源如天然气，通过燃气-蒸汽联合循环方 式，提高汽轮机的能源利用效率。
电厂汽轮机设备及系 统
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 汽轮机设备介绍 • 汽轮机系统组成 • 汽轮机运行与维护 • 汽轮机常见故障及处理 • 汽轮机发展趋势与展望
01
汽轮机设备介绍
汽轮机的种类和特点
凝汽式汽轮机
利用蒸汽的热能转换为机械能 ，具有较高的热效率和可靠性
核能利用
研发核能汽轮机，利用核能进行发电，减少对化石 燃料的依赖。
汽轮机设备及系统
机
机械功的旋转机械。
o 英文：Turbine，译名透平
设
o 叶轮机械（广义范畴）
备
及
系
统
汽 2、汽轮机的特点
轮
（1）单机功率大：300MW→600MW→1000MW
（2）效率高：汽轮机内效率：→90%
机
电厂效率：→40%
设
（3）运转平稳： 机组振动<0.03mm
备
（4）使用寿命长： >30年
（5）整个循环中燃用劣质、廉价燃料： 如劣质煤等
• 内圈
及
– 安装隔板汽封结构
（2）上下中分
系
• 上隔板
• 下隔板
统
（3）制造工艺
• 铸造
• 焊接
汽轮机本体设备概述
1.2 静止部件
汽 2、隔板、静叶栅
轮
（1）隔板构造
• 外圈
机
– 用隔板套将隔板组合成一个 相对组合体
设
– 将隔板安装于汽缸内
• 喷嘴（喷嘴的型线部分）
备
– 完成蒸汽加速的场所
• 内圈
N1000–28.2/600/600
汽轮机本体设备概述
汽 轮 机 设 备 及 系 统
汽轮机本体设备概述
汽 轮 机 设 备 及 系 统
汽轮机本体设备概述
汽 轮 机 设 备 及 系 统
汽轮机本体设备概述
汽 轮 机 设 备 及 系 统
汽轮机本体设备概述
汽 蒸汽做功流程图
轮 机 设 备 及 系 统
系
一个与汽流运动方向相 反的作用力，即反动力
统
（又称反击力）。
汽轮机本体设备概述
1.2 静止部件
汽 1、汽缸
发电厂汽轮机设备及其系统
的动力机械。
第二节 汽轮机的基本工作原理
来自锅炉的过热蒸汽，进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴（静叶栅）和 动叶栅，将蒸汽的热能转变为汽轮机转子旋转的机械能。蒸汽在汽轮机中，以不同方式 进行能量转换，便构成了不同工作原理的汽轮机。
一、冲动式汽轮机
（一）冲动作用原理 由力学可知，当一运动物体碰到另一个静止的或运动速度较低的物体时，就会受到
图 $ % & % & 汽流对小车的作用
在汽轮机中（图 $ % & % $），蒸汽在喷嘴 # 中产生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变 成动能。高速汽流流经动叶片 ! 时，由于汽流方向改变，产生了对叶片的冲动力，推动叶 轮 $ 旋转作功，将蒸汽的动能转变成轴旋转的机械能，这种利用冲动力作功的原理，称为
· "& ·
第二篇 发电厂汽轮机设备及其系统 其次，汽轮机是连续工作的回转机械，它可以具有较大的功率。 再次，汽轮机运转平稳，事故率较低，一般可以保持 ! " # 年大修一次，充分提高了设
备利用率。 正因为汽轮机有这些优点，所以被广泛用于拖动发电机、鼓风机、水泵以及用作船舶
第一节 概 述
汽轮机是用具有一定温度和压力的蒸汽来做功的回转式原动机。它是在 !" 世纪末 期出现的。从 !"#$ 年瑞典工程师拉伐尔制造出第一台功率仅有 % 马力的汽轮机起，至 今汽轮机制造业已有一百多年的历史。在这一百多年中，随着时间的推移，汽轮机制造 业发展速度越来越快。现在，单机容量为 !&$$’ ( 的汽轮机已在美国投产。
（二）单级冲动式汽轮机 图 ! " # " $ 为单级冲动式汽轮机工作原理简图。蒸汽在喷嘴中产生膨胀，压力由 ! %
第二节 汽轮机的基本工作原理
来自锅炉的过热蒸汽，进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴（静叶栅）和 动叶栅，将蒸汽的热能转变为汽轮机转子旋转的机械能。蒸汽在汽轮机中，以不同方式 进行能量转换，便构成了不同工作原理的汽轮机。
一、冲动式汽轮机
（一）冲动作用原理 由力学可知，当一运动物体碰到另一个静止的或运动速度较低的物体时，就会受到
图 $ % & % & 汽流对小车的作用
在汽轮机中（图 $ % & % $），蒸汽在喷嘴 # 中产生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变 成动能。高速汽流流经动叶片 ! 时，由于汽流方向改变，产生了对叶片的冲动力，推动叶 轮 $ 旋转作功，将蒸汽的动能转变成轴旋转的机械能，这种利用冲动力作功的原理，称为
· "& ·
第二篇 发电厂汽轮机设备及其系统 其次，汽轮机是连续工作的回转机械，它可以具有较大的功率。 再次，汽轮机运转平稳，事故率较低，一般可以保持 ! " # 年大修一次，充分提高了设
备利用率。 正因为汽轮机有这些优点，所以被广泛用于拖动发电机、鼓风机、水泵以及用作船舶
第一节 概 述
汽轮机是用具有一定温度和压力的蒸汽来做功的回转式原动机。它是在 !" 世纪末 期出现的。从 !"#$ 年瑞典工程师拉伐尔制造出第一台功率仅有 % 马力的汽轮机起，至 今汽轮机制造业已有一百多年的历史。在这一百多年中，随着时间的推移，汽轮机制造 业发展速度越来越快。现在，单机容量为 !&$$’ ( 的汽轮机已在美国投产。
（二）单级冲动式汽轮机 图 ! " # " $ 为单级冲动式汽轮机工作原理简图。蒸汽在喷嘴中产生膨胀，压力由 ! %
二回路系统和设备
4.2.3 反动式汽轮机
反动度
第7页/共29页
4.2.4 轮周功率与轮周效率
轮周功率
轮周效率
第8页/共29页
4.2.5 核汽轮机典型结构
转动部分称为转子，主要部件有动叶片、主轴和叶轮（反动式汽轮机为转鼓）、联轴器等；静止部分称为静子，主要部件有汽缸、喷嘴叶栅、隔板、轴承和汽封等。附属设备：主汽阀、调节阀、调节系统、主油泵、辅助油泵及润滑装置。
第24页/共29页
4.6.2 系统流程
第25页/共29页
思考题
二回路系统的功能及组成特点是什么？主蒸汽系统的功能是什么？汽轮机旁路排放系统的功能是什么？为什么要设置汽水分离再热器系统，其系统的功能是什么？为什么要设置汽机轴封系统，其系统功能是什么？
第26页/共29页
The End
第27页/共29页
第19页/共29页
第20页/共29页
4.5 汽水分离再热器系统
4.5.1 系统功能除去高压缸排汽中约98%的水分；加热高压缸排汽，提高进入低压缸蒸汽的温度，使其具有一定的过热度。
第21页/共29页
4.5.2 系统结构
汽水分离器、第一级再热器和第二级再热器都安装在一个圆筒形的压力容器内；第一级再热器使用高压缸抽汽加热；第二级再热器使用新蒸汽加热。
附录A 压水堆核电厂稳态运行特性
第28页/共29页
感谢您的观看！
第29页/共29页
第22页/共29页
第23页/共29页
4.6 汽轮机轴封系统
4.6.1 系统功能 对主汽轮机、给水泵汽轮机和蒸汽阀杆提供密封，用以防止空气进入和蒸汽外漏。 阻止空气自负压轴封处漏入汽轮机和给水泵汽轮机； 防止高压缸内高湿度排汽自低压轴封漏出，磨损轴封； 防止给水泵汽轮机高压侧和主要阀门内的蒸汽从轴封处外漏。（任何一个阀门都是由固定部分（阀座）和可动部分（阀杆）两部分组成。主汽阀和调节阀工作环境恶劣，要求可靠性高，所有在设计时允许其有一定的漏气量，也就是阀杆漏气，这部分漏气能够防止密封面的结垢，使阀门卡死。）
反动度
第7页/共29页
4.2.4 轮周功率与轮周效率
轮周功率
轮周效率
第8页/共29页
4.2.5 核汽轮机典型结构
转动部分称为转子，主要部件有动叶片、主轴和叶轮（反动式汽轮机为转鼓）、联轴器等；静止部分称为静子，主要部件有汽缸、喷嘴叶栅、隔板、轴承和汽封等。附属设备：主汽阀、调节阀、调节系统、主油泵、辅助油泵及润滑装置。
第24页/共29页
4.6.2 系统流程
第25页/共29页
思考题
二回路系统的功能及组成特点是什么？主蒸汽系统的功能是什么？汽轮机旁路排放系统的功能是什么？为什么要设置汽水分离再热器系统，其系统的功能是什么？为什么要设置汽机轴封系统，其系统功能是什么？
第26页/共29页
The End
第27页/共29页
第19页/共29页
第20页/共29页
4.5 汽水分离再热器系统
4.5.1 系统功能除去高压缸排汽中约98%的水分；加热高压缸排汽，提高进入低压缸蒸汽的温度，使其具有一定的过热度。
第21页/共29页
4.5.2 系统结构
汽水分离器、第一级再热器和第二级再热器都安装在一个圆筒形的压力容器内；第一级再热器使用高压缸抽汽加热；第二级再热器使用新蒸汽加热。
附录A 压水堆核电厂稳态运行特性
第28页/共29页
感谢您的观看！
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第22页/共29页
第23页/共29页
4.6 汽轮机轴封系统
4.6.1 系统功能 对主汽轮机、给水泵汽轮机和蒸汽阀杆提供密封，用以防止空气进入和蒸汽外漏。 阻止空气自负压轴封处漏入汽轮机和给水泵汽轮机； 防止高压缸内高湿度排汽自低压轴封漏出，磨损轴封； 防止给水泵汽轮机高压侧和主要阀门内的蒸汽从轴封处外漏。（任何一个阀门都是由固定部分（阀座）和可动部分（阀杆）两部分组成。主汽阀和调节阀工作环境恶劣，要求可靠性高，所有在设计时允许其有一定的漏气量，也就是阀杆漏气，这部分漏气能够防止密封面的结垢，使阀门卡死。）
50WM汽轮机调节说明书
Z70701.08/01C50-8.83/0.981-2型50MW抽汽式汽轮机调节系统说明书南京汽轮电机(集团)有限责任公司编制校对审核会签标准审查审定批准目次1 引言 (4)2 调节保安系统的主要技术规范 (4)3 调节系统的工作原理和系统介绍 (5)3.1 基本原理 (6)3.2 DEH系统构成 (6)3.2.1 机械超速保安系统（详见5.1） (6)3.2.2 主汽门自动关闭器及控制装置（启动阀）。
(6)3.2.3 伺服执行机构，主要包括电液驱动器，油动机（两套）。
(7)3.2.4 电液驱动器供油系统（详见4.2） (8)3.2.5 DEH装置 (8)3.3 DEH系统功能 (10)3.3.1启动升速及转速控制和保护 (11)3.3.2同步及自动初负荷控制 (11)3.3.3负荷控制及甩负荷 (11)3.3.4操作及通讯 (12)3.3.5自诊断及系统保护 (14)3.3.6系数调节、监测 (14)3.3.7阀位控制器 (14)3.3.8具有远方挂闸，遥控开关主汽门，在线活动主汽门功能。
(15)4 供油系统 (15)4.1低压供油系统 (15)4.2电液驱动器供油系统 (16)5 保安系统 (17)5.1 超速保护装置 (17)5.2 危急遮断装置 (18)5.3 电磁保护装置 (18)5.4 其它保护装置 (19)5.4.1调节汽阀危急遮断装置--单向阀 (19)5.4.2危急遮断指示器 (19)5.5.3启动阀 (19)5.5 机组的紧急停机 (19)6 汽轮机监测仪表系统 (20)7 汽轮机主要测量监视讯号 (20)7.1 测量讯号 (20)7.2 开关量讯号 (21)7.3 联锁讯号 (22)8 调节保安系统的调整与试验 (22)8.1 汽轮机静止状态下的试验 (22)8.2 汽轮机运转状态下的试验 (22)8.3 汽轮机静态下调试 (22)8.3.1手拍危急遮断装置试验 (23)8.3.2危急遮断油门试验及复位试验 (23)8.3.3启动阀试验 (23)8.3.4电控油箱试验 (23)8.3.5调节系统DEH的阀位标定 (23)8.3.6调节系统DEH的模拟试验 (24)8.3.7热工电气保护系统试验 (24)8.4 汽轮机运行状态下调试 (24)8.4.1启动 (24)8.4.2运行时主要参数的考核和整定 (26)8.4.3液压保护系统试验 (26)8.4.4热工电气保护系统试验 (27)8.4.5并网带负荷 (27)8.4.6投抽汽 (27)9 调节保安部套的主要安装数据 (27)9.1 危急遮断器(Z109.31.01)和危急遮断油门(Z109.31.02)安装间隙 (27)9.2 汽轮机监测保护装置的安装 (28)1 引言本说明书为C50-8.83/0.981-2型抽汽式汽轮机调节保安系统的安装，调试以及日后的使用维护和检修提供必要的依据。
电厂汽轮机设备及系统
反动级 :通常把反动度 = 0.5的级称为反动级。对于 反动级来说，蒸汽在静叶和动叶通道的膨胀程度相同，
* * h 即是 hb hn 1 t 2
， p1 p2
。反动级是在冲动
力和反动力同时作用下作功。反动级的效率比冲动级 高，但作功能力小。
蒸汽在静叶栅通道中的膨胀过程
喷嘴的作用是让蒸汽在其通道中流动时得到膨胀 加速，将热能转变为动能。喷嘴是固定不动的，蒸汽 流过时，不对外作功， W = 0 ；同时与外界无热交换， q = 0。则根据能量方程式 ，则
• 超高压汽轮机：为11.77 ～ 13.93 Mpa；
• 临界压力汽轮机：15.69 ～ 17.65 Mpa； • 超临界压力汽轮机：大于22.15 Mpa； • 超超临界压力汽轮机：大于32 Mpa
三、汽轮机型号
Δ XX - XX - XX 型式 额定功率 例：N300-16.7/538/538
1 2 1 2 h0 C 0 q h1 C1 w 2 2
1.喷嘴出口的汽流理想速度
在进行喷嘴流动计算时，喷嘴前的 参数 p(初速）是已知的条件。按等熵过
程膨胀，其过程曲线如图所示。根据上
式，则喷嘴出口汽流理想速度为
c1t
s )；
2 2( h0 h1t ) c0
c0 ---- 蒸汽进入喷嘴时的速度（ m/
超临界压力汽轮机
按热力特性分类（即汽轮机型式） • 凝汽式、中间再热式
• 背压式
• 调整抽汽式
供热
Turbine
Turbine 热用户
Turbine
按主蒸汽参数分类 • 低压汽轮机：小于1.47 Mpa； • 中压汽轮机：1.96 ～ 3.92 Mpa； • 高压汽轮机：5.88 ～ 9.81 Mpa；
电厂汽轮机设备及系统
4. 反动度
定义：指工作叶片焓降与级的总焓降之比
m
hb ht*
hb hn* hb
hn* (1 m )ht*
hb mht*
反动度表明蒸汽在叶片中 的膨胀程度
5. 冲动级和反动级
冲动级有三种不同的形式：
纯冲动级:通常把反动度等于零的级称为纯冲动级。对于
纯冲动级来说，p1 =p2 、hb = 0 、hn* =ht*
2、各级余速动能可以部分的被利用；
3、多级汽轮机可以实现回热循环和中间再热循环；
4、由于重热现象，多级汽轮机前面级的损失部分的 被后面各级所利用。
5、多级汽轮机的轴向推力是各级轴向推力之和，必 须采取措施平衡轴向推力。
三、汽轮机主要结构
汽轮机装置由汽轮机本体、辅助设备及调节和供 油系统三大部分组成。
三、汽轮机型号
Δ XX - XX - XX 型式
额定功率
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
型式 凝汽式
B
背压式
C
一次调整抽汽式
CC
两次调整抽汽式
代号 CB CY Y HN
供热
Turbine
Turbine
Turbine
热用户
按主蒸汽参数分类 • 低压汽轮机：小于1.47 Mpa； • 中压汽轮机：1.96 ～ 3.92 Mpa； • 高压汽轮机：5.88 ～ 9.81 Mpa； • 超高压汽轮机：为11.77 ～ 13.93 Mpa； • 临界压力汽轮机：15.69 ～ 17.65 Mpa； • 超临界压力汽轮机：大于22.15 Mpa； • 超超临界压力汽轮机：大于32 Mpa
汽轮机设备及系统
轮 • 支持转子重量和旋转不平衡力并
保持转子中心与汽缸中心一致
机
设
备 推力轴承
及 • 承受蒸汽作用在转子的轴向推力，
并确定转子的轴向位置，保证通
系
流部分动静之间正确的轴向间隙。
统
二、汽轮机的支承系统
汽 猫爪支承
轮 汽缸通过其法兰延伸的猫
机
爪作为承力面，支承在轴 承座上
设
o 下猫爪支承
备
• 非中分面猫爪支承
备
– 轴向安装
o 叶轮的内缘
及
• 套装叶轮
– 红套工艺
系
• 拉杆叶轮
– 拉杆结构
统
• 整体叶轮
– 在转子上直接加工出叶轮
汽轮机本体设备概述
1.3 转动部件
汽 3、转子结构
轮
o 汇聚各级功率，向外传递扭矩，是汽轮机所有转动部件的组合体
o 转子的类型
机
• 套装转子
– 叶轮
设
» 单独加工、红套
备
– 转轴
• 焊接转子
及
– 轮盘
» ห้องสมุดไป่ตู้独加工、焊接
系
• 整锻转子
– 有中心孔
统
– 无中心孔
• 组合转子
• 拉杆转子
汽轮机本体设备概述
1.3 转动部件
汽 轮 机 设 备 及 系 统
整锻转子、焊接转子
汽轮机本体设备概述
汽 轮 机 设 备 及 系 统
安装中的600MW汽轮机（高压缸、中压缸）
汽轮机本体设备概述
设
• 在汽轮机的高压区段，轴封系统
的正常功能是防止蒸汽向外泄漏，
备
以确保汽轮机有较高的效率；
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电厂汽轮机设备及系统
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
谢谢！
36ห้องสมุดไป่ตู้自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
谢谢！
36ห้องสมุดไป่ตู้自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子