汽轮机原理核电汽轮机讲解
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。
汽轮机工作原理
汽轮机工作原理
汽轮机是一种利用蒸汽能量来驱动转子旋转，从而产生功率的热力机械设备。
它是发电厂中最常见的发电装置之一，也被广泛应用于船舶和工业生产中。
汽轮机的工作原理主要包括蒸汽进汽、膨胀工作、排汽和再循环等几个基本过程。
首先，蒸汽进汽。
在汽轮机中，蒸汽由锅炉产生，经过调节阀进入汽轮机的高
压缸。
蒸汽进入高压缸后，通过喷嘴对转子产生冲击，推动转子旋转。
这一过程中，蒸汽的压力和温度都在不断下降，同时转子也在不断受到驱动。
接着是膨胀工作。
在高压缸中完成膨胀工作后的蒸汽，将进入中压缸和低压缸
依次进行膨胀工作，从而驱动汽轮机的转子旋转。
在这个过程中，蒸汽的压力和温度会不断降低，而转子则会不断受到推动。
然后是排汽。
当蒸汽完成了在汽轮机中的膨胀工作后，会被排出汽轮机，进入
凝汽器进行冷凝，最终变成液态水。
在凝汽器中，蒸汽和冷却水进行热交换，使蒸汽凝结成水，然后通过泵送回锅炉中继续循环使用。
最后是再循环。
在汽轮机工作中，为了提高效率和节能，通常会采用再循环系统。
再循环系统是将部分排汽重新加热后送回锅炉，再次转化为高温高压蒸汽，再次进入汽轮机中进行膨胀工作。
这样可以充分利用热能，提高汽轮机的热效率。
综上所述，汽轮机的工作原理是通过蒸汽的膨胀工作驱动转子旋转，从而产生
功率。
蒸汽进汽、膨胀工作、排汽和再循环是汽轮机工作过程中的基本环节。
汽轮机作为一种重要的动力装置，在工业生产和发电领域具有重要的应用价值，对其工作原理的深入理解和掌握，对于提高其效率和性能具有重要意义。
图解汽轮发电机组工作原理及结构(ppt)
太阳能发电和风力发电流程（热核反应)，4氢—1氦，1KG氢的
热核反应，相当地球燃烧19000T的标煤，太阳中可燃烧的氢为10分之1，能燃 烧100多亿年。电磁波-粒子流。地球接收的能量只占总能量的20亿分之1。
4.核能发电：利用铀235的核裂变，产生的 能量，进行发电。
中国核电站分布图
原理：1个中子进入铀235原子核以后，原子就变的不稳 定，分裂成2个较小质量的原子核，这就是核裂反应， 产生很大的能量的同时，还会放出2-3个中子和其他射 线，这些中子再次进入铀235原子核，不断重复上述核 裂变反应。
图解汽轮发电机组 工作原理及结构 (ppt)
汽轮机厂房内平 台汽轮发电机组
汽轮机厂房内平台汽 轮发电机组
汽轮机锅炉集中控制室
600前希腊人泰勒斯 发现了电 （丝绸和琥珀麽擦产生 静电）
1660年德国人埃里克发明了世界上第一台 摩擦发电机 （产生静电 没有实用的价值）
。
1780年意大利医生加法尼,通过动物组织对电流 的反应 （他认为电是动物组织产生的）
1799年意大利物理学家伏特,他认为电不是来 源动物 1800年伏特他发明了世界上第一块 电池
1821年英国人法拉第发明了世界上第一台发电机。 1831年他发现当电磁铁穿过一个闭合回路时，线圈内就会 产生电流，这就是“电磁感应”。由此他发明了世界 上 第一台永久磁铁能连续生产电流的发电机
1876年德国人西门子他发明了，采用电磁 铁连续生产电流的发电机。
从作用力方面分析原理
蒸汽流经级时先在喷嘴中膨胀压力 降低，速度增加一方面通过速度方
向的改变，产生冲动力F1
蒸汽在动叶中继续膨胀，压力降低， 所产生的焓降转化为动能造成动叶
出口的相对速度w2大于进口相对速 度w1，使汽流产生了作用于动叶上 的与汽流方向相反的反动力Fr。
核电厂汽轮机的相关知识
核电厂汽轮机的相关知识核电厂大多数都使用饱和汽，为了降低发电成本，单机容量已增加到1000MW级。
在总体配置上，饱和汽轮机组总是设计成高压缸和一组低压缸串级式配置，在进入低压缸前设置有汽水分离再热器，有的设计在汽水分离再热器和低压缸之间设置中压缸或中压段。
一般情况下，核电厂大功率汽轮机的所有汽缸都设计成双流的，且两个或更多的低压缸是并联设置。
还有在高压缸两端对称地每端布置两个低压缸的设计。
我国田湾核电厂就采用这种汽轮机配置。
大亚湾核电厂的汽轮机为英国公司设计制造的多缸单轴系冲动式汽轮机。
汽轮机的转速为3000r/min，额定功率为900MW，新汽参数为6.63MPa，283℃，低压缸排汽压力0.0075MPa，额定负荷下蒸汽流量为5515t/h,汽轮机为4缸、六排汽口型式。
一个高压缸和3个低压缸皆为双流对分式。
新蒸汽分4路经高压缸汽室后由进汽短管导入高压缸，高压缸的两个排汽口，各通过4根蒸汽管与低压缸两侧的汽水分离再热器相连。
高压缸排汽在汽水分离再热器经汽水分离再热后，进入低压缸，每个低压缸的两个排汽口与一台凝汽器相接，整台汽轮机，共有6个抽汽口，供2组高压加热器和4组低压加热器以及给水泵汽轮机用汽。
除氧器用汽来自高压缸排汽。
高压缸为铬钼材料铸造的单层缸结构，水平对分型式，每一汽流流向各有5级。
其中隔板皆采用隔板套结构，高压缸转子由镍铬钼钒钢锻成，每个流向都有锻成一体的5级叶轮，各级叶片的叶根皆为多*型，叶片长度为91mm,叶片的顶部有预加工的铆钉头，用来装置围带，每一级叶片的围带都由数段组成扇形叶片组。
高压缸的轴封、隔板汽封和通流部分汽封皆采用梳齿形汽封结构。
三台低压缸具有基本相同的结构，皆为双层缸，水平对分式。
内缸包含环形进汽室和所有的隔板。
外缸提供低阻力的蒸汽流道并将内缸的反冲力矩传递给汽轮机基础。
低压缸的内、外缸都由碳钢制造，内缸为焊接结构，外缸为焊接组装结构。
低压缸隔板由铁素体不锈钢制造，隔板的结构为标准的焊接静片和内外围带结构，嵌在隔板套的槽内。
汽轮机工作原理和结构
叶片与叶轮装配实例
拉金联接方式
拉金用来将叶片连成叶 片组，其作用是增长叶 片旳刚性以改善其振动 特征。拉金一般作成棒 状(实心拉金)或管状 (空心拉金)，穿在叶型 部分旳拉金孔中。拉金 与叶片之间有 焊接旳 (焊接拉金) ，也有不 焊接旳(松拉金或阻尼 拉金)。在一级叶片中 一般有1～2圈拉金，最 多不超出3圈。 用拉金 连接叶片旳方式有：分 组联接、整圈联接及组 间连接等方式，
多级反动式汽轮机剖面图
冲动式与反动式旳主要区别
项目
动叶片出、入侧 横截面形状
冲动式
反动式
匀称，汽流流道从入 不对称，叶型入口较
口到出口其面积基本 肥大，而出口侧较薄，
不变。
蒸汽流道从入口到出
口呈渐缩状。
进汽方式
大部分喷嘴 调整
推力平衡措 叶轮上开有平衡孔 施
蒸汽压降产生部位 仅在隔板旳 喷嘴中
弯扭叶片
叶根和轮缘构造
叶片经过叶根固定在叶轮 上，叶根与叶轮旳连接应 该牢固可靠，而且应确保 叶片在任何运营条件下不 会松动。同步，叶根旳构 造应在满足强度旳条件下 尽量简朴，使制造、安装 以便，并使叶轮轮缘旳轴 向尺寸为最小。伴随动叶 片旳圆周速度和长度旳不 同，其叶根所受旳作用力 也不同，这就需要采用不 同旳叶根构造型式。
双列汽轮机工作原理
多级冲动式汽轮机
左图所示为一种具有三个 冲动级旳多级冲动式汽轮机。 整个汽轮机旳比焓降分别由三 个冲动级加以利用。蒸汽进入 汽缸后，在第一级喷嘴2中发 生膨胀，压力由p0降至p1，汽 流速度由co增至c1，然后进入 第一级动叶栅3中作功,作功后 流出动叶栅旳汽流速度降至c2， 因为蒸汽在动叶栅中不发生膨 胀，动叶栅后旳压力（即第一 级后压力）即等于喷嘴后旳压 力p1，从第一级流出旳蒸汽， 再依次进入其后旳两级并反复 上述作功过程，最终从排汽管 中排出。
汽轮机工作原理和结构
汽轮机工作原理和结构汽轮机是一种利用燃气或蒸汽驱动转子旋转从而产生功的动力机械。
汽轮机工作原理是通过燃烧燃油或燃气与空气混合物，使得燃料释放的热能转化为热能增加的蒸汽或燃气的热能。
蒸汽或燃气通过高速喷射流，使得转子受到推力，因此转子开始旋转。
通过连接转子的轴来提供输出功率。
下面将详细介绍汽轮机的工作原理和结构。
1.汽轮机的工作原理汽轮机的工作过程可以分为四个步骤：压缩、燃烧、膨胀和排气。
a)压缩：进入汽轮机的空气被压缩到高压状态。
通常采用离心式压气机，它由若干个叶轮和固定导叶组成。
当空气经过叶轮时，由于叶片高速旋转的作用，空气被迫向前流动，流速增大且压力增加。
b)燃烧：经过压缩的空气进入燃烧室，并与燃料混合燃烧。
燃料可以是燃油或天然气。
在燃烧室中，混合物点燃并燃烧，燃料的热能转化为高温高压的蒸汽或燃气。
c)膨胀：高温高压的蒸汽或燃气被喷入汽轮机的叶片中使其转动。
蒸汽或燃气在叶片中膨胀，产生推力，从而将转子推动旋转。
蒸汽或燃气的压力和温度逐渐下降。
d)排气：蒸汽或燃气离开汽轮机后，被排入大气中。
排出蒸汽或燃气后，进入汽轮机的空气和燃料被再次压缩和加热，形成循环。
2.汽轮机的结构汽轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮和调速装置等组成。
a)压气机：压气机是汽轮机的核心之一，用于将空气压缩到高压状态。
压气机包括若干个级，每个级别都由一个或多个叶轮和一些固定导叶组成。
叶轮通过旋转强制空气流经导叶，产生压力增加。
b)燃烧室：燃烧室是燃烧燃料的地方。
燃烧室通常是一个圆筒形的结构，内部涂有耐高温材料。
燃料喷入燃烧室中与空气混合并燃烧，产生高温高压的蒸汽或燃气。
c)涡轮：涡轮是通过高温高压的蒸汽或燃气驱动的。
涡轮包括高压涡轮和低压涡轮。
高压涡轮通常由多个级别组成，而低压涡轮由较少级别组成。
蒸汽或燃气在叶片中膨胀，产生推力，推动涡轮旋转。
d)调速装置：汽轮机在运行过程中需要不同负载下的不同输出功率。
调速装置用于控制汽轮机的转速，以保持恒定的转速或调整转速。
汽轮机技术知识整理(详细完整版)
汽轮机技术知识整理(详细完整版)一、汽轮机概述汽轮机是一种将热能转换为机械能的热力发动机，广泛应用于发电、工业驱动等领域。
汽轮机的工作原理是通过燃料燃烧产生高温高压的蒸汽，蒸汽在汽轮机中膨胀做功，推动汽轮机转子旋转，进而驱动发电机或其他机械设备。
二、汽轮机主要部件1. 汽轮机本体：汽轮机本体是汽轮机的核心部分，包括转子、叶片、汽封等。
转子是汽轮机的旋转部分，叶片是汽轮机做功的关键部件，汽封则是用来密封汽轮机内部空间，防止蒸汽泄漏。
2. 蒸汽发生系统：蒸汽发生系统负责产生汽轮机所需的高温高压蒸汽，包括锅炉、过热器、再热器等设备。
3. 调速系统：调速系统负责调节汽轮机的转速，包括调速器、油泵、油马达等设备。
4. 冷凝系统：冷凝系统负责将汽轮机排出的乏汽冷凝成水，以便循环利用，包括冷凝器、水泵等设备。
三、汽轮机工作原理1. 蒸汽发生：燃料在锅炉中燃烧，产生高温高压的蒸汽。
2. 蒸汽膨胀：蒸汽进入汽轮机，在汽轮机中膨胀做功，推动汽轮机转子旋转。
3. 机械能输出：汽轮机转子旋转，通过联轴器将机械能传递给发电机或其他机械设备。
4. 冷凝：汽轮机排出的乏汽进入冷凝器，被冷却水冷凝成水，以便循环利用。
四、汽轮机维护与保养1. 定期检查：定期检查汽轮机各部件的工作状态，发现问题及时处理。
2. 润滑保养：定期对汽轮机进行润滑保养，保证各部件的运行顺畅。
3. 清洁保养：定期对汽轮机进行清洁保养，保持汽轮机的卫生状况。
4. 预防性维护：根据汽轮机的运行情况，进行预防性维护，延长汽轮机的使用寿命。
五、汽轮机的类型1. 按照工作压力分类：有低压汽轮机、中压汽轮机、高压汽轮机、超高压汽轮机、亚临界压力汽轮机和超临界压力汽轮机等。
2. 按照热力循环分类：有朗肯循环汽轮机、再热循环汽轮机和热电循环汽轮机等。
3. 按照结构形式分类：有单缸汽轮机、双缸汽轮机、多缸汽轮机等。
六、汽轮机的发展趋势1. 高参数化：随着科技的进步，汽轮机的参数越来越高，热效率也越来越高。
电厂汽轮机工作原理
电厂汽轮机工作原理
汽轮机是一种利用燃料燃烧产生高温高压气体推动涡轮旋转的热力机械，常用于发电厂中。
其工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 燃料燃烧：燃料在燃烧室中与空气混合并点火燃烧，产生高温高压气体（通常为水蒸气和高温燃烧气体）。
2. 气体膨胀：高温高压气体进入涡轮机组，驱动涡轮旋转。
涡轮通常由一系列叶片组成，气体通过这些叶片时产生反作用力，推动涡轮转动。
3. 动能转换：涡轮的旋转运动转化为轴的旋转运动，从而驱动发电机或其他设备工作。
发电机通过转动磁场产生电流，将机械能转化为电能。
4. 气体排出：在驱动涡轮旋转后，气体的能量被转化为机械能，温度和压力降低。
然后，剩余的废气被排放到大气中。
整个过程中，汽轮机通过不断循环流动的高温高压气体驱动涡轮旋转，实现了燃料的能量转化为机械能，并进一步转化为电能的过程。
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饱和蒸汽核电站汽轮机特点
1. 低蒸汽参数。 2. 腐蚀和侵蚀。
大部分级都处在湿蒸汽区工核作电站，汽轮将机 引起动静部分零部件的腐蚀 和侵蚀， 3. 汽水分离再热器。 在高、低压缸之间必须装设汽水分离再热器，其由汽水分离器 和再热器两大部分组成，除掉高压缸排汽中90%~98%的水分， 然后在两级再热器中变成过热蒸汽，进入低压缸膨胀作功。 4. 半转速。 5. 甩负荷超速。 （1）甩负荷后存留在通流部分内、蒸汽联通管和汽水分离再热 器等处的大量蒸汽，继续流经各级膨胀作功，使其超速； （2）饱和蒸汽汽轮机的大量疏水积存在静子零部件表面，形成 一层水膜（据估计约1mm），或在凹坑内有积水，当汽轮机甩 负荷时，通流部分内蒸汽压力突然降低引起水膜闪蒸而产生大
核电站汽轮机
受反应堆冷却剂温度的限制，一般压水堆平均出口温度低于310℃，所 以二回路只能产生压力较低（5~7MPa）的饱和蒸汽（或微过热蒸汽）。
饱和蒸汽核电站汽轮机特点
核电站汽轮机
1. 低蒸汽参数。 所以饱和蒸汽汽轮机的进、排汽尺寸要比常规电初参数 低，在一定背压的条件下，整机的理想比焓降小; 初参数低，整机的理想比焓降小，比体积大，在相等的 功率下，饱和蒸汽汽轮机的进汽体积流量要比常规火电厂 的汽轮机大2.5~3.5倍，排汽体积流量为1.65倍;
所以饱和蒸汽汽轮机的进、排汽尺寸要比常规电厂汽轮机 大得多， 导致高压缸采用双流道两个排汽口，低压缸采用多缸双流 道多个排汽口，末级采用更长的叶片。
饱和蒸汽核电站汽轮机特点
核电站汽轮机
1. 低蒸汽参数。 所以饱和蒸汽汽轮机的进、排汽尺寸要比常规电初参数 低，在一定背压的条件下，整机的理想比焓降小; 初参数低，整机的理想比焓降小，比体积大，在相等的 功率下，饱和蒸汽汽轮机的进汽体积流量要比常规火电厂 的汽轮机大2.5~3.5倍，排汽体积流量为1.65倍;
增大单机功率（排汽面积） 提高热效率 重量与尺寸（半速：全速=1.3~1.5） 水蚀 汽缸稳定性
半速汽轮机提高热效率
核电站汽轮机
效率取决于容积流量
低压缸效率，排汽损失占很大比重。半速 汽轮机排汽速度低
目前百万千瓦级核电半速汽轮机热效率比 全速汽轮机高，平均高出2％，最多的高出 3．3％。
核电站汽轮机
热力过程的差别
核电站汽轮机
核电站汽轮机
没有中压缸 参数低 体积流量大 高压缸双流
低压缸排汽口多（降低流速，提高通流面积） 排汽口过多 轴太长 轴向间隙 汽轮机效率 提高叶片高度（受到限制）
调节方式的区别——火电
核电站汽轮机
大容量的火电汽轮机普遍采用喷嘴调节配汽方式。这种配汽方式只有 在最后开启的那组调节阀的汽流受到节流的影响，因此，节流导致的 能量损失不会很大，所以，对于变工况运行比较频繁的火电机组是最 佳的配汽方式
核电站汽轮机
级内除湿装置： 在汽轮机通流部分所采取 的去湿措施称为内部去湿 装置；
喷嘴叶片上缝隙式去湿装 置
汽缸和隔板外环上的沟槽 式去湿装置
外置式去湿装置或去湿再 热装置
防水蚀措施
核电站汽轮机
增加去湿，去除动叶片由于离心力的作用而 被甩到并聚集在隔板外缘延伸环上的水分。
增加动、静叶片之间的轴向间隙。 在叶片进汽边顶部进行防水蚀处理，如焊接
核电站汽轮机
与火电汽轮机的区别
核电站汽轮机
蒸汽参数的区别 调节方式的区别 转速的区别
蒸汽参数的差别
核电站汽轮机
蒸汽参 数低
易超速
体积流 量大
参数低 焓降 ，50% 功率G , 2倍 主汽 压G , 4 ~ 6倍 余速损失 d
蒸汽参数的差别
运行灵活性
核电站汽轮机
核电热力系统的独特性
核电站汽轮机
与火电区别：汽水分离再热循环（汽水分离在 热器）
作用一： 起到汽水分离的作用，经过汽水分 离器可以除去高压缸排出蒸汽中98％ 的水份
作用二：为了提高蒸汽的循环经济性，避免多 级去湿，需要对蒸汽进行中间再热
去湿措施
图7-8 级内去站汽 轮机
核电站汽轮机
过热蒸汽核电站汽轮机：
高温气冷堆和改进型石墨气冷堆的核电站汽轮机，它的进 汽参数已完全达到常规火电厂的标准，也可采用中间再热， 容量也已达到甚至超过常规火电厂。
饱和蒸汽核电站汽轮机： 饱和蒸汽汽轮机又称湿蒸汽汽轮机（包括微过热蒸汽汽轮 机）。目前饱和蒸汽汽轮机约占总核电站装机容量89%， 其中绝大部分机组是利用轻水堆（包括压水堆和沸水堆） 产生的蒸汽。
核电机组蒸汽参数低、流量大，采用喷嘴调节的调节级动叶片的应力 很高。另外，由于节流配汽方式在阀门全开或稍有节流的额定负荷下 要比喷嘴配汽效率高，所以对于带基本负荷的核电汽轮机普遍采用节 流调节。
转速区别——核电半速汽轮机
核电站汽轮机
提高汽轮机的可靠性 F mR2
叶片应力与转速的平方成正比 实际应力比全速小1.3~2倍
核电站汽轮机
在半速机组上， 高压缸比较大些， 因此具有 抵抗大直径管道所造成的力和力矩。当然， 这种作用也不能过量。在这一点上，半速机 组比全速机组要略占优势。
振动特性
核电站汽轮机
半速汽轮机由于转速较全速低、转子重量重 、转动惯量大，因此其对激振力的敏感程度 比全速机低，抗振性能比全速机优。
司太立合金片等。 在高压和低压末级动叶片顶部进汽边开设径
向导流槽。
外观
核电站汽轮机
无中压缸 体积大，重量大
重量与尺寸
核电站汽轮机
核电站汽轮机
侵蚀与腐蚀
核电站汽轮机
核电汽轮机大约2／3的作功在低压缸内完 成，核电汽轮机低压缸的排汽湿度较大，一 般高达12％ 一14％ 。
在给定的排汽湿度下， 叶顶速度的高低是 影响叶片侵蚀程度的主要因素，半速汽轮机 叶顶速度低， 叶片侵蚀小， 可靠性高。
汽缸稳定性