汽轮机概念及其分类

汽轮机概念及其分类

Last revision on 21 December 2020

第1章汽轮机概念及其分类

汽轮机概述

汽轮机的概念

概念：汽轮机是一种将蒸汽的热能转换成机械能的蒸汽动力装置，又称为蒸汽选

汽轮机是以蒸汽为工质的旋转式机械，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，还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。

特点：功率大.转速高、运行平稳、热经济性高.易损件少，运行安全可靠，调速方便、振动小、噪音小等。

汽轮机的工作原理

1、具有一定温度（T）和压力（P）的蒸汽（锅炉或核反应堆）首先进入固定不动

的喷嘴（也称静叶），蒸汽在喷嘴内膨胀，蒸汽的压力（P）.溫度（T）不断降低, 速度（V）增大，形成一股高速汽流，蒸汽的热能转化为动能。

2.高速汽流流经动叶（也称叶片）做功，动叶片带动汽轮机转子以一定的速度均

匀转动，蒸汽的动能转化为机械能。

能*转换过程：蒸汽在汽轮机中，能量转换包括2个阶段，如图1所示：

图1汽轮机能量转换过程

汽轮机的分类

汽轮机的类别和型式很多，可按工作原理、主蒸汽（进汽）参数、热力特性、结构类型、转速、用途等几个方面进行分类（如表1所示）。

U按工作原理分类

(1) 冲动式汽轮机；各级按照冲动原理设计，蒸汽主要在静叶(喷嘴)叶栅槽道

中膨胀，在动叶叶栅槽道中主要改变流动方向，只有少量膨胀。

(2) 反动式汽轮机：各级按冲动和反动原理设计，蒸汽在静叶(喷嘴)叶栅槽道

和动叶叶栅槽道中都发生膨胀，且膨胀程度相等。

备注：调节级采用冲动级，其它级均为反动级。

(3) 冲动反动组合式汽轮机：转子各级动叶片既有冲动级又有反动级。 2、按主蒸汽(进汽)参数分类

低压汽轮机；压力小于Mpa (~)

次高压汽轮机：压力为5-6 MPa 高压汽轮机；压力为~ Mpa (6~12Mpa)

趨高压汽轮机：压力为-Mpo(12-14 MPa) 亚临界压力汽轮机：压力为~ Mpa (16~18MPa) 3、按热力特性分类

(1) «汽式汽轮机(N):蒸汽在汽轮机内做功后，乏汽(排汽)在低于大气压 力的真空状态下

全部排入凝汽器，凝结成水。

备注：有些小汽轮机没有回热系统，称为纯凝汽式汽轮机。

(2) 背压式汽轮机(B):蒸汽在汽轮机内做功后，乏汽(排汽)在高于大％压力

的状态下供热用户使用，没有布置凝汽器用于乏汽的冷凝。

备注：若乏汽(排汽)作为其它中低压汽轮机的新汽时，称为称置式汽轮机。

(2) 中压汽轮机：压力为-Mpa (2-4 MPa)

(5) (6) (7) 超临界压力汽轮机：压力大于Mpa (8) 超超临界压力汽轮机；压力大于32 Mpa

（3）抽汽凝汽式汽轮机（调节抽汽式汽轮机）:在汽轮机的级间某一位i抽出部

分蒸汽，调整压力后对外供热，其余蒸汽在汽轮机内做功，做功后乏汽（排汽）在低于大气压力的真空状态下全部排入凝汽器，凝结成水。

（4）抽％背压式汽轮机：在汽轮机的级间某一位置抽出部分蒸汽，供热用户使

用，其余蒸汽在汽轮机内做功，做功后乏汽（排汽）在髙于大气压力的状态下供热用户使用•没有布置凝汽器用于乏汽的冷凝。

备注：调节抽汽和排汽都供热用户使用。

（5）中间再热式汽轮机：新汽在高压缸做功后，进入锅炉再热器再热，经过再热

后的高压缸排汽进一步进入低中压缸做功，最后乏汽（排汽）在低于大％压力的真空状

态下全部排入凝汽器，凝结成水。

（a）凝汽式汽轮机（b）背压式汽轮机（C）抽汽凝汽式汽轮机

图2汽轮机分类

4、按汽流方向分类

（1）轴流式汽轮机：组成汽轮机的各级叶栅沿轴向依次排列，汽流方向的总趋勞

是轴向的，绝大多数汽轮机都是轴流式汽轮机。

（2）辐流式汽轮机：组成汽轮机的各级叶栅沿半径方向依次排列，汽流方向的总

越势是半径方向的。

5.按用途分类

（1）电站汽轮机：用来发电或热电联产的汽轮机，汽轮机转速恒定，也称为恒速汽

轮机。主要采用凝汽式汽轮机，也采用同时供热供电的（抽汽式.背压式）汽轮机。如

图3所示。

（2）工业汽轮机：用于拖动风机、水泵、油泵等转动机械，其运行速度经常是变动

的，也称为变转速汽轮机。

(3)船用汽轮机：用于船舶的动力装置，驱动螺旋桨。为适应倒车的需要，其转动

方向是可变的。

6.按汽缸的数目分矣

单缸汽轮机双缸汽轮机多缸汽轮机

图3电站汽轮机工作简易示意图

7、按排汽冷却方式分类

(1)水冷(湿冷)汽轮机：汽轮机排汽由循环水(通过冷凝器)冷却，凝结成

水。

(2)空冷(干冷)汽轮机：采用空气(风)带走凝汽器废热的汽轮机。汽轮机排

汽经空气直接冷却或间接冷却，凝结成水，常用于缺水富煤地区。

8.按燃料分类

(1)火电汽轮机:燃用化石燃料(煤、石油、天然气等)。

(2)核电汽轮机:核燃料。

图4简单蒸汽循环汽轮机示意图

9、按热力循环方式分类

(1)简单循环汽轮机：以蒸汽为单一工质进行发电，如图4所示。

(2) g•蒸汽联合循环；以燃气轮机的排气(高温烟气)作为热源，进入余热锅炉加热水形成一定温度和压力的水蒸汽，水蒸汽进入汽轮机进行发电。

10.按转速分类

(1)低速汽轮机:n < 3000 r/min

(2)中速汽轮机：n = 3000 r/min

(3)高速汽轮机：n>3000r/min

由于发电机的极数只能成对增加或减小，大型汽轮机的转速通常选用两档:

(1)对于50Hz 电网：3000 r/min 或1500 r/min ；