汽轮机基本知识

汽轮机也称蒸汽透平发动机，是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功。汽轮机是现代火力发电厂的主要设备，也用于冶金工业、化学工业、舰船动力装置中。汽轮机是能将蒸汽热能转化为机械功的外燃回转式机械。来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后，依次经过一 系列环形配置的喷嘴和动叶，将蒸汽的热能转化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。

汽轮机基本知识

• 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。
• 第二节：汽轮机的基本工作原理
  • 一、冲动式汽轮机
    • （一）冲动作用原理
      • 冲动力
      • 冲动力做功
    • （二）单级冲动式汽轮机
      • 蒸汽在动叶栅中不产生膨胀，动叶栅前后压力相等。
      • 功率不大
    • （三）速度级汽轮机
      • 焓降较大
      • 速度级
        • 蒸汽在喷嘴中膨胀产生的动能，分次在动叶栅中利用的级。
    • （四）多级冲动式汽轮机
      • 由若干个冲动级依次迭置而成的多级汽轮机
      • 焓降分别由多个冲动级加以利用。
      • 特点
        • 由于流经各级后的蒸汽压力逐渐降低，比容逐渐增大，故蒸汽的容积流量（单位时间内流过的蒸汽体积）也逐渐增大。
        • 为了使蒸汽能顺利流过，汽轮机的通流面积应逐渐增加，所以喷嘴和动叶的高度以及级的直径均逐渐增加。
        • 多级汽轮机的功率是各级功率之和。
  • 二、反动式汽轮机
    • （一）反动作用原理
      • 由牛顿第三定律可知，一物体对另一物体施加一作用力时，这个物体上必然要受到 与其作用力大小相等，方向相反的反作用力
      • 在反动式汽轮机中，蒸汽不但在喷嘴（静叶栅）中产生膨胀，，而且在动叶栅中也产生膨胀
    • （二）多级反动式汽轮机
      • 轴流式
      • 辐流式
        • 辐流式的汽轮机的两个转子按相反的方向旋转，可以分别 带动两个发电机工作。
• 第三节：汽轮机的分类及型号
  • 一、分类
    • （一）按热力过程特性分
      • （1）凝汽式汽轮机
        • 多数采用回热循环
      • （2）背压式汽轮机
        • 进入汽轮机作功后的蒸汽在较高的压力下排出，供工业或生活 使用
      • （3）调节抽汽式汽轮机
        • 有部分蒸汽在一种或者两种给定的压力下，从汽轮机中抽出，供给工业或生活使用，其余蒸汽在汽轮机内作功后仍排入凝汽器
      • （4）中间再热式汽轮机
        • 新蒸汽在汽轮机前面若干级做功后，全部引至锅炉内再次 加热到某一温度，然后回到汽轮机中继续膨胀做功
      • （5）乏汽汽轮机
        • 利用其它蒸汽设备（如蒸汽机、蒸汽锤等）排汽的汽轮机
      • （6）混压式汽轮机
        • 同时使用锅炉供汽和其它蒸汽设备排汽的汽轮
    • （二）按工作原理分
      • （1）冲动式汽轮机
      • （2）反动式汽轮机
      • （3）混合式汽轮机
    • （三）按新蒸汽参数分
      • （1）低压汽轮机
        • 新蒸汽压力为12~15 绝对大气压
      • （2）中压汽轮机
        • 新蒸汽压力为20~40 绝对大气压
      • （3）高压汽轮机
        • 新蒸汽压力为60~100 绝对大气压
      • （4）超高压汽轮机
        • 新蒸汽压力为120~140 绝对大气压
      • （5）亚临界汽轮机
        • 新蒸汽压力为160~180 绝对大气压
      • （6）超临界汽轮机
        • 新蒸汽压力高于226 绝对大气压
    • （四）按蒸汽流动方向分
      • （1）轴流式汽轮机
      • （2）辐流式汽轮机
      • （1）周流式汽轮机
    • （五）按用途分
      • （1）电站汽轮机
      • （2）工业汽轮机
      • （3）船用汽轮机
  • 二、型号
    • 第一组符号的汉字拼音，加数字（功率，单位：MW）
    • 第二组数字代表的意义
    • 举例
      • CC12—3.43/0.98/0.49 二次调整抽汽式，额定功率为12MW，初压3.43MPa，一级调整抽汽0.98MPa，二级调整抽汽0.49MPa。
• 第四节：汽轮机级的工作原理
  • 一、级的反动度与级的类型
    • 反动度
      • 在汽轮机级中，蒸汽在动叶汽道内膨胀份额的大小，常用级的反动度
    • （1）纯冲动级
      • 的级称为纯冲动级
    • （2）反动级
      • 的级称为反动级
    • （3）带反动度的冲动级
      • 这种级介于纯冲动级和反动级之间，蒸汽的膨胀大部分发生在喷嘴叶栅 中，只有少部分膨胀在动叶栅中发生。
  • 二、蒸汽在喷嘴内的流动
    • 1、喷嘴出口的理想速度
    • 2、蒸汽在喷嘴内有损失的流动
    • 3、喷嘴的流量
  • 三、蒸汽在动叶中的流动
    • 1、动叶片的进出口速度三角形
    • 2、动叶内的流动损失
  • 四、动叶中蒸汽的做功原理
    • 1、蒸汽对动叶片的作用力
    • 2、级的轮周功率与轮周效率
    • 3、最佳速比
• 第五节：多级汽轮机
  • 一、多级汽轮机的特点
    • （一）重热作用
      • 由于汽轮机的级内具有各项损失，这些损失最终都转变成热量而重新被蒸汽所吸收，使该级的排汽焓值增大，温度升高，这使得下一级的理想焓降较没有损失时增大，这种现象称为重热现象。
    • （二）余速利用
      • 由于多级汽轮机的前级排汽即为后级的进汽，因而多级汽轮机另一个特点是，前级蒸汽的余速损失可以部分地被后一级所利用。
    • （三）多级汽轮机的轴向推力
      • 从动叶的进、出口速度三角形中可以看出，蒸汽在动叶上的作用力，可以分解成切向力和轴向力。切向力用于驱动转子旋转输出机械功。轴向力的方向与汽轮机的轴线平行，从高压进汽侧指向低压排汽侧作用在转子上，故也称其为轴向推力。多级汽轮机的轴向推力是各级轴向推力之叠加，常达到几吨甚至几十吨，为保证汽轮机的正常运行，轴向推力必须加以平衡。
      • 1、动叶上的轴向推力
      • 2、叶轮面上的轴向推力
      • 3、轮毂部分的轴向推力
  • 二、多级汽轮机的损失与经济指标
    • （一）多级汽轮机的内部损失
      • （1）汽流的撞击损失
      • （2）湿气损失
      • （3）叶轮的摩擦、鼓风损失
      • （4）部分进汽损失
        • 一是鼓风损失
        • 二是弧端损失
      • （5）扇形损失
    • （二）多级汽轮机的外部损失
      • 1、外部漏汽损失
      • 2、机械损失
    • （三）汽轮发电机组的经济指标
      • 1、汽轮发电机组的相对电效率
      • 2、汽轮发电机组的汽耗率和热耗率