第六章汽輪機設備

概述汽輪機工作原理汽輪機構造汽輪機調節、保護和供油系統汽輪機分類和型號汽輪機是將蒸汽的熱能轉換為機械功的旋轉機械。英文：Turbine（透平）廣義范疇：葉輪機械汽輪機設備汽輪機本體靜止部分（氣缸、噴嘴、隔板）轉動部分（轉子、葉輪、葉片）軸承、盤車裝置、汽封汽輪機輔助設備汽輪機調節（主汽門、調節汽門）

汽輪機保護

汽輪機供油系統等。※汽輪機與發電機的組合稱為汽輪發電機組。第一節汽輪機的工作原理VCR一、汽輪機的級級——汽輪機作功的基本單元噴嘴葉柵（靜葉柵）：熱能—動能動葉柵：動能—機械能沖動力：當一運動物體碰到一靜止的或運動速度比它低的物體時，就會受到阻礙而改變速度，同時給阻礙其運動的物體一作用力，稱這個力為沖動力。反動力：原來靜止或運動速度較小的物體，在離開或通過另一物體時，突然獲得一個較大的速度增加而給另一個物體的作用力，稱這個力為反動力。一、汽輪機的級單級汽輪機只有一級的汽輪機。

蒸汽焓降小、功率小、效率低。多級汽輪機

串聯在同一軸上的若干個級組合而成。

進汽參數高、排汽壓力低，蒸汽流量大；

功率和效率遠高于單級汽輪機。一、汽輪機的級一、汽輪機的級多級沖動式汽輪機一、汽輪機的級純沖動級：蒸汽在動葉流道內僅改變方向而不膨脹加速，動葉所受到的作用力僅為沖擊力，級內蒸汽的焓降全部發生在噴嘴中。反動級：蒸汽在動葉流道內膨脹加速，動葉所受到的作用力為沖擊力和反擊力的合力，級內蒸汽焓降中有一半發生在噴嘴中，另一半發生在動葉流道內。沖動級：介于上述兩種級之間的一種級，級的大部分焓降發生在噴嘴中，只有一小部分焓降發生在動葉流道內。二、級的分類純沖動級反動級純沖動級：做功能力大；級效率低；反動級：做功能力小；級效率高；沖動級：介于兩者之間。

※沖動級在國產汽輪機(尤其是中小型機組)中應用廣泛；但近年側重于級效率，在300MW以上大型汽輪機中較多采用反動級。二、級的分類三、汽輪機做功流程第二節汽輪機構造VCR一、汽輪機本體靜子汽缸、噴嘴、隔板、軸承轉子主軸、葉輪、動葉、聯軸器汽封二、汽缸二、汽缸汽缸內部：噴嘴、隔板、汽封；汽缸外部：進汽管、抽汽管、排汽管、疏水管。高壓缸中壓缸二、汽缸低壓缸二、汽缸三、噴嘴與隔板噴嘴又稱靜葉片，每兩片組成噴嘴流道調節級：第一級（4組或6組）控制蒸汽流量來調節功率壓力級：以后各級安裝于隔板內三、噴嘴與隔板三、噴嘴與隔板三、噴嘴與隔板四、轉子套裝轉子：主軸和葉輪分別加工，工藝簡單造價低；高溫下葉輪易松脫，可用于沖動式汽輪機中、低壓轉子。焊接轉子：采用合金鋼整鍛轉子或軸向分段、整體鍛造再組合焊接在一起的轉子。整鍛轉子：主軸和葉輪或轉鼓整體鍛造而成，工藝復雜造價高；高溫下葉輪不易松脫。（目前，300MW、600MW汽輪機的高、中、低壓轉子均為整鍛轉子）四、轉子套裝轉子整鍛轉子焊接轉子四、轉子四、轉子沖動式汽輪機轉子為葉輪式結構，由主軸、葉輪、動葉片等組成；反動式汽輪機因在動葉中有較大的焓降，動葉兩側有較大的壓力差，不宜采用葉輪式轉子而為轉鼓式結構，由轉鼓和動葉片等組成，沒有葉輪。四、轉子四、轉子安裝中的600MW汽輪機（中壓轉子）四、轉子安裝中的600MW汽輪機(就位低壓轉子)四、轉子五、動葉片動葉片葉根葉型(葉身或稱工作部分)連接件(圍帶或拉筋)五、動葉片動葉柵：一組動葉片以同樣間隔和角度安裝在葉輪或轉鼓上葉型決定動葉流道的形狀沖動式葉型之間構成的流道截面變化較小。葉頂+附帶結構（圍帶、拉金）葉身（葉片型線部分、做功場所）葉根（葉片固結于葉輪）各種類型的葉根五、動葉片前幾級葉片很短，末幾級葉片很長，通流部分呈漸擴形。

由于蒸汽比容隨其壓力的逐漸降低而迅速增大，蒸汽的容積流量也將逐漸增大，因而要求動葉長度也隨之逐級增大。長葉片均按等強度原理設計成變截面扭曲葉片。

長葉片所受到的離心力較大且葉根與葉頂的圓周速度相差大，要保證動葉強度以及蒸汽沿葉高各處有良好的流動。短葉片可采用直葉片即等截面葉片，當然所有葉片都采用扭葉片最合理。五、動葉片安裝中的600MW汽輪機（末級葉片）五、動葉片七、軸承支持軸承：用于支持整個轉子的重量以及由于轉子質量不平衡所引起的離心力，并固定轉子的徑向位置，使轉子中心與汽缸中心保持一致。推力軸承：用于承受轉子上的軸向推力，并確定轉子的軸向位置，以保持動、靜之間合理的軸向間隙。由于汽輪機的重量及軸向推力很大、轉速很高，故其軸承不是通常的滾珠軸承而采用油膜潤滑的滑動軸承，依靠油膜壓力來平衡作用力。七、軸承七、軸承八、聯軸器及盤車裝置八、聯軸器及盤車裝置聯軸器（靠背輪）：將汽輪機高、中、低壓轉子以及發電機轉子連接成一個整體。盤車裝置：能夠人為盤動轉子的一套裝置，一般由電動機、蝸輪蝸桿及減速齒輪組、離合器等部件組成。汽輪機啟動前，需通過轉子的低速轉動以檢查動、靜部件是否存在碰撞和摩擦；汽輪機停機后，為使轉子在上下溫度不同的汽缸內受熱均勻，避免轉子冷卻不均而產生大軸彎曲，也要保持轉子的低速轉動。八、聯軸器及盤車裝置八、聯軸器及盤車裝置八、聯軸器及盤車裝置漏汽損失：汽輪機動、靜之間必須留有一定的間隙，在壓力差的作用下會形成漏汽。汽封：動、靜間隙處裝設的密封裝置，由很多薄金屬片與主軸的凹凸處形成多個曲折間隙，以減少漏汽。隔板汽封：隔板內孔與主軸間的汽封；葉片汽封：動葉片頂部、根部與靜子間的徑向、軸向汽封；軸端汽封(軸封)：轉子穿出汽缸兩端處的汽封。高壓端軸封防止蒸汽外漏，低壓缸排汽端軸封防止空氣漏入汽輪機。六、汽封軸封示意圖第三節汽輪機調節、保護和供油系統VCR汽輪機調節系統用來調節進汽量，以適應外界負荷的變化，保證供電的數量和質量。汽輪機保護裝置用于監測汽輪機的運行，在危急情況下保證汽輪機的安全。汽輪機供油系統：調節系統和保護裝置中用來傳遞信號和操縱有關部件的壓力油，以及用來潤滑和冷卻汽輪發電機組機各軸承的用油，都是來自汽輪機的油系統。

用戶對電能的要求

一、調節系統量的要求電能不能儲存用電負荷隨時變化調整功率質的要求電壓∝f(轉速；勵磁電流)頻率∝f(轉速)；50±0.5Hz調整轉速3000±30r/min主要調整勵磁電流基本原理一、調節系統不計摩擦力，平衡時：Mt=Me外界負荷由Me1降為Me2時，不改變蒸汽流量Mt1（汽輪機功率不變）

則轉速升高，a至b，轉速na與nb相差較大。不同蒸汽流量時的動力矩Mt蒸汽動力矩Mt；電磁阻力矩Me；不同負荷時的電磁阻力矩Me外界負荷由Me1降為Me2時，蒸汽流量由Mt1減小至Mt2

則轉速升高，a至c，轉速na與nc相差較小。汽輪機的調節系統的實質就是轉速調節，其基本原理是利用轉速的變化作為調節信號，通過調節系統各部件的一系列連鎖反應，最終改變汽輪機進汽量，以適應外負荷的變化。調節系統工作原理一、調節系統用電負荷增大減小汽輪機轉速減小增大調節系統類型一、調節系統液壓調節系統電液調節系統功頻電液調節系統數字電液調節系統一、調節系統液壓調節系統一、調節系統汽輪機噴嘴配汽方式一、調節系統DEH數字電液調節系統(DigitalElectroHydraulicControlSystem)組成電子控制器：A/D轉換器；計算機；單片機等執行機構：伺服放大器；電液轉換器；油動機功能汽輪機啟動過程自動化冷熱態啟動時汽輪機負荷自動調節事故工況下汽輪機自動保護機組監控（CRT軟手操）一、調節系統一般機組轉子超速保護(110％-120％額定轉速)轉子軸向位移保護軸承油壓和油溫保護凝汽器低真空保護二、保護系統調節系統：快速可靠地響應外界負荷變化保護裝置：事故和危急工況下，可靠地切斷汽源，實現緊急停機采用DEH系統機組高壓保護部分接口裝置低壓保護部分三、供油系統供油系統作用供給軸承潤滑油供給調節系統和保護裝置控制油供油系統類型汽輪機油供油系統抗燃油供油系統三芳基磷酸脂合成油抗燃性、流體穩定性好價格昂貴、有腐蝕性三、供油系統主油泵汽輪機主軸驅動進口采用注油器1正壓供油注油器主油泵來油經噴管加速吸入油箱內凈油經擴壓管升壓供油注油器2負擔潤滑油供油三、供油系統高壓交流油泵啟動時使用正常時切換到主油泵供油交直流潤滑油泵（低壓油泵）高壓交流油泵啟動前使用，以便在低油壓下將油路中空氣排盡主油泵冷油器油箱第四節汽輪機分類和型號凝汽式汽輪機；額定功率300MW；新蒸汽壓力16.7MPa、溫度538℃；再熱蒸汽溫度538℃。一、汽輪機型號用來表示汽輪機的熱力特點、輸出功率及進汽參數規范等。N300—16.7／538／538沖動式汽輪機：大多數級是沖動級的汽輪機反動式汽輪機：大多數級是反動級的汽輪機（一般反動式汽輪機的調節級仍為沖動級）二、汽輪機類型按工作原理分按進