火力發電廠-汽輪發電機組的結構及工作原理新疆富蘊廣匯新能源崔新佳

崔新佳

2011年7月29日火力發電廠-汽輪發電機組的結構及工作原理新疆1汽輪機廠房內平臺汽輪發電機組汽輪機廠房內平臺汽輪發電機組2汽輪機廠房內平臺汽輪發電機組汽輪機廠房內平臺汽輪發電機組3汽輪機鍋爐集中控制室汽輪機鍋爐集中控制室4600前希臘人泰勒斯發現了電

（絲綢和琥珀麼擦產生靜電）600前希臘人泰勒斯發現了電

（絲綢和琥珀麼擦產生靜電）51660年德國人埃里克發明了世界上第一臺摩擦發電機（產生靜電沒有實用的價值）

。1660年德國人埃里克發明了世界上第一臺摩擦發電機（產生靜61780年意大利醫生加法尼,通過動物組織對電流的反應（他認為電是動物組織產生的）

1780年意大利醫生加法尼,通過動物組織對電流的反應71799年意大利物理學家伏特,他認為電不是來源動物1800年伏特他發明了世界上第一塊電池1799年意大利物理學家伏特,他認為電不是來源動物18081821年英國人法拉第發明了世界上第一臺發電機。

1831年他發現當電磁鐵穿過一個閉合回路時，線圈內就會產生電流，這就是“電磁感應”。由此他發明了世界上第一臺永久磁鐵能連續生產電流的發電機1821年英國人法拉第發明了世界上第一臺發電機。

1831年91876年德國人西門子他發明了，采用電磁鐵連續生產電流的發電機。

1876年德國人西門子他發明了，采用電磁鐵連續生產電流的發電101883年瑞典工程師拉瓦爾設計制造了世界上第一臺沖動式汽輪機

1883年瑞典工程師拉瓦爾設計制造了世界上第一臺沖動式汽輪機111884年英國人帕森斯設計制造了世界上第一臺反動式汽輪機

1884年英國人帕森斯設計制造了世界上第一臺反動式汽輪機12我國的第一臺汽輪機是1949年在上海汽輪機制造容量為6000千瓦于1955年在淮南發電廠投產

我國的第一臺汽輪機是1949年在上海汽輪機制造容量為613。

人們把汽輪機和發電機有機結合就制造出了現在我們普遍使用的汽輪發電機組。

人類自己通過勞動得到的經驗和智慧找到了很多種發電的方法。人們把汽輪機和發電機有機結合就制造出了現141.風力發電：利用風的動能，來吹動葉輪轉動，產生機械能，帶動發電機子轉子發電。

1.風力發電：利用風的動能，來吹動葉輪轉動，產生機械能，帶動15風力發電機內部結構風力發電機內部結構16潮汐發電潮汐發電172.水力發電：利用水的勢能,來推動水輪機的轉子，帶動發電機轉子，進行發電利用海水的潮長潮落，產生的勢能進行發電。2.水力發電：利用水的勢能,來推動水輪機的轉子，帶動發183太陽能發電利用太陽的光輻射，通過光伏組件吸收熱量，產生電能。3太陽能發電利用太陽的光輻射，通過光伏組件吸收熱量，產生19太陽能發電和風力發電流程（熱核反應)，4氫—1氦，1KG氫的熱核反應，相當地球燃燒19000T的標煤，太陽中可燃燒的氫為10分之1，能燃燒100多億年。電磁波-粒子流。地球接收的能量只占總能量的20億分之1。太陽能發電和風力發電流程（熱核反應)，4氫—1氦，1KG氫的204.核能發電：利用鈾235的核裂變，產生的能量，進行發電。4.核能發電：利用鈾235的核裂變，產生的能量，進行發電。21中國核電站分布圖中國核電站分布圖22原理：1個中子進入鈾235原子核以后，原子就變的不穩定，分裂成2個較小質量的原子核，這就是核裂反應，產生很大的能量的同時，還會放出2-3個中子和其他射線，這些中子再次進入鈾235原子核，不斷重復上述核裂變反應。原理：1個中子進入鈾235原子核以后，原子就變的不穩定，分裂235.水力發電：利用水的勢能推動水輪機轉動，帶動發電機轉動發電。5.水力發電：利用水的勢能推動水輪機轉動，帶動發電機轉動發電24

水力發電原理圖水力發電原理圖25

水力發電原理圖水力發電原理圖26.其他形式發電1.地熱發電2.垃圾發電3.生物發電4.抽水蓄能發電.其他形式發電27火電廠：利用煤、石油、天然氣為燃料生產電能的工廠能量轉換過程

燃料的化學能熱能機械能電能

。火電廠：利用煤、石油、天然氣為燃料生產電能的工廠能量轉換過程28

火力發電廠的幾個基本概念

1.飽和水：指在一定條件時，水不能再溶解某種物質而達到此物質的飽和狀態，但此飽和水還可以溶解其他物質，里面物質的溶解度并不會互相影響。2.飽和蒸汽：當液體在有限的密閉空間中蒸發時單位時間內進入空間的分子數目與返回液體中的分子數目相等時，則蒸發與凝結處于動平衡狀態。3.過熱蒸汽：就是在一定壓力下，蒸汽達到飽和溫度，繼續吸熱，溫度超過飽和溫度。4.蒸汽濕度：濕蒸汽中所含水分的質量百分數。

火力發電廠的幾個基本概念1.飽和水：指在一定條件時29，5.焓:熱力學中表示物質系統能量的一個狀態函數，常用符號H表示。數值上等于系統的內能U加上壓強p和體積V的乘積，即H=U+pV。焓的變化是系統在等壓可逆過程中所吸收的熱量的度量。6.熵：表示物質系統狀態的一個物理量(記為S)，它表示該狀態可能出現的程度。在熱力學中，是用以說明熱學過程不可逆性的一個比較抽象的物理量。孤立體系中實際發生的過程必然要使它的熵增加7.干球溫度：干球溫度是溫度計在普通空氣中所測出的溫度，即我們一般天氣預報里常說的氣溫。8.濕球溫度：濕球溫度是指同等焓值空氣狀態下，空氣中水蒸汽達到飽和時的空氣溫度，

，5.焓:熱力學中表示物質系統能量的一個狀態函數，常用符號H30圖解汽輪發電機組工作原理及結構ppt課件。。

火力發電廠是由四大系統組成1.汽水系統2.燃燒系統3.電氣系統4.控制系統

為了讓大家對汽輪機內部有個感性認識，我先給大家放一個三維小視頻。。。火力發電廠是由四大系統組成

汽輪發電機工作流程圖汽輪發電機工作流程圖汽輪機的基本工作原理

汽輪機和發電機是火力發電廠三大主要設備的兩大主機，單機功率勞動大、效率高、運行平穩、使用壽命長。汽輪機以蒸汽為工質，將熱能轉變為機械能，為發電機發電提供機械能。汽輪機的基本工作原理

汽輪機和發電機是火力發電廠三大主要設34

“級”是汽輪機中最基本的工作單元。在結構上它是由靜葉（噴嘴）和對應的動葉所組成；一列固定的噴嘴和與它配合的動葉片構成了汽輪機的基本作功單元，稱為汽輪機的級。動葉片噴嘴葉輪軸“級”是汽輪機中最基本的工作單元。在結構上它是由靜葉（噴嘴35沖動作用原理

沖動力的定義：根據力學知識，當一運動物體碰到另一個靜止的物體或者運動速度低于它的物體時，就會受到阻礙而改變其速度的大小或方向，同時給阻礙它的物體的一個作用力特點：蒸汽僅把從噴嘴中獲得的動能轉變為機械功，蒸汽在動葉通道中不膨脹，動葉通道不收縮。沖動作用原理沖動力的定義：根據力學知識，當一運動物體碰到另36

噴嘴出口處：蒸汽以相對速度w1進入動葉通道，由于受到動葉的阻礙，汽流方向不斷改變，最后以相對速度w2流出動葉通道，在流道中蒸汽對動葉產生一個輪周方向的沖動力F1，該力對動葉作功使動葉轉動蒸汽流過無膨脹動葉通道時速度的變化噴嘴出口處：蒸汽以相對速度w1進入動葉通道，由于受到動葉37

反動力定義：蒸汽在動葉汽道內膨脹時對動葉的作用力。根據動量守恒定律，當氣體從容器中加速流出時，要對容器產生—個與流動方向相反的力。

基本特點：蒸汽在動葉流道中不僅要改變方向，而且還要膨脹加速，從結構上看動葉通道是逐漸收縮的。反動作用原理反動力定義：蒸汽在動葉汽道內膨脹時對動葉的作用力。根據動量38從作用力方面分析原理

蒸汽流經級時先在噴嘴中膨脹壓力降低，速度增加一方面通過速度方向的改變，產生沖動力F1蒸汽在動葉中繼續膨脹，壓力降低，所產生的焓降轉化為動能造成動葉出口的相對速度w2大于進口相對速度w1，使汽流產生了作用于動葉上的與汽流方向相反的反動力Fr。在蒸汽的沖動力和反動力合力作用下推動動葉旋轉作功。動葉通道是逐漸收縮的

從作用力方面分析原理蒸汽流經級時先在噴嘴中膨脹壓力降低，速39

汽輪機的工作原理1.工質（蒸汽）在汽輪機中的能量轉換：2.蒸汽在汽輪機中，能量轉換包括2個階段：第一階段：第二階段：轉速3000r/min和3600r/min，為全轉速汽輪機轉速1500r/min和1800r/min，為半轉速汽輪機頻率50赫茲和60赫茲我國為50赫茲熱能汽輪機機械能熱能噴嘴（靜葉）動能動能動葉機械能汽輪機的工作原理熱能汽輪機機械能熱能噴嘴（靜葉）動能動能動40蒸汽在汽缸的流動方向蒸汽在汽缸的流動方向411.按工作原理分類汽輪機沖動式汽輪機：按沖動作用原理（蒸汽在噴嘴中膨脹，在動葉中不膨脹）工作。沖動反動聯合式汽輪機：沖動級+反動級組合反動式汽輪機：按反動作用原理（蒸汽在噴嘴和動葉中均膨脹）工作。1.按工作原理分類汽沖動式汽輪機：按422.按熱力特性分類背壓式汽輪機：排汽壓力高于大氣壓。

調節抽汽式汽輪機：部分蒸汽抽出并經壓力調整后對外供熱；其余做完功后排凝汽器。純凝汽式有回熱抽汽的凝汽式（簡稱凝汽式）汽輪機凝汽式汽輪機中間再熱式汽輪機：新蒸汽→高壓缸→再熱器→中壓缸→低壓缸→凝汽器。供熱式汽輪機2.按熱力特性分類背壓式汽輪機：排汽壓力高于43二、汽輪機的型號1.產品型號：2.汽輪機型號的漢語拼音代號：

N—凝汽式；B—背壓式；C—一次調節抽汽式；CC—二次調節抽汽式；CB—抽汽背壓式。3.機組型號例子：N100-8.83/535N600-16.7/538/538-1B50-8.82/0.98CC50-8.82/0.98/0.118CB25-8.82/0.98/0.118汽輪機類型額定功率-蒸汽參數-設計序數二、汽輪機的型號汽輪機類型額定功率-蒸汽參數-設計序44汽輪機電機的結構汽輪機電機的結構45。

滑銷系統1.滑銷系統的作用：

1）允許機組進行有規律的膨脹

2）保證汽缸和轉子中心一致

3）保證機組牢固的固定在基礎上。2.滑銷系統的組成橫銷、縱銷、立銷、角銷等。滑銷系統46.

國產引進型300ＭＷ汽輪機滑銷系統1—縱銷；2—貓爪橫銷；3—定中心梁；4—縱銷；5—橫銷.國產引進型300Ｍ47.

汽缸的作用

汽缸即汽輪機的外殼、其作用是將汽輪機的通流部分與大氣隔開，以形成蒸汽熱能轉換為機械能的封閉汽室。汽缸內裝有噴嘴室、噴嘴(靜葉)、隔板(靜葉環)、隔板套(靜葉持環)、汽封等部件。在汽缸外連接有進汽、排汽、回熱抽汽等管道以及文承座架等。為了便于說造、安裝和檢修，汽缸一船沿水平中分面分為上、下兩個半缸。兩者通過水平法蘭用螺校裝配緊固。另外為了合理利用材料以及加工、運輸方便．汽缸也常以垂直結合面分為兩或三段，備段通過法蘭螺接連接緊固。.48汽輪機下汽缸汽輪機下汽缸49

噴嘴

噴嘴50

隔板隔板51汽輪機噴嘴和噴嘴室汽輪機噴嘴和噴嘴室52

隔板和下汽缸組裝隔板和下汽缸組裝53

軸承（軸瓦）

汽輪機的軸承有徑向支持軸承和軸向推力軸承兩種。

1.徑向支持承軸：支持轉子重量和離心力。(固定式、自立式、三油楔式、可傾瓦。）2.推力承軸：承擔汽輪機轉子軸向推力，保證軸向間隙。瓦面全部采用烏金材料，徑向軸承設計溫度不超過90℃，推力軸承溫度不超過85

℃軸承（軸瓦）汽輪機的軸承有徑向支持軸54汽輪機軸瓦汽輪機軸瓦55

汽輪機本體推力瓦（黃色為推力瓦塊）汽輪機本體推力瓦（黃色為推力瓦塊）56

汽輪機本體推力瓦和推力盤汽輪機本體推力瓦和推力盤57

汽輪機汽封汽輪機汽封58

汽輪機汽封汽輪機汽封59

汽封與汽封系統

汽輪機轉子和靜體之間需留有適當的間隙，從而不相互碰磨，間隙的存在就要導致漏汽，這不僅會降低機組，還會影響機組安全運行。為了減少蒸汽泄漏和防止空氣漏人，需要有密封裝置，通常稱為汽封。汽封按其安裝位置的不同，可分為通流部分汽封、隔板汽封、軸端汽封.

汽封與汽封系統汽輪60

汽封的作用

汽輪機工作時，轉子高速旋轉而靜止部分不動，動、靜部分之間必須留有一定的間隙，避免相互碰撞或摩擦。而間隙兩側一般都存在壓差，這樣就會有部分蒸汽通過間隙泄露，造成能量損失，使汽輪機效率降低。為了減小漏汽損失，在汽輪機的相應部位設置了汽封。汽封的作用

61汽封的工作原理（軸與汽缸動靜之間有間隙

空氣會進入低壓缸蒸汽會從高壓缸漏出）汽封的工作原理（軸與汽缸動靜之間有間隙62

汽封的工作原理（加裝汽封）汽封的工作原理（加裝汽封）63

汽封的工作原理（加裝汽封后還是有少量的蒸汽漏出和空氣進入）汽封的工作原理（加裝汽封后還是有少64

汽封的工作原理（加裝供汽母管和汽封管線進入空氣和漏出蒸汽抽走回用）汽封的工作原理（加裝供汽母管和汽封管65汽輪機轉子汽輪機轉子66汽輪機轉子

汽輪機轉子在高溫蒸汽中高速旋轉，不僅要承受汽流的作用力和由葉片、葉輪本身離心力所引起的應力，而且還承受著由溫度差所引起的熱應力。

此外，當轉子不平衡質量過大時，將引起汽輪機的振動。因此，轉子的工作狀況對汽輪機的安全、經濟運行有著很大的影響。

汽輪機轉子汽輪機轉子在高溫蒸汽中高速旋轉，不67動葉片的結構動葉片是汽輪機中數量最大和種類最多的零件，它的結構、材料和裝配質量對汽輪機的安全和經濟運行有極大的影響。在汽輪機的事故中，葉片事故約占60%～70%左右，所以必須予以足夠的重視。葉片應具有良好的流動特性、足夠的強度、滿意的轉動特性、合理的結構和良好的工藝性能。

動葉片的結構動葉片是汽輪機中數量最大和種類最68整煅轉子

葉輪和主軸及其他主要零部件是用整體毛坯加工制成的。主軸的中心通常鉆有中心孔，其作用是：①去掉鍛件中殘留的雜質及疏松部分；②用來檢查鍛件的質量；③減輕轉子的重量。高參數或超高參數機組的高壓轉子，防止高溫下松動是主要的，因此廣泛采用整鍛轉子。

整煅轉子葉輪和主軸及其他主要零部件是用整體毛坯加工制69焊接轉子

由若干個實心輪盤和端軸拼合焊接而成。焊接轉子的主要優點是：不存在松動問題；采用實心的輪盤，強度高，不需要葉輪輪殼，結構緊湊；輪盤和轉子可以單獨制造，材料利用合理，加工方便且易于保證質量；焊成整體后轉子剛性較大等。但是焊接轉子要求材料的可焊性好，焊接工藝及檢驗技術要求高且比較復雜，這一切在一定程度下妨礙了焊接轉子的應用。焊接轉子由若干個實心輪盤和端軸拼合焊接而成。焊接轉子70套裝轉子

套裝轉子的葉輪、軸封套、聯軸器等部件和主軸是分別制造的，然后將它們熱套(過盈配合)在主軸上，并用鍵傳遞力矩。主軸加工成階梯形，中間直徑大，只適用于中、低參數的汽輪機和高參數汽輪機的中、低壓部分，其工作溫度一般在400℃以下。

套裝轉子套裝轉子的葉輪、軸封套、聯軸器等部件和主軸是71組合轉子

根據各段的工作條件不同，在同一轉子上，高壓部分采用整鍛結構，中、低壓部分采用套裝結構，從而兼得整鍛轉子和套裝轉子的優點。組合轉子廣泛用于高參數、中等功率的汽輪機上。組合轉子根據各段的工作條件不同，在同一轉子上，高壓部72

汽輪機下汽缸組裝汽輪機下汽缸組裝73

汽輪機轉子與下缸和下隔版汽輪機轉子與下缸和下隔版74汽輪機前軸承箱汽輪機前軸承箱75

汽輪機前軸承箱內部構件汽輪機前軸承箱內部構件76

危機遮斷器飛錘危機遮斷器飛錘77

汽輪機盤車裝置汽輪機盤車裝置78

汽輪機盤車裝置作用及工作原理汽輪機盤車裝置作用及工作原理79安裝上隔版安裝上隔版80汽輪機扣大蓋汽輪機扣大蓋81汽輪機扣大蓋汽輪機扣大蓋82

汽輪機專用螺栓汽輪機專用螺栓83.

螺栓加熱裝置及法蘭加熱裝置.螺栓加熱裝置及法蘭加熱裝置84

汽輪機扣大蓋完畢汽輪機扣大蓋完畢85

發電機本體結構發電機本體結構86

發電機定子發電機定子87

發電機轉子發電機轉子88

發電機定子和轉子裝配（穿轉子）發電機定子和轉子裝配（穿轉子）89

汽輪發電機的構造

這里介紹汽輪發電機的構造，是由蒸汽輪機或燃氣輪機推動的發電機。發電機主要由轉子與定子組成，由于汽輪機的轉速很高，故汽輪發電機的轉子是兩極的，額定轉速每分鐘3000轉，輸出50赫茲的三相交流電。 汽輪發電機的構造90。汽輪發電機的構造

這是轉子鐵芯構造示意圖，在鐵芯圓周上開有一些槽，嵌有勵磁繞組，在圓周兩側各有一段槽距大的面稱為大齒，就是磁極（圖1所示）。勵磁繞組兩端通過集電環（滑環）接到勵磁電源，在轉子圓周兩側就形成北極與南極，旋轉時就產生旋轉磁場。。汽輪發電機的構造 這是轉子鐵芯構造示意圖，在91

發電機轉子發電機轉子92

發電機定子發電機定子93

定子鐵芯與線定子鐵芯與線94。。95

發電機剖面圖發電機剖面圖96必須加強電機的冷卻,汽輪發電機都采用了冷卻效果較好的氫冷或水冷技術必須加強電機的冷卻,汽輪發電機都采用了冷卻效果97

勵磁機：

就是一個小功率的直流發電機，一般都為幾十伏，勵磁電壓一般不變，即使變動也很小，而勵磁電流的大小，由磁場變阻器或自動勵磁調節器調節。它的作用是將發出來的直流電，供發電機轉子磁極饒組勵磁電流以產生磁場，勵磁電流在發電機空載時，改變其大小可以改變發電機的端電壓,在發電機并網帶負荷時，改變其大小，可以改變發電機的無功功率。勵磁機：98汽輪機聯軸器汽輪機聯軸器99

聯軸器

聯軸器俗稱靠背輪或對輪，是連接多缸汽輪機轉子或汽輪機轉子與發電機轉子的重要部件，借以傳遞扭矩，使發電機轉子克服電磁反力矩作高速旋轉，將機械能轉換為電能。聯軸器一般可分為剛性、半撓性、撓性三類。1若兩半聯軸器直接剛性相連，則稱為剛性聯軸器；2若中間通過波形筒等來聯接，即稱為半撓性聯軸器3若通過嚙合件(如齒輪)或蛇形彈簧等來聯接，就稱為撓性聯軸器。聯軸器聯軸器俗稱靠100

火力發電廠熱力循環

火力發電廠的基本熱力循環以水為工質的朗肯循環1.卡諾循環。熱效率61-66﹪（奧氏體鋼，膨脹系數大，熱導率小，對溫度適應性差，抗蠕變能力差）2.朗肯循環。熱效率40-45﹪（鉻鉬鋼）火力發電廠熱力循環火力發電廠的基101

朗肯循環的工作過程工質在鍋爐中定壓加熱、汽化和過熱過程（4-5-6—1），蒸汽在汽輪機中等熵膨脹做功（1-2），排汽在凝汽器中定壓凝結放熱（2-3），凝結水泵中等熵壓縮后進入鍋爐（3-4）。朗肯循環的工作過程102

汽輪機的調節系統

1.液壓調節系統。（50年代）機械部件和液壓部件組成。2.功頻電液調節系統。(60年代)以模擬計算機為基礎的，引入了功率、頻率兩個控制信號的電液調節系統，常稱為功頻電液調節系統。3.數字調節系統。（70年代）以數字計算機為基礎的數字式電液調節系調節汽輪機的系統。數字調節系統發出指令后，通過調節汽輪機的閥門，而改變汽輪機的進汽量，從而達到調整負荷的目的。

汽輪機的調節系統1.液壓調節系統。（50年代）103

調節系統任務。a

.

調節汽輪機內功率以滿足外界負荷的變化。b.保證汽輪機的轉速在允許范圍。

調節系統它六個部分組成1.感應機構2.定值機構（同步器）

3.放大機構4執行機構5.配汽機構

6.反饋機構

。調節系統任務。104..105..106汽輪機的保護系統（調節保安）１.汽輪機的超速保護.２.汽輪機的軸向位移保護.３.汽輪機的油壓和油溫保護.４.汽輪機凝汽器低真空保護.汽輪機的保護系統（調節保安）１.汽輪機的超速保護.107

汽輪機的供油系統

汽輪機供油系統分為兩個部分：1.一部分是汽輪機軸承潤滑油，轉子放在軸承上，需要潤滑油建立油膜，防止干摩擦。2.頂軸油在汽輪機運轉之前，需要頂軸油系統開啟，給各個軸承處泵入潤滑油。3.調節系統供油4.保安系統供油汽輪機的供油系統汽輪機供油系統分為兩個部分108.

其實油的用途總的來說就是給軸承潤滑的，為了實現不同運行情況下的潤滑，和調節保安系統供油，才有相應的一些系統。

下面請