汽轮机培训教材 - 图文

汽轮机概述

1工业汽轮机使用情况简介

汽轮机又叫蒸汽透平，它是以水蒸汽为工质，转子按一定方向作旋转运动的连续工作的原动机。广泛地应用于发电、船舰、冶金、石油、化工等工业部门，已有一百多年的历史。

工业汽轮机是指除去中心电站、中心热电站及船舰用汽轮机以外的其它有关行业中使用的汽轮机都统称为工业汽轮机。三十年代冶金工业加速了工业汽轮机的发展，尤其是六十年代初期高压离心式压缩机用于合成氨、乙烯生产，使工业汽轮机获得极其广泛地使用。

为什么汽轮机在国内外、在许多工业部门获得非常广泛地应用呢？主要因为汽轮机具有以下几个优点：

1.功率范围大：由几千瓦的小汽轮机到110万千瓦的大型汽轮机都可以生产，供给各工业部门选用。

2.效率较高：在所有的原动机中，汽轮机装置的效率仅比柴油机稍低，而比燃气轮机、蒸汽机的效率高许多，使用汽轮机可使产品成本降低。

3.汽轮机的转速易于调节，变转速运行的灵敏性及稳定性使工业生产的实际要求获得满意地实现，自动化控制十分方便；

4.汽轮机的防爆、防潮性比电动机好，可以露天运行，在化工等防爆要求严格的场所使用汽轮机，安全性好。

5.汽轮机起动运行几乎不用电，减少对电网供电的依赖性，使运行费用降低。

6.汽轮机在高转速下效率更高，因此用它来驱动在高速运转的离心式压缩机、泵等，这样机组运行时经济性好。

7.便于实现热能的综合利用，这是最主要的优点。在当今能源紧张的情况下，热能的利用尤为重要。

当然只有汽轮机还不能发挥上述优点，还有许多附属设备为汽轮机服务，构成蒸汽动力装置才行。

2汽轮机的简单蒸汽动力系统

汽轮机作原动机时必须具备如图所示的最基本的工作系统。由给水泵、锅炉、过热器、汽轮机、凝汽器及管路等组成一个工作系统，在汽轮机的轴端用联轴节与发电机或压缩机、泵等负荷机连接，就可以做机械功。

用给水泵供给锅炉水，加热后水在锅炉与过热器中变成高温、高压的过热蒸汽，经管路及阀门流入汽轮机，逐级降压膨胀做功，使汽轮机转子转动并带动负荷机，向外输出功率。作过功的排汽，流入凝汽器，排汽的热量被冷却水吸收带走而凝结成水，通过水泵又打回锅炉，这样就可做到循环使用。

3汽轮机的分类

汽轮机的类别和型式很多，分类方法也不同，可按其蒸汽压、汽流方向、结构型式、工作原理、热力特性以及用途等进行分类。

下面主要结合汽轮机的分类情况进一步加以说明： 1.按热力过程分类： （1）凝汽式汽轮机：

纯凝汽式汽轮机一般简称为凝汽式汽轮机，如图所示，蒸汽在汽轮机中做功后，全部排入凝汽器，凝汽器的压力低于大气压力。即排汽压力大于大气压力。

（2）抽汽凝汽式汽轮机：

如图所示，蒸汽在汽轮机前面几级做功后，将其中一部分蒸汽从气轮机中抽出去，送入相应的蒸汽管网供汽轮机或其它生产工艺加热用，其余的蒸汽在汽轮机的后几级做功后排入凝汽器。

（3）背压式汽轮机

如图所示，蒸汽进入汽轮机膨胀作功后在大于一个大气压力下排出气缸，即P排＞P大气，其排出汽送入相应的蒸汽管阀。

（1） 多压式汽轮机

若工艺过程中有某一个压力的蒸汽用不完时，就把这股多余的蒸汽用管路注入汽轮机中的某个中间级内，与原来的蒸汽一起工作，这样就可以从多余的蒸汽中获得能量，得到一部分有用功，作为蒸汽热量的综合利用，称为注入式汽轮机。如图所示。

1. 按工作原理分类：

有冲动式、反动式、冲动与反动组合式汽轮机。 2. 按结构分类：

有单级汽轮机、多级汽轮机和速度级汽轮机。

4汽轮机的工作原理 4.1冲动式汽轮机：

冲动式汽轮机的最简单结构，叶轮上配装一圈动叶片与叶轮喷嘴配合在一起，构成一个作功的简单机械。我们把由喷嘴和与其相配合的动叶片构成的汽轮机作功单元称为级，由一个级组成的汽轮机叫单级汽轮机。

喷嘴又名静叶片，它是一个截面形状特殊且不断变化的通道。由锅炉或其它蒸汽发生器中所产生的蒸汽，进入喷嘴后蒸汽发生膨胀，消耗了蒸汽的压力能。即消耗了蒸汽的热能，蒸汽的压力与温度都下降了，而蒸汽的流速却增加了，获得了高速汽流。喷嘴的作用就是将蒸汽的热能转换成动能。

动叶片又称工作叶片，在叶片的外圆周上装满的一整圈叶片，常叫动叶栅。由喷嘴流出的高速汽流流过叶片时，其速度的大小及方向是一定的，汽流由于受到动叶片的阻碍（作用力），改变其原有速度的方向及大小，这时汽流必然给动叶片一个反作用力，推动叶片运动，将一部分动能转换成叶轮旋转的机械能。

由上述可知，在汽轮机连续工作过程中有两次能量转换，即热能→动能→机械能。

4.2速度级与压力级

前面已介绍了级的概念，从结构上看，汽轮机的一个级是由喷嘴（几个或整圆周布置的喷嘴）和一列动叶片组合起来的装置；从动作原理来看，就是造成高速汽流，并能将速度能转换成机械能，产生推力对外作功的基本单元。级可以分为压力级与速度级，简单介绍如下：

1.压力级

在可以利用的蒸汽能量很大的情况下，只有一个级不能充分利用这些能量，这时我们把喷嘴和动叶片组成的级串联在同一根轴上，将蒸汽的能量分别在若干个级中加以利用。从结构上看，就是一列喷嘴和一列动叶片，其后又一列喷嘴和一列动叶片，这样逐次排列下去，在第一列喷嘴进口处的蒸汽压力最高，以后逐次降低，这就是常见的多级汽轮机的结构形式，其中每个级，都叫做压力级。

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