汽輪機設備介紹

1、 汽輪機設備汽輪機設備 - 張澤強 2014.11.5 內(nèi)容導視 第一部分：汽輪機的歷史及型號分類。第二部分：汽輪機結(jié)構(gòu)介紹。 第三部分：汽輪機的事故處理。第一部分：汽輪機的歷史（一）、汽輪機裝置在國民經(jīng)濟中的地位：（一）、汽輪機裝置在國民經(jīng)濟中的地位：汽輪機是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成為汽輪機是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成為機械功機械功的旋轉(zhuǎn)式的旋轉(zhuǎn)式動力機械動力機械。又稱蒸汽透平。世界。又稱蒸汽透平。世界電量的電量的80% %以上是由汽輪機作為原動機生產(chǎn)的（火電和核電），同時在化工和石以上是由汽輪機作為原動機生產(chǎn)的（火電和核電），同時在化工和石油化工領域也有著廣泛的應用。因此，汽輪機在國民經(jīng)濟中占有重要的地

2、位。油化工領域也有著廣泛的應用。因此，汽輪機在國民經(jīng)濟中占有重要的地位。 汽輪機裝置的特點是單機功率大、熱經(jīng)濟性高、運行安全可靠、單位功率制造成本汽輪機裝置的特點是單機功率大、熱經(jīng)濟性高、運行安全可靠、單位功率制造成本低。低。 汽輪機：以水蒸汽為工質(zhì)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的高速旋轉(zhuǎn)式原動機。汽輪機是以蒸汽為工質(zhì)的旋轉(zhuǎn)式機械，主要用作發(fā)電原動機，也用來直接驅(qū)動各種泵、風機、壓縮機和船舶螺旋槳等。還可以利用汽輪機的還可以利用汽輪機的排汽或中間抽汽滿足生產(chǎn)和生排汽或中間抽汽滿足生產(chǎn)和生 活上的供熱需活上的供熱需要要. 。（二）、汽輪機發(fā)展概述（二）、汽輪機發(fā)展概述自自1883年第一臺軸流式汽輪機誕生至

3、今，汽輪機發(fā)展經(jīng)歷了兩個階段，第一階段是各年第一臺軸流式汽輪機誕生至今，汽輪機發(fā)展經(jīng)歷了兩個階段，第一階段是各類型汽輪機全面問世階段（類型汽輪機全面問世階段（18831925），），第二階段第二階段是向高參數(shù)、高效率、大容量是向高參數(shù)、高效率、大容量方向發(fā)展階段。方向發(fā)展階段。我國三大動力設備廠：哈爾濱汽輪機廠 上海汽輪機廠 東方汽輪機廠中小型汽輪機廠： 北京重型電機廠 青島汽輪機廠 武漢汽輪機廠工業(yè)汽輪機： 杭州汽輪機廠 燃氣輪機： 南京汽輪機廠(三三)、汽輪機的分類及型號、汽輪機的分類及型號汽輪機的分類:1、按工作原理分 級是汽輪機中最基本的做功單元（1）沖動式汽輪機 各級按照沖動原理設計

4、。蒸汽主要在噴嘴中膨脹或在動葉中只有少量膨脹的汽輪機。（2）反動式汽輪機 各級按沖動和反動原理設計。蒸汽在噴嘴中膨脹程度與在動葉中膨脹的程度相等的汽輪機。調(diào)節(jié)級采用沖動級，其它級均為反動級。汽輪機的工作原理“級級”是汽輪機中最基本的工作單元。在結(jié)構(gòu)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(gòu)成了汽輪機的基本作功單元，稱為汽輪機的“級級”單級沖動式汽輪機工作原理結(jié)構(gòu)立體圖單級沖動式汽輪機工作原理結(jié)構(gòu)立體圖（1）沖動作用原理沖動作用原理（Impulse turbines ）沖動力的定義：沖動力的定義：根據(jù)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

5、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：特點：蒸汽僅把從噴嘴中獲得的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械功，蒸汽在動葉通道中不膨脹，動葉通道不收縮（2）反動作用原理反動作用原理（Reaction turbines ）反動力定義：反動力定義：蒸汽在動葉汽道內(nèi)膨脹時對動葉的作用力。根據(jù)動量守恒定律，當氣體從容器中加速流出時，要對容器產(chǎn)生個與流動方向相反的力?；咎攸c：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(jié)構(gòu)上看動葉通道是逐漸收縮的。由于動葉片進出口蒸汽存在較大壓差，所以與沖動式汽輪機相比，反動式汽輪機軸向推力較大。因此一般都裝平衡盤以平衡軸向推力。汽輪機

6、的沖動式與反動式圖解2、按熱力特性分（1）凝汽式汽輪機 汽輪機排汽排入凝汽器的汽輪機。作功能力大，效率比較低。背壓真空，有凝汽器。有些小汽輪機沒有回熱系統(tǒng)，稱為純 凝汽式汽輪機。 （2）背壓式汽輪機 汽輪機排汽在高于大氣壓力下排出，排汽可供給工業(yè)或采暖熱負荷的用汽。無凝汽器。（3）抽汽式汽輪機 從汽輪機中間某級后抽出一定的可調(diào)參數(shù)、流量的蒸汽對外供熱，其余氣流排入凝汽器。（4）抽汽背壓式汽輪機 具有調(diào)整抽汽的背壓式汽輪機，調(diào)節(jié)抽汽和排汽都分別供熱用戶。（5）多壓式汽輪機 汽輪機的進汽不止一個參數(shù)在汽輪機的某中間級前又引入其它來源的蒸汽，與原來的蒸汽混合共同膨脹做功。中間再熱和無中間再熱。3、按

7、主蒸汽壓力分汽輪機類別主蒸汽壓力（MPa)低壓汽輪機0.121.5中壓汽輪機24高壓汽輪機610超高壓汽輪機1214亞臨界壓力汽輪機1618超臨界壓力汽輪機22.1超超臨界壓力汽輪機324、按汽流方向分、按汽流方向分1.軸流式汽輪機 組成汽輪機的各級葉柵沿軸向依次排列，汽流方向的總趨勢是軸向的，絕大多數(shù)汽 輪機都是軸流式汽輪機 。2.輻流式汽輪機 組成汽輪機的各級葉柵沿半徑方向依次排列，汽流方向的總趨勢是半徑方向的。5、按用途可分1.電站汽輪機 用于拖動發(fā)電機，汽輪發(fā)電機組需按供電頻率定轉(zhuǎn)速運行，故也稱為定轉(zhuǎn)速汽輪機， 主 要采用凝汽式汽輪機。也采用同時供熱供電的(抽汽式、背壓式)汽輪機，通常

8、稱它們?yōu)?熱電汽輪機或供熱式汽輪機。 2.工業(yè)汽輪機 用于拖動風機、水泵等轉(zhuǎn)動機械，其運行速度經(jīng)常是變動的，也稱為變轉(zhuǎn)速汽輪機。 3.船用汽輪機 用于船舶推進動力裝置，驅(qū)動螺旋槳。為適應倒車的需要，其轉(zhuǎn)動方向是可變的。4.凝汽式供暖汽輪機 在中低壓缸連通管上加裝蝶閥來調(diào)節(jié)供暖抽汽量，抽汽壓力不象調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機 那樣維持規(guī)定的數(shù)值，而是隨流量大小基本上按直線規(guī)律變化的。 背壓式汽輪機剖視圖凝式汽輪機剖視圖抽氣冷凝式汽輪機剖視圖汽輪機型號的表示方法（杭汽廠家） XX - XX XX-XX-3抽氣式機組代號E或者其他前區(qū)段的形式代號，H高壓，N常壓，HN前段高壓，后段中壓，M高速，W雙渦流后區(qū)段形

9、式代號，K凝汽式，GH高壓背壓式，GN常壓背壓式進汽缸內(nèi)的半徑轉(zhuǎn)子末級根部直徑三系列第一延長段長度第二延長段長度代號型式代號型式N常壓進氣K凝汽式G背壓式E抽氣H高壓W雙分流M高速HN無抽氣下面以杭汽的下面以杭汽的NG25/20為為例例進進行介行介紹紹： ：杭汽生產(chǎn)的三系列汽輪機主要有10 個基型：NK、NG、HG、ENK、ENG、HNK、HNG、EHNK、EHNG 和WK。這些基型中字母有其規(guī)定含義：N：正常進汽參數(shù)，最高為10.0Mpa(a),510H：高進汽參數(shù)，最高為14.0Mpa(a),540K：凝汽式汽輪機G：背壓式汽輪機E：抽汽式汽輪機WK：雙分流凝汽式汽輪機，進汽參數(shù)最高為1.

10、6Mpa(a),420第二部分：汽輪機本體結(jié)構(gòu)汽輪機本體是完成蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機械能的汽輪機組的基本部分，即汽輪機本身。它與調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)、油系統(tǒng)、凝汽系統(tǒng)以及其他輔助設備共同組成汽輪機組。 汽輪機本體由固定部分（靜子）和轉(zhuǎn)動部分（轉(zhuǎn)子）組成。1、固定部分包括汽缸、隔板、噴嘴、汽封、緊固件和軸承等。2、轉(zhuǎn)動部分包括主軸、葉輪或輪鼓、葉片和聯(lián)軸器等。3、固定部分的噴嘴、隔板與轉(zhuǎn)動部分的葉輪、葉片組成蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機械能的通流部分。4、汽缸是約束高壓蒸汽不得外泄的外殼。汽輪機本體還設有汽封系統(tǒng)。凝式汽輪機小型汽輪機實物圖抽汽冷凝式透平調(diào)速閥的油動機汽輪機的級1、汽輪機的級：由一列噴嘴葉柵和其后緊鄰的一

11、列動葉柵構(gòu)成的工作單元。2、在噴嘴通道內(nèi)，蒸汽膨脹壓力降低，溫度降低，汽流速度加快，可見蒸汽從噴嘴的進口到出口實現(xiàn)了由熱能向動能的轉(zhuǎn)換。高速流動的蒸汽由噴嘴出口進入動葉，給予動葉以沖動力，通常汽流在動葉槽道中繼續(xù)膨脹，并轉(zhuǎn)變方向，當汽流離開動葉槽道時，它給葉片以反動力，這兩個力的合力，推動動葉帶動動葉輪和軸旋轉(zhuǎn)，做出機械功。隔板和噴嘴汽輪機中隔板的作用是將汽輪機各級隔離開來，并固定噴嘴和阻止各級間的漏汽。隔板是由隔板外緣、噴嘴和隔板體構(gòu)成的圓形板狀組合體。隔板按照制造方法的不同可以分為鑄造隔板、焊接隔板和組合隔板三種。目前大型汽輪機普遍采用焊接隔板。焊接隔板是將預先加工好的噴嘴葉柵焊接在隔板體

12、和外緣之間制成。隔板通常做成水平對分形式，汽輪機的主軸穿過其內(nèi)圓孔。噴嘴的作用是對蒸汽進行加速，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽堋?動 葉汽輪機動葉是固定在葉輪上的。動葉是完成將蒸汽動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的重要部件。按照動葉橫截面積沿葉高的變化規(guī)律，將動葉分為等截面葉片和變截面葉片。等截面葉片的截面積沿葉高是不變的，變截面葉片的截面積沿葉高按照一定的規(guī)律減小，即葉片繞各截面形心連續(xù)發(fā)生扭轉(zhuǎn)，通常又稱為扭曲葉片。 套裝轉(zhuǎn)子 焊接轉(zhuǎn)子組合轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子實物照片汽汽 缸缸汽缸是汽輪機的外殼。按照承受壓力的不同,可以分為高壓缸、中壓缸和低壓缸。汽缸內(nèi)部裝有隔板、噴嘴等部件。汽缸都為上下兩部分對分形式，用螺栓將上下兩部分連接起來。

13、汽輪機轉(zhuǎn)子穿過汽缸，轉(zhuǎn)子上裝有葉輪、動葉。每列噴嘴后面都對應一列動葉。 汽輪機汽缸聯(lián)軸器聯(lián)軸器也叫靠背輪或?qū)?。它的作用是連接汽輪機各轉(zhuǎn)子以及汽輪機轉(zhuǎn)子與壓縮機機轉(zhuǎn)子，借以將蒸汽作用在汽輪機轉(zhuǎn)子上的扭矩傳遞給壓縮機轉(zhuǎn)子，使壓縮機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生機械能1、2-剛性聯(lián)軸器（對輪）；3-螺栓；4-墊圈；5-鍵；6、7-轉(zhuǎn)子軸承（支撐轉(zhuǎn)子）支持油膜形成過程徑向軸承推力軸承推力軸承推力軸承是用來承受轉(zhuǎn)子的軸向推力，并確定轉(zhuǎn)子的軸向位置，從而保證動靜件之間的軸向間隙在允許范圍內(nèi)。大型汽輪機通常都采用高中壓缸反向布置以及低壓缸分流等措施，但由于高中壓缸的軸向推力不可能做到完全平衡，故其軸向推力仍具有較大的

14、數(shù)值。第三部分：汽輪機的事故處理第一節(jié) 汽輪機振動：葉片振動轉(zhuǎn)子振動一、振動過大的危害和后果二、振動發(fā)生的原因（一）中心不正（二）質(zhì)量不平衡（三）油膜振蕩 (四）氣隙振動第一節(jié)第一節(jié) 汽輪機振動汽輪機振動運行過程中引起轉(zhuǎn)子突然振動的常見原因：不平衡離心力不平衡離心力掉葉片或轉(zhuǎn)子部件損傷 汽缸有打擊聲，振動增大后很快消失或穩(wěn)定在較以前高的水平上；動靜碰磨引起轉(zhuǎn)子熱彎曲動靜碰磨引起轉(zhuǎn)子熱彎曲 上下缸溫差大，脹差大，主汽溫下降很快，轉(zhuǎn)子振動增大很快；油膜振蕩 轉(zhuǎn)子振動加大，軸瓦伴有敲擊聲；運行中監(jiān)視軸振、軸承振動在允許范圍內(nèi)第二節(jié)第二節(jié) 汽輪機葉輪結(jié)垢事故汽輪機葉輪結(jié)垢事故一、現(xiàn)象 （蒸汽的品質(zhì)）（

15、1）汽輪機轉(zhuǎn)速下降，開大主汽閥仍達不到要求；（2）汽輪機拖動機組入口壓力上漲；（3）汽輪機排氣溫度上漲；（4）汽輪機入口蒸汽量下降，開大主汽閥也達不到正常流量；總的來說就是汽輪機沒勁。二、產(chǎn)生原因蒸汽品質(zhì)達不到要求；蒸汽中全硅，游離硅超標；蒸汽中鈣鎂鈉等金屬離子超標;三、處理措施：（1）在線處理：濕蒸汽清洗。（2）停車處理。第三節(jié) 汽輪機軸彎曲事故一、軸彎曲的原因（一）動靜部分磨擦動靜部分磨擦，局部受熱產(chǎn)生彎曲；而在一階臨界轉(zhuǎn)速下，彎曲會加劇摩擦，可能造成永久性彎曲。（二）水沖擊汽缸進水后，汽缸與轉(zhuǎn)子急劇冷卻，造成汽缸變形，轉(zhuǎn)子彎曲。二、預防措施運行方面：（1）滿足熱態(tài)啟動的限制 （2）嚴禁在

16、轉(zhuǎn)子不動的情況下向軸封供汽或暖機（3）啟動升速過程中，如在非臨界轉(zhuǎn)速下出現(xiàn)較大的振動，應及時判斷，果斷停機，防止事故擴大；（4）停機后，記錄惰走時間并與以往記錄作比較，應定期記錄盤車電流、大軸晃動、上下缸溫差、脹差等，嚴防低溫蒸汽和水漏入汽缸。一般情況下如真空按一定規(guī)律下降，轉(zhuǎn)子的惰走曲線不應發(fā)生變化，因此可借此曲線判斷某些故障，如惰走時間急劇減小，可能是軸瓦磨損或動靜部件發(fā)生摩擦；如惰走時間延長，可能是汽門關閉不嚴或抽汽管道閥門不嚴。第四節(jié) 汽輪機組超速事故一、現(xiàn)象 轉(zhuǎn)速表超過上限并持續(xù)上升,達到調(diào)速器超速跳閘轉(zhuǎn)數(shù)或機械跳閘轉(zhuǎn)數(shù)引發(fā)停 車。二、原因油質(zhì)不良。使調(diào)節(jié)或保安系統(tǒng)動作不正常；調(diào)節(jié)系

17、統(tǒng)調(diào)整不良，不能維持機組空轉(zhuǎn)；拖動機組負荷調(diào)整不當，降負荷過快而DCS主汽閥手動未及時發(fā)現(xiàn)調(diào)整;蒸汽品質(zhì)不良，自動主汽門或調(diào)節(jié)汽門閥桿卡澀；抽汽逆止門、高壓排汽逆止門卡澀或漏氣。三、防止措施調(diào)解、保安系統(tǒng)加強油質(zhì)監(jiān)督加強汽，水品質(zhì)監(jiān)督定期進行調(diào)節(jié)、保安系統(tǒng)試驗（1）調(diào)節(jié)系統(tǒng)試驗；（2）保安系統(tǒng)試驗。 正常運行中應該定期進行速關閥和危急保安器的充油試驗。（3）調(diào)節(jié)汽門嚴密性試驗和關閉試驗。試驗要求單獨一種閥門最大漏氣量所引起的轉(zhuǎn)速不大于1000轉(zhuǎn)/分。第五節(jié) 軸瓦燒毀事故一、軸瓦燒毀的事故現(xiàn)象一、軸瓦燒毀的事故現(xiàn)象（1）軸瓦烏金溫度、潤滑油回油溫度升高；一旦油膜破壞，機）軸瓦烏金溫度、潤滑油回油

18、溫度升高；一旦油膜破壞，機組振動增大，軸瓦冒煙。組振動增大，軸瓦冒煙。（2）軸向位移增大，甚至保護動作。）軸向位移增大，甚至保護動作。二、軸瓦燒毀的原因及危害二、軸瓦燒毀的原因及危害 1 軸向推力增大蒸汽帶水、汽缸進水；蒸汽品質(zhì)不良，葉片結(jié)軸向推力增大蒸汽帶水、汽缸進水；蒸汽品質(zhì)不良，葉片結(jié)垢；垢； 2 負荷過大；負荷過大； 3 潤滑油壓過低，油量偏小或斷油；油質(zhì)不合格；潤滑油壓過低，油量偏小或斷油；油質(zhì)不合格；危害：軸瓦烏金燒毀，轉(zhuǎn)子軸頸損壞，汽輪機動靜碰磨等。危害：軸瓦烏金燒毀，轉(zhuǎn)子軸頸損壞，汽輪機動靜碰磨等。三、預防措施運行中監(jiān)視潤滑油壓力、溫度及回油量，并保證有凈化系統(tǒng)工作正常，油質(zhì)合格；防止油系統(tǒng)切換是發(fā)生誤操作；軸封工作正常，防止?jié)櫥蛶环乐馆S向推力過大或轉(zhuǎn)子異常振動；軸瓦烏金