汽輪機(jī)原理 緒論

1汽輪機(jī)原理

PrincipleofSteamTurbine2緒論

三、汽輪機(jī)的發(fā)展史六、汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)一、教材及參考資料

二、課程簡(jiǎn)介四、汽輪機(jī)的分類五、汽輪機(jī)的型號(hào)與表示方法3靳智平.電廠汽輪機(jī)原理及系統(tǒng).中國電力出版社,2006黃樹紅.汽輪機(jī)原理.中國電力出版社,2008沈士一.汽輪機(jī)原理.中國電力出版社,1992康松.汽輪機(jī)原理習(xí)題集.水利電力出版社,1988一、教材及參考資料

二、課程簡(jiǎn)介

汽輪機(jī)又名蒸汽透平，是以蒸汽為工質(zhì)的旋轉(zhuǎn)式機(jī)械，主要用作發(fā)電原動(dòng)機(jī)，也用來直接驅(qū)動(dòng)各種泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和船舶螺旋槳等。其排汽或中間抽汽可用來滿足生產(chǎn)和生活上的供熱需要。5汽輪機(jī)是火電廠及核電廠最主要熱力設(shè)備之一，是熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的典型原動(dòng)機(jī)?！镀啓C(jī)原理》是本專業(yè)方向一門主要的專業(yè)課。通過該課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握汽輪機(jī)的基本原理，為將來從事運(yùn)行、管理、試驗(yàn)、調(diào)整、改造和科研工作打好必要的理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)理論分析、解決工程問題等的實(shí)踐能力。性質(zhì)及目的《汽輪機(jī)原理》課程內(nèi)容包括汽輪機(jī)的工作原理、變工況特性、強(qiáng)度與振動(dòng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及凝汽設(shè)備。學(xué)完本課程后能運(yùn)用汽輪機(jī)的基礎(chǔ)理論，進(jìn)行汽輪機(jī)通流部分熱力核算、機(jī)組變工況特性分析、經(jīng)濟(jì)性分析、主要零部件的強(qiáng)度和振動(dòng)分析以及調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作特性分析等。主要內(nèi)容二、課程簡(jiǎn)介6二、課程簡(jiǎn)介第一章汽輪機(jī)級(jí)的工作原理第二章多級(jí)汽輪機(jī)第三章汽輪機(jī)的變工況第四章汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)第五章供熱式汽輪機(jī)第六章汽輪機(jī)主要零件結(jié)構(gòu)與振動(dòng)第七章汽輪機(jī)凝汽設(shè)備及系統(tǒng)第八章汽輪機(jī)運(yùn)行課程目錄7

電能是怎樣產(chǎn)生的？

火力發(fā)電水力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電核能發(fā)電蒸汽-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)地?zé)岚l(fā)電太陽能發(fā)電。。。。。。三、汽輪機(jī)的發(fā)展史82008年火電裝機(jī)達(dá)60286萬千瓦，約占當(dāng)年總裝機(jī)75.87%。

2009年火電裝機(jī)達(dá)65108萬千瓦，約占當(dāng)年總裝機(jī)74.60%。

2010年火電裝機(jī)達(dá)70697萬千瓦，約占當(dāng)年總裝機(jī)73.68%。

2011年火電裝機(jī)達(dá)76546萬千瓦，約占當(dāng)年總裝機(jī)的72.5%。

2012年火電裝機(jī)達(dá)81917萬千瓦，約占當(dāng)年總裝機(jī)的71.5%。

火力發(fā)電一直是我國電力的主力軍！三、汽輪機(jī)的發(fā)展史9一、火電廠基本概況火電廠外觀燃煤電廠生產(chǎn)過程示意圖三、汽輪機(jī)的發(fā)展史10一、火電廠基本概況(1)能量轉(zhuǎn)換過程

燃料化學(xué)能→蒸汽熱能→蒸汽動(dòng)能→機(jī)械能→電能

鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)

蒸汽化學(xué)能(燃料)電能三、汽輪機(jī)的發(fā)展史動(dòng)能熱能機(jī)械能11一、火電廠基本概況(2)火電廠三大主機(jī)①鍋爐：將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮?②汽輪機(jī)：將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，再將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機(jī)械能.現(xiàn)代火力發(fā)電廠中應(yīng)用最廣泛的原動(dòng)機(jī)！③發(fā)電機(jī)：將旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能.①②③三、汽輪機(jī)的發(fā)展史12二、汽輪機(jī)的發(fā)展史（一）國外的發(fā)展①第一臺(tái)單級(jí)沖動(dòng)式汽輪：1883年瑞典的拉瓦爾設(shè)計(jì)制造②第一臺(tái)單級(jí)反動(dòng)式汽輪機(jī)：1884年英國的帕森斯設(shè)計(jì)制造③20世紀(jì)60年代，世界工業(yè)發(fā)達(dá)的國家的汽輪機(jī)已達(dá)500—600MW等級(jí)水平④1972年，1300MW雙軸全速汽輪機(jī)在美國投入運(yùn)行（瑞士BBC公司制造，主蒸汽壓力24MPa，蒸汽溫度538℃，3600rpm）⑤1974年，1300MW單軸半速（1500rpm）飽和蒸汽參數(shù)汽輪機(jī)投入運(yùn)行（西德KWU公司制造）⑥1982年，世界上最大的1200MW單軸全速汽輪機(jī)在前蘇聯(lián)投入運(yùn)行（主蒸汽壓力24Mpa，蒸汽溫度540℃）⑦前蘇聯(lián)цкти正在全力推進(jìn)2000MW的高參數(shù)全速汽輪機(jī)的開發(fā)工作。。三、汽輪機(jī)的發(fā)展史13注：臨界壓力：22.12MPa,臨界溫度：374.15℃

第一臺(tái)試驗(yàn)性超臨界125MW機(jī)組（31MPa,621/566/538℃）,1957年在美國投運(yùn)。第二臺(tái)超臨界325MW機(jī)組（34.4MPa,649/566/566℃）,1959年在美國投運(yùn)。參數(shù)\年代20世紀(jì)初期30年代40年代50年代60年代90年代20052015蒸汽溫度℃250~370400~430480~500500~535538~566538~566566~593610~613700~720蒸汽壓力MPa0.8~1.01.5~3.03.0~8.08~14亞臨界亞臨界超臨界33.540再熱次數(shù)一次二次二次二次國外火電機(jī)組蒸汽參數(shù)的發(fā)展三、汽輪機(jī)的發(fā)展史14二、汽輪機(jī)的發(fā)展史（二）國內(nèi)的發(fā)展①1955年，上海汽輪機(jī)廠制造第一臺(tái)中壓6MW的汽輪機(jī)②20世紀(jì)60~70年代，陸續(xù)生產(chǎn)了12MW、25MW、50MW、100MW、125MW、200MW、300MW汽輪機(jī)③20世紀(jì)80年代，從美國西屋公司引進(jìn)了300MW、600MW汽輪機(jī)成套技術(shù)目前國內(nèi)的汽輪機(jī)組以300MW、600MW為主力機(jī)型④目前，已能制造600~1000MW的超超臨界參數(shù)的汽輪機(jī)⑤中國第一臺(tái)超臨界900MW機(jī)組(24.95/538/566)—外高橋Ⅱ期-2X900MW超臨界2003/2004投運(yùn)⑥中國首個(gè)1000MW超超臨界機(jī)組(26.25/600/600)—#1、#2機(jī)已于2006年底在浙江華能玉環(huán)成功投運(yùn)。三、汽輪機(jī)的發(fā)展史15低參數(shù)中參數(shù)高參數(shù)超高參數(shù)亞臨界參數(shù)初壓/MPa初溫/℃發(fā)電功率/MW1.33.59.013.516.5340435535550,535550,5351.5—36—2550—100125,200200,300,600亞臨界及以下參數(shù)的機(jī)組(汽輪機(jī)進(jìn)口參數(shù))三、汽輪機(jī)的發(fā)展史16超臨界參數(shù)機(jī)組(鍋爐出口參數(shù))機(jī)組類型蒸汽壓力MPa蒸汽溫度℃電廠效率%供電煤耗g/kWh亞臨界機(jī)組17.0540/54038324超臨界機(jī)組25.5567/56741300高溫超臨界25.0600/60044278超超臨界機(jī)組30.0600/600/60048256高溫超超臨界30.070057215我國超臨界機(jī)組的參數(shù)尚未形成標(biāo)準(zhǔn)系列。三、汽輪機(jī)的發(fā)展史17三、汽輪機(jī)制造工業(yè)美國通用電氣公司(GE)、西屋電氣公司(WH)日本日立制作所、東芝電器會(huì)社、三菱重工株式會(huì)社法國阿爾斯通-大西洋公司瑞士BBC公司中國哈爾濱汽輪機(jī)廠、上海汽輪機(jī)廠、東方汽輪機(jī)廠、北京重型電機(jī)廠、青島汽輪廠、武漢汽輪發(fā)電機(jī)廠、杭州汽輪機(jī)廠、南京汽輪發(fā)電機(jī)廠三、汽輪機(jī)的發(fā)展史18四、汽輪機(jī)的主要技術(shù)發(fā)展采用大容量機(jī)組

提高機(jī)組的自動(dòng)化水平和運(yùn)行水平提高蒸汽初參數(shù)普遍采用中間再熱采用聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)（IntegratedGasificationCombinedCycle

）三、汽輪機(jī)的發(fā)展史19采用大容量機(jī)組3000r/min全速單軸最大容量1200MW3600r/min全速單軸最大容量1000MW（Toshiba）1500r/min半速單軸最大容量1550MW1800r/min半速單軸最大容量1380MW四、汽輪機(jī)的主要技術(shù)發(fā)展采用大容量機(jī)組有什么優(yōu)勢(shì)？（1）降低單位功率的投資成本比如：汽輪機(jī)機(jī)組功率千瓦造價(jià)

800MWvs500MW低17%1200MWvs800MW低15%—20%（2）單機(jī)功率越大，機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性越好。例如：600MW機(jī)組vs125MW機(jī)組熱耗率低276kJ/kW?h

節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤4萬噸/年三、汽輪機(jī)的發(fā)展史20采用大容量機(jī)組3000r/min全速葉片：鋼制1220mm;鈦合金1415mmSiemens正在研制：1675-1830mm葉片→容量超過1700MW。凝汽式汽輪機(jī)的功率：提高機(jī)組容量有什么措施？（1）提高進(jìn)汽量D0增大通流面積，增加末級(jí)動(dòng)葉片長(zhǎng)度3000r/min全速葉片：哈爾濱汽輪機(jī)廠制造了1200mm末級(jí)葉片(2005年)目前國內(nèi)最長(zhǎng)國電泰州電廠:1219.8mm1500r/min半速葉片：1000MW等級(jí)核電汽輪機(jī)1710mm末級(jí)葉片（2011）三、汽輪機(jī)的發(fā)展史國外21采用大容量機(jī)組凝汽式汽輪機(jī)的功率：提高機(jī)組容量有什么措施？（1）提高進(jìn)汽量D0增大通流面積，增加末級(jí)動(dòng)葉片長(zhǎng)度（2）提高整機(jī)的理想比焓降ΔHt

提高蒸汽初參數(shù)，降低終參數(shù)蒸汽初、終參數(shù)還會(huì)對(duì)機(jī)組循環(huán)熱效率的產(chǎn)生影響！三、汽輪機(jī)的發(fā)展史220300350400450500550ηt%35363738394032145T1T1’蒸汽初溫對(duì)循環(huán)熱效率的影響sT初溫

t℃三、汽輪機(jī)的發(fā)展史23550℃500℃400℃350℃0.480.440.400.36s325411`TT1ηT036912151821初壓p1MPa蒸汽初壓對(duì)循環(huán)熱效率的影響三、汽輪機(jī)的發(fā)展史2424681012141618200.400.410.420.430.440.450.460.470.48p2

kPa14532ss1s3s3’T0T1T背壓對(duì)循環(huán)熱效率的影響ηt三、汽輪機(jī)的發(fā)展史25電廠

項(xiàng)目蒸汽參數(shù)機(jī)組效率,%投運(yùn)年份丹麥Vesk電廠407MW25.1MPa,560℃/560℃45.31992法國STAUDINGE廠550MW25MPa,540℃/560℃42.51992德國ROSTOCK電廠559MW25MPa,540℃/560℃42.51994韓國500MW24MPa,538℃/538℃41石洞口二廠600MW24.2MPa,538℃/566℃41.091992日本松蒲電廠1000MW25.2MPa,598℃/596℃441997丹麥Nordjylland電廠410MW28.5MPa,580℃/580℃/580℃471998西門子設(shè)計(jì)400-1000MW27.5MPa,589℃/600℃>451999歐洲FutureⅠ33.5MPa,610℃/630℃>502005歐洲FutureⅡ40.0MPa,700℃/720℃52-552015平圩電廠600MW(

亞臨界)17MPa,537℃/537℃36.91989三、汽輪機(jī)的發(fā)展史26制約因素是什么？材料！采用大容量機(jī)組提高機(jī)組容量有什么措施？（1）提高進(jìn)汽量D0增大通流面積，增加末級(jí)動(dòng)葉片長(zhǎng)度（2）提高整機(jī)的理想焓降ΔHt

提高蒸汽初參數(shù)，降低終參數(shù)全速末級(jí)葉片（1200mm~1300mm)———正在研制：1675-1830mm運(yùn)行汽溫（600℃~650℃）

————正在研究（700℃）汽輪機(jī)的容量可不可以想設(shè)計(jì)成多大就多大？汽輪機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)？工質(zhì)是高溫高壓的蒸汽，動(dòng)葉片處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)！目前發(fā)展瓶頸主要在材料上，材料問題解決了，單機(jī)的功率就可以更大。對(duì)葉片材料強(qiáng)度及承受高溫蠕變的性能要求很高！三、汽輪機(jī)的發(fā)展史27

除了火力發(fā)電汽輪機(jī)外，現(xiàn)代核電站汽輪機(jī)的數(shù)量正在快速增加；此外，利用地?zé)岚l(fā)電、利用太陽能的發(fā)電，利用海洋溫差發(fā)電等新能源利用方面的汽輪機(jī)也在試驗(yàn)研究中。另外，在汽輪機(jī)設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行過程中，采用新的理論和技術(shù)，以改善汽輪機(jī)的性能，也是未來汽輪機(jī)研究的一個(gè)重要內(nèi)容。例如：氣體動(dòng)力學(xué)方面的三維流動(dòng)理論，濕蒸汽雙相流動(dòng)理論；設(shè)計(jì)、制造工藝、試驗(yàn)測(cè)量和運(yùn)行監(jiān)測(cè)等方面的電子計(jì)算機(jī)技術(shù)；壽命監(jiān)控方面的超聲檢查和耗損計(jì)算以及新結(jié)構(gòu)、新工藝和新材料等。能動(dòng)專業(yè)發(fā)展前景廣闊！三、汽輪機(jī)的發(fā)展史28四、汽輪機(jī)的分類1、按工作原理分沖動(dòng)式汽輪機(jī)反動(dòng)式汽輪機(jī)2、按熱力特性分凝汽式汽輪機(jī)N背壓式汽輪機(jī)B抽汽式汽輪機(jī)C抽汽背壓式汽輪機(jī)CB多壓式汽輪機(jī)29汽輪機(jī)類別主蒸汽壓力（MPa)低壓汽輪機(jī)0.12~1.5中壓汽輪機(jī)2~4高壓汽輪機(jī)6~10超高壓汽輪機(jī)12~14亞臨界壓力汽輪機(jī)16~18超臨界壓力汽輪機(jī)>22.1超超臨界壓力汽輪機(jī)>323、按主蒸汽壓力分四、汽輪機(jī)的分類30變型設(shè)計(jì)次序ΔXX-XX-XX蒸汽參數(shù)額定功率型式例：N300-16.7/538/538300MW凝汽式汽輪機(jī),主蒸汽壓力為16.7MPa，溫度為538℃,再熱蒸汽溫度538℃。五、汽輪機(jī)的型號(hào)與表示方法汽輪機(jī)型號(hào)的組成為：31汽輪機(jī)型式代號(hào)見下表