【正文】 汽輪機設(shè)備及運行 機械與電力工程系 緒論 ? 電力工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位： 是國民經(jīng)濟的一項基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是國民經(jīng)濟發(fā)展的先行行業(yè)。 ? 電力生產(chǎn)的形式： a： 火力發(fā)電 —— 汽輪發(fā)電機組 b：水利發(fā)電 —— 水輪機 c： 核能發(fā)電 —— 汽輪發(fā)電機組 d：其 他 —— 生物能、風能、潮汐能 緒論 ? 火電廠基本概念 （一） 能量轉(zhuǎn)換過程 燃料化學能 → 蒸汽熱能 → 機械能 → 電能 （二）火電廠三大主機 鍋 爐：將燃料的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮? 汽輪機： 將鍋爐產(chǎn)生的蒸汽熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)子 的旋轉(zhuǎn)機械能 發(fā)電機：將旋轉(zhuǎn)機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔? 緒論 ? 汽輪機的概念： 是一種將蒸汽熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的外燃式高速旋轉(zhuǎn)原動機 ? 汽輪機特點： 單機功率大、效率高、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長 ? 汽輪機的用途： 發(fā)電廠的原動機；驅(qū)動泵、風機、壓氣機 一、汽輪機裝置在電廠中的地位 鍋 爐 發(fā) 電 機 蒸 汽 化學能 (燃料 ) 熱能 機械能 電能 一、汽輪機裝置在電廠中的地位 二、汽輪機的發(fā)展概述 ? 世界第一臺汽輪機誕生 ，拉瓦爾（瑞典） 這是一臺單機功率僅為 。 、輻流式汽輪機、背壓汽輪機 ? 國外汽輪機制造企業(yè) —— 沖動式 —— 反動式 大西洋公司 —— 反動式、沖動式 二、汽輪機的發(fā)展概述 ? 國內(nèi)汽輪機制造企業(yè) ： 哈氣、上汽、東汽 b. 工業(yè)汽輪機： 杭州汽輪機廠 ： 南京汽輪機廠 二、汽輪機的發(fā)展概述 ? 發(fā)展趨勢 （ 1）增大單機功率 （ 2）提高蒸汽參數(shù) （ 3）采用中間再熱 （ 4）提高機組的運行水平 三、汽輪機的分類 按工作原理分 沖動式汽輪機 反動式汽輪機 按熱力特性分 凝汽式汽輪機 背壓式汽輪機 抽汽式汽輪機 抽汽背壓式汽輪機 多壓式汽輪機 按主蒸汽壓力分 汽輪機類別 主蒸汽壓力（ MPa) 低壓汽輪機 ~ 中壓汽輪機 2~4 高壓汽輪機 6~10 超高壓汽輪機 12~14 亞臨界壓力汽輪機 16~18 超臨界壓力汽輪機 超超臨界壓力汽輪機 32 ? 汽輪機型號的表示方法 汽輪機型號的組成為： Δ XX XX XX 變型設(shè)計次序 蒸汽參數(shù) 額定功率 型式 例 ： 300MW凝汽式汽輪機 ,主蒸汽壓力為 ，溫度為538186。C,再熱蒸汽溫度 538186。C。 汽輪機型式代號見下表： 代號 型式 代號 型式 N 凝汽式 CB 抽汽背壓式 B 背壓式 CY 船用 C 一次調(diào)整抽汽式 Y 移動式 CC 兩次調(diào)整抽汽式 HN 核電汽輪機 四、汽輪機有關(guān)功率的定義 ? 電力行業(yè)對汽輪機發(fā)電機組功率的定義： （ 1）額定功率（ TRL，銘牌功率） —— 額定蒸發(fā)量 （ 2）最大連續(xù)功率（ TMCR） —— 額定蒸發(fā)量 （ 3）熱耗率驗收功率（ THC） （ 4）閥門全開功率（ VWO） —— 鍋爐最大連續(xù)出力 （ 5）最經(jīng)濟連續(xù)功率（ ECR） 五、現(xiàn)代汽輪機的結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)動部分：主軸、葉輪、動葉片、聯(lián)軸器 靜止部分：汽缸、隔板、靜葉、軸承 六、本書的內(nèi)容： 內(nèi)容 ?原理 （第一章） ?結(jié)構(gòu) ?運行 （第五、六章） 本體（第二章） 輔機 凝汽設(shè)備（第四章） 調(diào)節(jié)保護（第三章） 第一章 汽輪機級的工作原理 ? 級是汽輪機中最基本的工作單位 ? 級由靜葉柵（噴嘴柵）和動葉柵組成 ? 本章著重闡述單級汽輪機的工作原理 第一節(jié)概述 一、汽輪機通流部分結(jié)構(gòu) 通流部分：蒸汽流動做功的通道 通流部分的結(jié)構(gòu)： 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(yīng)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。 1軸 2葉輪 3動葉柵 4噴嘴 二、沖動作用原理和反動作用原理 （一） 沖動作用原理 ? 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(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 （一）沖動作用原理 ? 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(chǎn)生一個輪周方向的沖動力 F1，該力對動葉作功使動葉轉(zhuǎn)動 （二）反動作用原理 ? 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。 ? 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。 從作用力方面分析原理 ? 蒸汽流經(jīng)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(chǎn)生沖動力 F1 ? 蒸汽在動葉中繼續(xù)膨脹，壓力降低，所產(chǎn)生的焓降轉(zhuǎn)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(chǎn)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(zhuǎn)作功。 動葉通道是逐漸收縮的 基本概念 ? 級滯止理想焓降： 0點是級前的蒸汽狀態(tài)點， 0*點是汽流被等熵滯止到初速等于零的狀態(tài)， pp2分別為噴嘴出口壓力和動葉出口壓力，蒸汽在級內(nèi)從滯止狀態(tài)0*等熵膨脹到 p2時的焓降稱為級的滯止理想焓降 ? 級理想焓降： 蒸汽在級內(nèi)從 0點等熵膨脹到 p2時的焓降 稱為級的理想焓降。 th?三、反動度和級的類型 二、反動度和級的類型 汽輪機的反動度 蒸汽在動葉通道內(nèi)膨脹時的理想焓降 ?hb， 和在整個級的滯止理想焓降 ?ht* 之比，即 *tbm hh????bnbbnbm hhhhhh???????????***tmb hh ???? ? ? ** 1 tmn hh ?????反動度 ? 反動度： 表示蒸汽在動葉通道內(nèi)膨脹程度大小的指標。 ? 它等于蒸汽在動葉通道中的理想焓降與噴嘴的滯止理想焓降和動葉通道中理想焓降之和的比值 ? 級的平直徑處（即 1/2葉高處）的反動度用 Ωm表示，其表達式為： （二）汽輪機級的類型和特點 分類 級的類型及特點 汽輪機的級可分為沖動級和反動級兩大類 沖動級 沖動級又分： 純沖動級、帶反動度的沖動級速度級 1) 純沖動級： 反動度為零的級稱為純沖動級 ? 工作特點： 是蒸汽只在噴嘴中膨脹，在動葉通道中不膨脹 ? 結(jié)構(gòu)特點： 動葉葉型近似對稱彎曲，作功能力大，但效率比帶反動度的沖動級低。 ? 現(xiàn)代沖動式汽輪機中廣泛采用具有一定反動度的沖動級，簡稱為沖動級 ? 工作特點 :蒸汽的膨脹主要噴嘴中進行，在動葉通道中僅有小部分膨脹，產(chǎn)生的反動力較小，主要利用沖動力作功 ? 結(jié)構(gòu)特點： 作功能力比反動級的大，效率又比純沖動級高。 帶反動度的沖動級 ? 定義： 蒸汽在級中的理想焓降平均分配在噴嘴和動葉通道中的級稱為反動級 ? 工作特點： 蒸汽在噴嘴和動葉通道中的膨脹程度相等，作功的力沖動力和反動力各占一半 ? 結(jié)構(gòu)特點： 動葉葉型與噴嘴葉型完全相同。反動級的效率高于沖動級，但整級的理想焓降較小。 反動級 調(diào)節(jié)級 ? 噴嘴調(diào)節(jié)： 多數(shù)汽輪機采用改變第一級噴嘴面積的方法調(diào)節(jié)進汽量，稱之為噴嘴調(diào)節(jié)。 ? 調(diào)節(jié)級： 中、小容量汽輪機的調(diào)節(jié)級噴嘴調(diào)節(jié)汽輪機的第一級稱為調(diào)節(jié)級，一般采用復速級。大容量汽輪機多采用單列沖動級 。 ? 還把汽輪機的級分為 速度級 和 壓力級 兩種。 ? 速度級 :為使充分利用余速，在兩列動葉之間裝設(shè) — 列導向葉片，排汽經(jīng)過導向葉片后改變方向，進入第二列動葉繼續(xù)作功。這種級稱為 速度級。 ? 復速級： 同一葉輪上裝有兩列動葉片的雙列速度級，又稱為復速級。 ? 工作特點： 蒸汽主要在噴嘴中膨脹加速：動葉通道和導向葉片通道中基本不膨脹，焓降大、效率較低。用于單級汽輪機和中、小型多級汽輪機的第一級。 復速級 第二節(jié) 蒸汽在級內(nèi)的流動 ?基本假設(shè) （ 1）蒸汽在級內(nèi)的流動是穩(wěn)定流動 （ 2）蒸汽在級內(nèi)的流動是一元流動 （ 3）蒸汽在級內(nèi)的流動是絕熱流動 ? 一、可壓縮流體一元流動的基本方程 ： v 連續(xù)性方程： 微分形式： AcG ?? 0??? ??dcdc