【正文】 在多級(jí)汽輪機(jī)中，可僅采用沖動(dòng)級(jí)或采用反動(dòng)級(jí)或沖動(dòng)級(jí)和反動(dòng)級(jí)的組合。這對(duì)于渦輪機(jī)、壓縮機(jī)、泵和吹灰器是一樣的。動(dòng)葉出口的蒸汽相對(duì)速度 (W 2)大于動(dòng)葉入口的蒸汽相對(duì)速度 (W1)：這是由于動(dòng)葉的焓降導(dǎo)致通過動(dòng)葉的速度增加。對(duì)于反動(dòng)度為 50%的級(jí)，可看出它的出口和入口速度三角形也是對(duì)稱的。 反動(dòng)度為 50%或一半的渦輪機(jī)有一些特殊的特點(diǎn)。轉(zhuǎn)子上既有能量傳遞又有能量轉(zhuǎn)變。 在轉(zhuǎn)子葉片通道和靜子葉片通道都有壓頭改變的渦輪機(jī)或級(jí)稱作為反動(dòng)式渦輪機(jī)或反動(dòng)級(jí)。由此，沖動(dòng)式汽輪機(jī)中轉(zhuǎn)子葉片通道的損失較大，導(dǎo)致了較低的級(jí)效率。這表示了在動(dòng)葉中發(fā)生了動(dòng)能向機(jī)械功的轉(zhuǎn)化。圖 31 給出了典型的沖動(dòng)級(jí)速度三角形圖。由壓能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能或動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴耗艿哪芰哭D(zhuǎn)換僅僅發(fā)生 在靜葉片中。 沖動(dòng)式汽輪機(jī) 沖動(dòng)式汽輪機(jī)是指在轉(zhuǎn)子中沒有流體靜壓頭改變的汽輪機(jī)。 根據(jù)流向 ? 軸向 ? 徑向 根據(jù)膨脹過程 ? 沖動(dòng)式 ? 反動(dòng)式 ? 沖動(dòng)反動(dòng)混合式 根據(jù)級(jí)的個(gè)數(shù) ? 單級(jí) ? 多級(jí) 根據(jù)汽輪機(jī)入口結(jié)構(gòu) ? 全周進(jìn)汽 ? 部分進(jìn)汽 根據(jù)汽流個(gè)數(shù) ? 單流 ? 雙流 ? 單軸或雙軸 根據(jù)轉(zhuǎn)速 ? N=3000rpm, f=50Hz ? N=3600rpm, f=60Hz ? N=1500rpm ? 變速機(jī) 組 根據(jù)應(yīng)用 ? 發(fā)電 ? 工廠用 ? 船用 根據(jù)蒸汽參數(shù) ? 低壓汽輪機(jī)，采用壓力為 到 MPa 的蒸汽 。凝結(jié)水以及抽汽用泵打入鍋爐。蒸汽輪機(jī)總是多級(jí)汽輪機(jī)，根據(jù)汽輪機(jī)容量的大小采用一個(gè)或多個(gè)缸。在大多數(shù)電廠中，采用了過熱蒸汽；大型電廠中，蒸汽在汽輪機(jī)的一些級(jí)中膨脹后，要經(jīng)過一次或兩次再熱。 對(duì)于一個(gè)簡單的蒸汽輪機(jī)發(fā)電廠，第一個(gè)部件就是把蒸汽提高到汽輪機(jī)所需壓力和溫度的蒸汽鍋爐。 1 第三章 蒸汽輪機(jī) 引言 蒸汽輪機(jī)是最重要的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)之一，是發(fā)電領(lǐng)域的主要原動(dòng)機(jī)。本文簡單討論了作為蒸汽輪機(jī)發(fā)電廠部件之一的蒸汽輪機(jī)的作用。蒸汽鍋爐接受經(jīng)過不同回?zé)岷蜔峄厥昭b置提高了溫度的給水。 過熱蒸汽經(jīng)過調(diào)節(jié)閥進(jìn)入蒸汽輪機(jī)。 在汽輪機(jī)中 膨脹后的蒸汽在凝汽器中以低壓凝結(jié)（ 到 MPa）。 蒸汽輪機(jī)的類型 蒸汽輪機(jī)可用以下方式分為許多類型。 ? 中壓汽輪機(jī)，蒸汽壓力達(dá)到 MPa； ? 高壓汽輪機(jī)，采用壓力為 到 MPa 或更高壓力，溫度為 535℃或更高溫度的蒸汽； ? 超臨界壓力汽輪機(jī)，采用蒸汽壓力為 MPa 或大于此壓力。轉(zhuǎn)子葉片僅僅引起能量的傳遞而沒有任何能量的轉(zhuǎn)變。如在沖動(dòng)式汽輪機(jī)中，高速流體的動(dòng)能傳遞到轉(zhuǎn)子上僅僅由于作用在轉(zhuǎn)子上的流體沖動(dòng)力。動(dòng)葉出口蒸汽的相對(duì)速度 (W 2)小于動(dòng)葉入口的相對(duì)速度 (W 1)。由于在沖動(dòng)式汽輪機(jī)中轉(zhuǎn)子葉片通道不會(huì)引起流體的任何加速，在葉片表面由于附面層的增加引起流體分離的機(jī)率要大一些。 u C1 w1 w2 C2 u u C1 w1 w2 C2 u 2 圖 .31 沖動(dòng)級(jí)速度三角形圖 圖 .32 反 動(dòng)級(jí)速度三角形圖 U=動(dòng)葉輪周速度 , m/s c1 =動(dòng)葉入口蒸汽的絕對(duì)速度 , m/s C2 =動(dòng)葉出口蒸汽絕對(duì)速度 , m/s w1 =動(dòng)葉入口蒸汽的相對(duì)速度 , m/s w2 =動(dòng)葉出口蒸汽相對(duì)速度 , m/s 反動(dòng)式汽輪機(jī) 渦輪機(jī)械級(jí)的反動(dòng)度定義為轉(zhuǎn)子中發(fā)生的壓頭改變與整級(jí)的全部壓頭改變之比。其中，在靜葉和動(dòng)葉中都有能量的轉(zhuǎn)換。因此在反動(dòng)式汽輪機(jī)中，由于流體的連 續(xù)加速及較低的損失，它的效率應(yīng)當(dāng)高一些。反動(dòng)度為 50%的軸流式渦輪機(jī)和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子和靜子上的葉片對(duì)稱。圖 32 給出了典型的反動(dòng)級(jí)的速度三角形。 多級(jí)汽輪機(jī) 后面可以看到，當(dāng)轉(zhuǎn)速給定時(shí)，在渦輪機(jī)械的一級(jí)中，流體能量水平的改變是有限的。因 此，在能量水平改變很大的應(yīng)用中，采用了多級(jí)。沖動(dòng)式汽輪機(jī)可采用許多壓力級(jí)承擔(dān)大的壓降或許多速度級(jí)承擔(dān)高的動(dòng)能。在一定的壓縮機(jī)中，同一個(gè)機(jī)械上采用了軸向流動(dòng)的級(jí)和靜向流動(dòng)的級(jí)是有意義的。 在大型汽輪機(jī)中，鍋爐出口和凝汽器入口的蒸汽壓差非常大。 一般說來，一個(gè)多級(jí)蒸 汽輪機(jī)基本由下面幾部分組成： （ 1） 汽缸，為了便于裝配和拆卸，通常汽缸在水平中分面分開為兩半，這兩半由螺栓連接，用于支承靜止葉片系統(tǒng)。 （ 3） 軸承箱 置于汽缸中，用于支承軸 （ 4） 調(diào)節(jié)系統(tǒng) 依靠控制蒸汽流量，調(diào)節(jié)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速和出力，還有用于軸承潤滑的油系統(tǒng)和一組安全裝置 （ 5） 聯(lián)軸器 用于轉(zhuǎn)子的連接，并與發(fā)電機(jī)相連； （ 6） 管道 與汽缸入口蒸汽供給管道、汽缸出口排汽系統(tǒng)相連。設(shè)計(jì)中要求在汽缸的橫斷面上，能承擔(dān)管道的應(yīng)力，而且沿汽缸的長度方向，要有一定的剛性從而維持汽輪機(jī)動(dòng)靜部分準(zhǔn)確的間隙。所有的汽缸都從水平中分面分開，從而使轉(zhuǎn)子能放入汽缸內(nèi)和汽缸裝配為一個(gè)整體。相比汽缸的其余部分，相對(duì)厚重的法蘭對(duì)溫度變化的反應(yīng)較慢，導(dǎo)致了不同的膨脹率，產(chǎn)生了溫度應(yīng)力和變形，盡管這些在汽輪機(jī)中已采用了法蘭加熱蒸汽使其減至最低程度。 高壓和中 壓汽缸都是鑄造結(jié)構(gòu)，并且在橫截面上采用圓形結(jié)構(gòu)從而使得應(yīng)力達(dá)到最小。低壓汽缸可以采用裝配結(jié)構(gòu)或裝配與鑄造組合的結(jié)構(gòu)。 3 高壓汽缸 許多現(xiàn)代汽輪機(jī)，蒸汽壓力超過 10MPa 并且功率大于 100 MW,，采用了雙層缸結(jié)構(gòu)的高壓汽缸。對(duì)于雙層缸結(jié)構(gòu)，缸間充滿了處于排汽參數(shù)的蒸汽，從而使得每層缸都能設(shè)計(jì)成承擔(dān)小溫差和小壓差的結(jié)構(gòu)。擋板向外延伸幾乎達(dá)到外缸，但沒有與外缸封住。從高壓缸進(jìn)汽端內(nèi)缸和轉(zhuǎn)子間軸封泄漏的蒸汽用管子排向高壓缸排汽處，從而使得雙層缸間充滿了處于排汽狀態(tài)的蒸汽，并且通過外缸軸封泄漏在雙層缸間維持小流量的蒸汽流動(dòng)。另外薄汽缸還易于鑄造，并且可能有較少的缺陷。這種布置導(dǎo)致了較高的缸間壓力和溫度，在外缸應(yīng)力增加的代價(jià)下減少了熱內(nèi)缸的應(yīng)力。 在一些現(xiàn)代汽輪機(jī)中，為了進(jìn)一步減少熱內(nèi)缸的應(yīng)力以及熱變形，采用了三層缸結(jié)構(gòu)，內(nèi)缸置于一個(gè)沒有水平結(jié)合面的筒狀套筒中，（這種）內(nèi)缸應(yīng)力小，可以做得相對(duì) 薄，這樣法蘭也不厚，而包著它的筒狀汽缸應(yīng)力相對(duì)高。 三層缸的這種形式，其中一個(gè)缺點(diǎn)是在裝配和拆卸高壓汽缸時(shí)麻煩。套好后，放下置于外缸的下半部分上，最后把上半外缸扣上即可。進(jìn)汽部分由內(nèi)缸的一部分形成，這樣確保入口蒸汽不直接與轉(zhuǎn)子接觸，而是必須首先流過噴嘴和第一 列動(dòng)葉柵。這種單獨(dú)噴嘴室結(jié)構(gòu)取代了進(jìn)汽部分，把蒸汽