汽轮机的基本概念

更新时间:2024-02-04 16:23:51点击次数:844次
最简单的汽轮机单级汽轮机结构由轴、转轮、叶片和喷嘴组成,工作原理为:具有一定压力和温度的蒸汽通入喷嘴膨胀加速,此时蒸汽压力、温度降低,速度增加,蒸汽热能转变为动能,然后,具有较高速度的蒸汽由喷嘴流出,进入动叶片流道,在弯曲的动叶片流道内,改变汽流方向,给动叶片以冲动力,产生了使叶轮旋转的力矩,带动主轴旋转,输出机械功,完成动能到机械能的转换。

  

                 汽轮机的基本概念

  汽轮机是用具有一定温度和压力的蒸汽来做功的回转式原动机。 最简单的汽轮机单级汽轮机结构由轴、转轮、叶片和喷嘴组成,工作原理为:具有一定压力和温度的蒸汽通入喷嘴膨胀加速,此时蒸汽压力、温度降低,速度增加,蒸汽热能转变为动能,然后,具有较高速度的蒸汽由喷嘴流出,进入动叶片流道,在弯曲的动叶片流道内,改变汽流方向,给动叶片以冲动力,产生了使叶轮旋转的力矩,带动主轴旋转,输出机械功,完成动能到机械能的转换。

一、 汽轮机分类按热力过程可分为:

       1、凝汽式汽轮机:进入汽轮机做功的蒸汽,除少量漏汽外,全部或大部分排入凝汽器,形成凝结水。

       2、背压式汽轮机:蒸汽在汽轮机内做功后,以高于大气压力被排入排汽室,以供热用户采暖和工业用汽。

       3、调整抽汽式汽轮机:将部分做过功的蒸汽以某种压力下抽出,供工业用或采暖用。

       4、中间再热式汽轮机:将在汽轮机高压缸做完功的蒸汽,再送回锅炉过热器加热到新蒸汽温度,回中、低压缸继续做功。

       汽轮机的调节系统采用电、液(压)调节方式,感应机构为电磁式,执行机构为液压传动式。

二、  汽轮机油系统组成有:

油箱装置、油雾排气扇、油净化器、油冷却器、润滑油过滤器、调节油过滤器、主油泵、辅助油泵、紧急油泵、控制(润滑)油压调节阀、油温调节阀及相应的管道等。    

       主油泵作用:是汽轮机正常运行时,向汽轮机发电系统供油。为轴驱动齿轮泵,转速1025rpm,能力55m3/h

       辅助油泵作用:汽轮机组启动与停止时向汽轮机系统供油。为电机驱动齿轮泵,能力54m3/h,电机额定功率37kW

       紧急油泵作用:当汽轮机系统主油泵及辅助油泵无法启动时,该泵启动向系统供油。为直流电机驱动齿轮泵,能力17m3/h,电机额定功率2.2kW

       盘车装置:在机组升温启动与机组停车降温时带动转子,使汽机转子均匀受热。型式:手动啮合电机驱动自动分离式。

       真空泵作用:将凝汽器内的不凝结气体抽出以保持较高的真空度,使做过功的蒸汽能充分冷凝,设计真空-95.6kPa

汽封蒸汽凝汽器:使汽封部蒸汽凝结成水重新参加系统循环,并回收蒸汽所携带热能。冷却水为凝结水,热交换加热。

三、汽轮机静止部分的结构

       汽轮机静止部分的结构由汽缸、隔板和喷嘴组、轴封及隔板汽封、轴承组成。

1、汽缸

   汽缸是将调节汽室及喷嘴、隔板、轴封、滑销等连成一体,与汽轮机转子组成通流部分,从而保证蒸汽在汽轮机内做功过程的基础部件。

   中小型汽轮机都是单层汽缸,整体呈圆柱形,由中分面将汽缸分为上下两部分,上半部分叫上汽缸。上下汽缸在接合面处用大螺栓连成一体。每半汽缸又分为高压缸(前汽缸)、低压缸(后汽缸)两部分。

   汽缸滑销系统:无论汽轮机汽缸怎么前后左右膨胀,有个点的相对位置却不变,这个点称为汽缸膨胀的死点。    

   2、隔板和喷嘴组

   隔板是由隔板外缘、喷嘴、隔板体构成的圆形板状组合件,通常将装在调节汽室上的喷嘴组合体简称为喷嘴组,汽轮机通过各个调速汽阀,控制各自的喷嘴,达到控制汽轮机进汽量的目的,从而使机组启动时能平稳地控制转速,并入电网后稳定地调整负荷。

3、轴封及隔板汽封

       轴封与隔板汽封统称为汽封。 轴封又称为轴端汽封,即转子穿出汽缸两端处的汽封。

       装在隔板汽封槽中的汽封称为隔板汽封,用来阻碍蒸汽绕过喷嘴而造成的能量损失,并使叶轮上的轴向推力增大。采用曲径式汽封,一方面漏汽间隙减小,另一方面汽封片较多,每一个汽封片形成一个缩孔,产生一次节流作用,漏汽量逐级减少。

       4、轴承    

       汽轮机的轴承按受力方式分为支持轴承和推力轴承两种。

       1)支持轴承   用来支承汽轮机转子的重力,保持动静件中心一致,从而保证动静件之间的径向间隙在规定范围内。

       2)推力轴承   用来平衡转子的轴向推力,确定转子膨胀的死点,从而保证动静件之间的轴向间隙在设计范围内。

    四、汽轮机转子的结构

       汽轮机转子是汽轮机最重要的部件,由主轴、叶轮、叶片、推力盘、轴套、联轴器等组成。

     1、套装式转子

       是将叶轮热装在加工好外径尺寸的主轴上构成的,叶轮与主轴用键连接。优点是加工方便。不利因素是适应高温条件较差,在高温下过大温差会使热装过盈消失,致使叶轮松动。

       2、整体锻造转子

       转子是由一块钢料整体锻造而成,因此不存在高温下的松弛现象,整体锻造转子,轴向尺寸较小,结构紧凑,适应于高温区域运行,缺点是加工难度大,锻件较大,质量难保证,转子材料须由耐高温的好材料制作。

       汽轮机的转子因材料内部的质量不均匀、加工精度等原因,造成转子的重心与其旋转中心存在一定的偏差,因而使转子转动时产生离心力,这个离心力周期性地作用在转子上,就成为引起转子强迫振动的扰动力,这个扰动力的频率与汽轮机转速相等。当转子的转速和它的本身自由振动频率相等时,转子就会发生共振现象,振幅将要不断的加大,这时汽轮机若在这个转速下长时间工作,转子将会因强烈的振动而遭到破坏。

汽轮机叶片:

       在汽轮机中,动叶片是形状复杂、工作条件恶劣、受力情况复杂、数目最多的一种零件。它在汽轮机中的重要任务是把蒸汽的动能转变为机械能,并通过叶轮传给主轴。叶片由叶顶、叶片型线部分和叶根三部分组成。 

 汽轮发电机连轴器    :

       连轴器也叫靠背轮或对轮。在汽轮发电机中它用来连接汽轮机与发电机转子,借以将汽轮机的扭矩传递给发电机。

      汽轮机与发电机之间的连轴器有三种类型,即刚性连轴器、挠性连轴器和半挠性连轴器。刚性连轴器的结构形式有很多种。其特点是使汽轮机与发电机之间具有硬性连接,在运行中两个连轴器之间不允许有相对位移。挠性连轴器允许汽轮机侧连轴器语法发电机侧连轴器有少许的位移。因此对汽轮发电机找中心的要求比刚性连轴器要求低。半挠性连轴器主要用在高压大容量的汽轮发电机中,在汽轮机与发电机之间用一个单波形膨胀节实现连接

 五、汽轮机调节系统

1)在正常参数下,当主汽阀全开时,调节系统应能维持机组在额定转速下稳定的运行。

2)机组运行中负荷的摆动,应在允许范围内。

3)在设计范围内,机组能在高频率、低参数情况下带满负荷。

4)当机组突然甩负荷至零时,调节系统应能将机组转速控制在危急保安器动作转速以内。

       汽轮机的调节原理,就是以汽轮机主力矩和发电机反力矩失衡时转速的变化为脉冲信号,去控制汽轮机的进汽量,从而保证在新工况下,汽轮机的主力矩和发电机的反力矩重新平衡,并维持汽轮发电机的转速基本不变。

     六、 汽轮机的调节系统一般由感应机构、传动放大机构、执行机构和定值机构组成。

     1、调节系统的速度变动率

       汽轮机在负荷P0=0时(空负荷)具有最大转速n2,而在额定负荷Pe时具有最低转速n1

   2、调节系统的迟缓率

       由于调节系统的感应机构、放大机构、配汽机构等存在一定的摩擦阻力,使升降负荷方向的特性曲线不重合。在同一负荷下对应的汽轮机转速有一个差值,在同一转速时对应的负荷也不同,存在一个差值破坏了转速与负荷间的单值对应关系。把由于迟缓而造成的统一负荷下的转速差与额定转速之比的百分数叫做调节系统的迟缓率。



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