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1、汽轮机本体介绍,汽轮机本体设备及其辅助系统主要内容,1、汽轮机本体设备概述（1）级的基本结构（2）静止部件（3）转动部件2、汽轮机的支承系统（1）轴承（2）滑销系统3、汽轮机的基本辅助系统（1）轴封系统（2）盘车机构,一、汽轮机本体设备概述,汽轮机是一种以蒸汽为工质，并将蒸汽的热能转换为机械功的旋转机械。英文：Turbine，译名透平叶轮机械（广义范畴）,2、汽轮机的特点（1）单机功率大：300MW600MW1000MW（2）效率高：汽轮机内效率：90%电厂效率：40%（3）运转平稳：机组振动30年（5）整个循环中燃用劣质、廉价燃料：如劣质煤等（6）使用范围专业而广泛火电厂核电厂直接驱动,3、
2、汽轮机的发展趋势（1）增加单机功率：300、600、1000、1300MW（2）提高蒸汽参数亚临界：16.7MPa，538超临界：24.2MPa，566超超临界：28.2MPa，600（3）提高效率（4）降低金属消耗量和成本（5）提高机组运行水平，增强机组的负荷适应性（6）采用联合循环（燃气蒸汽联合循环）提高效率：57%60%清洁燃烧技术（减少污染：除尘、脱硫、脱硝、重金属等）,4、汽轮机生产厂家（1）国内（单位：MW）上海汽轮机厂 125、300、600、1000哈尔滨汽轮机厂 200、300、600、1000东方汽轮机厂 200、300、600、1000北京重型电机厂 100、200、35
3、0、600青岛汽轮机厂中小型汽轮机南京汽轮发电机厂中小型汽轮机、燃气轮机杭州汽轮机厂 工业汽轮机,（2）国外美国：GE、WH德国：KWU（SIEMENS）瑞士：BBC、ABB法国：ALSTHOM日本：MHI、TOS、HIT英国：GEC俄罗斯：列宁格勒金属工厂、哈尔科夫汽轮机厂意大利：,5、汽轮机的分类及型号（1）分类 工作原理冲动式反动式热力过程凝汽式：N背压式：B抽汽式：C工质参数（系列化）中压高压超高压亚临界超临界,其他方法：轴系单轴双轴汽缸布置单缸多缸汽流总体流向轴流式辐流式（2）型号N30016.7/538/538N60016.7/538/538N60024.2/566/566N100
4、028.2/600/600,汽轮机本体设备概述,汽轮机本体设备概述,汽轮机本体设备概述,汽轮机本体设备概述,汽轮机本体设备概述,蒸汽做功流程图,汽轮机本体设备概述1.1 级的基本结构,1、级（1）定义：级是由喷嘴叶栅（或静叶栅）和它相配合的动叶栅所组成；汽轮机作功的基本单元。蒸汽热能 喷嘴（静叶栅）蒸汽动能 动叶栅 机械能应用单个级单级汽轮机多个级串联多级汽轮机,汽轮机本体设备概述1.1 级的基本结构,1、级（1）定义：级是由喷嘴叶栅（或静叶栅）和它相配合的动叶栅所组成；汽轮机作功的基本单元。蒸汽热能 喷嘴（静叶栅）蒸汽动能 动叶栅 机械能应用单个级单级汽轮机多个级串联多级汽轮机,汽轮机本体设
5、备概述级的基本结构,1、级（1）定义：级是由喷嘴叶栅（或静叶栅）和它相配合的动叶栅所组成；汽轮机作功的基本单元。蒸汽热能 喷嘴（静叶栅）蒸汽动能 动叶栅 机械能应用单个级单级汽轮机多个级串联多级汽轮机,汽轮机本体设备概述1.1 级的基本结构,1、级（1）定义：级是由喷嘴叶栅（或静叶栅）和它相配合的动叶栅所组成；汽轮机作功的基本单元。蒸汽热能 喷嘴（静叶栅）蒸汽动能 动叶栅 机械能应用单个级单级汽轮机多个级串联多级汽轮机,（2）级的基本做功原理冲动作用原理蒸汽仅把从喷嘴中获得的动能转变为机械功，不涉及蒸汽在动叶通道中的膨胀。反动作用原理汽流在动叶通道中继续膨胀加速，则在汽流离开动叶时，施加给动叶
6、一个与汽流运动方向相反的作用力，即反动力（又称反击力）。,汽轮机本体设备概述1.2 静止部件,1、汽缸（1）定义：汽缸即汽轮机的外壳，它将汽轮机的通流部分与大气隔开，形成蒸汽热能转换为机械能的封闭汽室。汽缸一般以水平中分面分为上、下两个半缸，上下缸通过法兰用螺栓装配紧固。,汽轮机本体设备概述1.2 静止部件,（2）单层缸与双层缸单层缸存在的问题：由于汽缸内压力很高，使汽缸内外压差增大，则缸壁及法兰需做得较厚。为保证汽缸中分面的严密性，其连接螺栓必须有很大的预紧力，故其尺寸很大，因此需要设置螺栓加热装置整个高压缸需用耐高温的贵重合金钢制造，造价高。法兰比缸壁厚很多，在机组启停和变工况时，温度分布
7、不均匀将产生很大的热应力和热变形双层缸的优点：将巨大蒸汽压差分摊给内外双层缸，缸壁和法兰相应减薄，在启停及变工况时，应力也相应减小内缸承受高温及部分蒸汽压力作用，可做的薄些，所耗用贵重耐热金属材料减少。外缸设计有蒸汽内部冷却，运行温度较低，可用便宜的合金钢制造。外缸内外压差降低许多，减少漏气可能，保障结合面严密性。,汽轮机本体设备概述1.2 静止部件,汽轮机本体设备概述1.2 静止部件,2、隔板、静叶栅（1）隔板构造外圈用隔板套将隔板组合成一个相对组合体将隔板安装于汽缸内喷嘴（喷嘴的型线部分）完成蒸汽加速的场所内圈安装隔板汽封结构（2）上下中分上隔板下隔板（3）制造工艺铸造焊接,汽轮机本体设备
8、概述1.2 静止部件,2、隔板、静叶栅（1）隔板构造外圈用隔板套将隔板组合成一个相对组合体将隔板安装于汽缸内喷嘴（喷嘴的型线部分）完成蒸汽加速的场所内圈安装隔板汽封结构（2）上下中分上隔板下隔板（3）制造工艺铸造焊接,汽轮机本体设备概述1.3 转动部件,1、汽轮机动叶片叶顶（及附带结构）围带整体围带铆接围带拉金整圈松装拉金部分焊接拉金叶身（叶片型线部分）完成做功的场所依据做功原理冲动式叶型反动式叶型叶根（叶片固结于叶轮）各种类型的叶根结构,汽轮机本体设备概述1.3 转动部件,各种类型叶根,汽轮机本体设备概述1.3 转动部件,2、叶轮结构叶轮通常用于冲动式汽轮机叶轮的外轮缘加工对应于各类叶根的叶
9、根槽周向安装轴向安装叶轮的内缘套装叶轮红套工艺拉杆叶轮拉杆结构整体叶轮在转子上直接加工出叶轮,汽轮机本体设备概述1.3 转动部件,3、转子结构汇聚各级功率，向外传递扭矩，是汽轮机所有转动部件的组合体转子的类型套装转子叶轮单独加工、红套转轴焊接转子轮盘单独加工、焊接整锻转子有中心孔无中心孔组合转子拉杆转子,汽轮机本体设备概述1.3 转动部件,整锻转子、焊接转子,汽轮机本体设备概述,安装中的600MW汽轮机（高压缸、中压缸）,汽轮机本体设备概述,安装中的600MW汽轮机（低压缸）,汽轮机本体设备概述,安装中的600MW汽轮机（高压转子）,汽轮机本体设备概述,汽轮机本体设备概述,安装中的600MW汽
10、轮机（中压转子）,汽轮机本体设备概述,安装中的600MW汽轮机（就位低压转子）,汽轮机本体设备概述,安装中的600MW汽轮机（低压转子局部）,汽轮机本体设备概述,安装中的600MW汽轮机（末级叶片）,二、汽轮机的支承系统2.1 轴承,径向支持轴承：支持转子重量和旋转不平衡力并保持转子中心与汽缸中心一致推力轴承承受蒸汽作用在转子的轴向推力，并确定转子的轴向位置，保证通流部分动静之间正确的轴向间隙。,二、汽轮机的支承系统,猫爪支承 汽缸通过其法兰延伸的猫爪作为承力面，支承在轴承座上下猫爪支承非中分面猫爪支承中分面猫爪支承上猫爪支承,二、汽轮机的支承系统2.2 滑销系统,三、汽轮机的辅助系统3.1
11、轴封系统,1、汽封减少蒸汽泄漏和防止空气漏入的密封装置分类通流部分汽封隔板汽封轴端汽封叶轮的内缘曲径式（迷宫式）梳齿形J形（伞柄形）枞树形碳精式水封式,三、汽轮机的辅助系统3.1 轴封系统,1、汽封减少蒸汽泄漏和防止空气漏入的密封装置分类通流部分汽封隔板汽封轴端汽封叶轮的内缘曲径式（迷宫式）梳齿形J形（伞柄形）枞树形碳精式水封式,三、汽轮机的辅助系统3.1 轴封系统,1、汽封减少蒸汽泄漏和防止空气漏入的密封装置分类通流部分汽封隔板汽封轴端汽封叶轮的内缘曲径式（迷宫式）梳齿形J形（伞柄形）枞树形碳精式水封式,三、汽轮机的辅助系统3.1 轴封系统,2、轴封系统主要功能向汽轮机、给水泵小汽轮机的轴封
12、和主汽阀、调节阀的阀杆汽封供送密封蒸汽，将各汽封的漏汽合理导向或抽出。在汽轮机的高压区段，轴封系统的正常功能是防止蒸汽向外泄漏，以确保汽轮机有较高的效率；在汽轮机的低压区段，则是防止外界的空气进入汽轮机内部，保证汽轮机有尽可能高的真空。主要装置密封装置、轴封蒸汽母管、轴封加热器等设备及相应的阀门、管路系统构成。,三、汽轮机的辅助系统3.1 轴封系统,三、汽轮机的辅助系统3.1 轴封系统,汽轮机高压缸的轴封结构,三、汽轮机的辅助系统3.1 轴封系统,汽轮机低压缸的轴封结构,三、汽轮机的辅助系统3.2 盘车机构,2、盘车机构 在汽轮机不进蒸汽时驱动转子以一定转速旋转的设备主要功能在汽轮机冲转前和停
13、机后使转子转动，以避免转子受热和冷却不均而产生热弯曲。启动前盘动转子，可以检查动静部件间是否有摩擦、润滑油系统工作是否正常及主轴弯曲是否过大等。用来检查汽轮机是否具备正常启动条件。,汽轮机调节系统,1、汽轮机调节系统的基本构成与原理（1）调节系统的基本功能自动调整机组功率与外界负荷相适应，保持供电品质核心参数：汽轮发电机组的转速转速控制负荷控制（2）机械液压式调节系统的基本构成转速感受机构传动放大机构配汽机构控制对象：汽轮发电机组反馈同步器,汽轮机油系统,1、汽轮机润滑油系统（1）润滑油系统的功用向供油对象提供合格用油（2）供油对象各轴承提供合格的润滑油调节系统保护系统提供液压油（就型号机组）
14、氢冷发电机组密封油源其他润滑副（3）系统构成,2、汽轮机液压油系统（1）抗燃油系统的功用向供油对象提供合格用油（2）供油对象汽轮机调节系统（液压油）汽轮机保护系统（安全油）（3）特点抗燃高油压（4）系统构成,汽轮机保护,汽轮机调节保护系统功能对比调节系统的主要任务及时调整汽轮机内功率，满足外界负荷的需要；控制机组转速在额定范围之内。调节系统主要执行机构调节汽阀(Control Valve)通过调节系统中的转速感受元件、传动放大机构、配汽机构、同步器等各部套的协调动作，操作调节汽阀，执行机组的启动并网、带负荷运行、正常停机等日常运行工作任务。,保护系统的主要任务监视主要运行参数，提供保护措施，确
15、保机组安全运行，防止设备损坏事故的发生。保护系统主要执行机构主蒸汽阀(Stop Valve)监视汽轮机运行的各个参数，如转速、轴向位移、热应力、振动和真空度等，当这些参数超过一定安全等级范围时，系统发出指令，保护装置动作，防止发生事故，确保机组安全。,汽轮机保护系统的主要安全等级,汽轮机保护含义很广，大致可分为三个级别：防护在保障汽轮机安全的前提下科学运行，防止威胁机组安全的异常情况发生，防重于治。救护当威胁汽轮机运行安全的异常情况已发生但不严重时，积极采取救治措施，避免情况恶化。例如电超速保护装置，在任何情况下，只要转速达到103n0（超速量不大）时，电超速保护装置就会动作，暂时关闭调节汽阀
16、，使进汽量减小，避免汽轮机进一步超速。危急遮断当异常情况发展到严重威胁汽轮机运行安全的危急程度时迅速关闭汽轮机所有主汽阀和调节汽阀，遮断汽轮机的进汽通道，实现紧急停机。例如机械超速保护装，当转子超速到110 n0以上时，相应的超速遮断装置将会动作，迅速关闭汽阀，切断汽轮机进汽源，最终使汽轮机停转。,汽轮机保护系统的基本工作原理,汽轮机保护系统密切监视各种运行参数，在参数达到各级设定值，可分别采取三种措施：越值安全报警当所监视的参数达到预先设定的报警整定值时，系统会发出光电声像等报警信号，提醒运行人员注意，并采取相应措施；机组减负荷运行当所监视的参数继续恶化，达到设定的更高级别时，就可能存在危及
17、机组安全的隐患，此时在不妨碍安全的前提下，机组可继续减负荷运行，同时必须采取措施，消除可能存在的隐患。危急遮断当所监视的任何参数达到设定的最高界限值时，系统发出停机指令，执行机构动作，泄去汽轮机调节、保护系统中的安全油压，关闭汽轮机的所有主汽阀和调节汽阀，遮断汽轮机的进汽通道，实现紧急停机。,汽轮机保护系统的主要组成,汽轮机的遮断系统手动遮断机构实现就地打闸停机功能机械超速危急遮断系统安装与汽轮机转子端部的危急遮断器，在转子超速到110 n0以上时迅速动作，触动危急遮断油门，泄去安全油，关闭所有汽阀，使汽轮机停转。电气危急遮断控制系统各类监视参数，经测量转换为标准电气信号，输入电气危急遮断控制
18、系统，系统根据预先设定的各级值作出相应的动作指令。汽轮机的超速保护控制系统（电超速保护）,汽轮机遮断系统的基本工作原理,安全油（保安油压）：直接或间接控制汽轮机的主汽阀、调节汽阀开启或关闭的压力油。对于中小型机组，安全油直接采用主油路中经节流后具备一定压力透平油对于大型机组，设置独立的抗燃油（EH油）系统。遮断系统的基本工作原理“油压跌落汽阀关闭”,当遮断系统中有手动遮断、机械超速危急遮断、电气危急遮断的任何一个遮断请求发生时，通过系统的中间控制逻辑机构，最终使汽轮机的高压缸、中压缸的主汽阀关闭，同时使高压缸、中压缸的调节汽阀以及各抽汽逆止门迅速关闭，迫使汽轮机紧急停机；由于电超速保护系统的作
19、用，只要转速达到103n0，电超速保护装置就会动作，暂时关闭高压缸、中压缸的调节汽阀以及各抽汽逆止门迅速关闭，使进汽量减小，避免汽轮机进一步超速。,热力系统及辅助设备,原则性热力系统图,1、主蒸汽、再热蒸汽、旁路系统,主蒸汽系统系统构成：指从锅炉过热器联箱出口至汽轮机主汽阀进口的主蒸汽管道、阀门、疏水管等设备、部件组成的工作系统。主要功能：将锅炉生产的主蒸汽引到汽轮机的高压缸。再热蒸汽系统再热冷段指从高压缸排汽，经高排逆止阀至锅炉再热器进口联箱入口处的管道、阀门。主要功能是将在汽轮机高压缸内做过功的蒸汽引到锅炉的再热器。再热热段指锅炉再热器出口至中联门前的蒸汽管道。主要功能是将锅炉生产的再热蒸
20、汽引到汽轮机的中压缸。,1、主蒸汽、再热蒸汽、旁路系统,旁路系统系统功能：指锅炉生产的蒸汽不进入汽轮机，而通过其它旁通管道的系统。有利于机组起动有利于机组对突发事故的处理系统构成（3040）%高、低压串联旁路系统高压旁路减温减压装置（系统）低压旁路减温减压装置（系统）主要设备结构旁路管道旁路减温减压阀旁路控制系统,2、抽汽系统,构成将汽轮机中做过功的部分蒸汽抽取出来，送到各级加热器、小汽轮机、辅助蒸汽系统的管道、阀门系统电动抽汽门抽汽逆止门功用逐级加热凝结水、给水完成给水除氧提高锅炉给水温度从而提高火电厂发电效率减少厂用电构成完备的辅助蒸汽系统,3、回热系统,回热加热器的连接方式,回热系统（高
21、加）,回热系统（低加）,加热器的外形,加热器的外形,低压加热器的结构示意图,4、凝结水系统,凝汽设备主要任务在汽轮机的排汽口建立并维持规定的真空；将汽轮机排出的乏汽凝结成洁净的凝结水，并回收工质。凝汽器本体结构大型表面式相变换热器主要流程乏汽 凝结水循环冷却水系统抽真空系统,凝汽器结构,5、循环水系统,循环水系统为凝汽器、水水热交换器提供全厂的冷却水供水方式直流供水（开式）具备充分的水源：海、江循环供水（闭式）冷水塔主要动力设备循环水泵低压头大流量水泵,冷水塔,6、除氧系统,作用：去除锅炉给水中的不凝结性气体（空气），以保证系统运行的安全性和经济性。除氧的方法：化学除氧：加入化学药品与氧反应；目前在电厂中作为辅助除氧手段，并起到调整水的PH值的作用（锅炉给水、凝结水）。热力除氧（物理除氧）：将水加热到饱和状态，增加水面上混合气体中蒸汽的浓度，使其它气体的浓度降低，从而使水中的这些气体不断从水中逸出，达到去除水中气体的目的（为保证效果）。除氧的设备：除氧器（高压式）和凝汽器（真空式）高压除氧器和大气式除氧器,7、给水系统,给水泵组前置泵单级离心式水泵给水泵多级离心式水泵汽泵：小汽轮机驱动的给水泵（50%两台）电泵：电机，通过液力耦合器驱动的给水泵（30%一台）功用前置泵提高水压，防止给水泵发生汽蚀给水泵将给水增压，送入锅炉,8、供油系统,
