汽轮机PPT课件.ppt
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1、第六章 汽轮机设备010203概况三点击此处输入相关文本内容整体概况概况一点击此处输入相关文本内容概况二点击此处输入相关文本内容电厂设备照片u整体1u整体2u晾水塔u磨煤机u集控室1u集控室2u集控室3u变电站1u变电站2u吹灰器1u吹灰器2u吹灰器3u燃烧器1u燃烧器2u除尘设备u下降管u主蒸汽和再热蒸汽管u风压仪u汽包u汽包水位计u一次风机u送风机u汽轮机房u加热器1u加热器2u除氧器第六章 汽轮机设备 汽轮机基本概念和基本结构 汽轮机内工作过程 汽轮机的主要辅助设备 锅 炉发 电 机 蒸 汽化学能(燃料)热能机械能电能某厂汽轮机房 8300MW 汽轮机房三维模型火力电厂生产过程高速流动的
2、蒸汽推动汽轮机转子转动,形成机械能。汽轮机的转子与发电机的转子通过连轴器联在一起。当汽轮机转子转动时便带动发电机转子转动。发电机把汽轮机的机械能转变为电能。电能经变压器将电压升压后,由输电线送至电用户。火力电厂生产过程释放出热势能的蒸汽从汽轮机下部的排汽口排出,称为乏汽。乏汽在凝汽器内被循环水泵送入凝汽器的冷却水冷却,重新凝结成水。凝结水由凝结水泵送入低压加热器并最终回到除氧器内,完成一个循环。高、底压加热器是为提高循环的热效率所采用的装置,除氧器是为了除去水含的氧气以减少对设备及管道的腐蚀。第一节 汽轮机的一般概念一、汽轮机的级 汽轮机是由串联在同一轴上的多个级组合而成的。 汽轮机的级是由一
3、列周向布置的静叶栅和与之相配合的动叶栅构成的。静叶栅中每相邻的两个静叶片构成一个喷嘴(即喷管);动叶栅中每相邻两个动叶片则构成一个动叶流道。汽轮机内的能量转换工作蒸汽先在喷管内进行膨胀,压力降低而速度增大,形成一股高速汽流,此高速汽流喷射到动叶上,推动转子转动,因而使蒸汽的热能转变为机械能。汽轮机的基本作功单元“级” 级:汽轮机的基本做功单元。一、汽轮机的级 蒸汽从汽轮机的进口开始,依次轴向通过串联布置的各个级,在每一级内都将一部分热能转变为机械功。 多级转换使得蒸汽在汽轮机中的整机焓降(即各级焓降之和)很大,在进汽流量较大时,汽轮机可以获得很大的单机功率。级内的汽流17 蒸汽在喷嘴中膨胀加速
4、时,压力、温度降低归之为焓降低、速度提高,蒸汽的热能转变为汽流的动能。一、汽轮机的级 由于蒸汽离开动叶栅时仍具有一定的速度,其动能因不能被本级所利用而造成本级的一项能量损失,称为余速损失。 在多级汽轮机中,一级的余速损失常可部份或全部被下一级所利用。 一、汽轮机的级一、汽轮机的级 按照受力形式,汽轮机的级分为:冲动级反动级 按照工作特点,汽轮机的级分为:速度级压力级 汽轮机第一级的通流面积随负荷而改变,故该级又称为调节级。调节级以后的其他级统称为压力级。二、汽轮机设备的组成及工作概况 汽轮机:将蒸汽热能转变为机械功,借以带动发电机旋转的原动机。 汽轮机辅助设备:凝汽设备、回热加热设备、除氧器、
5、调节保安装置、供油系统等。 汽轮机设备:汽轮机本体及其辅助设备由管道和阀门连成一个整体。 汽轮发电机组:汽轮机与发电机的组合。二、汽轮机设备的组成及工作概况 高温高压的蒸汽流经主汽阀、调节阀进入汽轮机,因进汽压力远远高于汽轮机排汽口处的压力,此压力差促使蒸汽依次通过各级向排汽口处流动。 在流动中,蒸汽的压力、温度逐级降低,逐级将热能转变为机械功。从最末级出来的蒸汽,即汽轮机的排汽(或称乏汽),其压力、温度己很低,己无动力利用的价值,需使其进入凝汽设备,被冷凝成凝结水后循环使用。二、汽轮机设备的组成及工作概况 凝汽设备:凝汽器、抽气器、水泵。 主要作用:造成汽轮机排汽口的高度真空回收乏汽凝结水。
6、二、汽轮机设备的组成及工作概况 汇集于凝汽器热井中的乏汽凝结水(称为主凝结水),由凝结水泵不断抽出,顺序送往由若干表面式加热器和除氧器所构成的回热加热系统中。 主凝结水经34台低压加热器被抽汽逐级加热后送入除氧器。除过氧的水作为锅炉给水由给水泵经23台高压加热器加热后送入锅炉。二、汽轮机设备的组成及工作概况 汽轮机的调节系统:调节进汽量,以适应外界负荷的变化,保证供电的数量和质量。 保护装置:用于监测汽轮机的运行,在危急情况下保证汽轮机的安全。 油系统:调节系统和保护装置中用来传递信号和操纵有关部件的压力油,以及用来润滑和冷却汽轮机各轴承的用油。三、汽轮机的分类和型号 按工作原理分类冲动式:由
7、冲动级组成的汽轮机。反动式:由反动级组成的汽轮机。 按进汽压力分类超高压:13.2MPa亚临界压力: 16.2MPa超临界压力: 24.2,25.3,26.4MPa三、汽轮机的分类和型号 按热力过程的特点:凝汽式:进入汽轮机的蒸汽除回热抽汽及轴封漏汽外,全部排入凝汽器。背压式:进入汽轮机的蒸汽做功后以高于当地大气压的压力排出,并用于对外供热。调整抽汽式:汽轮机中间的某些级后抽出部分蒸汽去对外供热,其余的蒸汽做功后仍然排入凝汽器,且抽汽压力可以在一定范围内调整。三、汽轮机的分类和型号 汽轮机的型号用来表示汽轮机的热力特点、出力及进汽参数规范等。汽轮机类型额定功率(MW)蒸汽参数变型设计次序 N3
8、0016.7538538 凝汽式汽轮机、额定功率300MW、新蒸汽压力16.7MPa、温度538、再热蒸汽温度538。三、汽轮机的分类和型号代号类型代号类型N N凝汽式G G工业用B B背压式H H船用C C一次调节抽汽式Y Y移动式CCCC两次调节抽汽式第二节 汽轮机本体主要结构汽轮机本体主要结构 汽轮机本体可分为固定和转动两大部分,它们分别称为汽轮机的静子和转子。静子:汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承等;转子:主轴、叶轮、动叶、联轴器等。高压缸转子高压外上缸扣缸汽机高压缸测定一、汽缸 汽缸是汽轮机的外壳 作用:将工作蒸汽与大气隔开。内壁:支撑喷嘴静叶片、隔板、汽封环等零部件;外部:与进汽管、抽
9、汽管、排汽管、疏水管等相接。 汽缸截面沿轴向由高压到低压随之扩大。一、汽缸 由于汽缸承受蒸汽的高温、高压,为了减少汽缸壁的热应力及加快启停速度,特大型汽轮机的汽缸做成分层结构,形成内缸和外缸; 为了安装、检修等方便,汽缸一般从水平中分面处分开。形成上缸和下缸、上下缸之间通过法兰用螺栓连接; 由于大型汽轮机的初参数高、级数多,需要按工作蒸汽压力的高低,将汽缸分成高压缸、中压缸和低压缸。1. 1.高压缸 新蒸汽分两路经置于高压缸两侧的一个主汽阀和二或三个调节阀后,进入高压缸调节级的四或六个喷嘴室,并从调节级开始依次流经各压力级绝热膨胀做功。 高压缸均采用双层缸 目的:使由一层汽缸承受的巨大压差和温
10、差改为由两层汽缸来承受,使每层汽缸的厚度及法兰厚度大为减薄,相应连接上下缸法兰的螺栓尺寸减小。2.2.中压缸 再热蒸汽经布置于中压缸两侧的再热主汽门和再热调节汽门进入中压缸的进汽室,并逐级流向排汽口。 进入中压缸的蒸汽压力虽不高,但温度却很高。为减少中压缸的热应力,仍采用双层汽缸。3.3.低压缸 低压缸全部采用对称分流结构,除了适应低压时容积流量增大的要求外,还可平衡轴向推力。 中压缸的排汽经联通管进入低压缸中部,经导向板分左右两路均衡分流进入对称布置的低压缸,逐级做功后通过排汽口进入凝汽器。 低压缸(尤其是排汽处)体积庞大。3.3.低压缸 虽然流入低压缸蒸汽的温度不高,但进汽、排汽间的温差大
11、。为改善低压缸的热膨胀、低压缸仍然采用双层或三层结构,使体积较小的内缸承受温度变化,而外缸及庞大的排汽缸均处于低温状态。 低压缸的正常排汽温度为3435,但在启动或低负荷(小于15额定工况)时,因蒸汽流量过小,不足以将摩擦等损失变成的热量带走,致使排汽温度升高至80以上。3.3.低压缸 排汽温度过高的危害造成排汽缸热膨胀较大。造成固定在排汽缸上的低压缸轴承位置抬升,使轴系中心线改变而引起机组振动,使凝汽器铜管管口因膨胀过大而损坏,造成泄漏。 在排汽缸导流板上装有自动投入的喷水减温装置,以降低排汽温度。4.4.汽缸的支撑及滑销系统 滑销系统:为了正确引导汽缸部件的热胀冷缩,以保持动、静部件间合理
12、的轴向间隙,保证汽缸和转子中心的一致。 当由于某种原因使滑销系统卡涩时,机组的膨胀就会受到限制,当机组的膨胀受到限制时就会引起机组较大的振动,严重时以至于不能开机或者引起动静碰磨,从而造成更大的破坏。二、喷嘴与隔板 喷嘴:是汽轮机通流部分的重要部件。把蒸汽的热能转变成动能,使蒸汽膨胀降压,增加流速,按一定的方向喷射出来的推动动叶片而做功。 通过隔板固定在汽缸上。喷嘴 调节级喷嘴叶片与喷嘴叶栅 压力级喷嘴、隔板三、转子和动叶片 汽轮机的转动部分总称为转子。从径向上分:主轴、叶轮、叶片。从轴向上分:高压转子、中压转子和低压转子。 各转子之间一般采用刚性连轴器连接,并通过轴承箱内的推力轴承轴向定位、
13、径向轴承支撑。某汽轮机高压转子三、转子和动叶片 临界转速:在汽轮发电机组的启动或停机过程中,当转速达到某一数值时,机组出现剧烈振动,而越过这一转速后,振动又减少到正常值。 共振现象:临界转速下的转子剧烈振动现象。轻则使转子振动加剧重则产生动、静体的摩擦、碰撞事故特别是当转子动平衡没有校好时,振动将更大,可能导致主轴弯曲甚至断裂等重大事故。三、转子和动叶片 汽轮机转子按其工作转速是否高于它的临界转速,又可分为刚性转子:工作转速小于临界转速。柔性转子:工作转速大于临界转速,在启动或停机时,应尽快越过其临界转速,以免引起转子的强烈振动。三、转子和动叶片 动叶流道:相邻的两个动叶片构成。 动叶片:叶根
14、、叶型(或称工作部分、通流部分)、连接件(围带或拉筋)叶片通过叶根安装在叶轮轮缘上,叶型则决定动叶流道的形状。许许多多的动叶片以同样的间隔和角度安装在叶轮的轮缘上,排列成动叶栅,形成汽轮机的一级动叶流道。变截面扭曲叶片等截面直叶片四、汽封及轴封系统 漏汽损失:为了防止运行中发生碰摩,汽轮机的动、静体之间必须留有间隙。这样,部分蒸汽就会在压力差的作用下从间隙中漏过,造成损失。 汽封装置:在汽轮机的各动、静间隙处设置。减少漏气损失、避免加热轴承。四、汽封及轴封系统 叶顶汽封:装在动叶栅顶部围带处的汽封。 隔板汽封:装在隔板内圆与主轴间的汽。 轴端汽封:装在各转子两端与汽缸之间的汽封。低压缸排汽端轴
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