热力发电厂动力设备汽轮机课件.ppt

1、1B B：锅炉：锅炉S S：锅炉过热器：锅炉过热器T T：汽轮机：汽轮机C C：冷凝器：冷凝器P P：水泵：水泵STCPB火力发电厂示意图火力发电厂示意图TS1234 1 2 3 4 1-轴；2-叶轮；3-动叶片；4-喷嘴 1-油封环 2-油封套 3-轴 4-动叶槽 5-叶轮 6-平衡槽 汽轮机冲动式汽轮机反动式汽轮机凝汽式汽轮机供热式汽轮机背压式汽轮机调节抽汽式汽轮机低压汽轮机中压汽轮机高压汽轮机超高压汽轮机亚临界压力汽轮机超临界压力汽轮机供热TurbineTurbine热用户热用户Turbine XX-XX-XX变型设计次序蒸汽参数额定功率型式例：N300-16.7/538/538 300

2、MW 300MW凝汽式汽轮机凝汽式汽轮机,主蒸汽压力为主蒸汽压力为16.7MPa16.7MPa，温度为，温度为538538C,C,再热蒸汽再热蒸汽温度温度538C538C。汽轮机型式代号见下表：三、汽轮机型号汽轮机做功过程汽轮机做功过程3.3.冲动级：冲动级：当汽流通过动叶通道时，由于受到动叶通道形状的当汽流通过动叶通道时，由于受到动叶通道形状的限制而弯曲被迫改变方向，因而产生离心力，离心力作用于叶限制而弯曲被迫改变方向，因而产生离心力，离心力作用于叶片上，被称为冲动力。这时蒸汽在汽轮机的级所作的机械功等片上，被称为冲动力。这时蒸汽在汽轮机的级所作的机械功等于蒸汽微团流进、流出动叶通道时其动能

3、的变化量。而这种级于蒸汽微团流进、流出动叶通道时其动能的变化量。而这种级称为冲动级。称为冲动级。4.4.反动级：反动级：当汽流通过动叶通道时，一方面要改变方向，当汽流通过动叶通道时，一方面要改变方向，同时还要膨胀加速，前者会对叶片产生一个冲动力，后者同时还要膨胀加速，前者会对叶片产生一个冲动力，后者会对叶片产生一个反作用力，即反动力。蒸汽通过这种级，会对叶片产生一个反作用力，即反动力。蒸汽通过这种级，两种力同时作功。通常称这种级为反动级。两种力同时作功。通常称这种级为反动级。bnbtbmhhhhh*)1(tmnhh*tmbhh反动度表明蒸汽在叶片中反动度表明蒸汽在叶片中的膨胀程度的膨胀程度定义

4、：指工作叶片焓降与级的总焓降之比定义：指工作叶片焓降与级的总焓降之比1p2pbh*nh*th2ch*21*tnbhhh21pp wChqCh 211200212120101)(2chhctt0cth10h00200*021chhChh*12nthctnhhh10*0*0*0hvp、20101)(2chhctttcc113.3.喷嘴损失喷嘴损失 蒸汽在喷嘴通道中流动时，动能的损失称为喷嘴损失，用蒸汽在喷嘴通道中流动时，动能的损失称为喷嘴损失，用 表表 示示 ：喷嘴损失与喷嘴理想焓降之比称为喷嘴损失与喷嘴理想焓降之比称为喷嘴能量损失系数喷嘴能量损失系数，用，用 表表示：示：nh*22212121)

5、1()1(21)21(21nttnhCCCh)1(2*nnnhhnsh0*021P0*P0P1P2hn*ht*hbhbbnthhh*近似认为与近似认为与h hb b相等相等动叶内理想比焓降hb与级滞止理想比焓降ht*之比，表示蒸汽在动叶内的膨胀程度。1、反动度m*tbmhhm=0时称为纯冲动级m=0.5时称为典型反动级2、动叶出口的速度计算由能量平衡方程可知：*212121222)(2bbtthwhwhhw由于存在不可逆损失，则动叶出口实际相对速度为：tww22动叶速度系数uw1w2u动叶进出口速度三角形动叶进出口速度三角形2222cuu1c111u动叶的 圆周速度 c1、w1、u构成动叶栅的

6、进口速度三角形，c2、w2、u构成动叶栅的出口速度三角形。则各个速度矢量之间的关系式为：1111112211sinarcsincos2wcucucw3、动叶进出口速度三角形22222222222180sinarcsin180cos2cwuwuwc 当蒸汽以速度c2离开本级时，蒸汽所带走的动能不能本级利用，称为该级余速损失。2222chc 在多级汽轮机中，前一级的余速损失常可以部分或全部被下一级所利用。用余速利用系数1表示被利用的部分，则为：222212 0cc)10(1（一）采用多级汽轮机的原因 单级汽轮机功率提高受限制：P=D（hin-hout）h，保持最佳速比，u D A dm 离心力增大

7、，叶片、叶轮强度不允许（二）多级汽轮机的优缺点1、多级汽轮机每级的焓降较小，有可能使速度比设计在最佳速度比附近，同时c1小、u也小，即直径小，叶高或部分进汽度相应大，这些都使效率增大；2、各级余速动能可以部分的被利用；3、多级汽轮机可以实现回热循环和中间再热循环；4、由于重热现象，多级汽轮机前面级的损失部分的被后面各级所利用。5、多级汽轮机的轴向推力是各级轴向推力之和，必须采取措施平衡轴向推力。不同形式的叶型不同形式的叶型222chc0hhiri0hhirimiePPPriiiGhGhP0iemPPeelgPP 一、汽轮机调节系统的一、汽轮机调节系统的基本任务基本任务:保证供电的数量和质量保证

8、供电的数量和质量 数量数量 电能不能大量储存，据用户的电力需要调整汽轮机功率功率P P 质量质量 电压电压U U 汽轮机转速转速n n 发电机励磁电流调节i 频率频率f f 汽轮机转速转速n n p-发电机磁极对数（大多一对）n=3000rpm f=50Hz 我国通常要求：电网频率变化范围是我国通常要求：电网频率变化范围是5050+0.5Hz0.5Hz 机组转速允许变化范围就是机组转速允许变化范围就是30003000+30rpm30rpm 60npf 汽轮机调节系统的基本任务汽轮机调节系统的基本任务:数量：数量：P P 质量：质量：n n 假设有一台汽轮机拖动一台发电机单独向外供电，且没有调节

9、系统 机组运行时，转子上受到三个力矩的作用：MT-汽轮机的主动力矩；ML-发电机的反力矩;MF-摩擦力矩。发电机汽轮机p1MTMLdtdJMMMFLTdtdJMMLT3AOB进汽排汽123-发电机1-离心调速器2-汽轮机%1000minmaxnnnmaxnminn0n%100012nnn%1000maxmaxnn 为了保证汽轮机设备的安全，防止设备损坏事故的发生，除了要求调节系统动作可靠以外，还应具有必要的保护装置，以便在汽轮机调节系统失灵或发生其它事故时，能及时动作，迅速停机，避免造成事故的扩大和设备的损坏。现代大功率汽轮机的保护装置一般都设置有超速保护、轴向位移保护、低油压保护和低真空保护

10、。自动主汽阀的作用是在汽轮机保护装置动作后，迅速切断汽源使汽轮机停止运行。因此它是保护装置共有的执行元件。自动主汽阀的结构可分为主汽阀和操纵座两部分，操纵座是控制自动主汽阀开启或关闭的机构。为了保证安全，要求自动主汽阀动作迅速，关闭严密，对高压汽轮机，在正常的进、排汽参数情况下，自动主汽阀关闭后（调节阀全开），汽轮机的转速应能迅速降到1000rpm以下，自汽轮机保护装置动作至主汽阀全关的时间，通常要求不大于0.50.8s。为了防止调节系统因故障失灵和突然甩负荷时引起超速危险，每台汽轮机都装有超速保护装置，它由感应机构、放大机构组成，其发讯装置通常称为危急遮断器或危急保安器，一般当汽轮机的转速升

11、高到额定转速的1.101.12倍时它就动作，迅速切断汽轮机的供汽，使汽轮机停止运转。1.危急保安器 危急保安器是超速保护装置的转速感应机构，它实际上是一个静态不稳定的调速器，按其结构可分为飞锤式和飞环式两类，但它们的工作原理完全相同。2.危急断路滑阀 在近代汽轮机中，危急保安器动作后，飞锤飞出作为超速信号，再通过以危急断路滑阀作为传动放大机构去动作主汽阀。因此危急保安器和危急断路滑阀两者共同组成超速保护装置。在汽轮机运行中，如果由于某种原因造成汽轮机轴向推力过大时，将导致推力瓦的乌金熔化，转子就会产生不允许的轴向位移，致使汽轮机的动、静部分发生摩擦，造成严重的设备损坏事故。因此汽轮机都装有轴向

12、位移测量、报警和自动保护装置。轴向位移按其感应元件的原理可分为机械式、液压式和电气式三大类。其中机械式由于乌金易磨损，测量准确度较差，在近代电站汽轮机中已不采用。润滑油压过低将使汽轮机轴承不能维持正常工作，情况严重时，还会造成轴瓦损坏以及动、静部分摩擦等恶性事故。因此润滑系统中都设有低油压保护装置。低油压保护装置一般应具有下述功能：（1）润滑油压低于正常值时，首先发出信号，提醒运行人员注意并及时采取措施。（2）油压继续降低至某一数值时，自动投入辅助油泵以提高油压。（3）辅助油泵启动后油压若继续下降至某一数值时，应掉闸停机，再继续降低至另一数值时，应停止盘车。为了监视凝汽器的真空，容量较大的汽轮

13、机都设有低真空保护装置。一、供油系统的作用1.供给调节系统和保护系统用油；2.供给轴承润滑用油，减少轴承的摩擦损失，并带走因摩擦产生的热量和由高温转子传来的热量；3.供给各运行付机构的润滑用油；4.对有些采用氢冷的发电机，向氢气密封瓦的气侧提供密封油；5.供给盘车装置和顶轴装置用油。n油系统必须在任何情况下，即不论在机组正常运行，还是在启动、停机、事故甚至当电厂交流电源断电时，都应能确保供油。n对于高速旋转的汽轮发电机组，哪怕是暂时（如几秒钟）的供油中断也会引起重大事故，如轴承的熔化，使机组的转子失去支承，动静部分发生严重的磨损等n若调节系统断油，整个机组将失去控制。1.油箱u作用：储油，分离油中空气、水分和机械杂物。u油箱分为污段和净段，中间隔着过滤网。回油管路布置在污段，油泵的吸油口布置在净段。为了将沉淀下来的水分和杂物排出，油箱底部一般做成斜坡形。汽轮机排汽在凝汽器1中将其汽化潜热传给由循环水泵2打入的冷却水（亦称循环水）而凝结成水，使凝汽器形成高度真空。为了防止因漏入的空气在凝汽器中越积越多，使凝汽器压力升高、真空降低，装置了抽气器4及时抽出空气以维持凝汽器真空，而凝结水由凝结水泵3打入锅炉循环使用。