汽轮机培训教材 - 图文

汽轮机

离心式压缩机

基 础 知 识 培 训 教 材

目 录

第一章 汽轮机 ............................................................................... 2

一、汽轮机的定义和分类 ....................................................... 2 二、汽轮机基本原理、结构 ................................................... 3 三、汽轮机的结构及各部件的用途 ....................................... 7 四、汽轮机的功率和效率......................................................... 12 五、汽轮机的辅助系统 ........................................................... 14 六、空压机组用汽轮机简介 ................................................... 31 七、氮压机组用汽轮机简介 ....................................................33 八、汽轮机组知识问答 ........................................................... 35 第二章 离心式压缩机....................................................................... 48 一、压缩机的定义和分类 ........................................................48 二、离心式压缩机工作原理及基本结构 ............................... 48 三、离心式压缩机的功耗及效率 ........................................... 52 四、离心式压缩机运行有关概念 ........................................... 54 五、离心式压缩机的性能曲线、压缩机与管网联合工作......60 六、离心式压缩机组辅助系统 ................................................ 62 七、离心式压缩机工况调节的几种方法 ................................ 65 八、空压机组流程简介及说明.................................................. 69 九、氮压机组流程简介及说明.................................................. 71 十、压缩机知识问答.................................................................. 72

汽轮机压缩机

第一章 汽轮机

一、汽轮机的定义和分类

汽轮机，又叫透平，它是用蒸汽做功的一种旋转式热力原动机，它的优点是功率大、效率高、结构简单、易损件少，运行安全可靠，调速方便、振动小、噪音小、防爆等，在炼油厂还可以充分利用炼油过程的余热生产蒸汽作为机泵的动力，这样可以综合利用热能。正因为这些优点，蒸汽汽轮，蒸汽汽轮机得到了广泛的应用。

来自锅炉或其它汽源的蒸汽通过调速阀进入汽轮机，依次高速流过一系列环形配置的喷嘴(或静叶栅)和动叶栅而膨胀做功(将蒸汽的热能转换成动能)，推动汽轮机转子旋转(将蒸汽的动能转换成机械功)，汽轮机又带动发电机或压缩机，泵等对外做功。 1、汽轮机按照热力过程分为: （1）凝汽式汽轮机

蒸汽在汽轮汽机中做功后全部排入凝汽器冷凝，凝汽器内部压力比大气压低。 （2）抽气凝汽式汽轮机

蒸汽在汽轮机膨胀至某级时，将其中一部分蒸汽从汽轮机中抽出来，供给其它的蒸汽用户；其余蒸汽在后面级中做功后排入凝汽器。 （3）背压式汽轮机

蒸汽进入汽轮机膨胀做功后，在大于1个大气压的压力下排出气缸，其排汽供其它低压用户使用。

（4）多压式(注入式)汽轮机

若工艺过程中有某一压力的蒸汽用不完时，就把这些多余的蒸汽用管道注入汽轮机中的某个中间级内并同原来的蒸汽一起在透平内膨胀做功，从而回收能量 2、按蒸汽压力分为： 低压(2.0 MPa以下)； 中压(2.0～5.0MPa)； 高压(5.0～10.0MPa)；

超高压(12.0～14.0MPa)及超临界(22.5MPa以上)的汽轮机。 3、按工作原理分为：

冲动式、反动式、冲动式与反动式的组合式汽轮机等。

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二、汽轮机工作原理、结构

汽轮机是用蒸汽来做功的旋转式原动机。来自锅炉或热网的蒸汽，经脱扣节流阀或事故切断阀、调速阀进入汽轮机，依次高速流经一系列环形配置的喷嘴(或静叶栅)和动叶栅而膨胀做功推动汽轮机转子旋转，将蒸汽的动能转换成机械功。这便是汽轮机简单的工作原理。汽轮机可按工作原理分为：冲动式、反动式、冲动式与反动式的组合式汽轮机。

首先，我们对这几类汽轮机的工作原理作一下介绍。 1、汽轮机的工作原理 (1) 冲动式汽轮机

冲动式汽轮机的最简单的结构，如图1所示。叶轮上装配一圈动叶片与喷嘴配合在一起，构成一个做功的简单机械。我们把由喷嘴和与其配合的动叶片构成的汽轮机做功的单元称级。

由一个级组成的汽轮机叫单级汽轮机。

1、转轴 2、叶轮 3、动叶片 4、喷嘴

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喷嘴又叫静叶片。它是一个截面形状特殊且不断变化的通道。蒸汽进入喷嘴后发生膨胀、消耗了蒸汽的压力能，即消耗了蒸汽的热能，蒸汽的压力及温度都下降了，而蒸汽的流速却增加了，获得了高速气流。喷嘴的作用就是将蒸汽的热能转变为动能。

动叶片又称工作叶片。在叶轮的外圆周上装满的一整圈叶片，常叫动叶栅。由喷嘴流出的高速气流流至动叶片时，其速度的大小及方向是一定的，之后气流由于受到动叶片的阻碍（作用力），改变其原来的速度的大小及方向，这时候气流必然给动叶片一个反作用力，推动叶片运动，将一部分动能转换成叶轮旋转的机械功。

由上述可知，在汽轮机连续工作过程中有两次能量转换，即：热能→蒸汽动能→转子机械能。

为了更好的理解汽轮机的工作原理，下面分析一下冲动式汽轮机的动叶片型式。 如果我们用一个直立的平板，让高速汽流冲击到它的表面上，平板由于受到汽流的冲击作用而发生运动。但因在平板的表面附近产生了很大的扰动和涡流损失，使蒸汽中大量的有用能量不能得到很好的利用以至造成浪费。所以经过大量的实践改进，现在汽轮机的动叶片做成弯曲形。如果要产生最大的作用力，就要使蒸汽的喷射方向与动叶片的运动方向一致，然后再转一个180°而离开动叶片，如图2所示，这时动叶片受到的冲击力如图3所示。

汽流以C1的速度流向曲面，它相当于汽轮机的动叶片，并能沿平行于汽流的方向移动。汽流进入弯曲流道内弧所构成的汽道后,便沿着内弧逐步改变其流动方向，最后流出汽道时的速度为C2，方向恰与C1方向相反。当汽流流过曲面时，实际上作圆周运动，因此组成汽流的每一个蒸汽微团都受到叶片所作用给它的一个向心力，同

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时叶片受到汽流给它一个大小相等、方向相反的反作用力。假如汽流微团的离心力用向量表示。在1点处的离心力P1可分解成轴向分力P1Z及运动方向上的分力P1U，在2点处的离心力P2也可以分解成渝P2Z和P2U。轴向分离P1Z和P2Z恰好相互抵消，因为此二力大小相等、方向相反，且共同作用在一个叶片的同一条支线上。同样，其它点的轴向分离也相互抵消，因此汽流的离心力在轴向上的分力之和为零，即 P1Z+P2Z+?..=0

在弯曲面运动方向上的分力之和等于P，即P1U+P2U+?..=0

在这个P力的作用下，弯曲面（叶片）向右运动，通过叶轮及轴产生旋转运动。若带动压缩机、泵、风机等机械，就可以输出机械功。这就是冲动式汽轮机的工作原理。

实际上，由于机械结构等方面的限制，从喷嘴流出来的气流不能与动叶片的运动方向完全相同，而成一个夹角。动叶片也不是一个半圆弧，而是由好几段曲线组成，一般是圆弧和抛物线弧。如图4所示。

(2) 速度级和压力级

前面已经介绍级的概念，从结构上看，汽轮机的一个级是由喷嘴（几个或整个圆周布置的喷嘴）和一列动叶片组合起来的装置。从动作原理来看，就是能造成高速汽流、能将速度能转换成机械能，并产生推力对外做功的基本单元。级可以分成压力级和速度级，简单介绍如下。 A、压力级

在可以利用的蒸汽能量很大的情况下，只有一个级不能充分利用这些能量。这时，我们把由喷嘴和动叶片组成的级串联在同一根轴上，将蒸汽的能量分别在若干个级中

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加以利用。从结构来看，就是一列喷嘴和一列动叶片，其后又是一列喷嘴和一列动叶片，这样逐次排列下去。在第一列喷嘴进口处的蒸汽压力最高，以后逐级降低，这就是常见的多级汽轮机的结构形式，其中的每个级，都叫做压力级。 B、速度级

除压力级外，在有些汽轮机上还设有速度级。速度级又叫复速度级或寇蒂斯级。速度级比压力级在结构上复杂一点。

双列速度级的单级冲动式汽轮机比单级冲动式汽轮机对蒸汽能量的利用更充分一点。如果冲动式级在工作时，离开动叶片的速度仍很大，这就说明还没有充分利用蒸汽的动能来做功。为了利用这部分能量，在同一叶轮的轮缘上在要装置第二动叶栅，使蒸汽流过两列转动的叶栅，第一列动叶栅通道中蒸汽能量中的一部分转换为机械能，而其余的蒸汽能则由第二列动叶栅继续将能量转换为机械能。为了使蒸汽流以一定的方向流入第二动叶栅，在第一、二列动叶栅之间装一列固定的叶片，起导向作用，称之为导向叶片，它是装在气缸上的。

速度级与冲动式压力级的工作原理是一样的，不同的就是蒸汽的速度在第一、二列动叶栅中分别加以利用。

除双列速度级以外，还有三列速度级，但常用的是双列速度级。经常用它做成小功率的汽轮机，带动风机及其它各种泵等，也可以用它做多级汽轮机的头一级。 (3) 反动式汽轮机

反动式汽轮机是利用反作用力与冲击力将蒸汽的速度能转换为机械能的。反动式汽轮机的工作原理同样是基于惯性定律和作用力与反作用力定律的。图5是单级反动式汽轮机的结构示意图。

动叶片安装在转鼓上，轴、平衡活塞及转鼓组成了转子。静叶片安装在汽缸上，与进、排汽管等组成静子 。

反动式的级仍然是由一列静叶栅和一列动叶栅组成。它的工作原理是：在静叶栅中气流与经过喷嘴时相似，压力降低，容积膨胀，速度增加；而它的动叶栅也做成截面渐收缩的汽道，汽流在动叶栅中进一步降压，膨胀加速。根据惯性定律可知，运动的物体如果不受外力的作用的话，则一定按照它原来的速度大小及方向运动下去。汽流既然在动叶栅之中获得了加速度，那必然有外力作用在其汽流上，这个力是由于在动叶栅中降低了汽流的压力和温度，即汽流的热能转换为动能所获得的。在动叶栅中

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进一步使汽流降压、增速并以高速离开，这时汽流必然给动叶栅一个大小相等、方向相反的作用力，使动叶栅转动带动轴旋转的对外做功。这就是反动式汽轮机的工作原理。

反动原理在汽轮机中的实际应用，如图6所示。这是反动式汽轮机中的一个级的断面示意图。蒸汽在静叶栅中膨胀后达到较高的速度，蒸汽离开静叶栅后，进入动叶栅气道，沿着汽道壁的内弧改变方向，因此动叶片就受到由于冲动原理产生的冲击力，记为P冲；又由于汽流在动叶栅汽道内从P1膨胀降压至P2，因而动叶片上又受到由于反动原理而引起的反作用力P反的作用。P冲与P反的合力为Pu。此外，动叶片前后有压差也引起一个轴向力P轴。Pu与P轴的合力为P总，这就是作用在动叶片上的力。沿动叶片运动方向的分力，使动叶片向右移动，并做机械功。因此，作用在反动式汽轮机的级的动叶片上的力，既有冲动力，也有反作用力。

实用的反动式汽轮机，都采用多级型式，其工作原理与前面分析的单级反动式汽轮机的工作原理基本一样。

为了分析方便，前述冲动式级，实际上是指在动叶栅中没有膨胀发生的情况，有人把它叫做纯冲动式级。

近代常用的汽轮机，实际上用的是带反动度的冲动式汽轮机。在这种汽轮机中，动叶栅中也有汽流膨胀，但比喷嘴中的膨胀程度小些。

所谓反动度，就是在动叶栅中蒸汽膨胀的程度占级中总的应该膨胀程度的比例数，或是在动叶栅中的理想焓降之比，常用ρ表示反动度。

纯冲动式级的ρ=0；反动级的ρ=0.5；带反动度的冲动式级的0<ρ<0.5。带有不大反动度的冲动级使用最广泛，它可以提高冲动式汽轮机的效率。

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(4) 冲动反动组合式汽轮机

这类汽轮机的前一级或前几级为冲动式，后面的即为反动式。

三、汽轮机的结构及各部件的用途

汽轮机实现能量转换，主要是通过喷嘴把热能转换为动能，通过动叶栅把动能转换为机械能。因此，喷嘴一般做成静止零件，用各种不同的方法固定在汽缸上，形成汽轮机的静止部分；而动叶栅则安装在转动轴上，形成汽轮机的转子部分。所以汽轮机主要是由转子、静子两大部分组成的。 1、转子部分

转子部分，也就是汽轮机的转动部件，靠固定于汽缸上的前后两个轴承支撑。它由主轴、叶轮、叶片组成，并通过联轴器与被驱动机械相连。转子做高速旋转，把蒸汽作用到叶片上的力矩传递给驱动机械，达到对外做功的目的。转子结构如图7所示。

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1、危急保安器孔 2、主推力盘 3、付推力盘 4、前径向轴承轴颈 5、前汽封 6、平衡活塞汽封 7、调节级 8、压力级 9、中间汽封 10、低压级 11、后汽封 12、后径向轴承轴颈 13、盘车棘轮 14、盘车油轮动轮 15、

联轴器轴段 16、主端平衡面 17、前端辅助平衡面

图7 汽轮机转子结构图 转子各部件用途介绍：

（1）危急保安器孔：危急保安器是汽轮机的机械式超速保护设备，当机组转速超出设定的脱扣转速时，它产生动作，通过遮断油门关闭速关阀和调节汽阀。危急保安器孔就是飞锤飞出的地方。

（2）主推力盘：其作用是承受转子的轴向推力，确定、保持转子正确的轴向位置。

（3）付推力盘：是承受主推力盘平衡轴向推力后所剩余的少部分轴向推力。 （4）前径向轴承轴颈：利用前径向轴承支承转子的部位。

（5）前汽封：用于防止、减少高压端汽缸内蒸汽的外泄漏，防止高温蒸汽漏入轴承座引起轴承温度升高及润滑油乳化。

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（6）平衡活塞汽封：在多级汽轮机的高压端，加大其轴封直径，以便在端面上产生平衡活塞的作用。平衡活塞两端环形面积上作用着不同的蒸汽压力。在这个压差作用下产生与汽流相反方向的轴向推力，即减小轴向推力，使轴向推力在推力轴承的许用承载范围之内。平衡活塞汽封属内汽封。

（7）调节级：调节级称作速度级。当汽轮机采用喷嘴调节时，第一级的进汽截面积随负荷的变化而相应变化，因此通常称喷嘴调节汽轮机的第一级为调节级。

（8）压力级：除调节级外，其它各级统称为非调节级或压力级。压力级是以机组中合理分配的压力降或焓降为主的级。

（9）中间汽封：作用是在不同的膨胀段之间起分隔、密封作用，中间汽封属内汽封。

（10）低压级：用来回收经调节级做功后的蒸汽还具有的一定的能量。 （11）后汽封：为了防止空气经轴封片漏入汽缸，必须引用压力稍高于大气压力的蒸汽来封住轴封通道。

（12）后径向轴承轴颈：利用后径向轴承支承转子的部位。

（13）盘车棘轮：盘车投运时，在杠杆的施力端向下按压，杠杆以支座为支点撬起拉杆，框架向上移动，当插槽嵌入棘轮继续上行时，就迫使棘轮、转子一起转动。

（14）盘车油轮动轮：由主油泵或单独的盘车油泵输出的压力油从轴承座侧面供入，经内接油管进入喷嘴环，从喷嘴中高速喷射的压力油冲击油轮动轮叶片做功，使转子旋转。

（15）联轴器轴段：用于联接汽轮机转子和被驱动机的转子（或齿轮箱主动轴），传递运动和扭矩。 （16）主端平衡面：对转子的动不平衡进行校正。

（17）前端辅助平衡面：辅助平衡面不仅在厂内做动平衡时使用，而且为现场不开缸进行动平衡校正提供了方便。 2、转子的性能要求

为使转子能安全可靠的运行，必然满足下列条件：

A、必然有一定的强度，以满足支持自身重量和传动转矩的要求。

B、必须经过严格的动平衡，以免高速旋转时产生过大的离心力引起汽轮机振动和损坏。

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C、必须使汽轮机的临界转速和运行转速避开一定距离，以免发生共振。 D、必须安装平衡盘、推力盘和轴套，用以平衡转子的轴向推力和并使转子在轴向定位。

转子的结构形式，一般有整锻式、套装式、组合式、焊接式、转鼓式等。 3、转子的轴向推力及其平衡

蒸汽在汽轮机的通流部分膨胀做功时，转子上受两部分力，一部分叫做轮周力，是产生转矩对外做功的有益力；另一部分沿叶轮轴从高压端指向低压端，企图推动转子向汽流方向运动，所有叶轮轴向力之代数和，就是整个转子的轴向推力。转子的轴向推力一般要采取措施平衡掉大部分，剩余的部分由推力轴承承担。如果推力过大，就会影响轴承寿命，严重时会烧坏轴瓦，引起转子上动静部分碰撞，以致损坏机器，因此，在运行中必须严密监视转子轴向推力变化，确保机组安全运行。

一般来说，作用与汽轮机转子的轴向推力来源于以下几种因素： a、叶轮两侧的压力差。 b、动叶片上的轴向力。

c、轴上各处直径不同引起的受力。 汽轮机转子所受轴向推力很大，高压汽轮机（反动式）可达到几百吨，为确保机组的安全运行，一般采取下列措施平衡轴向力：

a、使用推力轴承。目的是固定转子在气缸中的位置，承受转子上的少部分轴向推力。

b、使用平衡活塞或平衡盘。如图8所示，在转子通流部分对侧，将转子做成阶梯形，以产生相反的轴向推力，此阶梯凸台就叫平衡活塞。其右侧为高压蒸汽，左侧与汽室相同，受低压蒸汽作用，因而产生向左的轴向力，以平衡部分轴向力。对冲动式汽轮机因其总的轴向推力不大，一般将高压汽封套直径做大些，也可以起到类似的作用。

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图8 平衡活塞

c、开平衡孔。由于汽轮机叶片两侧存在压力差，在轮盘上开有贯通两侧的小孔，即平衡孔，可减少轮盘上的轴向推力。平衡孔一般开5～7个奇数孔，以免在叶轮同一直径上形成对称孔，影响叶轮强度。另外开奇数孔对减轻叶轮震动也有好处。但此法会使汽轮机效率有所降低。

d、采用相反流量布置。如图9所示，使蒸汽在高低压缸或各区域内流向相反，而产生反方向的轴向推力，以相互抵消而达平衡。

4、静子部分

即汽轮机的静止部分，包括汽缸、前后支承轴承、推力轴承、喷嘴组、隔板、支撑与滑销系统、汽封系统和机座等。

A、汽缸（机壳）

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汽缸的作用是支撑转子、容纳并通过蒸汽，将汽轮机通流部分（喷嘴、转子、隔板等）与大气隔开，保证蒸汽在机内完成其做功过程。

在运行中，气缸会承受蒸汽与大气压力差、轴向拉应力、部件重量、振动及热应力等多种作用，一般作为薄壳双层，既要可靠的固定在机座上，又要有一定的自由膨胀裕度。

B、支撑与滑销系统：

目的是承受汽缸重力，并使汽缸在受热状况下的热膨胀有一定方向。 C、喷嘴组和隔板：

喷嘴作用如前所述，它是将蒸汽热能转化为动能的重要部件；隔板则使各组叶轮在单独的蒸汽室中运行，达到热能的充分利用。 D、汽封装置：

在汽缸两端、叶轮和隔板处，为避免动静部件碰撞而留有间隙。由于这些间隙前后压力差存在，主轴通过间隙处必然有漏气，从而降低机组运行的经济性并造成损失。汽封装置作用就是减少漏气，确保机组安全运行。

轴端漏汽不但造成部分蒸汽热能的浪费，影响汽轮机经济性，还会破坏润滑、造成油中带水、轴承润滑不良等后果。另外，汽缸后侧漏入空气，对排气温度和凝汽设备的真空建立也有一定危害。

汽轮机的汽封装置有多种形式，最常用的是迷宫式汽封，通过蒸汽的节流流动降低密封齿前后的流动压差和流速，从而减少漏气量，达到密封的目的。

E、轴承：

按其所起的作用可分为支持轴承（又叫径向轴承）和推力轴承。支持轴承的作用是承受径向力，保持主轴与汽缸中心线一致，确保转子的正常运转。推力轴承则用来承受转子轴向力，限制转子轴向串动，保持转子轴向位置。目前汽轮机和离心式压缩机绝大多数采用的是油润滑动压轴承，通过建立油膜压力承受载荷。

四、汽轮机的功率和效率

1、汽轮机的功率

我们知道，汽轮机的功是热能转换来的，而功率则表示单位时间的功。在汽轮机运行管理工作中，将接触到以下几种功率： A、理想功率

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表示不考虑任何损失，蒸汽在汽轮机中做理想膨胀，单位时间内将全部热能都转换为功。

1公斤蒸汽具有的能量可用热量表示为：g = io-i排 = Ht G公斤蒸汽具有的能量表示为热量： Q = G（io-i排）= GHt

式中：io---在入口状态参数下的新蒸汽的焓 i排--排气压力、温度下的蒸汽的焓 Ht--理想焓降

在理想的情况下，蒸汽能量都转化为机械功应为： L= 427Q = 427 GHt

在实际工作中，知道每小时的重量流量，就可相应算出相应的理想功率。 B、内功率

从理想功率中扣除内部损失后得到的功率叫做内功率。它表示汽轮机通流部分可以发出的功率。（所谓通流部分就是流经汽轮机的蒸汽经过各级喷嘴和动叶栅的流道完成二次能量转换，这条汽道叫做通流部分）。

C、轴功率

从内功率中扣除外部损失消耗后的功率，叫做轴功率，它表示汽轮机轴端输出功率，是可以被利用的功率，所以也叫有效功率。 2、汽轮机的效率

效率是衡量经济性的重要指标，由于汽轮机实际工作有各种损失，所以热能并不能全部转变为功。实际发出的功率与理论上应发出的功率之比，就是汽轮机的效率，叫做相对效率。

相对内效率：内功率与理想功率之比叫做相对内效率，它说明内部损失的大小。 相对有效效率：汽轮机的轴功与理想功之比叫做相对有效效率。 有效效率明汽轮机内部及外部损失的大小，表示汽轮机的综合经济指标，汽轮机的功率越大，有效功率就越大，有效效率就越大。实际工作中还用实际有效汽耗率表示汽轮机的经济性．汽耗率，它表示单位轴功率所消耗的蒸汽量。

实际上用的汽轮机汽耗率是用实验或计算的方法求得。

汽轮机的机械效率反映了汽轮机在机械方面的工作效能，它是轴功率和内功率之

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比，一般为0.96～0.995。

五、汽轮机的辅助系统

1、凝汽系统的作用和组成

凝汽系统的作用是建立和维持给定有利的排气压力，增大蒸汽的可用焓降，并将排汽凝结成水，作为锅炉给水循环利用。凝汽系统一般由表面凝汽器、循环水回路、凝结水泵和抽气器等组成。凝汽系统的简图如10所示。

图10 凝汽设备系统图 2、凝汽器

它的实质就是一个换热器。对汽轮机做功后的乏汽经汽轮机末级排出后，进入主冷凝器壳侧，与来自管程的循环冷却水换热，换热后乏汽被冷凝成水（冷凝液）同时在汽轮机的排汽口建立并保持高度的真空，冷凝液被冷凝液泵抽出送至锅炉作为锅炉给水循环利用。

图11为表面式凝汽器的结构示意图。冷却水由进水口11经前水室15后进入凝汽器，先进入下部冷却水管5内，然后进入后水室16，折流后进入上部冷却水管5内，在上水室17汇集后由冷却水出口12排出。同一股冷却水在凝汽器内转向前后两次流经冷却水管，这称为双流程凝汽器，同一股冷却水不在凝汽器内转向的，称为单流程凝汽器。换热管5安装在管板4上，蒸汽由进汽室6进入凝汽器后，在冷却水管外汽侧空间14中冷凝，凝结水汇集在下部热井7中，最后由凝结水泵抽走。

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图11 汽轮机凝汽器

1、凝汽器外壳 2、3-水室的端面 4、管板 5、冷却水管 6、排汽进口 7、热井8、空气抽气口 9、空气冷却区 10、挡板 11、冷却水进口 12、冷却水出口 13、水室隔板 14、乏汽空间 15、前水室 16、后水室 17、上水室 3、抽气器

抽气器的作用是将蒸汽中带入的空气或由于处在真空系统下工作的设备及其工作管线、法兰等处结合不严密而漏入的空气从凝汽器中抽出，以维持凝汽器的经济真空。当然除抽气器外，还有抽气冷却器，其作用是将抽气器抽出的蒸汽与空气混合物中的蒸汽凝结成水，回收再利用。

工作原理：图12为喷射式抽气器的示意图。它由喷嘴A，混合室B，扩压管C组成。工作介质通过喷嘴A，由压力能转变为速度能，便在混合室中形成了高于凝汽器内的真空，达到把气、汽混合物从凝汽器中抽出的目的。为了把从凝汽器中抽出的气、汽混合物排入大气，在混合室之后设有扩压管C，把工质的速度能再转变为压力能，以略高于大气压力将混合物排入大气。抽气器的整个工作过程可分为三个阶段，如图12所示。

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A—工作喷嘴 B—混合室 C—扩散管 图12 喷射式抽气器示意

在1-1断面以前为介质在喷嘴内的膨胀增速阶段；在1-1与2-2断面之间是工质与混合室内的汽、气混合物相混合阶段；在2-2与4-4断面之间是超音速流动的压缩阶段；断面3-3为超音速流动转变为亚音速流动的过渡断面；3-3与4-4断面为亚音速流动的扩压段。当工质流至4-4断面以外，其压力上升至略高于大气压力而排入大气。

4、机组油系统 A、概述

机组油系统包括油箱、油泵、管路和阀门、冷却器、过滤器等。油系统对设备润滑、驱动调节系统、冷却轴承和保证联锁装置的可靠动作等起着十分重要的作用，是机组安全运行的保障。供油系统如果不正常，机组就不能启动，如果出现故障，就会造成压缩机组停车。 B、任务和作用

油系统在机组运行中担负着两个任务：一是向压缩机、汽轮机轴承及齿轮箱等部位提供润滑油；二是向汽轮机调节系统提供调节油。此外，对于采用油膜浮环密封的压缩机还提供密封油。

润滑油的主要作用：一是其润滑支撑作用，润滑油形成的油膜附着机器的摩擦付的滑动间隙中，支撑转子并润滑，使其不致发生干摩擦，从而大大减少摩擦力。二是其冷却作用，润滑油川流不息的流入流出，可以把零件由于相对滑动而产生的的热量带出压缩机轴承，以防止轴承及机件因温度过高而发生“咬合”。

采用油膜浮环密封的压缩机的密封油的作用是通过压力油注入轴与浮环之间的间隙内，达到用油密封高压气体的目的。

调节油的主要作用：是供给调节系统进行信号转化的调节油，同时供给信号放大机构用的动力油。油系统设置蓄压器的作用是保证油泵在切换过程中的油压稳定，以免油压波动引起联锁跳车。蓄压器中有一氮气囊，当油压降低时，气囊扩张，将蓄压器中的油压出，维持总管油压，以免油压波动大引起联锁跳车。 5、汽轮机调速调压和保安系统

大型化工厂汽轮机的调速调压系统的作用是调节汽轮机的转速和抽汽压力/背压维持在设定值上。机组的危机保安系统在机组超速、轴向位移大、振动过大、油压过

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低等异常情况出现时能使机组得到保护。

汽轮机的调速调压和保安控制系统由启动装置、安全装置、保安装置、调速器、监视装置组成。 （1）启动装置

启动装置的作用是打开速关阀。启动装置由危急保安装置来的压力油，作为启动油进入起动装置，随着操纵杆的移动，滑阀也随之移动，依次接通启动油压和速关油压，将速关阀打开。 （2）安全装置--速关阀

速关阀也称为主汽门，它是主蒸汽管路与汽轮机之间的主要关闭机构，在紧急状态时能立即截断汽轮机的进汽，使机组快速停机。

速关阀水平装配在汽轮机进汽室侧面。按照汽轮机进汽容积流量的不同，一台汽轮机可配置一只或两只速关阀。

汽轮机停机时速关阀是关闭的，在汽轮机起动和正常运行期间速关阀处于全开状态。

图13是用于N型汽轮机的速关阀，它主要由阀和油缸两部分构成。阀体部分有两种结构形式，图13是无单独阀壳的速关阀，在汽轮机中，大多采用这种阀壳与汽缸进汽室为整体构件的结构形式。

图13 速关阀

1. 主阀碟 2. 卸载阀 3. 蒸汽滤网 4. 导向套筒 5. 阀盖 6. 汽封套筒 7. 阀杆 8. 专用螺栓 9. 螺母 10. 油缸 11. 压力表接口 12. 试验活塞 13. 活塞 14.

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弹簧 15. 弹簧座 16. 活塞盘 17. 挡盘 18. 阀座 D 新蒸汽入口 E 速关油 F 启动油 K 漏汽 H 试验油 T1 回油 T2 漏油

在速关阀末开启时新蒸汽经蒸汽滤网（3）通至主阀碟（1）前的腔室，阀碟在蒸汽力及油缸弹簧（14）关闭力作用下被紧压在阀座（18）上，新蒸汽进入汽轮机通流部分的通路被切断。主阀碟中装有卸载阀（2），由于在速关阀的开启过程中调节汽阀处于关闭状态，所以随着卸载阀的提升，主阀碟前后的压力很快趋于平衡，使得主阀碟开启的提升力大为减小。

在速关阀开启过程中或速关阀关闭后（隔离阀未关）有一部分蒸汽沿着阀杆（7）与导向套筒（4）及汽封套筒（6）之间的间隙向外泄漏，漏汽从接口K引出。而当速关阀全开后，主阀碟与导向套筒的密封面紧密贴合，阀杆漏汽被阻断。

速关阀中的蒸汽滤网大多是采用不锈钢波形钢带卷绕结构的滤网，也有一些汽轮机的滤网由带孔不锈钢板卷焊而成。

速关阀的油缸部分主要由油缸（10）、活塞（13）、弹簧（14）、活塞盘（16）及密封件等构成，油缸用螺栓固定在阀盖（5）上。基于油缸装、拆操作的安全性，在油缸端面装有3只专用长螺栓（8），在螺栓旋入处配有钢丝螺纹套。

油缸部分油缸部分油缸部分油缸部分是速关阀开启和关闭的执行机构。在通过启动调节器（1-1840）的操作开启速关阀时，油缸部分相应如下动作：启动油F通至活塞（13）右端，活塞在油压作用下克服弹簧（14）力被压向活塞盘（16），使活塞与活塞盘的密封面相接触，之后速关油E通入活塞盘左侧，随着活塞盘后速关油压的建立，启动油开始有控制的泄放，于是活塞盘和活塞如同一个整体构件在两侧油压差作用下，持续向右移动直至被试验活塞（12）限位，由于阀杆右端是与活塞盘连接在一起，所以在活塞盘移动的同时速关阀也就随之开启。

速关阀的关闭由保安系统操纵，如果保安系统中任何一个环节发生速关动作，都会使速关油失压，在弹簧力作用下，活塞与活塞盘脱开，活塞盘左侧的速关油从T1排出，活塞盘连同阀杆、阀碟即刻被推至关闭位置。

油缸部分还装有试验活塞（12），如图14所示。由试验活塞，试验阀及压力表等构成速关阀试验机构，其作用是在机组运行期间检验速关阀动作的可靠性。

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图14 速关阀试验机构

试验阀是手动换向阀（或电动换向阀），它可装接在管路上，也可组装在速关组件中，通过操作试验阀使压力油经节流孔进入试验活塞右端腔室，由于试验活塞面积大于活塞面积，因此当P2达到某一值后，在油压力作用下试验活塞推动活塞、活塞盘、阀杆、阀碟同时向关闭方向移动，行程为h，这一行程不会影响机组的正常运行，所以试验可在包括额定工况在内的任意负荷下进行。当试验阀切换至图示位置时退出试验。

若速关阀状况良好，试验结果就是P2＜P1，P2是试验活塞开始位移时的试验油压，P1是许用试验压力。

P1≤A＋B（P4－1），其中A、B是与规格有关的特性值，P4是机组运行时的速关油压值。

若试验测得P2≥P1，则表明阀杆上因有盐垢或活塞等可动件上因油垢沉积而产生了额外的运动阻力，致使速关阀动作不正常，为使速关阀能正常动作，在这种情况下试验应重复多次，如最终仍然是P2＞P1，那就要尽快安排检修，拆出速关阀，查出原因，消除故障。

根据需要速关阀可配装行程开关，用于在阀的关闭、全开位置发送相应的信号。 固定在阀杆上的档盘有多种功用：万一油缸密封件损坏速关油外泄时，它可阻挡油喷到高温部分；阻挡阀杆漏冒向油缸；兼作行程开关的触发器。 （3）保安装置

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A．机械――液压式危急遮断油门 机械――液压式危急遮断油门是汽轮机的保护设备，当汽轮机在运行过程中出现故障时，危急遮断油门泄放速关油，引发速关阀和调节汽阀快速关闭而迫使机组紧急停机。危急遮断油门结构如下图15所示。

滑阀（4）可在装入壳体（12）的套筒（2、8）中轴向滑动，滑阀上的凸肩（5）与套筒（2）的端面以及凸肩（6）的盘面与套筒（8）端面构成油路密封面并限定滑阀的轴向移动位置，滑阀左端加工成榫形插装在杠杆（14）的轴向槽中并用销与之铰接，滑阀右端装有活塞（9）。壳体与托架（11）用螺栓连接，托架固定在轴承座顶面且有锥销定位。

油门在正常工作状态下（如图所示已复位），压力油由接口P经节流孔板（13）进入油门的速关油控制腔，由于凸肩（3）的油压作用面积小于凸肩（6）的油压作用面积，使滑阀上的油压力克服弹簧（7）力，将凸肩（6）压在套筒（8）的密封面上，因此建立正常油压的速关油经接口E供至速关油路。

当发生下述情况或操作时，滑阀产生位移而泄放速关油：

a. 危急保安器动作。当机组转速超过危急保安器跳闸转速设定值时，危急保安器飞锤击出，撞击钩（15），杠杆（16）联动进而拉动滑阀（4）左移，凸肩（6）的密封盘与套筒（8）脱开，同时在弹簧力作用下凸肩（5）被压在套筒（2）的密封面上，于是P与E的通路被切断而E与T接通，将速关油泄放至轴承座。

b. 轴位移保护动作。当汽轮机转子轴向位移≥1mm时，转子上的轴位移凸肩撞击钩（15）引发与上述相同的动作。若汽轮机转子上没有轴位移凸肩，则无此项作用。

c. 手动停机。揿下手柄（1），拨动挂钩逆时针方向偏转，拉动滑阀左移，油路切换过程同前。

d. 速关油失压。当速关油压力≤0.28MPa时，滑阀上的油压不足以克服弹簧作用力，于是滑阀被推向左端而泄放速关油。

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图15 危急遮断油门

1. 手柄 2. 套筒 3. 滑阀凸肩 4. 滑阀 5. 滑阀凸肩 6.滑阀凸肩 7.弹簧 8.套筒 9.活塞 10.前轴承座 11.托架 12. 壳体 13. 节流孔板 14. 转子 15. 钩 16. 杠杆

图16 危急保安器

1. 导向套筒 2. 导向片 3. 弹簧座 4. 导向环 5. 导向片 6. 弹簧 7. 飞锤 8. 配重螺钉 9. 压紧螺母 10. 螺钉

B．危急保安器

危急保安器是汽轮机的机械式超速保护设备，当机组转速超出设定的脱扣转速时产生动作，通过遮断油门关闭速关阀和调节汽阀。

危急保安器通常是装在汽轮机转子位于前轴承座的轴段上，结构如上图16所示。导向套筒（1）、弹簧座（3）和导向环（4）装在转子上按配装要求加工的孔中，飞锤（7）将弹簧（6）压在弹簧座上，而飞锤的装配位置又由压紧螺母（9）限定，压紧螺母由螺钉（10）骑缝锁紧。在导向套筒和导向环中嵌装有用聚四氟乙烯制作的导向片（2、5），它们对飞锤起定位，导向作用并可减小飞锤动作时的磨擦阻力。配重螺

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钉（8）装在飞锤中心螺孔中，修正配重螺钉的长度可使危急保安器的脱扣转速改变，若减短其长度（从开槽端去除）则可提高动作转速。

飞锤和配重螺钉的质心与转子中心之间存在偏心距，因此当转子旋转时，飞锤便产生离心力，由于在运行转速范围内，弹簧力始终大于飞锤离心力，所以飞锤也就在它的装配位置保持不动，但当汽轮机转速超出设定的脱扣转速时，由于飞锤离心力大于弹簧力，飞锤在离心力作用下产生位移并随着偏心距的增加离心力阶跃增大，飞锤从转子中击出（行程为H）撞击遮断油门的拉钩，使油门脱扣关闭速关阀和调节汽阀。

危急保安装置可以通过以下途径动作： ① 手动：将杠杆（1）向下压

② 转子轴向位移：钩被转子的凸肩抬起 ③ 危急遮断器动作

上述情况均是切断压力油，同时泄掉速关油。 C．危急遮断器

危急遮断器的作用是当汽轮机转速超过最高连续运行转速的9～11％时，通过危急保安装置使汽轮机停机。

在汽轮机转子前轴端部分按要求加工的径向孔中，装配有两只导向环，上面一只用螺纹套筒压在转子装配孔中的接触面上；下面一只由弹簧压住，两只导向环中装入被弹簧压着的飞锤，飞锤中装有销，旋入螺纹套筒内的螺栓使销不致落到另一侧。

若汽轮机转速升高到规定的动作转速时，飞锤和销的离心力克服弹簧力而使飞锤击出打在危急保安装置的拉钩上，引起速关阀关闭，汽轮机立即停机。 （4）电磁阀

两位三通电磁阀装在进入保安系统的压力油管路上。它可以切断进入危急保安装置的压力油，同时引起危急保安装置动作而将速关油泄掉，最终使速关油快速关闭。电磁阀可以由控制室或某一保护装置来操纵（视需要通过一定的保护装置将要求保护的物理量转换成电信号与电磁阀联锁） （5）错油门与油动机 a．油动机与错油门的作用

油动机通过错油门将由调速器输出的二次油压信号转换成油缸活塞的行程，并通过杠杆系统操纵调节汽阀的开度，使进入汽轮机的蒸汽流量与所要求的流量或功率相

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适应。错油门从二次油路中得到信号，并控制作为动力的压力油进入油缸活塞的上腔或下腔。 b．油动机与错油门的结构（见图17、图18）。

图17 油动机结构图

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图18 错油门结构图

1. 拉杆 2. 调节螺栓 3. 反馈导板 4.活塞杆 5. 油缸 6. 活塞 7. 连接体 8.错油门（错油门壳体） 9. 反馈杠杆 10. 调节螺栓 11. 调节螺母 12. 弯角杠杆 13. 吊环 14. 错油门弹簧 15. 推力球轴承 16. 转动盘 17. 滑阀体 18. 泄油孔 19. 调节阀 20. 放油孔 21. 调节阀 22. 喷油进油孔 23. 测速套筒 24. 喷油孔 25. 上套筒 26. 中间套筒 27. 下套筒 C 次油 P 动力油 T 回油

油动机主要由错油门（8），连接体（7），油缸（5）和反馈系统组成。双作用油动机由油缸体、活塞（6），活塞杆（4）及密封体组成，活塞杆上装有反馈导板（3）。油动机借助油缸底座固定在前轴承座上。油缸活塞杆（4）上端装有拉杆（1），通过两端带有关节轴承的连杆使拉杆与调节汽阀杠杆相连接。

套筒（25、26、27）装在错油门壳体（8）中，其中上套筒（25）及下套筒（27）

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与壳体用骑缝螺钉固定，中间套筒（26）在装配时配作锥销与壳体定位固定。

错油门的滑阀（16）和套筒（25、26、27）装在其壳体中，错油门滑阀的上端是转动盘（15），转动盘与弹簧座之间装有推力球轴承（14），错油门弹簧（13）的作用力取决于与调节螺栓（10）及弯角杠杆（12）的位置。

c．错油门工作原理

二次油压的变化使错油门滑阀产生上、下运动。当二次油压升高时，滑阀上移，由接口通入的动力油P进入油缸活塞上腔，而下腔与回油口相通，于是活塞向下移动，并通过调节汽阀杠杆使调节汽阀开度增大。与此同时，反馈导板，弯角杠杆（12）将活塞的运动传递给反馈杠杆（9），杠杆便产生与滑阀反方向的运动使反馈弹簧力增加,于是错油门滑阀返回到中间位置。通过活塞杆上调节螺栓调整反馈导板的斜度，可改变二次油压与活塞杆行程之间的比例关系。图示的反馈导板是直线，二次油压与活塞行程是线性关系。若反馈导板是特殊型线，则两者也可以是非线性关系。

套筒与壳体中的腔室构成5档功用不同的油路，对照图18可以看出，中间是动力油进油，相邻两个分别与油缸活塞上、下腔相通，靠外端的两个是油动机回油。在工作时，油的流向由错油门滑阀控制，滑阀是滑阀体（17）和转动盘（16）的组合件，滑阀在套筒中作轴向、周向运动。在稳定工况，滑阀下端的二次油作用力与上端的弹簧（14）力相平衡，使滑阀处在中间位置，滑阀凸肩正好将中间套筒的油口封住，油缸的进、出油路均被阻断，因此油缸活塞不动作，汽阀开度亦保持不变。若工况发生变化，如瞬时由于机组运行转速降低等原因出现二次油压升高情况时，滑阀的力平衡改变使滑阀上移，于是，在动力油通往油缸活塞上腔的油口被打开的同时，活塞下腔与回油接通，由于油缸活塞上腔进油，下腔排油，因此活塞下行，使调节汽阀开度加大，进入汽轮机的蒸汽流量增加，使机组转速上升。与此同时，随着活塞下行，通过反馈板（3），弯角杠杆（12），反馈杠杆（9）等的相应动作，使错油门弹簧的工作负荷增大，当作用在滑阀上的二次油压力与弹簧力达到新的平衡时，滑阀又恢复到中间位置，相应汽阀开度保持在新的位置，机组也就在新工况下稳定运行。如出现二次油压降低的情况，则各环节动作与上述过程相反。

为提高油动机动作的灵敏度，在油动机中采用了特殊结构的错油门，其主要特征是：在工作时错油门滑阀转动，上、下颤振。在构成滑阀的滑阀体和转动盘中加工有油腔和通油孔，在转动盘上端紧配有推力球轴承（15）。

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转动盘工作原理见图19。压力油从进油孔（22）进入滑阀中心腔室，进而从转动盘的3只径向、切向喷油孔（24）喷出，在油流力作用下滑阀便连续旋转，转矩取决于喷油量，滑阀转速可借助调节阀（21）来加以调节，滑阀的推荐工作转速为300～800r/min（小尺寸滑阀用高转速），转速可从测速套筒（23）处测量，不过通常靠经验判断，也可从错油门壳体上盖的冒汽管口观查滑阀的转动情况。伴随着转动,滑阀还产生上、下颤振，这是因为滑阀每转动一转，滑阀下部径向的一只放油孔（20）便与泄油孔（18）沟通一次，在它们相通的瞬时，由于部分二次油泄放，二次油压略有下降，致使滑阀下移，而当随着滑阀的旋转，放油孔被封住时，滑阀又上移。只要滑阀转动，上述动作就一直重复，二次油压有规律的脉动使滑阀产生颤振，而滑阀的颤振引起油动机活塞、活塞杆和调节汽阀阀杆产生微幅振荡，这样油动机就能灵敏地对调节系统控制信号做出响应。

图19 转动盘工作原理

错油门滑阀的振幅可利用调节阀（19）来调整，振幅由油缸活塞杆的振幅间接测定，活塞杆振幅通常控制在0.2～0.3mm。

错油门壳体通过螺栓与两端的上盖、下盖连接在一起，盖与壳体接合面装有O形密封圈以防漏油。动力油及二次油从壳体侧面的接口P、C分别接至错油门壳体，错油门泄油及油缸回油从油缸底座的回油口T回到前轴承座。

输入油动机二次油的变化范围是0.15～0.45MPa，二次油压P2与油缸活塞杆行程hZ的对应关系与反馈板型线（反馈板与弯角杠杆上滚柱轴承接触点的轨迹）有关，

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根据汽阀特性，反馈板型线有直线和特定曲线两种，在反馈板型线已确定的情况下，P2－hZ关系可利用拉杆（1）上的调节螺栓（2）改变反馈板安装角的方法来加以修正，不过要注意，反馈板安装角改变必然改变油动机活塞动作的初始值，活塞起始动作时的二次油压值通常是通过错油门顶部的调节螺钉（10）进行调整，必要时也可借助调节螺母（11）来调整（调节螺母两端的螺纹旋向是相反的）。

（6）调节汽阀 调节汽阀的作用是按照控制单元的指令调节进入汽轮机的蒸汽流量，以使机组受控参数（功率或转速、进汽压力、背压等）符合运行要求。调节汽阀的结构如图20所示。

图20 调节汽阀的结构

1. 杠杆 2. 连接板 3. 阀盖 4. 汽缸进汽室 5. 阀梁 6. 阀碟 7. 衬套 8. 阀座 9. 阀杆 10. 下导向套筒 11. 托架 12. 上导向套筒 13. 支架 14. 弹簧组件 15. 油动机

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16. 阀碟螺栓 17. 园锥销 图21 调节阀的装配示意图

调节汽阀主要由调节阀、传动机构和油动机三部分组成。 调节阀包括阀杆、阀梁、阀碟及阀座等。

传动机构由支架和杠杆组成。 油动机部分适应特定电液调节系统的要求，以高压抗燃油（磷酸酯）为工作介质。由于汽轮机速关系统使用汽轮机油，而油动机用油是抗燃油，两者不仅性质不同，而且压力也相差甚远，速关油的油压～0.85MPa油动机正常工作压力～12MPa，因此在两个油系统之间装接有隔膜阀，以确保两个系统的不同工质不相接触同时又能联动，即机组启动速关油建立正常压力时，，隔膜阀关闭，使抗燃油系统投入工作，而当速关系统动作速关油失压时，隔膜阀开启，高压抗燃油泄放，在速关阀关闭的同时调节汽阀也立即关闭。

根据机组汽缸结构和不同的工况要求，一台汽轮机可配置5只或4只如图21所示的阀，通常第5只阀（按开启次序是第5只，位置在中间）是内旁通调节阀，前4只是喷嘴调节阀（在采用整体内缸或360°喷嘴室的汽轮机中，5阀是喷嘴调节阀）。

图21是调节阀的装配示意图。阀碟螺栓（16）按要求的旋紧力矩装入阀碟（6）后用圆锥销（17）定位防松，销孔端部翻边冲铆。每只阀的开启次序和升程由衬套（7）的长度S决定，h是阀的空行程，第1只阀的h=2。阀座（8）配装在进汽室底部。

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大部分机组的进汽室采用图20所示结构形式，在这种机组中，阀碟与阀梁组装好后从进汽室侧面移入，两根阀杆（9）的下端加工成倒T形榫头，榫头穿出阀梁的型孔后旋转90°便将阀梁卡住，使阀梁吊挂在蒸汽室中。静止状态，阀碟落座压在阀座上，开启阀门时，随着阀梁被阀杆提升，在阀碟螺栓与衬套接触后，阀碟离座，由阀碟螺栓将阀碟悬挂在阀梁上。阀杆穿出进汽室的部位装有阀盖（3），阀盖的上、下端装有导向套筒（10、12），套筒之间填装柔性石墨制成的密封环，必要时，可旋紧阀盖上端的压紧螺母或压盖增加密封环的压紧力来阻止、减少阀杆漏汽。

传动机构的支架（13）装在汽缸顶部且圆柱销定位，支架的转轴是杠杆（1）的支点，杠杆的一端通过连接板（2）与阀杆连接，另一端与油动机活塞杆上端的杆端关节轴承铰接，这样，当油动机行程改变时，两根阀杆同步动作，阀梁的位置随之升降。

弹簧（14）用以克服阀杆上的蒸汽力同时为阀门提供足够的关闭力。 托架（11）装在上缸前端面，用以支撑油动机（15）。油动机与托架之间用关节轴承及销轴铰接，因此在运行时油动机以销轴为中心有小幅摆动。

为减小、避免作用在油动机上有碍正常工作的外力和力矩，在油动机和托架之间按需要装有2或3组碟形弹簧。油缸底部两组碟簧的调整方法和要求是：放松关闭弹簧（在1-0801-调节汽阀中不必松开弹簧），脱开杠杆与油动机的连接，当油动机接好连接油管，油动机升程为O（上死点，二次油压P2HD＝0.15MPa）的情况下，调整两组碟簧的预紧力，使油缸在X方向呈垂直状态，以使在运行时减小油缸活塞杆及密封件的磨损，延长它们的使用寿命。油缸侧面碟形弹簧组件的主要作用是对油缸摆动产生阻尼，使其动作平稳，调整时，油缸在Z方向处于垂直状态，使支座两侧碟形弹簧的预紧长度相等（两侧弹簧的装入形式及数量一样，预压缩长度应保持出厂值）。在碟簧调整符合要求后，按要求连接好油动机和杠杆，把关闭弹簧恢复到原有装配状态。

在油动机油缸侧面装有刻度牌，其示值是调阀升程。 6、汽封系统

汽轮机通汽部分的动静部分之间，为了防止碰擦，必须留有一定的间隙。而间隙的存在必将导致漏汽，使汽轮机的经济性下降。为了解决这一矛盾，在汽轮机动、静部件的有关部位设有密封装置，通常称为汽封。汽封可分为轴端汽封（又称轴封）、

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隔板汽封和围带汽封三种。

汽封装置有曲径式、碳精式和水封式三种。

汽轮机高压端轴封称为高压轴封，在单缸汽轮机中称为前轴封。低压端轴封称为低压轴封，在单缸汽轮机中又称为后轴封。装在隔板汽封槽中的汽封称为隔板汽封。另外装在隔板上与围带配合防止漏汽的又称为围带汽封。不论是轴封还是隔板汽封、围带汽封，其构造及外形均大同小异，阻汽原理一致，统称为汽封。

（1） 汽封的作用

汽轮机汽缸两端轴孔处与转轴间有一定间隙，这样在工作时，汽缸内进汽端将发生高压蒸汽大量泄露。再看排汽端，一般凝汽式汽轮机的排汽压力在0.02Kgf/cm2(A)左右，即排汽端处于高真空状态，大气中的空气将沿后轴孔大量漏入排汽管和凝汽器，就会破坏汽轮机的真空。因此，为了减少高压端向外漏出蒸汽和排汽端往里漏入空气，要求在汽缸两端轴孔处配备汽封装置（又称轴封）。 （2） 汽封的结构

目前汽轮机所采用的一般都是曲径式汽封，又称迷宫式汽封。较广泛用运的是梳齿形曲径汽封，如图22所示。图22-a为高低齿，图22-b为平齿。平齿结构较为简单， 但密封效果不及高低齿，所以高压段常用高低齿，低压段则用平齿。

轴封片直接在轴封环上车出，或将轴封片压紧在轴封环的槽道里，轴封环一般由四个或六个弧段组成。齿尖最薄处厚度为0.1毫米。有弹簧片压住轴封环，使其紧贴隔板或汽封体，弹簧片的作用是箍紧轴封环，当轴封片与主轴相碰时，可自动退让，防止轴封受损。当压差较小时，可以不用高低齿而用平齿。为了减少漏汽，要求轴封间隙尽量小，但为了保证机组的安全运行，要求轴封不发生碰擦现象，所以轴封间隙有一定的要求。

除了汽轮机两端有轴封外，每一级隔板轴孔也需要安装汽封片，以减少级间漏汽 。隔板汽封的结构与轴端汽封相同，只是压差较小，所需要的汽封片数目较少而已。

（3）端部轴封系统

为了确保汽轮机的安全工作，合理地利用端部轴封的漏汽，提高汽轮机的经济性。汽轮机端部轴封都有一套专门的轴封管路系统。

高压端虽装有轴封，但仍不能避免蒸汽经过轴封向外漏，为了尽量减少这一损失，

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把高压端轴封分成若干段，每端之间留一定的空室，将这些空间的漏汽合理地引至不同的地方加以利用，以提高汽轮机的经济性。

低压端为了防止空气经轴封片漏入汽缸，必须引用压力稍高于大气压力的蒸汽来封住轴封通道。这部分蒸汽是由高压端轴封引来的，在轴封室中一部分经部分轴封片后流入低压汽缸中，另一部分则沿轴封间隙外流，最后经信号管排至大气。

汽轮机正常工作时，高压端轴封漏汽除引入低压端轴封外，多余的部分可以经管道引入凝汽器。汽轮机起动和停机时，高压端轴封没有蒸汽，则应引用经过节流降压的新蒸汽同时送入高、低压端轴封中去。

图22 梳齿型汽封

1.弹簧片 2.汽封环 3.转子 4.汽封套

六、空压机组用汽轮机简介

空压机组用汽轮机由杭州汽轮机股份有限公司制造，是抽汽凝汽式透平机。型号为：EHNKS50/71/32。由S1（8.83MPa、535℃）的高压蒸汽驱动。来自S1管网的高压蒸汽经闸阀，主汽阀，调速阀进入透平。经HP部分叶轮做功后，部分蒸汽通过抽汽止逆阀抽往S2管网，其压力为4.1MPa（G）。其余蒸汽经低压调节阀后，继续做功

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至0.015MPa（A），进入设在透平下方的主冷凝器内。

主冷凝器将透平乏汽冷凝为水并形成一定真空，冷凝水用泵送出至脱盐水装置回收使用。为维护主冷凝器真空，设有蒸汽抽气器，抽出主冷凝器内不凝气体。抽汽器动力蒸汽及抽出气体中的蒸汽在抽气冷凝器内冷凝为水，回流到主冷器，不凝气体放空。

透平轴端采用的是迷宫密封，密封蒸汽压力控制在10～20KPa，压力是通过压力调节阀控制的，当压力不稳定时可通过其旁路和去冷凝器的副线阀调节。 1、冷凝系统

透平排出的乏汽进入主冷凝器后与主冷凝器密布的不锈钢管表面直接接触，乏汽被冷凝成水，体积急剧缩小而形成真空，冷凝水被收集在主冷凝器底部的热井里。热井里的冷凝水由两台冷凝液泵打出，正常情况下两泵一开一备，当热井液位达到高报警时，备用冷凝液泵能实现自启动，热井水通过分程调节阀门的调节实现热井液位的自动控制。此外，在主冷凝器的壳程设有大气安全阀，当主冷凝器内真空一旦下跌时，大气安全阀将起跳以维持主冷凝器不遭正压破坏。 2、油系统

储存在油箱的ISON46防锈汽轮机油，经油泵加压至1.1Mpa，经冷却，过滤后分为两路。一路经压力调节阀PV01605将压力控制到0.25MPa送往汽轮机、压缩机、增速箱各个轴承及盘车器作润滑用；一路(0.85MPa)送往汽轮机调节机构作调速液压油，各路回油汇合后返回油箱。

另外，还设置了由事故发电机驱动的事故油泵，以确保全厂断电时各轴承润滑油供给；为保证事故油泵启动前或特殊情况下（如两台油泵均故障）机组停车后惰走时间供油，还设置了润滑油高位油箱，正常运转时高位油箱充满油，由上油孔板保持高位油箱回油视镜有少量油流过，一旦发生意外可通过高位油箱位差向机组各轴承提供短时间润滑，保证机组惰走期间润滑，使机组安全停车。

空压机油路系统主要设备有油箱、油泵、油冷却器，油过滤器、油压调节装置、高位油箱、蓄能器、阀门及相应的管路组成。

油箱设有电加热器、人孔、注油口、就地液位计、温度检测、充氮气保护等。 油箱的作用是存放润滑油，油箱的容积要保证润滑油有8分钟停留容积和5分钟工作容积，油箱内设有隔板。

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汽轮机压缩机

电加热器的作用：在润滑油温度低时给润滑油加热，因为润滑油在温度低于15℃黏度下降,不易形成稳定的油膜,一般润滑油的温度为42℃左右。

人孔的作用：人进入油箱清理杂质的通道。

注油口：充装润滑油的通道,设有精密滤网,充油时打开,充油结束后将其封闭,不与外界接触,避免外界杂质,灰尘、湿空气等进入油箱。

就地液位计：用来观察油箱的液位,油箱内注油的标准为油箱高度的1/2～2/3。 3、调速油流程

由油过滤器后止逆阀处油分两路，一路叫调速油，在调速油进口设有蓄压器，在调速器变工况时补充动力油，起到稳定油压作用。调速油经调速油止逆阀后分四路：

第一路去调速阀和抽汽阀错油门，作为调速阀和抽汽阀动作的动力油。 第二路和第三路去两个停机电磁阀。正常电磁阀带电，压力油经手动停机阀和停机电磁阀进入停机卸荷阀，使停机卸荷阀关闭。正常运行时通向停机卸荷阀的速关油不卸压，当停机电磁阀失电，停机卸荷阀打开速关油卸压，主汽门、调速阀、抽汽阀、抽汽止逆阀关闭。 第四路去速关油试验阀，用于在线试验主汽门。所有的回油进入回油总管，返回油箱。

电液转换器是通过调速器送过来的调速信号（4～20mA电信号）将速关油变成二次油压（0.15MPa～0.45MPa）。 4、抽凝式汽轮机型号说明：

EHNKS 50/71/32 E—抽汽式汽轮机 H—外缸受高压 N—内缸受常压 K—凝汽式汽轮机

50—外缸标识尺寸(外缸轮室内半径) 71————转子标识尺寸(指末级转子根径) 32————延长段

七、氮压机组用汽轮机简介

1、背压式汽轮机概述

用来驱动氮气离心式压缩机的蒸汽汽轮机为背压式汽轮机。从汽轮机进汽端往排

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汽轮机压缩机

汽端看，汽轮机为顺时针转向。汽轮机采用双侧进汽，向上进汽和向下排汽的双层布置。

汽轮机与压缩机通过增速齿轮箱联接。汽轮机与齿轮箱以及齿轮箱与压缩机之间均为膜片式联轴器连接。

（1）汽轮机型号

本背压式汽轮机型号为HG32/20。 HG — 高进汽参数高背压汽轮机

32 — 外缸前区段用 VH32，外缸进汽部分内半径为320mm（HG 型的 VH 之后不需要减压段 R）。

20 — 外缸后区段为 GH20，转子未级根径～φ200mm 。

该汽轮机进口压力为9.1MPa(A)，进口蒸汽温度为530℃，排汽压力为4.1MPa(A)。 （2）汽轮机主要构件 a．轴封

汽轮机轴封为可更换的金属迷宫式密封。 b．轴承

径向轴承为椭圆瓦轴承,止推轴承用多块扇形的双作用米契尔式。 c．汽轮机前后轴承座油封环带充氮保护接口。 d．调节

(1) 调节系统为液压式。

(2) 汽轮机调速由压缩机控制系统ITCC实现。

e. 盘车装置：汽轮机带有液压冲击式盘车装置（带手动功能）。 f. 供油系统

供油系统为集中油站， 由压缩机制造商供货。

供油系统供汽轮机润滑用油、调节控制用油以及齿轮箱润滑用油，采用GB11120-89标准规定的汽轮机油， 牌号为ISO VG46。

汽轮机润滑用油需经冷却过滤，在汽轮机基础边缘交接，油压为0.25MPa(G)，油过滤精度≤10μm，使用油温为45（+3～-2）℃。

汽轮机调节控制油需经过滤，油过滤精度≤10μm，使用油温为43～60℃，油压交接点在汽轮机基础边缘, 压力≥0.85MPa(G)，汽轮机调节油带不锈钢蓄能器。

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汽轮机压缩机

附：

汽轮机本体结构图

八、汽轮机组知识问答

1．汽轮机的工作原理是什么？

答：由锅炉来的高压过热蒸汽通过汽轮机的喷嘴膨胀，在膨胀时蒸汽的压力降低，流速增加，蒸汽热能转化为动能。同时以很高的流速射到叶片上，推动叶轮转动，即动能转化为机械能，再带动压缩机转子做功。

2．汽轮机的结构是由哪几部分组成，各包括包括哪些主要部件？ 答：由转动部分、固定部分和控制部分三方面组成。

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汽轮机压缩机

转动部分：有主轴、叶轮、轴封套和联轴器等。

固定部分：有汽缸、隔板、喷嘴（静叶片）、汽封和轴封等。 控制部分：有调节装置和保护装置。

3．汽轮机是如何分类的？（按热力过程和工作原理分） 答：(1)按原理：冲动式、反动式、冲动与反动的组合式汽轮机。

(2)按热力过程：凝汽式、抽汽凝汽式、背压式、多压式汽轮机。 4．什么是冲动式汽轮机？什么是反动式汽轮机？

答：冲动式汽轮机是指蒸汽仅在喷嘴中进行膨胀做功的汽轮机。 反动式汽轮机是指蒸汽不仅在喷嘴中，而且在动叶片中也进行膨胀做功的汽轮机。 5．凝气式、背压式、抽汽凝汽式汽轮机各有什么？

答：凝气式汽轮机是指进入汽轮机的蒸汽做功后全部排放冷凝器，凝结的水全部返回锅炉，即汽轮机的排汽压力小于1个大气压。

背压式汽轮机是指汽轮机排气压力大于1个大气压，其排汽全部供给其它汽轮机或用户使用。

抽汽凝汽式汽轮机是指进入汽轮机的蒸汽在汽轮机中间某一级抽出部分已经做了功的蒸汽，供给其它用户使用，汽轮机仍旧带有冷凝设备。另一部分蒸汽则排入凝汽器凝结成水返回锅炉。

6．汽轮机的轴端密封系统起什么作用？有几种形式？

答：为防止汽轮机高压端向外漏汽和负压端向内漏空气，限制级与级之间的内漏汽，

提高汽轮机工作效率，设置轴封系统。

形式有三种：迷宫密封、水封、炭精密封。

7．汽轮机调节系统一般由哪些机构组成？各自的作用分别是什么？

答：汽轮机的调节系统，由感应机构、传动放大机构、执行机构和定值机构组成。

它们各自的作用如下：

感应机构接受调节信号的变化，并将其转换为可传递的信号。采用转速变化为调节信号时，感应机构称为调速器。

传动放大机构将感应机构送来的调节信号进行幅值放大和功率放大，并进行综合处理，传递给执行机构进行调节。

汽轮机调节系统的执行机构是进汽调节阀和操纵机构，也称配汽机构。它根据调

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汽轮机压缩机

节信号，改变调节阀的开度，使机组功率相应变化。

定值机构即同步器，对于电液调节系统即转速给定和功率给定。它通过手动产生调节信号，也送入传动放大机构，以改变进汽调节阀的开度。 8．电—液调节系统元件组成？

答：由测量元件、液压放大元件、电液转换器和液压执行元件等。 9．电液转换器的作用是什么？

答：来自阀门管理器输出的阀门开度请求值和阀门开度实测值的差值，经伺服放大器进行功率放大后的电信号，是调节阀的阀位调节信号。电液转换器又称电液伺服阀，它的作用是将来自伺服放大器的阀位调节信号，转化为油压信号，以控制高压主汽门、高压调节阀和中压调节阀的开度。 10．汽轮机的调速方式有哪些种类？ 答：汽轮机的调速方式有三种：

(1)节流调解法；(2)喷嘴调解法；(3)旁通调解法 11．什么是汽轮机调节系统的静态特性曲线？

答：当压缩机负荷变化，促使调节系统动作，改变汽轮机进汽量，从而建立机组功率的新平衡，这就是说每一个转速对应一个负荷，把转速与负荷的关系画成曲线（转速纵坐标，负荷横坐标）这条曲线就是汽轮机调节系统的静态特性曲线。 12．汽轮机油系统的作用是什么？

答：(1)供给润滑油，使轴颈在轴瓦中转动形成油膜，减少零部件的摩擦，并带走轴颈摩擦产生的热量。

(2)供给压缩机密封油，压缩机采用浮环密封，密封油在浮环中形成薄膜，起到密封高压气体的目的，并冷却浮环带走部分泄漏气体。

(3)供给调速油，因汽轮机调速汽门的关闭和开启需要很大的动力，感应元件的脉冲信号，需媒质传递，调速油起到了这个作用。

13．供油系统一般主要由哪些设备组成？油箱的作用是什么？ 答：主要有：油箱、油泵、油冷却器、油过滤器及仪表和管道附件组成。

油箱的作用：除储存油外，还可分离油中水分，沉淀物以及气泡。 14．油温对汽轮机的振动有什么影响？

答：汽轮机转子和压缩机转子在运行中，轴颈和轴瓦之间有一层润滑油膜，假如油膜

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汽轮机压缩机

不稳定或油膜被破坏，转子轴颈就可能和轴瓦发生干摩擦，使机组强烈振动。引起油膜不稳定或破坏的因素很多，如润滑油的粘度，轴瓦的间隙，油膜单位面积承受的压力等等。在运行中如果油温发生变化，油的粘度也跟着变化，粘度改变后使透平油的油膜可能因此而破坏，因而使汽轮机发生振动。 15．主冷器的作用是什么？ 答：主冷器的作用大致有三个：

（1）冷凝器用来冷却汽轮机的排气，使之冷凝为水。

（2）在汽轮机排汽口造成高度真空，使蒸汽中所含的热量尽可能多地被用来做功。 （3）在正常运行中冷凝器能有除气作用，可降低凝结水所含的氧，从而提高给水质量，防止设备腐蚀。

16．主冷器为什么要有热井？

答：热井的作用是聚集凝结水有利于凝结泵的正常运行，也可作监视给水水位之用，如无热井，水位很可能有间断的上升，淹没钢管，影响冷凝器的冷凝效率，并使凝结水造成过冷却，影响经济性。

17．汽轮机启动前为什么要进行暖管？

答：启动前，由于主蒸汽管道和阀门，法兰等处于常温状态，故先以0.05～0.5MPa压力进行暖管，使管路缓慢地受热，膨胀均匀，不至于受到过大的热应力，然后采用升压暖管，使管道阀门等不出现额外的热应力。 18．暖管时，一般升压速率控制在多少？

答：为防止管道有大的热应力和热变形，一般暖管升压速率控制在2～3Kg/cm2（G）/分钟。

19．蒸汽管道暖管的温升一般允许多？ 答：一般允许温升速度～5℃/分钟。

20．装置中蒸汽暖管时，蒸汽温度达多少才可以启动机组？

答：因为蒸汽管网参数不会因启动一台机组而发生改变，为防止压缩机启动时蒸汽进入汽轮机后湿度过大而损坏后几级叶片，因此暖管蒸汽温度高于透平所用蒸汽压力下的饱和温度45～60℃即可。

21．汽轮机启动前为什么应先启动冷凝水泵？

答：因为启动前抽真空时，抽气器需要冷凝水来冷却它的喷嘴射出来的蒸汽，所以冷

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汽轮机压缩机

凝水泵要比抽气器先启动。

22．冷凝器是怎样工作的？冷凝器内高度真空是怎样形成的？

答：汽轮机的排汽进入冷凝器后，与管内冷却水产生热交换，乏汽被冷却达到冷凝温度而冷凝成液体。其比容急剧缩小，约减少万倍，因而形成高度真空。

为了保证冷凝器内高度真空，设抽气器抽出冷凝器和汽轮机等任何不严密的地方漏入的不凝性气体。

23．蒸汽喷射主抽气器的工作原理是怎样的？

答：当蒸汽经过喷嘴时流速很高，一般每秒在1000米以上，在这样高速的汽流里，蒸汽压力非常低，远低于冷凝器内的压力，因此，冷凝器里的空气就被吸进汽流里，吸入的空气和蒸汽混合在一起流进扩压管中流速逐渐降低，而压力就逐渐升高到略高于冷凝器的压力，然后经过冷却室把蒸汽冷凝成液态，空气再由第二级喷射抽引起抽出。

24．汽轮机启动前为什么要先抽真空？

答：在启动前汽轮机内部都存在着空气，机内的压力相当于大气压力。如果不抽真空，空气是无法冷凝，因而使排汽压力很大。在这种情况下开机时，必须要有很大的蒸汽量来克服汽轮机及压缩机各轴承中的磨擦阻力和惯性力，才能冲动转子，这样就使叶片所受到的蒸汽冲击力增大。此外转子被冲动后，由于凝汽器内存在空气，使排汽与冷却水中间的热交换作用大大减弱，结果排汽温度升高，使汽轮机后汽缸内部零件变形，冷凝器内背压增高，也会使冷凝器安全设施动作，所以冷凝式汽轮机，在启动前必须抽真空。

25．汽轮机启动时为什么不需要过高的真空？

答：汽轮机启动时，不需要过高的真空，因为真空越高，冲动式汽轮机需要的进汽量越小，进汽量太小将不能达到良好的暖机效果。真空维持在0.06MPa比较适宜，真空度降低些，也就是背压提高些，在同样的汽轮机转速下，进汽量增多，排汽温度适当提高,都能达到较好的较快的暖机目的。

26．为什么启动时油温不能低于30℃，升速时不能低于35℃？

答：透平油的粘度受温度影响很大，但油温太低时油的粘度过大，会使油膜分布不均匀，增加摩擦损失，甚至造成轴承磨损，故启动时油温规定不得低于30℃，升速时摩擦损失随转速增加而增加，故对润滑要求更高，因而油温要求更高一些，不能低于

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35℃。

27．蓄能器的作用是什么？

答：在正常工作的油泵发生故障，备用油泵自启动过程中，蓄能器中的油可对机组供油进行补充，防止因油压低或波动而造成机组停车。 28．主轴承的作用是什么？

答：主轴承承担着转子的重量及转子剩余不平衡重量所产生的离心力，在转子的轴颈与轴瓦间形成一层油膜，使轴颈与轴瓦处于液体摩擦过程，同时使转子的中心线保持一定的位置。

29．推力轴承的作用是什么？

答：承受汽轮机运行时转子上的轴向推力，固定转动部分相对静止部分的轴向位置。 30．汽轮机的轴向保护装置有什么作用？

答：在汽轮机的轴向保护装置就是当轴向力骤增，使轴向位移超过一定数值时，能自动停机，以免汽轮机的动、静部分碰撞摩擦或烧毁止推轴承。 31．引起轴位移增大的原因有哪些？

答：(1)负荷增大，蒸汽流量增大，各级压差增大，叶片和叶轮两侧压差增大，使机组的轴向推力增加。

（2）新蒸汽的初温、初压同时降低，各级叶片反动度都增大，也使轴向推力增大。

（3）隔板汽封磨损，漏汽量增大及机组通汽部分结垢后，汽轮机相应级叶片和叶轮前后压差增大使轴向力不同程度的增加。

(4)汽轮机发生水击时，由于低于蒸汽流速的水堵塞叶道，会造成瞬间很大的轴向推力。

32．轴向位移变化有什么危害？

答：轴向位移变化说明机组的动静部分相对位置发生变化，如果轴向位移的数值接近或超过机组动静部分最小轴向间隙时，将会发生动静部件摩擦使机组因此而损坏。 33．汽轮机轴振动过大的原因有哪些？

答：(1)测试系统发生故障（如探头松动、接线断裂等）。(2)启动前加温不充分，膨胀不均。(3)装置对中超标。(4)因热膨胀使管路各动量增加。(5)从动机振动传递。(6)轴

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承损坏。(7)内部零件损坏。(8)叶片断裂，引起不平衡。(9)联轴节损坏。(10)转子不平衡。(11)油质恶化。(12)油温太高或太低。(13) 主蒸汽温度太高或太低。(14) 排汽温度太高

34．汽轮机轴振动过大如何处理？

答：(1)启动过程如发现振动大，停止升速，并查找原因，原因不明停机。 （2）在正常操作中突然出现振动偏大，减负荷或停机。 (3)如果是逐渐增大的，则必须改变操作条件，检查振动原因。 35．汽轮机轴向推力采用哪些方法来平衡？

答：常用的平衡轴向推力的方法有：(1) 推力轴承；(2) 设置平衡活塞；(3) 在轮盘开平衡孔；(4) 把蒸汽在汽轮机内的流动安排成相反方向的流动。 36．汽轮机盘车的目的是什么？ 答：启动前盘车是为了： （1）调直转子。

（2）防止蒸汽由主汽门漏到汽轮机内部而引起的热变形。 （3）可以提前送轴封汽。 （3）使轴瓦过油。

（4）冲动转子时减少惯性力。

（5）判断有误机械故障，如卡塞，异物落入等。

停机后进行盘车的主要目的是：防止上下汽缸的温差引起轴弯曲，有了盘车装置的汽轮机，可不受停机时间限制，随时可以启动，否则在停机后4～12小时内轴弯曲度大时，是不允许启动的。

37．真空的高低对透平运行有什么影响？

答：透平的进气量一定，真空过高，虽然增加了透平的出力而转速增大，但会造成后几级过负荷。当透平的进气量一定，真空过低，造成最前几级过负荷，最后几级出现水击，即转速下降。

38．汽轮机冲转时，真空为什么会下跌？

答：在冲转时，真空一般维持较低，因而部分空气在汽缸及管道内未完全抽出而随着汽流冲向凝汽器，故而冲转时主凝汽器真空总是下跌的。 39．真空下降的原因及排除。

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答：原因：

（1）循环冷却水中断可以引起真空急剧下降，凝汽器出口侧真空表指示回零； （2）循环水量不足或水温太高，将引起真空逐渐降落； （3）凝汽器漏水或主冷凝器热井液位过高； （4）凝汽器冷却换热管表面结垢可使真空降低；

（5）真空系统与凝汽设备不严密会使漏气量增多，导致真空降低； （6）抽气器和抽气冷却器工作不正常。 （7）透平负荷过大。

排除：经过查对核实凝汽器真空的逐渐缓慢下降时，一般应当采取如下措施，并检查有关部位并查明原因。

（1）起动备用（辅助）抽气器； （2）根据具体情况降低负荷；

（3）当真空度降到一定程度可投入启动抽气器； （4）检查凝汽器循环水入口和出口压力； （5）检查轴封蒸汽压力； （6）检查凝结水泵出口压力； （7）检查主抽气器各段蒸汽压力； （8）查看水封供水情况

（9）检查大气安全阀和真空破坏阀门情况，查看水封是否中断； （10）检查凝汽器的水位；

（11）检查汽轮机疏水箱的水位。

40．汽轮机停车时，为什么要等转子停止再将冷凝器真空降到零？

答：汽轮机停车时，除非是紧急停车要破坏真空使其迅速停止外，一般情况是真空应逐渐慢慢降低，当转子停止时真空接近于零，这样将每次停机时转子的惰走时间相互比较，便可发现汽轮机内部有无不正常现象，如真空降的快慢没有标准，则由于鼓风损失有大小，影响惰走时间长短，就不能根据惰走时间来判断设备是否正常。另外保持真空，还有利于停机后保持汽缸内部干燥，防止发生腐蚀。

41．汽轮机停机时，为什么不立即关闭向轴封供汽，而必须等到真空降到零才停止向轴封供汽？

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答：停机尚有真空时，若立即关闭轴封供汽，则冷空气通过轴封吸入汽缸内，会使转子冷却变形，在以后的运行中会使轴封磨损并产生振动。因此必须等真空降低到零，气缸内压力与外界压力相等时，才关闭轴封供汽。这样，冷空气不会从轴封处漏入管内，引起变形，损坏设备。

42．停机后为什么油泵尚需运行一段时间？

答：当机组静止后轴承和轴颈受汽缸及转子高温传导作用，温度上升很快，这时如不采取冷却措施，会使局部油质恶化，轴颈和轴承钨金损坏。为了消除这种现象，所以停机后，油泵必须在继续运行一段时间进行冷却。

油泵运行时间的长短，视机组容量大小及参数高低而定。 43．汽温过高对汽轮机有什么影响？

答：汽温过高超过设计值，虽然从经济上看来是有利的，但从安全条件上来看，那是不允许的，因为在高温情况下，金属机械性恶化很快，会引起汽轮机各部件使用寿命缩短，还可能使前几段叶轮套装松弛。因此是不允许的。 43．主冷器水位太高，为什么会影响真空？

答：当主冷器水位太高时，激冷水就会部分铜管，导致传热面积降低，影响到乏汽的冷凝速度，这样主冷器内气体密度会相对增大，气体绝对压力会升高，即真空度会降低。

44．汽轮机为什么会有临界转速？

答：汽轮机的转子也是个弹性体，有一定的自由振动效率。离心力则引起转子的受迫振动，当转子的受迫振动频率和转子的自由振动频率重合时，就会产生了共振。这时转子的振动特别大，这一转速就称为转子的临界转速。 45．冷凝液泵平衡气管（空气管）有什么作用？

答：当泵内有少量空气，立即由平衡管排入主冷器，不使空气聚集在冷凝液泵内产生气蚀，影响水泵运行。另外，机组运行时检修冷凝水泵后，要排气。

46．汽轮机启动为什么要低速暖机？低速暖机的转速为什么固定300～500转/分？ 答：汽轮机冷态启动时，高温的蒸汽与常温汽轮机部件相接触，汽轮机势必产生一定数值热应力和热变形，为了减小热应力和热变形，在汽轮机启动时以控制进入汽轮机较低蒸汽的压力、温度和流量，以保证汽轮机慢慢地升温均匀膨胀，规定300～500转／分暖机，这主要是因为转速太低，轴承油膜建立不好，容易造成轴承磨损，转速

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太高则造成暖机速度太快，膨胀不均，热应力变形增大且易造成水击。 47. 汽轮机排汽的真空降低至一定数值时为什么要减负或停车？

答：(1)不使轴向位移过大，造成推力轴承过负荷和动静部件摩擦。 (2)不使叶片因蒸汽流量增加而造成过负荷，因靠近末级叶片反动度要增加。 (3)防止排汽缸温度升高而膨胀增大，如果滑稍机构不良会影响机组的对中位置。 48．主冷器真空降低为什么汽轮机排汽温度会升高？

答：蒸汽在一定压力下对应一定的饱和温度，压力升高，饱和温度也升高。汽轮机排汽温度与主冷器的饱和温度基本上是对应的，所以，当主冷器内真空降低时排汽温度也随之升高。

49．汽轮机的排汽温度和真空之间的关系是怎样的？

答：水的沸腾温度与水面上的气体压力有一定的关系，水面上压力越大，水的沸点越高。反之，水面压力越低，水的沸点就越低，汽轮机排汽压力远低于大气压力。蒸汽的饱和温度也就很低，所以汽轮机排汽温度虽然只有十几度，但仍然是蒸汽状态。 水蒸汽的特性决定排汽压力与排汽温度的关系。

排汽温度℃ 20 30 40 50 70 80 90 绝对压力Pa 2328 4229 7368 12302 31255 47614 69559 50．主冷器运行时应经常检查和分析哪些指标？

答：主冷器运行情况的好坏反映在真空上。但是，真空是多方面因素的综合结果。为了便于分析，应经常检查以下指标。

温升：指冷却水进出口温度差，在汽轮机负荷相同，即排汽量相同，温升增加说明水量减少，其原因可能是管板堵塞，管子污染等所致。

端差：是排汽温度与冷却水出口温度之差，端差增加反映传热系数下降，一般由于受热面污染或漏空气等原因而产生。

过冷度：是排汽温度与冷凝温度之差，经常性过冷度大，表示主冷器结构有问题，过冷度突然增加，一般由于主冷器漏水和漏气所致。 51．汽轮机汽缸为什么设疏水阀？

答：汽轮机起动暖机时，汽缸内会有蒸汽冷凝为液体，如不及时排出，将会造成叶片冲蚀。在停机时也会造成汽缸内部有冷凝液，腐蚀汽缸内部，另外在运行时锅炉官网操作不当，也会造成蒸汽带水，也可能使汽缸进液，为保证设备的安全必须设置疏水

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阀随时排走汽缸内的冷凝液。

52．汽轮机发生水冲击应如何判断处理？

答：汽轮机发生水冲击危害极大且事故发展很快，应果断迅速地判断处理。 水冲击主要现象如下：

（1）进气温度急剧下降； （2）机组振动加剧； （3）转子轴向位移增大；

（4）推力轴承乌金温度升高，回流温度升高； （5）汽轮机内有水滴抨击金属响声； （6）凝汽器内压力上升（真空恶化）； （7）确认发生水冲击后应立即采取以下措施： （8）紧急停车，并迅速破坏真空；

（9）打开蒸汽管道的汽轮机本体全部疏水阀；

（10）检查转子惰走及真空降落情况以判断有无内部损坏； （11）检查推力轴承钨金温度判断是否熔化； （12）检查轴向位移数据。 53．为什么排汽缸要装喷水降温装置？

答：在汽轮机启动、空载及低负荷时，蒸汽流通量很小，不足以带走蒸汽与叶轮摩擦产生的热量，从而引起排汽温度升高，排汽缸温度也高。排汽温度过高会引起排汽缸较大的变形，破坏汽轮机动静部分中心线的一致性，严重时会引起机组振动或其它事故。所以，大功率机组都装有排汽缸喷水降温装置。小机组没有喷水降温装置，应尽量避免长时间空负荷运行而引起排汽缸温度超限。 54．机组启动过程应注意那些事项？

答：冲转时，注意振动值、真空。冲转后，应调整主冷凝器热井液位，防止满液或无水。过临界要平稳，保持一定的升速速率。注意轴承温度、油温、油压。调速器投入后注意声音、油位及杠杆活塞相对位置。 55．机组在那些情况下，做紧急停车处理？

答：有些事故的发生原因很难事先估计到，许多情况下还应随即应变，现举几例。机组超速，危急保安器不动作时。正常操作中突然发生振动，立即减负荷无效或振动强

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烈时。有不正常声音，尤其金属碰击声伴随着振动而发生时。轴承温度突然升高，带有联锁的联锁信号无输出，排油温度很高时。透平进口参数剧降，要注意带水，当轴封处冒白汽或有水击声时。油箱油位下降很快及油管破裂，油系统着火危及安全运行，油压过低无措施时。蒸汽管线破裂。轴封内冒火花或冒烟时。轴位移剧增，减负荷无效或来不及时。压缩机喘振不能消除时。停电、停水、停蒸汽等时。安全阀起跳不能复位时。密封油高位油槽无法控制时（GB601、GC602）。真空下降至规定数值时。有联锁信号输出，而机组不自动停车时。 56．汽轮机为什么要监视级后压力？

答：汽轮机级间压力的监视是靠压力表来达到，一方面在流通截面情结状况下，可作为级间流量变化的监视点。另一方面在流量不变的情况下，可监视流通截面是否堵塞、结垢和机械故障。

57．机组正常运行有那些维护要点？

答：按时抄报表并做好岗位交接班记录。 每小时巡检一次，检查转速、振动、位移、油压、油温、油位、压差、轴承温度、压缩机流量、压力温度等参数。运行泵要检查轴承温度、振动、电流，泵进出口规定时间盘车或定期切换。各仪表有问题及时联系处理。及时处理漏油、漏水、漏汽（气）。每隔三个月分析一次油质。按时对油系统排气。搞好设备及厂房卫生。

58．汽轮机启动过程中汽轮机，汽缸上哪些零部件要产生热应力？

答：汽轮机启动时，汽缸内蒸汽温度急剧上升，使汽缸内外壁产生较大温度差，内壁承受压应力，外壁承受热拉应力。当温度增大热应力也增大，当超过金属许可应力时，就会产生永久变形或发生裂纹。汽缸法兰厚度比汽缸厚，因此热应力影响更大，另外汽缸螺栓的受热是由法兰传递的，法兰温度总比螺栓温度高，这样也使螺栓受拉伸应力，如果附加热应力超过螺栓的极限强度时，即有被拉断的危险。 59．汽轮机排汽的真空降低至一定数值为什么要减负荷或停机？

答：不使轴向位移过大，造成推力轴承过负荷和磨擦；不使叶片因蒸汽流量增加而造成过负荷，因靠近末级的几级叶片反动度要增加；防止排汽缸温度升高而热膨胀增大，如果补偿机构不良会影响机组的对中位置。

60．汽轮机的危急保安器有几种形式？重锤式危急保安器的工作原理是什么？ 答：汽轮机的危急保安器有两种形式：重锤式和飞环式。

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重锤式危急保安器的工作原理是：重锤的重心与垂心不重合，有一定偏心度，重锤的外圈装有弹簧，使重锤在一定位置上，正常运行中弹簧力超过偏心度造成的离心力使重锤不能飞出，当转速升高时，离心力增大，当增大的离心力大于弹簧的予紧力时重锤飞出，使脱扣器动作，从而使汽轮机进汽中断，停止运行，防止汽轮机超速飞车。

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第二章 离心式压缩机

一、压缩机的定义和分类

工业生产中常需要具有一定的压力的气体用于各种用途，而压缩机是输送和提高气体压力的机器。我们知道，气体的压强取决于单位时间内气体分子撞击单位面积的次数与强烈程度。增加容积内气体的温度，使气体分子运动的速度增加，增加撞击程度可以使气体压力提高。但当温度减下来后，气体压力又随之降低。而一般要求被压缩气体应具有不太高的温度。因此提高气体压力的主要方法是通过增加单位面积内气体分子数目（也就是缩短分子间距）实现的，这就要通过压缩机完成。

目前使用最广泛的压缩机通常分为两类：一类是容积式压缩机，它是通过缩小气体的容积的来提高压力（诸如活塞式、滑片式、罗茨式、螺杆式）；另一类是透平式压缩机，它是利用旋转叶片对气流的做功、通过气流的不断加速、减速因惯性而彼此被挤压进而缩短分子间距来提高压力。

透平压缩机一般分为离心式和轴流式： 1、离心式压缩机

被压缩的气体在离心式压缩机中的运动是沿着垂直与压缩机轴的径向进行的。离心式压缩机中气体压力的提高是当气流流经叶轮时，由于叶轮旋转使气体受到离心力的作用而使其速度升高，当气体流经扩压器等截面积扩张的通道时，流速逐渐降低，从而是速度能转变为压力能，气体的压力得到提高。 2、轴流式压缩机

气体在轴流式压缩机中的运动是沿着平行于压缩机轴的方向进行的。在轴流式压缩机中，同样由于转子的旋转是气体产生很高的速度，当气体流经与动叶片间隔排列的静叶栅时，气体的速度逐渐减慢，从而速度能转变为压力能。

在使用上，一般容积式压缩机宜用于高压比，中、小流量的场合；透平压缩机则用于低、中压和大流量的场合，其中轴流式的流量比离心式的更大，压力则比离心式的低些。

二、离心式压缩机工作原理及基本结构

1、结构

从外观上首先看到的是机壳，它又称气缸，通常用铸铁或铸钢浇铸而成。一台压

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