汽轮机培训 - 图文

第一章 汽轮机概述 ◆一、什么是汽轮机

汽轮机是一种将蒸汽的能量转换为机械功的旋转式动力机械，又称蒸汽透平（英文：steam turbine）

◆二、汽轮机的工作原理

具有一定压力、温度的蒸汽进入汽轮机，在喷嘴中膨胀升速，将其热能转化为动能，高速汽流进入动叶珊，带动叶轮旋转，从而将动能转化为机械功。 ◆三、汽轮机的分类 1、按工作原理

1>、冲动式汽轮机：蒸汽主要在喷嘴中进行膨胀加速，在动叶片中蒸汽不再膨胀或膨胀很少，而主要是改变汽流的方向。

2>、反动式汽轮机：蒸汽在喷嘴和动叶片中膨胀程度基本相同，各占50％，即反动度约为0.5。

此时，动叶片不仅受到汽流冲击作用力，还受到因蒸汽膨胀加速引起的反作用力。→轴向推力较大。

3>、混合式汽轮机：压力级既有冲动式，又有反动式，一般前几级采用冲动式，后几级采用反动式。→咱公司设计采用。 2、按热力过程

1>、凝汽式汽轮机：汽轮机排汽压力<0.1MPa(1个大气压)，蒸汽需进入凝汽器进行冷却，凝结成水，再返回锅炉。

水冷：循环水→凝汽器→冷却塔→循环水

空冷：蒸汽→排汽装置→空冷器→凝结水进入排汽装置→给水系统

2>、背压式汽轮机：汽轮机排汽压力>0.1MPa(1个大气压)，直接排出，用于供热或工业用汽。 3>、抽汽式汽轮机：从汽轮机中间某一压力级后抽出一部分蒸汽用于热用户。 分为：

1)调整抽汽：抽汽压力有一定的调整范围，配有调节汽阀；

2)非调整抽汽：抽汽压力不需要调整，为抽汽口压力（当然 会有一定的管道压力损失）

4>、中间再热式汽轮机：进入汽轮机的蒸汽膨胀作功，到一定压力后全部抽出，送入再热器中再次加热，温度升高后再送入汽轮机继续膨胀作功。

在汽缸抽汽口后设计专门的隔板，将再热前后的蒸汽隔开。

5>、补汽式汽轮机：近几年我公司设计研发的，在汽轮机中间级补入低压蒸汽，进行作功，属于余热利用，广

泛应用于水泥窑、钢铁等行业。符合国家节能降耗政策要求，市场很大。水泥窑余热利用的设计院有大连易世达、南京凯盛、天津水泥院、海螺川崎等，均配有我公司的汽轮机。 3、按用途

1>电站汽轮机：用于拖动发电机，转速固定，通过联轴器联接。 转速大小和当地的电流频率有关，例如我国3000r/min， 因为我国f=50Hz ；巴西3600r/min，因为当地f=60Hz 。 2>工业汽轮机：用于拖动风机、 给水泵等，转速可改变

（配变速箱）由于用电机带动 风机或给水泵，不如汽轮机直 接拖动效率高，因为通过发电 机进行能量转换，会有效率损失。 3>船用汽轮机： 用于驱动船舶螺旋桨等

4、按布置方式

1>单层布置：汽轮机放在公共底盘上，也称快装机，我们公司常规设计。 2>双层布置：

零米层：布置油泵、冷油器、循环水泵等

运转层：布置汽轮机、发电机、主机仪表柜、盘车控制柜等 ◆四、汽轮机的反动度

1、定义：等于蒸汽在动叶栅中的理想焓降与整个压力级理想焓降的比值，它表示蒸汽在动叶片中膨胀作功的比例，用―ρ‖表示。 2、分类：

1>纯冲动级：反动度ρ=0，蒸汽只在喷嘴中膨胀作功，在动叶片中不膨胀，只改变汽流的方向。 2>反动级：反动度ρ=0.5，蒸汽在喷嘴和动叶片中膨胀作功各占50%。 →作功能力强，轴向推力大

3>带有一定反动度的冲动级：反动度ρ=0.05~0.2，蒸汽大部分在喷嘴中膨胀作功，少部分在动叶片中膨胀作功。

→咱公司常采用。 ◆五、汽轮机的型号表示

N —凝汽式； B—背压式；C —抽凝式；CB—抽背式；

BN —补汽凝汽式；S—低品位机组（进汽参数比较低） 汽轮机型号表示举例： N -进汽压力 N6-3.43；

B -进汽压力和排汽压力 B12-3.43/0.981；

CB-进汽压力、抽汽压力和排汽压力 CB15-4.90/1.27/0.49； C –进汽压力、抽汽压力 C12-3.43/0.981； BN—进汽压力、补汽压力 BN9-2.29/0.25；

第二章 汽轮机本体结构 ◆一、汽轮机装置的组成部分 1、汽轮机本体

2、汽轮机辅助设备，也称汽轮机辅机

3、调节、供油系统 ◆二、汽轮机本体构成 1、转动部分（动子）：主轴、叶轮、动叶片、联轴器、轴封套筒等； 2、静止部分（静子）：汽缸、隔板、静叶片、径向汽封、前后座架等；

3、支承部分：轴承（包括推力轴承前轴承、汽轮机后轴承和发电机前轴承，均属于汽轮机厂家供货）； 汽轮机纵剖面图

◆三、汽缸 1、作用

汽缸是汽轮机的外壳，其作用主要是将汽轮机通流部分与大 气隔开，形成封闭汽室，保证蒸汽在汽轮机内完成作功的过程。其外部装配有调节汽阀及进汽、排汽、抽汽等管道。 2、常用材质选择 1>前汽缸

（1）9.0MPa/535℃：汽缸ZG20CrMo，蒸汽室WC6(ZG15Cr1Mo) （2）3.43MPa/435℃以上：汽缸ZG20CrMo （3）3.43MPa/400℃以下：汽缸ZG230-450 2>中汽缸

大多数温度<400℃，材质选用ZG230-450 3>后汽缸

（1）铸钢ZG230-450（温度T＞250℃) （2）铸铁HT250 (温度T≤250℃)

◆四、隔板 1、作用

为汽轮机各级的隔壁，形成不同压力级，并用来安装静叶片。 2、分类

1>焊接隔板：常用于工作温度T≥250℃； 2>铸造隔板：常用于工作温度T<250℃；

隔板又可以分为：

1>部分进汽隔板：隔板全周只有部分布置静叶片，一般为汽轮 机前几级，因为比容较小，为提高静叶片高度，在同样通流面

积下，采用部分进汽。

2>全周进汽隔板：隔板全周均布置静叶片。 3、材质选择

1>温度T<250℃ 材质HT250；

2>温度T在250℃～350℃ 材质ZG230-450； 3>温度T在350℃～500℃ 材质ZG20CrMo； ◆五、叶轮 1、作用

用来装置动叶片，并将汽流在动叶栅上产生的转矩传给主轴， 从而带动主轴旋转产生机械功。 2、材质选择

1>温度T<400℃ 材质34CrMo； 2>温度T>450℃ 材质35CrMoV； 3、平衡孔

减少压力级间压力差，从而平衡轴向推力。

一般为单数，其原因为避免在叶轮同一径向截面上设有两个平衡孔，从而使叶轮截面强度削弱。 我公司：D系列机组 7-￠35； K系列机组 5-￠50；

◆六、转子 1、作用

汽轮机中所有转动部件的组合体叫做转子，包括前后汽封套筒、叶轮叶片、隔板汽封套筒等，其前与主油泵相连，后用联轴器与发电机主轴相连，或者与变速箱相连，拖动风机、给水泵等。 2、按照制造工艺分类

1>套装转子：所有叶轮均采用烘套的方式装在主轴上。 优点：加工方便，便于更换零件

缺点：轮孔处应力较大，高温下易松动 →常用于中、低压汽轮机

2>整锻转子：所有叶轮、主轴及其他附件均是用整体毛坯锻造后再加工的。 优点：高温下不松动，强度高，刚性好 缺点：需大型锻压设备，加工成本也比较大 →常用于高温高压汽轮机

压力大小由阀前/阀后式压力调节阀来调节：

（1）压力高于0.13MPa时，阀前式压力调节阀动作，将蒸汽排入凝汽器；

（2）压力低于0.103MPa时，阀后式压力调节阀动作，将高压蒸汽引入均压箱；

2、工作要求：均压箱内温度要求＜300℃，以防止后汽封处的温度过高；采取的措施为喷入减温水，该减温水一般为化学水，因为均压箱内的疏水接入凝汽器； 3、高压蒸汽汽源：

（1）主蒸汽 （2）除氧器汽平衡管 （3）抽汽管道； 七、疏水膨胀箱

1、作用：收集汽轮机本体及管道中的疏水，并将扩容后的蒸汽和收集的疏水接入凝汽器，以回收利用，减少汽水损失。

疏水膨胀箱内压力为微负压，但略高于凝汽器。 2、汽轮机本体常设计的疏水： （1）蒸汽室疏水；→接疏水膨胀箱 （2）调节级后疏水；→接疏水膨胀箱

（3）蒸汽室盖子中分面疏水；→中分面不干净，排地沟 （4）汽缸中分面疏水；→中分面不干净，排地沟 （5）低压缸疏水；→接疏水膨胀箱

（6）抽汽管道、抽汽阀疏水；→接疏水膨胀箱 热力系统图

热力系统图

第四章 汽轮机油系统

◆一、汽轮机油系统设备组成

主要设备有：主油泵、高、低压注油器、高压起动油泵、交、直流润滑油泵、顶轴油泵、冷油器、滤油器、油箱、油箱加热器、抽油烟机、滤油机等。

◆二、主油泵

主油泵安装于前轴承座内，与汽轮机主轴相连接，它是油系统的动力源。汽轮机正常运行时，连续不断地将油送到润滑油和调节油系统。入口油来自低压注油器，经高速旋转升压后输出高压油，出口一进入油动机作调节用油，二进入危机遮断油门形成保安用油，三进入高、低压注油器，其中高压注油器输出润滑用油。 我公司设计与主轴的连续形式：

1）螺纹连接：用于额定转速＜5000r/min； 2）法兰连接：用于额定转速＞5000r/min；（拖动机组或高转速发电机组） ◆三、高压起动油泵（外购）

用于机组起动时供油给高、低压注油器，保证主油泵入口和轴承润滑用油，随着机组转速升高，当主油泵出口油压大于

起动油泵油压时，可手动或自动关停（压力开关），也称为辅助油泵，主油泵没有正常工作时，用于供给动力油和润滑用油。

◆四、交流润滑油泵（外购）

用于机组起动或盘车时供给轴承润滑用油，当机组正常运行时，由高压注油器供给轴承润滑用油。 润滑油压一般要求为：0.08～0.12MPa； 油压过高→造成油档漏油；轴承振动；

油压过低→润滑油膜建立不好，甚至断油，损坏轴瓦； ◆五、直流润滑油泵（外购）

也称为事故油泵，用于厂内交流电断电，交流润滑油泵无法正常工作时供给轴承润滑用油。 ◆六、冷油器

用于冷却轴承润滑用油，一般设2台，可单台运行，也可并列运行，根据出口油温决定。 1）结构形式：

（1）光管式：使用管束进行冷却；→咱公司设计生产 （2）板式：用于油站，换热效果好，占用空间小；→外购 2）润滑油温要求：

出口油温为35℃～45℃，最高≤50℃，最低≥25℃。 ◆七、注油器

也称为射油器，入口油来自起动油泵（开机时）或主油泵出口油（正常运行时）。

1）工作原理：高压起动油泵或主油泵出口的高压油经油管进入喷嘴，形成高速油流喷出，在混合室形成真空，油箱中

的油便被吸入混合室，混合油在扩压管中速度降低，形成一定压力油流出，供系统用油。 注油器设计滤网为了防止杂物进入油系统，以造成元件堵塞。 2）按照用途不同分为：

（1）高压注油器：供给轴承润滑用油； （2）低压注油器：供给主油泵入口油； ◆八、油箱中排油烟机（外购）

作用：排除油箱中的气体和水蒸气。 （1）水蒸气不在油箱中凝结；

（2）油箱中的压力不高于大气压力，可使得轴承回油顺利流回油箱；

反之，若油箱封闭，则大量气体和水蒸气积在油箱中，使油箱产生正压，从而影响轴承的回油。 ◆九、油站

称为整体油站，将汽轮机的主油泵、冷油器（板式）、滤油器、起动油泵、交、直流润滑油泵、排油烟机（立式）以及主机仪表柜、油泵控制柜等集中放置在一个公用底盘上，结构紧凑，占用空间小，现在公司准则机组设计采用。

◆十、顶轴油泵（外购）

用于机组盘车时向顶轴系统供油，属于润滑油系统，投入盘车时，必须先开启顶轴油泵，并确定顶轴油压符合要求（顶轴油压≥11MPa或将轴顶起0.05～0.07mm）。当汽轮机转速≥200r/m时，可停下顶轴油泵。 咱公司在汽轮机和发电机主轴总重量≥18t时设计顶轴油泵。

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