汽轮机基本知识

热工中基本参数有温度，压力，比容（密度的倒数）。h（焓值）=内能+势能

喷嘴中气流流过后，压力降低，动能增加

汽轮机的基本工作原理：具有一定压力的水蒸气首先通过固定不动的，环状布置的喷嘴，蒸汽在喷嘴通道中压力降低，速度增加，在喷嘴出口处得到速度很高的气流，在喷嘴中完成了有蒸汽的热能转变为蒸汽动能的能量转换，从喷嘴出来的高速气流以一定的方向进入装在叶轮上的工作叶片通道（动叶栅），在动叶栅中蒸汽速度的大小和方向发生变化，对叶片产生一个作用力，推动叶轮旋转做功，将蒸汽的动能转化为机械能。

反动度：衡量蒸汽在动叶栅内的膨胀程度的参数。在动叶栅中蒸汽的膨胀程度占级中总的应该膨胀的比例数，或是在动叶栅中理想焓降与级中的总焓降之比。

在纯冲动级中，蒸汽只在喷嘴叶栅中膨胀，在动叶栅中部膨胀，纯冲动级做功能力大，但流动效率低，一般不用，为了提高汽轮机级的效率，冲动级应具有一定的反动度，这时蒸汽的膨胀在喷嘴中进行，只有一小部分在动叶栅中继续膨胀，也称冲动级（=0.05-0.1），即带有反动度的冲动级

在反动级中，蒸汽不仅在喷嘴中膨胀加速，而且在气流流经动叶栅通道时，继续膨胀加速，即蒸汽在动叶栅中，不仅气流的方向发生变化，而且其相对速度也有所增加，因此，动叶片不仅受到喷嘴出口高速气流的冲动力作用，而且还受到蒸汽离开动叶栅时的反作用力，所以反

动级既有冲动力做功又有反动力做功，所以反动级的效率比冲动级的高，但功能力较小

速度级：速度级的特点是在一个叶轮上装有两列或三列动叶栅，在两列动叶栅之间有一列装在气缸上的、固定不动的导向叶栅，一般是双列速度级，蒸汽经过第一列动叶栅后，其动能未被充分利用，从第一列动叶栅流出的气流速度任然相当大，有足够的动能再去推动叶片，此时气流速度的方向与，叶片旋转的方向相反，因此让气流经过一列固定不动的导向叶片，以改变气流的方向，在导向叶片通道中，气流速度的大小不变，气流离开导向叶片时的方向正好对着第二列动叶片的进口，这样第一列动叶栅出口的余速动能就可以继续在第二列动叶栅中继续转变为机械功，这种双列速度级的功率可比单列冲动级大很多，如果蒸汽离开第二列动叶栅时的速度任然很大，那么可以装设第二列导向叶片和第三列动叶片，这就是三列速度级，由于蒸汽在速度级中的速度很大，并且需要经过几列动叶片和导向叶片，因此速度级的能量损失就大，列数越多，损失就越大，一般就二列速度级。（双列速度级），现在大功率汽轮机的第一级往往采用双列速度级，这样可使蒸汽在速度级后，压力和温度都降低较多，不仅可以减少全机的级数，使汽轮机体积紧凑，而且可使速度级后面部分的气缸及叶片等部件对金属材料的要求降低，从而降低气机的成本。

轴流式级通常有这几种分类方法：1、根据工作原理可分为冲动级、反动级和复速级(双列速度级)，冲动级有纯冲动级和带反动度的冲动级。2按照蒸汽的动能装换位转子机械能的过程不同，级可分为压力

级和速度级，压力级是以利用级组中合理分配的压力降或比焓降为的级，效率高，又称单列级，压力级可以是冲动级，也可以是反动级，。速度级有双列和多列之分，如复速级，它是利用蒸汽流速为主的级，级的比焓降较大。3按级通流面积是否随负荷大小而改变，汽轮机级可分为调节级和非调节级，第一级的同流面积是随负荷变化而改变的，调节级可以是复速级，也可以是单列级

气机的代号：N-凝汽式、B-背压式，例如：N100-8.826/535型汽轮机表示为凝汽式、额定功率为100兆瓦，新气压力为8.826兆帕，温度为535℃的汽轮机。

汽轮机装置有汽轮机本体、辅助设备及供油系统。

气缸-将汽轮机的同流部分与大气隔开，形成封闭的气室，保证蒸汽在汽轮机内完成能量转换过程

蒸汽一般由上气缸进入气缸内腔，在上气缸高压端装有进气室，气缸内壁有一道圆弧槽用以装配隔板，下气缸适当位置留有抽气口，在最低位置常开有疏水孔，使水分及时疏走，防止在气缸中积水而损伤叶片等零件，下气缸前后两端都有两个外伸的猫爪，整个气缸依靠这两对猫爪搁置在底座上。

气缸所使用的材质主要取决于蒸汽的温度，普通铸铁只能用250℃以下，当温度在250-300时，可用铸钢或经过热处理的优质铸铁，温度在300-400时必须使用铸钢，超过400应使用合金钢

大功率的气缸使用多层缸，在多层缸中，通常在内外缸夹层里引入一股中等压力的蒸汽，当机组正常运行时，由于内缸温度很高，其热量

不断的辐射到外缸，有使外缸超温的趋势，这时夹层的气流对外缸起到冷却作用，当机组冷态启动时，为使内外缸尽可能迅速同步加热，减少动静胀差和热应力，缩短启动时间，此时夹层气流对外缸其加热作用。低压缸一般采用对称分流布置，由于低压缸内工作压力不高温度低，蒸汽的体积流量很大，要求低压各级具有很大的同流面积，因而叶片高度势必很大，而平均直径或叶片高度受材料的强度限制，所以低压缸的尺寸很大，尤其是排气部分，目前多汽轮机的低压缸大多采用钢板焊接结构及对称分流布置，对称反向布置，使轴向推力可相互抵消一部分，有利于平衡轴向推力

喷嘴的作用是把蒸汽的热能转变成高速气流的动能，使高速气流以一定的方向从喷嘴喷出，进入动叶栅，推动叶轮旋转做功，第一级喷嘴直接安装在气缸高压端专门给的喷嘴室上，第二级以后各级喷嘴安装在各级隔板上，隔板用来安装喷嘴，并将各级叶轮分隔开，冲动式汽轮机每一级由一个隔板和一个叶轮组成，反动式的喷嘴直接安装在气缸上

汽轮机第一级喷嘴直接装在气缸干压端专门的喷嘴室上，分成不同数目的弧段，由于第一级喷嘴工作蒸汽的压力高，其容积流量较小，为使第一级喷嘴叶片具有一定的高度，以减少流动损失，长将第一级喷嘴做成进气，即仅在部分圆弧段上布置有喷嘴，各喷嘴圆弧段直接接受各调节汽阀的控制，用它来调节汽轮机进气量的多少，因此第一级喷嘴又称调节级喷嘴。

隔板的特点；隔板都是由隔板本体的平板、喷嘴、边缘和安装在轴孔

处得汽封等组成，隔板一般都是对分的，由上、下两半组成，在水平接合面处连接，上部的隔板安装在汽缸盖的凹槽内，下部隔板安装在下气缸的凹槽内，为了防止隔板转动，在上下隔板的结合面左右两侧均装有锁垫，以固定隔板，在两半隔板的接合面处，配有密封键，在装配时起定位和密封作用，以保证上下两半隔板对准并减少结合面的漏气。隔板一般是全周进气，即喷嘴沿整个圆周布置，对于中小型的机组的前几级，由于蒸汽的容积流量比较小，为适当提高喷嘴的高度，常采用部分进气，即隔板整个圆周上只有部分弧段布置有喷嘴，其余是实心的

隔板分为铸造隔板（汽轮机的低压部分） 焊接隔板（汽轮机的高压部分）

高压汽轮机各级的隔板，通常不直接固定在汽缸上，而是几个隔板一组固定在一个隔板套上，隔板套再固定在气缸上，采用隔板套可以简化气缸的形状。

反动式汽轮机中没有叶轮和隔板，动叶片直接装在转子的外缘上，静叶则固定在气缸内壁或者静叶持环上。

轴承——汽轮机工作时，转子将产生各种不同方向的作用力，汽轮机轴承的载荷大，且转速高，一般采用油膜润滑的滑动轴承，在工作时轴颈和轴承间形成一定厚度的油膜，油膜具有一定的压力，由于油压的作用使轴颈和轴承完全隔开，形成液体摩擦，汽轮机采用的轴承有径向轴承和推理轴承两种，径向轴承的作用是支撑转子的质量及由于转子质量部平衡引起的离心力，确定转子的径向位置，使其中心与气

量，所以一般只在启动前用来为凝汽器建立真空，当真空抽至一定数值后，就应投入主抽气器并停用启动抽气器，主抽气器的任务是在汽轮机运行时，抽出凝汽器中的空气，以维持其正常真空，它一般做成多级，并且各级之间设有冷却器，可以回收工作蒸汽的热量和凝结水。 除氧器的作用——给水中溶解的气体，由于不凝结，在热交换设备中，会附在管子表面形成气模，影响传热，更为严重的是其中一些活性强的气体，如氧气及二氧化碳，在温度较高的情况下可直接与金属发生化学反应，使设备的金属表面遭受腐蚀，在这些活性气体中腐蚀性最强的是氧气，因此，在给水在进入锅炉前必须除去其中的溶解氧。 除氧器一般分为真空式、大气式和高压式，根据水在除氧器中散布方式的不同，其结构分为：淋水盘式、喷雾式、和填料式，一般淋水盘式属于大气式，而高压除氧器多制成喷雾式和填料式，除氧器的工作原理是热力除氧，它不但能除掉氧气，也能除掉水中的其他气体，力除氧，就是在除氧器内将水加热除去溶解在水中的气体，因为水在热时水蒸气的分压逐渐升高，其他气体的分压就会大大降低，当水加热到沸点时，水蒸气的分压力就接近100％，则其他气体的分压力接近零，于是这些溶解与水中的气体就从水中逸出。

调节系统的静态特性和速度变动率——所谓静态，就是指调节系统稳定时的状态，静态特性就是调节系统稳定是，功率与转速对应的关系。 调节系统的静态特性有以下几部分组成：1、调速器特性——一定的转速对应一定的滑套位移。2、放大特性——一定的调速器滑套位移对应一定的油动机活塞行程。3、执行机构特性——一定的油动机活

塞行程，也即调节汽阀开度对应一定的功率。

汽轮机空载与满载时的转速差（nmax-nmin）与额定转速之比，称为调节系统的变动率

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