热动专业英语第三章译文_第四版.pdfVIP

第三章 汽轮机 3.1 引言 汽轮机是一种将高压蒸汽的热能转换为转轴输出的机械功的设备。由于汽轮 机能产生旋转运动，因此非常适合用于驱动发电机，中国电力生产约 70%使用到 汽轮机。现代汽轮机是一种热力发动机，采用多级布置使蒸汽膨胀过程更接近理 想可逆膨胀过程，来提高热效率。 3.1.1 汽轮机类型 蒸汽轮机可根据以下标准分为许多类型。 根据流向 1.轴流式汽轮机 2.径流式汽轮机 根据膨胀过程 1.冲动式汽轮机 2.反动式汽轮机 3.冲动反动混合式汽轮机 根据级数 1.单级汽轮机 2.多级汽轮机 根据汽轮机入口结构 1.全周进汽汽轮机 2.部分进汽汽轮机 根据汽流个数 1.单流汽轮机 2.双流汽轮机 3.单轴或双轴汽轮机 根据转速 1.N=3000rpm, f=50Hz 汽轮机 2.N=3600rpm, f=60Hz 汽轮机 3.N=1500rpm 汽轮机 4.变速机组汽轮机 根据应用 1.发电汽轮机 2.工业用汽轮机 3.船用汽轮机 根据蒸汽参数 1.低压汽轮机 2. 中压汽轮机 3.高压汽轮机 4.超临界压力汽轮机 3.1.2 现代汽轮机组构成 几乎没有例外，现代大型汽轮机采用轴流形式。甚至早到十九世纪末，轴流 式汽轮机已经成为所有等级汽轮机的最佳首选。除了轴流式汽轮机外还有径流式 汽轮机，径流式汽轮机最初由 Ljungstrom 引入，Stal Laval 将其发展为最近期的 形式。径流式汽轮机不适于较大的负荷，仅最高用于 60 兆瓦的机组中。因此， 蒸汽沿轴向流动是现代汽轮机的典型特征。 轴流式汽轮机基本组成为：汽缸和转子，静叶固定在汽缸内侧上，转子外周 布置有动叶。转子放置在汽缸内，转子上布置的动叶栅与静叶栅交错排列。因此， 进入汽轮机的蒸汽流会依次流过静、动叶片，并且受到静叶栅的导向作用，蒸汽 流以正确的角度进入动叶栅。汽轮机壳体和转子的制作必须考虑减小破坏性热应 力，动叶片必须要牢固地安装在转子上以承受非常大的离心力。在转子的轴穿过 汽缸的端口需要布置汽封以防止蒸汽泄漏。汽缸内也需布置汽封，防止蒸汽绕流 叶片而不穿流叶栅。汽机汽封一般为迷宫式汽封，动静两部分之间没有机械接触。 蒸汽泄露并没有真正消除，只是将蒸汽泄露降低到最低。 汽轮机转子的轴由轴承支撑，并与发电机连接。轴承必须对齐以适应轴的重 力自然弯曲。转子与静子之间必须留有间隙以适应在非稳态过程中动、静部分膨 胀差异。 3.2 汽缸的结构 典型的大型汽轮机组可能有一个高压缸，一个中压缸和二或三个低压缸。这 是为了更好地适应蒸汽在膨胀到低于大气压力过程中比容的增加。汽缸还有开口 允许蒸汽再热以提高排汽干度以及抽取一些部分膨胀的蒸汽用于加热给水。 汽轮机汽缸必须要有坚固的厚壁以承受蒸汽压力。但是壁面同时会受到蒸汽 的高温影响，这对于有厚壁部件是不利的。温度梯度会在刚性材料中产生较大的 热应力，并且壁面还会由于受到压力而产生机械应力，在这双重影响下壁面可能 会被破坏。此外，还需容纳各部件整体膨胀。由于较大部件相较于较小部件需要 更长的时间来改变其温度，加热过程和冷却过程的温度梯度是相反的。汽轮机部 件的布置要尽量避免非对称性，并且壁面不应该有突变的壁厚。这就要求承压部 件应该采用光滑的结构。而且，理想的状况是组件能够均匀受热，以避免产生胀 差。刚进入汽轮机的蒸汽的温度要高于汽轮机内部流动的蒸汽温度，因此需要着 重考虑入口区域的热应力和胀差。 为了方便装配汽轮机以及拆卸维修，汽轮机的汽缸部分必须以某种方式剖分 开。如图 3-1 所示，连接汽缸上下两部分的结合面是水平布置的，拆卸时可以将 上半部分拆掉，剩下的即为下半部的汽缸以及转子部分。汽缸的结合处需承受缸 内压力，因此法兰非常厚而且坚实。法兰可能需承受加热和冷却过程汽缸的变形。 显然图中为双层缸，即一个内缸和一个外缸。由于压力导致的应力被两层缸 分担，缸壁厚可以较小，双层缸是现代大型汽轮机的标准模式。对于双层缸结构， 缸间充满了处于排汽参数的蒸汽，从而使得每层缸都设计承受小温差