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汽机本体部分讲义 汽轮机原理及其分类： 1、汽轮机作功原理： 汽轮机是一种以蒸汽为工质，利用蒸汽热能作功的旋转式原动机。蒸汽在汽轮机级内的能量转换过程，首先将蒸汽的热能在喷嘴叶栅中转换为蒸汽所具有的动能，然后再将蒸汽的动能在动叶栅中转换为轴所输出的机械功。图一是简单的单级冲动式示意图。 从上图可以看出：具有一定温度和压力的蒸汽先在固定不动的喷嘴流道中进行膨胀加速，蒸汽的压力、温度降低，速度增加。将蒸汽所携带的部分热能转变为蒸汽的动能。从喷嘴叶栅喷出的高速汽流，以一定的方向进入装在叶轮上的动叶栅，在动叶流道中，汽流改变速度的方向和大小，对动叶栅产生作用力，推动叶轮旋转作功。 上面在讲述过程中，我们提到了“级”这个名词，那么什么叫级？它就是一列喷嘴叶栅和其后相邻的一列动叶栅构成的基本作功单元。它是蒸汽进行能量转换的基本单元。我公司其它三台机组汽缸级的组成：高压缸由一个单列调节级和八个压力级组成；中压缸由十一个压力级组成；低压缸由2个12个压力级组成。 2、汽轮机的分类： 分类 类 型 简 要 说 明 按工作原理 冲动式汽轮机 由冲动级组成，蒸汽主要在喷嘴中膨胀，在动叶栅中只有少量膨胀 反动式汽轮机 由反动级组成，蒸汽在喷嘴和动叶中膨胀程度相同，由于反动级不能做成部分进汽，故调节级采用单列冲动级或复速级。 按热力特性 凝汽式汽轮机 排汽在高度真空状态下进入凝汽器凝结成水。 背压式汽轮机 排汽直接用于供热，没有凝汽器。当排汽成为其它中低压汽轮机的工作蒸汽时，称为前置式汽轮机。 调节抽汽式汽轮机 从汽轮机某级后抽出一定压力的部分蒸汽对外供热，其余排汽仍进入凝汽器。由于热用户对供热蒸汽压力有一定的要求，需要对抽汽供热压力进行自动调节，故称为调节抽汽。 抽汽背压式汽轮机 具有调节抽汽的背压式汽轮机 中间再热式汽轮机 进入汽轮机的蒸汽膨胀到某一压力后，被全部抽出送往锅炉的再热器进行再热，在返回汽轮机继续膨胀作功。 按照进汽压力参数 低压汽轮机 新蒸汽压力小于1.5MPa 中压汽轮机 新蒸汽压力为2～4MPa 高压汽轮机 新蒸汽压力为6～10MPa 超高压汽轮机 新蒸汽压力为12～14MPa 亚临界汽轮机 新蒸汽压力为16～18MPa 超临界汽轮机 新蒸汽压力为大于22.2MPa 超超临界汽轮机 新蒸汽压力为大于32MPa 3、汽轮机的标识 国产汽轮机的型号表示方法： 国产汽轮机类型的代号 代 号 类 型 代 号 类 型 N 凝汽式 CB 抽汽背压式 B 背压式 H 船用 C 一次调节抽汽式 Y 移动式 CC 两次调节抽汽式 我公司的机组型号： N300------16.5/535/535 表示：凝汽式；亚临界；一次中间再热；主蒸汽温度535℃；再热蒸汽温度535℃；额定功率300MW。 二、汽轮机本体部分的组成： 汽轮机本体部分由两大部分组成：静止部分和转动部分。下面逐一讲述： 静止部分： 、汽缸（高压外缸图纸） 1、汽缸的作用：汽缸即汽轮机的外壳，将汽轮机的通流部分与大气隔开，以形成蒸汽热能转换为机械能的密闭腔室。 为了便于制造、安装和检修，汽缸一般沿水平中分面分为上、下两个半缸，通过水平法兰用螺栓装配紧固。 汽缸工作时受力情况复杂，除了承受缸内、外汽体的压差以及汽缸本身和装在其中的各零部件的重量等静载荷外，还要承受蒸汽流出静叶时对静止部分的反作用力，以及各种连接管道冷热状态下，对汽缸的作用力以及沿汽缸轴向、径向温度分布不均匀所引起的热应力。特别是在快速启动、停机和工况变化时，温度变化大，将在汽缸和法兰中产生很大的热应力和热变形。所以在汽缸设计时，缸壁必须具有一定的厚度，以满足强度和刚度的要求。水平法兰的厚度更大，以保证结合面的严密性。汽缸的形体设计应力求简单、均匀、对称，使其能顺畅地膨胀和收缩，以减少热应力和应力集中。随着机组容量的增大和蒸汽初参数的不断提高，若仍采用单层缸结构，则会带来下列问题： 1）、缸壁及法兰需浇铸的很厚。为保证中分面的气密性，其连接螺栓必须有很大的预紧力，故其尺寸将会很大。 2）、整个高压缸需用耐高温的贵重合金钢制造，提高了造价。 3）、由于法兰比缸壁厚得多，在机组启动，停机和变工况，温度分布不均匀将产生很大的热应力和热变形，这时设备安全和工作寿命极为不利。 基于这几点不利因素，我公司四台300MW机组以及现代高参数、大容量的机组汽缸一般采用双层缸结构，分为内、外缸。采用双层缸有以下优点： 1）、把原单层缸承受的巨大蒸汽压力分摊给内、外两缸，减少了每层缸的压差和温差，缸壁和法兰可以相应减薄。 2）、在机组启停及变工况时，其热应力也相应减少，因此有利于缩短启动时间和提高负荷的适应性。 3）、对材料的要求和数量降低，节约了设备造价。