1、一、汽轮机级的工作原理1.汽轮机是以蒸汽为工质的将热能转变为机械能的旋转式原动机。2.汽轮机的分类：按工作原理分（冲动式和反动式） 、按热力特性分(凝气式 抽气式 背压式 抽气背压式 多压式)、按主蒸汽压力分。3.汽轮机的型号：（汽轮机型式 额定功率 蒸汽参数 变型设计序数）汽轮机型式代号：N 凝汽式.B 背压式.C 一次调整抽气式 .CC 两次调整抽气式.CB 抽气背压式.CY 船用.Y 移动式.HN 核电汽轮机.4.汽轮机是将工质的热能转变成动能，再将动能转变成机械能的一种热机。多级汽轮机由若干个级构成，而每个级就是汽轮机做功的基本单元，级是由喷管叶栅和与之相配合的动叶栅所组成。 5.无膨
2、胀的动叶通道中，气流在动叶汽道内部不膨胀加速，而只随汽道形状改变其流动方向，汽流改变流动方向对汽道所产生的离心力，叫做冲动力，这是蒸汽所做的的机械功等于它在动叶栅中动能的变化量，这种级叫做冲动级。6.蒸汽在动叶汽道内随汽道改变流动方向的同时仍继续膨胀、加速，加速的汽流流出汽道时，对动叶栅将施加一个与汽流流出方向相反的反作用的力，这个作用力叫做反动力，依靠反动力做功的级叫做反动级。7.级的反动度 ：它等于蒸汽在动叶栅中膨胀时的理想比焓降和整个级的滞止理想比焓降之比。8.冲动级的四种形式：纯冲动级，带反动度的冲动级，复速级，反动级（ m=0.5） 。9.随着喷管背压的降低，斜切部分的膨胀程度不断增
3、大，当蒸汽的膨胀充满整个斜切部分时，即斜切部分的膨胀能力用完时，则喷管的膨胀达到了极限，此时的工况称为喷管的膨胀极限工况，此时喷管的压比称为极限压比 1d。10.达到极限膨胀后，若继续降低喷管背压，汽流一部分膨胀将发生在斜切部分之外（即口外膨胀） ，称为膨胀不足。11.轮周功率：单位时间内周向力 Fu 在动叶片上所做的功称为轮周功率。(衡量级内蒸汽流动过程中能量转换程度的重要指标，不是最终指标)表达式为：Pu=Fuu=Gu（ c1cos 1+c2cos 2*）=Gu（ 1cos 1+ 2cos 2*）上式表示 G=1kg/s 时，蒸汽所做的有效功，称为比功，用 Pu1 表示，即Pu1= u（c
4、 1cos 1+c2cos 2*）= u（ 1cos 1+ 2cos 2*）蒸汽在动叶栅中做功后，以 的余速动能离开动叶栅，它是未能在动叶栅中转换为机c械功的一部分动能，称它为这一级的余速损失 h c2，即 h c2= 2c12.汽轮机级的轮周效率是指 1kg/s 蒸汽在级内所做的轮周功 Pu1 与蒸汽在该级中所具有的理想能量 E0 之比。它是衡量汽轮机级的工作经济性的一个重要指标，但不是最终的经济指标。13.由速度三角形可知，动叶出口绝对速度 c2 在轴向排汽时，余速损失最小，有一特定的速度关系（u/c 1）可使最小余速损失得以实现，这个速度比称为最佳速度比。14.部分进气度：工作喷管所占的
5、弧段长度 Zntn 与整个圆周长 dn 的比值表示部分进气的程度。15.盖度：为了使蒸汽从喷管叶栅流出时不致与动叶栅顶部和根部发生碰撞，从而顺利地流进动叶栅，动叶栅的进口高度 Lb 须稍大于喷管叶栅的出口高度 Ln，两者之差称为盖度。盖度过小时，由于不可避免的制造和安装误差误差以及运行时动静部分变形的不一致或汽流径向扩散等原因，仍然会使汽流撞击动叶栅而造成损失；盖度过大时，会使停滞的蒸汽被吸到动叶汽道中扰乱主流，造成损失。16.级内损失：喷管损失 hn、动叶损失 hb、余速损失 h c2、叶高损失 h 、扇l形损失 h、叶轮摩擦损失 h f、部分进汽损失 h e、漏气损失 h 和湿汽损失h x
6、。17.级的相对内效率：级的有效比焓降 hi 与理想能量 Eo 之比称为级的相对内效率，即ri=hi/E 0=（ ht*-hn-hb-h -h-hf- he-h-hx- h c2）l/（ht*- 1h c2） （衡量级内能量转换完善程度的最终指标，它的大小与所选用的叶型、速比、反动度、叶栅高度等有密切关系，也与蒸汽的性质、级的结构有关）18.影响级效率的结构因素：(1)动、静叶之间的轴向间隙 (2)径向间隙 (3)盖度 (4)叶片宽度 (5)拉金 (6)平衡孔二、多级汽轮机1.为什么要用多级汽轮机：随着社会经济对电力需求的日益增长，对汽轮机的要求也越来越高，不仅要求汽轮机有更大的单机功率，而且
7、要有更高的效率。为提高汽轮机的效率，除应努力减小汽轮机内的各种损失外，还应努力提高蒸汽的初参数和降低背压，以提高循环热效率；为提高汽轮机的单机功率，除应增大进入汽轮机的蒸汽量之外，还应增大蒸汽在汽轮机内的比焓降。2.多级汽轮机分类：多级冲动式汽轮机、多级反动式汽轮机。3.多级汽轮机的优点：(1)多级汽轮机的效率大大提高（包括循环热效率和相对内效率） (2)多级汽轮机单位功率的投资大大减小。4.沿着蒸汽流动方向可以将多级汽轮机分为高压段、中压段和低压段。5.重热现象：上一级的损失（客观存在）造成比熵的增大将使后面级的理想比焓降增大，即上一级损失中的一小部分可以在以后各级中得到利用，这种现象称为多
8、级汽轮机的重热现象。由于重热现象的存在，使全机的相对内效率高于各级平均的相对内效率。6.重热系数：=(ht-Ht)/Ht重热系数的大小与下列因素有关：(1)多级汽轮机各级的效率 (2)多级汽轮机的级数 (3)各级的初参数。通过提高重热系数提高整机效率的方法是错误的7.评价整个能量转换过程完善程度的各种效率（1）汽轮机的相对内效率：i=Hi/ Ht 能量转换存在损失，理想比焓降不能全部转换为有用功 ， 有效比焓降与理想比焓降得比称为相对内效率Hi 有效比焓降 Ht 理想比焓降汽轮机的内功率：Pi=D 0Hti/3.6=GoHtiD0 和 G0 分别以 t/h 和 kg/s 为单位的汽轮机进汽流量
9、（2）机械效率：m=Pe/Pi=（Pi-Pm）/Pi=1-Pm/PiPe 汽轮机的有效功率 Pi 汽轮机的内功率 Pm 机械损失（3）发电机功率： g= Pe /Pe=3.6Pe /（D 0H t i m）=P e /（G 0H t i m）lll或 g=1-P g/PeP g 发电机损失，包括机械损失和电气损失（4）汽轮发电机组的相对电效率（发电机出线端的功率）：P e =D0Htimg/3.6= lG0Htimg，令 e =img，则 Pe =D0Ht e /3.6=G0Ht ell l e 表示在 1kg 蒸汽所具有的理想比焓降中有多少能量最终被转换成电能，称为汽l轮机发电机组的相对电效
10、率，它是评价汽轮发电机组工作完善程度的一个重要指标。（5）汽轮机发电机组的绝对电效率：它是 1kg 蒸汽理想比焓降中转换成电能的部分与整个热力循环中加给 1kg 蒸汽的热量之比。是评价汽轮发电机组工作完善程度的另一个重要指标。（6）汽耗率：机组每生产 1kWh 电能所消耗的蒸汽量称为汽耗率，d=1000D0/Pe =3600/Ht e kg/（kWh）ll（7）热耗率：机组每生产 1kWh 电能所消耗的热量称为热耗率，q=d/（h 0-hc）=3600（h 0-hc）/Ht e =3600/ a，e kJ/（kWh）l8.汽封：为减小蒸汽的泄漏和防止空气漏入，在间隙处设置有密封装置，通常称之为
11、汽封。9.汽封按其安装位置不同分为：通流部分汽封、隔板汽封、轴端汽封、平衡活塞汽封。10.汽封的结构型式：曲径式、碳精式、水封式。10.冲动式汽轮机的轴向推力（作用在叶片上的 作用在叶轮轮面上的 作用在轴的凸肩上的） 反动式汽轮机的轴向推力（作用在叶片上的 作用在轮毂锥形面上的 作用在转子阶梯上的）11.曲径轴封：环形孔口、环状汽室 hpsv12.曲径轴封漏汽量的基本计算公式：当最后一片轴封孔口处流速未达到临界速度时： zoopAG1当最后一片轴封孔口处流速达到临界速度时：25.1Z漏汽量，kg/s；A 1 轴封孔口漏汽面积，m 2；p 0、p z 分别为轴封前蒸汽压力和背压，1pa；0 轴封
12、前蒸汽密度，kg/s； z 轴封齿数。13.轴封孔口流量系数：越小越好。轴封齿的尖锐边缘在汽轮机运行中会因摩擦而钝化，此时流动情况接近于喷管，流量系数会增大到趋近于 1。14.轴封系统：通常把轴封和与之相连的管道、阀门及附属设备组成的系统称之为轴封系统。15.轴封系统的特点：（1）轴封汽的利用（2）低压低温汽源的应用（3）防止蒸汽由端轴封漏入大气（4）防止空气漏入真空部分。三、汽轮机的变工况1.汽轮机的设计工况是指在一定的热力参数、转速和功率等设计条件下的运行工况。在此工况下运行，汽轮机具有更高的效率，故又称经济工况。2.偏离设计工况的运行工况称为变动工况，它包括汽轮机负荷的变动、蒸汽参数的变
13、化、汽轮机转速的变化、汽轮机的启动和停机以及汽轮机甩负荷等运行工况。3研究变工况的目的在于分析汽轮机在不同工况下的效率，各项热经济指标以及主要零部件的受力情况，以保证汽轮机在这些工况下安全、经济运行。4.研究喷管变工况，主要是分析喷管前后压力与流量之间的变化关系。5.级组是由若干相邻的、流量相同的且通流面积不变的级组合而成的。6.费留格尔公式：温度不变时 G1/G= ，它表明：当变工况前后级组未达到临界201zp状态是，级组的流量与级组前后压力平方差的平方根成正比。温度变化较大时 G1/G= 201zp0T7.费留格尔公式的应用条件：（1）级组中的级数应不小于 3-4 级。级组中的级数 Z 愈
14、多，用费留格尔公式计算的结果就愈精确。（2）同一工况下，通过级组各级的流量相同。（3）在不同工况下，级组中各级的通流面积应保持不变。8.汽轮机的调节方式从结构上分为节流调节和喷管调节，从运行方式上分为定压调节和滑压调节。9.节流调节的特点：所有进入汽轮机的蒸汽都经过一个阀门或几个同事启闭的阀门，然后进入汽轮机的第一级。9 .喷管调节的特点：喷管调节的第一级喷管分为若干组，每一组各由一个调节阀控制，运行中，调节阀前的主汽阀全开，一次开启或关闭若干个调节阀，改变调节级的痛流面积，以控制进入汽轮机的蒸汽量10.滑压调节：是指单元制机组中，汽轮机所有的调节阀均全开，随着负荷的改变，调整锅炉燃烧量和给水
15、量，改变锅炉出口蒸汽压力（蒸汽温度保持不变） ，以适应汽轮机负荷的变化。相对于滑压调节前述各种调节均属定压调节11.滑压调节的特点：（1）增加了机组运行的可靠性和对负荷的适应性（2）提高了机组在部分负荷下的经济性：提高部分负荷下机组的内效率改善机组循环热效率给水泵耗功减少（3）高负荷区滑压调节不经济12.滑压调节的方式：纯滑压调节、节流滑压调节、复合滑压调节。12.复合滑压调节：低负荷滑压 高复合定压；低定高滑；定滑定四、汽轮机的调节1.汽轮机调节的任务：（1）要保证汽轮机发电机组能根据用户的需要及时地提供足够的电力。（2）调整汽轮机的转速，使它维持在规定的范围内。1.自平衡特性：当负荷改变时
16、，及时补调节汽轮机的功率，理论上它也可以从一个稳定的工况过度到另一个稳定的工况，这种特性称为汽轮机发电机组的自调节特性或自平衡特性。2.有差调节：外界负荷改变，调节系统动作达到新的平衡后，转速与原转速存在一个差值。3.调节系统：直接调节系统和间接调节系统。直接：调速气阀由调节器本身直接带动 用来抵消调速器对滑阀作用的反馈。4.闭环汽轮机自动调节系统分为四个组成部分：（1）转速感受机构（2）传动放大机构（3）执行机构（4）调节对象4.调节系统的静态特性：汽轮机与转速的对应关系。高转速对应低功率，反之5.速度变动率：汽轮机空负荷时所对应的最大转速 nmax 与额定负荷是所对应的最小转速nmin 之
17、差，与额定转速 n0 的比值。= %100minax速度变动率表示了单位转速变化所引起的汽轮机功率的增（减）量。5.一次调频：对于并网运行的机组，当外界复合变化时，各机组根据各自的静态特性曲线自动增减负荷，以维持电网的网波，这一过程称为6.迟缓率：在调节系统增、减负荷特性曲线上，相同功率处转速偏差 n=n 1-n2 与额定转速n0 的比为调节系统的迟缓率。= =%10021n0n迟缓率对调节系统的控制精度和机组的稳定运行产生不良影响。7.同步器：能平移调节系统静态特性线的装置称为同步器。8.同步器的作用：（1）单机运行时，启动过程中提升机组转速到达额定值；带负荷运行时可以保证机组在任何稳态负荷
18、下转速维持在额定值。（2）并列运行时，用同步器可改变汽轮机功率，并可在各机组间进行负荷重新分配，保持电网频率基本不变。9.动态特定的影响因素：稳定性：当收到扰动激励时离开原来的稳定工况时，能很快的过渡到型的稳定工况这样的调节系统是稳定的。稳定性要大动态超调量：动态超调量要小。静态偏差值：转速甩负荷后的稳定转速与额定转速的差。过渡过程调整时间：扰动作用于调节系统后，从响应扰动开始到被调节量达到基本稳定所经历的时间10.影响甩负荷动态特性的主要因素：（1）本体设备对动态特性的影响：转子时间常数 Ta 表示了转动惯量与额定转矩的相对大小蒸汽中间容积时间常数 Tv 中间容积内蒸气的做工能力与机组的额定
19、功率的比值（2）调节系统对动态特性的影响速度变动率油动机时间常数 Tm迟缓率 11.中间再热机组的调节：中间再热循环不仅可提高排汽干度，同时可提高机组的热经济性。过程：蒸汽在高压缸中膨胀做功后，经中间再热管道回到锅炉再一次加热，加热后的蒸汽再引至中低压缸继续做功。12.中间再热给调节系统带来的问题：（1）中间容积的影响：中、低压缸功率滞后甩负荷时的超速（2）采用单元制的问题：机炉动态响应时间的差异机炉最低负荷的不一致再热器的冷却问题。 （单元制，即一机配一炉）13.中间再热机组的调节特点：（1）高压缸调节阀的动态过调动态过调：是指在机组负荷突然变化时，将高压调节汽阀的开度暂时调到超过负荷变化时
20、调节汽阀所需要的静态开度，利用高压缸的过量负荷变化来弥补中、低压缸的功率迟滞。（2）设置中压主汽门和调节汽阀（3）设置旁路系统（4）汽轮机、锅炉的协调控制方式14.数字电液调节系统又称 DEH 调节系统第 5 章 供热式汽轮机1.背压式汽轮机的特点：背压式汽轮机是供热式汽轮机的一种，进汽轮机的蒸汽在汽轮机中做完功后在背压下全部排出，其排汽即可供应工业生产用汽，又可做供暖用汽，还可以排汽作为中低压参数汽轮机的新蒸汽。2.运行方式：以热定电，电能并入电网，电负荷变动有并列运行的其他凝气式汽轮机组承担。3.结构特点：（1）不需要凝气设备，没有回热系统。 （2）各级蒸汽比热容变化不大，其流通部分各级的
21、平均直径和叶高变化也不大，其轮缘外径有可能做成相等，且各压力级有可能采用相同的叶栅。 （3）总的理想比焓降比较小，为提高变工况效率一般采用喷管调节。4.一次调节抽汽式汽轮机是指将做过功的一部分蒸汽从汽轮机中间抽出供给热用户，其余蒸汽继续膨胀做功最后排至凝汽器。5.二次抽气式汽轮机相当于把一次抽气式汽轮机的低压段分为中低两个压段，从中再抽出一股蒸汽量 Dh2 抽汽量 Dh1 的供汽压为 ph1 较高，一般供工业用户；抽汽量 Dh2 的供汽压力ph2 较低一般供采暖用户。第 6 章 汽轮机主要部件1.汽缸即汽轮机外壳，是汽轮机静止部分的的主要部件之一。作用是将汽轮机的通流部分与大气隔绝，以形成蒸汽
22、能量转换的密闭空间，以及支撑汽轮机的其他静止部件对于轴承固定在汽缸的机组，汽缸还要承受转子的部分质量。2.布置方式：按工作条件：单层缸、双层缸、三层缸；通流部分布置：顺向布置、反向布置、对称分流布置；汽缸形状：有水平结合面、无水平结合面、圆筒形、圆锥形、阶梯圆筒形。3.汽缸机结构要求：（1）有足够的刚度和强度，足够好的蒸汽严密性。 （2）保证各部分受热时能自由膨胀，并始终保持中心不变。 （3）通流部分有较好的流动性能（4）汽缸形状要简单、对称、壁厚要均匀，同时在满足强度和刚度的要求下，尽量减薄汽缸壁和连接法兰的厚度。 （5）节约贵重钢材消耗量，高温部分尽量集中在较小的范围内（6）工艺性好，便于
23、加工、安装、检修、也便于运输。4.高中压合缸优点：高中压进气部分集中在汽缸中部，即高温区在中间，又由于采用了双层缸结构，改善了汽缸温度场分布情况，是汽缸温度分布较均匀，汽缸热应力较小，以及温差过大而造成汽缸变形的可能性减小，同时改善了轴承的工作条件；两端的外汽封漏气量少，轴承受汽封温度的影响也较小，对轴承转子稳定工作有利：有利于轴承箱布置：减少了径向轴承数目，减少了汽缸中部汽封长度，可以缩短机组主轴总长度降低制造和维修成本。缺点：推力轴承常位于前轴承箱内，使机组的胀差不易控制；合缸后气缸形状复杂，孔口太多；汽缸转子的几何尺寸较大，重量太重；管道布置较拥挤；机组相对膨胀较复杂，使机组对负荷的适应
24、性较差；安装检修较复杂。5.低压缸为什么要喷水减温：低压缸的排汽温度正常情况下为 3335在机组启动空载和低负荷运行时通过低压缸的流量很小，不足以带走因摩擦鼓风所产生的热量，引起排汽温度升高，有时排气温度高达 80排汽缸的温度也随之增高引起汽缸变热变形，使低压转子的中心线改变，造成机组震动甚至发生事故。另外，排汽温度过高还会使凝汽器铜管因膨胀过大而在胀口部位发生泄漏。因此机组在低压外缸内装有喷水降温装置。在低压缸的导流管上布置有喷水管，管上装有喷水喷管。6.滑销系统作用：保证汽缸能定向自由膨胀，并保持汽缸与转子中心一致，避免因膨胀不畅产生不应有的应力及机组振动。7.隔板：是汽轮机各级的间壁，用
25、以固定汽轮机各级的静叶片和阻止级间漏气，并将汽轮机通流部分分隔成若干级。高压部分的隔板承受高温高压蒸汽，低压部分隔板起承受湿蒸汽作用。8.隔板套：用来固定隔板可以使级间距离不受或少受汽缸抽汽口的影响，从而减小汽轮机轴向尺寸，简化汽缸形状，有利于启停及负荷变化，并为汽轮机实现模块化通用设计创造了条件。但隔板套的采用会增大汽缸的径向尺寸，相应的法兰厚度也将增大，延长了汽轮机启动时间。9.轴承：径向支撑轴承、推力轴承 径向轴承用来承担转子的重量和旋转的不平衡力，并确定转子的径向位置以保持转子旋转中心与气缸中心一致。推理轴承承受蒸汽作用在转子上的轴向推力，并确定转子的轴向位置，以保证通流部分动静间正确
26、的轴向间隙。10.油颈转速越高，油膜内压力越大，将轴颈抬得越高，轴颈中心就处在较高的偏心位置。11.汽轮机的转动部分包括动叶栅、叶轮、主轴、和联轴器以及紧固件等旋转部件。12.转子分为轮式和鼓式两种基本形式。轮式具有安装动叶片的叶轮，鼓式则没有叶轮，动叶片直接安装在转鼓上。冲动式汽轮机采用轮式结构，反动式汽轮机采用鼓式结构。组合方式：套装式、整锻式、组合式和焊接式。13.叶轮：是用来装置叶片并传递汽流力在叶栅上产生的扭矩的。14.动叶片：是汽轮机工作过程中随转子一起转动的叶片，安装在叶轮或轮鼓上作用是将蒸汽的热能转换为动能。15.叶顶部分包括在叶顶处将叶片连接成组的围带和在叶型部分将叶片连接成
27、组的拉金。16.拉金的作用：增加叶片的刚性，降低叶片中汽流产生的弯应力，调整叶片频率以提高其振动安全性。17.围带作用：构成封闭的汽流通道，防止蒸汽从叶顶逸出，有的围带还构成封闭的径向汽封和轴向汽封，以减少级间漏气。18.联轴器：用来连接汽轮机的各个转子以及发电机的转子，并将汽轮机的扭矩传递给发电机。 形式：刚性联轴器、半挠性联轴器、和挠性联轴器。19.盘车装置：在汽轮机内不进蒸汽时就能使转子保证转动状态的装置。作用：是汽轮机在启动冲转前或停机后，让转子以一定的速度连续转动起来，以保证转子受热均匀或冷却，从而避免转子产生热弯曲。20.启动时：避免转子和气缸受热不均防止因自身温差而产生向上弯曲变
28、形汽轮机冲转前启动盘车装置。中间再热机组：在投入旁路系统前投入盘车装置。停机：在停机后投入盘车装置，使转子温度均匀，防止变形，消除汽缸上下温差。21.临界转速：通常把机组发生强烈震动时的转速叫做转子的临界速度。22.凝气设备组成：表面式凝汽器、抽汽设备、凝结水泵、循环水泵以及连接管道。23.工作流程：排气离开汽轮机后进入凝汽器，凝汽器内流入由循环水泵提供的冷却工质，将汽轮机乏汽凝结成水。蒸汽凝结成水时体积骤降使凝汽器封闭空间形成真空。为保持真空抽气器不断将漏入凝汽器的空气抽出，以防不凝气体在凝汽器内积聚，使凝汽器内压力升高。集中于凝汽器底部的凝结水，则通过凝结水泵送往除氧器方向作为锅炉给水。24.凝汽器任务：（1）在汽轮机口建立并维持高度真空（2）将汽轮机的排汽凝结成洁净的凝结水作为锅炉的给水循环使用。25.对冷凝的运行要求主要是保证达到最有利的真空、减小凝结水的过冷度和保证凝结水的品质合格。26.抽汽设备：任务是抽出凝汽器内不凝结的气体，以维持凝汽器的正常真空。发电厂空冷系统：直接空冷、带表面式凝汽器的间接空冷系统和带混合式凝汽器的间接空冷系统。
