汽轮机设备及运行_课件 (2).ppt

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1、《汽轮机设备及运行》课件（4）4汽轮机的工作原理1、汽轮机的级：是由一组安装在喷嘴汽室或隔板上的静叶栅和一组安装在叶轮上的动叶栅所组成，它是汽轮机作功的最小单元。2、级内能量转换过程：具有一定压力、温度的蒸汽通过汽轮机的级时，首先在静叶栅通道中得到膨胀加速，将蒸汽的热能转化为高速汽流的动能，然后进入动叶通道，在其中改变方向或者既改变方向同时又膨胀加速，推动叶轮旋转，将高速汽流的动能转变为旋转机械能。通过冲动和反动两种作用实现。2第一节级的一般概念一、汽轮机的级、级内能量转换过程3汽轮机低压转子（含动叶栅）4蒸汽在级中做功的热力过程线53、

2、冲动作用原理(impulse):当汽流通过动叶通道时，由于受到动叶通道形状的限制而弯曲被迫改变方向，因而产生离心力，离心力作用于叶片上，被称为冲动力。这时蒸汽在汽轮机的级所作的机械功等于蒸汽微团流进、流出动叶通道时其动能的变化量。4、反动作用原理(reaction):当汽流通过动叶通道时，一方面要改变方向，同时还要膨胀加速，前者会对叶片产生一个冲动力，后者会对叶片产生一个反作用力，即反动力。蒸汽通过这种级，两种力同时作功。6蒸汽对于动叶栅的作用力二、反动度为了描述蒸汽通过汽轮机某一级时在动叶通道中的膨胀程度大小，通常用反动度Ω来描述。反动

3、度等于蒸汽在动叶通道中膨胀时的焓降和在整个级的理想焓降之比，即7蒸汽参数随叶高变化，即比焓降也沿叶高变化，因此级的反动度也随叶高变化。一般取叶片根部截面、叶片平均截面、叶片顶部截面为特征截面，相应的反动度为Ωr、Ωm和Ωt。实际上，级的反动度沿叶高是增大的。对于短叶片，一般给出的反动度为级的平均反动度。三、汽轮机级的类型及特点（一）冲动级和反动级按蒸汽在动叶通道内膨胀程度不同，即反动度的大小不同，轴流式级可分为冲动级和反动级。1、冲动级。Ωm=0的级叫纯冲动级，蒸汽只在喷管叶栅中膨胀，在动叶栅中不膨胀而只改变其流动方向。纯冲动级做功能力大

4、，但效率比较低，现代一般采用带少量反动度（Ωm=0.05~0.2）的冲动级。做功能力比反动级大，效率比纯冲动级高。8冲动式汽轮机的结构特点：因为汽流在动叶栅内膨胀量较少，所以动叶栅的截面形状是近似对称的。因为动叶栅前后压力相差较小，没有太大的轴向力作用在转子上，所以冲动式汽轮机可以采用质量轻，结构紧凑的轮盘式转子。同样可以采用较大的径向间隙，从而提高汽轮机运行的灵活性。但是喷嘴叶栅前后存在较大的压力差，为了减少喷嘴叶栅与轴之间间隙的漏汽量，要尽量减小间隙的直径，所以设计为隔板结构，把喷嘴装在隔板的外环上，在隔板的内孔装有汽封片。92、反动

5、级：Ωm≈0.5。蒸汽在喷管和动叶通道中的膨胀程度相等。做功的力基本上冲动力和反动力各占一半。结构特点：动叶叶型与喷管叶型相同。效率比纯冲动级高，但做功能力较小。1011反动级汽轮机特点：喷嘴叶栅和动叶栅可以采用相同的叶型，构成相似的喷嘴叶栅和动叶栅通道，因而可以降低汽轮机的制造成本。因为在动叶片前后存在较大的压力差，为了减小汽流对转子作用的轴向力，反动式汽轮机采用转鼓式结构，没有叶轮。喷嘴叶片直接安装在汽缸内壁，使级的轴向尺寸减小。但粗大的转鼓式转子质量大，启动时热惯性大，增加了暖机时间而影响到汽轮机运行的机动性。为了减少蒸汽漏泄量应尽

6、量减小径向间隙。为了平衡轴向推力，还设置了平衡活塞。反动级因动叶片前后存在压力差，为了避免过大的级内损失，一般不采用部分进汽，而采用全周进汽。12（二）压力级和速度级按蒸汽的动能转换为转子机械能的过程不同，还把汽轮机和级分为压力级和速度级。1、压力级：蒸汽的动能转换为转子机械能的过程在级内只进行一次的级。叶轮上只装一列动叶栅，故又称单列级。可以是冲动级，也可以是反动级。2、速度级：转换过程进行一次以上的级。可以是双列或多列的。只有一列喷管，后面有两列或更多列动叶片。采用最多的是双列速度级，又称复速级。速度级是冲动式的，可以看作是单列冲动级

7、的延伸。做功能力很大，但效率低。常用于单级汽轮机和中、小型多级汽轮机的第一级。1314（三）调节级和非调节级按通流面积是否随负荷大小改变，可将汽轮机的级分为调节级(governingstage)和非调节级。1、调节级：通流面积能随负荷改变而改变。如喷管调节汽轮机的第一级。运行时，可通过改变通流面积来控制进气量，达到调节汽轮机负荷的目的。一般中小汽轮机用复速级作为调节级，大型汽轮机常用单列冲动级作为调节级。2、非调节级：通流面积不随负荷改变而改变的级。二者另一个不同点：调节级总是做成部分进汽，而非调节级可以是全周进汽，也可以是部分进汽。15

8、汽轮机的第一级就是调节级，机组靠改变调速汽门的开度，控制汽室的投入和喷嘴的工作，改变部分进汽度，改变进汽量，以调整负荷。用调节阀调节负荷的机组是节流调节机组，其第一级喷嘴是全部投入的，不起调节