汽轮机的基本概念及工作原理

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汽轮机是用具有一定温度和压力的蒸汽来做功的回转式原动机。

由于其具有热效率高、运转平稳、输出功率大、事故率低等优点，广泛应用于拖动发电机、大型风机水泵及船舶的动力设备。

依其做功原理的不同，可分为冲动式汽轮机和反动式汽轮机两种类型。

两种类型各具特点，各有其发展的空间。

1、冲动式汽轮机：蒸汽的热能转变为动能的过程，仅在喷嘴中发生，而工作叶片只是把蒸汽的动能转变成机械能的汽轮机。

即蒸汽仅在喷嘴中产生压力降，而在叶片中不产生压力降。

2、反动式汽轮机：蒸汽的热能转变为动能的过程，不仅在喷嘴中发生，而且在叶片中也同样发生的汽轮机。

3、即蒸汽不仅在喷嘴中进行膨胀，产生压力降，而且在叶片中也进行膨胀，产生压力降。

4、冲动式与反动式在构造上的主要区别在于：冲动式：动叶片出、入口侧的横截面相对比较匀称，汽流通道从入口到出口其面积基本不变。

5、反动式：动叶片出、入口侧的横截面不对称，叶型入口较肥大，而出口侧较薄，汽流通道从入口到出口呈渐缩状。

6、最简单的汽轮机单级汽轮机结构由轴、转轮、叶片和喷嘴组成，工作原理为：具有一定压力和温度的蒸汽通入喷嘴膨胀加速，此时蒸汽压力、温度降低，速度增加，蒸汽热能转变为动能，然后，具有较高速度的蒸汽由喷嘴流出，进入动叶片流道，在弯曲的动叶片流道内，改变汽流方向，给动叶片以冲动力，产生了使叶轮旋转的力矩，带动主轴旋转，输出机械功，完成动能到机械能的转换。

7、热能动能机械能，这样一个能量转换的过程，便构成了汽轮机做功的基本单部分元，通常称这个做功单元为汽轮机的级。

8、由于单级汽轮机的功率较小，且损失大，故使汽轮机发出更大功率，需要将许多级串联起来，制成多级汽轮机。

多级汽轮机的第一级又称为调节级，该级在机组负荷变化时，是通过改变部分进汽量来调节汽轮机负荷，而其它级任何工况下都为全周进汽，称为非调节级。

汽轮机分类按热力过程可分为：凝汽式汽轮机：进入汽轮机做功的蒸汽，除少量漏汽外，全部或大部分排入凝汽器，形成凝结水。

背压式汽轮机：蒸汽在汽轮机内做功后，以高于大气压力被排入排汽室，以供热用户采暖和工业用汽。

调整抽汽式汽轮机：将部分做过功的蒸汽以某种压力下抽出，供工业用或采暖用。

中间再热式汽轮机：将在汽轮机高压缸做完功的蒸汽，再送回锅炉过热器加热到新蒸汽温度，回中、低压缸继续做功。

按蒸汽初蒸汽分类：低压汽轮机：新汽压力为5MPa；中压汽轮机：新汽压力为0MPa；次高压汽轮机：新汽压力为0MPa；高压汽轮机：新汽压力为0MPa；还有超高压、亚临界压力、超临界压力汽轮机等等。

汽轮机型号表达方式：我国采用汉字拼音和数字来表示汽轮机的型号。

型号中第一组符号的汉字拼音，表示汽轮机的热力特性或用途，数字表示汽轮机的额定功率，第二组符号由数字组成，表示汽轮机主蒸汽参数。

例如N6-35凝汽式，额定功率6MW，初压35MPaB3-43/49背压式，额定功率3MW，初压43MPa背压49MPa针对水泥余热资源品位低、流量大的特点,在满足水泥工艺要求前提下,为充分利用余热热能，宁一线采用多级冲动混压凝汽式带减速机型汽轮机。

利用参数较低的主蒸汽和来自闪蒸器的饱和蒸汽发电,汽轮机额定功率6480kW,排气压力-6kPa,转速5829rpm，级数9级,工作状态下额定蒸汽条件:入口蒸汽压力主蒸汽高压混汽低压混汽45Mpa31Mpa006Mpa入口蒸汽温度335饱和饱和入口蒸汽流量93t/h24t/h93t/h汽轮机为减速式汽轮机，通过减速机后转速为1500rpm，这样汽轮机的整体尺寸较小，暖机和冲转所需的时间较短，便于汽轮机停机后能够在短时间内迅速再投入，适应窑系统工况的波动。

针对汽轮机后几级叶片水份较多、易发生水蚀现象的特点，在低压部分特别设计了集水槽和疏水孔，充分利用转子转动的离心力分离水珠，避免水蚀。

另在末两级叶片前部覆盖了一层特殊合金，以减轻水击产生的损伤。

汽轮机的调节系统采用电、液（压）调节方式，感应机构为电磁式，执行机构为液压传动式。

调节系统稳定可靠，保证了汽轮机在设计范围内的任何工况下稳定运行。

为保障汽轮机安全运行,我厂汽轮机设置保护有:主蒸汽进汽阀门丧失油压而自动关闭；超速保护(电气、机械保护)；润滑油、跳闸油压力低保护；推力轴承磨损保护；排汽压力保护。

汽轮机油系统组成有:油箱装置、油雾排气扇、油净化器、油冷却器、润滑油过滤器、调节油过滤器、主油泵、辅助油泵、紧急油泵、控制（润滑）油压调节阀、油温调节阀及相应的管道等。

润滑油主要作用是为保证各轴承部位的润滑、冷却、清洗及防止氧化等，另外,汽轮机的调节、保护系统均采用油作为工质。

我厂汽轮机使用的是美孚(Mobil)46#透平油。

主油泵作用：是汽轮机正常运行时，向汽轮机发电系统供油。

为轴驱动齿轮泵，转速1025rpm，能力55m3/h。

辅助油泵作用：汽轮机组启动与停止时向汽轮机系统供油。

为电机驱动齿轮泵，能力54m3/h，电机额定功率37kW。

紧急油泵作用：当汽轮机系统主油泵及辅助油泵无法启动时，该泵启动向系统供油。

为直流电机驱动齿轮泵，能力17m3/h，电机额定功率2kW。

盘车装置：在机组升温启动与机组停车降温时带动转子，使汽机转子均匀受热。

型式：手动啮合电机驱动自动分离式。

真空泵作用：将凝汽器内的不凝结气体抽出以保持较高的真空度，使做过功的蒸汽能充分冷凝，设计真空-6kPa。

汽封蒸汽凝汽器：使汽封部蒸汽凝结成水重新参加系统循环，并回收蒸汽所携带热能。

冷却水为凝结水，热交换加热。

三、汽轮机静止部分的结构汽轮机静止部分的结构由汽缸、隔板和喷嘴组、轴封及隔板汽封、轴承组成。

汽缸汽轮机的汽缸是将调节汽室及喷嘴、隔板、轴封、滑销等连成一体，与汽轮机转子组成通流部分，从而保证蒸汽在汽轮机内做功过程的基础部件。

中小型汽轮机都是单层汽缸，整体呈圆柱形，由中分面将汽缸分为上下两部分，上半部分叫上汽缸，又称为汽缸盖，下半部叫下汽缸。

上下汽缸在接合面处用大螺栓连成一体。

每半汽缸又分为高压缸（前汽缸）、低压缸（后汽缸）两部分。

汽缸滑销系统：无论汽轮机汽缸怎么前后左右膨胀，有个点的相对位置却。