1、汽轮机原理汽轮机原理 Principle of Steam Turbine 主讲老师：密腾阁主讲老师：密腾阁适用专业：能源与动力工程专业适用专业：能源与动力工程专业2大型汽轮机超临界汽轮机超超临界汽轮机工业汽轮机600MW300MW船舶动力流程工业第七章第七章大型汽轮机及特种汽轮机大型汽轮机及特种汽轮机3n水的临界点：压力22.7MPa、温度374.15。nT-s图，从水的定压加热过程得到，当压力不断增加时，其等温加热过程逐渐变短，汽化潜热减小。当压力增加至22.7MPa，相应的饱和水温度为374.15，便不再有等温变化过程，当汽轮机主蒸汽的进汽压力大于22.7MPa时，称为超临界机组。第二节
2、第二节 超临界汽轮机超临界汽轮机n在临界状态附近，水和汽的状态难于分辨。另一种理解是：当温度高于374.15时，用加压的办法是不可能使蒸汽变成水的。4第二节第二节 超临界汽轮机超临界汽轮机4一一 特点特点热效率高。蒸汽体积流量降低。承压件壁厚增大。蒸汽参数与机组效率的关系二二 与与亚临界机组的主要区别亚临界机组的主要区别n初压高约1.45倍：汽缸、汽门壁厚增加约1.2倍，高压缸隔板压差大、隔板厚。n高压级比容小约0.65倍，高压缸高压段叶片短。n具有单相蒸发过程的特点，只能配直流炉。第二节第二节 超临界汽轮机超临界汽轮机5三三 与与亚临界机组的相同点亚临界机组的相同点n外形尺寸相当、级数相当。
3、n低压缸通用。n中压缸略有不同。n除与压力升高相联的辅机之外，其余辅机相同。第二节第二节 超临界汽轮机超临界汽轮机6四四 超超临界机组带来的问题临界机组带来的问题n材料问题：一般当温度超过580时，要用奥氏体耐热钢，不但材料贵，关键是其线膨胀系数与一般珠光体耐热钢差别很大，引起很多结构、强度和运行方面的问题。n调节级：700MW以上的超临界机组均采用双流结构，汽道应力可降低一半以上。但叶片数目增加一倍，造价高，结构复杂，轴向长度增加。n螺栓、法兰紧固件强度、温度、蠕变性能。第二节第二节 超临界汽轮机超临界汽轮机7n高、中压汽缸 1、引起汽缸喷嘴室、主汽阀、进汽管等耐压部件壁厚增厚约1.2倍，而
4、尺寸又减小，因此要解决好耐压件壁厚增加与热应力的矛盾。2、由于高压级间和轴封压差增大，引起汽封结构、长度和隔板扰度的问题。应采用宽静叶分流式叶栅、厚围带和良好的焊接工艺。第二节第二节 超临界汽轮机超临界汽轮机8四四 超临界机组带来的问题超临界机组带来的问题n中压转子蒸汽冷却系统(再热汽温566)1、日本几家制造厂普遍采取的技术，由高压缸排气引入冷却蒸汽冷却中压转子的高温部分。2、经试验，有冷却蒸汽时，中压转子表面的温度降为420左右，而没有冷却时，为550。第二节第二节 超临界汽轮机超临界汽轮机9四四 超临界机组带来的问题超临界机组带来的问题固体颗粒的侵蚀SPE(Solid Particle
5、Erosion)最要发生在主蒸汽旁路门、高压第一级喷嘴、再热第一级。原因是锅炉过热、再热器管壁Fe2O3和Fe3O4 剥离形成的微粒进入汽轮机。对超临界机高压调节级喷嘴最严重，运行12年后就必须焊接、修补。第二节第二节 超临界汽轮机超临界汽轮机10六六 超临界机组带来的问题超临界机组带来的问题GE公司从20世纪80年代开始寻找有效解决SPE的方法，认为对于高压调节级，采用新型喷嘴（倾斜喷嘴）形状和防侵蚀涂层（表面硼化处理）结合的设计，可使喷嘴的使用寿命达到传统设计的3倍；n蒸汽激振 由于高压缸进汽密度增大，流速提高，蒸汽作用在高压转子上的切向力对动静间隙、密封结构及转子与汽缸对中的灵敏度提高，增大作用在高压转子的激振力。第二节第二节 超临界汽轮机超临界汽轮机11六六 超临界机组带来的问题超临界机组带来的问题12二二 超临界和超超临界机压力汽轮机主要技术特点超临界和超超临界机压力汽轮机主要技术特点n高性能材料n冷却技术n高压部件设计n汽流激振力预防n末级优化设计第二节第二节 超临界汽轮机超临界汽轮机12
