1、 汽轮机冲动式汽轮机反动式汽轮机凝汽式汽轮机供热式汽轮机背压式汽轮机调节抽汽式汽轮机低压汽轮机中压汽轮机高压汽轮机超高压汽轮机亚临界压力汽轮机超临界压力汽轮机按热力特性分类（即汽轮机型式）按热力特性分类（即汽轮机型式）纯凝汽式（余热发电用）纯凝汽式（余热发电用）背压式背压式 调整抽汽式调整抽汽式 补汽式汽轮机（余热发电用）补汽式汽轮机（余热发电用）供热TurbineTurbine热热用户用户Turbine热热用户用户Turbinel按主蒸汽参数分类按主蒸汽参数分类 低压汽轮机：低压汽轮机：小于小于1.47 1.47 MpaMpa；中压汽轮机：中压汽轮机：1.96 3.92 1.96 3.92
2、MpaMpa；高压汽轮机：高压汽轮机：5.88 9.81 5.88 9.81 MpaMpa；超高压汽轮机：超高压汽轮机：为为11.77 13.93 11.77 13.93 MpaMpa；临界压力汽轮机：临界压力汽轮机：15.69 17.65 15.69 17.65 MpaMpa；超超临界压力汽轮机：临界压力汽轮机：大于大于22.15 22.15 MpaMpa；超超临界压力汽轮机：超超临界压力汽轮机：大于大于32 32 MpaMpa l单压汽轮机单压汽轮机 1.27MPa290-340 0.689MPa290-340 1.47MPa290-340l双压汽轮机双压汽轮机 主汽：主汽：2.29MPa
3、3802.29MPa380 补汽：补汽：0.15MPa1500.15MPa150 汽轮机原理：静叶栅：静叶栅 动叶栅动叶栅 是汽轮机作功的最小单元。是汽轮机作功的最小单元。：具有一定压力、温度的蒸汽通过汽轮机的级时，首先在静具有一定压力、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。旋
4、转机械能。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。而这种级称为冲动级。：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。通常称这种级为反动级。l 冲冲 动动 级级 有有 三三 种种 不不 同同 的的 形形 式式：通常把反动度通常把反动度 等于零的级称为纯冲动级等于零的级称为纯冲动级。对于纯冲动级来说，。对于纯冲动级来说，p1=p
5、2、hb=0、hn*=ht*，蒸汽流出动叶的速度，蒸汽流出动叶的速度C,具具有一定的动能有一定的动能 C未被利用而损失，称这种损失为未被利用而损失，称这种损失为余速损失余速损失，用，用 hc2表表示。示。为了提高级的效率，通常，冲动级也带有一定的反动度（为了提高级的效率，通常，冲动级也带有一定的反动度（=0.05 0.20)，这种级称为，这种级称为带反动度的冲动级带反动度的冲动级，它具有作功能力大、效率高的特，它具有作功能力大、效率高的特点。点。由一组静叶栅和安装在同一叶轮上的两列动叶栅及一组介于第由一组静叶栅和安装在同一叶轮上的两列动叶栅及一组介于第一、二列动叶栅之间、固定在汽缸上的导向叶栅
6、所组成的级，一、二列动叶栅之间、固定在汽缸上的导向叶栅所组成的级，称为复速级。第一列动叶栅通道流出汽流，其流速还相当大，称为复速级。第一列动叶栅通道流出汽流，其流速还相当大，为了利用这一部分动能，在第一列动叶栅之后装上一列导向叶为了利用这一部分动能，在第一列动叶栅之后装上一列导向叶栅以改变汽流的方向，使之顺利进入第二列动叶栅通道继续作栅以改变汽流的方向，使之顺利进入第二列动叶栅通道继续作功。复速级也采用一定的反动度。功。复速级也采用一定的反动度。复速级具有作功能力大的特复速级具有作功能力大的特点。点。通常把反动度通常把反动度 =0.5的级称为反动级。对于的级称为反动级。对于反动级来说，蒸汽在静
7、叶和动叶通道的膨胀反动级来说，蒸汽在静叶和动叶通道的膨胀程度相同，即是程度相同，即是 ，。反动级是在冲动力和反动。反动级是在冲动力和反动力同时作用下作功。力同时作用下作功。反动级的效率比冲动级反动级的效率比冲动级高，但作功能力小。高，但作功能力小。*21*tnbhhh21pp 3.13.1 多级汽轮机的工作过程多级汽轮机的工作过程多多 级级 汽汽 轮轮 机机 的采用的采用：为了提高汽轮机的功率为了提高汽轮机的功率，就必须增加汽轮机的，就必须增加汽轮机的进汽量进汽量G 和蒸汽的和蒸汽的理想焓降理想焓降。从从经济经济和和安全安全两个方面来考虑，只有一个级的汽轮机要能两个方面来考虑，只有一个级的汽轮
8、机要能有效地利用很大的理想焓是不可能的。为了有效地利用蒸汽的理想焓有效地利用很大的理想焓是不可能的。为了有效地利用蒸汽的理想焓降，唯一的办法就是采用多级汽轮机。多级汽轮机的一级只利用总焓降，唯一的办法就是采用多级汽轮机。多级汽轮机的一级只利用总焓降中的一部分。使每一级都能在降中的一部分。使每一级都能在最佳速度比最佳速度比附近工作，就能有效地利附近工作，就能有效地利用蒸汽的理想焓降，提高机组效率。用蒸汽的理想焓降，提高机组效率。和和 单单 级级 汽汽 轮轮 机机 相相 比比 较较，多多 级级 汽汽 轮轮 机机 具具 有有 单单 机机 功功 率率 大大 和和 内内 效效 率率 高高 的的 特特 点
9、点。l 多 级 汽 轮 机 有 冲 动 式 和 反 动 式 两 种。国 产 10 0 MW、12 5 M W、2 0 0 M W 汽 轮 机 都 是 冲 动 式 多 级 汽 轮 机；国 产 3 0 0 M W 汽 轮 机 则 是 反 动 式 汽 轮 机。多 级 汽 轮 机 通 常 采 用 喷 嘴 调 节（控 制 进 汽 量），称 之为 调调 节节 级级，其 余 的 级 称 为 压压 力力 级级。余热发电用低压力 汽 轮 机，通 常 采 用 单 列 级 作 为 调 节 级，中压 汽 轮 机 多 用 单 列 级 作 为 调 节 级。多 级 汽 轮 机 的 通 流 部 分 如 图 2-1所 示。l
10、蒸 汽 进 入 汽 轮 机 各 级 膨 胀 作 功，压 力 和 温 度 逐 级 降 低，比 容 不 断 增 加。因 此，通 流 部 分 尺 寸 是 逐 级 增 大 的，特 别 是 在 低 压 部 分，平 均 直 径 增 加 很 快。即 叶 片 的 高 度 越 来 越 长。3.23.2多级汽轮机的工作过程多级汽轮机的工作过程：蒸 汽 在 多 级 汽 轮 机 中 膨 胀 作 功 过 程 和 在 级 中 的 膨 胀 作 功 过 程一 样。作功过程是重复的，但参数是变化的。3.33.3多级汽轮机的热力过程曲线多级汽轮机的热力过程曲线：其热力过程曲线如图2-2。调节级前的蒸汽状态点为 ，排汽压力用 表示
11、。汽轮机总理想焓降为 。由于进汽机的节流损失和排汽机构的压力损失，故调节级喷嘴前的实际状态点为 ,而汽轮机末级动叶出口压力为 。考虑了这两项损失之后，则总的理想焓降为 。为整机的有效焓降。多级汽轮机前一级的排汽状态点，就是下一级的进汽状态点。把各点连接起来，就是多级汽轮机的热力过程曲线。整个热力过程曲线由三部分所组成：进汽机构的节流过程，各级实际膨胀过程,排汽管道的节流过程。),(000tpAcptH 0AcptHiH 汽轮机除了各级级内损失之外，还有进、排汽管道的节流损失，前汽轮机除了各级级内损失之外，还有进、排汽管道的节流损失，前后端轴封的漏汽损失，机械损失。后端轴封的漏汽损失，机械损失。
12、4.1前后端轴封的漏汽损失漏汽原因：漏汽原因：由于结构的要求，汽轮机大轴必须从汽缸内向外伸出并支持在轴承由于结构的要求，汽轮机大轴必须从汽缸内向外伸出并支持在轴承座上。这样，大轴和汽缸之间必须留有一定的间隙。座上。这样，大轴和汽缸之间必须留有一定的间隙。汽缸的高压端，缸内蒸汽压力大于大气压力，蒸汽必然要从间隙向外汽缸的高压端，缸内蒸汽压力大于大气压力，蒸汽必然要从间隙向外泄漏。泄漏。这样就减少了作功蒸汽量这样就减少了作功蒸汽量，降低了机组的经济性。降低了机组的经济性。在机组的排汽端，缸内为真空运行，蒸汽压力低于大气压力，外界的在机组的排汽端，缸内为真空运行，蒸汽压力低于大气压力，外界的空气将通
13、过间隙流入汽缸内，破坏真空，也会降低机组的经济性。空气将通过间隙流入汽缸内，破坏真空，也会降低机组的经济性。减少漏汽的措施：减少漏汽的措施：为 了 提 高 汽 轮 机 的 经 济 性，防 止 或 减 小 这 种 漏 进、漏 出 现 象 的 存 在，因 此，在 汽 轮 机 的 两 端 漏 气（汽）处 装 设 汽 封，以 减 少 漏 气（汽）量。l装 在 汽 轮 机 高 压 端 的 汽 封 称 为 前 轴 封，作 用 是 为 了 减 少 高 温 高 压 蒸 汽 从 汽 缸 内 向向 外外 泄泄 漏漏；l装 在 汽 轮 机 低 压 端 的 汽 封 称 为 后 轴 封，它 的 作 用 是 为 了 防
14、止 外 界 空 气 漏漏 向向 汽汽 缸缸，保 证 汽 缸 内 的 真 空 度。4.24.2汽轮机进、排汽机构的压力损失汽轮机进、排汽机构的压力损失 汽轮机必须有进汽机构和排汽管道。进汽机构由主汽阀、调节阀、导汽管和蒸汽室组成。排汽机构是一个扩散形的排汽管所构成。蒸汽通过汽轮机进、排汽机构时，由于摩擦和涡流的存在，会使压力降低，形成损失。进汽机构中的压力损失进汽机构中的压力损失 由于摩擦和涡流的存在，蒸汽通过汽轮机进汽管道就会有压力降低。这个压力降低不作功，是一种损失。蒸汽在进汽机构中的压力损失和管道长短、阀门型线、蒸汽室形状及汽流速度有关。图213 考虑了进、排汽机构的压力损失的热力过程曲线
15、2、排汽管道的压力损失、排汽管道的压力损失：乏汽从末级动叶排出，经排汽管到凝汽器，蒸汽在其中流动时，因摩擦、涡流等原因，会造成压力损失，即排汽管道的压力损失。三，三，机机 械械 损损 失失 汽 轮 机 在 工 作 时，要 克 服 支 持 轴 承、推 力 轴 承 的 摩 擦 阻 力，还 要 带 动 主 油 泵 和 调 速 系 统 工 作，必 然 要 消 耗 一 部 分 功 率。通 常，用 机 械 损 失 来 描 述。汽 轮 机 的 机 械 损 失 一 般 用 机 械 效 率 来 计 算。这 样，(2-)式 中，分 别 为 汽 轮 机 的 轴 端 功 率、内 功 率；为 机 械 损 失，对 于 同
16、 一 台 机 组，由 于 转 速 为 常 数，所 以 近 似 为 常 数。imimiieffmNNNNNNN1ieffNN、mN 火火 力力 发发 电电 厂厂 的的 生生 产产 过过 程程，要要 经经 过过 一一 系系 列列 的的 能能 量量 转转 换换 之之 后后，最最 后后 才才 能能 将将 矿 物 燃 料 的的 化化 学学 能能 转转 变变 为为 电电 能能。在在 这这 些些 转转 换换 过过 程程 中中，要要 用用 各各 种种 效效 率率 来来 描描 述述 整整 个个 能能 量量 转转 换换 过过 程程 中中 的的 完完 善善 成成 度度。一，汽轮机的相对内效率一，汽轮机的相对内效率
17、汽汽 轮轮 机机 的的 相相 对对 内内 效效 率率 是是 衡衡 量量 汽汽 轮轮 机机 内内 能能 量量 转转 换换 完完 善善 程程 度度 的的 重重 要要 指指 标标。它它 是是 整整 机机 的的 有有 效效 焓焓 降降 与与 理理 想想 焓焓 降降 之之 比比，即即 汽汽 轮轮 机机 的的 相相 对对 内内 效效 率率 是是 考考 虑虑 了了 机机 组组 进进 出出 口口 管管 道道 的的 压压 力力 损损 失失 和和 各各 级级 内内 能能 的的。tiiHHi二，汽轮机的内功率二，汽轮机的内功率 汽 轮 机 的 内 功 率 等 于 汽 轮 机 的 进 汽 量 与 有 效 焓 降 之
18、乘 积。对 于 无 回 热 加 热 系 统 的 汽 轮 机，它 的 内 功 率 为：(kw)或 者，=(kw)对 于 有 回 热 加 热 系 统 的 汽 轮 机，它 的 内 功 率 为：=(2-53 b )其 中，D 、G 为 汽 轮 机 各 级 蒸 汽 量，为相应的有效 焓 降。itiiHGHGN00iN3600360000itiHDHDjnjjnjjjHGHD113600iNjH三，汽轮机的轴端功率、电功率三，汽轮机的轴端功率、电功率 对 于 无 回 热 加 热 系 统 的 汽 轮 机，它 的 轴 端 功 率为：=(2-)汽 轮 机 以 轴 端 功 率 来 拖 动 发 电 机 发 电，还
19、要 考 虑 发 电 机 的 机 械 损 失 和 电 气 损 失。用 表 示 发 电 机 的 效 率，则 在 发 电 机 的 出 线 端 所 获 得 的 电 功 率 为：(2-)其 中，称 为 相 对 电 效 率。它 表 示 每 kg 蒸 汽 所 具 有 的 理 想 焓 降 中 最 后 转 变 为 电 能 的 份 额，是 衡 量 汽 轮 发 电 机 组 经 济 性 的 一 项 重 要 指 标。36000mitmiHDNaxNgelrtgmitgaxelHDHDNN.0036003600gmielr.四，循四，循 环环 热热 效效 率率 和和 绝绝 对对 电电 效效 率率 由 于 汽 轮 发 电
20、机 组 热 力 循 环 中 存 在 着 冷 源 损 失，所 以，为 了 使 得 1 kg 蒸 汽 获 得 理 想 焓 降 为 的 热 量，就 需 要 加 给 它 比 多 许 多 的 热 量。若 忽 略 水 泵 耗 功，并 且 使 装 置 按 朗 肯 循 环 工 作，则 装 置 的 循循 环环 热热 效效 率率 为：(2-)其 中，-蒸 汽 的 初 焓，-凝 结 水 焓，即 在 背 压 pc 下 的 饱 和 水 焓。这 里，-为 每 1 kg 蒸 汽 在 锅 炉 中 所 获 得 的 热 量。对 于 有 回 热 加 热 系 统 来 说，则 应 为 末 级 高 压 加 热 器 出 口 的 给 水 焓
21、 值 。这 样，整 个 热 力 循 环 中 加 给1kg 蒸 汽 的 热 量 最 终 转 变 为 电 能 的 份 额 称 为 绝 对 电 效 率，用 表 示：(2-)0ctthhHtH ch0h chfwhelgmitfwgmitelelhhDHDQN)(00000h五，汽耗率d 热耗率q 除 了 用 效 率 表 示 汽 轮 发 电 机 组 的 经 济 性 外，还 经 常 用 汽 耗 率 d 热 耗 率 q 来 表 示 其 经 济 性。生 产 1 k w.h 的 电 能 所 需 要 的 蒸 汽 量 称 为 汽 耗 率，用 d 表 示，即 d =(kg/kw.h)(2-)对 于 同 功 率 的
22、汽 轮 机 组，虽 然 功 率 相 同，但 因 蒸 汽 的 初 终 参 数 不 同，而 使 得 汽 耗 量 不 一 样。所 以，汽 耗 率 d 并 不 宜 用 来 比 较 不 同 类 型 机 组 的 经 济 性，而 是 采 用 反 映 机 组 经 济 性 的 另 一 指 标热 耗 率，即 发 出 1 kw.h 电 能 所 需 要 热 量，用 q 表 示：elrtelHND.03600)()(0000fwelfwelhhdNhhDNQqelelrtfwHhh3600)(3600.0 现代火电厂都用凝汽式汽轮机发电。因此，都具备凝汽设备。凝汽设现代火电厂都用凝汽式汽轮机发电。因此，都具备凝汽设备。
23、凝汽设备工作好坏，对火电厂的经济性影响很大。备工作好坏，对火电厂的经济性影响很大。第一节 凝汽设备的工作原理和任务一，凝汽设备的工作原理根据汽轮发电机组的热效率进行分析根据汽轮发电机组的热效率进行分析 其其 中中，-整整 机机 理理 想想 焓焓 降降；-蒸蒸 汽汽 初初 焓焓；(-)-为为 每每 kg 蒸蒸 汽汽 在在 锅锅 炉炉 中中 的的 吸吸 热热 量量。排汽焓；排汽焓；给水焓。给水焓。000fwcfwttthhhhhhHQHtH0hfwhchfwh0h分析上式：要提高效率，则提高理想焓降，即提高新蒸汽的初焓，降低排汽焓（压力）。要降低排汽焓值，就得降低排汽压力。一般来说，排汽压力每降低
24、2 kpa，循环热效率就可以提高约3.5%。所以，降低排汽压力对提高火电厂循环热效率是一个非常有效的措施。而降低排汽压力的最有效的办法是：使排汽在密封容器中、在温度较低的条件下受到冷使排汽在密封容器中、在温度较低的条件下受到冷却而凝结成水，体积突然缩小（如在却而凝结成水，体积突然缩小（如在0.0049Mpa下，下，蒸汽比水的容积大蒸汽比水的容积大28000倍）而形成真空倍）而形成真空。同时再用抽气器或者真空泵将漏入空气不断地抽出，保持真空。在凝结中生成的凝结水，经汇集以后，又重新送入锅炉作为给水，反复循环使用。这就是凝汽设备的工作原理。tH0p0tcp1cp1tH(1）建立建立并维持维持高度真
25、空，即降低排汽焓值，提高理想焓降，使蒸汽中 较多的热能转变为机械能。(2）将蒸汽凝结成水，并将凝结水凝结水回收到锅炉作为给水给水。：降低排汽焓值，提高理想焓降，可以提高效率。但不是排汽压力越低越好。这是因为：(1）当降低排汽压力，则比容v 增加，汽轮机排汽部分的尺寸增大，成本上升。而且制造困难，材料也受到限制。(2）当降低排汽压力，则比容v 增加，凝汽器的冷却面积增大，冷却水量增大，厂用电增大。因此，对排汽压力和其他几个方面要作技术经济对比而定。一般，最佳排汽压力为 =0.002940.00686Mpa(0.030.07ata)，通常取0.005Mpa。cp二，凝汽系统及主要设备：二，凝汽系统
26、及主要设备：1、凝汽设备原则性系统图、凝汽设备原则性系统图。其主要设备有凝汽器、凝结水泵、抽气器、循环水泵等。（1）汽轮机；（2）发电机；（3）凝汽器：使排汽在凝汽器3中不断地凝结成水，建立高度真空；将凝结时放 出的热量排出、将生成的凝结水汇集送走；（4）循环水泵：为凝汽器提供冷却水；（5）凝结水泵：不断地把蒸汽凝结时生成的 凝结水从凝汽器底部热井中抽出，并送 往给给水回热加热系统；（6）抽气器：抽出漏入凝汽器内的空气，以维持高度真空。4，运行对凝汽设备的要求：（1）凝汽器冷却管应）凝汽器冷却管应具有较好的传热系数具有较好的传热系数，保证良好，保证良好的传热效果。自然冷却水泥沙、污染，要清洗；
27、的传热效果。自然冷却水泥沙、污染，要清洗；（2）凝结水温度不应低于排汽压力对应的饱和温度凝结水温度不应低于排汽压力对应的饱和温度，以免增加以免增加过冷度。这和供水方式、季节、地理位置有。这和供水方式、季节、地理位置有关；关；（3）蒸汽在凝汽器内的）蒸汽在凝汽器内的阻力要小阻力要小，以降低排汽口压力，以降低排汽口压力和减少凝结水过冷度。和减少凝结水过冷度。凝凝 汽汽 器器 有有 混混 合合 式式 和和 表表 面面 式式 凝凝 汽汽 器器 两两 大大 类类。一，一，混合式凝汽器混合式凝汽器 混合式凝汽器混合式凝汽器(图图 52)是使排汽在冷却水中直接冷却而凝结成水。在混是使排汽在冷却水中直接冷却而
28、凝结成水。在混合式凝汽器内，从汽轮机中排出的合式凝汽器内，从汽轮机中排出的乏乏汽直接与冷却水混合汽直接与冷却水混合而得到凝结。冷而得到凝结。冷却水从安装在混合式凝汽器上部周却水从安装在混合式凝汽器上部周 围的喷嘴喷出，排汽由上部进汽口围的喷嘴喷出，排汽由上部进汽口 进入，与冷却水混合而得到凝结，进入，与冷却水混合而得到凝结，凝结水与冷却水一起用水泵抽走。凝结水与冷却水一起用水泵抽走。不凝结的不凝结的空气空气，用，用抽气器抽气器或者真或者真空泵不断地抽出。这种凝汽器结空泵不断地抽出。这种凝汽器结构简单，冷却效果好，制造成本低。构简单，冷却效果好，制造成本低。二二 ，表表 面面 式式 凝凝 汽汽
29、器器 在表面式凝汽器内，冷却工质与蒸汽由冷却表面隔开。根据冷却工质 不 同，表 面 式 凝 汽 器 又 分 为 空 气 冷 却 和 水 冷 却 两 种。用水作为冷却工质的凝汽器简称为 表 面式凝汽器。由于水的传热系数比空气大，能保证凝汽器内维持高度真空和获得洁净的凝结水。因此，国内外火电厂主要采用这种凝汽器。1，表面式凝汽器的结构表面式凝汽器的结构 凝汽器的外壳通常钢板做成圆柱形、椭圆形或者方箱形。外壳两端连接着形成水室的端盖2和3，外壳内的两端又装有管板4，管板4上装有很多冷却管。凝汽器内部空间被冷却管分隔成两部分：蒸汽空间（汽侧）和冷却水空间（水 侧）。2，表面式凝汽器的流程表面式凝汽器的
30、流程 冷却水从进口11 进入水室15，通过冷却管流到另一端水室16，转向后，又经冷却管进入水室17，最后由出水口12排出。这种 称为双流程凝汽器。还有单流程、三流程、四流程。3，凝结水凝结水 汽轮机的排汽进入凝汽器，在汽侧与冷却管接触而凝结成水。凝结水汇集到热井 7中，由凝结水泵抽走并送到低压加热器。4，漏入空气的抽出漏入空气的抽出 漏入凝汽器的空气，通过抽气口8由抽气器抽出。为了减少抽气器的负荷和回收热量，使混有蒸汽的空气在经过一次冷却，使蒸汽凝结。在凝汽器内专门设置有空气冷却区9。5，减少汽侧阻力减少汽侧阻力 为 了 使 汽 气 混 合 物 向 抽 气 口 流 动，则抽气口的压力应比凝汽器
31、的压力更低一些。压 力 差 就 是 凝 汽 器 的 汽 阻。汽 阻 大，会 使 凝 汽 器 入 口 压 力 升 高、凝结水的过冷 度 和 含 氧 量 增 大。因 此，应 设 法 减 小 汽 阻。抽 气 口 的 位 置 不 同，凝 汽 器 中 汽 流 流 动 方 向 就 不 一 样，凝 汽 器 的 结 构 型 式 也 不 相 同。常 见 的 有 如 图 3-85 所 示 的 四 种，即 汽 流 向 下 式、汽 流 向 上 式、汽 流 向 心 式、汽 流 向 侧 式 四 种。这 些 多 用 于 中 小 型 汽 轮 机 组。一，凝汽器内压力的确定 当当 蒸蒸 汽汽 处处 于于 饱饱 和和 状状 态态
32、 时时，其其 压压 力力 与与 温温 度度 是是 一一 一一 对对 应应 的的。所所 以以，凝凝 汽汽 器器 内内 压压 力力 取取 决决 于于 蒸蒸 汽汽 凝凝 结结 温温 度度。为为 了了 求求 得得 凝凝 汽汽 器器 内内 压压 力力 ，就就 得得 先先 求求 出出 排排 汽汽 温温 度度 。排。排 汽汽 温温 度度 的的 高高 低低 取取 决决 于于 冷冷 却却 水水 的的 进进 口口 温温 度度、冷、冷 却却 水水 的的 温温 升升 和和 传传 热热 端端 差差。凝凝 汽汽 器器 内内 的的 压压 力力 可可 根根 据据 相相 应应 的的 饱饱 和和 温温 度度 求求 得得，而而 排
33、排 汽汽 温温 度度 可可 表表 示示 为为：=+（5-1）其其 中中，-冷冷 却却 水水 的的 进进 口口 温温 度度；-冷冷 却却 水水 的的 温温 升升；-传传 热热 端端 差差。只要求得了温度只要求得了温度 之之 值值，就可以就可以从水蒸汽表从水蒸汽表中查得相对应的压力中查得相对应的压力 。cpst1wtwtwtt 1wtt stcp（一）冷却水的进口温度（一）冷却水的进口温度 冷 却 水 的 进 口 温 度 取 决 于 电 厂 所 在 的 地 理 位 置、季 节 和 供 水 方 式。电 厂 供 水 方 式 有 直 流 供 水 方 式 和 循 环 供 水 方 式 两 种。在 直 流 供
34、 水 系 统 中，电 厂 从 河 流 上 游 取 水，冷 却 水 流 经 汽 轮 机 凝 汽 器、冷 油 器 和 有 关 冷 却 器 之 后，排 入 河 流 下 游。采 用 循 环 供 水 方 式 时，冷 却 水 则 沿 着 联 结 凝 汽 器 等 有 关 装 置 的 回 路 循 环 流 动，取 自 水 源 的 水 只 作 为 损 失 的 补 充 水，故 采 用 循 环 供 水 方 式 可 以 节 约 大 量 的 水。直 流 供 水 系 统 比 较 简 单，投 资 少，运 行 费 用 低。我 国 南 方 的 电 厂，一 般 都 建 在 沿 江、沿 河、沿 海 岸 或 者 沿 大 的 水 库。而
35、 北 方 的 电 厂，由 于 水 源 不 足，多 采 用 循 环 供 水 方 式。1wt（二二 ）冷却水的温升）冷却水的温升 1、冷冷 却却 水水 的的 温温 升升 可 根 据 凝 汽 器 的 热 平 衡 方 程 式 求 出：(5-6 )从 而，(5-7 )上 二 式 中，-进 入 凝 汽 器 的 凝 汽 量（kg/h)；-进 入 凝 汽 器 的 冷 却 水 量（kg/h)；-排 汽 焓 值 和 凝 结 水 焓 值（kJ/kg)；-冷 却 水 进 出 口 焓 值(kJ/kg)。wtwwwwwccctDhhDhhD186.4)()(12 mhhDDhhtcccwccw186.4)(186.4 c
36、DwD cchh、21wwhh、2、冷、冷 却却 倍倍 率率 m =/称 为 冷 却 倍 率（或 循 环 倍 率），它 表 示 凝 结 单 位 蒸 汽 汽 量 所 需 要 的 冷 却 水 量。m 值 越 大，则 冷 却 水 的 温 升 越 小，凝 汽 器 内 压 力 越 低，会 使 整 机 理 想 焓 降 增 加，从 而 可 以 提 高 电 厂 热 效 率。但 是，m 大 则 冷 却 水 量 大，冷 却 水 泵 功 率 大。故 m 值 大 小 要 通 过 经 济 技 术 对 比 后 确 定。一 般，对 于 单 流 程 凝 汽 器，m =80 120 范 围 之 内；对 于 双 流 程 凝 汽
37、器，m =6070 范 围 之 内。每1kg蒸汽在凝结时所放出的潜热，约2200kJ/kg，变化很小，这样，式（5-7）为：cchh mmmhhtccw520186.42200186.4 wDcD3、凝汽器的最有利真空和极限真空、凝汽器的最有利真空和极限真空：（1）凝汽器的最有利真空：凝汽器的进汽量是由外界负荷决定的，而冷却水温升是有依靠调节冷却水量来控制的。冷却水量增加，可降低冷却水温升，降低汽轮机排汽压力，增大理想焓降，提高经济性。但是水泵功率要增大。这里有一个最佳冷却水量，即冷却水量增大，使汽轮机功率增加所得到收益大于水泵功率增大，净收益最大。这时候的真空称为凝汽器的最有利真空。（2）凝
38、汽器的极限真空：若真空进一步增高，使末级叶片的斜切部分达到膨胀极限时的真空称为凝汽器的极限真空。这时候余速损失增加。（三）传热端差（三）传热端差 传热端差 和 冷 却 面 积、传 热 量 及 传 热 系 数 有 关 系。设 计 时，一 般 取 =3 10 。对 于 单 流 程 凝 汽 器，取 =(7 9 )，对 于 多 流 程 凝 汽 器，取 =(4.5 6.5)。t t t t C0C0C0一一，凝，凝 结结 特特 点点 ：假设只有水蒸汽存在，并且凝汽器内各处的压力都相等，则蒸汽应在假设只有水蒸汽存在，并且凝汽器内各处的压力都相等，则蒸汽应在与压力相对应的饱和温度下凝结。实际上并非如此，因为
39、：与压力相对应的饱和温度下凝结。实际上并非如此，因为：1，排汽从凝汽器进口向空气抽出口流动，由于，排汽从凝汽器进口向空气抽出口流动，由于阻力存在阻力存在，则凝汽器内各，则凝汽器内各处压力都不相同；处压力都不相同；2，整个系统不可能完全密封，有，整个系统不可能完全密封，有空气漏入空气漏入。则凝汽器内各处空气分压也。则凝汽器内各处空气分压也不相同，凝结时的饱和温度也不相同。不相同，凝结时的饱和温度也不相同。这样，这样，由于阻力和空气的存在，蒸汽分压降低由于阻力和空气的存在，蒸汽分压降低，使，使凝结水温度凝结水温度低于凝汽低于凝汽器进口处的器进口处的 蒸蒸 汽汽 温温 度度，造成，造成。三，空气漏入
40、对凝汽器工作的影响 由于空气的漏入，对凝汽器的工作是有影响的：1，空气的漏入会使传热效果变差，传热端差增大。结果会 使排汽压力升高，降低了机组的经济性；2，空气的漏入，增加了凝结水中空气的溶解度，对汽轮机 装置和管道系统金属产生腐蚀，影响机组的安全性；3，空气的漏入，会使空气分压增大，使凝结水的过冷度增 加，影响了机组的经济性。1，抽气器的作用 抽抽 气气 器器 的的 作作 用用 是是 将将 漏漏 入入 凝凝 汽汽 器器 内内 空空 气气 不不 断断 地地 抽抽 出出，以以 维维 持持 凝凝 汽汽 器器 内内 的的 高高 度度 真真 空空。故故 抽抽 气气 器器 工工 作作 的的 好好 坏坏
41、对对 凝凝 汽汽 器器 工工 作作 的的 影影 响响 很很 大大。任任 何何 一一 种种 抽抽 汽汽 器器，不不 论论 其其 结结 构构 和和 工工 作作 原原 理理 如如 何何，都都 是是 一一 种种 压压 气气 器器，它它 将将 汽汽 气气 混混 合合 物物 从从 凝凝 汽汽 器器 抽抽 气气 口口 的的 压压 力力 压压 缩缩 到到 高高 于于 大大 气气 压压 的的 出出 口口 压压 力力。2，抽气器的型式 抽抽 气气 器器 的的 型型 式式 有有 机机 械械 式式 和和 喷喷 射射 式式 两两 种种。喷喷 射射 式式 抽抽 气气 器器 结结 构构 简简 单单、工工 作作 可可 靠靠、
42、制制 造造 成成 本本 低低、维维 护护 方方 便便、建建 立立 真真 空空 快快。常常 用用 的的 喷喷 射射 式式 抽抽 气气 器器 有有 射 汽 抽 气 器 和和 射 水 抽 气 器 两两 种种，工工 作作 原原 理理 相相 同同 工工 质质 不不 同同。前前 者者 用用 蒸蒸 汽汽 作作 工工 质质，后后 者者 用用 水水 作作 工工 质质。一、一、射射 汽汽 抽抽 气气 器器 1.1.启动抽气器的结构和工作原理启动抽气器的结构和工作原理：启 动 抽 气 器 的 作 用 是 在 汽 轮 机 启 动 前 给 凝 汽 器 建 立 真 空，以 缩 短 机 组 启 动 时 间。图 5-8 为
43、启 动 抽 气 器 示 意 图，它 主 要 由 工 作 喷 嘴 A、混 合 室 B 和 扩 压 管 C 所 组 成。工 质 是 新 蒸 汽，新 蒸 汽 进 入 工 作 喷 嘴 A，在 喷 嘴 A 膨 胀 加速 造 成 一 个 远 高 于 音 速 的 高 速 汽 流 射 入 混 合 室。高 速 汽 流 有 很 强 的 空 吸 作 用，从 而 将 从 抽 气 口 来 的 汽 气 混 合 汽 流 带 走，并 进 入 扩 压 管 C。混 合 汽 流 在 扩 压 管 C 中 不 断 扩 压，直 到 压 力 稍 大 于 大 气 压 力 后 排 入 大 气。启 动 抽 气 器 功 率 大 建 立 真 空 快
44、，但 工 质 和 工 质 的 热 量 不 能 回 收，有 经 济 损 失。故 它 只 作 为 启 动 时 用。一 旦 汽 轮 机 正 常 工 作 以 后，主 抽 气 器 便 投 入 工 作，启 动 抽 气 器 停 止 工 作。2.2.主主 抽抽 气气 器器 主抽气器的作用：是在汽轮机正常工作时使用，以维持凝汽器的高度真空。主抽气器一般都采用带中间冷却器的多级型式。其目的在于可以得到更高的真空度，同时也可以回收工质和热量，提高经济性。图5-9为两级射汽抽气器工作原理图。凝汽器内的汽气混合物由第一级抽气器抽出，并压缩到某一中间压力（低于大气压力），然后进入中间冷却器2。在中间冷却器2中，混合物中的
45、部分蒸汽被凝结成水，而未凝结的汽气混合物又被第二级抽走。在第二级抽气器中，汽气混合物被压缩到略高于大气压力，再经第二级冷却器4进一步凝结并回收工质和热量。最后的空气和少 量未凝结的蒸汽一起排入大气。（二二）射）射 水水 抽抽 气气 器器 射水抽气器的工作原理工作原理：射水抽气器的工作原理同射汽抽气器相同，如图5-12所示。它主要由工作水进口1、喷嘴2、混合室5、扩压管7和逆止阀6等部件所组成。压力水由射水泵射水泵供给，经喷嘴形成高速射流射出，从而将凝汽器中的汽气混合物抽出。射水抽气器不消耗新蒸汽，运行费用较射汽抽气器低。系统简单、运行可靠、维护方便。但 需 要 另 外 安 装 射 水 泵。现
46、代 大 型 汽 轮 机 都 采 用 射 水 抽 气 器。国 产 200 MW 汽 轮 机 就 是 采 用 射 水 抽 气 器 作 为 主 抽 汽 器。中 小 型 汽 轮 机 多 采 用 射 汽 抽 气 器 作 为 主 抽 汽 器。第一节 汽轮机自动调节系统一，汽轮机自动调节系统的任务：1 1，汽轮机为什么必需具备自动调节系统？，汽轮机为什么必需具备自动调节系统？电能不能大量储存，火电厂发出的电力必须随时满足用户要求，即在数量、电能不能大量储存，火电厂发出的电力必须随时满足用户要求，即在数量、质量要求同时满足用户要求。质量要求同时满足用户要求。（1 1）数量要求）数量要求：用户对发电量的要求。这
47、就是要求电力负荷根据用户要求来调：用户对发电量的要求。这就是要求电力负荷根据用户要求来调整发电大小，以满足用户要求。整发电大小，以满足用户要求。（2 2）供电质量要求）供电质量要求：供电质量就是指：供电质量就是指频率频率和和电压电压。其中，电压可以通过变压器。其中，电压可以通过变压器解决。解决。电网频率则直接取决于汽轮机的转速电网频率则直接取决于汽轮机的转速。转速高则频率高，转速低则频。转速高则频率高，转速低则频率低。率低。因此汽轮机必须具备调速系统，以保证汽轮发电机组根据用户要求，供给因此汽轮机必须具备调速系统，以保证汽轮发电机组根据用户要求，供给所需电力，并保所需电力，并保 证电网频率稳定
48、在一定范围之内。证电网频率稳定在一定范围之内。（3 3）火电厂自身安全的需要）火电厂自身安全的需要：汽轮发电机组工作时，汽轮发电机组工作时，转子、叶轮、叶片等承转子、叶轮、叶片等承受很大的离心力，而且离心力与转速的平方成正比。转速增加，离心力将受很大的离心力，而且离心力与转速的平方成正比。转速增加，离心力将迅速增加。当转速超过一定限度时就会使部件破坏，出大事故。迅速增加。当转速超过一定限度时就会使部件破坏，出大事故。2，调速系统的任务：（1）满足用户足够的电力（数量、质量）；）满足用户足够的电力（数量、质量）；（2）保证汽轮发电机组始终在）保证汽轮发电机组始终在额定转速额定转速左右运行左右运行
49、。*除了调速系统之外，汽轮机组还必须具有除了调速系统之外，汽轮机组还必须具有保护系统保护系统（超速保护、轴向位（超速保护、轴向位移保护等）。移保护等）。3，汽轮发电机组转子运动方程式：机组在工作时，作用在转子上的力矩有三个：机组在工作时，作用在转子上的力矩有三个：蒸汽主力矩、发电机反力蒸汽主力矩、发电机反力矩、摩擦力矩矩、摩擦力矩。在稳定状态下，三者的代数和为零：。在稳定状态下，三者的代数和为零：通常，摩擦力矩很小，这样一来，上式可写成：通常，摩擦力矩很小，这样一来，上式可写成：（72）机组运行时，只要蒸汽主力矩和发电机反力矩不平衡，就会产生角加速度。机组运行时，只要蒸汽主力矩和发电机反力矩不
50、平衡，就会产生角加速度。4，调速系统的功能：蒸汽蒸汽主力矩主力矩和发电机和发电机反力矩反力矩随转速的变化如图随转速的变化如图7-1所示：当转速所示：当转速n增增加时，蒸汽主力矩减小，发电机反力矩增加；当转速加时，蒸汽主力矩减小，发电机反力矩增加；当转速n减小时，蒸汽主力矩增减小时，蒸汽主力矩增加，发电机反力矩减小。加，发电机反力矩减小。A点是两力矩点是两力矩平衡状态点平衡状态点：曲线：曲线1、2之交点。之交点。)17.(.0fetMMM0etMM(1)当当外界负荷减少外界负荷减少时，反力矩由曲线时，反力矩由曲线2变到曲线变到曲线2，而主力矩曲线，而主力矩曲线1不变。其工不变。其工作点作点 由由
