1、汽轮机工作原理汽轮机工作原理v 汽轮机定义汽轮机定义:化学能化学能热能热能机械能机械能电能电能锅炉锅炉汽轮机汽轮机发电机发电机 汽轮机是一种以蒸汽作为工质，并将蒸汽的热汽轮机是一种以蒸汽作为工质，并将蒸汽的热能转换为机械功的旋转式原动力机。能转换为机械功的旋转式原动力机。第一节第一节 概述概述1.级的概念级的概念(1)定义：定义：把蒸汽的热能转换成机械能的基本单元把蒸汽的热能转换成机械能的基本单元(2)组成组成喷嘴（静叶栅）：加速汽流喷嘴（静叶栅）：加速汽流动叶栅：叶片移动，带动转子，蒸汽的动叶栅：叶片移动，带动转子，蒸汽的 动能转换为机械能动能转换为机械能热能热能动能动能机械能机械能喷嘴喷嘴
2、动叶动叶产生高速产生高速汽流汽流带动转子带动转子转动转动（1）冲动作用原理）冲动作用原理单级纯冲动式汽轮机为例：单级纯冲动式汽轮机为例：（动叶为园弧形叶片，流道不收缩）（动叶为园弧形叶片，流道不收缩）蒸汽在动叶中改变流动方向，蒸汽在动叶中改变流动方向，产生冲动力推动叶片旋转作功。产生冲动力推动叶片旋转作功。（2）反动作用原理）反动作用原理蒸汽在动叶中膨胀作功：蒸汽在动叶中膨胀作功：p1 p2，c1 c2 (w1 w2），），热能热能动能动能机械能机械能 反动级为例：反动级为例：（喷嘴、动叶叶型相同）（喷嘴、动叶叶型相同）蒸汽在动叶中膨胀加速，产生反动力推蒸汽在动叶中膨胀加速，产生反动力推动叶片
3、旋转作功。动叶片旋转作功。带有一定反动度的冲动级：带有一定反动度的冲动级：（动叶叶型介于前两者之间）（动叶叶型介于前两者之间）纯冲动级只利用冲动作用原理作功，纯冲动级只利用冲动作用原理作功，带有一定反动度的冲动级和反动级同时利用冲动、反动作用带有一定反动度的冲动级和反动级同时利用冲动、反动作用原理作功。原理作功。（2）凝结水泵启动前应开启再循环电动门，以免因流量不足而引起泵的损坏；固定各级喷嘴，形成各级间壁给水管道系统事故会使锅炉给水中断，造成紧急停炉或降负荷运行，甚至使锅炉发生严重事故以致长期不能运行。单位：kJ/(kwh)电气信号危急跳闸保护系统（6）锅炉连续排污及利用系统等。（1）调速系
4、统组成：转速感受机构（4）向发电机氢密封油系统提供高压和低压密封油（4）低负荷：高压缸排汽前轴封（装在汽轮机高压缸前的汽封）所产生的离心力（即冲动力）特点：为适应启动、低负荷运行、变工况、正常运行、事故或停止运行时各种运行方式变化的需要，装置了各种不同作用的备用设备、备用管路、操作部件和安全保护部件。动叶栅：叶片移动，带动转子，蒸汽的当压力升高至额定工作压力的1.转速升高，转动部件应力增大，危及转子的强度。第三节 汽轮机的主要辅助设备（1）给水泵配置有两台汽动给水泵，一台电动给水泵（启动和备用），在给水泵逆止阀出口处装有再循环管。蒸汽在动叶中膨胀作功：道尔顿定律 混合气体的全压力P 等于各组成
5、气体的分压力之和。（1）.蒸汽没有加速，只改变方向蒸汽没有加速，只改变方向（2）.蒸汽既改变方向，还因受到动叶片蒸汽既改变方向，还因受到动叶片 反作用力而继续膨胀加速反作用力而继续膨胀加速所产生的离心力（即冲动力）所产生的离心力（即冲动力）除了冲动力以外，还产生由于加除了冲动力以外，还产生由于加速而产生的反作用力（即反动力）。速而产生的反作用力（即反动力）。合力合力=冲动力冲动力+反动力反动力冲动作用的特点：冲动作用的特点：汽流在动叶中不膨胀加速，只改变汽流在动叶中不膨胀加速，只改变 流动方向，产生冲动力使动叶片运动作出机械功。流动方向，产生冲动力使动叶片运动作出机械功。蒸汽流经动叶汽道时有两
6、种情况：蒸汽流经动叶汽道时有两种情况：3.冲动作用与反动作用冲动作用与反动作用蒸汽在动叶栅中完成了二次能量的转换。首先是蒸蒸汽在动叶栅中完成了二次能量的转换。首先是蒸汽经动叶通道膨胀，将热能转换为蒸汽的动能，再汽经动叶通道膨胀，将热能转换为蒸汽的动能，再是随着蒸汽的加速，给动叶栅一个反动力，推动转是随着蒸汽的加速，给动叶栅一个反动力，推动转子转动，作出机械功，完成动能到机械能的转换。子转动，作出机械功，完成动能到机械能的转换。反动作用的特点：反动作用的特点：本体本体 辅助设备辅助设备凝汽设备凝汽设备回热加热设备回热加热设备除氧器除氧器调节保安装置调节保安装置供油系统供油系统汽轮机设备汽轮机设备
7、当压力升高至额定工作压力的1.为简化系统，没采用蒸汽冷却器、疏水冷却器，而分别在高加设置了蒸汽冷却段和疏水冷却段，在低加设置疏水冷却段，疏水冷却效果好。单位：kg/(kwh)（3）除氧器和给水箱系统；带有一定反动度的冲动级：（动叶叶型介于前两者之间）承受转子巨大重量，确定转子中心位置。汽轮机水击、给水箱满水、除氧器振动、排气带水等。流动方向，产生冲动力使动叶片运动作出机械功。带尖峰负荷：较小 3%4%（4）停止盘车第三节 汽轮机的主要辅助设备汽机相对电效率r,el应用：用来计算和确定各设备、管道的汽水流量，发电厂的热经济指标等，故又称为计算热力系统。（3）中压缸回热抽汽：抽汽压力较低、抽汽量较
8、大，热经济性好。节流调节 特点：采用给水调节阀调节给水流量，压力损失大。（1）开启高低旁喷水手动截门，打开旁路启动曲线，检查设定值设定正确；反动级为例：（喷嘴、动叶叶型相同）（2）向机械式超速危急遮断系统提供压力油（3）冲转进汽阀门 调节阀、主汽阀内旁路阀第三节 汽轮机的主要辅助设备机液（机械液压）调节系统节流调节 特点：采用给水调节阀调节给水流量，压力损失大。冲动式汽轮机：主要由冲动级组成冲动式汽轮机：主要由冲动级组成 反动式汽轮机：主要由反动级组成反动式汽轮机：主要由反动级组成凝汽式汽轮机：有凝汽器凝汽式汽轮机：有凝汽器背压式汽轮机：排汽压力高于大气压力，无凝汽器。背压式汽轮机：排汽压力高
9、于大气压力，无凝汽器。前置式汽轮机前置式汽轮机调整抽汽式汽轮机：中间某几级后抽出蒸汽对外供热调整抽汽式汽轮机：中间某几级后抽出蒸汽对外供热 一次调整抽汽、二次抽汽一次调整抽汽、二次抽汽 供热式汽轮机供热式汽轮机中间再热式汽轮机中间再热式汽轮机抽凝式抽凝式抽背式抽背式低压汽轮机：低压汽轮机：0 0.11761.47MPa （1.2 15ata）中压汽轮机：中压汽轮机：2 2.0583.92MPa （21 40ata）高压汽轮机：高压汽轮机：5.978 9.8MPa （61 100ata）超高压汽轮机：超高压汽轮机：11.76 13.72MPa （120 140ata）亚临界汽轮机：亚临界汽轮机：
10、16.17 17.64MPa（165 180ata）超临界汽轮机：超临界汽轮机：22.148MPa （226ata）超超临界汽轮机：超超临界汽轮机：32MPa轴流式汽轮机轴流式汽轮机辐流式汽轮机辐流式汽轮机电站汽轮机电站汽轮机工业汽轮机工业汽轮机船用汽轮机船用汽轮机单缸汽轮机单缸汽轮机双缸汽轮机双缸汽轮机多缸汽轮机多缸汽轮机单轴汽轮机单轴汽轮机双轴汽轮机双轴汽轮机国产汽轮机型号：国产汽轮机型号：N12513.24/535/535 N20012.75/535/535N30016.7/538/538 N60016.7/538/538N60024.2/566/566CC123.43/0.98/0.1
11、18 B258.82/0.98 CB258.82/1.47/0.49变型设计序数变型设计序数蒸汽参数蒸汽参数额定功率（额定功率（MW）汽轮机型式汽轮机型式型式代号型式代号凝汽式N背压式B一次调节抽汽式C二次调节抽汽式CC抽汽背压式CB 汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承等。汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承等。主轴、叶轮、叶片、联轴器等主轴、叶轮、叶片、联轴器等封闭汽室、支承内外零部件封闭汽室、支承内外零部件按进汽参数的不同：按进汽参数的不同：高压缸高压缸中压缸中压缸低压缸低压缸按汽缸的内部层次：按汽缸的内部层次：单层缸单层缸双层缸双层缸三层缸三层缸按汽缸形状：按汽缸形状：有水平接合面有水平接合面无水平接
12、合面无水平接合面（2）投入辅助油泵动叶栅：叶片移动，带动转子，蒸汽的单级纯冲动式汽轮机为例：蒸汽流经动叶汽道时有两种情况：（5）汽轮机法兰、螺栓及汽缸夹层加热用汽；可进行超压保护，减少安全门动作次数，延长使用寿命；作用：尽量防止高温高压蒸汽漏出，四、调节系统的静态特性机液（机械液压）调节系统（2）简化给水操作台。半挠性联轴器：一般高加采用疏水逐级自流；作用 1.（1）高转速，轴短，可靠性高。调整抽汽式汽轮机：中间某几级后抽出蒸汽对外供热固定各级喷嘴，形成各级间壁特点：（2）水位过高。四、调节系统的静态特性反作用力而继续膨胀加速47MPa （1.作用 1.固定各级喷嘴，形成各级固定各级喷嘴，形成
13、各级间壁间壁按制造工艺分：按制造工艺分：整锻转子整锻转子套装转子套装转子组合转子组合转子焊接转子焊接转子按临界转速分：按临界转速分：刚性转子刚性转子挠性转子挠性转子大型机组的转子采用。大型机组的转子采用。叶型、叶根、叶顶叶型、叶根、叶顶减少各处间隙漏汽，防止空气漏入低压部分减少各处间隙漏汽，防止空气漏入低压部分 前轴封（装在汽轮机高压缸前的汽封）前轴封（装在汽轮机高压缸前的汽封）作用：尽量防止高温高压蒸汽漏出，作用：尽量防止高温高压蒸汽漏出，减少漏汽损失减少漏汽损失后轴封（装在汽轮机低压缸后的汽封）后轴封（装在汽轮机低压缸后的汽封）作用：尽量防止空气漏入作用：尽量防止空气漏入轴封系统轴封系统（
14、由前、后轴封及与之相联的管道（由前、后轴封及与之相联的管道 及附属设备所组成）及附属设备所组成）作用：作用：尽量防止高温高压蒸汽漏出，减少漏汽损失尽量防止高温高压蒸汽漏出，减少漏汽损失尽量防止空气漏入尽量防止空气漏入平齿汽封：平齿汽封：用于前后压差比较小用于前后压差比较小高低齿汽封：用于前后压差比较大高低齿汽封：用于前后压差比较大枞树型汽封枞树型汽封J型汽封型汽封梳齿型汽封梳齿型汽封曲径式（迷宫式）：曲径式（迷宫式）：实例：600MW机组采用疏水全逐级自流系统。功能：真空降低到一定值发出报警信号，真空降至规定危险值自动停机。（2）凝结水再循环管的作用是在机组启动或低负荷运行时，保持凝结水泵流量
15、大于水泵的最小允许流量，维持一定的热井水位以保证水泵入口不发生汽化，同时还应保证轴封冷却器足够的冷却用水。（b）操作同步器可改变电网中各台机组的负荷分配以及调整电网频率。后轴封（装在汽轮机低压缸后的汽封）减少漏汽损失蒸汽在动叶中改变流动方向，产生冲动力推动叶片旋转作功。当压力升高至额定工作压力的1.（2）向机械式超速危急遮断系统提供压力油给水泵和凝结水泵的保护防止汽蚀：机液调节系统模拟功频电液调节系统数字功频电液调节系统（1）主蒸汽及再热蒸汽管道系统；（6）其它如给水泵汽轮机启动前的调试用汽、电厂生活采暖用汽、化学处理车间用汽、机组停运后露天设备及管道保暖防冻用汽。实例：600MW机组采用疏水
16、全逐级自流系统。特点：汽机相对电效率r,el（3）中压缸回热抽汽：抽汽压力较低、抽汽量较大，热经济性好。各种原因造成轴向推力过大时将导致推力瓦的乌金融化，转子产生不允许的轴向位移，使汽轮机动静摩擦。特点：为适应启动、低负荷运行、变工况、正常运行、事故或停止运行时各种运行方式变化的需要，装置了各种不同作用的备用设备、备用管路、操作部件和安全保护部件。高低齿汽封：用于前后压差比较大（4）停止盘车（2）凝结水再循环管的作用是在机组启动或低负荷运行时，保持凝结水泵流量大于水泵的最小允许流量，维持一定的热井水位以保证水泵入口不发生汽化，同时还应保证轴封冷却器足够的冷却用水。承受转子巨大重量，确定转子中心
17、位置。承受转子巨大重量，确定转子中心位置。承受转子未平衡轴向推力，确定转子轴向位置。承受转子未平衡轴向推力，确定转子轴向位置。采用以油膜润滑理论为基础的滑动轴承采用以油膜润滑理论为基础的滑动轴承 联接汽轮机各转子或汽轮机转子与发电机转子，借以传联接汽轮机各转子或汽轮机转子与发电机转子，借以传递扭矩。递扭矩。在汽轮机启动前或停机后使转子以一定转速连续在汽轮机启动前或停机后使转子以一定转速连续转动以保证转子均匀受热或冷却。转动以保证转子均匀受热或冷却。1、在汽轮机排汽口建立并保、在汽轮机排汽口建立并保持高度真空。持高度真空。2、将排汽凝结成纯净凝结水、将排汽凝结成纯净凝结水作为锅炉给水。作为锅炉给
18、水。凝汽器、循环水泵、凝凝汽器、循环水泵、凝结水泵、抽气器（或真空泵）结水泵、抽气器（或真空泵）等主要部件及连接管道和附等主要部件及连接管道和附件组成件组成工作原理：汽轮机排汽与冷却水通过管子表面进行间工作原理：汽轮机排汽与冷却水通过管子表面进行间接换热，在此过程中蒸汽的汽化潜热被吸收而成为饱接换热，在此过程中蒸汽的汽化潜热被吸收而成为饱和水，使凝汽器压力成为排汽凝结温度所对应的饱和和水，使凝汽器压力成为排汽凝结温度所对应的饱和压力，形成真空。压力，形成真空。单流程单流程双流程双流程单背压单背压双背压双背压抽气设备任务：抽气设备任务：在汽轮机启动时建立真空及在运行中抽除从真空在汽轮机启动时建立
19、真空及在运行中抽除从真空系统不严密处漏入的空气和未凝结的蒸汽以维持凝汽器系统不严密处漏入的空气和未凝结的蒸汽以维持凝汽器的正常真空。的正常真空。喷射式抽气器：喷射式抽气器：射汽式、射水式射汽式、射水式机械式真空泵：机械式真空泵：离心式真空泵、水环式真空泵离心式真空泵、水环式真空泵抽气设备类型：抽气设备类型：为确保人员和设备安全，汽轮机设多道超速保护措施。（3）关闭主汽阀当压力升高至额定工作压力的1.（4）向发电机氢密封油系统提供高压和低压密封油合力=冲动力+反动力当压力升高至额定工作压力的1.负荷，频率，汽温，汽压，润滑油温、压力，轴承温度，除氧器水位等（1）给水泵配置有两台汽动给水泵，一台电
20、动给水泵（启动和备用），在给水泵逆止阀出口处装有再循环管。（3）中压缸回热抽汽：抽汽压力较低、抽汽量较大，热经济性好。动叶栅：叶片移动，带动转子，蒸汽的给水泵调节方式 1.机液（机械液压）调节系统凝汽式汽轮机：有凝汽器表面式加热器疏水连接方式汽轮机水击、给水箱满水、除氧器振动、排气带水等。可进行超压保护，减少安全门动作次数，延长使用寿命；高低齿汽封：用于前后压差比较大（2）向机械式超速危急遮断系统提供压力油作用 1.第三节 汽轮机的主要辅助设备全面性热力系统图是按发电厂设备的实际数量绘制的。实例：600MW机组采用疏水全逐级自流系统。利用汽轮机中间级的抽汽到加热器中加热送往锅炉的给水，利用汽轮
21、机中间级的抽汽到加热器中加热送往锅炉的给水，以减少抽汽在凝汽器中的冷源损失，提高循环热效率。以减少抽汽在凝汽器中的冷源损失，提高循环热效率。各级加热器及其汽水管道、阀门等。各级加热器及其汽水管道、阀门等。加热器种类加热器种类混合式混合式表面式表面式高压高压低压低压表面式加热器疏水连接方式表面式加热器疏水连接方式 1逐级自流 排挤下级压力较低抽汽，热经济性低。2疏水泵打入加热器入口 排挤本级抽汽，热经济性高于逐级自流。3疏水泵打入加热器出口 排挤上级压力较高抽汽，热经济性最好。v 一般高加采用疏水逐级自流；低加疏水逐级自流为主，在排挤严重处设疏水泵。（排挤严重处指汇集的疏水量大、所排挤的抽汽压力
22、低）实例：实例：600MW机组采用疏水全逐级自流系统。为简化系统，没采用蒸汽冷却器、疏水冷却器，而分别在高加设置了蒸汽冷却段和疏水冷却段，在低加设置疏水冷却段，疏水冷却效果好。卧式卧式立式立式卧式卧式1.给水除氧的任务给水除氧的任务 除去给水中溶解的氧和其它气体，防除去给水中溶解的氧和其它气体，防止热力设备及管道的腐蚀和传热恶化。气止热力设备及管道的腐蚀和传热恶化。气体主要来源是补充水及真空系统。体主要来源是补充水及真空系统。2.除氧方法除氧方法 热力除氧：将给水加热至除氧器压力热力除氧：将给水加热至除氧器压力下的饱和温度，水蒸气的分压力接近水面下的饱和温度，水蒸气的分压力接近水面上的全压力，
23、其它气体的分压力趋近于零，上的全压力，其它气体的分压力趋近于零，则溶解在水中的气体将从水中逸出被除掉。则溶解在水中的气体将从水中逸出被除掉。v原理：原理：1.亨利定律亨利定律 单位体积中溶解的气体量单位体积中溶解的气体量b与水面上该与水面上该气体的分压力气体的分压力P气体气体成正比。成正比。推论：如推论：如P气体气体 0，则，则b 0。2.道尔顿定律道尔顿定律 混合气体的全压力混合气体的全压力P 等于各组成气体的等于各组成气体的分压力之和。分压力之和。PP气体气体+P水蒸汽水蒸汽 推论：若推论：若P P水蒸汽水蒸汽，则，则P气体气体 0。（1）必要条件：给水应加热到除氧器工作压）必要条件：给水
24、应加热到除氧器工作压力下的饱和温度。力下的饱和温度。（2）充分条件：保证足够大的汽水接触面积）充分条件：保证足够大的汽水接触面积（细水流、水膜、雾化），并及时排走分（细水流、水膜、雾化），并及时排走分离出来的气体。离出来的气体。2除氧器的压力调节和保护除氧器的压力调节和保护 当压力升高至额定工作压力的当压力升高至额定工作压力的1.2倍时，应自倍时，应自动关闭抽汽管道电动隔离阀。当压力升高至额定动关闭抽汽管道电动隔离阀。当压力升高至额定工作压力的工作压力的1.251.3倍时，安全阀应动作。倍时，安全阀应动作。3除氧器的水位调节和保护除氧器的水位调节和保护 （1）水位过低。给水泵入口富裕静压头减少
25、，）水位过低。给水泵入口富裕静压头减少，影响给水泵安全工作。影响给水泵安全工作。（2）水位过高。汽轮机水击、给水箱满水、）水位过高。汽轮机水击、给水箱满水、除氧器振动、排气带水等。除氧器振动、排气带水等。4排汽的调整和利用 （1）开度过小。排汽量减少且排汽不畅，除氧效果恶化。（2）开度过大。增加工质及热损失，且会造成除氧器内蒸汽流速太大，导致排气带水和除氧器振动给水泵调节方式 1.说明汽轮机同样负荷变化下稳定转速变化大小。118 B258.第二节 汽轮机本体主要结构当压力升高至额定工作压力的1.固定各级喷嘴，形成各级间壁（1）电厂的第一台机组启动：启动锅炉反作用力而继续膨胀加速高低齿汽封：用于
26、前后压差比较大各种原因造成轴向推力过大时将导致推力瓦的乌金融化，转子产生不允许的轴向位移，使汽轮机动静摩擦。机液调节系统模拟功频电液调节系统数字功频电液调节系统二、汽轮机设备的组成及工作概况可进行超压保护，减少安全门动作次数，延长使用寿命；64MPa（165 180ata）蒸汽在动叶中膨胀作功：采用以油膜润滑理论为基础的滑动轴承为确保人员和设备安全，汽轮机设多道超速保护措施。给水泵拖动方式 300MW及以上机组采用小汽轮机拖动，电动泵作备用。蒸汽没有加速，只改变方向定义：每发一度电(1kwh)所消耗的蒸汽量四、给水泵、凝结水泵、循环水泵五、汽轮机的保安系统除氧器的结构组成：除氧器的结构组成：除
27、氧塔除氧塔给水箱给水箱给水泵和凝结水泵的保护给水泵和凝结水泵的保护防止汽蚀：防止汽蚀：保证水位；保证水位；保证最小流量。保证最小流量。电压电压频率（频率（n）60pnf（1 1）数量：功率）数量：功率（2 2）质量：质量：供电频率与转速关系：供电频率与转速关系：第三节第三节 Mt：汽轮机的蒸汽主力矩：汽轮机的蒸汽主力矩 Mg：发电机的反力矩：发电机的反力矩 Mf：摩擦阻力矩（忽略）：摩擦阻力矩（忽略）gtMMdtdI1、功率平衡、功率平衡2、稳定转速、稳定转速（1）调速系统组成：）调速系统组成：转速感受机构转速感受机构 传动放大机构传动放大机构 执行（配汽）机构执行（配汽）机构（2）有差调节：
28、）有差调节：稳态时不同负荷下对应不同稳定转速稳态时不同负荷下对应不同稳定转速的调节的调节按工作原理分按工作原理分机液（机械机液（机械液压）调节系统液压）调节系统电液（电子电液（电子液压）调节系统液压）调节系统 速度调节系统速度调节系统 功频调节系统功频调节系统按调节信号分按调节信号分机液调节系统机液调节系统模拟功频电液调节系统模拟功频电液调节系统数字功频电液调节系统数字功频电液调节系统 调节系统的静态特性调节系统的静态特性：稳态下汽轮机功率与稳态下汽轮机功率与转速之间关系转速之间关系%100%1000minmax0nnnnn意义：意义：说明汽轮机同样负荷变化下稳定转速变化大小。说明汽轮机同样负
29、荷变化下稳定转速变化大小。24/535/535 N20012.（1）电厂的第一台机组启动：启动锅炉负荷，频率，汽温，汽压，润滑油温、压力，轴承温度，除氧器水位等汽机相对电效率r,el供电频率与转速关系：（3）正常运行：4段抽汽。（4）低负荷：高压缸排汽说明汽轮机同样负荷变化下稳定转速变化大小。（1）电厂的第一台机组启动：启动锅炉封闭汽室、支承内外零部件道尔顿定律 混合气体的全压力P 等于各组成气体的分压力之和。凝汽式汽轮机：有凝汽器作用采用单元制机组的发电厂均设有辅助蒸汽系统、辅助蒸汽系统在电厂起、停、甩负荷和各种工况下，为各用汽项目提供参数、数量符合要求的蒸汽。特点：给水泵拖动方式 300M
30、W及以上机组采用小汽轮机拖动，电动泵作备用。（2）高压缸排汽：低负荷备用汽源；二、汽轮机调节系统的基本原理特点：对水质要求高。热能动能机械能五、汽轮机的保安系统低加疏水逐级自流为主，在排挤严重处设疏水泵。（a）操作同步器可改变机组功率，使机组在电网频率不变时带不同负荷。带基本负荷：较大 4%6%带尖峰负荷：较小 3%4%（一次调频）（一次调频）1.在单机运行时，操作同步器可调整机组转速，使机组在任何在单机运行时，操作同步器可调整机组转速，使机组在任何负荷下都能保持额定转速运行，从而保证供电频率稳定。负荷下都能保持额定转速运行，从而保证供电频率稳定。2.在机组并列运行时，在机组并列运行时，（a）
31、操作同步器可改变机组功率，使机组在电网频率不变时）操作同步器可改变机组功率，使机组在电网频率不变时带不同负荷。带不同负荷。（b）操作同步器可改变电网中各台机组的负荷分配以及调整）操作同步器可改变电网中各台机组的负荷分配以及调整电网频率。电网频率。（二次调频）（二次调频）3.在机组并网前，操作同步器可调整机组转速与电网同步并入在机组并网前，操作同步器可调整机组转速与电网同步并入电网。电网。转速升高到额定转速的转速升高到额定转速的1.101.12倍时动作，倍时动作，迅速关闭自动主汽阀和调节阀。迅速关闭自动主汽阀和调节阀。转速升高，转动部件应力增大，危及转子的转速升高，转动部件应力增大，危及转子的强
32、度。为确保人员和设备安全，汽轮机设多道超强度。为确保人员和设备安全，汽轮机设多道超速保护措施。速保护措施。2.电气信号危急跳闸保护系统电气信号危急跳闸保护系统功能：在下列参数超限时，该系统关闭全部功能：在下列参数超限时，该系统关闭全部蒸汽阀门：蒸汽阀门：1）汽轮机超速）汽轮机超速2）轴向位移大）轴向位移大3）轴承油压过低）轴承油压过低4）低真空）低真空5）轴承振动大）轴承振动大6）抗燃油压力低）抗燃油压力低3.OPC超速保护（3）OPC超速保护各种原因造成轴向推力过大时将导致推力瓦的各种原因造成轴向推力过大时将导致推力瓦的乌金融化，转子产生不允许的轴向位移，使汽轮机乌金融化，转子产生不允许的轴
33、向位移，使汽轮机动静摩擦。动静摩擦。当轴向位移达到一定值，发出报警信号，当轴当轴向位移达到一定值，发出报警信号，当轴向位移达到危险值，自动保护装置动作，切断汽源停向位移达到危险值，自动保护装置动作，切断汽源停机。机。润滑油压过低，会烧坏轴承乌金造成动静摩擦。润滑油压过低，会烧坏轴承乌金造成动静摩擦。（1）发出报警信号）发出报警信号 （2）投入辅助油泵）投入辅助油泵 （3）关闭主汽阀）关闭主汽阀 （4）停止盘车）停止盘车真空降低，影响汽轮机出力且使排汽温度升真空降低，影响汽轮机出力且使排汽温度升高，轴向推力增大，汽轮机振动加剧。高，轴向推力增大，汽轮机振动加剧。真空降低到一定值发出报警信号，真空
34、降真空降低到一定值发出报警信号，真空降至规定危险值自动停机。至规定危险值自动停机。（1）向汽轮发电机组各轴承提供润滑油）向汽轮发电机组各轴承提供润滑油（2）向机械式超速危急遮断系统提供压力油）向机械式超速危急遮断系统提供压力油（3）启停时向盘车装置和顶轴油泵供油）启停时向盘车装置和顶轴油泵供油（4）向发电机氢密封油系统提供高压和低压密封油）向发电机氢密封油系统提供高压和低压密封油保证可靠供油保证可靠供油封闭汽室、支承内外零部件汽机相对电效率r,el当压力升高至额定工作压力的1.纯冲动级只利用冲动作用原理作功，功能：真空降低到一定值发出报警信号，真空降至规定危险值自动停机。1、机械超速保护及手动
35、脱扣保护系统速度变动率对不同机组间负荷分配影响：（2）投入辅助油泵执行（配汽）机构额定参数停机、滑参数停机单位：kJ/(kwh)功能：当轴向位移达到一定值，发出报警信号，当轴向位移达到危险值，自动保护装置动作，切断汽源停机。应用：用来计算和确定各设备、管道的汽水流量，发电厂的热经济指标等，故又称为计算热力系统。主轴、叶轮、叶片、联轴器等可进行超压保护，减少安全门动作次数，延长使用寿命；低加疏水逐级自流为主，在排挤严重处设疏水泵。（4）锅炉暖风器用汽；（4）通过改变启动曲线上的升压率来控制旁路流量。（2）向机械式超速危急遮断系统提供压力油蒸汽在动叶栅中完成了二次能量的转换。速度变动率对不同机组间
36、负荷分配影响：机液（机械液压）调节系统多级汽轮机的经济指标多级汽轮机的经济指标一、相对效率一、相对效率二、绝对效率二、绝对效率汽机相对内效率汽机相对内效率ri汽机相对电效率汽机相对电效率r,el汽机绝对内效率汽机绝对内效率i汽机绝对电效率汽机绝对电效率el绝对效率绝对效率=相对效率相对效率t三、汽耗率和热耗率三、汽耗率和热耗率汽耗率汽耗率dv 定义：每发一度电定义：每发一度电(1kwh)所消耗的蒸汽量所消耗的蒸汽量v 单位：单位：kg/(kwh)v 定义式：定义式：elNDd0热耗率热耗率qv 定义：每发一度电定义：每发一度电(1kwh)所消耗的热量所消耗的热量v 单位：单位：kJ/(kwh)
37、v 定义式：定义式：elNQq0第六章热力系统一、发电厂原则性热力系统及组成一、发电厂原则性热力系统及组成 以规定的符号来表示工质按某种热力循环顺序以规定的符号来表示工质按某种热力循环顺序流经的各种热力设备之间联系的线路图，称为发流经的各种热力设备之间联系的线路图，称为发电厂的原则性热力系统。电厂的原则性热力系统。特点：特点：只表示工质流过时状态参数发生变化的各种热力设备，只表示工质流过时状态参数发生变化的各种热力设备，图中同类型同参数的设备只用一个来表示，它仅表明设备图中同类型同参数的设备只用一个来表示，它仅表明设备之间的主要联系，备用设备、管道及附件一般不画出之间的主要联系，备用设备、管道
38、及附件一般不画出。应用应用：用来计算和确定各设备、管道的汽水流量，发电厂的热经济指标等，故又称为计算热力系统。组成：组成：主要由下列各局部系统组成：（1）主蒸汽及再热蒸汽管道系统；（2）主给水系统；（3）除氧器和给水箱系统；（4）主凝汽水系统；（5）补充水系统；（6）锅炉连续排污及利用系统等。二、发电厂全面性热力系统及组成二、发电厂全面性热力系统及组成 发电厂的全面性热力系统是以规定的符号表明全厂主辅热力设备，包括运行的和备用的，以及按照电能生产过程连接这些热力设备的汽水管道和附件整体系统图。特点：特点：为适应启动、低负荷运行、变工况、正常运行、事故或停止运行时各种运行方式变化的需要，装置了各
39、种不同作用的备用设备、备用管路、操作部件和安全保护部件。全面性热力系统图是按发电厂设备的实际数量绘制的。应用：应用：（1）全面性热力系统标明一切必需的连接管路和管路上的一切附件，反映了全厂热力设备的配置情况和各种运行工况的切换方式，是发电厂运行操作的依据。（2）在发电厂设计时，可以根据拟定的全面性热力系统图，编制全厂汽水设备总表，计算管子的直径和壁厚，提出管制件的定货清单。同时也给发电厂管道系统和主厂房布置设计提供了依据。（一）主蒸汽、再热蒸汽管道系统（一）主蒸汽、再热蒸汽管道系统 锅炉供给汽轮机蒸汽的管道、蒸汽管间的连通母管、通往用新汽设备的蒸汽支管等称为主蒸汽管道系统。固定各级喷嘴，形成各
40、级间壁反作用力而继续膨胀加速（4）向发电机氢密封油系统提供高压和低压密封油蒸汽在动叶栅中完成了二次能量的转换。作用采用单元制机组的发电厂均设有辅助蒸汽系统、辅助蒸汽系统在电厂起、停、甩负荷和各种工况下，为各用汽项目提供参数、数量符合要求的蒸汽。喷嘴（静叶栅）：加速汽流高低齿汽封：用于前后压差比较大机液调节系统模拟功频电液调节系统数字功频电液调节系统（6）锅炉连续排污及利用系统等。刚性联轴器：（2）凝结水再循环管的作用是在机组启动或低负荷运行时，保持凝结水泵流量大于水泵的最小允许流量，维持一定的热井水位以保证水泵入口不发生汽化，同时还应保证轴封冷却器足够的冷却用水。第二节 汽轮机本体主要结构调节
41、系统的静态特性：稳态下汽轮机功率与转速之间关系第二节 汽轮机本体主要结构离心式真空泵、水环式真空泵72MPa （120 140ata）带尖峰负荷：较小 3%4%蒸汽在动叶中膨胀作功：执行（配汽）机构（2）开度过大。刚性联轴器：实例：600MW机组采用疏水全逐级自流系统。（二）旁路系统（二）旁路系统 旁路系统是再热机组启、停、事故工况下的种调节和保护系统。作用作用1.保护再热器。2.改善启动条件，加快启动速度。3.回收工质，消除噪音。4.其它。可进行超压保护，减少安全门动作次数，延长使用寿命；可配合进行中压缸启动等。旁路系统运行旁路系统运行1.旁路启动 旁路系统将按压力控制曲线进行控制。步骤：步
42、骤：（1）开启高低旁喷水手动截门，打开旁路启动曲线，检查设定值设定正确；（2）将高、低旁压力调节阀切为手动方式，对旁路管道进行暖管；（3）投高、低旁压力调节自动，设定好主、再热蒸汽升压率和目标值；（4）通过改变启动曲线上的升压率来控制旁路流量。2.旁路的切换旁路的切换 低负荷暖机后，要进行阀切换，即旁路逐渐关闭，高压缸进汽。说明：说明：在阀切换时应严密监视旁路系统的动作情况，如果旁路减压阀的关闭与调门的开启在流量上配合不好，必然导致蒸汽汽压力波动和汽包水位的大起大落。因此，当阀切换控制效果不理想时，应立即切至手动进行，以确保各参数的稳定。（三）主凝结水系统（三）主凝结水系统组成组成从凝汽器热水
43、井经凝结水泵、轴封蒸汽冷却器及低压加热器到除氧器的全部管道系统称之为主凝结水管道系统。（1）在主凝结水系统中，一般设两台凝结水泵，一台运行，一台备用，运行泵故障时能自动切换。（2）凝结水再循环管的作用是在机组启动或低负荷运行时，保持凝结水泵流量大于水泵的最小允许流量，维持一定的热井水位以保证水泵入口不发生汽化，同时还应保证轴封冷却器足够的冷却用水。凝结水系统运行凝结水系统运行（1）机组初始启动，要向凝结水系统、闭式水系统、除氧器、凝汽器进行注水；（2）凝结水泵启动前应开启再循环电动门，以免因流量不足而引起泵的损坏；（3）凝结水泵启动后，除氧器水位可由大小调节阀自动控制；（4）在真空建立后，凝汽
44、器可实现抽吸补水。（四）给水系统（四）给水系统 组成组成 给水管道系统就是从除氧器给水箱下降管入口，经给水泵、高压加热器到锅炉省煤器前之间的全部管道、阀门和附件的总称。大容量机组采用单元制给水系统。特点：特点：给水管道输送的工质流量大，压力高，对全厂的安全、经济运行影响很大。给水管道系统事故会使锅炉给水中断，造成紧急停炉或降负荷运行，甚至使锅炉发生严重事故以致长期不能运行。说明：说明：（1）给水泵配置有两台汽动给水泵，一台电动给水泵（启动和备用），在给水泵逆止阀出口处装有再循环管。（2）给水泵出口逆止阀的作用是当给水泵停止运行时，防止压力水倒流入给水泵，给水泵倒转而冲击低压给水管道和除氧器。（
45、3）给水再循环管的作用是防止给水泵在启动或低负荷时入口发生汽化而导致汽蚀，保证通过给水泵最低流量。（4）给水操作台中给水调节阀系统的路数、容量应根据锅炉进水路数及调节阀的性能研究确定。给水泵调节方式给水泵调节方式 1.节流调节 特点：特点：采用给水调节阀调节给水流量，压力损失大。2.变速调节 特点：特点：（1）通过改变给水泵转速调节给水流量，减少了压损，节省厂用电；（2）简化给水操作台。给水泵拖动方式给水泵拖动方式 300MW及以上机组采用小汽轮机拖动，电动泵作备用。特点：特点：（1）高转速，轴短，可靠性高。（2）功率不受限制。（3）增大回热抽汽量，高压缸容积流量增大，机组热经济性提高。（4）
46、系统复杂，启动时间长。小汽机汽源选择。（1）新汽：负荷适应范围大，但蒸汽容积流量小，小机效率低。一般作为低负荷备用汽源；（2）高压缸排汽：低负荷备用汽源；（3）中压缸回热抽汽：抽汽压力较低、抽汽量较大，热经济性好。（五）（五）轴封蒸汽系统轴封蒸汽系统作用作用 1.防止汽缸内蒸汽和阀杆漏汽向外泄漏。2.机组正常运行时，防止高温蒸汽引起汽机转子轴承超温。3.防止蒸汽漏入汽缸的真空部分。4.回收工质和热量。轴封蒸汽系统组成 大容量机组的轴封系统为自密封系统，正常运行时，利用高中压轴封漏汽供给低压轴封用汽，大约在75%负荷时可进入自密封状态。（六）辅助蒸汽系统（六）辅助蒸汽系统作用作用采用单元制机组的
47、发电厂均设有辅助蒸汽系统、辅助蒸汽系统在电厂起、停、甩负荷和各种工况下，为各用汽项目提供参数、数量符合要求的蒸汽。组成组成（1）电厂的第一台机组启动：启动锅炉（2）启动：邻机。（3）正常运行：4段抽汽。（4）低负荷：高压缸排汽 应用：应用：（1）在机组启动、停机、低负荷期间，除氧器的加热除氧用汽；（2）机组负荷低于50，汽机高、中、低压缸和给水泵汽轮机汽封用汽；（3）卸油、油库加热，燃油加热及燃油雾化用汽；（4）锅炉暖风器用汽；（5）汽轮机法兰、螺栓及汽缸夹层加热用汽；（6）其它如给水泵汽轮机启动前的调试用汽、电厂生活采暖用汽、化学处理车间用汽、机组停运后露天设备及管道保暖防冻用汽。（七）真空
48、抽气系统组成（七）真空抽气系统组成（八）工业水系统八）工业水系统1.开式循环冷却水系统开式循环冷却水系统 开式水系统采用水质较差的工业循环水，主要供给所需冷却水量较大的冷却器和向灰水系统补水。特点：特点：对水质要求较低。2.闭式循环冷却水系统闭式循环冷却水系统 闭式水采用水质较好的凝结水，经闭式泵升压、冷却器自动调温后送到对水质要求较高、但用水量相对较少的用户，绝大部分用户的回水又回到闭式泵进口，进入新的循环。特点：特点：对水质要求高。小机小机门杆泄汽至轴加轴封加热加高压缸中压缸低压缸低压缸至疏扩 集管四至污油管至污油管安全膜板至疏扩集管四凝结水来减温水辅助蒸汽来冷再蒸汽来主蒸汽来轴封系统至疏
49、扩器 集管至疏扩器 集管至疏扩器 集管至疏扩器至疏扩器集管 第七章第七章 汽轮机运行基本知识汽轮机运行基本知识第一节 汽轮机启动与停机1 启动方式（1）新蒸汽参数 额定参数和滑参数（2）汽缸金属温度 冷、温、热态（3）冲转进汽阀门 调节阀、主汽阀内旁路阀2、机组停机正常停机、事故停机额定参数停机、滑参数停机二、正常运行1、正常运行监视负荷，频率，汽温，汽压，润滑油温、压力，轴承温度，除氧器水位等2、变负荷运行：定压运行滑压运行（变压运行）汽轮机组的监视汽轮机组的监视蒸汽蒸汽机械设备机械设备工质工质凝结水凝结水冷却水冷却水油油压力压力温度温度流量流量蒸汽品质蒸汽品质压力压力温度温度流量流量水质水质压力压力温度温度流量流量水质水质压力压力温度温度油质油质汽轮机汽轮机凝汽设备凝汽设备机械情况机械情况热力工况热力工况转速转速轴承温度轴承温度汽缸膨胀汽缸膨胀胀差胀差径向移动径向移动大轴状况大轴状况轴承荷载轴承荷载振动振动大轴偏心大轴偏心机座机座调节调节大轴大轴缸壁缸壁上下缸温度上下缸温度螺栓螺栓法兰法兰轴承箱轴承箱凝汽器凝汽器循环水泵循环水泵凝结水泵凝结水泵真空真空
