汽轮机基础知识

汽轮机基础知识:
1、汽轮机的工作原理
汽轮机使用蒸汽热能做功的旋转式原动机,其工作过程经过两次能量转换,即通过喷嘴将蒸汽的热能转化为动能,使蒸汽的流速得到提高,高速气流流经动叶片(动叶栅),对动叶片(动叶栅)产生作用力,带动转子旋转,从而再将动能转化为转子转动的机械能。
汽轮机工作的基本原理是力的冲动作用原理和反动作用原理。
冲动作用原理:在汽轮机中,蒸汽在喷嘴中膨胀加速,压力降低,速度增加,热能转变为动能,高速气流进入动叶片,速度方向改变,对动叶片产生了冲动力,推动叶轮旋转做功,将蒸汽的动能转变为机械能,这种利用冲动力做功的称为冲动作用原理。
反动作用原理:蒸汽不仅在喷嘴中膨胀加速,而且在动叶栅中继续膨胀加速,同时对动叶栅产生一反作用力,利用此力推动叶轮旋转做功的称为反动作用原理。
2、汽轮机结构:
由转子和静子两大部分组成,转子包括:主轴、叶轮、叶片、推力盘、联轴器等,静子包括:汽缸、滑销系统、隔板、隔板套、喷嘴、汽封、轴承等。各个部件介绍如下:
主轴:起支持旋转零件及传递扭矩作用。
叶轮:由轮缘、轮面、轮毂三部分组成。轮缘是安装叶片的部分,具有与叶根相配合的形状;轮毂是将叶轮套在主轴上的配合部分,是靠近轮孔的部分;轮面是轮毂与轮缘的连接部分。
叶片:作用是将蒸汽的热能转换为动能,再将动能转换为汽轮机转子旋转的机械能。有静叶和动叶之分。冲动式汽轮机每一级由一个隔板和一个叶轮组成,动叶片安装在叶轮或转鼓上,随转子一起转动;而反动式汽轮机不采用隔板式结构,没有叶轮和隔板,动叶片直接装在转子的外缘上,静叶则固定在汽缸内壁或静叶持环上。
推力盘:将转子的部分轴向推力传递给推力轴承平衡。
联轴器:又叫靠背轮或对轮,是用来连接汽轮机转子和压缩机转子的部件,将汽轮机转子的扭矩传给压缩机转子。
汽缸:即汽轮机的外壳,其作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开,形成封闭的汽室,保证蒸汽在汽轮机内完成能量转换过程。
滑销系统:
隔板:用来安装喷嘴,并将各级叶轮分开。
隔板套:隔板通常不直接固定在汽缸上,而是几个隔板一组固定在一个隔板套上,隔板套再固定在汽缸上。采用隔板套可以简化汽缸的形状,便于汽缸的制造;可以使级间距离不受或少受抽汽口的影响,从而可以减少汽轮机的轴向尺寸;采用隔板套检修时可以不翻转气缸盖。
喷嘴:把蒸汽的热能转变为高速汽流的动能,是高速汽流以一定的方向下哦那个喷嘴喷出,进入动叶栅,推动叶轮旋转做功。
汽封:汽轮机通流部分的动静部分之间,为了防止碰擦,必须留有一定间隙,间隙的存在必将导致漏气,使汽轮机经纪i济性下降。汽封的作用就是防止汽轮机通流部分动静部分之间因间隙的存在而漏汽,可分为轴端汽封(即轴封)、隔板汽封和围带汽封三种。
3、汽轮机的分类:
1)按原理分:
冲动式汽轮机:主要由冲动级组成。蒸汽只在喷嘴中膨胀,将蒸汽热能转换成动能,而在动叶片中蒸汽不发生膨胀,没有压力降,至改变了气流流动的方向,将蒸汽的动能转变成机械能。(纯冲动级:蒸汽只在喷嘴中膨胀,压力下降,在动叶栅中不膨胀,压力保持不变;带反动度的冲动级:蒸汽的膨胀大部分在喷嘴中进行,只有少部分在动叶栅中继续膨胀。)
反动式汽轮机:主要由反动级组成。蒸汽不仅在喷嘴中膨胀加速,而且在动叶片中也发生膨胀,即蒸汽的热能转变为动能的过程在喷嘴和动叶片中同时进行。(反动级:蒸汽不仅在喷嘴中膨胀加速,而且在气流流经动叶栅通道时,继续膨胀加速。)
2)按热力过程分(最普遍的分类):
凝汽式汽轮机:除少量回热抽汽外,大部分排汽在高度真空下排入凝汽器凝结成水。
背压式汽轮机:没有凝汽器,排汽在高于大气压力状态下排出,直接用于供热或工业用汽。
调节抽汽式汽轮机:从汽轮机某级后抽出一定压力的部分蒸汽对外供热或工业用汽,根据用户需要对抽汽压力进行自动调节。分一次调节抽汽和两次调节抽汽。
中间再热式汽轮机:进入汽轮机的蒸汽膨胀到某一压力后,被全部抽出送往锅炉再次加热,再返回汽轮机继续膨胀做功。
抽汽背压式汽轮机:具有调整抽汽的背压式汽轮机。
3)按用途分:
丙烯酰胺水溶液聚合电站汽轮机:仅用来带动发电机的汽轮机。
供热式汽轮机:又称热电联产汽轮机,既带动发电机发电又对外供热的汽轮机。
工业汽轮机:用来驱动风机、水泵、压缩机等机械设备的汽轮机。直斋书录解题
引物设计船用汽轮机:专门用于船舶推进动力装置的汽轮机。
4)按汽轮机的进汽压力分:
低压汽轮机:蒸汽压力为1.2-1.5MPa
中压汽轮机:蒸汽压力为2.0-4.0MPa环氧环己烷
次高压汽轮机:蒸汽压力为5.0-6.0MPa
高压汽轮机:蒸汽压力为6.0-10.0MPa
超高压汽轮机:蒸汽压力为12.0-14.0MPa
亚临界汽轮机:蒸汽压力为16.0-18.0MPa
超临界汽轮机:蒸汽压力大于22.17MPa
4、汽轮机的主要优缺点:
1)优点:与其它类型的原动机相比,具有单机功率大、效率高、转速可设、运行安全可靠、使用寿命长,重量轻、热经济性高等。
2)缺点:由于用水蒸气作为工质,因此必须有相应的锅炉设备,凝汽式汽轮机还须有凝汽器和相应的冷却水系统等,因此其主要缺点是,装置庞大、复杂,需要大量的水,不适宜小功率或移动式。
5、汽轮机辅助设备:
汽轮机的辅助设备有:凝汽器、抽气器、冷凝泵、盘车器、润滑油系统等。
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1凝汽器
结构:由外壳、水室、端盖、管板、热井等组成。
工作原理:凝汽器内部空间有铜管及隔板分隔成两部分,一部分为蒸汽空间,在铜管外,称为汽侧;另一部分是冷却水空间,在铜管内,称为水侧。蒸汽与冷却水在铜管表面发生热交换,蒸汽在冷却水管外部横向冲刷流动,放出汽化潜热被冷却水吸收而凝结成水,凝结水流至热井内,然后由凝结水泵排出,经加热除氧后送至锅炉循环利用。
作用:建立维持汽轮机排气口的高度真空,使汽轮机的排出压力尽可能地降低,从而使蒸
汽在汽轮机中的可用焓降达到最大,以提高汽轮机的循环热效率;将做完功的蒸汽凝结成水,重新送回锅炉循环利用,提高经济性。
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2抽气器
结构:由工作喷嘴、混合室和扩压管三部分组成。
工作原理:工作蒸汽在喷嘴中由工作压力膨胀至混合室压力,由于压降很大,喷嘴出口的流速很高,在混合室内形成一定真空,混合室内压力低于凝汽器内压力,因此将凝汽器内不凝气体吸入混合室与工作蒸汽混合,混合气经扩压管后压力得到提高而排出。
作用:将凝汽器内的不凝气体抽出,以维持凝汽器的高度真空。
3冷凝泵:为离心泵,起作用是将凝汽器热井内的凝结水不断地抽出送至界外循环利用,维持凝汽器的正常液位。
4盘车器:作用是在汽轮机启动前或停机后用来盘动转子,使转子均匀加热或冷却,以免转子发生热弯曲和热变形,启动前的另一作用是检查转子是否转动正常。
6、其他基本知识点:
1)饱和蒸汽过热蒸汽:饱和蒸汽是指锅炉水在一定压力下达到饱和温度时所产生出来的蒸汽。此时蒸汽与凝结水处于动态平衡状态,称为饱和状态。过热蒸汽是将饱和蒸汽继续加热,使蒸汽温度高于对应压力下的饱和温度。
2)汽化潜热:单位质量的液体变成与其处于平衡状态的蒸汽所吸收的热量。
3)汽轮机启动前暖管的作用:排放管道内的冷凝液,防止蒸汽带液进入汽轮机,造成水击事故;使蒸汽管道均匀受热,防止蒸汽管道热变形。
4)汽轮机启动前暖机的作用:使汽轮机内部各部件受热均匀,减小温差,避免产生过大的热应力和热变形。
5)轴封汽的作用:密封汽轮机轴端,在汽轮机高压端防止蒸汽外泄,在汽轮机低压端防止空气进入汽轮机内,影响汽轮机真空。
6)启动抽气器与主抽气器的区别:启动抽气器的任务是在汽轮机启动前凝汽器迅速建立
真空,以缩短启动时间。其工作时间短,抽气量大,因而都是单级,不带冷却器,直接将全部蒸汽空气混合气排入大气,损失了工作蒸汽的热量和质量,所以一般只在启动前用来为凝汽器建立真空。主抽气器的任务是在汽轮机运行时,抽出凝汽器中的不凝气体,以维持正常真空。一般做成多级,并且各级之间设有冷凝器,可回收工作蒸汽的热量和凝结水,因而具有较高的热经济性。

本文发布于:2024-09-23 18:22:09,感谢您对本站的认可!

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