一、汽轮机的基本原理
1、汽轮机的组成
汽轮机又名蒸汽透平机(steamturbine),是将蒸汽的热能转换成机械能的一种旋转式原动机.
(1)汽轮机的组成:转子和静子.
(2)转子:转动部分的总称.包括:转轴、叶轮、叶片、联轴器及其附件.
(3)静子:不转动部分的总称.包括:汽缸、进汽机构、排汽机构、汽封、滑销系统、轴承和盘车装置等.
汽轮机工艺图
2、汽轮机分类
汽轮机的分类
3、背压式汽轮机
排汽直接用于工业或供热,排汽压力高于大气压力,没有凝汽器.当排汽作为其他中低压汽轮机的工作蒸汽时,称为前置式汽轮机,因此没有冷源损失,能量利用率高,但发电量完全由热负荷决定.(凝汽式机组排汽在凝汽器中被冷却水带走的热量为2140-2220kJ/kg,称为冷源损失,而蒸汽带入汽轮机的热量3400kJ/kg左右)
背压式汽轮机
4、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,其余排汽仍进入凝汽器.由于热用户对供热压力有一定的要求,需要对抽汽压力进行自动调节(用于回热抽汽的压力无需调节),因而汽轮机装备有抽汽压力调节机构,以维持抽汽压力恒定故称为调节抽汽.根据用户需要,有一次调节抽汽和两次调节抽汽.
揭去上汽缸的国产30万汽轮机汽缸和转子图
5、汽轮机的级、级内能量转换过程
(1)汽轮机的级:静叶栅动叶栅是汽轮机作功的最小单元.
能量转换过程
(2)级内能量转换过程:
具有一定压力、温度的蒸汽通过汽轮机的级时,首先在喷嘴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.
能量转换过程
(3)冲动级: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进、出动叶通道时其动能的变化量.而这种级称为冲动级.
(4)反动级: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.
(5)反动度:反动度表示级中反动力所占比例,即蒸汽在动叶中膨胀程度的大小.