汽轮机的分类、工作原理和特点.docx

一、汽轮机的分类
1. 按工作原理分类
冲动式汽轮机：蒸汽主要在喷嘴中进行膨胀，压力降低，速度增加，将热能转化为动能。在动叶片中，蒸汽主要改变流动方向，只有少量膨胀，依靠高速汽流冲击动叶片，使叶轮旋转做功。
反动式汽轮机：蒸汽不仅在喷嘴中膨胀，在动叶片中也进行膨胀，蒸汽在动叶片中膨胀时，对动叶片产生一个反作用力，推动动叶片旋转做功。
冲动反动组合式汽轮机：转子各级动叶片既有冲动级又有反动级，综合了冲动式和反动式汽轮机的特点。
2. 按热力特性分类
凝汽式汽轮机：进入汽轮机做功的蒸汽，除少量漏汽外，全部或大部分排入凝汽器，在低于大气压力的真空状态下凝结成水。
背压式汽轮机：蒸汽在汽轮机内做功后，以高于大气压力被排入排汽室，用于供热用户采暖和工业用汽。
抽汽凝汽式汽轮机：将部分做过功的蒸汽以某种压力下抽出，供工业用或采暖用，其余蒸汽继续在汽轮机内做功后排入凝汽器。
中间再热式汽轮机：将在汽轮机高压缸做完功的蒸汽，再送回锅炉过热器加热到新蒸汽温度，回中、低压缸继续做功。
3. 按主蒸汽参数分类
低压汽轮机：新汽压力为1.2MPa-1.5MPa。
中压汽轮机：新汽压力为2.0MPa-4.0MPa。
次高压汽轮机：新汽压力为5.0MPa-6.0MPa。
高压汽轮机：新汽压力为6.0MPa-10.0MPa。
4. 按其他方式分类
按工质流动方向：可分为轴流式汽轮机和径流式汽轮机。
按转子轴线位置：可分为水平式汽轮机和垂直式汽轮机。
按汽缸数目：可分为单缸汽轮机和多缸汽轮机。
二、特点对比
1. 冲动式 vs 反动式
特性
冲动式汽轮机
反动式汽轮机
效率
较低（约80-85%）
较高（可达90%以上）
级数
级数少，单级压降大
级数多，压降均匀
结构
简单，制造成本低
复杂，密封要求高
适用场景
高参数（高温高压）蒸汽
大功率机组（如核电）
2. 凝汽式 vs 背压式
特性
凝汽式汽轮机
背压式汽轮机
排汽压力
低于大气压（真空）
高于大气压（直接供热）
热效率
高（纯发电）
能源利用率高（热电联产）
依赖条件
需冷却系统（凝汽器）
需稳定热负荷需求
3. 轴流式 vs 辐流式
特性
轴流式汽轮机
辐流式汽轮机
蒸汽流向
沿轴向流动
沿径向流动
功率容量
大功率（电站主力）
小功率（已较少使用）
结构复杂度
较复杂
紧凑
三、工作原理
具有一定温度和压力的蒸汽首先进入固定不动的喷嘴（也称静叶）。蒸汽在喷嘴内膨胀，压力、温度不断降低，速度增大，形成一股高速汽流，蒸汽的热能转化为动能。然后，高速汽流流经动叶（也称叶片），由于动叶流道是弯曲的，汽流在动叶流道内改变流动方向，对动叶片产生一个冲动力，同时蒸汽在动叶中可能也会有一定的膨胀，产生一个反作用力，这两个力使动叶片带动汽轮机转子以一定的速度均匀转动，蒸汽的动能转化为机械能。
四、汽轮机的特点
1. 优点
功率大：单机功率可以做得很大，能够满足大型电站、船舶等对动力的高需求。
效率高：在高温、高压蒸汽的作用下，通过多级能量转换，热效率相对较高，尤其是大型汽轮机采用先进的技术和结构，效率可进一步提升。
运行平稳：转子在高速旋转时，由于设计和制造工艺的保证，振动较小，运行稳定性好，能够长时间连续运行。
使用寿命长：在正常运行条件下，汽轮机的主要部件具有较长的使用寿命，可达20年-30年甚至更长。
2. 缺点
装置复杂：由众多部件组成，包括汽缸、转子、喷嘴、叶片等，其制造、安装和维护的技术要求高，需要专业的技术人员和设备。
机动性差：启动和停止过程较为复杂，需要较长的时间和严格的操作程序，不适合频繁启停的工况。
相对重量指标高：与一些其他动力装置相比，在相同功率下，汽轮机的重量和体积相对较大。