绪论涡轮机201120121精简版.pptx

主讲人：李明汽车工程学院热能工程系联系方式：85095196E-mail:涡轮机原理主要内容当前电力工程领域的发展特点当前电力工程领域的发展特点轮机工程领域的先进技术轮机工程领域的先进技术 先进设计及制造技术先进设计及制造技术 先进的自动化技术先进的自动化技术 先进的运行及优化技术先进的运行及优化技术热能与动力工程领域对基础学科知识的需求热能与动力工程领域对基础学科知识的需求汽轮机生产商汽轮机生产商汽轮机分类汽轮机分类第一章 绪 论中国的大区电网大机组、大电网与分布式能源相结合当前热能与动力工程领域的发展特点大机组 汽（气）轮机汽（气）轮机汽（气）轮机汽（气）轮机CAD/CFDCAD/CFD 经济性的进一步提高经济性的进一步提高经济性的进一步提高经济性的进一步提高 新材料的应用新材料的应用新材料的应用新材料的应用先进设计及制造技术汽轮机CAD/CFD汽轮机辅助系统CAD（虚拟现实）汽轮机汽轮机CAD/CFD分流式蒸汽轮机蒸汽轮机转子子午面边界喷嘴子午面边界喷嘴蜂窝式汽封蜂窝式汽封可控涡及全三维可控涡及全三维（马刀）型反动（马刀）型反动式叶片式叶片马刀型静叶马刀型静叶片及隔板片及隔板低压低直径汽封隔板低压低直径汽封隔板三元流场三元流场三种马刀型三种马刀型 S2流面计算流面计算提高经济性的先进技术燃气轮机实图燃气轮机转子安装压气机转子燃气轮机单晶叶片燃气轮机叶片新材料的应用经济性进一步提高。新蒸汽参数的提高由热力学理论可知，提高新蒸汽参数能明显改善机组的运行由热力学理论可知，提高新蒸汽参数能明显改善机组的运行经济性，特别是提高新蒸汽压力。经济性，特别是提高新蒸汽压力。国外还在进一步提高新蒸汽压力。目前已相继出现新汽压力为国外还在进一步提高新蒸汽压力。目前已相继出现新汽压力为303035MPa35MPa的超超临界机组投入运行。的超超临界机组投入运行。提高新蒸汽的压力和温度，都是降低热耗的重要手段。提高新蒸汽的压力和温度，都是降低热耗的重要手段。ABBABB（Asea Asea Brown Boveri Co.Brown Boveri Co.）进行了计算分析，如对初压为）进行了计算分析，如对初压为18MPa18MPa、25MPa25MPa及及30MPa30MPa和初温、再热汽温为和初温、再热汽温为540540、565565、600 600 的机组，当其他参的机组，当其他参数相同，压力从亚临界数相同，压力从亚临界18MPa18MPa提高到超临界提高到超临界15MPa15MPa及以上时，热耗降及以上时，热耗降低约低约 l.8%l.8%2.0%2.0%；当初压不变而汽温从；当初压不变而汽温从 540540提高至提高至 565565时，时，热耗约可降低热耗约可降低1.3%1.3%l.5%l.5%，如果提高到，如果提高到600600，则热耗可降低，则热耗可降低3%3%3.5%3.5%。目前，目前，ABBABB正在对初温为正在对初温为600600等级的汽轮机转子、叶片、螺栓等材等级的汽轮机转子、叶片、螺栓等材料的热强度以及转子、汽缸、管道等材料的焊接问题等方面进行科料的热强度以及转子、汽缸、管道等材料的焊接问题等方面进行科研攻关。研攻关。先进的自动化技术先进的自动化技术 自动控制技术自动控制技术自动控制技术自动控制技术 计算机网络技术计算机网络技术计算机网络技术计算机网络技术DCS system先进的运行及优化技术先进的运行及优化技术集中控制及运行技术数据库及计算机技术故障诊断及状态检修数据的分析Turning Data Into DollarsPerformance Management-Turning -Turning Data Into Dollars Data Into Dollars DCS 仿真仿真显示启动曲线显示启动曲线 Turning Data Into Dollars Turning Data Into Dollars Performance Management-Turning -Turning Data Into Dollars Data Into Dollars 运行人员辅助工具运行人员辅助工具可以在线计算运行的偏差可以在线计算运行的偏差性能参数和效率性能参数和效率计算计算(Real Time)Performance Management-Turning -Turning Data Into Dollars Data Into Dollars 燃气轮机叶片损伤燃气轮机叶片氧化和寿命机组振动故障常见振动故障的诊断下面介绍机组常见振动故障特征、判断方法。下面介绍机组常见振动故障特征、判断方法。质量不平衡质量不平衡转子的弯曲转子的弯曲动静碰摩动静碰摩油膜失稳和汽流激振油膜失稳和汽流激振结构共振结构共振结构刚度不足结构刚度不足联轴器不对中联轴器不对中裂纹转子裂纹转子转子中心孔进油转子中心孔进油转子截面刚度不对称转子截面刚度不对称低压转子断口断轴破损的部件断裂的低压转子机组的诊断尽管现代化机组控制系统先进，自动化程度高，保护尽管现代化机组控制系统先进，自动化程度高，保护尽管现代化机组控制系统先进，自动化程度高，保护尽管现代化机组控制系统先进，自动化程度高，保护功能多，但用来直接反映机组运行效益和进行故障诊功能多，但用来直接反映机组运行效益和进行故障诊功能多，但用来直接反映机组运行效益和进行故障诊功能多，但用来直接反映机组运行效益和进行故障诊断的专家系统还很不完善。目前只能由运行人员或技断的专家系统还很不完善。目前只能由运行人员或技断的专家系统还很不完善。目前只能由运行人员或技断的专家系统还很不完善。目前只能由运行人员或技术人员通过对机组运行参数的分析来间接地反映和判术人员通过对机组运行参数的分析来间接地反映和判术人员通过对机组运行参数的分析来间接地反映和判术人员通过对机组运行参数的分析来间接地反映和判断机组的健康水平，因此，对设备故障的判断和设备断机组的健康水平，因此，对设备故障的判断和设备断机组的健康水平，因此，对设备故障的判断和设备断机组的健康水平，因此，对设备故障的判断和设备性能效益的评价缺乏预知性、准确性和科学性，而且性能效益的评价缺乏预知性、准确性和科学性，而且性能效益的评价缺乏预知性、准确性和科学性，而且性能效益的评价缺乏预知性、准确性和科学性，而且费时费力。同时，对运行人员的优化操作和检修人员费时费力。同时，对运行人员的优化操作和检修人员费时费力。同时，对运行人员的优化操作和检修人员费时费力。同时，对运行人员的优化操作和检修人员的状态检修也带来很大困难。的状态检修也带来很大困难。的状态检修也带来很大困难。的状态检修也带来很大困难。世界知名厂商1 1、Siemens Siemens 西门子西门子2 2、Hitachi Hitachi 日立日立3 3、Toshiba Toshiba 东芝东芝4 4、Alstom Alstom（阿尔斯通）（阿尔斯通）5 5、GE GE（General Electric General Electric Company Company通用电气）通用电气）6 6、列宁格勒金属工厂（列宁格勒金属工厂（LMZLMZ）中国知名厂商上海汽轮机上海汽轮机哈尔滨汽轮机厂哈尔滨汽轮机厂杭州汽轮机厂杭州汽轮机厂中航世新燃气轮机中航世新燃气轮机汽轮机的热力发电方式燃煤发电（先进技术，热效率42%）蒸汽-燃气联合循环发电（排气300）核能发电（铀裂变铀裂变1kg=2700t1kg=2700t标准煤，氘聚变标准煤，氘聚变1kg=1000t1kg=1000t标准煤标准煤）地热发电（浅层地热）太阳能集热发电（太阳能锅炉）汽轮机系统动力循环蒸汽动力循环蒸汽动力循环-郎肯循环郎肯循环抽汽回热循环从汽轮机中抽出部分已作过一些功的蒸汽，在回热加热器内加热给水，从而减少了低温水从热源的吸热。蒸汽再热循环在汽轮机（高压部分）内膨胀至某一中间压力的蒸汽被全部引出，送入锅炉的再热器中再次加热，然后送回汽轮机（低压部分）继续作功。由于再热，蒸汽膨胀终了时的干度x有明显的提高。汽轮机设备及其系统汽轮机本体汽轮机本体汽轮机本体汽轮机本体（转动部分（转子）转动部分（转子）+固定部分（静子）固定部分（静子）控制保安系统控制保安系统控制保安系统控制保安系统（主汽阀、调节汽阀、控制执行机构、信主汽阀、调节汽阀、控制执行机构、信号变送器、控制油系统、计算机控制系统、安全保护装置）号变送器、控制油系统、计算机控制系统、安全保护装置）辅助设备及其系统（辅助设备及其系统（辅助设备及其系统（辅助设备及其系统（凝汽器、抽气器、高压低压加热凝汽器、抽气器、高压低压加热器、除氧器、给水泵、凝结水泵、凝升泵、循环水泵）器、除氧器、给水泵、凝结水泵、凝升泵、循环水泵）主蒸汽系统主蒸汽系统主蒸汽系统主蒸汽系统再热蒸汽系统再热蒸汽系统再热蒸汽系统再热蒸汽系统给水回热系统润滑油系统给水回热系统润滑油系统给水回热系统润滑油系统给水回热系统润滑油系统汽轮机基本构成转动部分（转子）：转动部分（转子）：转动部分（转子）：转动部分（转子）：动叶栅、叶轮、主轴、联轴器动叶栅、叶轮、主轴、联轴器固定部分（静子）：固定部分（静子）：固定部分（静子）：固定部分（静子）：汽缸、蒸气室、喷嘴室、隔板、汽缸、蒸气室、喷嘴室、隔板、隔板套（静叶持环）、汽封、轴承、轴承座、机座、滑销隔板套（静叶持环）、汽封、轴承、轴承座、机座、滑销系统系统汽轮机的分类及型号按工作原理分类（1）冲动式汽轮机。主要由冲动级组成，蒸汽主要在喷嘴叶栅(或静叶栅)中膨胀，在动叶栅中只有少量膨胀。（2）反动式汽轮机。主要由反动级组成，蒸汽在喷嘴叶栅(或静叶栅)和动叶栅中都进行膨胀，且膨胀程度相同。现代喷嘴调节的反动式汽轮机，因反动级不能做成部分进汽，故第一级调节级常采用单列冲动级或双列速度级。按热力特性分类（1）凝汽式汽轮机：蒸汽在汽轮机中膨胀作功后，进入高度真空状态下的凝汽器，凝结成水。（2）背压式汽轮机：排汽压力高于大气压力，直接用于供热，无凝汽器。当排汽作为其它中、低压汽轮机的工作蒸汽时，称为前置式汽轮机。（3）调整抽汽式汽轮机：从汽轮机中间某几级后抽出一定参数、一定流量的蒸汽(在规定的压力下）对外供热，其排汽仍排入凝汽器。根据供热需要，有一次调整抽汽和二次调整抽汽之分。（4）中间再热汽轮机：蒸汽在汽轮机内膨胀作功过程中被引出，再次加热后返回汽轮机继续膨胀作功。背压式汽轮机和调整抽汽式汽轮机统称为供热式汽轮机。按主蒸汽参数分类进入汽轮机的蒸汽参数是指进汽的压力和温度，按不同的压力等级可分为：（1）低压汽轮机：主蒸汽压力小于1.5MPa。（例如新汽压力1.5Mpa，温度为340）（2）中压汽轮机：主蒸汽压力为24MPa。（例如新汽压力3.5Mpa，温度为435）（3）高压汽轮机：主蒸汽压力为610MPa。（例如新汽压力9.0Mpa，温度为535）（4）超高压汽轮机：主蒸汽压力为1214MPa。（例如新汽压力13.5Mpa，温度为550）（5）亚临界压力汽轮机：主蒸汽压力为1618MPa。（例如新汽压力16.5Mpa，温度为535，再热温度535 ）（6）超临界压力汽轮机：主蒸汽压力大于22.15MPa。（例如新汽压力23.8Mpa，温度为566，再热温度566 ）（7）超超临界压力汽轮机：主蒸汽压力大于32MPa。（例如新汽压力33Mpa，温度为600，再热温度600）汽轮机产品型号组成及蒸汽参数表示法代号 N B C CC CB H Y 型式凝汽式 背压式一次调整抽汽式二次调整抽汽式 抽汽背压式 船用 移动式 额定功率：单位MW蒸汽参数：由几组用斜线分隔的数字表示，表示新蒸汽参数、再热蒸汽参数，供热蒸汽参数，Mpa，举例型式 参数表示方法 示例 凝汽式 主蒸汽压力/主蒸汽温度N100-8.83/535 中间再热式主蒸汽压力/主蒸汽温度/中间再热温度N300-16.7/538/538 抽汽式主蒸汽压力/高压抽汽压力/低压抽汽压力C50-8.83/0.98/0.118 背压式主蒸汽压力/背压B50-8.83/0.98 抽汽背压式主蒸汽压力/抽汽压力/背压CB25-8.82/0.98/0.118 绪论总结学科新技术发展概况汽轮机基本构成动力循环分类与型号