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汽轮机-工作原理

  事欲有可为,必先明其理。淄博慎德汽轮机公司精通汽轮机结构和汽轮机工作原理,生产的汽轮机在同等体积下效益高出目前市场产品的15%-23%,同时免费培训用户汽轮机发电机工作原理、汽轮机油系统工作原理、汽轮机基本工作原理及流程等,助力用户获得更高的汽轮机使用效益。

精通汽轮机原理的生产厂家和运行服务商——山东慎德汽轮机公司,为用户创造更高使用效益!

  什么是汽轮机
  汽轮机是将蒸汽的热能转换成机械能的一种旋转式原动机,有转子(即转动部分的总称,包括:转轴、叶轮、叶片、联轴器及其附件)和静子(即不转动部分的总称,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)组成,如图:

    

  就慎德汽轮机公司生产的凝汽式汽轮机而言,从锅炉产生的新蒸汽经由主阀门进入高压缸,再进入中压缸,再进入低压缸,最终进入凝汽器。蒸汽的热能在汽轮机内消耗,变为蒸汽的动能,然后推动装有叶片的汽轮机转子,最终转化为机械能,继而拖动机械转动或电机发电,如图:
    

       

  汽轮机本体结构详解图(示意图):

  汽轮机本体主要由转子、静子、轴承及轴承箱、盘车装置四大部分构成,如图:

    

  1、转子:汽轮机通流中的转动部分,是汽轮机作功的关键部件,由主 轴,叶轮,叶片,联轴器等主要零部件组成。  

  2、静子: 汽轮机通流中的静止部分及汽轮机的外壳部分,由汽缸、 隔板及隔板套、进汽部分、排汽部分、端汽封等主要零部件组成。

  3、轴承及轴承箱:支持轴承用来承受转子的重量并保持转子的径 向位置,推力轴承用来固定转子的轴向位置,轴承箱用来安装轴承和轴承座。 

  4、盘车装置:在进汽冲转前及停汽停机后使汽轮机继续保持低速 旋转的装置,由电动机、减速器、离合器、操纵机构构成。


  汽轮机工作原理 
  汽轮机是用蒸汽做功的旋转式原动机,它将蒸汽的热能转变成透平转子旋转的机械能,这一转变过程需要经过两次能量转换,即蒸汽通过透平喷嘴(静叶片)时,将蒸汽的热能转换成蒸汽高速流动的动能,然后高速气流通过工作叶片时,将蒸汽的动能转换成透平转子旋转的机械能。
  汽轮机工作原理分为两类:冲动式和反动式。
  冲动式汽轮机的蒸汽热能转变成动能的过程,仅在喷嘴中进行,而工作叶片只是把蒸汽的动能转换成机械能,即蒸汽在喷嘴中膨胀,速度增大,温度压力降低,而在叶片中仅将其动能部分转变为机械能(汽体流速降低),而由于叶片沿流动方向的间槽道截面不变,因而蒸汽不再膨胀,压力也不再降低; 

       

  反动式汽轮机中的蒸汽在静叶片中膨胀,压力温度均下降,流速增大,然后进入动叶片(工作叶片),由于动叶片沿流动方向的间槽道截面形状与静叶片间槽道截面变化相同,所以蒸汽在动叶片中继续膨胀,压力也要降低,由于汽流沿着动叶片内弧流动时方向是改变的,因此,叶片既受到冲击力的作用,同时又受到蒸汽在动叶片中膨胀,高速喷离动叶片产生反动力的作用,冲动力和反动力的合力就是动叶片所承受的力,这就是说,在反动式汽轮机中,蒸汽热能转变成动能的过程,不仅在静叶片中进行,也在动叶片中进行。

  按热力过程分,汽轮机分为背压式、凝汽式和抽汽凝汽式三类:背压式汽轮机——在透平中工作后的蒸汽,在较高压力(大于0.1MPa)下排出,供作它用;凝汽式透平――蒸汽汽轮机在透平中作功后全部排入凝汽器中冷凝;抽汽凝汽式汽轮机将在透平高压缸作过功的蒸汽抽出一部分供作它用,而另一部分蒸汽在汽轮机低压缸继续作功后全部排入凝汽器中冷凝。 

  只有一个叶轮的汽轮机称为单级汽轮机,功率小、转速高、效率低,一般用于驱动小型油泵或水泵;为了提高能量转换的效率,艾莉婕往往不是仅有一只叶轮,而是让蒸汽依次通过几个叶轮(一个叶轮为一级),逐级降低其压力、温度,蒸汽每经过一次热能——动能——机械能的转换,称为工作的一个级,级与级之间用隔板隔开,第一级出来的蒸汽进入第二级,第一级的喷嘴装在汽缸的隔板上,蒸汽经过第二级喷嘴,再次降压、降温、升速,然后去推动第二个叶轮,依次类推,这种透平称为多级透平,多级透平的喷嘴和动叶片是相间排列的,大功率汽轮机将几级叶轮装在一个汽缸内,根据蒸汽工作压力分为高、中、低压缸,有时一个缸还可分成几段,每段都有几个叶轮。


  汽轮机工作原理动画

  

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  汽轮机油系统工作原理:
  
  汽轮机油系统是供给汽轮发电机组工作用油的一组设备,作用是供给调节、保安、轴承润滑、顶轴以及发电机密封等系统用油,主要由主油泵、交流油泵、直流油泵、冷油器、油过滤器、排烟风机、主油箱等设备组成,油路分为动力油、控制油和润滑油,各油路的油质均采用主油箱内的32号透平油,各油路的回油均采用母管制,各路回油至汽机主油箱。汽机主轴驱动的主油泵位于机头前。机组正常运行时主油泵出口油管路分别向润滑和调节系统供油。2台冷油器,1台运行,1台备用,可以通过三通阀在线切换,冷油器的作用是维持机组运行时的正常油温。油过滤器通过切换阀可实现半侧运行、在线切换和在线清扫,油过滤器的作用是保证系统内油质的清洁。


  汽轮机发电机工作原理
  
  汽轮机发电机是与汽轮机配套的发电机,是同步发电机的一种,它是由汽轮机作原动机拖动转子旋转,利用电磁感应原理把机械能转换成电能的电气设备,主要运用于火力发电厂或核能发电厂,原理是由汽轮机作原动机拖动转子旋转,利用电磁感应原理把机械能转换成电能的发电设备。发电机转子绕组内通入直流电流后,便建立转子磁场,这个磁场称主磁场,它随着汽轮发电机转子旋转。其磁通自转子的一个磁极出来,经过空气隙、定子铁芯、空气隙,再进入转子另一个相邻磁极,从而构成主磁通回路。由于发电机转子随着汽轮机转动,发电机磁极旋转一周,主磁极的磁力线被装在定子铁芯内的u、v、w三相绕组(导线)依次切割,根据电磁感应定律,在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势,假设汽轮发电机转子具有一对磁极(即一个N极、一个S极),当汽轮发电机转子与汽轮机转子同轴高速旋转时,如汽轮机以3000转/分旋转时,这样发电机转子以50周/秒的恒速旋转,磁极极性也要变化50次,那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次,同时在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势,即频率为50赫兹的三相交变电动势,这时若将发电机定子三相绕组末端(即中性点)连在一起接地,而将发电机定子三相绕组的首端引出线与用电设备连接,就会有电流流过,这个过程即为汽轮机转子输入的机械能转换为电能的过程,如下图:
  
  

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