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汽輪機的種類及其特點

汽輪機    汽輪機相關知識    汽輪機的種類及其特點

  汽輪機是一種將蒸汽的熱能轉換成機械能的蒸汽動力裝置,又稱為蒸汽透平,具有單機功率大、效率高、壽命長等特點,其種類很多,根據結構、工作原理、熱力性能、用途、氣缸數目的不同有多種分類方法,慎德公司楊工精通汽輪機的工作原理、種類特點及分類方法,故予以詳解。
          

     

  汽輪機的工作原理
   具有一定溫度和壓力的蒸汽(鍋爐或核反應堆)首先進入固定不動的噴嘴(也稱靜葉),蒸汽在噴嘴內膨脹,蒸汽的壓力、溫度不斷降低,速度增大,形成一股高速汽流,蒸汽的熱能轉化為動能;隨著高速汽流流經動葉(也稱葉片)做功,動葉片帶動汽輪機轉子以一定的速度均勻轉動,蒸汽的動能轉化為機械能。在能量轉換過程中,蒸汽在汽輪機中,能量轉換包括2個階段,如圖示汽輪機的工作原理圖:
          
      

  汽輪機的種類及特點詳解
  汽輪機的類別和型式很多,可按工作原理、主蒸汽(進汽)參數、熱力特性、結構類型、轉速、用途等幾個方面進行分類。

  1、汽輪機按工作原理的分類:
   (1)、沖動式汽輪機:各級按照沖動原理設計,蒸汽主要在靜葉(噴嘴)葉柵槽道中膨脹,在動葉葉柵槽道中主要改變流動方向,只有少量膨脹。
   (2)、反動式汽輪機:各級按沖動和反動原理設計,蒸汽在靜葉(噴嘴)葉柵槽道和動葉葉柵槽道中都發生膨脹,且膨脹程度相等。
   備注:調節級采用沖動級,其它級均為反動級。
   (3)、沖動反動組合式汽輪機:轉子各級動葉片既有沖動級又有反動級。

  2、汽輪機按主蒸汽(進汽)參數分類
   (1)、低壓汽輪機:壓力小于1.47 Mpa(0.12-1.5MPa)
   (2)、中壓汽輪機:壓力為1.96-3.92 Mpa(2-4 MPa)
   (3)、次高壓汽輪機:壓力為5-6 MPa
   (4)、高壓汽輪機:壓力為5.88-9.81 Mpa(6-12Mpa)
   (5)、超高壓汽輪機:壓力為11.77-13.93 Mpa(12-14 MPa)
   (6)、亞臨界壓力汽輪機:壓力為15.69-17.65 Mpa(16-18 MPa)
   (7)、超臨界壓力汽輪機:壓力大于22.15 Mpa
   (8)、超超臨界壓力汽輪機:壓力大于32 Mpa

  3、汽輪機按熱力特性分類
   (1)、凝汽式汽輪機(N):蒸汽在汽輪機內做功后,乏汽(排汽)在低于大氣壓力的真空狀態下全部排入凝汽器,凝結成水。
   備注:有些小汽輪機沒有回熱系統,稱為純凝汽式汽輪機。
   (2)、背壓式汽輪機(B):蒸汽在汽輪機內做功后,乏汽(排汽)在高于大氣壓力的狀態下供熱用戶使用,沒有布置凝汽器用于乏汽的冷凝,如下圖片:
                   

     備注:若乏汽(排汽)作為其它中低壓汽輪機的新汽時,稱為前置式汽輪機。
   (3)、抽汽凝汽式汽輪機(調節抽汽式汽輪機):在汽輪機的級間某一位置抽出部分蒸汽,調整壓力后對外供熱,其余蒸汽在汽輪機內做功,做功后乏汽(排汽)在低于大氣壓力的真空狀態下全部排入凝汽器,凝結成水。
   (4)、抽氣背壓式汽輪機:在汽輪機的級間某一位置抽出部分蒸汽,供熱用戶使用,其余蒸汽在汽輪機內做功,做功后乏汽(排汽)在高于大氣壓力的狀態下供熱用戶使用,沒有布置凝汽器用于乏汽的冷凝。
    備注:調節抽汽和排汽都供熱用戶使用。
   (5)、中間再熱式汽輪機:新汽在高壓缸做功后,進入鍋爐再熱器再熱,經過再熱后的高壓缸排汽進一步進入低中壓缸做功,最后乏汽(排汽)在低于大氣壓力的真空狀態下全部排入凝汽器,凝結成水。           
   (6)、乏汽式汽輪機:利用其他蒸汽設備的低壓排汽或工業生產工藝流程中副產的低壓蒸汽作為工質的汽輪機。
   (7)、多壓式汽輪機:向同一汽輪機的不同壓力段送入不同壓力的蒸汽做功的汽輪機。

  4、汽輪機按汽流方向分類
   (1)、軸流式汽輪機:組成汽輪機的各級葉柵沿軸向依次排列,汽流方向的總趨勢是軸向的,絕大多數汽輪機都是軸流式汽輪機。
   (2)、輻流式汽輪機:組成汽輪機的各級葉柵沿半徑方向依次排列,汽流方向的總趨勢是半徑方向的。

  5、汽輪機按使用用途的分類
  (1)、發電用,帶動發電機的汽輪機(即電站汽輪機):用來發電或熱電聯產的汽輪機,汽輪機轉速恒定,也稱為恒速汽輪機,主要采用凝汽式汽輪機,也采用同時供熱供電的(抽汽式、背壓式)汽輪機,如下圖:
         

   (2)、工業用,驅動各種機械用的汽輪機(即工業汽輪機):用于拖動風機、水泵、油泵等轉動機械,其運行速度經常是變動的,也稱為變轉速汽輪機。如下圖:
         

   (3)、船用,供船舶推進和驅動輔機用的汽輪機(即船用汽輪機):用于船舶的動力裝置,驅動螺旋槳;為適應倒車的需要,其轉動方向是可變的,如下圖片:
          

  6、汽輪機按汽缸的數目分類
   (1)、單缸汽輪機
   (2)、雙缸汽輪機
   (3)、多缸汽輪機

  7、汽輪機按結構形式的分類:
    汽輪機的結構有轉子(即轉動部分的總稱,包括:轉軸、葉輪、葉片、聯軸器及其附件)和靜子(即不轉動部分的總稱,包括:汽缸、進汽機構、排汽機構、汽封、滑銷系統、軸承和盤車裝置等)組成,按結構形式分類如下:

   (1)、單機汽輪機和多級汽輪機,
   (2)、固定式和移動式汽輪機,
   (3)、單缸、雙缸和多缸汽輪機,
   (4)、單軸、雙軸和多軸汽輪機

  8、按排汽冷卻方式分類
   (1)水冷(濕冷)汽輪機:汽輪機排汽由循環水(通過冷凝器)冷卻,凝結成水。
   (2)、空冷(干冷)汽輪機:采用空氣(風)帶走凝汽器廢熱的汽輪機。汽輪機排汽經空氣直接冷卻或間接冷卻,凝結成水,常用于缺水富煤地區。

  9、汽輪機按熱能來源分類
   (1)、化石燃料電廠(即火電汽輪機),以煤、油、天然氣等做燃料的鍋爐產生蒸汽推動的汽輪機。
   (2)、核電廠(即核電汽輪機),核反應堆產生蒸汽推動的汽輪機。
   (3)、地熱電廠(即地熱汽輪機),地熱井引出蒸汽推動的汽輪機。

  10、按熱力循環方式分類
   (1)、簡單循環汽輪機:以蒸汽為單一工質進行發電,如圖4所示。
   (2)、燃氣-蒸汽聯合循環:以燃氣輪機的排氣(高溫煙氣)作為熱源,進入余熱鍋爐加熱水形成一定溫度和壓力的水蒸汽,水蒸汽進入汽輪機進行發電。

  11、按轉速分類
   (1)、低速汽輪機:n<3000 r/min
   (2)、中速汽輪機:n=3000 r/min
   (3)、高速汽輪機:n>3000 r/min
   注:由于發電機的極數只能成對增加或減小,大型汽輪機的轉速通常選用兩檔:1)、對于50Hz電網:3000 r/min或1500 r/min;(2)、對于60Hz電網:3600 r/min或1800 r/min;3000 r/min和3600 r/min稱為全轉速機組,1500 r/min和1800 r/min稱為半轉速機組;工業用、給水泵小汽輪機,最高轉速可達12000r/min(變轉速)。


  汽輪機種類的型號參數(以凝氣式汽輪機為例):  

 型號

功率
KW

進汽壓力 MPa

進汽溫度 ℃

進汽量
T/h

抽汽壓力 MPa

抽汽溫度 ℃

抽汽量 T/h

排汽壓力
MPa

汽耗
kg/kwh

汽輪機重/轉子重
(t)

  N1.52.35/0.49

1500

2.35

390

15.8

0.49

240

10

0.00785

11

11.38/0.68

 N1.5-2.35/0.98

1500

2.35

390

18.7

0.98

300

12

0.00785

13.09

11.17/0.621

 N1.5-3.43/0.49

1500

3.43

435

15

0.49

240

10

0.00785

10.5

11.38/0.68

 N1.5-3.43/0.98

1500

3.43

435

17.57

0.98

300

12

0.00785

12.3

11.38/0.68

 N1.5-3.43/1.37

1500

3.43

435

19

1.37

346

12

0.00785

12.7

11.38/0.68

N3-2.35/0.49

3000

2.35

390

24

0.49

266

12

0.0072

8

22/2.745

N3-2.35/0.98

3000

2.35

390

34.4

0.98

310

20

0.0072

10.93

22/2.745

N3-3.43/0.29

3000

3.43

435

25.4

0.29

205.5

19

0.0072

8.45

22.2/3

N3-3.43/0.49

3000

3.43

435

28

0.49

257.5

20

0.00715

9.33

22.2/3

N3-3.43/0.98

3000

3.43

435

27.4

0.98

320

15

0.00715

9.13

22/3.069

 NC3-3.43/1.77

3000

3.43

435

32

1.77

378

15

0.007

10.59

28/3.5

 N6-3.43/0.49

6000

3.43

435

57.5

0.49

248

45

0.00715

9.58

22.3/3

 N6-3.43/0.98

6000

3.43

435

66.4

0.98

311

45

0.00715

11.07

22/2.855

 N6-3.43/1.27

6000

3.43

435

69.1

1.27

321

45

0.0072

10.48

24/3.222

 N6-4.9/0.49

6000

4.9

435

44

0.49

218

25

0.0059

6.93

28/3.88

 N6-4.9/0.98

6000

4.9

435

53.7

0.98

276

35

0.0055

9

29/3.85

N6-4.9/0.98

6000

4.9

470

51.9

0.98

308

35

0.0055

8.65

29/3.85

 N12-3.43/0.49

12000

3.43

435

88

0.49

257

50

0.0049

7.04

57/7.72

 N12-3.43/0.98

12000

3.43

435

96

0.98

305

50

0.0055

7.78

57/7.72

 N12-4.9/0.49

12000

4.9

435

81.4

0.49

202

45

0.0049

6.39

61/7.91

 N12-4.9/0.98

12000

4.9

435

93

0.98

270

50

0.0049

7.42

61/7.69

 N25-4.9/0.98

25000

4.9

435

151.8

0.98

270

60

0.0041

6.072

75

  N50-8.82/0.98

50000

8.82

535

328.5

0.98

270 

180

0.0049

6.57

140

2021年7月12日 16:24
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