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【空分知识】蒸汽到底是如何让汽轮机转起来的?

 福田书屋 2024-03-25 发布于河南

大家心中的蒸汽机可能和谈恋爱是差不多的

污污污污污污污污污污污……

逛吃逛吃逛吃逛吃逛吃逛吃……

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但是实际上....

这才是火电厂汽轮机的一般形式↓

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为了便于记忆把英文打出来.工程中也经常用到这样的缩写。

HP TURBINE:high pressure turbine.高压汽轮机

IP TURBINE:intermediate turbine中压汽轮机

LP TURBINE:low pressure turbine 低压汽轮机

实际上我们生产中一般叫做高压缸,中压缸,低压缸。气缸:cylinder

大家见到透平机一般指的是turbine汽轮机的音译,透平油应该就很好理解了。

当然也不一定都是这样布置的,蒸汽冲动会产生轴向推力,为了平衡这个推力,高中压缸会采取反向布置。

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先来个动图观察下蒸汽的流动方向。

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不过当然不是蒸汽流过这样的东西就会转起来的..

我们在这里要引入一个级的概念.什么是汽轮机调节级?

汽轮机调节级

汽轮机是由蒸汽冲动做功,带动发电机旋转发出电能的设备,是发电厂三大主设备之一。

一个喷嘴栅和一个动叶栅组成了汽轮机的一个基本组成结构—汽轮机的级,很多级便组成了一个多级汽轮机。人们通常把汽轮机的第一级叫做调节级,也称速度级。在结构上,它通常比其它压力级直径大。

调节级的通流面积由于部分进汽可以随负荷变化而改变,达到调节的作用,因此被称为调节级。由于从调节级喷嘴内喷出的蒸汽是主蒸汽经调节级喷嘴减压降温而来,因此此时的蒸汽具有很高的流速。在很大程度上,蒸汽对调节级叶轮的做功就是靠非常大的汽流速度冲击而获得,因此,监视调节级压力则具有非常重要的意义。

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▲黄色为喷嘴,白色为动叶片。

汽轮机的是由一列喷嘴与后面的一列动叶片所组成,用来完成蒸汽热能转变为机械能全过程的基本单元。

根据做功原理的不同,可以分为冲动式汽轮机和反动式汽轮机。

冲动式汽轮机:蒸汽的热能转变为动能的过程,仅在喷嘴中发生,而工作叶片只是把蒸汽的动能转变成机械能。即蒸汽尽在喷嘴中产生压力降,而在叶片中不产生压力降。

反动式汽轮机:蒸汽的热能转变为动能的过程,不仅在喷嘴中发生,而且在叶片中也同样发生的汽轮机叫做反动式汽轮机。两者主要是在动叶片上的差异不同。

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图源:《汽轮机运行》中国电力出版社,邵和春

冲动级又可以分为纯冲动级,带反动度的冲动级和复速级;

反动度表示级中反动力所占的比例,动叶栅中蒸汽膨胀的程度占级中总的应该膨胀程度的比例数,或指动叶片中焓降与这一级中静叶片和动叶片的总焓降之比。反动度0时为纯冲动级,通常所说的反动级的反动度为0.5,其特点是蒸汽在动叶栅中的膨胀程度与喷嘴相同。对于带反动度的冲动级,反动度在0.2到0.3之间,蒸汽的膨胀大部分在喷嘴当中进行,只有一小部分在动叶栅中进行。其作功能力比反动级大,而效率又比纯冲动级高,在汽轮机中应用比较广泛。

来个力的分解:

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不超纲吧

复速级是在单列冲动级基础上的一种改进型式,即在单列动叶后增加一列导向叶片和一列动叶。

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图源:《汽轮机运行》中国电力出版社,邵和春

那么整个蒸汽的来龙去脉是怎样的呢。

从过热器来的蒸汽去高压缸做功,做完功后回到锅炉再热器再加热一次后去中低压缸做功。

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什么?你没听说过过热器和再热器?回去好好翻翻前面的文章吧

然鹅,我们到现在还是没有说发电机转子到底是怎么转的。

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其实很简单,汽轮机都转起来了,把汽轮机大轴和发电机转子用联轴器连起来就行。

对了,还有那个提供励磁电流的直流发电机,也是要连在这个轴上的。

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..高中压缸哪里去了?

下图是一个小小的汽轮发电机组,励磁机在这头,高压缸在那头....

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图源:《汽轮机设备系统及运行》中国电力出版社,胡念苏

再附赠一张上汽引进的西门子1000MW超超临界机组汽轮机侧视图

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