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汽轮机原理汽轮机原理任课教师:李娜联系电话：15365045286电子邮箱:linanuaa@nuaa.edu.cn课程教学大纲授课对象考核参考资料教材主要内容及学时分配汽轮机原理汽轮机原理主要内容及学时分配（48学时）•汽轮机级的工作原理学时12•多级汽轮机学时4•汽轮机的变工况特性学时8•汽轮机的凝气设备学时4•供热汽轮机学时2•大型汽轮机和特种汽轮机学时2•汽轮机零件强度与振动学时4•汽轮机调节学时4•汽轮机运行学时4汽轮机原理汽轮机原理教材•《汽轮机原理》.黄树红.中国电力出版社汽轮机原理汽轮机原理参考资料沈士一.汽轮机原理.水利电力出版社.1992康松.汽轮机原理.中国电力出版社.2000吴季兰.300MW汽轮机设备及系统.2000华东六省市电机工程协会.600MW汽轮机设备及系统.2002汽轮机原理汽轮机原理考核作业20%考评成绩考试70%课堂练习10%汽轮机原理汽轮机原理授课对象•电厂热能动力•核电•热工自动化汽轮机原理汽轮机原理第一章概论汽轮机原理汽轮机原理第一节汽轮机的发展一、汽轮机的功能和用途•功能汽轮机以蒸汽作为工质，并将蒸汽的热能转换为旋转机械能，从而带动发电机发电。•优点汽轮机具有单机功率大、效率高、能长时间运转的特点。•用途在火电厂、核电厂和地热电厂都用汽轮机来拖动发电机发电。此外，还可以满足生产和生活上供热的需要。还可以用小汽轮机带动给水泵、风机和压缩机等设备，作为工业动力。第一章概论二、汽轮机发展简介•1883年瑞典工程师拉法尔创造出第一台轴式汽轮机，这是一台3.7kw的单级冲动式汽轮机，转速高达26000r/min，相应轮周速度为475m/s。•1884-1894年，英国工程师柏生氏（ThomasParsons）相继创造出了轴流式多级反动式汽轮机、辐流式汽轮机和背压式汽轮机。•1900年前后，美国工程师寇蒂斯CharlesCurtis创造了复速级单级汽轮机。•与此同时，法国工程师拉透和瑞士工程师崔利分别在拉法尔单级汽轮机的基础上应用了分级的原理，制造出了多级冲动式汽轮机。•这样，在前后几十年里基本形成了汽轮机的两种基本类型，即多级冲动式汽轮机和多级反动式汽轮机。第一节汽轮机的发展•1920年左右，随着蒸汽动力装置循环的改进，出现了回热式汽轮机。这种汽轮机的应用使整个装置的热效率得到了较大的提高。•1925年，出现了第一台中间再热式汽轮机，这种汽轮机的主要优点是相对效率和绝对效率都较高。•1930年，德国西门子公司将辐流式高压级与普通的任何一种轴流式低压级结合起来，制成了一种能应用较高蒸汽参数的汽轮机。•本世纪40年代以后，尤其是最近20几年来，汽轮机发展迅速。单机功率越来越大，可减少单位功率的材料消耗和制造工时。•自70年代以来，工业发达国家汽轮机的制造水平普遍进入百万级。第一节汽轮机的发展这几十年中汽轮机主要的技术发展有以下几个方面：（1）采用大容量机组由于大容量机组的电厂经济性高、单位功率机组成本低以及安装工期短等原因，现代电厂都采用目前可能生产的最大容量机组。但是，增加汽轮机容量会受到材料的允许强度和电力系统容量限制。（2）提高蒸汽初参数火力发电的热效率随主蒸汽压力和温度的上升而提高。也可以说，火力发电的效率是随耐高温金属材料的水平而提高的。如美国和日本等国的机组由于采用了初压16-24.5MPa、初温535-565度的主蒸汽参数后，热效率可达38-40%。第一节汽轮机的发展（3）采用联合循环系统提高效率为了减少传热温差损失，提高循环上限温度，随着高温金属材料的开发和燃气轮机效率的提高，采用燃气/蒸汽联合循环，以提高火力发电的效率，已受到各国的重视。（4）提高机组的运行水平电站和机组的容量增大，参数提高必然使其零部件增多、尺寸增大、热应力相应变化增大，因此也相应地增加了事故因素，使其安全可靠性降低。为了提高机组的运行、维护和检修水平，安装电子检测设备等。第一节汽轮机的发展当今世界上，汽轮机主要制造企业有：（1）美国的通用电气公司GE，生产冲动式汽轮机，年生产能力约为20000MW，占美国生产汽轮机总容量的2/3，是世界上最大制造企业。（2）美国的西屋电气公司WH，生产反动式汽轮机，年生产能力约为10000MW。（3）瑞士的勃朗-鲍维利公司是一家国际公司，生产反动式汽轮机，产品主要销往国际市场，年生产能力在10000MW左右。（4）法国的阿尔斯通-大西洋公司，既生产冲动式也生产反动式汽轮机，垄断了法国大型发电设备的生产，年生产能力可达10000MW。（5）俄罗斯的列宁格勒金属工厂，是俄罗斯生产汽轮机的最大工厂，主要生产200-1200MW凝汽式汽轮机。（6）日本主要有日立株式会社，三菱等。第一节汽轮机的发展三、我国火力发电事业发展概况汽轮机是在高温、高压和高转速条件下工作的巨型精密机器。它的设计、制造、安装和经济运行涉及到许多学科和技术领域。我国从1955年生产第一台6000千瓦汽轮机至今，已能制造30万（300MW）、60万千瓦（600MW）、100万千瓦（1000MW）的汽轮发电机组。目前，主要向600MW容量以上的超临界、超超临界机组发展。我国生产汽轮机的主要工厂有哈尔滨汽轮机厂、上海汽轮机厂和东方汽轮机厂。除了这三个大型工厂外，还有北京重型电机厂、青岛汽轮机厂和武汉汽轮机厂等中小型汽轮机厂。第一节汽轮机的发展第二节采用汽轮机的热力发电方式第一章概论一燃煤发电1.能量转换过程燃料化学能→蒸汽热能→机械能→电能2.火电厂三大主机锅炉：将燃料的化学能转变为蒸汽的热能汽轮机：将锅炉生产蒸汽热能转化为转子旋转机械能发电机：将旋转机械能转化为电能第二节采用汽轮机的热力发电方式第二节采用汽轮机的热力发电方式•火力发电的重要问题是提高热效率，办法是提高锅炉的参数（蒸汽的压强和温度）。90年代，世界最好的火电厂能把40％左右的热能转换为电能；超临界技术单台机组发电热效率最高可达50%，每度电煤耗最低仅有255g（丹麦BWE公司），较亚临界压力机组（每度电煤耗最低约有327g左右）煤耗低。大型供热电厂的热能利用率也只能达到60％～70％。第二节采用汽轮机的热力发电方式第三节汽轮机设备及其系统汽轮机设备及系统包括汽轮机本体、控制保安系统、辅助设备及系统等。•汽轮机本体由转动部分和固定部分组成；•控制保安系统包括主汽阀、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、安全保护装置等；•辅助设备包括凝汽器、抽气器(或水环真空泵)、高压和低压加热器、除氧器、给水泵、凝结水泵、凝升泵、循环水泵等。•汽轮机的重要系统包括主蒸汽系统、再热蒸汽系统、凝汽系统、给水回热系统、润滑油系统等。第一章概论第三节汽轮机设备及其系统第三节汽轮机设备及其系统第四节汽轮机的分类和型号表示一、汽轮机分类第一章概论二、汽轮机型号的表示方法第四节汽轮机的分类和型号表示第四节汽轮机的分类和型号表示•国外汽轮机制造商的型号表示有所不同，有些还采用英制单位。例如：日本三菱TC2F-33.5型汽轮机型号中：T表示单轴；C表示双缸；2F表示双排汽；33.5表示末级叶片长度是33.5英寸（851mm）；法国阿尔斯通T2A330-30-2F1044型号中：T表示汽轮机，2表示二次过热，A表示对称布置，330是额定功率为330MW，30表示转速为3000r/min，2F表示双排汽，1044表示末级叶片长度，实际上该型号的部分机组末级叶片长度为1080mm，但型号中仍然标注1044。第四节汽轮机的分类和型号表示