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汽輪機(jī)簡(jiǎn)介
更新時(shí)間:2022-08-27 15:58:42
汽輪機(jī)是一種以具有一定溫度和壓力的水蒸汽為工質(zhì),將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的回轉(zhuǎn)式原動(dòng)機(jī)。它在工作時(shí)先把蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能,然后再將蒸汽...
汽輪機(jī)是一種以具有一定溫度和壓力的水蒸汽為工質(zhì),將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的回轉(zhuǎn)式原動(dòng)機(jī)。它在工作時(shí)先把蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能,然后再將蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。其中中小型汽輪機(jī)(50mw以下)廣泛應(yīng)用在水泥廠、鋼廠、化工廠、糖廠等余熱發(fā)電機(jī)組,以及垃圾發(fā)電、生物發(fā)電領(lǐng)域。本文******介紹中小型汽輪機(jī)。

1.基本工作原理

將水泵入鍋爐加熱,使之轉(zhuǎn)變成高壓高溫的蒸汽,進(jìn)入汽輪機(jī)經(jīng)過一系列的靜止葉片和轉(zhuǎn)動(dòng)葉片使蒸汽膨脹,蒸汽的壓力、溫度不斷降低,速度不斷增加,使蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,帶動(dòng)發(fā)電機(jī)(或其它機(jī)械)。然后將汽輪機(jī)的排汽冷凝成水并泵回鍋爐進(jìn)入下次循環(huán)。

為了提供單機(jī)容量和循環(huán)效率,給水回?zé)嵫h(huán)和中間再熱循環(huán)在已成為大功率汽輪機(jī)裝置的基本循環(huán)。利用各級(jí)汽輪機(jī)抽出的主蒸汽加熱補(bǔ)給水,隨后在進(jìn)一步膨脹之前對(duì)已經(jīng)部分膨脹的蒸汽再加熱。

在汽輪機(jī)中蒸汽的動(dòng)能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)變都是通過上述兩種不同作用原理來實(shí)現(xiàn)的。通常我們將利用沖動(dòng)原理做功的汽輪機(jī)稱為沖動(dòng)式汽輪機(jī),將利用反動(dòng)原理做功的汽輪機(jī)稱為反動(dòng)式汽輪機(jī)。

2.汽輪機(jī)基本技術(shù)要求

出力:能經(jīng)常達(dá)到銘牌(或批準(zhǔn)的)出力和較高的效率,主要運(yùn)行參數(shù)在規(guī)定范圍之內(nèi),油質(zhì)良好。

振動(dòng)測(cè)量分軸承座振動(dòng)(瓦振)和軸振動(dòng),目前國(guó)內(nèi)中小型汽輪機(jī)12~50mw通常測(cè)的是軸振,小于12mw汽輪機(jī)通常測(cè)的軸承座上的振動(dòng)值。

gbt11348.2規(guī)定50mw以上軸振動(dòng)限值,50mw及以下參考:

區(qū)域界線

a/b

b/c

c/d

軸相對(duì)位移峰值

(單位:峰-峰值μm)

80

120~165

180~260

評(píng)定:

區(qū)域a(<80):新投產(chǎn)機(jī)組,振動(dòng)通常在此范圍。

區(qū)域b(80~120):可不受限長(zhǎng)期運(yùn)行;

區(qū)域c(165~180):不宜長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行,適當(dāng)機(jī)會(huì)采取補(bǔ)救措施;

區(qū)域d(>260):視為振動(dòng)故障,立即采取措施補(bǔ)救。

軸承座上的振動(dòng)要求:一般正常運(yùn)行時(shí)******振動(dòng)應(yīng)小于<25~30μm(全振幅),******不應(yīng)超過50μm(全振幅),一般振動(dòng)報(bào)警設(shè)定在80~150μm之間。

     (3)各儀表指示正常,標(biāo)準(zhǔn)儀表包括溫度、壓力、油位儀表等,監(jiān)控儀表包括轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、軸向位移、振動(dòng)、閥門開度等。

4)調(diào)速系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)完好;

  (5)輔助設(shè)備能正常投入運(yùn)行。      

3.汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

汽輪機(jī)由本體部分輔助系統(tǒng)和輔助設(shè)備組成。

1)汽輪機(jī)本體:靜子、轉(zhuǎn)子、滑銷、軸承軸瓦、盤車裝置、底座等。其中靜子主要由汽缸、氣缸螺栓、蒸汽室、噴嘴室、隔板、隔板套、汽封等;轉(zhuǎn)子主要由動(dòng)葉、葉輪、主軸、汽封套、聯(lián)軸節(jié)及緊固件等旋轉(zhuǎn)部件。

汽缸:除了安裝靜子外,***重要的一個(gè)作用是將蒸汽和大氣隔開,形成能力轉(zhuǎn)換的環(huán)境,故汽缸的密封性要求很高,汽缸外面包裹保溫層。汽缸根據(jù)所處位置不同可以分為高壓缸、中壓缸、低壓缸。

滑銷:其作用為保持汽缸和轉(zhuǎn)子中心一致,******汽缸能自由膨脹,使轉(zhuǎn)子和靜子部分軸向和徑向間隙符合要求?;N包括橫銷、縱銷和立銷以及抓貓等。

汽封:其作用為減少漏氣,分為前汽封、后汽封、隔板汽封、葉頂汽封。國(guó)產(chǎn)的中小型汽輪機(jī)的汽封都采用薄片型和高低齒型迷宮汽封。汽封環(huán)分成4~6塊,裝在汽封體上用彈簧片壓緊。

軸承:主要由軸承座和軸瓦組成,根據(jù)安裝位置和作用不同分為前徑向軸承、后徑向軸承、推力軸承三種。徑向軸承主要支撐轉(zhuǎn)子重量,并確定轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí)的徑向位置。推力軸承主要承受轉(zhuǎn)子的軸向推力,確定轉(zhuǎn)子的軸向位置。目前國(guó)內(nèi)汽輪機(jī)軸瓦普遍采用巴氏合金材料澆注而成。

 

2)輔助系統(tǒng):調(diào)速系統(tǒng)、505控制系統(tǒng)、保安系統(tǒng)、油系統(tǒng)、主汽門、儀表等;

調(diào)速系統(tǒng):調(diào)速系統(tǒng)是汽輪機(jī)的重要組成部分,其作用是調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的進(jìn)汽量,滿足電網(wǎng)系統(tǒng)負(fù)荷變化的需要,當(dāng)汽輪機(jī)的負(fù)荷和參數(shù)發(fā)生變化時(shí),能控制轉(zhuǎn)速在允許范圍內(nèi);主要由主油泵、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、調(diào)速器、調(diào)節(jié)氣門及配汽機(jī)構(gòu)等部件組成,其中調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由氣動(dòng)閥、油動(dòng)機(jī)及滑閥、壓力變換器、錯(cuò)油門組成;調(diào)節(jié)氣門及配汽機(jī)構(gòu)是調(diào)速系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu),由凸輪軸、軸承、凸輪、聯(lián)接裝置、彈簧傳動(dòng)裝置、閥桿、閥蝶、滑套等部件組成。。

505控制系統(tǒng):505控制系統(tǒng)主要機(jī)構(gòu)有505控制器、閥位控制器(spc)、電液轉(zhuǎn)換器組成, 小型汽輪機(jī)采用美國(guó)的505控制器,也是deh的控制范疇,與505/505e配套使用的電液轉(zhuǎn)換器為兩種:voith和cpc。美國(guó)woodward 505數(shù)字控制器是專門為蒸汽透平壓縮機(jī)而設(shè)計(jì)的一種調(diào)速裝置,它可以接收頻率信號(hào)、模擬信號(hào)、接點(diǎn)信號(hào)等,還可以輸出接點(diǎn)信號(hào)、模擬信號(hào)等。通過組態(tài)可以組成多種啟動(dòng)方式,按任何斜坡控制方式升速、降速,還可以通過rs-232、422或485接口與dcs、esd等上位機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊。

保安系統(tǒng):主要由飛錘式危急遮斷器、危急遮斷油門、危急遮斷杠桿、保安操縱箱、超速限制滑閥等組成。在保安操縱箱中,設(shè)有手動(dòng)及電動(dòng)停機(jī)按鈕、超速試驗(yàn)滑閥、危急遮斷器試驗(yàn)滑閥。

主氣門:目前國(guó)內(nèi)小型汽輪機(jī)使用自動(dòng)主氣門和半自動(dòng)主氣門。其中自動(dòng)主氣門配套自動(dòng)關(guān)閉器(速關(guān)閥),自動(dòng)關(guān)閉器(速關(guān)閥)是控制主汽門開啟和關(guān)閉的控制機(jī)構(gòu);由殼體、滑閥、彈簧、活塞環(huán)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、聯(lián)接裝置及主汽門活動(dòng)裝置等部件組成。

油系統(tǒng):根據(jù)汽輪機(jī)油系統(tǒng)的作用,一般將油系統(tǒng)分為潤(rùn)滑油系統(tǒng)和調(diào)節(jié)(保護(hù))油系統(tǒng)兩個(gè)部分。潤(rùn)滑油系是向機(jī)組軸承和各轉(zhuǎn)動(dòng)部件提供潤(rùn)滑油,調(diào)節(jié)油系一是向調(diào)速系統(tǒng)提供壓力油,二是向保安系統(tǒng)提供壓力油。油系統(tǒng)主要包括:主油泵、注油器、主油泵啟動(dòng)排油閥、高壓油泵、交流直流潤(rùn)滑油泵、主油箱、冷油器、濾油器、潤(rùn)滑油壓力控制器以及各油路管道等。

 

3)輔助設(shè)備:通常包括凝汽器、冷油器、除氧器、凝結(jié)水泵等循環(huán)水系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。

4.常見中小型汽輪機(jī)類型

1)凝汽式汽輪機(jī).

進(jìn)入汽輪機(jī)做功的蒸汽,除少量的漏氣外,全部或大部分排入凝汽器的汽輪機(jī)稱為凝汽式汽輪機(jī)。蒸汽全部排入凝汽器的汽輪機(jī)又稱純凝汽式汽輪機(jī);采用回?zé)峒訜嵯到y(tǒng),除部分抽汽外,大部分蒸汽排入凝汽器的汽輪機(jī),稱為凝汽式汽輪機(jī)。

型號(hào)舉例:n 9-3.43/435

   明:汽輪機(jī)類型為凝汽式(n),額定功率9mw,主蒸汽壓力為3.43mpa,主蒸汽進(jìn)氣溫度為435℃。

汽輪機(jī)排汽中的非凝結(jié)氣體(主要是空氣)由抽氣器抽出,啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)必須維持一定的真空度。***常用的凝汽器為徑流冷卻方式(水冷)。冷卻水排入冷卻水池或冷卻水塔降溫后再循環(huán)使用。但嚴(yán)重缺水地區(qū)的電廠,也用空冷式凝汽器。

2)抽氣式汽輪機(jī)(抽凝式)

由汽輪機(jī)中間級(jí)抽出一部分蒸汽供給用戶,即在發(fā)電的同時(shí)還供熱的汽輪機(jī),也稱為抽凝式汽輪機(jī)。根據(jù)用戶需要可以設(shè)計(jì)成一次調(diào)節(jié)抽汽式或二次調(diào)節(jié)抽汽式。一次調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī),又稱單抽汽式汽輪機(jī)。

型號(hào):c12-4.9/0.98表示一次調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)(c),額定功率為12mw,初壓4.9mpa,抽氣壓力為0.98mpa;

型號(hào):cc12-3.43/0.98/0.49表示二次調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)(cc),額定功率為12mw,初壓為3.43mpa,一次抽氣壓力為0.98mpa,二次抽氣壓力為0.49mpa。

抽氣式汽輪機(jī)由高壓部分和低壓部分組成,相當(dāng)于一臺(tái)背壓式汽輪機(jī)與一臺(tái)凝汽式汽輪機(jī)的組合。新汽進(jìn)入高壓部分作功,膨脹至一定壓力后分為二股,一股抽出供給熱用戶,一股進(jìn)入低壓部分繼續(xù)膨脹作功,***后排入凝汽器。抽汽壓力設(shè)計(jì)值根據(jù)熱用戶需要確定,并由調(diào)壓器控制,以維持抽汽壓力穩(wěn)定。單抽汽式汽輪機(jī)的功率為高、低壓部分所生產(chǎn)功率之和,由進(jìn)汽量和流經(jīng)低壓部分蒸汽量所決定。調(diào)節(jié)進(jìn)汽量可以得到不同的功率。因此,在一定范圍內(nèi),可同時(shí)滿足熱、電負(fù)荷需要。

      從中間級(jí)抽出蒸汽供給熱用戶的汽輪機(jī)。抽汽壓力根據(jù)用戶的需要和產(chǎn)品系列化的要求而確定,能在一定范圍內(nèi)調(diào)整.

3)背壓式汽輪機(jī)

排汽壓力大于大氣壓力的汽輪機(jī)稱為為背壓汽輪機(jī)。排汽可用于供熱或供給原有中、低壓汽輪機(jī)以代替老電廠的中、低壓鍋爐。當(dāng)背壓汽輪機(jī)用于供給原有中、低壓汽輪機(jī)以代替老電廠的中、低壓鍋爐時(shí),又被稱為前置式汽輪機(jī),

 型號(hào):b6-3.43/0.49表示背壓式汽輪機(jī)(b),額定功率為6mw,進(jìn)氣壓力為3.43mpa,排氣壓力為0.49mpa。

背壓式汽輪機(jī)的排汽壓力高,蒸汽的焓降較小,與排汽壓力很低的凝汽式汽輪機(jī)相比,發(fā)出同樣的功率,所需蒸汽量為大,因而背壓式汽輪機(jī)每單位功率所需的蒸汽量大于凝汽式汽輪機(jī)。

4)抽汽背壓式汽輪機(jī)

抽汽背壓式汽輪機(jī)是從背壓式汽輪機(jī)的中間級(jí)抽取部分蒸汽,供需要較高壓力等級(jí)的熱用戶,同時(shí)保持一定背壓的排汽,供需要較低壓力等級(jí)的熱用戶使用的汽輪機(jī)。這種機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性與背壓式機(jī)組相似,設(shè)計(jì)工況下的經(jīng)濟(jì)性較好,但對(duì)負(fù)荷變化的適應(yīng)性差。

型號(hào):cb12-4.9/1.18/0.17表示抽背式汽輪機(jī)(cb),額定功率為12mw,進(jìn)氣壓力4.9mpa,抽氣壓力1.18mpa,排氣壓力0.17mpa。

性能特點(diǎn):

1、適用于各種進(jìn)汽參數(shù)、抽汽參數(shù)。

2、廣泛用于自備電站、余熱利用、制糖、造紙、石油、化工等行業(yè),在發(fā)電的同時(shí),提供一定的低一級(jí)參數(shù)蒸汽用于供暖或工業(yè)生產(chǎn)。

3、對(duì)于既需要電力,又需要熱負(fù)荷做較大幅度調(diào)整的企業(yè)特別適用。

4、電力和工業(yè)用汽、電負(fù)荷和熱負(fù)荷均可自行調(diào)整。

5、也可在純背壓零抽汽的工況下運(yùn)行。

5)補(bǔ)氣凝氣式汽輪機(jī)

 補(bǔ)汽凝氣式汽輪機(jī),是凝汽式汽輪機(jī)的一種,比普通凝汽式汽輪機(jī)多進(jìn)一股低壓蒸汽補(bǔ)汽式汽輪機(jī)除了主蒸汽從主汽門和調(diào)節(jié)門進(jìn)入汽輪機(jī)發(fā)電外,還有一路低壓蒸汽從汽輪機(jī)中間級(jí)進(jìn)入汽輪機(jī)發(fā)電,從而利用低壓蒸汽增大了發(fā)電量,提高利用效率,也稱為中間再熱式。

型號(hào):bn9-1.0/380/180表示為補(bǔ)汽凝氣式汽輪機(jī)(bn),額定功率9mw,進(jìn)氣壓力1.0mpa,進(jìn)氣溫度380℃,補(bǔ)氣溫度180℃。

 補(bǔ)汽式汽輪機(jī)多適用于水泥、化工、石油、冶金、焦化等行業(yè)的自備電站或中小型發(fā)電廠行業(yè),能有效利用生產(chǎn)流程中的廢蒸汽等低參數(shù)能源。

 

5.參考資料

gb/t5578-2007 固定式發(fā)電用汽輪機(jī)規(guī)范

gbt 11348.1-2007 旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)軸徑向振動(dòng)的測(cè)量和評(píng)定 第1部分

gbt 11348.2-2007 旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)軸徑向振動(dòng)的測(cè)量和評(píng)定 第2部分

dlt 824-2002    汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)性能驗(yàn)收導(dǎo)則