汽轮机的分类.doc

第一讲基础培训 汽轮机组的分类讲义
汽轮机的分类—讲义
◆ 什么叫热力循环
◆ 火力发电厂中常见哪几种循环
◆ 汽轮机如何分类
1 什么叫热力循环
工质由某一状态开始，经过几个不同的热力过程后，仍然回到原来状态，这样周而复始的工作就叫做热力循环。
例：在火力发电厂中，作为工质的水蒸汽是被循环使用的。具有一定参数的水蒸汽由锅炉送到汽轮机内膨胀作功，在凝汽器内冷凝为水，经给水泵加压送至锅炉，最后在锅炉内加热汽化为具有原来参数的水蒸汽，再进入汽轮机作功。如此反复循环，工质在热力系统中这种循环流动，叫做热力循环。
2 火力发电厂中常见的有以下几种循环
2.1郎肯循环；Rankin cycle郎肯循环：是最简单的蒸汽动力循环由水泵、锅炉、汽轮机和冷凝器口几个主要装置组成.水在水泵中被压缩升压；然后进入锅炉被加热汽化，直至成为过热蒸汽后，进入汽轮机膨胀作功，作功后的低压蒸汽进入冷凝器被冷却凝结成水。再回到水泵中，完成一个循环。简单蒸汽动力装置的主要热力设备：蒸汽锅炉、汽轮机、给水泵和冷凝器。

①冷凝过程：透平膨胀后的低压载热体蒸汽在冷凝器中凝结成液体。
②升压：低压液体经泵提高压力。
③蒸发：升压后的载热体液体加热变成高压蒸汽。
④膨胀：高压蒸汽经透平膨胀成低压蒸汽，对外输出功，可带动发动机发电 。

蒸汽动力装置的工作循环可以理想化为由两个可逆定压过程和两个可逆绝热过程组成的理想循环即：
0-1—定压吸热过程；
1-2—绝热膨胀过程；
2-3—定压放热过程；
3-4—绝热加压过程。
该循环称为朗肯循环，也称为简单蒸汽动力装置循环。

卡诺循环与郎肯循环的区别：

2.2回热循环（英文名称：regenerative cycle）
定义：
现代蒸汽动力机械普遍采用的一种热力循环，即在兰金循环汽轮机膨胀做功过程中，抽出中间级未完全膨胀做功的部分工质，去加热凝结水和给水以降低冷端排热量的热力循环。或在布雷敦循环中，利用燃气轮机的排气经过热交换器加热压缩机出口处空气的热力循环。
回热循环被现代蒸汽动力工程所普遍采用,它是在朗肯循环的基础上,对吸热过程加以改进而得到的。
在朗肯循环中，新蒸汽的热量在汽轮机中转变为功的部分只占30%左右，而其余70%左右的热量随乏汽进入凝汽器，在凝结过程中被循环水带走了。另外，进入锅炉的给水温度是凝汽器工作压力下的饱和温度。因为凝汽器内饱和温度很低，在锅炉内将给水加热到过热蒸汽的整个过程，吸热平均温度不高，致使朗肯循环热效率也较低。为了提高工质的平均吸热温度，减少凝汽器中被冷却水所带走的热量，人们采用了利用抽汽加热给水的热力循环——回热循环。
下图为具有一次抽汽回热循环的系统示意图。对1kg工质而言，当其进入汽轮机膨胀做功到p0压力时，抽出akg工质送入混合式加热器8中，提高其给水温度。余下的（1-a）kg工质在汽轮机内继续膨胀做功，直至排入凝汽器。显然，在凝汽器中被冷确水所带走的热量就减少了，从而使得循环热效率提高。

另外，在蒸气压缩式制冷装置中，使冷凝器流出的制冷剂液体与刚离开蒸发器制冷剂蒸气换热，使液体进一步过冷气体进一步过热，这样的制冷循环也称为回热循环。
2.3再热循环
英文名称：reheat cycle
定义：将膨胀做功的工质中途抽出，经再次加热后送回继续膨胀做功的热力循环。
2.3.1采用中间再热循环的目的是什么。
⑴ 降低终湿度：由于大型机组初压的提高，使排汽湿度增加，对汽轮机的末几级叶片侵蚀增大。虽然提高初温可以降低终湿度，但提高初温度受金属材料耐温性能的限制，因此对终湿度改善较少；采用中间再热循环有利于终湿度的改善，使得终湿度降到允许的范围内，减轻湿蒸汽对叶片的冲蚀，提高低压部分的内效率。
⑵ 提高热效率：采用中间再热循环，正确的选择再热压力后，循环效率可以提高4%—5%。
3 汽轮机的分类
3.1按热力过程的特性分类
⑴ 凝汽式汽轮机——代号为N；
⑵ 抽汽式汽轮机——代号为C；
⑶ 双抽汽式汽轮机—代号为CC；
⑷ 背压式汽轮机——代号为B。
3.2按工作原理分类
⑴ 冲动式汽轮机；
⑵ 反动式汽轮机；
⑶ 混合式汽轮机。
3.3按蒸汽流动的方向分类
⑴ 轴流式汽轮机；
⑵ 辐流式汽轮机。
4 什么叫辐流式汽轮机
蒸汽在汽轮机中的流动方向与汽轮机主轴相垂直时，这种类型的汽轮机称做辐流式汽轮机。
5 什么叫轴流式汽轮机
蒸汽在汽轮机中的流动方向与汽轮机主轴相平行时，这种类型的汽轮机称做轴流式汽轮机。
6 什么叫冲动式汽轮机
冲动式汽轮机是指蒸汽仅在喷嘴中进行膨胀的汽轮机。在冲动式汽轮机的叶片中，蒸汽并不膨胀作功而只是改变流动方向。
7 什么叫反动式汽轮机
反动式汽轮机是指蒸汽不仅在喷嘴中，而且在动叶片中也进行膨胀的汽轮机。
8 汽轮机的分类方法很多，可以按照热力特征分类，也可以按照用途、蒸汽参数、工作原理、级数分类，还可以按照转子个数分类。通常的分类方法有以下三种。
按照汽轮机的热力特征分类
8.1凝汽式汽轮机
蒸汽在汽轮机内膨胀做功以后，除小部分轴封漏气外，全部进入凝汽器凝结成水的汽轮机。实际上为了提高汽轮机的热效率，减少汽轮机排汽缸的直径尺寸，将做过功的蒸汽从汽轮机内抽出来，送入回热加热器，用以加热锅炉给水，这种不调整抽汽式汽轮机，也统称为凝汽式汽轮。
8.2抽汽凝汽式汽轮机
蒸汽进入汽轮机内部做过功以后，从中间某一级抽出来一部分，用于工业生产或民用采暖，其余排入凝汽器凝结成水的汽轮机，称为一次抽汽式或单抽式汽轮机。从不同的级间抽出两种不同压力的蒸汽，分别供给不同的用户或生产过程的汽轮机称为双抽式（二次抽汽式）汽轮机。
8.3背压式汽轮机
蒸汽进入汽轮机内部做功以后，以高于大气压力排除汽轮机，用于工业生产或民用采暖的汽轮机。
8.4抽汽背压式汽轮机
为了满足不同用户和生产过程的需要，从背压式汽轮机内部抽出部分压力较高的蒸汽用于工业生产，其余蒸汽继续做功后以较低的压力排除，供工业生产或居民采暖的汽轮机。
8.5中间再热式汽轮机
对于高参数、大功率的汽轮机，主蒸汽的除温、初压都比较高，蒸汽在汽轮机内部膨胀到末几级，其湿度不断增大，对汽轮机的安全运行很不利，为了减少排气湿度，将做过部分功的蒸汽从高压缸中排出，在返回锅炉重新加热，使温度接近初始状态，然后进入汽轮机的的低压缸继续做功，这种汽轮机称为中间再热式汽轮机。
9 按用途分
9.1 电站汽轮机：仅用来带动发电机发电的汽轮机称为电站汽轮机。
9.2 供热式汽轮机：既带动发电机发电又对外供热的汽轮机称为供热式汽轮机，又称为热电联产汽轮机。
9.3 工业汽轮机：用来驱动风机、水泵、压缩机等机械设备的汽轮机称为工业汽轮机。
9.4 船用汽轮机：专门用于船舶推进动力装置的汽轮机称为船用汽轮机。
10 按汽轮机的进汽压力分
序号
类 型
单 位
进汽压力等级
1
低压汽轮机
MPa
1.2～1.5
2
中压汽轮机
MPa
2.0～4.0
3
次高压汽轮机
MPa
5.0～6.0
4
高压汽轮机
MPa
6.0～10.0
5
超高压汽轮机
MPa
12.0～14.0
6
亚临界汽轮机
MPa
16.0～18.0
7
超临界汽轮机
MPa
22.17

7