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1、汽轮机培训讲义,第一章 概述,汽轮机又叫蒸汽透平，它是以水蒸汽为工质，转子按一定方向作旋转运动的连续工作的原动机。广泛地应用于发电、船舰、冶金、石油、化工等工业部门，已有一百多年的历史。 工业汽轮机是指除去中心电站、中心热电站及船舰用汽轮机以外的其它有关行业中使用的汽轮机都统称为工业汽轮机。三十年代冶金工业加速了工业汽轮机的发展，尤其是六十年代初期高压离心式压缩机用于合成氨、乙烯生产，使工业汽轮机获得极其广泛地使用。 为什么汽轮机在国内外、在许多工业部门获得非常广泛的应用呢？主要因为汽轮机具有以下几个优点： 1.功率范围大：由几千瓦的小汽轮机到110万千瓦的大型汽轮机都可以生产，供给各工业部门
2、选用。 2.效率较高：在所有的原动机中，汽轮机装置的效率仅比柴油机稍低，而比燃气轮机、蒸汽机的效率高许多，使用汽轮机可使产品成本降低。 3.汽轮机的转速易于调节，变转速运行的灵敏性及稳定性使工业生产的实际要求获得满意地实现，自动化控制十分方便； 4.汽轮机的防爆、防潮性比电动机好，可以露天运行，在化工等防爆要求严格的场所使用汽轮机，安全性好。 5.汽轮机起动几乎不用电，减少对电网供电的依赖性，使运行费用降低。 6.汽轮机在高转速下效率更高，因此用它来驱动在高速运转的离心式压缩机、泵等，这样机组运行时经济性好。 7.便于实现热能的综合利用，这是最主要的优点。,第二章 汽轮机的分类,1.按热力过程
3、分类： 1）凝汽式汽轮机： 纯凝汽式汽轮机一般简称为凝汽式汽轮机，如图所示，蒸汽在汽轮机中做功后，全部排入凝汽器，凝汽器的压力低于大气压力。即排汽压力小于大气压力。,2）抽汽凝汽式汽轮机： 如图所示，蒸汽在汽轮机前面几级做功后，将其中一部分蒸汽从气轮机中抽出去，送入相应的蒸汽管网供汽轮机或其它生产工艺加热用，其余的蒸汽在汽轮机的后几级做功后排入凝汽器。,3）背压式汽轮机 如图所示，蒸汽进入汽轮机膨胀作功后在大于一个大气压力下排出气缸，即P排P大气，其排出气送入相应的蒸汽管阀。,4）多压式汽轮机 若工艺过程中有某一个压力的蒸汽用不完时，就把这股多余的蒸汽用管路注入汽轮机中的某个中间级内，与原来的
4、蒸汽一起工作，这样就可以从多余的蒸汽中获得能量，得到一部分有用功，作为蒸汽热量的综合利用，称为注入式汽轮机。,另外，汽轮机按工作原理可分为冲动式、反动式、冲动与反动组合式汽轮机；按结构可单级汽轮机、多级汽轮机和速度级汽轮机。,第三章 汽轮机的工作原理,一、冲动式汽轮机： 冲动式汽轮机的最简单结构，叶轮上配装一圈动叶片与叶轮喷嘴配合在一起，构成一个作功的简单机械。 喷嘴又名静叶片，它是一个截面形状特殊且不断变化的通道。由锅炉或其它蒸汽发生器中所产生的蒸汽，进入喷嘴后蒸汽发生膨胀，消耗了蒸汽的压力能。即消耗了蒸汽的热能，蒸汽的压力与温度都下降了，而蒸汽的流速却增加了，获得了高速汽流。喷嘴的作用就是
5、将蒸汽的热能转换成动能。 动叶片又称工作叶片，在叶片的外圆周上装满的一整圈叶片，常叫动叶栅。由喷嘴流出的高速汽流流过叶片时，其速度的大小及方向是一定的，汽流由于受到动叶片的阻碍（作用力），改变其原有速度的方向及大小，这时汽流必然给动叶片一个反作用力，推动叶片运动，将一部分动能转换成叶轮旋转的机械能。 由上述可知，在汽轮机连续工作过程中有两次能量转换，即热能动能机械能。,三、反动式汽轮机 反动式汽轮机是利用反作用力与冲击力将蒸汽的速度能转换为机械能的。反动式的级仍然是由一列静叶栅和一列动叶栅组成。它的工作原理是：在静叶栅中气流与流经喷嘴时相似，压力降低，容积膨胀，速度增加；而它的动叶栅也做成截面
6、逐渐收缩气道，气流在动叶栅进一步降压、膨胀和加速，根据惯性定律可知，运动的物体不受外力作用的话，则一定按照它原来速度的大小和方向运动下去，气流在动叶栅中既然获得了加速度，那必然有外力作用在气流上，这个力是由于在动叶栅中降低了气流的压力和温度，即气流的热能转换为动能所得到的。在动叶栅中进一步使汽流降低压力、速增并以高速离开，这时气流必然给动叶栅一个大小相等、方向相反的作用力，使动叶栅转动，带动轴旋转对外作功。这就是反动汽轮机的作功原理。,冲动式与反动式汽轮机的叶栅,汽轮机的结构,1、转子,汽轮机中所有转动部件的组合体称转子。转子是汽轮机最重要的部件之一，它包括主轴、叶轮或转鼓、动叶片、止推盘、危
7、急保安器、联轴器以及其他装在轴上的零部件。 汽轮机的转子的作用是将蒸汽的动能转变为机械能，传递作用在叶片上的蒸汽圆周分力所产生的扭矩，向外输出机械能，驱动压缩机、泵等。,汽轮机转子按结构型式可分为轮式转子和鼓式转子 按制造工艺可分为整锻式、套装式、组合式和焊接转子,套装式转子是叶轮与主轴分别加工，再以过盈配合方式将叶轮套在轴上。这种转子加工方便，材料利用合理，叶轮与主轴的锻件质量容易得到保证，但它不适合在高温情况下工作，快速启动性差。,汽轮机转子的结构形式,整锻式转子,各级叶轮与主轴一起锻出，其优点是叶轮受力情况好，强度高，不存在运行中主轴与叶轮间松动的问题，可适用于高温、高速条件；结构紧凑、
8、转配简单、省去了也轮到哦套装过程。缺点是转子直径不宜过大，直径过大不容易保证锻件的质量，另外对整锻式转子的制造技术要求较高,组合转子,组合转子的高压部分为整锻式，中压部分为套装式。这种转子兼有上述两种转子的优点。,焊接转子,焊接转子是由几个强度很高的实心轮盘和两个轴端在外缘部分焊接而成。这种转子的优点是强度高、重量轻、结构紧凑、刚性好，应用很广泛。但焊接鼓式转子在制造时，要求材料的焊接性能好，并且对焊接技术要求较高。,2、转子叶轮,汽轮机转子叶轮的作用是用来安装冲动级动叶片，并将动叶片所受的汽流作用力所产生的旋转力矩传递给主轴做功。 叶轮工作时，主要承受的力有以下几种。 1、叶轮自身质量引起的
9、离心力。 2、叶片、围带和拉筋引起的离心力。 3、套装转子由于叶轮套装在轴上的过盈产生的接触应力 4、在较高温度区域内的叶轮以及在透平启动过程中，叶轮受到温度沿径向分布不均引起的温度应力。 5、在带反动度的级中，由叶轮前后压差造成的轴向力。,转子叶轮的形式主要有等厚度叶轮、锥形叶轮、等强度叶轮。其中等厚度叶轮加工方便、但叶轮强度差；锥形叶轮不但加工方便而且强度高；等强度叶轮的特点是径向各处的应力都相等，这种叶轮强度最高。,叶轮一般分轮缘、轮毂、轮盘三部分。轮缘是安装动叶片的部分。轮缘一般做成等厚度，有安装动叶片的叶根槽；整锻式转子的轮毂与轴一起锻出。套装式转子是靠轮毂将叶轮套装在轴上；轮盘是轮
10、毂与轮缘的中间部分。,3、转子叶片,汽轮机转子的叶片又称动叶片，是汽轮机中重要的零部件之一，它装满了叶轮一周。由喷嘴流出的高速汽流流进动叶片时，其速度的大小和方向都是一定的，在动叶片中，汽流由于受动叶片的作用力，改变了原来的速度大小和方向，这时汽流就给动叶片一个反作用力，该反作用力沿转子轮周方向的分力，推动转子做旋转运动，对外做功，将蒸汽的动能转变为转子的机械能。,4、隔板,冲动式多级汽轮机调节级以后的级称压力级，各级间都有隔板隔开，因此，隔板是汽轮机各级的间壁，其上安装有喷嘴，同时还起到阻止级间漏气的作用。喷嘴叶栅与转子上相应的叶轮上的工作叶栅构成一个级，所以可以说，用隔板使每个叶轮都在一个
11、相应的蒸汽室,内运转。隔板由隔板体、喷嘴、外缘以及隔板内圆汽封组成。按喷嘴在隔板上的固定方法不同，可分为焊接隔板和铸造隔板。,5、静叶片,汽轮机静叶片又称喷嘴，其作用是蒸汽在喷嘴中流动时降压、升速，将热能转化为动能，并使高速汽流按一定的方向喷向工作叶片。 调节级喷嘴是直接安装在高压蒸汽室中的，调节级的喷嘴按需要分为几个喷嘴组，每个喷嘴组由一个调节汽阀控制。冲动式汽轮机调节级以后的喷组均安装在相应的各级的隔板上，在整周均匀分布；反动式汽轮机中通常不使用隔板，各反动级静叶直接安装在汽轮机缸体上或静叶持环上，静叶持环再安装在汽轮机缸体上。高压段的静叶片一般都有围带，它可以提高静叶片的强度和密封效果，
12、围带也分自带和铆接两种。,6、汽缸,汽轮机缸体主要用来支撑转子、隔板、静叶持环、调节汽阀等部件，容纳并通过蒸汽，保证汽轮机在缸体内完成能量的转换做功过程，同时把汽轮机的喷嘴、静叶、转子等与大气隔开，形成密封腔体。 汽轮机汽缸体为检修方便，一般设有水平中分面。为了合理利用材料，还常沿轴向分为两段，高压段承受压力，温度较高，通常用耐高温贵重金属材料制造，而低压段则通常采用铸铁或钢板焊接结构,汽缸本身是水平剖分为上下部分，上下缸又各分有前后缸。前缸因温度高用铸钢制造，后缸温度低用铸铁制造。 汽轮机组在起动或停机、增减负荷时，缸体温度均会上升或下降，会产生热胀和冷缩现象。由于温差变化，热膨胀幅度可由几
13、毫米至十几毫米。但与汽缸连接的台板温度变化很小，为保证汽缸与转子的相对位置，在汽缸作为台板间装有适当间隙的滑销系统，其作用是： a、保证汽缸和转子的中心一致，避免因机体膨胀造成中心变化，引起机组振动或动、静之间的摩擦； b、保证汽缸能自由膨胀，以免发生过大应力而引起变形； c、使静子和转子轴向与径向间隙符合要求。,滑销的分类,1、横销：其作用是允许汽缸在横向能自由膨胀，一般装在低压缸排气室的横向中心线上或排气室的尾部，左、右各装一个。 2、纵销：其作用是允许汽缸沿纵向中心能自由膨胀，限制汽缸纵向中心的横向移动。纵销中心线与横销中心线的交点称为“死点”汽缸膨胀时这点始终保持不动。纵销安装在后轴承
14、座、前轴承座的底部。,立销：其作用是保证汽缸在垂直方向能自由膨胀，并与纵销共同保持机组的纵向中心不变。立销安装在低压汽缸排气室尾部与台板之间、高压汽缸的前端与前轴承座之间以及双缸汽轮机的低压汽缸前端和高压汽缸端与中心轴承座之间。所有的立销均在机组的纵向中心线上。,猫爪横销：其作用是保证汽缸能横向膨胀，同时随着汽缸在轴向的膨胀和收缩，推动轴承座向前或向后移动，以保持转子与汽缸的轴向相对位置。猫爪横销安装在前轴承座及双气缸汽轮机中间轴承座的水平结合面上。猫爪横销和立销共同保持汽缸的中心和轴承座的中心一致。,我厂汽轮机猫爪结构,如图所示，汽轮机采用上猫爪支撑，汽缸中心线与转子的中心线重合，这样就消除
15、了猫爪在热态工作环境下对汽缸中心线的影响。的猫爪下有两个球形垫圈支撑，在机组温度变化时，保证汽轮机猫爪的移动。汽轮机轴承座与汽缸有一个拉杆连接，在汽轮机缸体产生位移时，推着汽轮机轴承座前后移动。另外在汽轮机猫爪旁边还有热膨胀监测装置，用以监测汽轮机开机后的汽缸膨胀量。,角销：装在前部轴承座及双缸汽轮机中间轴承座底部的左右两侧，以代替连接轴承座与台板的螺栓，但允许轴承座纵向移动。 斜销：它是一种辅助滑销，起纵销和横销的双重导向作用。装在排汽室前部左右两侧撑脚与台板之间。,7、外汽封,在转子穿出汽缸的部位配置有汽封，前汽封为防止、减少缸内汽封向外泄漏，防止高温蒸汽漏入轴承座致使轴承温度升高及润滑油
16、含水，低压侧汽封的作用是阻止空气漏入排气缸，破坏真空。,汽封的工作原理如图，汽缸内一部分蒸汽经250、275的内侧漏至腔室，前后汽封的腔体用外管路联通，根据汽轮机漏气量的大小，漏气排入大气或引至汽封冷却器，腔体中还有一小部分蒸汽继续通过汽封外侧漏至腔体，并经由上部冒汽管线及汽封端部件拍向大气。在腔体中加工有甩汽盘，利用它将漏汽甩向冒汽管,8、平衡活塞汽封,汽轮机在运行时会产生轴向推力，所以设置有平衡活塞，以抵消一部分轴向推力。,如图所示，在汽轮机运行时，各级叶片都有压差，加之转鼓不是等根径而是沿汽流方向逐渐增大，致使转子产生一个轴向推力F1；同时P1腔室的一部分蒸汽经过平衡活塞汽封漏至平衡腔室
17、P2，P2的压力小于P1，所以产生了一个与F1反方向的力F2，在它们共同作用下，轴向推力为F=F1-F2+F3，F3为联轴器的附加轴向推力。,9、油封环,油封环主要安装在前后轴承座靠汽缸侧端部，其作用是防止轴承座中飞溅的同油沿着转轴向外泄露，同时也能阻止汽封汽漏入轴承座 如图所示，油封环4、6分别装在轴承座上，轴承座内的油沿轴向向外漏时，通过甩油盘盘将油甩回轴承箱，一小部分油气接着沿轴向外漏，通过油封环的拦截，冷凝的润滑油通过回油孔7回到轴承向内,10、调节汽阀,调节汽阀的作用是调节进入汽轮机的蒸汽量，使机组受控参数符合要求。 调节汽阀主要由调节阀、传动机构和油动机三部分组成，调节汽阀包括阀杆
18、、阀梁、阀碟及阀座等,11、错油门与油动机,油动机与错油门的作用 油动机通过错油门将由调速器输出的二次油压信号转换成油缸活塞的行程，并通过杠杆系统操纵调节汽阀的开度，使进入汽轮机的蒸汽流量与所要求的流量或功率相适应。错油门从二次油路中得到信号，并控制作为动力的压力油进入油缸活塞的上腔或下腔。,油动机结构,油动机主要由错油门（件9），连接体（件6），油缸（件4）和反馈系统组成。双作用油动机由油缸体、活塞（件5），活塞杆（件3）及密封体组成，活塞杆上装有反馈导板（件2）及与调节汽阀杠杆相接的关节轴承（件1）。错油门的滑阀（件8）和套筒（件7）装在其壳体中，错油门滑阀的上端是转动盘（件16），转动盘
19、与弹簧座之间装有推力球轴承（件15），弹簧（件14）的作用力取决于与调节螺栓（件11）及杠杆（件10）的位置。,错油门的结构,二次油压的变化使错油门滑阀产生上、下运动，当二次油压升高时，滑阀上移，由接口（23）通入的压力油进入油缸活塞上腔，而下腔与回油口相通，于是活塞向下移动，并通过调节汽阀杠杆使调节汽阀开度增大。与此同时，反馈导板，弯曲杠杆（件12）将活塞的运动传递给杠杆（件10），杠杆便产生与滑阀反方向的运动使反馈弹簧力增加,于是错油门滑阀返回到中间位置。通过活塞杆上调节螺栓调整反馈导板的斜度，可改变二次油压与活塞杆行程之间的比例关系。图示的反馈导板是直线，二次油压与活塞行程是线性关系。若
20、反馈导板是特殊型线，则两者也可以是非线性关系,压力油从接口（23）进入错油门，并经其壳体内的通道，由进油口（25）进入滑阀中心，而后从转动盘中的径向、切向孔喷出，由于压力油从转动盘的切线方向连续喷出，所以使错油门滑阀产生旋转运动，通过螺钉（24）调节喷油量的大小，可改变滑阀的转动频率，这一频率可用专门的测量仪表在螺栓套（26）中测出。 为提高油动机动作的灵敏度。在错油门滑阀旋转的同时，又使其产生轴向振动，这是通过在滑阀下部的一只小孔（22）来实现的，滑阀每转动一圈该孔便与回油孔（20）接通一次。这时就有一部分二次油压排出，于是引起二次油压下降并导致滑阀下移，当滑阀继续旋转，小孔被封闭时，则滑阀
21、又上移，因此随着滑阀旋转，滑阀一直重复上述动作，这时，就有微量压力油反复进入油缸活塞上腔或下腔，使活塞及调节汽阀阀杆出现微小振动，从而使油动机对调节信号的响应不会迟缓，错油门滑阀的振幅可由螺钉（21）来调节。,12、危急遮断器,危急遮断器的作用是当汽轮机在运行中出现故障时，危急遮断器动作，将速关阀的速关油泄掉，使速关阀迅速关闭，切断汽轮机进汽。,危急遮断器结构及工作原理,危急遮断滑阀及其壳体（9）通过托架（2）装在前轴承座上，壳体内装有衬套（8、13），滑阀（5）可以在衬套中沿水平方向滑动。滑阀上有两个控制凸肩（11、12），衬套（8，13）与滑阀凸肩相应的端面起对凸肩的限位和油路的密封作用。
22、在危急保安装置未投入工作时，弹簧（10）使滑阀处于与衬套（13）端面接触的位置。滑阀的另一端是活塞（16），它的端部有一扁司和钩（17）的一端相连接，而钩的另一端插在汽轮机转子的两个凸肩之间。,1、杠杆 2、托架 3、通向速关阀的油口 4、回油口 5、滑阀 6、从实验滑阀来的压力油 7、活塞 8衬套 9、滑阀壳体 10、弹簧 11、控制凸肩 12、控制凸肩13、衬套 14、压力油进口 15、节流孔板 16、活塞 17、钩,在危急保安装置的滑阀处于工作位置（如上图所示）时，压力油从接口（14）流经节流孔板（15）形成速关油进入危急保安装置。由于活塞（16）的环形面积比凸肩（12）的环形面积小，使
23、得速关油作用在滑阀上的力大于弹簧的作用力。因此，控制凸肩（12）被紧密地压在衬套（8）的端面上，这样，回油口（4）被切断，速关油经油口流出壳体，通过启动装置进入速关阀。如果危急保安装置的油压下降，滑阀将被弹簧推向衬套（13）的端面，切断进油，同时将速关油与回油口接通，泄去速关油，使速关阀迅速关闭。危急保安装置可以通过以下途径动作： 手动：将杠杆（1）向下压 转子轴向位移：钩被转子的凸肩抬起 危急遮断器动作 上述情况均是切断压力油，同时泄掉速关油。,危急保安器,危机遮断器的结构如图7-10所示，在汽轮机转子前轴端部分按要求加工的径向孔中，装配有两只导向环（4、8），上面一只用螺纹套筒（2）压在转
24、子装配孔中的接触面上；下面一只由弹簧（9）压住，两只导向环中装入被弹簧压着的飞锤，飞锤中装有销（6），旋入螺纹套筒内的螺栓（1）使销不致落到另一侧。 若汽轮机转速升高到规定的动作转速时，飞锤和销的离心力克服弹簧力而使飞锤击出打在危急保安装置的拉钩上，引起速关阀关闭，汽轮机立即停机。,1、螺栓 2、螺纹套筒 3、导向片 4、导向环 5、飞锤 6、销 7、导向片 8、导向环 9、弹簧 10、螺钉,危急遮断器的作用是当汽轮机转速超过最高连续运行转速的9-11时，通过危急保安装置使汽轮机停机。,13、速关阀,速关阀是水平安装在汽轮机汽缸的进汽管路上，由阀体、滤网和油缸等部分组成。速关阀是新蒸汽管网和汽
25、轮机之间的主要关闭机构，在运行中当出现事故时，它能在最短时间内切断进入汽轮机的蒸汽。 新蒸汽经过蒸汽滤网阀锥，在这个阀锥中装有一只卸荷锥，由于它的面积相对阀锥要小得多，所以在速关阀开启时能够减少提升力。在卸荷阀开启后，阀锥后的压差减小，容易被开启。阀套中的衬套有一个轴向密封面，当速关阀全开后，阀杆和衬套之间就不会有漏汽，而阀门关闭时，阀杆和衬套之间的漏汽经排凝口排出。,油缸部分：速关阀是由油压控制的，开启过程是通过启动装置来操作的，压力油经过外侧接口通到活塞前面，使活塞克服弹簧力并将其压向活塞盘，而由启动装置的速关阀油通过内侧的接口进入活塞盘后面，速关油压力将活塞盘和活塞一起推到终点位置，阀门
26、也由阀杆提升而开启，这时活塞前的空间和启动装置中的回油口相通。如果危急,保安装置动作，速关油路中压力迅速下降，弹簧力大于活塞盘后油压力，于是活塞盘和阀杆、阀锥被迅速推向关闭位置，活塞盘后残留的部分速关油流入活塞和弹簧空间并经卸压口排出。,汽轮机盘车装置,如图所示，油缸3安装在汽轮机轴承座上，活塞4受油压的作用在油缸内上下移动，带动下部拉杆5、框架7、和插销，当插销与进入棘轮后，拖动棘轮与汽轮机转子一起转动。棘轮一般有24个齿，一次活塞每盘动一次，转子转15度。,油泵出来的高压油经过减压阀16整定后又经过减压阀12减压至0.8MPa送至活塞上腔。当电磁阀带电后，另一路油经过电磁阀16供至活塞下腔
27、，减压阀18用于调节活塞下腔油压。当活塞下腔油压P2活塞上腔压力P1时，活塞上行，盘动转子,汽轮机的级内损失,蒸汽在汽轮机的级内进行能量转换的过程中，在轮周上产生丁喷嘴损失、动叶损失和余速损失，对于不同结构形式的级，在不同的工作条件下，还将产生叶轮摩擦鼓风损失、漏汽损失、湿汽损失等称为级内损失,1、喷嘴及动叶损失,喷嘴损失和动叶损失是蒸汽流过喷嘴叶栅和动叶栅时产生的所有损失的总称，其数值应由制造研究部门的叶栅空气动力特性实验结果确定。根据各类不同喷晓叶栅在不同的工作条件下所得到实验结果综合分析，可将喷嘴损失及动叶损失分为以下几方面的损失。,1)叶型损失 叶片横断面周边所形成的几何形状称叶型。蒸
28、汽流过叶型表面时在表面形成附面层，附面层中层与层间有速度梯度而形成摩擦损失；当叶栅弯曲度较大时，叶栅出口的扩压区中附面层厚度增大并与壁面分离，形成叶型背弧出口部分的涡流区而造成能量损失；叶型的尾线有一定厚度，背弧与内弧面内的附面层速度不同，当汽流离开尾线时，产生汽流与尾线点的脱离，使不同速度的汽流互相交混形成一系列涡流组成的层边区，消耗能量造成损失。综上所述，附面层中摩擦损失、涡流损失、尾迹损失总称为叶型损失,2)端部损失 汽流流过叶栅流道时，在流道的顶壁和根部也要形成附面层而产生摩擦损失；在流道的这两个端面上由于内弧面上的压力大于背弧面上的压力，在此压差的作用下，端部附面层内的汽流除从叶型进
29、口流向出口外，还要作自内弧流向背弧的横向流动，并与背弧出口边增厚的附面层汇合形成涡流区，如图所示，上下端面形成的是两个对称且方向相反的涡流，消耗能量形成的损失称为端部损失，又称双涡流损失。,2、摩擦鼓风损失,汽轮机工作时，级内充满了蒸汽，蒸汽是具有粘滞性的实际气体当叶轮在级的前后隔板所形成的汽室中高速旋转时，叶轮表面会与蒸汽产生库擦而损失机械功同时，紧贴在叶轮表面的蒸汽微团随叶轮一起转动，它的圆周速度与相邻叶轮表面的圆周速度相近、而紧贴在汽缸或隔板表面蒸汽微团的速度等于零。这样蒸汽微团的圆周速度自叶轮表面至汽缸或隔板表面逐渐减小产生了速度梯度，使蒸汽微团之间也产生了摩擦、形成能量损失。此外、由
30、于靠近叶轮表面约蒸汽微团具有较大的线速度，因而其质量产生的离心力也较大，而靠近汽缸的蒸汽微团的线速度较小其质量产生的离心力也较小。这样蒸汽在叶轮两侧就形成丁由叶轮表面流向汽缸的涡流运动而增加了能量损失。叶轮表面速度梯度及双涡流形成的摩擦损失如图所示。,鼓风损失是由于不是全部动叶栅通道都有蒸汽流过而引起的。当蒸汽流量不够大而采用部分进汽时，只有沿汽流方向正对喷嘴出口的动叶栅通道中有工作蒸汽流过，其余动叶栅通道中没有工作蒸汽流入。没有蒸汽流过的动叶栅随叶轮旋转时，由于动叶栅的进口角大于出口角，会类似鼓风机那样产生将周围的非工作蒸汽从叶轮的一侧鼓向另一例而消耗机械功。同时，动叶栅每旋转一周只有经过部
31、分进汽的喷嘴工作弧段部位时，才有蒸汽流过，工作蒸汽流首先把滞留在动叶栅通道中的蒸汽驱出，动叶栅离开喷嘴工作弧段时，抽吸主汽流也会引起汽流动能的损失。以上的损失称为鼓风损失。为了减少鼓风损失，通常在非工作曲弧段上装护罩，将动叶栅罩在中间，可以便鼓风区域缩小，达到减轻鼓风损失的目的。,右图为常见级内漏汽情形示意图。部分蒸汽通过隔板汽封漏入叶轮与隔板间的汽室中；汽室中的蒸汽可能通过喷嘴和叶根之间的径间隙，漏入动叶栅流道内而扰乱了动叶栅中的主汽流造成损失；带有反动度的冲动级，在动叶栅顶部有一部分蒸汽不通过动叶栅流道作功，而从叶顶袖间隙中流至级后造成损失；叶轮开有平衡孔时，由喷嘴出口汽流的抽吸作用，会有
32、部分蒸汽经乎衡孔自轮后流至轮前，其流动方向与主汽流流动方向相反，也可能因级有反动度，部分蒸汽又会经平衡孔由叶轮前流向叶轮后等。级中的漏汽现象是相当复杂的。,3、湿汽损失,当级工作在湿蒸汽区域时，由于下列一些原因，会产生能量损失。 1)湿蒸汽中会析出水滴，使作功的蒸汽量减少。 2)由于水滴的比重比蒸汽比重要大几倍，当湿蒸汽在级内进行能量转换、膨胀加速时，水滴所获得的速度为蒸汽的速度的10一13，因而造成两者之间的摩擦和碰撞损耗一部分动能。 3)在湿蒸汽进入动叶栅时，水滴的速度较小，其相对速度的方向角与叶栅进口结构角相差很大，使水滴撞击在动叶片的背弧上，对动叶产生制动作用。为克服水滴的制动力，就要
33、损耗一部分机械功。 4)水滴撞击在动叶栅上会产生散射，这就进一步加大了水滴与蒸汽之间的摩擦而损耗蒸汽的部分动能。 由湿蒸汽引起的能量损失称为湿汽损失。蒸汽的湿度愈大，所含的水滴愈多，湿汽损失也相应增大。 湿蒸汽除了引起能量损失，降低级效率外，其中的水滴还会撞击动叶栅的进口边，产生机械损伤，称为冲蚀。轻微的冲蚀使动叶栅表面变得粗糙，进而在叶片表面形成密集的小坑，使蒸汽在动叶栅内的流动损失增大。长期严重的冲蚀将使动叶栅进口边金属脱落而呈锯齿状。由于水滴运动时受离心力作用动叶栅顶部蒸汽的湿度较大同时动叶栅顶部的圆周速度较大因此动叶栅顶部附近的进汽侧背弧上的冲蚀最为严重。,为减轻湿汽损失和防止叶片受冲
34、蚀，已采用各种夫湿装置，尽可能地把汽流中的水滴分离出来。去湿装置的结构形式较多，最常用的是夫湿槽，它利用喷嘴出口汽流圆周速度分量产生的离心作用、将水滴甩入去湿漕汇集后由汽缸下部的疏水孔排出。有些汽轮机的级在喷嘴叶栅顶部铸缝处加工一道骑吸湿槽，或在空心喷嘴叶栅的出口边开一条吸湿缝。它们经过隔板外环内的环形室与凝汽器相遇，利用凝器内的负压将喷嘴叶栅表面的水膜吸入凝汽器。,为了防止湿蒸汽的冲蚀，应尽可能提高叶片的抗冲蚀能力。例如可在受冲蚀的部位镶焊硬质合金，或进行一些表面处理，以提高叶片表面的硬度。,5、余速损失,汽轮机的任一中间级的位置是本级的喷嘴叶栅与上级的动叶栅相邻，而本级的动叶栅又与下一级的
35、喷嘴叶栅接壤。余速损失是指本级中以绝对速度C2排出的蒸汽余速动能子,这部分能量未能参加本级作功造成损失，称为余速损失。,3、漏汽损失,级在工作时固定喷嘴叶栅的隔板或汽缸是静止的，叶轮、主轴或转鼓作高速旋转，动静部分间有间隙d级的喷嘴和动叶前后存在着压差(P0)，则有部分蒸汽通过各种间隙统过隔板和动叶流走不参与主汽流作功由此而形成的损失称为漏汽损失。,第四章 汽轮机附属设备,1、抽气器 抽气器的任务是将漏入凝汽器内的空气和蒸汽中所含的不凝汽气体连续不断地抽出，保持凝汽器始终在高度真空下运行。抽气器运行状况的优劣，影响着凝汽器内真空度的大小，对机组的安全，经济运行起着重要的作用。,抽气器的工作原理
36、,下图喷射式抽气器的示意图，它由喷嘴A，混合室B，扩压管C组成，工作介质通过喷嘴A，由压力能转变为速度能，便在混合室中形成了高于凝汽器内的真空，达到把气、汽混合物从凝汽器中抽出的目的。为了把从凝汽器中抽出的气、汽混合物排入大气，在混合室之后设有扩压管C，把工质的速度能再转变为压力能，以略高于大气压力将混合物排入大气。抽气器的整个工作过程可分为三个阶段，如图7-18所示的1-1断面以前为介质在喷嘴内的膨胀增速阶段；在1-1与2-2断面之间是工质与混合室内的汽、气混合物相混合阶段；在2-2与4-4断面之间是超音速流动的压缩阶段；断面3-3为超音速流动转变为亚音速流动的过渡断面；3-3与4-4断面为
37、亚音速流动的扩压段。当工质流至4-4断面以外，其压力上升至略高于大气压力而排入大气。,抽气器分射汽抽气器和射水抽气器，以过热蒸汽为工作介质的抽气器叫射汽抽气器，以水作为工作介质的抽气器称为射水式抽气器。 1、启动抽气器 启动抽气器的任务，是在汽轮机启动前抽出汽轮机和凝汽器内的大量空气，使凝汽器内加快建立真空的速度，缩短机组的启动时间。另外，在运行中当汽轮机真空系统严重漏汽，凝汽器内真空度下降至80KPa以下时，可临时投入启动抽气器，维持机组的运行，待漏汽消除后再将其停止。启动抽气器的特点是抽气量大，结构简单。其缺点是建立的真空较低，工质不能回收，直接排入大气，热损失大，不经济，所以，在运行中一
38、般情况下不使用启动抽气器，只将它作为一种备用设备。启动抽气器能够达到的真空度一般只有80KPa左右，只有当凝汽器内的真空低于80KPa时才可投入启动抽气器。若凝汽器内真空高于启动抽气器的最高真空时，不得投入启动抽气器。启动抽气器的工作原理和构造与图7-18所示的喷射式抽气器基本相同。 2、主抽气器 主抽气器一般是由两只射汽抽气器和两个冷却器组成的，称为二级抽气器。在大机组中一般都使用三级抽气器，其工作原理与二级抽气器相同。如图7-19所示，由新蒸汽管或压力适当的抽汽管，将蒸汽引至抽气器喷嘴，蒸汽进入喷嘴后开始膨胀加速而进入混合室中，在混合室中形成了高度的真空，从而把凝汽器内的气、汽混合物抽了出
39、来，在混合室内与高速汽流掺混后进入扩压管中。气、汽混合物在扩压管中流速降低，压力逐渐升高，当压力升至凝汽器压力与大气压力中间的某一数值时，便排入第一级抽气器的冷却器中，蒸汽在冷却器中绝大部分被冷却凝结成疏水，未凝结成疏水的气、汽混合物混合物经连通管进入第二级，被第二级抽气器的扩压管压缩至比大气压力稍高的压力，再排入第二级的蒸汽冷却器，在冷却器中绝大部分蒸汽被冷却凝结成疏水，剩余的少量气、汽混合物排入大气中。 主抽气器冷却器是采用凝结水泵出口管的凝结水作冷却水的，吸收工作蒸汽的凝结潜热和回收工质，使从凝汽器中抽出的气、汽混合物还能得到再冷却，保证抽气器在高效率下工作。汽轮机启动、停机或低负荷运行
40、时，由于凝汽器内的凝结水量过少，不能满足抽气冷却器的需要，因此，在抽气冷却器出口管上增设了凝结水再循环管。当抽气冷却器通过的冷却水量不足时，即可开放凝结水再循环阀，使部分或全部凝结水再回至凝汽器中冷却、循环使用,2、水环式真空泵,在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中指示的方向顺时针旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的上部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的下部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有一定的插入深度）。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的上部0为起点，那么叶轮在旋转前180时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。,