汽轮机概述
汽轮机的概念
概念：汽轮机是一种将蒸汽的热能转换成机械能的蒸汽动力装置，又称为蒸汽透平; 汽轮机是以蒸汽为工质的旋转式机械，主要用作发电原动机，也用来直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等，还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要; 特点：功率大、转速高、运行平稳、热经济性高、易损件少，运行安全可靠，调速方便、振动小、噪音小等;
汽轮机的工作原理
1、具有一定温度T和压力P的蒸汽锅炉或核反应堆首先进入固定不动的喷嘴也称静叶，蒸汽在喷嘴内膨胀，蒸汽的压力P、温度T不断降低，速度V增大，形成一股高速汽流，蒸汽的热能转化为动能; 2、高速汽流流经动叶也称叶片做功，动叶片带动汽轮机转子以一定的速度均匀转动，蒸汽的动能转化为机械能;
能量转换过程：蒸汽在汽轮机中，能量转换包括2个阶段，如图1所示：
图1 汽轮机能量转换过程
汽轮机的分类
汽轮机的类别和型式很多，可按工作原理、主蒸汽进汽参数、热力特性、结构类型、转速、用途等几个方面进行分类如表1所示;
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1、按工作原理分类
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1冲动式汽轮机：各级按照冲动原理设计，蒸汽主要在静叶喷嘴叶栅槽道中膨胀，在动叶叶栅槽道中主要改变流动方向，只有少量膨胀; 2反动式汽轮机：各级按冲动和反动原理设计，蒸汽在静叶喷嘴叶栅槽道和动叶叶栅槽道中都发生膨胀，且膨胀程度相等;
备注：调节级采用冲动级，其它级均为反动级;
3冲动反动组合式汽轮机：转子各级动叶片既有冲动级又有反动级;
2、按主蒸汽进汽参数分类
1低压汽轮机：压力小于Mpa～
2中压汽轮机：压力为～Mpa2~4 MPa
3次高压汽轮机：压力为5~6 MPa
4高压汽轮机：压力为～Mpa6~12Mpa
5超高压汽轮机：压力为～Mpa12~14 MPa
6亚临界压力汽轮机：压力为～Mpa16～18 MPa
7超临界压力汽轮机：压力大于Mpa
8超超临界压力汽轮机：压力大于32 Mpa
3、按热力特性分类
1凝汽式汽轮机N：蒸汽在汽轮机内做功后，乏汽排汽在低于大气压力的真空状态下全部排入凝汽器，凝结成水;
备注：有些小汽轮机没有回热系统，称为纯凝汽式汽轮机;
2背压式汽轮机B：蒸汽在汽轮机内做功后，乏汽排汽在高于大气压力的状态下供热用户使用，没有布置凝汽器用于乏汽的冷凝;
备注：若乏汽排汽作为其它中低压汽轮机的新汽时，称为前置式汽轮机;
3抽汽凝汽式汽轮机调节抽汽式汽轮机：在汽轮机的级间某一位置抽出部分蒸汽，调整压力后对外供热，其余蒸汽在汽轮机内做功，做功后乏汽排汽在低于大气压力的真空状态下全部排入凝汽器，凝结成水;
4抽气背压式汽轮机：在汽轮机的级间某一位置抽出部分蒸汽，供热用户使用，其余蒸汽在汽轮机内做功，做功后乏汽排汽在高于大气压力的状态下供热用户使用，没有布置凝汽器用于乏汽的冷凝;
备注：调节抽汽和排汽都供热用户使用;
5中间再热式汽轮机：新汽在高压缸做功后，进入锅炉再热器再热，经过再热后的高压缸排汽进一步进入低中压缸做功，最后乏汽排汽在低于大气压力的真空状态下全部排入凝汽器，凝结成水;
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a凝汽式汽轮机b背压式汽轮机c抽汽凝汽式汽轮机
图2 汽轮机分类
4、按汽流方向分类
1轴流式汽轮机：组成汽轮机的各级叶栅沿轴向依次排列，汽流方向的总趋势是轴向
的，绝大多数汽轮机都是轴流式汽轮机;
2辐流式汽轮机：组成汽轮机的各级叶栅沿半径方向依次排列，汽流方向的总趋势是半径方向的;
5、按用途分类
1电站汽轮机：用来发电或热电联产的汽轮机，汽轮机转速恒定，也称为恒速汽轮机；主要采用凝汽式汽轮机，也采用同时供热供电的抽汽式、背压式汽轮机；如图3所示;
2工业汽轮机：用于拖动风机、水泵、油泵等转动机械，其运行速度经常是变动的，也称为变转速汽轮机;
3船用汽轮机：用于船舶的动力装置，驱动螺旋桨；为适应倒车的需要，其转动方向是可变的;
6、按汽缸的数目分类
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1单缸汽轮机
2双缸汽轮机
3多缸汽轮机
图3电站汽轮机工作简易示意图
7、按排汽冷却方式分类
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1水冷湿冷汽轮机：汽轮机排汽由循环水通过冷凝器冷却，凝结成水;
2空冷干冷汽轮机：采用空气风带走凝汽器废热的汽轮机；汽轮机排汽经空气直接冷却或间接冷却，凝结成水，常用于缺水富煤地区;
8、按燃料分类
1火电汽轮机：燃用化石燃料煤、石油、天然气等;
2核电汽轮机：核燃料;
图4 简单蒸汽循环汽轮机示意图
9、按热力循环方式分类
1简单循环汽轮机：以蒸汽为单一工质进行发电，如图4所示;
2燃气-蒸汽联合循环：以燃气轮机的排气高温烟气作为热源，进入余热锅炉加热水形成一定温度和压力的水蒸汽，水蒸汽进入汽轮机进行发电;
10、按转速分类
1低速汽轮机：n＜3000 r/min
2中速汽轮机：n＝3000 r/min
3高速汽轮机：n＞3000 r/min
由于发电机的极数只能成对增加或减小，大型汽轮机的转速通常选用两档：
1对于50Hz电网：3000 r/min或1500 r/min；
2对于60Hz电网：3600 r/min或1800 r/min;
3000 r/min和3600 r/min称为全转速机组,1500 r/min和1800 r/min称为半转速机组；工业用、给水泵小汽轮机，最高转速可达12000r/min变转速;
汽轮机的型号
汽轮机型号表示汽轮机基本特性，我国目前采用汉语拼音和数字来表示汽轮机型号，其型号组成方式如图5所示；表2给出了我国常用汽轮机型式号，表3给出了我国常用汽轮机型号中蒸汽参数表示法;
图5汽轮机型号的表示方法
例一：537/537-2型汽轮机
含义：300MW凝汽式汽轮机，主蒸汽压力为，温度为537oC，再热蒸汽温度537oC，中间再热凝汽式汽轮机，属第二次变型设计;
例二：N100-90/535型汽轮机
含义：100MW凝汽式汽轮机，主蒸汽压力为MPa，温度为535oC;相册加工设备
表2 汽轮机型式代号
表3汽轮机型号中蒸汽参数表示法
1、：3MW凝汽式汽轮机，主蒸汽压力为MPa;
2、：12MW抽汽式汽轮机，主蒸汽压力为MPa，高压抽汽压力为MPa，低压抽汽压力为MPa;
3、：12MW两次调整抽汽式汽轮机，主蒸汽压力为，一级抽汽压力为MPa、二级抽汽压力为MPa;
4、：3MW背压式汽轮机、主蒸汽压力为，背压为MPa;
5、：12MW抽汽背压式汽轮机、主蒸汽压力为MPa、抽汽压力为MPa、背压为MPa;
