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汽輪機簡介
更新時間:2022-08-27 15:58:42
汽輪機是一種以具有一定溫度和壓力的水蒸汽為工質,將熱能轉變為機械能的回轉式原動機。它在工作時先把蒸汽的熱能轉變為動能,然后再將蒸汽...
汽輪機是一種以具有一定溫度和壓力的水蒸汽為工質,將熱能轉變為機械能的回轉式原動機。它在工作時先把蒸汽的熱能轉變為動能,然后再將蒸汽的動能轉變為機械能。其中中小型汽輪機(50mw以下)廣泛應用在水泥廠、鋼廠、化工廠、糖廠等余熱發電機組,以及垃圾發電、生物發電領域。本文******介紹中小型汽輪機。

1.基本工作原理

將水泵入鍋爐加熱,使之轉變成高壓高溫的蒸汽,進入汽輪機經過一系列的靜止葉片和轉動葉片使蒸汽膨脹,蒸汽的壓力、溫度不斷降低,速度不斷增加,使蒸汽的熱能轉化為機械能,帶動發電機(或其它機械)。然后將汽輪機的排汽冷凝成水并泵回鍋爐進入下次循環。

為了提供單機容量和循環效率,給水回熱循環和中間再熱循環在已成為大功率汽輪機裝置的基本循環。利用各級汽輪機抽出的主蒸汽加熱補給水,隨后在進一步膨脹之前對已經部分膨脹的蒸汽再加熱。

在汽輪機中蒸汽的動能到機械能的轉變都是通過上述兩種不同作用原理來實現的。通常我們將利用沖動原理做功的汽輪機稱為沖動式汽輪機,將利用反動原理做功的汽輪機稱為反動式汽輪機。

2.汽輪機基本技術要求

出力:能經常達到銘牌(或批準的)出力和較高的效率,主要運行參數在規定范圍之內,油質良好。

振動測量分軸承座振動(瓦振)和軸振動,目前國內中小型汽輪機12~50mw通常測的是軸振,小于12mw汽輪機通常測的軸承座上的振動值。

gbt11348.2規定50mw以上軸振動限值,50mw及以下參考:

區域界線

a/b

b/c

c/d

軸相對位移峰值

(單位:峰-峰值μm)

80

120~165

180~260

評定:

區域a(<80):新投產機組,振動通常在此范圍。

區域b(80~120):可不受限長期運行;

區域c(165~180):不宜長期連續運行,適當機會采取補救措施;

區域d(>260):視為振動故障,立即采取措施補救。

軸承座上的振動要求:一般正常運行時******振動應小于<25~30μm(全振幅),******不應超過50μm(全振幅),一般振動報警設定在80~150μm之間。

     (3)各儀表指示正常,標準儀表包括溫度、壓力、油位儀表等,監控儀表包括轉速、負荷、軸向位移、振動、閥門開度等。

4)調速系統、控制系統、保護系統完好;

  (5)輔助設備能正常投入運行。      

3.汽輪機結構簡介

汽輪機由本體部分輔助系統和輔助設備組成。

1)汽輪機本體:靜子、轉子、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;轉子主要由動葉、葉輪、主軸、汽封套、聯軸節及緊固件等旋轉部件。

汽缸:除了安裝靜子外,***重要的一個作用是將蒸汽和大氣隔開,形成能力轉換的環境,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子中心一致,******汽缸能自由膨脹,使轉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。國產的中小型汽輪機的汽封都采用薄片型和高低齒型迷宮汽封。汽封環分成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子重量,并確定轉子在旋轉時的徑向位置。推力軸承主要承受轉子的軸向推力,確定轉子的軸向位置。目前國內汽輪機軸瓦普遍采用巴氏合金材料澆注而成。

 

2)輔助系統:調速系統、505控制系統、保安系統、油系統、主汽門、儀表等;

調速系統:調速系統是汽輪機的重要組成部分,其作用是調節汽輪機的進汽量,滿足電網系統負荷變化的需要,當汽輪機的負荷和參數發生變化時,能控制轉速在允許范圍內;主要由主油泵、調節機構、調速器、調節氣門及配汽機構等部件組成,其中調節機構由氣動閥、油動機及滑閥、壓力變換器、錯油門組成;調節氣門及配汽機構是調速系統的執行機構,由凸輪軸、軸承、凸輪、聯接裝置、彈簧傳動裝置、閥桿、閥蝶、滑套等部件組成。。

505控制系統:505控制系統主要機構有505控制器、閥位控制器(spc)、電液轉換器組成, 小型汽輪機采用美國的505控制器,也是deh的控制范疇,與505/505e配套使用的電液轉換器為兩種:voith和cpc。美國woodward 505數字控制器是專門為蒸汽透平壓縮機而設計的一種調速裝置,它可以接收頻率信號、模擬信號、接點信號等,還可以輸出接點信號、模擬信號等。通過組態可以組成多種啟動方式,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等上位機實現通訊。

保安系統: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,設有手動及電動停機按鈕、超速試驗滑閥、危急遮斷器試驗滑閥。

主氣門:目前國內小型汽輪機使用自動主氣門和半自動主氣門。其中自動主氣門配套自動關閉器(速關閥),自動關閉器(速關閥)是控制主汽門開啟和關閉的控制機構;由殼體、滑閥、彈簧、活塞環、傳動機構、聯接裝置及主汽門活動裝置等部件組成。

油系統:根據汽輪機油系統的作用,一般將油系統分為潤滑油系統和調節(保護)油系統兩個部分。潤滑油系是向機組軸承和各轉動部件提供潤滑油,調節油系一是向調速系統提供壓力油,二是向保安系統提供壓力油。油系統主要包括:主油泵、注油器、主油泵啟動排油閥、高壓油泵、交流直流潤滑油泵、主油箱、冷油器、濾油器、潤滑油壓力控制器以及各油路管道等。

 

3)輔助設備:通常包括凝汽器、冷油器、除氧器、凝結水泵等循環水系統、真空系統、冷卻系統等。

4.常見中小型汽輪機類型

1)凝汽式汽輪機.

進入汽輪機做功的蒸汽,除少量的漏氣外,全部或大部分排入凝汽器的汽輪機稱為凝汽式汽輪機。蒸汽全部排入凝汽器的汽輪機又稱純凝汽式汽輪機;采用回熱加熱系統,除部分抽汽外,大部分蒸汽排入凝汽器的汽輪機,稱為凝汽式汽輪機。

型號舉例:n 9-3.43/435

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

汽輪機排汽中的非凝結氣體(主要是空氣)由抽氣器抽出,啟動和運行時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使用。但嚴重缺水地區的電廠,也用空冷式凝汽器。

2)抽氣式汽輪機(抽凝式)

由汽輪機中間級抽出一部分蒸汽供給用戶,即在發電的同時還供熱的汽輪機,也稱為抽凝式汽輪機。根據用戶需要可以設計成一次調節抽汽式或二次調節抽汽式。一次調節抽汽式汽輪機,又稱單抽汽式汽輪機。

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

型號:cc12-3.43/0.98/0.49表示二次調節抽汽式汽輪機(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。

抽氣式汽輪機由高壓部分和低壓部分組成,相當于一臺背壓式汽輪機與一臺凝汽式汽輪機的組合。新汽進入高壓部分作功,膨脹至一定壓力后分為二股,一股抽出供給熱用戶,一股進入低壓部分繼續膨脹作功,***后排入凝汽器。抽汽壓力設計值根據熱用戶需要確定,并由調壓器控制,以維持抽汽壓力穩定。單抽汽式汽輪機的功率為高、低壓部分所生產功率之和,由進汽量和流經低壓部分蒸汽量所決定。調節進汽量可以得到不同的功率。因此,在一定范圍內,可同時滿足熱、電負荷需要。

      從中間級抽出蒸汽供給熱用戶的汽輪機。抽汽壓力根據用戶的需要和產品系列化的要求而確定,能在一定范圍內調整.

3)背壓式汽輪機

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

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

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

4)抽汽背壓式汽輪機

抽汽背壓式汽輪機是從背壓式汽輪機的中間級抽取部分蒸汽,供需要較高壓力等級的熱用戶,同時保持一定背壓的排汽,供需要較低壓力等級的熱用戶使用的汽輪機。這種機組的經濟性與背壓式機組相似,設計工況下的經濟性較好,但對負荷變化的適應性差。

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

性能特點:

1、適用于各種進汽參數、抽汽參數。

2、廣泛用于自備電站、余熱利用、制糖、造紙、石油、化工等行業,在發電的同時,提供一定的低一級參數蒸汽用于供暖或工業生產。

3、對于既需要電力,又需要熱負荷做較大幅度調整的企業特別適用。

4、電力和工業用汽、電負荷和熱負荷均可自行調整。

5、也可在純背壓零抽汽的工況下運行。

5)補氣凝氣式汽輪機

 補汽凝氣式汽輪機,是凝汽式汽輪機的一種,比普通凝汽式汽輪機多進一股低壓蒸汽補汽式汽輪機除了主蒸汽從主汽門和調節門進入汽輪機發電外,還有一路低壓蒸汽從汽輪機中間級進入汽輪機發電,從而利用低壓蒸汽增大了發電量,提高利用效率,也稱為中間再熱式。

型號:bn9-1.0/380/180表示為補汽凝氣式汽輪機(bn),額定功率9mw,進氣壓力1.0mpa,進氣溫度380℃,補氣溫度180℃。

 補汽式汽輪機多適用于水泥、化工、石油、冶金、焦化等行業的自備電站或中小型發電廠行業,能有效利用生產流程中的廢蒸汽等低參數能源。

 

5.參考資料

gb/t5578-2007 固定式發電用汽輪機規范

gbt 11348.1-2007 旋轉機械轉軸徑向振動的測量和評定 第1部分

gbt 11348.2-2007 旋轉機械轉軸徑向振動的測量和評定 第2部分

dlt 824-2002    汽輪機電液調節系統性能驗收導則

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