汽轮机简介

             ——乐山仁智机电有限公司 编制

汽轮机是一种以具有一定温度和压力的水蒸汽为工质，将热能转变为机械能的回转式原动机。它在工作时先把蒸汽的热能转变为动能，然后再将蒸汽的动能转变为机械能。其中中小型汽轮机（50mw以下）广泛应用在水泥厂、钢厂、化工厂、糖厂等余热发电机组，以及垃圾发电、生物发电领域。本文重点介绍中小型汽轮机。

1.基本工作原理

将水泵入锅炉加热，使之转变成高压高温的蒸汽，进入汽轮机经过一系列的静止叶片和转动叶片使蒸汽膨胀，蒸汽的压力、温度不断降低，速度不断增加，使蒸汽的热能转化为机械能，带动发电机（或其它机械）。然后将汽轮机的排汽冷凝成水并泵回锅炉进入下次循环。

为了提供单机容量和循环效率，给水回热循环和中间再热循环在已成为大功率汽轮机装置的基本循环。利用各级汽轮机抽出的主蒸汽加热补给水，随后在进一步膨胀之前对已经部分膨胀的蒸汽再加热。

在汽轮机中蒸汽的动能到机械能的转变都是通过上述两种不同作用原理来实现的。通常我们将利用冲动原理做功的汽轮机称为冲动式汽轮机，将利用反动原理做功的汽轮机称为反动式汽轮机。

2.汽轮机基本技术要求

1. 出力：能经常达到铭牌(或批准的)出力和较高的效率，主要运行参数在规定范围之内，油质良好。

2. 振动测量分轴承座振动（瓦振）和轴振动，目前国内中小型汽轮机12～50mw通常测的是轴振，小于12mw汽轮机通常测的轴承座上的振动值。

gbt11348.2规定50mw以上轴振动限值，50mw及以下参考：

评定：

区域a（＜80）：新投产机组，振动通常在此范围。

区域b（80～120）：可不受限长期运行；

区域c（165～180）：不宜长期连续运行，适当机会采取补救措施；

区域d（＞260）：视为振动故障，立即采取措施补救。

轴承座上的振动要求：一般正常运行时最大振动应小于＜25～30μm（全振幅），最大不应超过50μm（全振幅），一般振动报警设定在80~150μm之间。

     （3）各仪表指示正常，标准仪表包括温度、压力、油位仪表等，监控仪表包括转速、负荷、轴向位移、振动、阀门开度等。

（4）调速系统、控制系统、保护系统完好；

  （5）辅助设备能正常投入运行。      

3.汽轮机结构简介

汽轮机由本体部分辅助系统和辅助设备组成。

（1）汽轮机本体：静子、转子、滑销、轴承轴瓦、盘车装置、底座等。其中静子主要由汽缸、气缸螺栓、蒸汽室、喷嘴室、隔板、隔板套、汽封等；转子主要由动叶、叶轮、主轴、汽封套、联轴节及紧固件等旋转部件。

汽缸：除了安装静子外，最重要的一个作用是将蒸汽和大气隔开，形成能力转换的环境，故汽缸的密封性要求很高，汽缸外面包裹保温层。汽缸根据所处位置不同可以分为高压缸、中压缸、低压缸。

滑销：其作用为保持汽缸和转子中心一致，保证汽缸能自由膨胀，使转子和静子部分轴向和径向间隙符合要求。滑销包括横销、纵销和立销以及抓猫等。

汽封：其作用为减少漏气，分为前汽封、后汽封、隔板汽封、叶顶汽封。国产的中小型汽轮机的汽封都采用薄片型和高低齿型迷宫汽封。汽封环分成4~6块，装在汽封体上用弹簧片压紧。

轴承：主要由轴承座和轴瓦组成，根据安装位置和作用不同分为前径向轴承、后径向轴承、推力轴承三种。径向轴承主要支撑转子重量，并确定转子在旋转时的径向位置。推力轴承主要承受转子的轴向推力，确定转子的轴向位置。目前国内汽轮机轴瓦普遍采用巴氏合金材料浇注而成。

（2）辅助系统：调速系统、505控制系统、保安系统、油系统、主汽门、仪表等；

调速系统：调速系统是汽轮机的重要组成部分，其作用是调节汽轮机的进汽量，满足电网系统负荷变化的需要，当汽轮机的负荷和参数发生变化时，能控制转速在允许范围内；主要由主油泵、调节机构、调速器、调节气门及配汽机构等部件组成，其中调节机构由气动阀、油动机及滑阀、压力变换器、错油门组成；调节气门及配汽机构是调速系统的执行机构，由凸轮轴、轴承、凸轮、联接装置、弹簧传动装置、阀杆、阀蝶、滑套等部件组成。。

505控制系统：505控制系统主要机构有505控制器、阀位控制器（spc）、电液转换器组成, 小型汽轮机采用美国的505控制器，也是deh的控制范畴，与505/505e配套使用的电液转换器为两种：voith和cpc。美国woodward 505数字控制器是专门为蒸汽透平压缩机而设计的一种调速装置，它可以接收频率信号、模拟信号、接点信号等，还可以输出接点信号、模拟信号等。通过组态可以组成多种启动方式，按任何斜坡控制方式升速、降速，还可以通过rs-232、422或485接口与dcs、esd等上位机实现通讯。

保安系统：主要由飞锤式危急遮断器、危急遮断油门、危急遮断杠杆、保安操纵箱、超速限制滑阀等组成。在保安操纵箱中，设有手动及电动停机按钮、超速试验滑阀、危急遮断器试验滑阀。

主气门：目前国内小型汽轮机使用自动主气门和半自动主气门。其中自动主气门配套自动关闭器（速关阀），自动关闭器（速关阀）是控制主汽门开启和关闭的控制机构；由壳体、滑阀、弹簧、活塞环、传动机构、联接装置及主汽门活动装置等部件组成。

油系统：根据汽轮机油系统的作用，一般将油系统分为润滑油系统和调节（保护）油系统两个部分。润滑油系是向机组轴承和各转动部件提供润滑油，调节油系一是向调速系统提供压力油，二是向保安系统提供压力油。油系统主要包括：主油泵、注油器、主油泵启动排油阀、高压油泵、交流直流润滑油泵、主油箱、冷油器、滤油器、润滑油压力控制器以及各油路管道等。

（3）辅助设备：通常包括凝汽器、冷油器、除氧器、凝结水泵等循环水系统、真空系统、冷却系统等。

4.常见中小型汽轮机类型

（1）凝汽式汽轮机.

进入汽轮机做功的蒸汽，除少量的漏气外，全部或大部分排入凝汽器的汽轮机称为凝汽式汽轮机。蒸汽全部排入凝汽器的汽轮机又称纯凝汽式汽轮机；采用回热加热系统，除部分抽汽外，大部分蒸汽排入凝汽器的汽轮机，称为凝汽式汽轮机。

型号举例：n 9-3.43/435

说    明:汽轮机类型为凝汽式（n），额定功率9mw，主蒸汽压力为3.43mpa，主蒸汽进气温度为435℃。

汽轮机排汽中的非凝结气体（主要是空气）由抽气器抽出，启动和运行时必须维持一定的真空度。最常用的凝汽器为径流冷却方式（水冷）。冷却水排入冷却水池或冷却水塔降温后再循环使用。但严重缺水地区的电厂，也用空冷式凝汽器。

（2）抽气式汽轮机（抽凝式）

由汽轮机中间级抽出一部分蒸汽供给用户，即在发电的同时还供热的汽轮机，也称为抽凝式汽轮机。根据用户需要可以设计成一次调节抽汽式或二次调节抽汽式。一次调节抽汽式汽轮机，又称单抽汽式汽轮机。

型号：c12-4.9/0.98表示一次调节抽汽式汽轮机（c），额定功率为12mw，初压4.9mpa，抽气压力为0.98mpa；

型号：cc12-3.43/0.98/0.49表示二次调节抽汽式汽轮机（cc），额定功率为12mw，初压为3.43mpa，一次抽气压力为0.98mpa，二次抽气压力为0.49mpa。

抽气式汽轮机由高压部分和低压部分组成，相当于一台背压式汽轮机与一台凝汽式汽轮机的组合。新汽进入高压部分作功，膨胀至一定压力后分为二股，一股抽出供给热用户，一股进入低压部分继续膨胀作功，最后排入凝汽器。抽汽压力设计值根据热用户需要确定，并由调压器控制，以维持抽汽压力稳定。单抽汽式汽轮机的功率为高、低压部分所生产功率之和，由进汽量和流经低压部分蒸汽量所决定。调节进汽量可以得到不同的功率。因此，在一定范围内，可同时满足热、电负荷需要。

      从中间级抽出蒸汽供给热用户的汽轮机。抽汽压力根据用户的需要和产品系列化的要求而确定，能在一定范围内调整.

（3）背压式汽轮机

排汽压力大于大气压力的汽轮机称为为背压汽轮机。排汽可用于供热或供给原有中、低压汽轮机以代替老电厂的中、低压锅炉。当背压汽轮机用于供给原有中、低压汽轮机以代替老电厂的中、低压锅炉时，又被称为前置式汽轮机，

 型号：b6-3.43/0.49表示背压式汽轮机（b），额定功率为6mw，进气压力为3.43mpa，排气压力为0.49mpa。

背压式汽轮机的排汽压力高,蒸汽的焓降较小,与排汽压力很低的凝汽式汽轮机相比，发出同样的功率，所需蒸汽量为大，因而背压式汽轮机每单位功率所需的蒸汽量大于凝汽式汽轮机。

（4）抽汽背压式汽轮机

抽汽背压式汽轮机是从背压式汽轮机的中间级抽取部分蒸汽，供需要较高压力等级的热用户，同时保持一定背压的排汽，供需要较低压力等级的热用户使用的汽轮机。这种机组的经济性与背压式机组相似，设计工况下的经济性较好，但对负荷变化的适应性差。

型号：cb12-4.9/1.18/0.17表示抽背式汽轮机（cb），额定功率为12mw，进气压力4.9mpa，抽气压力1.18mpa，排气压力0.17mpa。

性能特点：

1、适用于各种进汽参数、抽汽参数。

2、广泛用于自备电站、余热利用、制糖、造纸、石油、化工等行业，在发电的同时，提供一定的低一级参数蒸汽用于供暖或工业生产。

3、对于既需要电力，又需要热负荷做较大幅度调整的企业特别适用。

4、电力和工业用汽、电负荷和热负荷均可自行调整。

5、也可在纯背压零抽汽的工况下运行。

（5）补气凝气式汽轮机

　补汽凝气式汽轮机，是凝汽式汽轮机的一种，比普通凝汽式汽轮机多进一股低压蒸汽补汽式汽轮机除了主蒸汽从主汽门和调节门进入汽轮机发电外，还有一路低压蒸汽从汽轮机中间级进入汽轮机发电，从而利用低压蒸汽增大了发电量，提高利用效率，也称为中间再热式。

型号：bn9-1.0/380/180表示为补汽凝气式汽轮机（bn），额定功率9mw，进气压力1.0mpa,进气温度380℃，补气温度180℃。

　补汽式汽轮机多适用于水泥、化工、石油、冶金、焦化等行业的自备电站或中小型发电厂行业，能有效利用生产流程中的废蒸汽等低参数能源。

5.参考资料

gb/t5578-2007 固定式发电用汽轮机规范

gbt 11348.1-2007 旋转机械转轴径向振动的测量和评定 第1部分

gbt 11348.2-2007 旋转机械转轴径向振动的测量和评定 第2部分

dlt 824-2002    汽轮机电液调节系统性能验收导则

《汽轮机安装使用说明书》第一部分、第二部分——青岛捷能汽轮机

《现代火电机组安装、调试、运行、检测与故障诊断实务全书》—罗阳