第七章汽轮机设备第一节 概述第二节 汽轮机的一般概念第三节 汽轮机本体的主要结构第四节 级内热力过程分析第五节 汽轮机的损失、效率和功率第六节 汽轮机的主要辅助设备第一节概述
1．汽轮机基本概念和对汽轮机本体结构；
2．汽轮机内工作过程及其热经济性的分析；
3．汽轮机的主要辅助设备。
主要内容：
汽轮机（Turbine ）：是一种将蒸汽热能转换成机械功的高速旋转设备。它是由串联在同一轴上的多上级组合而成的。
（火电厂和核电厂）
与其它类型的原动机相比
（电动机、水轮机等）
单机功率大效率高运转平稳单位功率制造成本低使用寿命长各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨冶金、化工、船运等部门火电厂和核电厂汽轮机驱动发电机 电能生产故汽轮机和发电机称为汽轮发电机组汽轮机用来直接拖动全世界发电总量的80%是由汽轮发电机组发出的汽轮机设备：汽轮机本体及其辅助设备由管道和阀门连成的一个整体。
汽轮机设备汽轮机本体调节保安及供油系统辅助设备
1-主汽门；
2-调节阀；
3-汽轮机；
4-凝汽器；
5-抽气器；
6-循环水泵；
7-凝结水泵；
8-低压加热器；
9-除氧器；
10-给水泵；
11-高压加热器主蒸汽来处锅炉至锅炉汽轮机设备组合示意图
4
5
6
78
9
10
11
辅助设备
3
本体供油系统调节装置保护装置至各轴承
1
2
调节保安及供油系统
～
第七章汽轮机设备第一节 概述第二节 汽轮机的一般概念第三节 汽轮机本体的主要结构第四节 级内热力过程分析第五节 汽轮机的损失、效率和功率第六节 汽轮机的主要辅助设备第二节 汽轮机的一般概念一、级的概念及分类
1、汽轮机的级由一列喷嘴叶栅和其后紧邻的一列动叶栅构成的基本做功单元。
高温高压蒸汽：在一级内进行两次能量转换在喷嘴内,热能→动能在动叶片上,动能→机械能（旋转）
级做功能力的大小，取决于该级的焓降。
焓降= 喷嘴焓降+ 动叶焓降
?工作过程 ---蒸汽在喷嘴(nozzle)中降压增速，热力势能转变为汽流的动能;在动叶(blade)中一方面继续降压增速，热力势能转变为汽流的动能，
另一方面汽流在动叶中改变运动方向，
将动能转换成转子的旋转机械能。前者属于反动能，后者属于冲动能。
? 动叶受力：冲动力 F
t
和反动力 F
r
Fr
F
t
c
1
u
c
2
蒸汽对动叶的作用力冲动力,当汽流在动叶流道内没有焓降而不膨胀加速时，仅靠汽流在流道内改变流动方向所产生的离心力使动叶周向旋转做出轮周功。
反动力,当蒸汽在动叶流道内流动，不仅改变流动方向且膨胀加速，
由于汽流加速而施加给动叶一个与汽流方向相反的作用力。
? 2．级的分类反动度 （又称 反击度 ）：级的动叶流道内理想焓降与全级的理想焓降（即喷嘴焓降与动叶流产内焓降之和）的比值。
st
sb
h
h
Δ
Δ
=ρ
?纯冲动级 --- ＝０,汽流在动叶通道中不膨胀.
结构特点,动叶为等截面通道；
流动特点,动叶进出口处压力和汽流的相对速度相等.
ρ
反动级 ----Δh
n
=Δh
b
=Δh
t
，动静叶中焓降相等.
结构特点:动、静叶通道的截面基本相同；
流动特点:动、静叶中增速相等.
ρ
冲动级 ----膨胀主要发生于喷嘴中,一般
＝0.05～0.30
p
0
c
0
c
1
c
2
p
1
p
2
反动级
c
1
p
0
c
0
c
2
p
1
p
2
冲动级三种级的压力、速度变化示意图
p
0
c
0
c
1
c
2
p
1
p
2
纯冲动级级的类型和特点反动度 结构特点做功能力
（焓降）
效率纯冲动级
=0
隔板叶轮型 较高 较低反动级
=0.5
转鼓型 最低 最高冲动级
=0.05～ 0.3
隔板叶轮型 较低 较高复速级
=0.05～ 0.3
隔板叶轮型 最高 最低
ρ
ρ
ρ
ρ
按照工作特点速度级（又称调节级）：对于用喷嘴调节的汽轮机，
其第一级即称为速度级。它以利用蒸汽流速为主的级，
级的焓降选用得较大，故采用纯冲动级。
（ 因该级的通流面积随负荷而改变，故又称为调节级。 ）
压力级：调节级以后的其它级的统称。它利用级组中合理分配的压力降或焓降为主。
（近年来大型汽轮机趋向于采用反动级）。
压力级速度级二、汽轮机的分类
1.按工作原理
2.按热力特性
3.按汽流方向
4.按用途
5.按进汽参数
6.按功率
7.外形结构
1.按工作原理分：
冲动式汽轮机----由冲动级组成，蒸汽主要在喷嘴中膨胀，在动叶中只有少数膨胀。
反动式汽轮机----由反动级组成，蒸汽在喷嘴和动叶中膨胀程度相同。由于反动级不能做成部分进汽，
故调节机采用单列冲动机或复速级。
2.按热力特性分：
凝汽式 汽轮机 ----排汽在高度真空状态下进入凝汽器凝结成水，有些小汽轮机没有回热系统，成为纯凝汽式汽轮机。
背压式 汽轮机 ----排汽直接用于供热，没有凝汽器。
当排汽作为其他中低压汽轮机的工作蒸汽时，称为前制式汽轮机。
调节抽汽式 汽轮机 ----从汽轮机某级后抽出一定压力的部分蒸汽对外供热，其余排汽仍进入凝汽器。由于热用户对供热压力有一定的要求，需要对抽汽压力进行自动调节，故称为调节抽汽。根据用户需要，
有一次调节抽汽和两次调节抽汽。
3.按汽流方向分：
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。
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沿半径方向的。
轴流式多级反动式汽轮机示意图辐流式多级反动式汽轮机示意图汽轮机有两个轴4 和 5，叶轮 1
和2 分别安装在这两个转轴上，
叶片6 和7 分别垂直安装在两个叶轮的端面上，组成动叶栅。
辐流式反动式汽轮机是利用反动作用原理来工作的，新蒸汽从新蒸汽管3 进入汽轮机蒸汽室，
然后流经各级动叶栅逐渐膨胀，
利用汽流对叶片的反动力推动叶轮旋转作功，从而将蒸汽的热能转变成机械能。辐流式汽轮机的两个转子按相反的方向旋转，可以分别带动两个发电机工作。
4.按用途分：
电站汽轮机---- 用于拖动发电机，汽轮发电机组需按供电频率定转速运行，故也称为定转速汽轮机，
主要采用凝汽式汽轮机。也采用同时供热的供电的汽轮机，通常称为热电汽轮机或供热式汽轮机。
工业汽轮机---- 用于拖动风机，水泵等转动机械，
其运行速度经常是变化的，也称为变转速汽轮机。
凝汽式供暖汽轮机----在中低压缸连通管上加装蝶阀来调节供暖抽汽量，抽汽压力不像调节抽汽式汽轮机那样维持规定的数值，而是随流量大小基本上按直线规律变化。
5.按进汽参数分：
低压汽轮机新蒸汽压力小于1.5MPa
中压汽轮机新蒸汽压力为2.0--4.0MPa
高压汽轮机新蒸汽压力为6.0--10.0MPa
超高压汽轮机新蒸汽压力为12.0--14.0MPa
亚临界汽轮机新蒸汽压力为16.0--18.0MPa
超临界汽轮机新蒸汽压力大于22.2MPa
6.按功率分：
大功率汽轮机大于200MW
小功率汽轮机小于200MW
7.外形结构
G
1
2 3 3
4
单轴双缸双排汽（300MW）
G1
2
3 3
4
3 3
2
单轴四缸四排汽（600MW）
G
1
2
3 3
4
3 3
单轴四缸四排汽（300MW）
G
2
3 3
3 3
1
4
单轴三缸三排汽（进口，300MW）
1-高压缸；2- 中压缸；3- 低压缸；4- 再热器三、国产汽轮机类型的代号
N,凝汽式
C,一次调节抽汽式
CC,两次调节抽汽式
B,背压式
CB,抽汽背压式
H,船用
Y,移动式
k,空冷式四、国产汽轮机的型号表示方法四、国产汽轮机的型号表示方法
X X X X X
变形设计次序蒸汽参数额定功率 (MW)
汽轮机类型例如：N300-16.7/537/537
? 凝汽式（ N）：N100-8.83/535
中间再热式,N300-16.7/538/538
? 背压式（ B）：B50-8.83/0.98
? 一次调整抽汽式（ C）,C50-8.83/0.118
? 二次调整抽汽式（ CC）,CC25-8.83/0.98/0.118
? 抽汽背压式（ CB）,CB25-8.83/0.98/0.118
哈尔滨汽轮机厂生产的山西漳山电厂2台直冷300MW汽轮机主要技术规范及热力参数：
型号NZK300-16.7/537/537型式亚临界中间再热、两缸两排汽、
直接空冷凝汽式额定功率300MW
主蒸汽额定参数16.7MPa/537℃
最大进汽量1045t/h
设计气温17℃
额定背压15Kpa
满发最高背压29.41Kpa (TMCR工况)
允许最高背压65Kpa
转速3000r/min
转向机头看为顺时针给水系统7级回热，给水泵由电动机驱动汽封系统自密封系统汽轮机通流级数高压1+12级、中压9级、低压2×6级，共34级空冷式机组一例
? 东方汽轮机厂,N300—16.7/537/537—4型汽轮机
? 其中调节级吸取了美国西屋公司技术，低压部分吸取了GE公司和日立公司的技术。为亚临界，一次中间再热，单轴、高中压合缸、双缸双排汽、冲动式 水冷式凝汽式汽轮机 。
? 主要技术规范：
? 额定功率：300MW 最大功率：330MW
? 额定蒸汽参数：
? 新蒸汽：16.7MPa/537℃；再热蒸汽：3.3MPa/537℃；背压：冷却水温度为20℃时，设计背压为5.2kPa；额定新汽流量：935t/h；最大新汽流量：1025t/h；给水温度：271℃；
? 通流级数：总共28级。其中：高压缸1个单列调节级+9个冲动压力级；
中压缸6个冲动压力级；低压缸2×6个冲动压力级。
? 给水回热系统：3高加+1除氧+4低加；
? 给水泵拖动方式：1100%B —MCR小汽轮机拖动
? 150%B—MCR电动调速水泵作备用；
? 末级叶片高度：851mm;
? 汽轮机本体外形（长宽高）：18055mm×7464mm×6434mm
? 两缸两排汽型式：高中压合缸。
? 热耗：8005kJ/kwh
水冷式机组一例五．汽轮机发展过程五．汽轮机发展过程
1883年 瑞典工程师拉伐尔（Laval） ——第一台 轴流式汽轮机。3.7kW单级冲动式汽轮机。转速
26000r/min,相应轮周速度475m/s。
1884～1894年,英国工程师巴森斯(C.A.Parsons)，
相继创造了 轴流式多级反动式 汽轮机、辐流式 汽轮机。
1900年 前后，法国工程师拉透(Rateau)和瑞士工程师崔利(Zoelly)分别在拉伐尔单级汽轮机的基础上应用了分级的原理，制造出了 多级冲动式 汽轮机。
1903～1907 年间，为满足其它工业部门对蒸汽的需要，出现了热能电能联合生产的汽轮机，即 背压式及 调节抽汽式 汽轮机。
1920年 左右，随着蒸汽动力装置循环的改进，出现了 给水回热式 汽轮机。。
1925年,出现了第一台 中间再热式 汽轮机。
20世纪40年代 以后，现代汽轮机发展的基本方向是以增大单机功率为中心线索的。
70年代,美国：双轴 ——最大单机功率1300MW。
1980年 苏联：单轴 ——1200MW——目前为止火电站中最大单轴机组。3000r/min，23.5MPa，540℃。
世界最大的汽轮发电机组,安装于法国Chooz B核电站的汽轮发电机组,其单机容量达到1580MW，创下了新的世界纪录。
我国,1955年第一台中压6MW汽轮机。现在已能生产
600MW（哈尔滨汽轮机厂、上海汽轮机厂、东方汽轮机厂）。
全球汽轮机生产主要厂商美国通用电气公司(General.Electric Co.——GE)——冲动式汽轮轮，年生产20000MW，最世界上最大的汽轮机制造业。
美国西屋电气公司(Westing House Electric Co,——WH)——
反动式汽轮机，年生产10000MW。
瑞士勃朗.鲍维利公司（Brown,Boveri Co,——BBC）跨国公司，反动式汽轮机，年生产10000MW。
法国阿尔斯通——大西洋公司(Alsthon _Atlantague Co,——
AA)——冲动式和反动式汽轮轮10000MW。
苏联：列宁格勒金属工厂(лмз)——200～1200MW，凝汽式汽轮机和60～200MW供热式汽轮机。
第七章汽轮机设备第一节 概述第二节 汽轮机的一般概念第三节 汽轮机本体的主要结构第四节 级内热力过程分析第五节 汽轮机的损失、效率和功率第六节 汽轮机的主要辅助设备第三节 汽轮机本体的主要结构汽轮机本机固定部分----静子转动部分----转子静子：包括汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承 ；
转子：包括主轴、叶轮、动叶、联轴器。
（套装转子、焊接转子、整锻转子）
一、汽缸汽缸的作用：将工作蒸汽与大气隔开，内壁支撑喷嘴静叶片、隔板、汽封环等；外部与进汽管、抽汽管、排汽管、疏水管等相接。
汽缸按作用分内缸外缸按结构分下缸上缸按工作压力分中压缸高压缸低压缸
汽缸外形汽缸外形国产20万汽轮机外观汽缸起吊揭去上汽缸的国产30万汽轮机汽缸和转子图汽缸法兰螺栓，用于连接上下汽缸二、喷嘴与隔板
? 隔板 ?隔板套三、转子与动叶片转子按主轴与叶轮制造组合分焊接转子套装转子整锻转子从轴向分中压转子高压转子低压转子
1,转子转子按工作转速是否高于临界转速挠性转子刚性转子套装转子锻件尺寸小，加工方便，
质量易得保证，不同部件可用不同材料。------只适合低压转子国产200MW汽轮机低压转子结构图整锻转子整锻 ----套装 组合 转子焊接转子高压缸转子高压缸转子，第一级为复速级中低压缸转子
中低压缸转子低压缸转子，前两级有围带，后三级有拉筋低压转子吊起来的低压转子转子起吊托电 600MW
2,动叶片动叶片动叶片由叶根、叶型动叶片由叶根、叶型
（或称工作部分、通流
（或称工作部分、通流部分）和连接件（围带部分）和连接件（围带或拉筋）组成。
或拉筋）组成。
动叶动叶扭叶片扭叶片动叶片末级动叶片，对着外面的是进汽侧带拉筋和围带的动叶片
四、汽封及轴封系统汽封按结构形式碳精环式梳齿形曲径式（迷宫式）汽封水封式按密封位置轴端汽封级间汽封隔板汽封叶顶汽封
齿形轴封分为高低齿轴封(曲径轴封)和平齿轴封(光轴轴封)两种。在汽轮机的高压段 采用曲径轴封，在低压段 采用光轴轴封。
高压转子轴封段低压转子轴封段五、轴承轴承推力轴承支持轴承可倾瓦轴承圆柱形轴承金斯里式轴承密切尔式轴承推力支持联合轴承
六、联轴器及盘车装置联轴器半挠性联轴器刚性联轴器挠性联轴器
挠性联轴器
盘车装置第七章汽轮机设备第一节 概述第二节 汽轮机的一般概念第三节 汽轮机本体的主要结构第四节 级内热力过程分析第五节 汽轮机的损失、效率和功率第六节 汽轮机的主要辅助设备第四节 级内热力过程分析热能到机械能的转换，是在轴向串联的各个级内完成的，即在喷嘴内和动叶流道内的能量转换过程。
因此研究汽轮机的工作过程，就是研究级的工作过程，也就是研究蒸汽在喷嘴内和动叶流道内的能量转换过程。
一、蒸汽在喷嘴内的能量转换
c
1
p
0
c
0
c
2
p
1
p
2
0
0
1
1
2
2
dm
0—0，1—1，2—2截面通常称为级的特征截面或计算截面。
1
0
0
nt
hΔ
h
t
1
0
p
0
t
0
h
n
hΔ
1
p
1
h
n
hδ
t
h
1
喷嘴出口理想速度:
nttt
hhhc Δ=?= 72.4472.44
101
m/s
其中：
tnt
hhh
10
=Δ
为蒸汽在喷嘴中的理想焓降，单位kJ/kg。
理想过程----无不可逆损失的等熵过程。
实际过程----存在着不可逆摩擦损失，动能损失转变为热能。
s
t
cc
11
≠
11
hh
t
<
tt
hhcchn
11
2
1
2
1
)(
2000
1
=?=δ
98.0~92.0
1
1
≈=
t
c
c
实际这部分动能损失称为喷嘴损失:
kJ/kg
为试验数据。喷嘴速度系数：
101011
72.4472.44 hhhhcc
tt
=?==
20
101
)
72.44
()(72.44
c
hhc
t
+?=?
20
)
72.44
(
c
t
cc
10
<<
0
c
注意：实际应该即忽略了：
因而忽略了初速的影响。
m/s
二、蒸汽在动叶内的能量转换
1．动叶进、出口速度三角形动叶圆周速度
u
60ndu
m
π=
m/s
动叶进出口速度三角形
1
c
u
u
1
ω
1
β
1
α
2
c
2
β
2
α
1
h
1
p
0
p
0
h
2
ω
u
u
u
2211
coscos βωβω +
2211
coscos αα cc +
1
c
1
ω
1
β
1
α
2
α
2
β
2
c 2
ω
1
ω
1
β
2
c
2
α
1
c
1
α
2
ω
2
β
1
c
1
α
2
β
1
β
2
β
由动叶进口速度三角形可方便地求出相对速度 及利用动叶出口速度三角形可求出绝对速度及
（将 及,及等作为已知量。
的方向角
≈11°～17°、对冲动级约比小2°～4°，
≈20°～30°）
1
c
2
ω
11
22
11
cos2 αucucw?+=
求得 和后，
2．蒸汽在动叶内的能量转换
)()(
2
1
)(
12
2
1
2
212
ZZgwwhhq
tt
+?+?=
32
1
2
221
10)(
2
1
×?=?=Δ wwhhh
ttbt kJ/kg
21
102
)
72.44
()(72.44
w
hhw
tt
+?=
m/s
动叶损失：动叶损失：
动叶损失：
ttb
hhwwh
21
32
2
2
2
10)(
2
1
=×?=
δ
动叶速度系数：
95.0~85.0
2
2
≈=
t
w
w
ψ
21
2122
)
72.44
()(72.44
w
hhww
tt
+?== ψψ
3．蒸汽作用在动叶栅上的力与轮周功率对纯冲动级，动叶片只受到 冲动力 （ 压差力 ）
Fu
F
Fc
Fz
F
f
θ
u
动叶栅受到的轮周力对于反动级和带一定反动度的冲动级，动叶受到 冲动力 和反动力,及 压差力 。
Fu轮向力 Fz轴向力 Fc冲动力 F
f
反击力
maF =
uu
maF =
t
ww
a
uu
u
Δ
=
12
tDm
m
Δ?=
)(
12
'
uumuuu
wwDamFF +==?=
)coscos(
2211
αα ccDF
mu
+=
N
)coscos(
2211
αα ccuDuFPu
mu
+=?=
W
级的轮周功率：
u
u
2211
coscos βωβω +
2211
coscos αα cc +
1
ω
1
β
1
α
2
α
2
β
2
c 2
ω
动叶进出口速度三角形第七章汽轮机设备第一节 概述第二节 汽轮机的一般概念第三节 汽轮机本体的主要结构第四节 级内热力过程分析第五节 汽轮机的损失、效率和功率第六节 汽轮机的主要辅助设备第五节 汽轮机的损失、效率和功率一、多级汽轮机损失级内损失动叶损失喷嘴损失余速损失级内漏汽损失叶轮磨擦损失部分进汽损失湿汽损失叶高损失扇形损失整机损失内部损失各级损失之和进汽损失（节流损失）
排汽管阻力损失外部损失轴承磨擦损失端封漏汽损失主油泵、调节保安功率损失裸露的主轴段与外界空气磨擦损失联轴器传递功率损失汽轮机损失汽轮机损失
大功率汽轮机中水珠的运动轨迹和去湿装置级内捕水装置示意图
1--捕水口槽道
2--捕水室
3--疏水通道（接低压加热器或凝汽器）
具有吸水缝的空心喷嘴二．多级汽轮机效率与功率
st
sin
oi
h
h
Δ
Δ
=η
t
i
i
H
H
Δ
Δ
=η
1．级的相对内效率：
2．多级汽轮机的相对内效率：
反映了汽轮机内部损失的大小，是衡量汽轮机通流部分完善程度的指标。
≈
0.8～0.9
3600
imi
i
HD
P
Δ?
=
i
e
m
P
P
=η
≈
3．多级汽轮机的内功率：
4、汽轮机机械效率：
机械损失：用于克服轴承磨擦阻力及带动主油泵、调速器等所消耗的部分有用功。
P
i
汽轮机内功率；Pe汽轮机的有效功率（即汽轮机传给发电机输入端的功率）或称轴端功率。
其值反映了机械损失的大小。
KW （无回热抽汽）
内功率——体现在转子上,但不是在转子轴端，轴端功率还应考虑外部损失。
98%～99%
三、多级汽轮机发电机组热经济性
e
eo
g
P
P
=η
≈
gmoit
fwm
gmoitmgm
im
gmigeeo
hhD
hD
hD
PPP
ηηηη
ηηηηηηηη
3600
)(
3600/
3600
0
=
Δ?=
Δ?
===
fwfw
t
t
hh
hh
hh
h
q
w
=
Δ
==
0
21
01
0
η
1．发电机效率：
Peo——发电机输出端的功率
h
0
——汽轮机主汽阀前的新蒸汽焓,kJ/kg；
h
fw
——锅炉入口的给水焓,kJ/kg；
空冷、水冷、氢冷、双氟内冷
98%～99%
%100
3600
0
×=
Q
P
eo
eo
η
)(
000 fwm
hhDQ?=
gmoit
fwm
eoeo
eo
hhD
P
Q
P
ηηηηη=
==
)(
36003600
00
≈
0
h
fw
h
)()(
1200 zrzrzrfwm
hhDhhDQ?+?=
2．汽轮发电机组绝对电效率：
如果没有再热（只有回热）：
即
0.45～0.50
——主蒸汽焓值
——经过回热加热，主给水焓值如有再热，则：
0
0
e
mo
P
d
d =
eoe
o
P
Q
q
η
3600
0
0
==
3．汽耗率每生产1KW ·h电能所消耗的蒸汽质量不同机组，不具有可比性，如300MW机组，满负荷925t/h
，则汽耗为3.08Kg/KW ·h。
kJ/(kwh)
目前：我国热耗约：9000KJ/ KW ·h——200MW机组；8000KJ/
KW·h——300MW机组。
热耗率比汽耗率更能直接反映汽轮发电机组的热经济性。
4．热耗率
kg/(kwh)
第七章汽轮机设备第一节 概述第二节 汽轮机的一般概念第三节 汽轮机本体的主要结构第四节 级内热力过程分析第五节 汽轮机的损失、效率和功率第六节 汽轮机的主要辅助设备第六节 汽轮机的主要辅助设备一、凝汽设备以东方汽轮机厂生产的N300—
166.67/537/537汽轮机为例，
若没有凝汽设备，排汽最低压力和大气压力，理想循环效率等于37.12%,而当排汽压力为5.0kPa,热效率为45.55%,
后者的经济性显著提高。
作用：1、在热力循环作为冷源，降低汽轮机排汽的压力和温度，
就可以减小冷源损失，提高循环热效率。2、建立和保持汽轮机排汽口的高度真空，使蒸汽在汽轮机中有较大的理想焓降；
3、回收乏汽的凝结水，作为锅炉给水循环使用。
s
b
2
0
3
5 6
1
T
a
d
4
1．凝汽设备的组成及作用以水为冷却介质的凝汽设备包括 凝汽器、
凝结水泵、抽气器、循环水泵以及它们之间的 连接管道和附件 组成。
最简单的凝汽设备系统简图
1-汽轮机；2-发电机；3-凝汽器；
4-循环水泵；5-凝结水泵； 6-抽气器蒸汽 冷却水凝结水蒸汽空气混合物
1
3
4
5
G
2
6
凝汽器冷却介质的不同单流程（大型机组多采用此）
空气冷却式双流程多流程冷却水的流程不同汽流流动形式不同汽流向心式汽流向侧式水冷式
2．凝汽器凝汽器：外壳常呈圆柱形、椭圆柱形或方柱形。
（大机组一般都采用方柱形）
1-二次滤网； 2-反冲洗蝶阀；3- 注球管； 4-凝汽器；
5-胶球； 6-收球网； 7-胶球泵； 8-加球室卵形管束布置的凝汽器在组装中教堂窗式管束布置的凝汽器 -------元宝山 300MW
向心式管束布置的凝汽器在组装中向心式管束布置的凝汽器在组装中 ----法国 600MW将军帽组装中的凝汽器隔板
汽轮发电机组空气冷却凝汽器外观
3．抽气器抽气器射流式抽气器水环式真空泵抽气器射汽式抽气器射水式抽气器容积式
（或机械式）
机械离心式真空泵抽气器
吸气管泵壳排汽管空腔水环叶片叶轮
二、循环水系统
1．开式布置电厂水流
1岳阳电厂：用洞庭湖水
2大港电厂，用渤海湾海水
3望城电厂：首先9台机组共170MW机组，
后上了一台300MW机组，水量不足，造成中间段水位不足，航运受影响,——打官司
4陡河电厂：
一期：二台国产炉：125MW，日本汽机二期：二台日本机组：250MW。
三期：二台国产：200MW
四期：二台国产：200MW
陡河电厂水流陡河水库闸门二期都没事，三期导致水温高，养殖业受影响，打官司，四期上冷塔
2．冷却塔缺点：空冷塔占地面积大，基建投资多。
水汽干热空气
三、回热加热设备作用：减小抽汽在凝汽器中的冷源损失，提高循环的热效率。
回热加热器按传热方式不同混合式加热器表面式加热器按水侧压力不同低压加热器按结构形式不同立式加热器卧式加热器高压加热器
4
6
3
5
1
1
2
2
给水回热加热系统示意图
1-高压加热器； 2-低压加热器； 3-降氧器； 4-凝汽器； 5-给水泵； 6-凝结水泵
1
2
2
300MW以上的机组一般采用八级回热，即三台高加、四台低加和一台除除氧器，
简称,三高、四低、一除氧,。
老式回热加热器老式回热加热器
例：额定工况下N300 —16.7/538/538型汽轮机抽汽参数及抽汽量抽汽段号 12345678
加热器 JG3 JG2 JG1 CY JD4 JD3 JD2 JD1
抽汽点（第几级后） 7 10151921232425
抽汽压力(MPa) 5.56 3.43 1.57 0.77 0.305 0.126 0.069 0.0244
抽汽压损 5% 5% 5% 6% 6% 6% 5% 5%
抽汽温度(℃) 382.1 318.7 434.4 336.3 229.9 142.9 91.5 64.5
流量(t/h) 63.6 71 31.6 32.7 33.7 19.9 29.1 29.2
锅炉高压缸 中压缸低压缸低压缸低压缸发电机凝汽器疏加疏加
1#
低加
2#
低加
3#
低加
4#
低加
1#
高加
2#
高加
3#
高加除氧器
1
2
3
4
5
6
7
8
三、除氧器
? 除氧器：（大约在基础的26米以上，至少
14米以上）处于水沸腾状态
? 作用：除去由于凝汽系统的漏气和化学补给水中含有溶解气体。
气体的危害：1壁上形成气体层，造成传热热阻增大、
传热效率降低；2下对金属设备产生腐蚀。
除氧器按除氧方式不同化学除氧热除氧按除氧塔结构不同喷雾淋水盘式喷雾填料式（占多数、且一般用卧式布置）
? 热除氧：利用抽汽加热给水至沸点来除去给水中的氧气等气体。具有加热和除氧的双重功能，——电厂普遍采用。
? 热除氧原理：建立在亨利定理和道尔顿分压定律的基础上。
? 亨利定理：当液体水和其液面上的气体处于平衡状态时，单位体积水中溶有的某种气体量与液面上该气体的分压力成正比。
? 除氧器内水的除氧分为：上部的初步除氧和下部的深度除氧。
四、给水泵、凝结水泵、循环水泵水泵按工作原理不同离心式（轴向进水，径向出水）
按原动机型式不同汽动给水泵：热经济性高，调节特 性好（可相对节省厂用电）
电动给水泵：启动迅速，系统简单，设备投资少轴流式（轴向进水，轴向出水）
斜流式（工作特性介于二者之间，但热效率高）
按用途不同给水泵凝结水泵循环水泵再循环水泵前置泵
汽蚀,指泵内压力最低处的水，其压力低于水温所对应的饱的压力时，水就会汽化，两相的水会在泵内产生强烈的冲击。
给水泵和凝结水泵：其入口前的水接近于饱各状态，
必须防止汽蚀。故均应安装在远低于贮水箱布置高度的位置上，以保证水泵进口处有一定的水柱静压。
给水泵：防止汽蚀 —— 抬高除氧器，或者加前置泵。
本章重点
z级的概念及级的分类
z汽轮机的主要型式
z级的工作过程
z汽轮机损失
z汽轮机本体主要结构
z汽轮机主要辅助设备
1．汽轮机基本概念和对汽轮机本体结构；
2．汽轮机内工作过程及其热经济性的分析；
3．汽轮机的主要辅助设备。
主要内容：
汽轮机（Turbine ）：是一种将蒸汽热能转换成机械功的高速旋转设备。它是由串联在同一轴上的多上级组合而成的。
（火电厂和核电厂）
与其它类型的原动机相比
（电动机、水轮机等）
单机功率大效率高运转平稳单位功率制造成本低使用寿命长各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨冶金、化工、船运等部门火电厂和核电厂汽轮机驱动发电机 电能生产故汽轮机和发电机称为汽轮发电机组汽轮机用来直接拖动全世界发电总量的80%是由汽轮发电机组发出的汽轮机设备：汽轮机本体及其辅助设备由管道和阀门连成的一个整体。
汽轮机设备汽轮机本体调节保安及供油系统辅助设备
1-主汽门；
2-调节阀；
3-汽轮机；
4-凝汽器；
5-抽气器；
6-循环水泵；
7-凝结水泵；
8-低压加热器；
9-除氧器；
10-给水泵；
11-高压加热器主蒸汽来处锅炉至锅炉汽轮机设备组合示意图
4
5
6
78
9
10
11
辅助设备
3
本体供油系统调节装置保护装置至各轴承
1
2
调节保安及供油系统
～
第七章汽轮机设备第一节 概述第二节 汽轮机的一般概念第三节 汽轮机本体的主要结构第四节 级内热力过程分析第五节 汽轮机的损失、效率和功率第六节 汽轮机的主要辅助设备第二节 汽轮机的一般概念一、级的概念及分类
1、汽轮机的级由一列喷嘴叶栅和其后紧邻的一列动叶栅构成的基本做功单元。
高温高压蒸汽：在一级内进行两次能量转换在喷嘴内,热能→动能在动叶片上,动能→机械能（旋转）
级做功能力的大小，取决于该级的焓降。
焓降= 喷嘴焓降+ 动叶焓降
?工作过程 ---蒸汽在喷嘴(nozzle)中降压增速，热力势能转变为汽流的动能;在动叶(blade)中一方面继续降压增速，热力势能转变为汽流的动能，
另一方面汽流在动叶中改变运动方向，
将动能转换成转子的旋转机械能。前者属于反动能，后者属于冲动能。
? 动叶受力：冲动力 F
t
和反动力 F
r
Fr
F
t
c
1
u
c
2
蒸汽对动叶的作用力冲动力,当汽流在动叶流道内没有焓降而不膨胀加速时，仅靠汽流在流道内改变流动方向所产生的离心力使动叶周向旋转做出轮周功。
反动力,当蒸汽在动叶流道内流动，不仅改变流动方向且膨胀加速，
由于汽流加速而施加给动叶一个与汽流方向相反的作用力。
? 2．级的分类反动度 （又称 反击度 ）：级的动叶流道内理想焓降与全级的理想焓降（即喷嘴焓降与动叶流产内焓降之和）的比值。
st
sb
h
h
Δ
Δ
=ρ
?纯冲动级 --- ＝０,汽流在动叶通道中不膨胀.
结构特点,动叶为等截面通道；
流动特点,动叶进出口处压力和汽流的相对速度相等.
ρ
反动级 ----Δh
n
=Δh
b
=Δh
t
，动静叶中焓降相等.
结构特点:动、静叶通道的截面基本相同；
流动特点:动、静叶中增速相等.
ρ
冲动级 ----膨胀主要发生于喷嘴中,一般
＝0.05～0.30
p
0
c
0
c
1
c
2
p
1
p
2
反动级
c
1
p
0
c
0
c
2
p
1
p
2
冲动级三种级的压力、速度变化示意图
p
0
c
0
c
1
c
2
p
1
p
2
纯冲动级级的类型和特点反动度 结构特点做功能力
（焓降）
效率纯冲动级
=0
隔板叶轮型 较高 较低反动级
=0.5
转鼓型 最低 最高冲动级
=0.05～ 0.3
隔板叶轮型 较低 较高复速级
=0.05～ 0.3
隔板叶轮型 最高 最低
ρ
ρ
ρ
ρ
按照工作特点速度级（又称调节级）：对于用喷嘴调节的汽轮机，
其第一级即称为速度级。它以利用蒸汽流速为主的级，
级的焓降选用得较大，故采用纯冲动级。
（ 因该级的通流面积随负荷而改变，故又称为调节级。 ）
压力级：调节级以后的其它级的统称。它利用级组中合理分配的压力降或焓降为主。
（近年来大型汽轮机趋向于采用反动级）。
压力级速度级二、汽轮机的分类
1.按工作原理
2.按热力特性
3.按汽流方向
4.按用途
5.按进汽参数
6.按功率
7.外形结构
1.按工作原理分：
冲动式汽轮机----由冲动级组成，蒸汽主要在喷嘴中膨胀，在动叶中只有少数膨胀。
反动式汽轮机----由反动级组成，蒸汽在喷嘴和动叶中膨胀程度相同。由于反动级不能做成部分进汽，
故调节机采用单列冲动机或复速级。
2.按热力特性分：
凝汽式 汽轮机 ----排汽在高度真空状态下进入凝汽器凝结成水，有些小汽轮机没有回热系统，成为纯凝汽式汽轮机。
背压式 汽轮机 ----排汽直接用于供热，没有凝汽器。
当排汽作为其他中低压汽轮机的工作蒸汽时，称为前制式汽轮机。
调节抽汽式 汽轮机 ----从汽轮机某级后抽出一定压力的部分蒸汽对外供热，其余排汽仍进入凝汽器。由于热用户对供热压力有一定的要求，需要对抽汽压力进行自动调节，故称为调节抽汽。根据用户需要，
有一次调节抽汽和两次调节抽汽。
3.按汽流方向分：
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。
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沿半径方向的。
轴流式多级反动式汽轮机示意图辐流式多级反动式汽轮机示意图汽轮机有两个轴4 和 5，叶轮 1
和2 分别安装在这两个转轴上，
叶片6 和7 分别垂直安装在两个叶轮的端面上，组成动叶栅。
辐流式反动式汽轮机是利用反动作用原理来工作的，新蒸汽从新蒸汽管3 进入汽轮机蒸汽室，
然后流经各级动叶栅逐渐膨胀，
利用汽流对叶片的反动力推动叶轮旋转作功，从而将蒸汽的热能转变成机械能。辐流式汽轮机的两个转子按相反的方向旋转，可以分别带动两个发电机工作。
4.按用途分：
电站汽轮机---- 用于拖动发电机，汽轮发电机组需按供电频率定转速运行，故也称为定转速汽轮机，
主要采用凝汽式汽轮机。也采用同时供热的供电的汽轮机，通常称为热电汽轮机或供热式汽轮机。
工业汽轮机---- 用于拖动风机，水泵等转动机械，
其运行速度经常是变化的，也称为变转速汽轮机。
凝汽式供暖汽轮机----在中低压缸连通管上加装蝶阀来调节供暖抽汽量，抽汽压力不像调节抽汽式汽轮机那样维持规定的数值，而是随流量大小基本上按直线规律变化。
5.按进汽参数分：
低压汽轮机新蒸汽压力小于1.5MPa
中压汽轮机新蒸汽压力为2.0--4.0MPa
高压汽轮机新蒸汽压力为6.0--10.0MPa
超高压汽轮机新蒸汽压力为12.0--14.0MPa
亚临界汽轮机新蒸汽压力为16.0--18.0MPa
超临界汽轮机新蒸汽压力大于22.2MPa
6.按功率分：
大功率汽轮机大于200MW
小功率汽轮机小于200MW
7.外形结构
G
1
2 3 3
4
单轴双缸双排汽（300MW）
G1
2
3 3
4
3 3
2
单轴四缸四排汽（600MW）
G
1
2
3 3
4
3 3
单轴四缸四排汽（300MW）
G
2
3 3
3 3
1
4
单轴三缸三排汽（进口，300MW）
1-高压缸；2- 中压缸；3- 低压缸；4- 再热器三、国产汽轮机类型的代号
N,凝汽式
C,一次调节抽汽式
CC,两次调节抽汽式
B,背压式
CB,抽汽背压式
H,船用
Y,移动式
k,空冷式四、国产汽轮机的型号表示方法四、国产汽轮机的型号表示方法
X X X X X
变形设计次序蒸汽参数额定功率 (MW)
汽轮机类型例如：N300-16.7/537/537
? 凝汽式（ N）：N100-8.83/535
中间再热式,N300-16.7/538/538
? 背压式（ B）：B50-8.83/0.98
? 一次调整抽汽式（ C）,C50-8.83/0.118
? 二次调整抽汽式（ CC）,CC25-8.83/0.98/0.118
? 抽汽背压式（ CB）,CB25-8.83/0.98/0.118
哈尔滨汽轮机厂生产的山西漳山电厂2台直冷300MW汽轮机主要技术规范及热力参数：
型号NZK300-16.7/537/537型式亚临界中间再热、两缸两排汽、
直接空冷凝汽式额定功率300MW
主蒸汽额定参数16.7MPa/537℃
最大进汽量1045t/h
设计气温17℃
额定背压15Kpa
满发最高背压29.41Kpa (TMCR工况)
允许最高背压65Kpa
转速3000r/min
转向机头看为顺时针给水系统7级回热，给水泵由电动机驱动汽封系统自密封系统汽轮机通流级数高压1+12级、中压9级、低压2×6级，共34级空冷式机组一例
? 东方汽轮机厂,N300—16.7/537/537—4型汽轮机
? 其中调节级吸取了美国西屋公司技术，低压部分吸取了GE公司和日立公司的技术。为亚临界，一次中间再热，单轴、高中压合缸、双缸双排汽、冲动式 水冷式凝汽式汽轮机 。
? 主要技术规范：
? 额定功率：300MW 最大功率：330MW
? 额定蒸汽参数：
? 新蒸汽：16.7MPa/537℃；再热蒸汽：3.3MPa/537℃；背压：冷却水温度为20℃时，设计背压为5.2kPa；额定新汽流量：935t/h；最大新汽流量：1025t/h；给水温度：271℃；
? 通流级数：总共28级。其中：高压缸1个单列调节级+9个冲动压力级；
中压缸6个冲动压力级；低压缸2×6个冲动压力级。
? 给水回热系统：3高加+1除氧+4低加；
? 给水泵拖动方式：1100%B —MCR小汽轮机拖动
? 150%B—MCR电动调速水泵作备用；
? 末级叶片高度：851mm;
? 汽轮机本体外形（长宽高）：18055mm×7464mm×6434mm
? 两缸两排汽型式：高中压合缸。
? 热耗：8005kJ/kwh
水冷式机组一例五．汽轮机发展过程五．汽轮机发展过程
1883年 瑞典工程师拉伐尔（Laval） ——第一台 轴流式汽轮机。3.7kW单级冲动式汽轮机。转速
26000r/min,相应轮周速度475m/s。
1884～1894年,英国工程师巴森斯(C.A.Parsons)，
相继创造了 轴流式多级反动式 汽轮机、辐流式 汽轮机。
1900年 前后，法国工程师拉透(Rateau)和瑞士工程师崔利(Zoelly)分别在拉伐尔单级汽轮机的基础上应用了分级的原理，制造出了 多级冲动式 汽轮机。
1903～1907 年间，为满足其它工业部门对蒸汽的需要，出现了热能电能联合生产的汽轮机，即 背压式及 调节抽汽式 汽轮机。
1920年 左右，随着蒸汽动力装置循环的改进，出现了 给水回热式 汽轮机。。
1925年,出现了第一台 中间再热式 汽轮机。
20世纪40年代 以后，现代汽轮机发展的基本方向是以增大单机功率为中心线索的。
70年代,美国：双轴 ——最大单机功率1300MW。
1980年 苏联：单轴 ——1200MW——目前为止火电站中最大单轴机组。3000r/min，23.5MPa，540℃。
世界最大的汽轮发电机组,安装于法国Chooz B核电站的汽轮发电机组,其单机容量达到1580MW，创下了新的世界纪录。
我国,1955年第一台中压6MW汽轮机。现在已能生产
600MW（哈尔滨汽轮机厂、上海汽轮机厂、东方汽轮机厂）。
全球汽轮机生产主要厂商美国通用电气公司(General.Electric Co.——GE)——冲动式汽轮轮，年生产20000MW，最世界上最大的汽轮机制造业。
美国西屋电气公司(Westing House Electric Co,——WH)——
反动式汽轮机，年生产10000MW。
瑞士勃朗.鲍维利公司（Brown,Boveri Co,——BBC）跨国公司，反动式汽轮机，年生产10000MW。
法国阿尔斯通——大西洋公司(Alsthon _Atlantague Co,——
AA)——冲动式和反动式汽轮轮10000MW。
苏联：列宁格勒金属工厂(лмз)——200～1200MW，凝汽式汽轮机和60～200MW供热式汽轮机。
第七章汽轮机设备第一节 概述第二节 汽轮机的一般概念第三节 汽轮机本体的主要结构第四节 级内热力过程分析第五节 汽轮机的损失、效率和功率第六节 汽轮机的主要辅助设备第三节 汽轮机本体的主要结构汽轮机本机固定部分----静子转动部分----转子静子：包括汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承 ；
转子：包括主轴、叶轮、动叶、联轴器。
（套装转子、焊接转子、整锻转子）
一、汽缸汽缸的作用：将工作蒸汽与大气隔开，内壁支撑喷嘴静叶片、隔板、汽封环等；外部与进汽管、抽汽管、排汽管、疏水管等相接。
汽缸按作用分内缸外缸按结构分下缸上缸按工作压力分中压缸高压缸低压缸
汽缸外形汽缸外形国产20万汽轮机外观汽缸起吊揭去上汽缸的国产30万汽轮机汽缸和转子图汽缸法兰螺栓，用于连接上下汽缸二、喷嘴与隔板
? 隔板 ?隔板套三、转子与动叶片转子按主轴与叶轮制造组合分焊接转子套装转子整锻转子从轴向分中压转子高压转子低压转子
1,转子转子按工作转速是否高于临界转速挠性转子刚性转子套装转子锻件尺寸小，加工方便，
质量易得保证，不同部件可用不同材料。------只适合低压转子国产200MW汽轮机低压转子结构图整锻转子整锻 ----套装 组合 转子焊接转子高压缸转子高压缸转子，第一级为复速级中低压缸转子
中低压缸转子低压缸转子，前两级有围带，后三级有拉筋低压转子吊起来的低压转子转子起吊托电 600MW
2,动叶片动叶片动叶片由叶根、叶型动叶片由叶根、叶型
（或称工作部分、通流
（或称工作部分、通流部分）和连接件（围带部分）和连接件（围带或拉筋）组成。
或拉筋）组成。
动叶动叶扭叶片扭叶片动叶片末级动叶片，对着外面的是进汽侧带拉筋和围带的动叶片
四、汽封及轴封系统汽封按结构形式碳精环式梳齿形曲径式（迷宫式）汽封水封式按密封位置轴端汽封级间汽封隔板汽封叶顶汽封
齿形轴封分为高低齿轴封(曲径轴封)和平齿轴封(光轴轴封)两种。在汽轮机的高压段 采用曲径轴封，在低压段 采用光轴轴封。
高压转子轴封段低压转子轴封段五、轴承轴承推力轴承支持轴承可倾瓦轴承圆柱形轴承金斯里式轴承密切尔式轴承推力支持联合轴承
六、联轴器及盘车装置联轴器半挠性联轴器刚性联轴器挠性联轴器
挠性联轴器
盘车装置第七章汽轮机设备第一节 概述第二节 汽轮机的一般概念第三节 汽轮机本体的主要结构第四节 级内热力过程分析第五节 汽轮机的损失、效率和功率第六节 汽轮机的主要辅助设备第四节 级内热力过程分析热能到机械能的转换，是在轴向串联的各个级内完成的，即在喷嘴内和动叶流道内的能量转换过程。
因此研究汽轮机的工作过程，就是研究级的工作过程，也就是研究蒸汽在喷嘴内和动叶流道内的能量转换过程。
一、蒸汽在喷嘴内的能量转换
c
1
p
0
c
0
c
2
p
1
p
2
0
0
1
1
2
2
dm
0—0，1—1，2—2截面通常称为级的特征截面或计算截面。
1
0
0
nt
hΔ
h
t
1
0
p
0
t
0
h
n
hΔ
1
p
1
h
n
hδ
t
h
1
喷嘴出口理想速度:
nttt
hhhc Δ=?= 72.4472.44
101
m/s
其中：
tnt
hhh
10
=Δ
为蒸汽在喷嘴中的理想焓降，单位kJ/kg。
理想过程----无不可逆损失的等熵过程。
实际过程----存在着不可逆摩擦损失，动能损失转变为热能。
s
t
cc
11
≠
11
hh
t
<
tt
hhcchn
11
2
1
2
1
)(
2000
1
=?=δ
98.0~92.0
1
1
≈=
t
c
c
实际这部分动能损失称为喷嘴损失:
kJ/kg
为试验数据。喷嘴速度系数：
101011
72.4472.44 hhhhcc
tt
=?==
20
101
)
72.44
()(72.44
c
hhc
t
+?=?
20
)
72.44
(
c
t
cc
10
<<
0
c
注意：实际应该即忽略了：
因而忽略了初速的影响。
m/s
二、蒸汽在动叶内的能量转换
1．动叶进、出口速度三角形动叶圆周速度
u
60ndu
m
π=
m/s
动叶进出口速度三角形
1
c
u
u
1
ω
1
β
1
α
2
c
2
β
2
α
1
h
1
p
0
p
0
h
2
ω
u
u
u
2211
coscos βωβω +
2211
coscos αα cc +
1
c
1
ω
1
β
1
α
2
α
2
β
2
c 2
ω
1
ω
1
β
2
c
2
α
1
c
1
α
2
ω
2
β
1
c
1
α
2
β
1
β
2
β
由动叶进口速度三角形可方便地求出相对速度 及利用动叶出口速度三角形可求出绝对速度及
（将 及,及等作为已知量。
的方向角
≈11°～17°、对冲动级约比小2°～4°，
≈20°～30°）
1
c
2
ω
11
22
11
cos2 αucucw?+=
求得 和后，
2．蒸汽在动叶内的能量转换
)()(
2
1
)(
12
2
1
2
212
ZZgwwhhq
tt
+?+?=
32
1
2
221
10)(
2
1
×?=?=Δ wwhhh
ttbt kJ/kg
21
102
)
72.44
()(72.44
w
hhw
tt
+?=
m/s
动叶损失：动叶损失：
动叶损失：
ttb
hhwwh
21
32
2
2
2
10)(
2
1
=×?=
δ
动叶速度系数：
95.0~85.0
2
2
≈=
t
w
w
ψ
21
2122
)
72.44
()(72.44
w
hhww
tt
+?== ψψ
3．蒸汽作用在动叶栅上的力与轮周功率对纯冲动级，动叶片只受到 冲动力 （ 压差力 ）
Fu
F
Fc
Fz
F
f
θ
u
动叶栅受到的轮周力对于反动级和带一定反动度的冲动级，动叶受到 冲动力 和反动力,及 压差力 。
Fu轮向力 Fz轴向力 Fc冲动力 F
f
反击力
maF =
uu
maF =
t
ww
a
uu
u
Δ
=
12
tDm
m
Δ?=
)(
12
'
uumuuu
wwDamFF +==?=
)coscos(
2211
αα ccDF
mu
+=
N
)coscos(
2211
αα ccuDuFPu
mu
+=?=
W
级的轮周功率：
u
u
2211
coscos βωβω +
2211
coscos αα cc +
1
ω
1
β
1
α
2
α
2
β
2
c 2
ω
动叶进出口速度三角形第七章汽轮机设备第一节 概述第二节 汽轮机的一般概念第三节 汽轮机本体的主要结构第四节 级内热力过程分析第五节 汽轮机的损失、效率和功率第六节 汽轮机的主要辅助设备第五节 汽轮机的损失、效率和功率一、多级汽轮机损失级内损失动叶损失喷嘴损失余速损失级内漏汽损失叶轮磨擦损失部分进汽损失湿汽损失叶高损失扇形损失整机损失内部损失各级损失之和进汽损失（节流损失）
排汽管阻力损失外部损失轴承磨擦损失端封漏汽损失主油泵、调节保安功率损失裸露的主轴段与外界空气磨擦损失联轴器传递功率损失汽轮机损失汽轮机损失
大功率汽轮机中水珠的运动轨迹和去湿装置级内捕水装置示意图
1--捕水口槽道
2--捕水室
3--疏水通道（接低压加热器或凝汽器）
具有吸水缝的空心喷嘴二．多级汽轮机效率与功率
st
sin
oi
h
h
Δ
Δ
=η
t
i
i
H
H
Δ
Δ
=η
1．级的相对内效率：
2．多级汽轮机的相对内效率：
反映了汽轮机内部损失的大小，是衡量汽轮机通流部分完善程度的指标。
≈
0.8～0.9
3600
imi
i
HD
P
Δ?
=
i
e
m
P
P
=η
≈
3．多级汽轮机的内功率：
4、汽轮机机械效率：
机械损失：用于克服轴承磨擦阻力及带动主油泵、调速器等所消耗的部分有用功。
P
i
汽轮机内功率；Pe汽轮机的有效功率（即汽轮机传给发电机输入端的功率）或称轴端功率。
其值反映了机械损失的大小。
KW （无回热抽汽）
内功率——体现在转子上,但不是在转子轴端，轴端功率还应考虑外部损失。
98%～99%
三、多级汽轮机发电机组热经济性
e
eo
g
P
P
=η
≈
gmoit
fwm
gmoitmgm
im
gmigeeo
hhD
hD
hD
PPP
ηηηη
ηηηηηηηη
3600
)(
3600/
3600
0
=
Δ?=
Δ?
===
fwfw
t
t
hh
hh
hh
h
q
w
=
Δ
==
0
21
01
0
η
1．发电机效率：
Peo——发电机输出端的功率
h
0
——汽轮机主汽阀前的新蒸汽焓,kJ/kg；
h
fw
——锅炉入口的给水焓,kJ/kg；
空冷、水冷、氢冷、双氟内冷
98%～99%
%100
3600
0
×=
Q
P
eo
eo
η
)(
000 fwm
hhDQ?=
gmoit
fwm
eoeo
eo
hhD
P
Q
P
ηηηηη=
==
)(
36003600
00
≈
0
h
fw
h
)()(
1200 zrzrzrfwm
hhDhhDQ?+?=
2．汽轮发电机组绝对电效率：
如果没有再热（只有回热）：
即
0.45～0.50
——主蒸汽焓值
——经过回热加热，主给水焓值如有再热，则：
0
0
e
mo
P
d
d =
eoe
o
P
Q
q
η
3600
0
0
==
3．汽耗率每生产1KW ·h电能所消耗的蒸汽质量不同机组，不具有可比性，如300MW机组，满负荷925t/h
，则汽耗为3.08Kg/KW ·h。
kJ/(kwh)
目前：我国热耗约：9000KJ/ KW ·h——200MW机组；8000KJ/
KW·h——300MW机组。
热耗率比汽耗率更能直接反映汽轮发电机组的热经济性。
4．热耗率
kg/(kwh)
第七章汽轮机设备第一节 概述第二节 汽轮机的一般概念第三节 汽轮机本体的主要结构第四节 级内热力过程分析第五节 汽轮机的损失、效率和功率第六节 汽轮机的主要辅助设备第六节 汽轮机的主要辅助设备一、凝汽设备以东方汽轮机厂生产的N300—
166.67/537/537汽轮机为例，
若没有凝汽设备，排汽最低压力和大气压力，理想循环效率等于37.12%,而当排汽压力为5.0kPa,热效率为45.55%,
后者的经济性显著提高。
作用：1、在热力循环作为冷源，降低汽轮机排汽的压力和温度，
就可以减小冷源损失，提高循环热效率。2、建立和保持汽轮机排汽口的高度真空，使蒸汽在汽轮机中有较大的理想焓降；
3、回收乏汽的凝结水，作为锅炉给水循环使用。
s
b
2
0
3
5 6
1
T
a
d
4
1．凝汽设备的组成及作用以水为冷却介质的凝汽设备包括 凝汽器、
凝结水泵、抽气器、循环水泵以及它们之间的 连接管道和附件 组成。
最简单的凝汽设备系统简图
1-汽轮机；2-发电机；3-凝汽器；
4-循环水泵；5-凝结水泵； 6-抽气器蒸汽 冷却水凝结水蒸汽空气混合物
1
3
4
5
G
2
6
凝汽器冷却介质的不同单流程（大型机组多采用此）
空气冷却式双流程多流程冷却水的流程不同汽流流动形式不同汽流向心式汽流向侧式水冷式
2．凝汽器凝汽器：外壳常呈圆柱形、椭圆柱形或方柱形。
（大机组一般都采用方柱形）
1-二次滤网； 2-反冲洗蝶阀；3- 注球管； 4-凝汽器；
5-胶球； 6-收球网； 7-胶球泵； 8-加球室卵形管束布置的凝汽器在组装中教堂窗式管束布置的凝汽器 -------元宝山 300MW
向心式管束布置的凝汽器在组装中向心式管束布置的凝汽器在组装中 ----法国 600MW将军帽组装中的凝汽器隔板
汽轮发电机组空气冷却凝汽器外观
3．抽气器抽气器射流式抽气器水环式真空泵抽气器射汽式抽气器射水式抽气器容积式
（或机械式）
机械离心式真空泵抽气器
吸气管泵壳排汽管空腔水环叶片叶轮
二、循环水系统
1．开式布置电厂水流
1岳阳电厂：用洞庭湖水
2大港电厂，用渤海湾海水
3望城电厂：首先9台机组共170MW机组，
后上了一台300MW机组，水量不足，造成中间段水位不足，航运受影响,——打官司
4陡河电厂：
一期：二台国产炉：125MW，日本汽机二期：二台日本机组：250MW。
三期：二台国产：200MW
四期：二台国产：200MW
陡河电厂水流陡河水库闸门二期都没事，三期导致水温高，养殖业受影响，打官司，四期上冷塔
2．冷却塔缺点：空冷塔占地面积大，基建投资多。
水汽干热空气
三、回热加热设备作用：减小抽汽在凝汽器中的冷源损失，提高循环的热效率。
回热加热器按传热方式不同混合式加热器表面式加热器按水侧压力不同低压加热器按结构形式不同立式加热器卧式加热器高压加热器
4
6
3
5
1
1
2
2
给水回热加热系统示意图
1-高压加热器； 2-低压加热器； 3-降氧器； 4-凝汽器； 5-给水泵； 6-凝结水泵
1
2
2
300MW以上的机组一般采用八级回热，即三台高加、四台低加和一台除除氧器，
简称,三高、四低、一除氧,。
老式回热加热器老式回热加热器
例：额定工况下N300 —16.7/538/538型汽轮机抽汽参数及抽汽量抽汽段号 12345678
加热器 JG3 JG2 JG1 CY JD4 JD3 JD2 JD1
抽汽点（第几级后） 7 10151921232425
抽汽压力(MPa) 5.56 3.43 1.57 0.77 0.305 0.126 0.069 0.0244
抽汽压损 5% 5% 5% 6% 6% 6% 5% 5%
抽汽温度(℃) 382.1 318.7 434.4 336.3 229.9 142.9 91.5 64.5
流量(t/h) 63.6 71 31.6 32.7 33.7 19.9 29.1 29.2
锅炉高压缸 中压缸低压缸低压缸低压缸发电机凝汽器疏加疏加
1#
低加
2#
低加
3#
低加
4#
低加
1#
高加
2#
高加
3#
高加除氧器
1
2
3
4
5
6
7
8
三、除氧器
? 除氧器：（大约在基础的26米以上，至少
14米以上）处于水沸腾状态
? 作用：除去由于凝汽系统的漏气和化学补给水中含有溶解气体。
气体的危害：1壁上形成气体层，造成传热热阻增大、
传热效率降低；2下对金属设备产生腐蚀。
除氧器按除氧方式不同化学除氧热除氧按除氧塔结构不同喷雾淋水盘式喷雾填料式（占多数、且一般用卧式布置）
? 热除氧：利用抽汽加热给水至沸点来除去给水中的氧气等气体。具有加热和除氧的双重功能，——电厂普遍采用。
? 热除氧原理：建立在亨利定理和道尔顿分压定律的基础上。
? 亨利定理：当液体水和其液面上的气体处于平衡状态时，单位体积水中溶有的某种气体量与液面上该气体的分压力成正比。
? 除氧器内水的除氧分为：上部的初步除氧和下部的深度除氧。
四、给水泵、凝结水泵、循环水泵水泵按工作原理不同离心式（轴向进水，径向出水）
按原动机型式不同汽动给水泵：热经济性高，调节特 性好（可相对节省厂用电）
电动给水泵：启动迅速，系统简单，设备投资少轴流式（轴向进水，轴向出水）
斜流式（工作特性介于二者之间，但热效率高）
按用途不同给水泵凝结水泵循环水泵再循环水泵前置泵
汽蚀,指泵内压力最低处的水，其压力低于水温所对应的饱的压力时，水就会汽化，两相的水会在泵内产生强烈的冲击。
给水泵和凝结水泵：其入口前的水接近于饱各状态，
必须防止汽蚀。故均应安装在远低于贮水箱布置高度的位置上，以保证水泵进口处有一定的水柱静压。
给水泵：防止汽蚀 —— 抬高除氧器，或者加前置泵。
本章重点
z级的概念及级的分类
z汽轮机的主要型式
z级的工作过程
z汽轮机损失
z汽轮机本体主要结构
z汽轮机主要辅助设备
