火电厂汽轮发电机组工作原理及结构.ppt

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1、火力发电厂-汽轮发电机组的结构及工作原理 新疆富蕴广汇新能源 崔新佳,崔新佳 2011年7月29日,汽轮机厂房内平台汽轮发电机组,汽轮机厂房内平台汽轮发电机组,汽轮机锅炉集中控制室,1.风力发电：利用风的动能，来吹动叶轮转动，产生机械能，带动发电机子转子发电。,风力发电机内部结构,潮汐发电,2.水力发电：利用水的势能,来推动水轮机的转子，带动发电机转子，进行发电,利用海水的潮长潮落，产生的势能进行发电。,3太阳能发 电利用太阳的光辐射，通过光伏组件吸收热量，产生电能。,太阳能发电和风力发电流程（热核反应)，4氢1氦，1KG氢的热核反应，相当地球燃烧19000T的标煤，太阳中可燃烧的氢为10分之

2、1，能燃烧100多亿年。电磁波-粒子流。地球接收的能量只占总能量的20亿分之1。,4.核能发电：利用铀235的核裂变，产生的能量，进行发电。,中国核电站分布图,原理：1个中子进入铀235原子核以后，原子就变的不稳定，分裂成2个较小质量的原子核，这就是核裂反应，产生很大的能量的同时，还会放出2-3个中子和其他射线，这些中子再次进入铀235原子核，不断重复上述核裂变反应。,5.水力发电：利用水的势能推动水轮机转动，带动发电机转动发电。,水力发电原理图,水力发电原理图,.其他形式发电,1.地热发电2.垃圾发电3.生物发电4.抽水蓄能发电,火电厂：利用煤、石油、天然气为燃料生产电能的工厂能量转换过程燃

3、料的化学能 热能 机械能 电能,。,火力发电厂的几个基本概念,1.饱和水：指在一定条件时，水不能再溶解某种物质而达到此物质的饱和状态，但此饱和水还可以溶解其他物质，里面物质的溶解度并不会互相影响。2.饱和蒸汽：当液体在有限的密闭空间中蒸发时 单位时间内进入空间的分子数目与返回液体中的分子数目相等时，则蒸发与凝结处于动平衡状态。3.过热蒸汽：就是在一定压力下，蒸汽达到饱和温度，继续吸热，温度超过饱和温度。4.蒸汽湿度：湿蒸汽中所含水分的质量百分数。,，,5.焓:热力学中表示物质系统能量的一个状态函数，常用符号H表示。数值上等于系统的内能U加上压强p和体积V的乘积，即H=U+pV。焓的变化是系统在

4、等压可逆过程中所吸收的热量的度量。6.熵：表示物质系统状态的一个物理量(记为S)，它表示该状态可能出现的程度。在热力学中，是用以说明热学过程不可逆性的一个比较抽象的物理量。孤立体系中实际发生的过程必然要使它的熵增加 7.干球温度：干球温度是温度计在普通空气中所测出的温度，即我们一般天气预报里常说的气温。8.湿球温度：湿球温度是指同等焓值空气状态下，空气中水蒸汽达到饱和时的空气温度，,。,。,火力发电厂是由四大系统组成1.汽水系统2.燃烧系统3.电气系统4.控制系统 为了让大家对汽轮机内部有个感性认识，我先给大家放一个三维小视频。,汽轮发电机工作流程图,汽轮机的基本工作原理,汽轮机和发电机是火力

5、发电厂三大主要设备的两大主机，单机功率劳动大、效率高、运行平稳、使用寿命长。汽轮机以蒸汽为工质，将热能转变为机械能，为发电机发电提供机械能。,“级”是汽轮机中最基本的工作单元。在结构上它是由静叶（喷嘴）和对应的动叶所组成；一列固定的喷嘴和与它配合的动叶片构成了汽轮机的基本作功单元，称为汽轮机的级。,动叶片,喷嘴,叶轮,轴,冲动作用原理,冲动力的定义：根据力学知识，当一运动物体碰到另一个静止的物体或者运动速度低于它的物体时，就会受到阻碍而改变其速度的大小或方向，同时给阻碍它的物体的一个作用力特点：蒸汽仅把从喷嘴中获得的动能转变为机械功，蒸汽在动叶通道中不膨胀，动叶通道不收缩。,喷嘴出口处：蒸汽以

6、相对速度w1进入动叶通道，由于受到动叶的阻碍，汽流方向不断改变，最后以相对速度w2流出动叶通道，在流道中蒸汽对动叶产生一个轮周方向的冲动力F1，该力对动叶作功使动叶转动,蒸汽流过无膨胀动叶通道时速度的变化,反动力定义：蒸汽在动叶汽道内膨胀时对动叶的作用力。根据动量守恒定律，当气体从容器中加速流出时，要对容器产生个与流动方向相反的力。基本特点：蒸汽在动叶流道中不仅要改变方向，而且还要膨胀加速，从结构上看动叶通道是逐渐收缩的。,反动作用原理,从作用力方面分析原理,蒸汽流经级时先在喷嘴中膨胀压力降低，速度增加一方面通过速度方向的改变，产生冲动力F1蒸汽在动叶中继续膨胀，压力降低，所产生的焓降转化为动

7、能造成动叶出口的相对速度w2大于进口相对速度w1，使汽流产生了作用于动叶上的与汽流方向相反的反动力Fr。在蒸汽的冲动力和反动力合力作用下推动动叶旋转作功。,动叶通道是逐渐收缩的,汽轮机的工作原理1.工质（蒸汽）在汽轮机中的能量转换：2.蒸汽在汽轮机中，能量转换包括2个阶段：第一阶段：第二阶段：转速3000r/min和3600r/min，为全转速汽轮机转速1500r/min和1800r/min，为半转速汽轮机频率50赫兹和60赫兹 我国为50赫兹,蒸汽在汽缸的流动方向,1.按工作原理分类,汽轮机,冲动式汽轮机：按冲动作用原理（蒸汽在喷嘴中膨胀，在动叶中不膨胀）工作。,冲动反动联合式汽轮机：冲动级

8、+反动级组合,反动式汽轮机：按反动作用原理（蒸汽在喷嘴和动叶中均膨胀）工作。,2.按热力特性分类,背压式汽轮机：排汽压力高于大气压。,调节抽汽式汽轮机：部分蒸汽抽出并经压力调整后对外供热；其余做完功后排凝汽器。,纯凝汽式,有回热抽汽的凝汽式（简称凝汽式）,二、汽轮机的型号 1.产品型号：2.汽轮机型号的汉语拼音代号：N凝汽式；B背压式；C一次调节抽汽式；CC二次调节抽汽式；CB抽汽背压式。3.机组型号例子：N100-8.83/535 N600-16.7/538/538-1 B50-8.82/0.98 CC50-8.82/0.98/0.118 CB25-8.82/0.98/0.118,汽轮机电机

9、的结构,。,滑销系统1.滑销系统的作用：1）允许机组进行有规律的膨胀 2）保证汽缸和转子中心一致 3）保证机组牢固的固定在基础上。2.滑销系统的组成横销、纵销、立销、角销等,.,国产引进型300汽轮机滑销系统1纵销；2猫爪横销；3定中心梁；4纵销；5横销,.,汽缸的作用 汽缸即汽轮机的外壳、其作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开，以形成蒸汽热能转换为机械能的封闭汽室。汽缸内装有喷嘴室、喷嘴(静叶)、隔板(静叶环)、隔板套(静叶持环)、汽封等部件。在汽 缸外连接有进汽、排汽、回热抽汽等管道以及文承座架等。为了便于说造、安装和检修，汽缸一船沿水平中分面分为上、下两个半缸。两者通过水平法兰用螺校装配紧

10、固。另外为了合理利用材料以及加工、运输方便汽缸也常以垂直结合面分为两或三段，备段通过法兰螺接连接紧固。,汽轮机下汽缸,喷嘴,隔板,汽轮机喷嘴和喷嘴室,隔板和下汽缸组装,轴承（轴瓦）,汽轮机的轴承有径向支持轴承和轴向推力轴承两种。1.径向支持承轴：支持转子重量 和离心力。(固定式、自立式、三油楔式、可倾瓦。）2.推力承轴：承担汽轮机转子轴向推力，保证轴向间隙。瓦面全部采用乌金材料，径向轴承设计温度不超过90，推力轴承温度不超过85,汽轮机轴瓦,汽轮机本体推力瓦（黄色为推力瓦块）,汽轮机本体推力瓦和推力盘,汽轮机汽封,汽轮机汽封,汽封与汽封系统,汽轮机转子和静体之间需留有适当的间隙，从而不相互碰磨

11、，间隙的存在就要导致漏汽，这不仅会降低机组，还会影响机组安全运行。为了减少蒸汽泄漏和防止空气漏人，需要有密封装置，通常称为汽封。汽封按其安装位置的不同，可分为通流部分汽封、隔板汽封、轴端汽封.,汽封的作用,汽轮机工作时，转子高速旋转而静止部分不动，动、静部分之间必须留有一定的间隙，避免相互碰撞或摩擦。而间隙两侧一般都存在压差，这样就会有部分蒸汽通过间隙泄露，造成能量损失，使汽轮机效率降低。为了减小漏汽损失，在汽轮机的相应部位设置了汽封。,汽封的工作原理（轴与汽缸动静之间有间隙空气会进入低压缸 蒸汽会从高压缸漏出）,汽封的工作原理（加装汽封）,汽封的工作原理（加装汽封后还是有少量的蒸汽漏出和空气

12、进入）,汽封的工作原理（加装供汽母管和汽封管线 进入空气和漏出蒸汽抽走回用）,汽轮机转子,汽轮机转子,汽轮机转子在高温蒸汽中高速旋转，不仅要承受汽流的作用力和由叶片、叶轮本身离心力所引起的应力，而且还承受着由温度差所引起的热应力。此外，当转子不平衡质量过大时，将引起汽轮机的振动。因此，转子的工作状况对汽轮机的安全、经济运行有着很大的影响。,动叶片的结构,动叶片是汽轮机中数量最大和种类最多的零件，它的结构、材料和装配质量对汽轮机的安全和经济运行有极大的影响。在汽轮机的事故中，叶片事故约占60%70%左右，所以必须予以足够的重视。叶片应具有良好的流动特性、足够的强度、满意的转动特性、合理的结构和良

13、好的工艺性能。,整煅转子,叶轮和主轴及其他主要零部件是用整体毛坯加工制成的。主轴的中心通常钻有中心孔，其作用是：去掉锻件中残留的杂质及疏松部分；用来检查锻件的质量；减轻转子的重量。高参数或超高参数机组的高压转子，防止高温下松动是主要的，因此广泛采用整锻转子。,焊接转子,由若干个实心轮盘和端轴拼合焊接而成。焊接转子的主要优点是：不存在松动问题；采用实心的轮盘，强度高，不需要叶轮轮壳，结构紧凑；轮盘和转子可以单独制造，材料利用合理，加工方便且易于保证质量；焊成整体后转子刚性较大等。但是焊接转子要求材料的可焊性好，焊接工艺及检验技术要求高且比较复杂，这一切在一定程度下妨碍了焊接转子的应用。,套装转子

14、,套装转子的叶轮、轴封套、联轴器等部件和主轴是分别制造的，然后将它们热套(过盈配合)在主轴上，并用键传递力矩。主轴加工成阶梯形，中间直径大，只适用于中、低参数的汽轮机和高参数汽轮机的中、低压部分，其工作温度一般在400以下。,组合转子,根据各段的工作条件不同，在同一转子上，高压部分采用整锻结构，中、低压部分采用套装结构，从而兼得整锻转子和套装转子的优点。组合转子广泛用于高参数、中等功率的汽轮机上。,汽轮机下汽缸组装,汽轮机转子与下缸和下隔版,汽轮机前轴承箱,汽轮机前轴承箱内部构件,危机遮断器飞锤,汽轮机盘车装置,汽轮机盘车装置作用及工作原理,安装上隔版,汽轮机扣大盖,汽轮机扣大盖,汽轮机专用螺

15、栓,.螺栓加热装置及法兰加热装置,汽轮机扣大盖完毕,发电机本体结构,发电机定子,发电机转子,发电机定子和转子装配（穿转子）,汽轮发电机的构造,这里介绍汽轮发电机的构造，是由蒸汽轮机或燃气轮机推动的发电机。发电机主要由转子与定子组成，由于汽轮机的转速很高，故汽轮发电机的转子是两极的，额定转速每分钟3000转，输出50赫兹的三相交流电。,。汽轮发电机的构造,这是转子铁芯构造示意图，在铁芯圆周上开有一些槽，嵌有励磁绕组，在圆周两侧各有一段槽距大的面称为大齿，就是磁极（图1所示）。励磁绕组两端通过集电环（滑环）接到励磁电源，在转子圆周两侧就形成北极与南极，旋转时就产生旋转磁场。,发电机转子,发电机定子

16、,定子铁芯与线,。,发电机剖面图,必须加强电机的冷却,汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术,励磁机：,就是一个小功率的直流发电机，一般都为几十伏，励磁电压一般不变，即使变动也很小，而励磁电流的大小，由磁场变阻器或自动励磁调节器调节。它的作用是将发出来的直流电，供发电机转子磁极饶组励磁电流以产生磁场，励磁电流在发电机空载时，改变其大小可以改变发电机的端电压,在发电机并网带负荷时，改变其大小，可以改变发电机的无功功率。,汽轮机联轴器,联轴器,联轴器俗称靠背轮或对轮，是连接多缸汽轮机转子或汽轮机转子与发电机转子的重要部件，借以传递扭矩，使发电机转子克服电磁反力矩作高速旋转，将机械能转换为电

17、能。联轴器一般可分为刚性、半挠性、挠性三类。1若两半联轴器直接刚性相连，则称为刚性联轴器；2若中间通过波形筒等来联接，即称为半挠性联轴器3若通过啮合件(如齿轮)或蛇形弹簧等来联接，就称为挠性联轴器。,火力发电厂热力循环,火力发电厂的基本热力循环以水为工质的朗肯循环 1.卡诺循环。热效率61-66（奥氏体钢，膨胀系数大，热导率小，对温度适应性差，抗蠕变能力差）2.朗肯循环。热效率40-45（铬钼钢）,朗肯循环的工作过程工质在锅炉中定压加热、汽化和过热过程（4-5-61），蒸汽在汽轮机中等熵膨胀做功（1-2），排汽在凝汽器中定压凝结放热（2-3），凝结水泵中等熵压缩后进入锅炉（3-4）。,汽轮机的

18、调节系统,1.液压调节系统。（50年代）机械部件和液压部件 组成。2.功频电液调节系统。(60年代)以模拟计算机为基础的，引入了功率、频率两个控制信号的电液调节系统，常称为功频电液调节系统。3.数字调节系统。（70年代）以数字计算机为基础的数字式电液调节系调节汽轮机的系统。数字调节系统发出指令后，通过调节汽轮机的阀门，而改变汽轮机的进汽量，从而达到调整负荷的目的。,调节系统任务,。a.调节汽轮机内功率以满足外界负荷的变化。b.保证汽轮机的转速在允许范围。调节系统它六个部分组成 1.感应机构 2.定值机构（同步器）3.放大机构 4 执行机构 5.配汽机构 6.反馈机构。,.,.,汽轮机的保护系统

19、（调节保安）,.汽轮机的超速保护.汽轮机的轴向位移保护.汽轮机的油压和油温保护.汽轮机凝汽器低真空保护.,汽轮机的供油系统,汽轮机供油系统分为两个部分：1.一部分是汽轮机轴承润滑油，转子放在轴承上，需要润滑油建立油膜，防止干摩擦。2.顶轴油在汽轮机运转之前，需要顶轴油系统开启，给各个轴承处泵入润滑油。3.调节系统供油 4.保安系统供油,.,其实油的用途总的来说就是给轴承润滑的，为了实现不同运行情况下的润滑，和调节保安系统供油，才有相应的一些系统。下面请大家了解一下 汽轮机辅机,锅炉给水泵的作用：是将合格的给水连续不断地送往锅炉，保证锅炉连续最大蒸发量的供水量。流量是锅炉连续蒸发量的110%。程

20、扬是从除氧水箱的出口，到锅炉省煤器的入口介质流量的总阻力。,锅炉高压给水泵,给水泵由电机驱动中间加装液力偶和器：能消除冲击和振动；输出转速低於输入转速，两轴的转速差随载荷的增大而增加；过载保护性能和起动性能好，载荷过大而停转时输入轴仍可转动。,液力偶和器内部结构,高压低压加热器的作用：是利用汽轮机的中间抽汽将锅炉给水加热，以提高循效率。根据汽轮机组的大小不同给水回热几数从2-3级到8级。,低压加热器,水冷凝汽器的作用：把在汽轮机做完功的蒸汽通过凝汽器变成凝结水,凝汽器内部图片,汽轮机做完功的蒸汽通过凝汽器变成凝结水过程,2、空冷凝汽器工作原理,汽轮机排汽通过粗大的排汽管道送到空冷凝汽器内，轴流

21、风机使空气流过空冷凝汽器的外表面带走热量，使排汽凝结为水。,排汽管,凝结水,轴流风机,全貌,给水中溶解氧的主要来源：,处于真空下工作的凝汽器、部分低压加热器等热力设备及管道附件不严密，漏进空气。,化学补充水带进,给水除氧的任务和方法,给水中溶有气体带来的危害：,增大传热热阻，降低传热效果。,腐蚀金属设备、降低其使用寿命。,给水除氧的方法：,热力除氧和化学除氧,给水除氧的任务：,除去水中的不凝结气体，防止设备腐蚀和传热恶化。,。,除氧器的除氧原理 由亨利定理知，在一定压力下，水的温度越高气体的溶解度越小；反之，水的温度越低则气体的溶解度越高。此外，某种气体的溶解度还与水面该气体的分压力有关，因此，当锅炉给水被加热到沸点时，水面上的蒸汽压力就接近全压力，而其它气体的分压力则接近零。这样，溶解于水中的气体（包括氧气）就被分解出来并及时地随部分蒸汽排走，除氧器正是根据这一原理来工作的。,。,。,。,The end,thank you!谢谢,