汽轮机概念及其分类
第1章汽轮机概念及其分类
1.1 汽轮机概述
1.1.1 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。
1.1.2 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
1.1.3 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）。
1、按工作原理分类
（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1.47 Mpa（0.12～1.5MPa）
（2）中压汽轮机：压力为1.96～3.92 Mpa（2~4 MPa）
（3）次高压汽轮机：压力为5~6 MPa
（4）高压汽轮机：压力为5.88～9.81 Mpa（6~12Mpa）
（5）超高压汽轮机：压力为11.77～13.93 Mpa（12~14 MPa）
（6）亚临界压力汽轮机：压力为15.69～17.65 Mpa（16～18 MPa）
（7）超临界压力汽轮机：压力大于22.15 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。
（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
（1）单缸汽轮机
（2）双缸汽轮机
（3）多缸汽轮机
3电站汽轮机工作简易示意图图、按排汽冷却方式分类7汽轮机排汽由循环水（通
过冷凝器）冷却，凝）水冷（湿冷）汽轮机：（1结成水。采用空气（风）带走凝汽器废热的汽轮机。汽）空冷（干冷）汽轮机：（2。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、按燃料分类燃用化石燃料（煤、石油、天然气等）。（1）火电汽轮机：核燃料。（2）核电汽轮机：
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。
以燃气轮机的排气（高温烟气）作为热源，进入蒸汽联合循环：）燃气-（2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3000 r/minn＜（1）低速汽轮机：3000 r/minn＝（2）中速汽轮机：＞3000 r/min）高速汽轮机：（3n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：1500 r/min；50Hz电网：3000 r/min或（1）对于1800 r/min。电网：3600 r/min或（2）对于60Hz称1800 r/min，全转速机组1500 r/min和3000 r/min和3600 r/min称为12000r/min（变转速）。为半
转速机组。工业用、给水泵小汽轮机，最高转速可达汽轮机的型号1.1.4
我国目前采用汉语拼音和数字来表示汽轮汽轮机型号表示汽轮机基本特性，3给出了我国常用汽轮机型式号，表所示。表2机型号，其型号组成方式如图5给
出了我国常用汽轮机型号中蒸汽参数表示法。
5图汽轮机型号的表示方法N300-16.7/537/537-2型汽轮机例一：537oC，再热
16.7MPa，温度为含义：300MW凝汽式汽轮机，主蒸汽压力为蒸汽温度537oC，中间再热凝汽式汽轮机，属第二次变型设计。型汽轮机例二：N100-90/535535oC。凝汽式汽轮机，主蒸汽压力为8.82 MPa，温度为含义：100MW汽轮机型式代号表2 代号型式代号型式
抽汽背压式CBN凝汽式
船用CYB背压式
移动式C一次调整抽汽式Y
核电汽轮HC两次调整抽汽
示1、，高压抽汽式汽轮机，主蒸汽压力为4.9 MPaC12-4.9/1.5/0.98：12MW2、。1.5 MPa，低压抽汽压力为0.98 MPa抽汽压力为，主蒸汽压力为12MWCC12-3.43/0.98/0.49：3、两次调整抽汽式汽轮机0.49 MPa。，一级抽汽压力为3.43MPa 0.98 MPa、二级抽汽压力为，背压为3.43MPa ：3MW背压式汽轮机、主蒸汽压力为B3-3.43/0.49 4、。
4.9 MPa、抽4.9 MPa：CB12-4.9/1.18/0.1712MW抽汽背压式汽轮机、主蒸汽压力为、50.17 MPa1.18 MPa汽压力为、背压为。