汽轮机

汽轮机也称蒸汽透平发动机，是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功。汽轮机是现代火力发电厂的主要设备，也用于冶金工业、化学工业、舰船动力装置中。

汽轮机
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中文名称：汽轮机

外文名称：The steam turbine

别名：蒸汽透平发动机

用途；发电或动力装置

动力源：高温高压蒸汽做功于叶片

目录

发展历史

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1882年瑞典工程师拉瓦尔设计制造出了第一台单级冲动式汽轮机，随后在1884年英国工程师帕森斯设计制造了第一台单级反动式汽轮机，虽然那时的汽轮机与现代汽轮机相比结构非常简单，但是推动了汽轮机在世界范围内的应用，被广泛应用在电站、航海和大型工业中。

在60年代，世界工业发达的国家生产的汽轮机已经达到500-600MW等级水平。1972年瑞士ABB公司制造的1300MW双轴全速汽轮机在美国投入运行，设计参数达到24Mpa，蒸汽温度538°C，3600rpm;1974年西德KWU公司制造的1300MW单轴半速(1500 rpm)饱和蒸汽参数汽轮机投入运行;1982年世界上最大的1200MW单轴全速汽轮机在前苏联投入运行，压力24 Mpa，蒸汽温度540°C。

中国汽轮机发展起步比较晚。1955年上海汽轮机厂制造出第一台6MW汽轮机。1964年哈尔滨汽轮机厂第一台100MW机组在高井电厂投入运行;1972年第一台200MW汽轮机在朝阳电厂投入运行;1974年第一台300MW机组在望亭电厂投入运行。70年代进口了10台200-320MW机组，分别安装在了陡河、元宝山、大港、清河电厂。70年代末国产机组占到总容量70%。

1987年采用引进技术生产的300MW机组在石横电厂投入运行;1989年采用引进技术生产的600MW机组在平圩电厂投入运行;2000年从俄罗斯引进两台超临界800MW机组在绥中电厂投入运行。

上海汽轮机厂是中国第一家汽轮机厂，在1995年开始与美国西屋电气公司合作成立了STC，1999 年德国西门子公司收购了西屋电气公司发电部， STC 相应股份转移给西门子。

哈尔滨汽轮机厂1956年建厂，先后设计制造了中国第一台25MW、50MW、100MW和200MW汽轮机，80年代从美国西屋公司引进了300MW和600MW亚临界汽轮机的全套设计和制造技术，于1986年制造成功了中国第一台600MW汽轮机，自主研制的三缸超临界600MW汽轮机已经投入生产。

东方汽轮机厂1965年开始兴建，1971年制造出第一台汽轮机，主力机型为600MW汽轮机。北京北重汽轮电机有限责任公司做为后起之秀，以300MW机组为主导产品，它是由始建于1958年的北京重型电机厂通过资产转型在2000年10月份成立的又一大动力厂，2台600MW汽轮机也已经投入生产。中国四大动力厂以600MW和1000MW机组为主导产品。

基本结构

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电站汽轮机主要由:汽轮机本体设备、蒸汽系统设备、凝结水系统设备、给水系统设备和其他辅助设备组成。

其中汽轮机本体主要由静止部分和转动部分组成。

静止部分包括:汽缸、喷管、隔板、隔板套、汽封、轴承等。

转动部分包括:动叶栅、叶轮、主轴、联轴器等。

工作原理

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汽轮机是一种能量转换装置，电能的生产过程是一系列的能量转换过程。蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变为动能。高速汽流流经动叶片3时，由于汽流方向改变，产生了对叶片的冲动力，推动叶轮2旋转作功，将蒸汽的动能变成叶轮轴旋转的机械能。这种利用冲动力作功的原理，称为冲动作用原理。

1、锅炉将水变为蒸汽的热能。

2、汽轮机将蒸汽的热能转变成轴旋转的机械能。

3、发电机把机械能转变成电能。

控制系统

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1、监视系统。监视系统是保证汽轮机安全运行的必不可少的设备，它能够连续监视汽轮机各参数的变化。汽轮机参数监视通常由DAS系统实现，测量结果同时送往调节系统作为限制条件，送往保护系统作为保护条件，送往顺序控制系统作为控制条件；

2、保护系统。保护系统的作用是当电网或汽轮机本身出现故障时保护装置根据实际情况迅速动作，使汽轮机退出工作，或者采取一定措施进行保护，以防止事故扩大或造成设备损坏。大容量汽轮机保护内容有超速保护、低油压保护、位移保护、胀差保护、低真空保护、振动保护等；

3、调节系统。汽轮机的闭环调节系统包括转速调节系统、功率系统调节、压力调节系统等；

4、热应力在线监视系统。热应力无法直接测量，通常是用建立模型的方法通过测取汽轮机某些特定点的温度值来间接计算热应力的。热应力计算结果除用于监视外，还可以对汽轮机升速率和变负荷率进行较低较正；

5、汽轮机自启停控制系统。汽轮机自启停控制该系统能够完成盘车、抽真空、升速并网、带负荷、带满负荷以及甩负荷和停机的全部过程。可实现汽轮机自启停的前提条件是各个必要的控制系统应配备齐全，并且可以正常投运。这些系统为自动调节系统、监视系统、热应力计算系统以及旁路控制系统等；

6、液压伺服系统。液压伺服系统包括汽轮机供油系统和液压执行机构两部分。供油系统向液压执行机构提供压力油。液压执行机构由电液转换器、油动机、位置传感器等部件组成，其功能是根据电调系统的指令去挂号信相应的阀门动作。

汽轮机的优点

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1、热效率高：

A、、凝汽式汽轮机组综合热效率高达40%。

B、 供热式机组综合热效率高达80%。

2、连续工作的回转机械，可以具有较大功率，目前单台机组容量已突破1300MW。

3、运转平稳、事故率较低、充分提高了设备利用率， 一般可保持3～4年大修一次。

分类

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1、按热力过程特性分类

（1）、凝汽式汽轮机：进入汽轮机的蒸汽，除很少一部分泄漏外，全部排入凝汽器。

（2）、背压式汽轮机：排汽压力高于大气压力的汽轮机称为背压式汽轮机。

（3）、调节抽汽式汽轮机：部分蒸汽在一种或两种给定压力下抽出对外供热，其余蒸汽作功后仍排入凝汽器。

（4）、中间再热式汽轮机：新蒸汽经汽轮机前几级作功后，全部引至加热装置再次加热到某一温度，然后再回到汽轮机继续作功。

2、按工作原理分类

（1）、冲动式汽轮机：按冲动作用原理工作的汽轮机称为冲动式汽轮机

（2）、反动式汽轮机： 按反动作用原理工作的汽轮机称为反动式汽轮机

（3）、混合式汽轮机：由按冲动原理工作的级和按反动原理工作的级组合而成的汽轮机称为混合式汽轮机

3、按新(主)蒸汽压力分类  

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（1）、低压汽轮机 新蒸汽压力为1.2 MPa～2MPa。

（2）、中压汽轮机 新蒸汽压力为2.1 MPa～8MPa。

（3）、高压汽轮机 新蒸汽压力为8.1 MPa～12.5MPa。

（4）、超高压汽轮机 新蒸汽压力为12.6MPa～15.1MPa。

（5）、亚临界汽轮机 新蒸汽压力为15.1MPa～22MPa。

（6）、超临界汽轮机 新蒸汽压力为22.12MPa～25MPa。

（7）、超超临界汽轮机 新蒸汽压力为25.0MPa以上。

应用领域

1、发电拖动：火力发电厂、核电厂。

2、工业拖动：钢铁厂、造纸厂、化工厂。

3、舰船拖动：大型远洋船舶、军事大型舰艇、核动力航空母舰。

相关视频

1、汽轮机基本工作原理演示

2、汽轮机本体结构