汽轮机与风机讲义课件

汽轮机与风机工艺讲义7/6/20241主讲：文泳竹介绍l第一讲、我厂汽轮机与风机的现状l第二讲、汽轮机绪论第一节、汽轮机的原理及分类第二节、热力循环第三节、汽轮机的构造及各个系统l第三讲、冶炼风机7/6/20242主讲：文泳竹第一讲我厂汽轮机与风机的现状 我厂现有汽轮发电机组三台，分别为316型、C635/10型、C335/10型。功率分别为6000KW、6000KW、3000KW，C635/10型、C335/10型为抽汽机组。另有小电机风机四台，1#机组功率4000KW，风量1200M3/Min，出口风压0.294MPa；2#机组功率为3600KW，风量是1100M3/Min，出口风压0.294MPa；3#机组功率3600KW，风量1150M3/Min，出口风压0.29MPa；5#机组功率2500KW，风量900M3/Min，出口风压0.25MPa。7/6/20244主讲：文泳竹 AV4011轴流压缩机2台，最大流量1381NM3/Min，最大压力0.305MPa（A），轴功率4600KW，工作转速7900r/Min，汽轮机功率为5600KW。7/6/20245主讲：文泳竹 AV4512轴流风机1台，最大流量2283NM3/Min，最大压力0.32MPa（A），轴功率4600KW，工作转速7300r/Min，汽轮机功率为7758KW。7/6/20246主讲：文泳竹 AV8515轴流风机1台，最大流量330000NM3/h，最大压力0.67MPa（A），工作转速4065r/Min，电动机功率为31.482MW。7/6/20247主讲：文泳竹我厂主要产品l高炉供风l集中供热l发电7/6/20248主讲：文泳竹第二讲、汽轮机7/6/20249主讲：文泳竹绪论7/6/202410主讲：文泳竹一、汽轮机在动力工业中的地位和作用汽轮机是一种将蒸汽的热能转变为机械的外燃回转式原动机。它和其它型式的原动机（如蒸汽机、汽油机、柴油机等）相比具有可利用多种燃料，运转安全、平稳，尺寸小、重量轻和可设计成高转速、大功率等一系列优点。因此在工业生产的各个部门（如电力、冶金、化工、船舶运输等）中作为动力机械而被广泛采用。7/6/202411主讲：文泳竹l目前，电力工业仍以包括核电站在内的热力发电和水力发电为主，其中水力发电虽然具有生产成本低、可以综合利用的巨大优点，但它同时具有建设周期长、投资大，受地区和季节限制等缺点，因此热力发电在电力生产中仍占有较大的比重，这种比重的大小随国家和地区的不同而不同。由于上述回转式动力机械的优点，目前热力发电厂中拖动发电机的原动机主要采用汽轮机和燃气轮机。燃气轮机与汽轮机相比，具有一些汽轮机无法比拟的优点，如设备简单轻便，可按组装式成套生产，因而建设速度快、投资少，设备占地面积小；用水量少；便于自动控制、启动快和负荷适应能力强等。但是，由于目前受燃料和金属材料的限制，燃气轮机的应用仍然没有汽轮机那普遍。因此，汽轮机在热力发电厂中目前仍占统治地位。7/6/202412主讲：文泳竹二、汽轮机的发展简史和我国汽轮机制造业的发展概况7/6/202413主讲：文泳竹（一）汽轮机的发展简史汽轮机的基本原理力的冲动作用原理和反动作用原理。1883年瑞典工程师拉伐尔利用力的冲动作用原理首先制成了一台3.68KW（5马力）的单级冲动式汽轮机，他在发明第一台汽轮机时解决了如下问题：1、采用了缩放喷嘴，获得了超音速汽流；2、采用了柔轴，当时的转子转速为32000r/min；3、采用了等强度叶轮，当时叶轮的圆周速度达350m/s；4、采用了自位轴承。7/6/202414主讲：文泳竹l1900年左右，美国工程师寇蒂斯在拉伐尔汽轮机的基础上增加了一列固定的导向叶片和一列动叶片，并将两列动叶装在同一个轮盘上发明了速度级汽轮机，从而增大了单级汽轮机的焓降和功率。l1984年，英国的柏生氏利用力的反动作用原理首先发明了反动式汽轮机。7/6/202415主讲：文泳竹（二）我国汽轮机制造业的发展概况解放前，我国还没有汽轮机制造工业。解放后，以上海为基地的三大动力厂（汽轮机厂、锅炉厂、电机厂）和以哈尔滨为基地的三大动力厂，并且于1955年同上海汽轮机厂制成国产第一台中压6000KW冲动式汽轮机。现在我国已能生产中压、高压、超高压中间再热、亚临界等机组。除上述大厂外，还有一些小厂，如北京重型电机厂、南京汽轮机厂、杭州汽轮机厂、青岛汽轮机厂等。7/6/202416主讲：文泳竹第一节、汽轮机的原理及分类一、原理汽轮机是将蒸汽的热能转换成机械功的转式动力机械。与活塞式能力机械相比较，汽轮机具有功率大、转速高、经济性好等显著优点。在汽轮机中，蒸汽的热能被转换成机械功，完成这个能量转换的基本单元叫做汽轮机的级。它主要由一列静叶栅和动叶栅组成。7/6/202417主讲：文泳竹v冲动式汽轮机：蒸汽只在汽轮机的静叶栅中降压膨胀加速，在动叶栅内不降压不膨胀，动叶只是把蒸汽动能转换成机械功，同时改变汽流方向。v反动式汽轮机：蒸汽在汽轮机的静叶栅中被降压、膨胀和加速，在动叶栅中也被进一步降压、膨胀加速。动叶不但将蒸汽的动能，同时也将蒸汽的部分内能转换成机械功。7/6/202418主讲：文泳竹二、汽轮机的分类1、按作用原理来分v冲动式汽轮机v反动式汽轮机2、按排汽方式分类v凝汽式汽轮机v背压式汽轮机v抽汽式汽轮机7/6/202419主讲：文泳竹3、按能量传递方式分类v直联式汽轮机v带变速箱的汽轮机4、按蒸汽流道娄目分类v单流道汽轮机v双流道或多流道汽轮机5、按蒸汽流道型式分类v有直流式；轴流式与径流式。7/6/202420主讲：文泳竹6、按蒸汽压力分类v中压v高压v超高压v亚临界压力v超临界压力7/6/202421主讲：文泳竹第二节、热力循环一、热力循环的四个基本过程v吸热膨胀放热压缩7/6/202422主讲：文泳竹二、热力循环的种类v朗肯循环v回热循环v中间再热循环v热电循环7/6/202423主讲：文泳竹三、循环效率v一般发电厂中的循环热效率为3045%，实际上存在各种损失，所以效率还要小。一般用于做功的占31%，冷源损失60.2%，其它为锅炉损耗、管路损耗、汽机机械损耗等。7/6/202424主讲：文泳竹第三节、汽轮机的构造及各个系统一、汽轮机的构造v静子部分（固定部分），包括汽缸、轴承、机座、隔板等；v转动部分，包括轴、叶轮、叶片等组成；v调速控制部分。7/6/202425主讲：文泳竹二、各个系统v蒸汽疏水系统v结水凝结水系统v空气系统v调速、保安、油系统v循环水系统7/6/202426主讲：文泳竹三、汽轮机的调节1、汽轮机调节系统的主要作用：v在稳定工况下，保证转速不变并且为规定值；v当负荷变化时，保证转速的偏差不超过所规定的范围；v它主要由感应机构、传动放大机构、执行机构、反馈机构等组成。7/6/202427主讲：文泳竹2、调节系统的种类v半液压调节系统v全液压调节系统v电液调节系统7/6/202428主讲：文泳竹3、辅助设备v凝结器v凝结水泵v抽汽器v给水泵v管道系统v高压加热器v低压加热器7/6/202429主讲：文泳竹4、汽轮机在运行中的常见事故v真空低落v油系统工作失常v汽轮机严重超速v甩负荷v汽轮机水冲击v蒸汽参数不符合规定等7/6/202430主讲：文泳竹v我厂始建于1958年，钢铁上马，电力先行，安装了两台2500KW汽轮发电机。1960年又安装了一台6000KW汽轮发电机，随着公司的不断发展，于1987年又安装了4#抽汽发电机组。随着能源的合理利用，今年又在兴建25000KW煤气汽轮发电机组，并在焦化预建10000KW干熄焦能源发电机组，并设想上一台燃气发电机组。我厂汽轮机的发展史及发展方向7/6/202431主讲：文泳竹第三讲、冶炼风机7/6/202432主讲：文泳竹第一节 分类一、气体压缩机械的分类1、容积式v往复式v回转式：分为罗茨式、叶氏式、螺杆式、滑片式7/6/202433主讲：文泳竹2、透平式v离心式v轴流式v混流式7/6/202434主讲：文泳竹二、透平式压缩机械的分类1、按气流运动方向分类离心式气体在压缩机内沿离心方向（或半径方向）流动，也称径流式。轴流式气体在压缩机内沿与转轴平行方向流动。混流式气体在压缩机内的流动方向介于离心式和轴流式之间。7/6/202435主讲：文泳竹2、按压力分类透平式压缩机械按出口压力高低可分为通风机、鼓风机和压缩机。v通风机：指大气压力为101.325KPa，温度为20，出气口全压值小于15KPa（表压）的风机。v鼓风机：指升压在15KPa200KPa（表态）之间或压比大于1.15小于3的风机。v压缩机：指升压大于200KPa（表压）或压比大于3的风机。7/6/202436主讲：文泳竹3、按用途分类v根据风机用于某种装置的名称或者以通过风机的介质名称来命名分类。如高炉鼓风机、空气分离压缩机、锅炉引风机、烧结鼓风机、煤气鼓风机、天然所鼓风机、氧气压缩机等。7/6/202437主讲：文泳竹三、透平式压缩机的特点v流量大。如果与活塞式的具有相同流量的压缩机相比较，透平式压缩机的尺寸要小的多。出口压力变化幅度小。v输气均匀，无脉动，气体无油污染。v结构简单，易损件少，连续运转周期长。因为运转时无不平衡力，基础较小，基建投资少。v可以用汽轮机、燃气轮机直接驱动，便于整个装置的热力平衡。运行转速对材料及零部件制造精度要求高。7/6/202438主讲：文泳竹四、容积式（以活塞式为例）压缩机的特点v排气压力可以在较大范围内波动，高压力、小流量区域尤为合适。v输气脉动，进排气流速低、机组热效率高。v外形尺寸大，结构复杂，运行不平衡。基础尺寸大，易损件多，运行周期短。v运行速度低，零部件多，由普通材料制成。7/6/202439主讲：文泳竹第二节 工作原理v离心压缩机的基本工作原理：旋转叶片给气体以作用力，并使气体受离心力的作用由内向外甩出，得以升压和升速，从击获得压力能和速度能（即动能）。气体从叶轮流出后具有很高的速度，将气体速度降低以提高其压力，为此不公叶轮的通道作成扩散型，而且扩压器的通道也是扩散型的，因而使高速气流逐渐减速，动能转化为压力能，使气体压力升高。7/6/202440主讲：文泳竹轴流压缩机的基本工作原理v当进入进口导流叶片的气流均匀，并得到初步的加速，气流流经进口导流叶片间的流道，使气流整理成轴向流动，并使气体压力有少许提高。转子由原动机拖动作高速旋转，由工作叶片将气流推动，使之大大加速，这是气体接受外界供给的机械能转变为气体动能的过程。高速气流流经导流叶片构成的流道（相当于扩压管），在其中降低流速而使气体压缩，这是靠减少气流动能来使气体压缩的升压过程。一列工作叶片（动叶）与一列导流叶片（静叶）构成一个工作级。气体连续流经压缩机的各级，逐级压缩升压。最后经整流装置将气流整理成轴向，流经扩压器，在扩压器中气流速度降低，压力升高，最后汇入蜗壳经出口法兰排出压缩机。7/6/202441主讲：文泳竹第三节 高炉冶炼对鼓风机的要求及风机的特点与优点1、高炉冶炼对鼓风机的要求：v能稳定地按给定风量连续运行，并有宽广的送风范围；v长期连续安全运行和便于维修；v原动机和鼓风机的运转效率要高；v配置有自动控制和安全装置，调节性能良好。7/6/202442主讲：文泳竹2、离心风机的特点：构造简单、使用方便、可靠性高。3、轴流式鼓风机的优点和缺点v适合高速运转，能与电动机、蒸汽轮机、燃气轮机等高速原动机直接连接运转；v效率比其他形式都要高，达到90%也是可能的；v由于动叶或静叶的可调方式采用起来比较简单，具有较宽的高效率工作范围。v由于每一级的升压较小，要得到高压，需要采用多级数，而且还必须高速运转；v与离心式相比，在构造上动叶或静叶的强度较弱，而且在叶面污损时性能降低。7/6/202443主讲：文泳竹第四节 我厂风机与高炉的对应关系AV8515大高炉0#（AV4011）2#高炉1#（AV4011）5#高炉2#（AV4512）1#高炉1#电动风机3#高炉3#电动风机4#高炉7/6/202444主讲：文泳竹风机的结构及控制系统v离心风机主要由机壳、进气口、工作叶轮、扩散管、固定导向叶片、出气口等组成。v轴流风机主要由机壳、转子、工作动叶、导向静叶、排气管口等组成。7/6/202445主讲：文泳竹轴流风机的主要控制系统v定风量/定风压静叶定位串级调节系统v防喘振保护调节系统v防阻塞保护调节系统v防逆流保护控制系统v润滑油控制系统（包括油温油压）v动力油控制系统（包括油温油压）v风机入口空气过滤器控制系统（根据过滤器形式不同而不同）v逻辑控制及联锁保护系统v声光报警系统（包括语言及汉显）v轴运动（振动、位移、转速|监测系统v轴承温度和电机定子温度巡检系统v机组主要参数的显示、记录和状态指示7/6/202446主讲：文泳竹风机事故对高炉的影响v风量减小，冶炼强度降低，风压降低，使高炉顶压降低而减产；v风机停止送风会造成高炉严重灌渣而停产；7/6/202447主讲：文泳竹轴流压缩机的在我厂的应用v我厂原有五台高炉，由五台离心电动风机供风，由于功率小，我厂先后90年代安装了两台1300m3/min，由罗马尼亚58年生产的离心风机，此风机流量大，压力低，满足不了高炉生产的需要。对其进行了三元流改造，风量风压有所提高，但机组老化，问题多。故拆除并安装了两台AV4011型汽动轴流风机，随着生产的日益扩大，又安装了AV4512汽动轴流风机，涟钢由200万吨钢进行技术改造，上了一台2200M3的大高炉，引进了世界最先进的AV8015电动轴流风机，此风机全部进口，自动化程度高。7/6/202448主讲：文泳竹