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汽轮机发展历史

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发展历史

公元1世纪,亚历山大的希罗记述的利用蒸汽反作用力而旋转的汽转球,又称为风神轮,是最早的反动

汽轮机

式汽轮机的雏形。1629年,意大利的Gde布兰卡提出由一股蒸汽冲击叶片而旋转的转轮。1882年,瑞典的C.G.Pde拉瓦尔制成第一台5马力(3.67千瓦)的单级冲动式汽轮机。1884年,英国的C.A.帕森斯制成第一台10马力(7.35千瓦)的多级反动式汽轮机。1910年,瑞典的B.& F.容克斯川兄弟制成辐流的反动式汽轮机。

19世纪末,瑞典拉瓦尔和英国帕森斯分别创制了实用的汽轮机。拉瓦尔于1882年制成了第一台5马力(3.67千瓦)的单级冲动式汽轮机,并解决了有关的喷嘴设计和强度设计问题。单级冲动式汽轮机功率很小,现在已很少采用。

20世纪初,法国拉托和瑞士佐莱分别制造了多级冲动式汽轮机。多级结构为增大汽轮机功率开拓了道路,已被广泛采用,机组功率不断增大。帕森斯在1884年取得英国专利,制成了第一台10马力的多级反动式汽轮机,这台汽轮机的功率和效率在当时都占领先地位。

20世纪初,美国的柯蒂斯制成多个速度级的汽轮机,每个速度级一般有两列动叶,在第一列动叶后在汽缸上装有导向叶片,将汽流导向第二列动叶。现在速度级的汽轮机只用于小型的汽轮机上,主要驱动泵、鼓风机等,也常用作中小型多级汽轮机的第一级。 一、国际上汽轮机发展状况

1、1883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,虽然当时的汽轮机和我们现在的汽轮机相比结构非常简单,但是从此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。 2、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BBC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。

3、目前世界各国都在研究大容量、高参数汽轮机的研究和开发,如俄罗斯正在研究2000MW汽轮机。主要是大容量汽轮机有如下特点:

1)降低单位功率投资成本。如800MW机组比500MW汽轮机的千瓦造价低17%;1200MW机组比800MW机组的千瓦造价低15%—20%。

2)提高运行经济性。如法国的600MW机组比国产的125MW机组的热耗率低276kj/kW.h,每年可节约燃煤4万吨。 加快电网建设速度,满足经济发展需要。

提高电网的调峰能力。

4、汽轮机按照工作原理分为冲动式汽轮机和反动式汽轮机。

汽轮机是一种以蒸汽为动力,并将蒸气的热能转化为机械功的旋转机械,是现代火力发电厂中应用最广泛的原动机。汽轮机具有单机功率大、效率高、寿命长等优点。

——冲动式汽轮机蒸汽主要在静叶中膨胀,在动叶中只有少量的膨胀。 ——反动式汽轮机蒸汽在静叶和动叶中膨胀,而且膨胀程度相同。 由于反动级不能作成部分进汽,因此第一级调节级通常采用单列冲动级或双列速度级。如我国引进美国西屋(WH)技术生产的300MW、600MW机组。

目前世界上生产冲动式汽轮机的企业有:美国通用公司(GE)、英国通用公司(GEC)、日本的东芝(TOSHIBA)和日立、俄罗斯的列宁格勒金属工厂等。制造反动式汽轮机的有美国西屋公司(WH)、日本三

汽轮机(7张)

菱、英国帕森斯公司、法国电器机械公司(CMR)等,德国(SIEMENS)。 冲动式汽轮机为隔板型,如国产的300MW高中压合缸汽轮机;反动式汽轮机为转鼓型(或筒型),如上海汽轮机厂引进的300MW、600MW汽轮机。

5、汽轮机按照蒸汽参数(压力和温度)分为:

—— 低压汽轮机:主蒸汽压力小于1.47Mpa;

—— 中压汽轮机:主蒸汽压力在1.96—3.92Mpa; —— 高压汽轮机:主蒸汽压力在5.88—9.8Mpa;

—— 超高压汽轮机:主蒸汽压力在11.77—13.93Mpa;

—— 亚临界压力汽轮机:主蒸汽压力在15.69—17.65Mpa; —— 超临界压力汽轮机:主蒸汽压力大于22.15Mpa; —— 超超临界压力汽轮机:主蒸汽压力大于32Mpa;

由于冶金技术的不断发展,使得汽轮机结构也有了很大改进。目前的大机组普遍采用了高中压合缸的双层结构,高中压转子采用一根转子结构,高、中、低压转子全部采用整锻结构,轴承较多地采用了可倾瓦结构。目前各国都在进行大容量、高参数机组的开发和设计,如俄罗斯正在开发的2000MW汽轮机。日本正在开发一种新的合金材料,将使高中、低压转子一体化成为可能。 二、我国汽轮机发展状况

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1、我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%。 2、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。

3、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现在的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,先后设计制造了我国第一台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年制造成功了我国第一台600MW汽轮机,目前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,目前的主力机型为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,目前2台600MW汽轮机也已经在今年投入生产。

4、目前中国四大动力厂以300MW和600MW机组为主导产品。

编辑本段工作原理

汽轮机是能将蒸汽热能转化为机械功的外燃回转式机械,来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后,依次经过一 系列环形配置的喷嘴和动叶,将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。蒸汽在汽轮机中,以不同方式进行能量转换,便构成了不同工作原理的汽轮机。 编辑本段配套设施

汽轮机通常在高温高压及高转速的条件下工作,是一种较为精密的重型机械,一般须与锅炉(或其他蒸汽发生器)、发电机(或其他被驱动机械)以及凝汽器、加热器、泵等组成成套设备,一起协调配合工作。 编辑本段结构部件

由转动部分和静止部分两个方面组成。转子包括主轴、叶轮、动叶片和联轴器等。静子包括进汽部分、汽

汽轮机

缸、隔板和静叶栅、汽封及轴承等。 汽缸

汽缸是汽轮机的外壳,其作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开,形成封闭的汽室,保证蒸汽在汽轮机内部完成能量的转换过程,汽缸内安装着喷嘴室、隔板、隔板套等零部件;汽缸外连接着进汽、排汽、抽汽等管道。

汽缸的高、中压段一般采用合金钢或碳钢铸造结构,低压段可根据容量和结构要求,采用铸造结构或由简单铸件、型钢及钢板焊接的焊接结构。 高压缸有单层缸和双层缸两种形式。单层缸多用于中低参数的汽轮机。双层缸适用于参数相对较高的汽轮机。分为高压内缸和高压外缸。高压内缸由水平中分面分开,形成上、下缸,内缸支承在外缸的水平中分面上。高压外缸由前后共四个猫爪支撑在前轴承箱上。猫爪由下缸一起铸出,位于下缸的上部,这样使支承点保持在水平中心线上。

中压缸由中压内缸和中压外缸组成。中压内缸在水平中分面上分开,形成上下汽缸,内缸支承在外缸的水平中分面上,采用在外缸上加工出来

的一外凸台和在内缸上的一个环形槽相互配合,保持内缸在轴向的位置。中压外缸由水平中分面分开,形成上下汽缸。中压外缸也以前后两对猫爪分别支撑在中轴承箱和1号低压缸的前轴承箱上。

低压缸为反向分流式,每个低压缸一个外缸和两个内缸组成,全部由板件焊接而成。汽缸的上半和下半均在垂直方向被分为三个部分,但在安装时,上缸垂直结合面已用螺栓连成一体,因此汽缸上半可作为一个零件起吊。低压外缸由裙式台板支承,此台板与汽缸下半制成一体,并沿汽缸下半向两端延伸。低压内缸支承在外缸上。每块裙式台板分别安装在被灌浆固定在基础上的基础台板上。低压缸的位置由裙式台板和基础台板之间的滑销固定。 转子

转子是由合金钢锻件整体加工出来的。在高压转子调速器端用刚性联轴器与一根长轴连接,此节上轴上装

汽轮机

有主油泵和超速跳闸机构。

所有转子都被精加工,并且在装配上所有的叶片后,进行全速转动试验和精确动平衡。

套装转子:叶轮、轴封套、联轴节等部件都是分别加工后,热套在阶梯型主轴上的。各部件与主轴之间采用过盈配合,以防止叶轮等因离心力及温差作用引起松动,并用键传递力矩。中低压汽轮机的转子和高压汽轮机的低压转子常采用套装结构。套装转子在高温下,叶轮与主轴易发生松动。所以不宜作为高温汽轮机的高压转子。

整锻转子:叶轮、轴封套、联轴节等部件与主轴是由一整锻件削而成,无热套部分,这解决了高温下叶轮与轴连接容易松动的问题。这种转子常用于大型汽轮机的高、中压转子。结构紧凑,对启动和变工况适应性强,宜于高温下运行,转子刚性好,但是锻件大,加工工艺要求高,加工周期长,大锻件质量难以保证。

焊接转子:汽轮机低压转子质量大,承受的离心力大,采用套装转子时叶轮内孔在运行时将发生较大的弹性形变,因而需要设计较大的装配过盈量,但这会引起很大的装配应力,若采用整锻转子,质量难以保证,所

汽轮机发展历史

发展历史公元1世纪,亚历山大的希罗记述的利用蒸汽反作用力而旋转的汽转球,又称为风神轮,是最早的反动汽轮机式汽轮机的雏形。1629年,意大利的Gde布兰卡提出由一股蒸汽冲击叶片而旋转的转轮。1882年,瑞典的C.G.Pde拉瓦尔制成第一台5马力(3.67千瓦)的单级冲动式汽轮机。1884年,英国的C.A.帕森斯制成第一台1
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