今天小編帶你了解電力之源——汽輪機(jī)，先上視頻，直觀清晰！

建議WIFI下觀看哦~~~

　　汽輪機(jī)的裝配過(guò)程（4分35秒）

　　汽輪機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械。又稱蒸汽透平。主要用作發(fā)電用的原動(dòng)機(jī)，也可直接驅(qū)動(dòng)各種泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和船舶螺旋槳等。還可以利用汽輪機(jī)的排汽或中間抽汽滿足生產(chǎn)和生活上的供熱需要 。

　　汽輪機(jī)—— 簡(jiǎn)介

　　將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械。又稱蒸汽透平。主要用作發(fā)電用的原動(dòng)機(jī)，也可直接驅(qū)動(dòng)各種泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和船舶螺旋槳等。還可以利用汽輪機(jī)的排汽或中間抽汽滿足生產(chǎn)和生活上的供熱需要 。

　　汽輪機(jī)——發(fā)展歷史

　　公元1世紀(jì)，亞歷山大的希羅記述的利用蒸汽反作用力而旋轉(zhuǎn)的汽轉(zhuǎn)球，又稱為風(fēng)神輪，是最早的反動(dòng)式汽輪機(jī)的雛形。1629年，意大利的G.de布蘭卡提出由一股蒸汽沖擊葉片而旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪。1882年，瑞典的C.G.P.de拉瓦爾制成第一臺(tái)5馬力（3.67千瓦）的單級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)。1884年，英國(guó)的C.A.帕森斯制成第一臺(tái)10馬力（7.35千瓦）的多級(jí)反動(dòng)式汽輪機(jī)。1910年，瑞典的B.＆ F.容克斯川兄弟制成輻流的反動(dòng)式汽輪機(jī)。

　　19世紀(jì)末，瑞典拉瓦爾和英國(guó)帕森斯分別創(chuàng)制了實(shí)用的汽輪機(jī)。拉瓦爾于1882年制成了第一臺(tái)5馬力(3.67千瓦)的單級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)，并解決了有關(guān)的噴嘴設(shè)計(jì)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)問(wèn)題。單級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)功率很小，現(xiàn)在已很少采用。

　　20世紀(jì)初，法國(guó)拉托和瑞士佐萊分別制造了多級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)。多級(jí)結(jié)構(gòu)為增大汽輪機(jī)功率開(kāi)拓了道路，已被廣泛采用，機(jī)組功率不斷增大。帕森斯在1884年取得英國(guó)專利，制成了第一臺(tái)10馬力的多級(jí)反動(dòng)式汽輪機(jī)，這臺(tái)汽輪機(jī)的功率和效率在當(dāng)時(shí)都占領(lǐng)先地位。

　　20世紀(jì)初，美國(guó)的柯蒂斯制成多個(gè)速度級(jí)的汽輪機(jī)，每個(gè)速度級(jí)一般有兩列動(dòng)葉，在第一列動(dòng)葉后在汽缸上裝有導(dǎo)向葉片，將汽流導(dǎo)向第二列動(dòng)葉。現(xiàn)在速度級(jí)的汽輪機(jī)只用于小型的汽輪機(jī)上，主要驅(qū)動(dòng)泵、鼓風(fēng)機(jī)等，也常用作中小型多級(jí)汽輪機(jī)的第一級(jí)。

　　汽輪機(jī)——工作原理

　　汽輪機(jī)是能將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功的外燃回轉(zhuǎn)式機(jī)械，來(lái)自鍋爐的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)后，依次經(jīng)過(guò)一系列環(huán)形配置的噴嘴和動(dòng)葉，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。蒸汽在汽輪機(jī)中，以不同方式進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，便構(gòu)成了不同工作原理的汽輪機(jī)。

　　汽輪機(jī)—— 配套設(shè)施

　　汽輪機(jī)通常在高溫高壓及高轉(zhuǎn)速的條件下工作，是一種較為精密的重型機(jī)械，一般須與鍋爐（或其他蒸汽發(fā)生器）、發(fā)電機(jī)(或其他被驅(qū)動(dòng)機(jī)械)以及凝汽器、加熱器、泵等組成成套設(shè)備，一起協(xié)調(diào)配合工作。

　　汽輪機(jī)—— 結(jié)構(gòu)部件

　　由轉(zhuǎn)動(dòng)部分和靜止部分兩個(gè)方面組成。轉(zhuǎn)子包括主軸、葉輪、動(dòng)葉片和聯(lián)軸器等。靜子包括進(jìn)汽部分、汽缸、隔板和靜葉柵、汽封及軸承等。

　　汽輪機(jī)——優(yōu)點(diǎn)

　　與往復(fù)式蒸汽機(jī)相比，汽輪機(jī)中的蒸汽流動(dòng)是連續(xù)的、高速的，單位面積中能通過(guò)的流量大，因而能發(fā)出較大的功率。大功率汽輪機(jī)可以采用較高的蒸汽壓力和溫度，故熱效率較高。19世紀(jì)以來(lái)，汽輪機(jī)的發(fā)展就是在不斷提高安全可靠性、耐用性和保證運(yùn)行方便的基礎(chǔ)上，增大單機(jī)功率和提高裝置的熱經(jīng)濟(jì)性。

　　汽輪機(jī)——發(fā)展前景

　　汽輪機(jī)的出現(xiàn)推動(dòng)了電力工業(yè)的發(fā)展，到20世紀(jì)初，電站汽輪機(jī)單機(jī)功率已達(dá)10兆瓦。隨著電力應(yīng)用的日益廣泛，美國(guó)紐約等大城市的電站尖峰負(fù)荷在20年代已接近1000兆瓦，如果單機(jī)功率只有10兆瓦，則需要裝機(jī)近百臺(tái)，因此20年代時(shí)單機(jī)功率就已增大到60兆瓦，30年代初又出現(xiàn)了165兆瓦和208兆瓦的汽輪機(jī)。

　　此后的經(jīng)濟(jì)衰退和第二次世界大戰(zhàn)期間爆發(fā)，使汽輪機(jī)單機(jī)功率的增大處于停頓狀態(tài)。50年代，隨著戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電力需求突飛猛進(jìn)，單機(jī)功率又開(kāi)始不斷增大，陸續(xù)出現(xiàn)了325～600兆瓦的大型汽輪機(jī)；60年代制成了1000兆瓦汽輪機(jī)；70年代，制成了1300兆瓦汽輪機(jī)。現(xiàn)在許多國(guó)家常用的單機(jī)功率為300～600兆瓦。

　　汽輪機(jī)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的各部門中都有廣泛的應(yīng)用。汽輪機(jī)種類很多，并有不同的分類方法。汽輪機(jī)的蒸汽從進(jìn)口膨脹到出口，單位質(zhì)量蒸汽的容積增大幾百倍，甚至上千倍，因此各級(jí)葉片高度必須逐級(jí)加長(zhǎng)。大功率凝汽式汽輪機(jī)所需的排汽面積很大，末級(jí)葉片須做得很長(zhǎng)。

　　汽輪機(jī)裝置的熱經(jīng)濟(jì)性用汽輪機(jī)熱耗率或熱效率表示。汽輪機(jī)熱耗率是每輸出單位機(jī)械功所消耗的蒸汽熱量，熱效率是輸出機(jī)械功與所耗蒸汽熱量之比。對(duì)于整個(gè)電站，還需考慮鍋爐效率和廠內(nèi)用電。因此，電站熱耗率比單獨(dú)汽輪機(jī)的熱耗率高，電站熱效率比單獨(dú)汽輪機(jī)的熱效率低。

　　一座汽輪發(fā)電機(jī)總功率為1000兆瓦的電站，每年約需耗用標(biāo)準(zhǔn)煤230萬(wàn)噸。如果熱效率絕對(duì)值能提高1%，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤 6萬(wàn)噸。因此，汽輪機(jī)裝置的熱效率一直受到重視。為了提高汽輪機(jī)熱效率，除了不斷改進(jìn)汽輪機(jī)本身的效率，包括改進(jìn)各級(jí)葉片的葉型設(shè)計(jì)(以減少流動(dòng)損失)和降低閥門及進(jìn)排汽管損失以外，還可從熱力學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)采取措施。

　　根據(jù)熱力學(xué)原理，新蒸汽參數(shù)越高，熱力循環(huán)的熱效率也越高。早期汽輪機(jī)所用新蒸汽壓力和溫度都較低，熱效率低于20％。隨著單機(jī)功率的提高，30年代初新蒸汽壓力已提高到3～4兆帕，溫度為400～450℃。隨著高溫材料的不斷改進(jìn)，蒸汽溫度逐步提高到535℃，壓力也提高到6～12.5兆帕，個(gè)別的已達(dá)16兆帕，熱效率達(dá)30％以上。50年代初，已有采用新蒸汽溫度為600℃的汽輪機(jī)。以后又有新蒸汽溫度為650℃的汽輪機(jī)。

　　現(xiàn)代大型汽輪機(jī)按照其輸出功率的不同，采用的新蒸汽壓力又可以分為各個(gè)壓力等級(jí)，通常采用新蒸汽壓力24.5～26兆帕，新蒸汽溫度和再熱溫度為535～578℃的超臨界參數(shù),或新汽壓力為16.5兆帕、新汽溫度和再熱溫度為535℃的亞臨界參數(shù)。使用這些汽輪機(jī)的熱效率約為40％。

　　另外，汽輪機(jī)的排汽壓力越低，蒸汽循環(huán)的熱效率就越高。不過(guò)排汽壓力主要取決凝汽器的真空度，真空度又取決于冷卻水的溫度和抽真空的設(shè)備（通常稱為真空泵），如果采用過(guò)低的排汽壓力，就需要增大冷卻水流量、增大凝汽器冷卻水和冷卻介質(zhì)的換熱面、降低被使用的冷卻水的溫度和抽真空的設(shè)備，較長(zhǎng)的末級(jí)葉片，但同時(shí)真空太低又會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)汽缸（低壓缸）的蒸汽流速加快，使汽輪機(jī)汽缸（低壓缸）差脹加劇，危及汽輪機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)。凝汽式汽輪機(jī)常用的排汽壓力為5~10千帕（一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓是101325帕斯卡）。船用汽輪機(jī)組為了減輕重量，減小尺寸，常用0.006～0.01兆帕的排汽壓力。

　　此外，提高汽輪機(jī)熱效率的措施還有，采用回?zé)嵫h(huán)、采用再熱循環(huán)、采用供熱式汽輪機(jī)等。提高汽輪機(jī)的熱效率，對(duì)節(jié)約能源有著重大的意義。

　　大型汽輪機(jī)組的研制是汽輪機(jī)未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要方向，這其中研制更長(zhǎng)的末級(jí)葉片，是進(jìn)一步發(fā)展大型汽輪機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵；研究提高熱效率是汽輪機(jī)發(fā)展的另一方向，采用更高蒸汽參數(shù)和二次再熱，研制調(diào)峰機(jī)組，推廣供熱汽輪機(jī)的應(yīng)用則是這方面發(fā)展的重要趨勢(shì)。

　　現(xiàn)代核電站汽輪機(jī)的數(shù)量正在快速增加，因此研究適用于不同反應(yīng)堆型的、性能良好的汽輪機(jī)具有特別重要的意義。

　　全世界利用地?zé)岬钠啓C(jī)的裝機(jī)容量，1983年已有3190兆瓦，不過(guò)對(duì)熔巖等深層更高溫度地?zé)豳Y源的利用尚待探索；利用太陽(yáng)能的汽輪機(jī)電站已在建造，海洋溫差發(fā)電也在研究之中。所有這些新能源方面的汽輪機(jī)尚待繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)研究。

　　另外，在汽輪機(jī)設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行過(guò)程中，采用新的理論和技術(shù)，以改善汽輪機(jī)的性能，也是未來(lái)汽輪機(jī)研究的一個(gè)重要內(nèi)容。例如：氣體動(dòng)力學(xué)方面的三維流動(dòng)理論，濕蒸汽雙相流動(dòng)理論；強(qiáng)度方面的有限元法和斷裂力學(xué)分析；振動(dòng)方面的快速傅里葉轉(zhuǎn)換、模態(tài)分析和激光技術(shù)；設(shè)計(jì)、制造工藝、試驗(yàn)測(cè)量和運(yùn)行監(jiān)測(cè)等方面的電子計(jì)算機(jī)技術(shù)；壽命監(jiān)控方面的超聲檢查和耗損計(jì)算。此外，還將研制氟利昂等新工質(zhì)的應(yīng)用，以及新結(jié)構(gòu)、新工藝和新材料等。

　　目前發(fā)展瓶頸主要在材料上，材料問(wèn)題解決了，單片的功率就可以更大。

　　汽輪機(jī)——汽輪機(jī)常見(jiàn)問(wèn)題

　　在汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，汽輪機(jī)滲漏和汽缸變形是最為常見(jiàn)的設(shè)備問(wèn)題，汽缸結(jié)合面的嚴(yán)密性直接影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，檢修研刮汽缸的結(jié)合面，使其達(dá)到嚴(yán)密，是汽缸檢修的重要工作，在處理結(jié)合面漏汽的過(guò)程中，要仔細(xì)分析形成的原因，根據(jù)變形的程度和間隙的大小，可以綜合的運(yùn)用各種方法，以達(dá)到結(jié)合面嚴(yán)密的要求。

　　汽輪機(jī)汽缸漏氣產(chǎn)生原因：

　　1．汽缸是鑄造而成的，汽缸出廠后都要經(jīng)過(guò)時(shí)效處理，就是要存放一些時(shí)間，使汽缸在住鑄造過(guò)程中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力完全消除。如果時(shí)效時(shí)間短，那么加工好的汽缸在以后的運(yùn)行中還會(huì)變形，這就是為什么有的汽缸在第一次泄漏處理后還會(huì)在以后的運(yùn)行中還有漏汽發(fā)生。因?yàn)槠走€在不斷的變形。

　　2．汽缸在運(yùn)行時(shí)受力的情況很復(fù)雜，除了受汽缸內(nèi)外氣體的壓力差和裝在其中的各零部件的重量等靜載荷外，還要承受蒸汽流出靜葉時(shí)對(duì)靜止部分的反作用力，以及各種連接管道冷熱狀態(tài)下對(duì)汽缸的作用力，在這些力的相互作用下，汽缸發(fā)生塑性變形造成泄漏。

　　3．汽缸的負(fù)荷增減過(guò)快，特別是快速的啟動(dòng)、停機(jī)和工況變化時(shí)溫度變化大、暖缸的方式不正確、停機(jī)檢修時(shí)打開(kāi)保溫層過(guò)早等，在汽缸中和發(fā)蘭上產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力和熱變形。

　　4．汽缸在機(jī)械加工的過(guò)程中或經(jīng)過(guò)補(bǔ)焊后產(chǎn)生了應(yīng)力，但沒(méi)有對(duì)汽缸進(jìn)行回火處理加以消除，致使汽缸存在較大的殘余應(yīng)力，在運(yùn)行中產(chǎn)生永久的變形。

　　5．在安裝或檢修的過(guò)程中，由于檢修工藝和檢修技術(shù)的原因，使內(nèi)缸、汽缸隔板、隔板套及汽封套的膨脹間隙不合適，或是掛耳壓板的膨脹間隙不合適，運(yùn)行后產(chǎn)生巨大的膨脹力使汽缸變形。

　　6．使用的汽缸密封劑質(zhì)量不好、雜質(zhì)過(guò)多或是型號(hào)不對(duì)；汽缸密封劑內(nèi)若有堅(jiān)硬的雜質(zhì)顆粒就會(huì)使密封面難以緊密的結(jié)合。VIF900高溫汽缸密封劑是最新汽輪機(jī)汽缸密封材料，高、中、低壓缸可通用，避免了型號(hào)選擇不當(dāng)而造成的汽缸泄漏。

　　7．汽缸螺栓的緊力不足或是螺栓的材質(zhì)不合格。汽缸結(jié)合面的嚴(yán)密性主要靠螺栓的緊力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。機(jī)組的起停或是增減負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力和高溫會(huì)造成螺栓的應(yīng)力松弛，如果應(yīng)力不足，螺栓的預(yù)緊力就會(huì)逐漸減小。如果汽缸的螺栓材質(zhì)不好，螺栓在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行當(dāng)中，在熱應(yīng)力和汽缸膨脹力的作用下被拉長(zhǎng)，發(fā)生塑性變形或斷裂，緊力就會(huì)不足，使汽缸發(fā)生泄漏的現(xiàn)象。

　　8．汽缸螺栓緊固的順序不正確。一般的汽缸螺栓在緊固時(shí)是從中間向兩邊同時(shí)緊固，也就是從垂弧最大處或是受力變形最大的地方緊固，這樣就會(huì)把變形最大的處的間隙向汽缸前后的自由端轉(zhuǎn)移，最后間隙漸漸消失。如果是從兩邊向中間緊，間隙就會(huì)集中于中部，汽缸結(jié)合面形成弓型間隙，引起蒸汽泄漏。

　　9． 高壓缸上下缸溫差過(guò)大 汽輪機(jī)首次沖轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)速在 2 1 3 0 r ／ mi n時(shí)開(kāi)始進(jìn)行中速暖機(jī)，在暖機(jī)過(guò)程中，高壓外缸缸中部檢水溫差達(dá)到汽輪機(jī)廠汽輪機(jī)運(yùn)行說(shuō)明書(shū)中所規(guī) 定的上限值 5 5 . 6℃，此時(shí)上、下外缸的溫度分別達(dá) 到 2 0 7℃和 1 5 1℃，但此時(shí)機(jī)組各運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定， 各軸承振動(dòng)沒(méi)有明顯變化?？紤]到機(jī)組首次沖轉(zhuǎn)，并且是高壓外缸下缸溫度明顯高于上缸，存在積水的可能，因而手動(dòng)打閘停機(jī) 。來(lái)源：通用機(jī)械