汽轮机是用具有一定温度和压力的蒸汽来做功的回转式原动机。由于其具有热效率高、运转平稳、输出功率大、事故率低等优点,广泛应用于拖动发电机、大型风机水泵及船舶的动力设备。依其做功原理的不同,可分为冲动式汽轮机和反动式汽轮机两种类型。两种类型各具特点,各有其发展的空间。
冲动式汽轮机:蒸汽的热能转变为动能的过程,仅在喷嘴中发生,而工作叶片只是把蒸汽的动能转变成机械能的汽轮机。即蒸汽仅在喷嘴中产生压力降,而在叶片中不产生压力降。
反动式汽轮机:蒸汽的热能转变为动能的过程,不仅在喷嘴中发生,而且在叶片中也同样发生的汽轮机。即蒸汽不仅在喷嘴中进行膨胀,产生压力降,而且在叶片中也进行膨胀,产生压力降。
冲动式与反动式在构造上的主要区别在于:
冲动式:动叶片出、入口侧的横截面相对比较匀称,汽流通道从入口到出口其面积基本不变。
反动式:动叶片出、入口侧的横截面不对称,叶型入口较肥大,而出口侧较薄,汽流通道从入口到出口呈渐缩状。
最简单的汽轮机单级汽轮机结构由轴、转轮、叶片和喷嘴组成,工作原理为:具有一定压力和温度的蒸汽通入喷嘴膨胀加速,此时蒸汽压力、温度降低,速度增加,蒸汽热能转变为动能,然后,具有较高速度的蒸汽由喷嘴流出,进入动叶片流道,在弯曲的动叶片流道内,改变汽流方向,给动叶片以冲动力,产生了使叶轮旋转的力矩,带动主轴旋转,输出机械功,完成动能到机械能的转换。
热能
→
动能
→
机械能,这样一个能量转换的过程,便构成了汽轮机做功的基本单部分元,通常称这个做功单元为汽轮机的级。由于单级汽轮机的功率较小,且损失大,故使汽轮机发出更大功率,需要将许多级串联起来,制成多级汽轮机。多级汽轮机的第一级又称为调节级,该级在机组负荷变化时,是通过改变部分进汽量来调节汽轮机负荷,而其它级任何工况下都为全周进汽,称为非调节级。
汽轮机分类按热力过程可分为:
1
、凝汽式汽轮机:进入汽轮机做功的蒸汽,除少量漏汽外,全部或大部分排入凝汽器,形成凝结水。
2
、背压式汽轮机:蒸汽在汽轮机内做功后,以高于大气压力被排入排汽室,以供热用户采暖和工业用汽。
3
、调整抽汽式汽轮机:将部分做过功的蒸汽以某种压力下抽出,供工业用或采暖用。
4
、中间再热式汽轮机:将在汽轮机高压缸做完功的蒸汽,再送回锅炉过热器加热到新蒸汽温度,回中、低压缸
汽轮机的基本概念及工作原理