汽轮机常见相关理论简介

1、几个基本概念描述

1）焓、熵：焓是工质在某一状态下所具有的总能量，它等于内能U和压力势能（流动功）pV 之和，它的定义式为H=U+pV。焓用符号H表示，其单位为J或Kj。1kg工质的焓为比焓，用符号h表示，单位为J/kg或kJ/kg,则比焓为h=u+pv。

对工质的某一确定状态，u、p、v均有确定的数值，因而u+pv的值也就完全确定。焓是一个状态参数；

熵：在没有摩擦的平衡过程中，单位质量的工质吸收的热量dq与工质吸热时的绝对温标T的比值叫熵的增加量。其表达式为：△S＝dq/T 其中 △S＝S2－S1 是熵的变化量。

△ S＞0 ，气体吸热；△S＜0 ，气体放热；△S＝0，绝热。 由此理解：熵是一个反映气体吸热放热方向的一个判别量。 2）临界点: 随着压力的增高，饱和水线与饱和蒸汽线逐渐接近，当压力增加到某一数值时，二线相交即为临界点。临界点的各状态参数称为临界参数，对水蒸汽来说：其临界压力为22.129MPA，临界温度为：374.15度，临界比容0.003147m3/kg。

3) 朗肯循环: 以水蒸汽为工质的火力发电厂中，让饱和蒸汽在锅炉的过热器中进一步吸热，然后过热蒸汽在汽轮机内进行绝热膨胀做功，汽轮机排汽在凝汽器中全部凝结成水。并以水泵代替卡诺循环中的压缩机使凝结水又进入锅炉受热，这样组成的汽－水基本循环，称之为朗肯循环。

朗肯循环的主要设备是蒸汽锅炉、汽轮机、凝汽器和给水泵四个部分。

锅炉：包括省煤器、炉膛、水冷壁和过热器，其作用是将给水定压加热，产生过热蒸汽管道，送入汽轮机。

汽轮机：蒸汽进入汽轮机绝热膨胀做功将热能转变为机械能。 凝汽器：作用是将汽轮机排汽定压下冷却，凝结成饱和水，即凝结水。 给水泵：作用是将凝结水在水泵中绝热压缩，提升压力后送回锅炉

4) 脆性转变温度: ：脆性转变温度是指在不同的温度下对金属材料进行冲击试验，脆性断口占试验断口50％时的温度，用FATT表示。含有缺陷的转子如果工作在脆性转变温度以下，其冲击韧性显著降低，就容易发生脆性破坏。 发生脆性转变温度的必要和充分条件是 金属材料在低于脆性转变温度的条件下工作。

具有临界压力或临界裂纹，这是指材料已有一定尺寸的裂纹且应力很大。

5) 热应力、热冲击、热疲劳：由于零部件内、外或两侧温差引起的零、部件变形受到约束，而在物体内部产生的应力称为热应力；金属材料受到急剧的加热和冷却时，其内部将产生很大的温差，从而引起很大的冲击热应力，这钟现象称为热冲击；金属零部件被反复加热和冷却时，其内部产生交变热应力，在此交变热应力，在此交变热应力反复作用下零部件遭到破坏的现象叫做疲劳。

6）汽轮机积盐：带有各种杂质的过热蒸汽进入汽轮机后，由于

做了功，压力和温度便有所降低，而钠化合物和硅酸在蒸汽中溶解度便随着压力的降低而减小。当其中某中物质携带量大于它在蒸汽中溶解度时，该物质就会以固态排出。沉积在蒸汽的通流部分。沉积物质主要是盐类，这钟现象常称为汽轮机的积盐。

7）绝对压力、表压力：工质的真实压力称为绝对压力，绝对压力与当地大气压力的差值称为表压力。

8）汽轮机的汽耗特性及热耗特性：汽耗特性是指汽轮发电机组汽耗量与电负荷之间的关系。汽轮发电机组的汽耗特性可以通过汽轮机变工况计算或在机组热力试验的基础上求得。凝汽式汽轮机组的汽耗特性随其调节方式不同而异。热耗特性是指汽轮发电机组的热耗量与负荷之间的关系。热耗特性可由汽耗特性和给水温度随负荷而变化的关系求得。

9）关于胀差：（1）汽轮机转子与汽缸的相对膨胀，称为胀差。习惯上规定转子膨胀大于汽缸膨胀时的胀差值为正胀差，汽缸膨胀大于转子膨胀时的胀差值为负胀差。根据汽缸分类又可分为高差、中差、低I差、低II差。胀差数值是很重要的运行参数，若胀差超限，则热工保护动作使主机脱扣。

（2）使胀差向正值增大的主要因素简述如下：1）启动时暖机时间太短，升速太快或升负荷太快。2）汽缸夹层、法兰加热装置的加热汽温太低或流量较低，引起汽加热的作用较弱。3）滑销系统或轴承台板的滑动性能差，易卡涩。4）轴封汽温度过高或轴封供汽量

过大，引起轴颈过份伸长。5）机组启动时，进汽压力、温度、流量等参数过高。6）推力轴承磨损，轴向位移增大。7）汽缸保温层的保温效果不佳或保温层脱落，在严禁季节里，汽机房室温太低或有穿堂冷风。8）双层缸的夹层中流入冷汽（或冷水）。9）胀差指示器零点不准或触点磨损，引起数字偏差。10）多转子机组，相邻转子胀差变化带来的互相影响。11）真空变化的影响。12）转速变化的影响。13）各级抽汽量变化的影响，若一级抽汽停用，则影响高差很明显。14）轴承油温太高。15）机组停机惰走过程中由于“泊桑效应”的影响。

（3）使胀差向负值增大的主要原因：1）负荷迅速下降或突然甩负荷。2）主汽温骤减或启动时的进汽温度低于金属温度。3）水冲击。4）汽缸夹、法兰加热装置加热过度。5）轴封汽温度太低。6）轴向位移变化。7）轴承油温太低。8）启动进转速突升，由于转子在离心力的作用下轴向尺寸缩小，尤其低差变化明显。9）汽缸夹层中流入高温蒸汽，可能来自汽加热装置，也可能来自进汽套管的漏汽或者轴封漏汽。启动时，一般应用加热装置来控制汽缸的膨胀量，而转子主要依靠汽轮机的进汽温度和流量以及轴封汽的汽温和流量来控制转子的膨胀量。启动时胀差一般向正方向发展。汽轮机在停用时，随着负荷、转速的降低，转子冷却比汽缸快，所以胀差一般向负方向发展，特别是滑参数停机时尤其严重，必须采用汽加热装置向汽缸夹层和法兰通以冷却蒸汽，以免胀差保护动作。汽轮机转子停止转动后，负胀差可能会更加发展，为此应当维持一定温度的轴封蒸汽，以免造成恶

果。

10）传导、对流、辐射传热：

传导传热：相互接触而温度不同的物体或物体内部无宏观位移时的传热，称为传导传热。如汽缸猫爪的传热过程。

对流传热：由于相对宏观运动而传递的热量称为对流传热。如锅炉烟道内部传热。

辐射传热：物体由于温度存在而发射辐射能传递的热量称为辐射传热。如：锅炉顶棚过热器临界转速传热。

11)临界转速: 当汽轮发电机组达到某一转速时，机组发生剧烈振动，当转速离开这一转速值时振动迅速减弱以致恢复正常，这一使汽轮发电机组产生剧烈振动的转速称为汽轮机转子的临界转速。