汽轮机培训课件

汽轮机培训课件第一章汽轮机基础概述汽轮机定义及应用领域汽轮机是一种以蒸汽为工作介质的旋转式动力机械，通过蒸汽的热能转化为机械能来产生动力它是现代工业中最重要的原动机之一，广泛应用于发电、船舶推进、工业驱动等领域汽轮机具有功率大、效率高、运行平稳等特点，是火力发电厂、核电站的核心设备，也是大型船舶的主要推进装置重要性与价值汽轮机的工作原理热能动能机械能锅炉燃烧产生高温高压蒸汽，蒸汽携带大量热蒸汽通过喷嘴膨胀加速，热能转化为高速蒸汽高速蒸汽冲击或流过叶片，推动转子旋转产生能的动能机械功蒸汽加速原理蒸汽通过收缩扩张型喷嘴时发生复杂的热力学过程在收缩段，蒸汽加速并达到临界-速度；在扩张段，蒸汽继续膨胀加速，最终形成超音速射流压力变化速度变化蒸汽压力从入口的高压状态逐渐降低，在喷嘴出口达到最低值汽轮机的分类按工作原理分类按结构特征分类冲击式汽轮机蒸汽完全在喷嘴中膨胀，以单级汽轮机只有一排叶片，结构简单高速冲击叶片多级汽轮机多排叶片串联，效率更高反作用式汽轮机蒸汽部分在喷嘴膨胀，部轴流式汽轮机蒸汽沿轴向流动分在叶片通道中膨胀径流式汽轮机蒸汽沿径向流动复合式汽轮机结合两种原理的优点冲击式汽轮机（汽轮机）De Laval工作特点冲击式汽轮机以瑞典工程师命名，是最早实用化的汽轮机类型其核心特征是De Laval蒸汽完全在固定喷嘴中膨胀加速，然后以很高的速度冲击动叶片主要优势结构相对简单，制造成本较低•对蒸汽品质要求不太严格•单级可获得较大的焓降•启动时间短，操作灵活•典型应用反作用式汽轮机（汽轮机）Parsons工作机制反作用式汽轮机由英国工程师发明，其独特之处在于蒸汽既在固定导叶中膨胀，Parsons也在旋转动叶中继续膨胀这种设计使得蒸汽能量得到更充分的利用技术优势效率高，能量利用充分•叶片受力均匀，寿命长•适合大功率、高参数机组•运行平稳，振动小•应用领域两种汽轮机类型对比冲击式特点反作用式特点蒸汽仅在喷嘴中膨胀蒸汽在导叶和动叶中都膨胀••动叶片主要改变蒸汽方向叶片既导流又做功••压力主要在喷嘴中下降压力逐级递减••适用于高压比工况•汽轮机的主要组成部分叶轮系统转子组件包括动叶片、叶轮盘等，是汽轮机的核心工作部件，直接与蒸汽作用产生由转轴、叶轮、联轴器等组成，将各级叶轮连接成整体，传递转矩转矩静止部分轴承系统包括汽缸、导叶、喷嘴等，形成蒸汽流道，引导蒸汽正确流动支撑转子，保证其平稳旋转，包括径向轴承和推力轴承密封装置汽路系统防止蒸汽泄漏，提高效率，包括轴端密封和级间密封叶轮设计与材料选择叶片几何设计叶片的几何形状直接影响汽轮机的效率和性能现代叶片设计采用三维流动理论，通过计算流体力学优化叶片型线关键设计参数进汽角影响蒸汽进入叶片的冲击损失出汽角决定蒸汽离开叶片的方向和速度叶片厚度影响强度和流动损失叶片扭转适应沿叶高不同的蒸汽参数材料要求汽轮机叶片工作在高温、高压、高速的恶劣环境中，对材料性能要求极高转子与轴承系统010203转子设计轴承类型润滑系统转子是汽轮机的旋转核心，必须具备优秀的动平汽轮机轴承系统包括径向轴承和推力轴承径向润滑系统为轴承提供清洁的润滑油，包括主油衡特性现代转子采用整体锻造或焊接结构，确轴承支撑转子重量，推力轴承承受轴向力根据箱、油泵、冷却器、过滤器等润滑油不仅减少保高速旋转时的安全可靠动平衡精度要求极功率大小选择滑动轴承或滚动轴承，大型机组多摩擦，还带走摩擦热，对轴承寿命和机组安全运高，通常需要在专用动平衡机上精确校正采用可倾瓦轴承行至关重要密封技术迷宫密封原理迷宫密封是汽轮机最常用的密封形式，通过多个狭窄间隙形成曲折通道，使蒸汽在通过时产生节流损失，从而减少泄漏密封结构特点多级节流串联多个密封齿，逐级降压涡流室在密封齿后形成涡流，增加阻力间隙控制精确控制密封间隙，平衡密封效果与安全性泄漏影响蒸汽泄漏会直接降低汽轮机效率，同时可能造成安全隐患的蒸汽泄漏可能导致的效1%

0.5-1%率损失因此，密封系统的设计和维护对汽轮机性能至关重要汽轮机的运行参数540°C25MPa30001000MW主蒸汽温度主蒸汽压力额定转速单机功率现代汽轮机主蒸汽温度通常为超临界机组主蒸汽压力超过电网对应，电现代大型汽轮发电机组单机功率可540-50Hz3000rpm60Hz，超临界机组可达以上，超超临界机组达到网对应（）达以上600°C600°C

22.1MPa25-3600rpm rpm1000MW30MPa运行参数的选择和控制直接影响汽轮机的效率、寿命和安全性随着技术进步，汽轮机朝着更高参数、更大容量的方向发展，以提高热效率和经济性参数的精确监控和调节是安全运行的基础汽轮机的启动与停机流程1启动前准备检查各系统状态，确保润滑油系统正常，轴承温度适宜，转子能自由转动检查保护装置和控制系统功能2预热阶段开启暖机蒸汽，缓慢升温，避免热应力过大预热时间根据机组大小而定，大型机组需要数小时3冲转启动逐渐开启主汽门，让转子缓慢加速严格控制升速率，通常为，避免共振转速区域100-200rpm/min4并网运行达到额定转速后，调整发电机励磁，完成并网逐步加载至额定功率，监控各项参数5正常停机逐步减载，断开发电机，关闭主汽门保持转子继续转动直到充分冷却，防止转子弯曲汽轮机启动流程可视化关键控制点安全要求温升速率控制在以内启动过程必须严格遵循操作规程，操作50-100°C/h人员需持证上岗自动控制系统应具备升速曲线避开临界转速区域完善的保护功能，在异常情况下能够及应力监控防止热应力过大导致变形时停机振动监测确保转子运行平稳汽轮机的维护保养定期检查叶片维护润滑管理轴承系统外观检查油品选择检查轴承间隙和磨损情况检查叶片表面腐蚀情况根据设备要求选择合适牌号•••监测轴承温度和振动查看是否有裂纹或损伤定期进行油品分析•••分析润滑油品质测量叶片厚度变化监控油品污染程度•••密封系统清洁保养更换周期检查密封间隙定期清除积垢和杂质大修时全面换油•••监测泄漏量保持叶片表面光洁运行中补充新油•••清理密封表面必要时进行修复处理异常情况下提前换油•••常见故障及诊断振动异常可能原因•转子不平衡•轴承磨损•叶片损坏•基础松动诊断方法通过振动监测系统分析振动频谱，确定故障源结合轴心轨迹分析，判断故障类型和严重程度温度异常轴承温度高•润滑油不足或污染•轴承间隙不当•冷却水中断泄漏问题常见泄漏点•轴端密封处•法兰连接处•阀门密封面汽轮机效率提升技术多级复合设计蒸汽再热技术采用多级串联结构，充分利用蒸汽压力能高蒸汽在高压缸做功后返回锅炉再加热，然后进压级采用冲击式，中低压级采用反作用式，优入中压缸继续做功，提高平均做功温度和热效化整机效率率先进叶型设计回热循环系统采用三维叶型设计，优化蒸汽流动，减少各种利用汽轮机抽汽预热给水，减少锅炉热负荷，损失新型叶片材料和表面处理技术进一步提提高循环热效率现代机组通常设置级回6-8升性能热汽轮机与锅炉系统配合汽轮机驱动给水加热蒸汽膨胀做功发电余热加热提高锅炉效率锅炉产汽冷凝回流给水泵送产生高压高温主蒸汽蒸汽冷凝成水回收补给锅炉维持循环汽轮机控制系统简介01调节系统汽轮机调节系统包括转速调节和负荷调节通过调节阀控制进汽量，维持转速稳定或按负荷需要调节功率输出现代调节系统响应速度快，调节精度高02保护系统包括超速保护、轴向位移保护、振动保护、轴承温度保护等当检测到危险工况时，保护系统自动动作，执行紧急停机，确保设备安全03监测系统实时监测汽轮机各项运行参数，包括温度、压力、流量、振动、位移等通过数据分析预测设备状态，实现预防性维护04自动化控制采用分散控制系统（），实现汽轮机的自动启停、负荷调节、参数优化等功能提高运行效率，降DCS低操作强度汽轮机安全操作规范紧急停机程序事故应急处理操作人员职责按下紧急停机按钮或手动跳闸立即停机并切断电源持证上岗，定期接受培训•••关闭主汽门和调节阀疏散现场人员到安全区域严格按操作规程执行•••投入转子连续转动装置通知应急指挥中心认真监视设备运行状态•••检查各保护装置动作情况启动事故应急预案及时处理异常情况•••记录停机时间和原因配合事故调查和处理做好运行记录和交接班•••紧急情况下，操作人员的安全永远是第一位的任何时候都不应冒险处理可能危及人身安全的故障汽轮机在船舶中的应用船用汽轮机特点典型配置军用舰艇核动力航母、驱逐舰船用汽轮机需要适应海洋环境的特殊要求，具有结构紧凑、可靠性高、维护方便等特点商用船舶大型油轮、集装箱船结构特殊性特种船舶液化气船、科考船抗腐蚀海洋环境湿度大，盐分高技术发展抗振动船舶航行时的摇摆和振动现代船用汽轮机朝着高效率、低排放、智能化方向发展，采用先进的材料和紧凑型船舶空间有限，要求结构紧凑制造工艺，提高可靠性和经济性可逆转船舶需要前进和后退功能应用优势汽轮机功率大、转速高、运行平稳，特别适用于大型舰船的主推进装置核动力船舶更是离不开汽轮机作为动力转换设备汽轮机在电厂中的应用火电厂核电站地热电厂燃煤、燃气、燃油电厂的核心设备，将蒸汽热核反应堆产生蒸汽驱动汽轮机发电，是核能利利用地热蒸汽或通过换热产生蒸汽驱动汽轮机能转换为电能用的关键环节发电运行调节特点负荷响应效率优化汽轮机需要根据电网负荷需求快速调节出力现代汽轮机具备良好的负通过优化运行参数，提高汽轮机效率包括蒸汽参数控制、抽汽调节、荷调节能力，可以在较宽范围内经济运行真空系统优化等措施调峰能力负荷范围蒸汽温度控制在设计值附近•30-100%•调节速度额定功率分钟保持最佳真空度•1-3%/•频率调节自动响应电网频率变化优化回热系统运行••新型汽轮机技术发展趋势新材料技术增材制造智能化运维超超临界技术单晶高温合金、陶瓷基复合材料等打印技术在汽轮机叶片制造中的人工智能和数字孪生技术的应用，更高参数的超超临界汽轮机技术，3D新材料的应用，使汽轮机能够承受应用，实现复杂几何形状，优化内实现预测性维护、智能诊断、自动主蒸汽温度达到以上，压力700°C更高温度和压力，显著提高效率和部冷却通道，提高制造精度和效优化，提高设备可靠性和运行效超过，大幅提升发电效率30MPa可靠性率率案例分享陕西能源职业技术学院汽轮机微课创新教学模式陕西能源职业技术学院采用先进的动画技术和实物照片相结合的教学方法，为学员提3D供直观、生动的汽轮机知识学习体验教学特色可视化复杂结构一目了然3D实物对照理论与实际紧密结合互动教学提高学习参与度模块化设计便于灵活组合使用学员反馈学员普遍反映这种教学方式生动有趣，大大提高了学习效果复杂的汽轮机原理变得容易理解，实际操作技能得到有效提升该微课项目获得了良好的教学效果，为职业教育中的汽轮机教学提供了有益的探索和实践经验实操演练指导安全注意事项常见故障排查防护用品穿戴完整的个人防护装备设备检查流程振动异常检查轴承状态、叶片完整性、转工作票制严格执行工作票和操作票制度外观检查检查设备外观是否完好，有无泄子平衡监护制度重要操作必须有专人监护漏、损坏等异常情况温度异常排查冷却系统、润滑系统、蒸汽应急准备熟悉应急停机和事故处理程序仪表检查确认各指示仪表正常，数值在正参数常范围内效率下降检查密封状况、叶片积垢、蒸汽保护装置检查各保护装置处于投入状态品质润滑系统确认润滑油液位、温度、压力正泄漏问题查找泄漏点，分析原因，制定处常理方案互动问答环节常见问题解答技术要点解析问汽轮机为什么需要预热？问如何判断汽轮机运行是否正常？答预热是为了减少热应力，避免因温度梯度过大导致的热变形和答主要看四个方面）振动值在允许范围内；）各部温度正12热疲劳大型汽轮机转子很厚，如果直接通入高温蒸汽，会在转子常，无异常高温；）汽轮机效率在设计值附近；）各项保护装置34内部产生很大的温度差和热应力，可能导致转子开裂或永久变形正常投入，无报警还要注意声音是否正常，有无异常噪声现场答疑要点互动形式鼓励学员提问，营造良好的学习氛围现场提问与解答••结合实际案例进行讲解小组讨论与分享••对于复杂问题，可以分步骤详细解答案例分析与总结••记录典型问题，完善培训内容实操演示与指导••复习与知识点总结基本原理结构组成•热能→动能→机械能的转换过程•叶轮、转子、定子的作用冲击式与反作用式的区别轴承与密封系统的重要性••多级汽轮机的工作机制进汽与排汽系统的设计••运行维护技术发展启动与停机的正确程序效率提升的技术途径••日常维护保养要点新材料与新工艺的应用••常见故障的诊断方法智能化控制系统的发展••掌握汽轮机技术需要理论联系实际，在实践中不断积累经验，在学习中持续提高技能课后练习与测试理论知识测试实操技能测试基础概念题设备检查简述汽轮机的工作原理正确执行汽轮机启动前检查程序

1.•比较冲击式与反作用式汽轮机的特点识别常见的异常现象和故障征象

2.•解释迷宫密封的工作原理熟练使用各种检测仪器仪表

3.•列举汽轮机的主要组成部分

4.故障处理计算分析题针对给定故障现象，分析可能原因•已知某汽轮机进汽参数，计算理想功率制定合理的故障处理方案

1.•分析不同负荷下的汽轮机效率变化演示紧急停机操作程序

2.•计算蒸汽在喷嘴中的流动状态

3.评价标准理论测试和实操测试各占，总分分以上为优秀，分为良好，50%8570-84分为合格，分以下需要重新学习60-6960结束语汽轮机技术是工业动力的核心技术的价值学习的意义汽轮机作为现代工业的重要设备，承载着能源持续学习与实践是成长的关键汽轮机技术涉转换的重任从百年前的第一台汽轮机到今天及热力学、材料科学、机械设计、自动控制等的超超临界机组，技术的进步推动着人类社会多个领域，需要在实践中不断积累经验，在学的发展习中持续提高技能掌握汽轮机技术，不仅是对个人专业能力的提希望每位学员都能成为汽轮机领域的专家，为升，更是对国家能源事业的贡献每一次技术我国电力工业的发展贡献自己的力量！的突破，都可能带来巨大的经济和社会效益感谢大家的认真学习！汽轮机技术的道路还很长，让我们共同进步，为建设更加高效、清洁的能源系统而努力奋斗！。