2022年汽轮机与压缩机 .pdf

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1、1 汽 轮一、汽轮机的概念及特点(1)(2)单机功率从二万多千瓦到几个千瓦，新蒸汽参数有高压， 中压和低压， 型式高参数，大容量10MPa ，温度可达530，功率约为二万千瓦左右，这种高参数机组起动、停机和加负荷都应十分注意。蒸汽参数高， 热应力和热变形问题便显得突出重要，所以运行操作中对于工业汽轮机组与发电机组不同， 工业汽轮机组的转速随着工艺生产的实际要求，可以在广阔的范围内变化， 这给机组的调节控制带来了更高的要求，增加了(1)目前应用最广。排汽供热；当排汽作其它汽轮机的工作蒸汽时，称前置式汽轮机。与原来的(2)名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - -

2、 - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 46 页 - - - - - - - - - 2 (3) 按工作原理分类：(静叶栅 )( 静叶栅 )(4) 按工作蒸汽初参数 ( 压力)分类：低压汽轮机初压为0.12-0 15MPa 中压汽轮机初压为24MPa高压汽轮机初压为6-10MPa超高压汽轮机初压为12-14MPa亚临界汽轮机初压为 1618MPa超临界汽轮机初压大于 226MPa(1)的部件之一，它包括转轴、叶轮或转鼓、动叶片及其它附属部件，转子将蒸汽机的动能转变为机械能， 传递作用在叶片上的蒸汽圆周分力所产生的扭矩，向外输按其结构型式转

3、子可以分为轮式转子和鼓式转子两种。按制造工艺可以分为(2)四、汽轮机的汽封系统汽轮机中存在着许多可能产生蒸汽泄漏的部位。如动叶和静叶顶部的漏汽，隔板和中间隔板与转子之间的径向间隙漏汽以及汽轮机轴穿过汽缸两端处径向间隙漏汽等。 这些漏汽的存在， 使作动的蒸汽量减少， 降低了汽轮机运行的经济性，有时还会影响到汽轮机的安全运行。因此，必须在可能产生漏汽的部位安装根据汽封所在工作部位的不同，有端部汽封，内部汽封，叶片汽封等，但它名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 46

4、 页 - - - - - - - - - 3 (1) 端部汽封汽封都是由旋转部分及静止部分两大部分构成的。静止部分是由安装在转子上的汽封体( 或叫密封体 ) 内的汽封片 ( 或叫密封带 )构成。旋转部分是装在转子上的汽封片或者直接从转子轴上车出来的梳形齿。上述旋转部分静止部分配合在一起， 就构成了透平转子和汽缸之间的非接触式迷宫密封系统或汽(2) 内部密封内部密封指应用于中间隔板和平衡活塞上的汽封装置。抽汽式汽轮机， 采用中间隔板分隔高压区和低压区。在此，内部密封的任务就是在两个相邻的膨胀范围间进行密封。 平衡活塞密封装置保持前后一定压差用来平衡由五、汽轮机工作原理(1)作。即：工质蒸汽经过主

5、汽阀和调节阀进入汽轮机，依次变速流过一系列环形配制的喷嘴 (或静叶栅 ) 和动叶栅而膨胀作功， 推动汽轮机转子旋转， 从而实现将蒸(2)叫汽轮机的级。该单元完成：热能、动能、机械能的转变过程。压力级：当蒸汽能量很大时，将若干级串联在同一轴上，蒸汽依次通过，压力渐降，能量分别利用，其中的每个级叫压力级。速度级：喷嘴产生的高速汽流， 经多列动叶栅转换成机械能，这样的做功(3)蒸汽的热能转换成动能。(4) 动叶片 ( 工作叶片 )时，接受工质的反作用力， 使动叶片运动，从而将工质的一部分动能变成机械能。(5)蒸汽在喷嘴内膨胀， 高速汽流进入动叶栅， 进行能量转换， 这种汽轮机叫冲名师资料总结 - -

6、 -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 46 页 - - - - - - - - - 4 工质在静叶栅内膨胀， 进入动叶栅继续膨胀， 实现能量转换， 这种汽轮机叫六、汽轮机轴向推力及其平衡方法蒸汽在汽轮机通流部分膨胀作功时， 转子上受到两部分力； 一部分叫轮周力，它是产生转矩对外作功的力； 另一部分是从高压指向低压端， 企图推动转子向汽流流动方向移动的力，叫做轴向推力。对轴向推力应设法将其平衡掉。 各台汽轮机的轴向推力都不一样，但都是相当大的，有的反动式高压汽轮机的轴向推力竟可达二、

7、三百万吨。 大功率的冲动式汽轮机其轴向推力虽不及反动式汽轮机大，但也有几十吨之大。 如此大的轴向推力，单靠推力轴承是不行的， 往往要采取措施将其中大部分平衡掉，余下小部分由推力轴承来承受。 推力轴承除了承受转子上残余轴向推力外，它还起保证转子在汽缸中的轴向位置得到固定的作用。在运行中， 若轴向推力增加， 且超过推力轴承的负荷时， 推力块上的巴氏合金就会烧化，会使转子发生轴向移动。 这将引起转子与静子，动叶片与喷咀产生碰撞，导致重大事故。由此可见，对汽轮机的运行及检修人员来说，了解轴向推力是如何产生的，以及懂得平衡轴向推力的方法，对确保推力轴承和机组安全运行是十分必要的。(1)(2)子上的轴向推

8、力尽可能设法自动平衡，而使推力轴承主要用来固定转子的轴向位置，并承担较小的未完全平衡的剩余的轴向推力，这样既可使轴承的尺寸较小，将转子做成阶梯形状， 以产生相反方向的轴向推力。 这个平衡轴向推力的阶梯凸台，叫做平衡活塞。 活塞右侧为高压名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 46 页 - - - - - - - - - 5 蒸汽，左侧为低压蒸汽， 这是由于左侧与汽轮机排汽室由一根管路相联。因此作用在平衡活塞上有一个向左的轴向推力，以抵消部分转子上的蒸汽向力。 为了

9、减虽然叶轮上两边的压力差不大， 但是叶轮上的面积都很大，因而作用在叶轮上的轴向推力可能达到相当大的数值。为了减少这个力， 在轮盘上开有几个贯通两侧的孔，叫做平衡孔。 孔的个数为奇数，一般开 5-7 个孔。平衡孔使轮盘两侧蒸汽流动，减少压力差，从而减少轮盘可把蒸汽在汽轮机内的流动安排成向相反方向的流动，使产生的轴向推力方向相反， 以相互抵消而达七、汽轮机转子的临界转速汽轮机在升速过程中， 在某个特定转速下运行时， 转子产生强烈振动， 当转速离开这些特定转速后旋转即趋向平稳，这些特定的转速为转子的临界转速。汽轮机转子如长时间在临界转速下运动，会使转子振动加剧， 严重时会造成破坏事故，特别对那些动平

10、衡质量较差的转子，振动更大，后果更为严重。因此转子在临界转速下产生的强烈振动是由共振引起。转子在制造和装配过程中( 或者由于材质不均匀 )不可避免地产生质量偏心， 即重心与回转中心不重合。 转子转动时，质量中心偏移产生的离心力就成为周期性的激振力作用于转子上，使转子产生受迫振动。 当激振力的频率， 即转子的每秒转速， 与转子的弯曲自振频刚性转子与挠性转子汽轮机转子的临界转速不止一个， 通常可能遇到的是当转子的工作转速高于第一阶临界转速者，这类转子称为挠性转子； 低于一工作转速应避开临界转速， 为确保运行安全， 双支点叶轮转子的工作转速必挠性转子 1.4nc1 n0.7nc2名师资料总结 - -

11、 -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 46 页 - - - - - - - - - 6 刚性转子 nc1 (1.20 1.25)n式中： nnc1nc2对变转速汽轮机的挠性转子， 一般要求转子的第二阶临界转速比最高工作转速大 2025% 。压 缩 机一、压缩机的应用压缩机是一种提高气体能量和输送气体的机器，在石油、化工、冶金、矿山及国防工业中已成为必不可少的关键设备。下面就压缩气体使用的目的不同，将(1)例如在合成氨的生产中，根据生产工艺的要求必须将原料气在不同的压力和温度下进行净

12、化、合成，合成时将氢、氮混合气加压到320102kPa。又如二氧化碳和氢合成甲醇，氨和二氧化碳合成尿素等。再如高压聚乙烯的聚合反应要求把乙烯加压到2000102kPa(2)化工生产中， 许多原料气要输送，常用压缩机增压。气体输送分管输送和装瓶输送两种方式。气体量大时由管道输送， 例如远程管道输送煤气时， 压力可达 30102kPa。量小时用瓶装， 如氧气厂生产的氧气要加压到 150102kPa装瓶后再供给用户。此外，在化工生产中为了使系统内未反应气(3)机械与风动工具，要求空气的压力为(78)102kPa。用于控制仪表及自动化装置上的气源压力为6102kPa。车辆刹车、门窗启闭要求压力为(24

13、)102kPa。(4)名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 46 页 - - - - - - - - - 7 至低压，液体蒸发而吸热，可达到制冷的目的。若液化的气体为混合气体，则可根据其各组分的不同的气化温度， 而将其分离出来， 得到各种纯度的气体。 因此，压缩机是制冷装置和气体分离设备中的主机。冷库、空调器都是常见的制冷装置。 它们可按制冷工质不同， 常使用氨压缩机或氟里昂压缩机等。制冷用压缩机的压力大都为 (812)102kPa二、压缩机的种类压缩机各类繁多

14、，按照压缩气体的原理可分为容积式( 活塞压缩机就是最常见的一种 )压缩机和速度式压缩机，其分类如下：(1)缩小、压力提高的机器。 一般这类压缩机具有容纳气体的气缸，以及压缩气体的活塞。按照活塞运动方式的不同， 它又有往复活塞式和回转活塞式两种结构，前者简称为“活塞式压缩机” ，后者简称为“回转式压缩机。a、活塞式压缩机在圆筒形气缸中具有一个可作往复运动的活塞，气缸上装有可控制进、 排气的气阀。当活塞作往复运动时，气缸容积便周期地变化，借以实现气体的吸进、b、膜式压缩机，是属于液压驱动的一类，但在膜式压缩机中，活塞的作用名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - -

15、 - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 46 页 - - - - - - - - - 8 1-排气管 2- 排气阀 3- 气缸盖 4- 气缸； 5-活塞6-吸气阀 7- 进气管 8- 连杆 9-曲轴 10- 机身 (2)的压缩。按其结构形式的不同，回转压缩机也有多种，常见的有：a、滑片式压缩机， 滑片式压缩机如图所示，其机内转子偏心地装在机壳内，转子上开有若干径向滑槽， 槽内装有滑片， 当转子转动时， 滑片与机壳内壁间所形成的压缩腔容积不断缩小，从而使气体受到压缩。这类压缩机排气压力不高，常用于合成橡胶工业。b、螺杆式压缩机，螺杆压缩机的

16、机壳内置有两个转子阴螺杆和阳螺杆，由同步齿轮带动。工作时依靠螺杆表面的凹槽与机壳内壁间所形成的压缩腔容积不断变化， 从而实现气体的吸入， 压缩及排出。 这类压缩机除常作动力用的空气(3) 速度式压缩机 (透平式压缩机 )后让气体停滞下来，使动能头转化为静能头，即使速度转化为压力。速度式压缩机主要的型式有轴流式和离心式两种。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 46 页 - - - - - - - - - 9 图1-排气口 2- 机壳 3- 滑片 4- 转子 5-

17、 压缩腔 6- 吸气口图螺杆式压缩机名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 46 页 - - - - - - - - - 10 图离心式压缩机气体轴向地进入由主轴带着作高速旋转的叶轮， 并随叶轮旋转， 由于离心力的作用使气体高速飞出叶轮，进入具有扩压作用的固定导叶中， 将速度降低而压力提高。 接着又被第二级叶轮吸入，通过第二级再提高压力。以此类推，一直达到额定压力，由排出口排出。由于它的速度高，压缩过程连续进行，生产能力大，气体又洁净，因此很适于大规模生产，在近代

18、化工厂中已被广泛应用。图轴流式压缩机名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 46 页 - - - - - - - - - 11 轴流式压缩机轴流式压缩机与离心式压缩机相同，也是利用转动的叶片对气流作功。轴流式压缩机图当叶片旋转时， 气体被轴向吸入， 经过叶轮获得速度，再轴向排入固定的导叶进行扩压而提高气体压力。这类压缩机级中的气流路程较短，阻力损失较小，排气量也较大。近代大型石油化工生产中也有采用轴流-离此外，还有一种喷射泵也可认为是速度式压缩机的一种。这类压缩

19、机的最大优点是结构简单而紧凑， 几乎不需要维修。 但它另外需要高压的工作介质，因而透平式压缩机一、透平式压缩机的分类(1)通风机排气压力为 10001500Hg鼓风机排气压力在 10001500mmHg 以上到 3-3.5kg/cm2压缩机排气压力在 33.5kg/cm2(2)方向。气体压力的提高是由于气体流经叶轮对气体作功，使气体获得压力、 速度，离心式压缩机具有结构紧凑、重量足、尺寸小、流量大、单级压比大、操作方向进行。每排动叶和后面的静叶构成一个级。动叶片对气体作功产生压力和速度，并通过渐扩流道使动能转化为压力的提高。轴流式压缩机流量大， 效率高但目前有应用轴流一离心式组合压缩机， 即压

20、缩机前面数级采用轴流式， 后面数级采用离心名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 46 页 - - - - - - - - - 12 二、透平式压缩机的结构与工作原理1（1离心式压缩机由转子和定子构成。 转动部分称为转子， 转子包括主轴、叶轮、平衡盘、止推盘、联轴节等。 固定部分称为定子， 定子包括气缸、 隔板（扩压器、弯道和回流器）压缩机由一个或几个级组成， 所谓级是一个基本单元， 它是由一个叶轮和与离心式压缩机基本元件有：(a)行压缩。(b)速旋转。气体在旋

21、转离心力和扩压流动的作用下，由叶轮出来后， 压力和速度都得到提高，从能量转换观点来看，在离心式压缩机中叶轮是将机械能传给气体，以提高气体能量唯一元件。(c)地转变为压力的提高， 在紧接叶轮设置扩压器。 它由前后隔板组成的通道， 流通(d)设有弯道和回流器。 弯道是由隔板、 和气缸组成的通道， 回流器则由两块隔板之(e)( 在没有扩压器时 ) 出来的离心式压缩机本体除了上述元件外，还有许多元件， 例如减少气体从叶轮出口倒流到叶轮入口的轮盖密室密封；减少级间漏气的定距套密封； 减少气体向机外泄漏的轴端密封， 减少轴向推力的平衡盘； 承受转子的剩余轴向推力的止推轴承以及支撑转子的支持轴承等等。为了使

22、压缩机持续安全、 高效率地运转， 还必须有一些辅助设备和系统。如增速器、中冷器、冷却系统、油路系统、自动控制及保安系统等等。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 46 页 - - - - - - - - - 13 （2离心式压缩机由转子和定子组成。 气体从吸气室进入叶轮进行压缩气体能量升高；离开叶轮的高速气流进入扩压室动能降低，压力提高； 离开扩压室的气体经弯道和回流器再引到下一级继续压缩，这样气体经分段多级压缩后， 气体压力逐渐提高到实际需要值。（3）离心压

23、缩机的工作特点A优点：a、结构简单，易损件少，维修量少，运转周期长。b、转速高，气流速度大，机器尺寸小，重量轻，占地面积小，投资省，运行安全可靠。c、运行平稳，排气量大，气流平稳，排气均匀无脉冲，振动小，基础受力均匀。d、机内不需要润滑，气体不易被润滑油所污染。密封效果好，泄漏现象少。e、易于实现自动化控制和大型化。f 、有平坦的性能曲线和较为宽广的平稳运行操作范围。g、能长周期连续运转，国外离心式压缩机的使用周期为105h，能连续运转810 年不需要大修。h、便于综合利用热能，可采用汽轮机直接驱动，中间不设置齿轮变速器，比电动机驱动安全可靠，便于变转速调节。B缺点a、操作适应性较差，气体的性

24、质对操作性能有较大的影响。在装置开车、停车和正常运转时， 介质的变化较大， 负荷变化也较大， 驱动机应留有较大的功率裕量。但在正常运转时，显得空载消耗较大。b、气流速度大，流道内的零部件表面有较大的摩擦损失，其效率不如活塞式压缩机高，固定式压缩机的多变效率一般为0.750.85。c、有喘振现象，对机器具有极大的危害，必须采取一系列的措施，防止运行中发生喘振损坏设备。d、两机并列操作运行较为困难。2名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 46 页 - - - -

25、- - - - - 14 （1）轴流式压缩机的结构和离心式压缩机一样，轴流式压缩机的结构也分(a)(b)(c)(d)元件。每一列动叶与其后面的静叶导流器组合在一起，称为轴流式压缩机的级。转鼓和装在上面的动叶就构成转子。转子高速旋转， 叶片对气体作功， 使气体在(e)叶出来的气体动能尽量转换成压力的提高，二是使气流按照一定的方向和速度进(f)(g)(h)除了上述通流部分元件外，和离心式压缩机一样，轴流式压缩机还有密封、（2轴流式压缩机由转子和定子组成， 动叶是轴流式压缩机对气体作功的唯一元件，一列动叶和后面的静叶的组合构成轴流式压缩机的一个级，气体以一定的速度和方向进入动叶后， 由于转子高速旋转

26、， 使叶片对气体作功， 当气体流出动叶时，速度，压力都提高， 流出动叶的气体通过静叶的作用一方面将气体动能尽量转换成压力的提高， 另一方面使气流按一定的方向和速度进入下一级继续进行压名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 46 页 - - - - - - - - - 15 由于压缩机的转子和定子一个高速旋转一个固定不变，两部件之间一定有间隙存在，因此就一定会有气体 在机内由一个部位泄漏到另一个部位，同时还向机外泄漏。为了减少这些泄漏，需要采用密封装置。防止机器内

27、部通流部分各腔之间泄漏的密封口叫内部密封，防止或减少气体由机器向外泄漏或由外向机器内部泄漏( 当机器内气体压力低于外界气压时) 的密封叫外部密封或轴端密封。内部密封如轮盖、 定距套和平衡盘上的密封一般作成迷宫形。对轴端密封来说，如果被压缩气体有毒或易燃易爆，如氨气、氢气、甲烷等，不允许漏至机外，必须采用液体密封、机械密封、充气密封等，当被压缩的气体无毒，如空气、氮(1)迷宫密是利用节流原理工作。 环形梳齿与转轴形成狭缝， 梳齿之间形成小室，当气流经过狭缝时，气体压力降低，速度加快，从狭缝流入小室时，面积忽然扩大，形成强烈的旋涡，使气流的动能大部分转变为热能，压力得不到恢复。气流每经过一次梳齿，

28、重复上述过程一次，即节流一次，依次经过若干个梳齿，依次节流，直到最后达到密封出口处气体压力。由于通过密封的漏气量取决于一个梳齿前后的压差， 而这个压差、 又比整个密封前后压差小得多，因而和不装梳齿相比，可以大大减小漏气量。 迷宫密封的结构形式包括： 曲折型、平滑型、台阶型、(2)浮环油膜密封是液体密封的一种， 它的工作原理为浮环油膜密封既能在环与轴的间隙中形成油膜， 环本身又能自由径向浮动， 靠高压侧的环叫高压环或内环，低压侧的环叫低压环或外环， 有时进低压环不只一道， 则处手高压环与低压环之间的浮环叫中间环， 这些环可以自由沿径向浮动，但有防转销挡住不能转动。 密封油以比工艺气压力高的压力注

29、入密封室，一路经高压环和轴之间的间隙流向高压则，在间隙中形成油膜， 将工艺气体封住， 另一路则是由低压环与轴之间的间隙流出，浮环能自由浮动原理和轴承的工作原理一样，都是利用油膜产生的浮力名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 46 页 - - - - - - - - - 16 来承担载荷，区别在于浮起对象不一样。对轴承被浮起的是轴，轴瓦固定不动。(3)机械密封又称端面密封， 这种密封的特点是被密封介质的泄漏率很低，压缩(4) 干气密封(a)干气密封是一种新型的无

30、接触轴封， 由它来密封旋转机器中的气体或液体介质。与其它密封相比，干气密封具有泄漏量少，磨损小，寿命长，能耗低，操作简单可靠，维修量低，被密封的流体不受油污染等特点。因此，在压缩机应用领域，干气密封正逐渐替代浮环密封、迷宫密封和油润滑机械密封。干气密封使用的可靠性和经济性已经被许多工程应用实例所证实。目前，干气密封主要用在离心式压缩机上，也还用在轴流式压缩机、 齿轮传动压缩机和透平膨胀机上。 干气密封已经成为压缩机正常运转和操作可靠的重要元件，随着压缩机技术的发展， 干气密封正逐步取代浮环密封、迷宫密封和油润滑密封。(b) 、干气密封的原理一般来讲，典型的干气密封结构包含有静环、动环组件（旋转

31、环）、副密封O形圈、静密封、弹簧和弹簧座（腔体）等零部件。静环位于不锈钢弹簧座内，用副密封 O形圈密封。弹簧在密封无负荷状态下使静环与固定在转子上的动环组件配合，如下图所示：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 46 页 - - - - - - - - - 17 在动环组件和静环配合表面处的气体径向密封有其先进独特的方法。配合表面平面度和光洁度很高，动环组件配合表面上有一系列的螺旋槽，如下图所示。随着转子转动， 气体被向内泵送到螺旋槽的根部，根部以外的一段无槽

32、区称为密封坝。 密封坝对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力。 该密封坝的内侧还有一系列的反向螺旋槽， 这些反向螺旋槽起着反向泵送、 改善配合表面压力分布的作用，从而加大开启静环与动环组件间气隙的能力。反向螺旋槽的内侧还有一段密封坝， 对气体流动产生阻力作用， 增加气体膜压力。 配合表面间的压力使静环表面与动环组件脱离，保持一个很小的间隙，一般为3 微米左右。当由气体压力和弹簧力产生的闭合压力与气体膜的开启压力相等时，便建立名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共

33、 46 页 - - - - - - - - - 18 了稳定的平衡间隙。 在动力平衡条件下， 作用在密封上的力如下图A所示。闭合力 Fc，是气体压力和弹簧力的总和。开启力Fo是由端面间的压力分布对端面面积积分而形成的。在平衡条件下Fc=Fo，运行间隙大约为3 微米。如果由于某种干扰使密封间隙减小，则端面间的压力就会升高， 这时，开启力 Fo 大于闭合力 Fc，端面间隙自动加大，直至平衡为止。如下图B所示。类似的，如果扰动使密封间隙增大，端面间的压力就会降低，闭合力Fc 大于开启力 Fo，端面间隙自动减小，密封会很快达到新的平衡状态。如下图C 所示。这种机制将在静环和动环组件之间产生一层稳定性相

34、当高的气体薄膜，使得在一般的动力运行条件下端面能保持分离、不接触、不易磨损，延长了使用寿命。图 A Fc = Fo FPhFc 闭 合 力Fo开 启 力PFc=Fo压缩膨胀弹簧载 荷+流 体静力载 荷正 常运 转气 膜压力分布名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 46 页 - - - - - - - - - 19 弹簧载 荷+流 体静力载 荷间 隙减 小开 启 力增 大图 B Fc Fo(c) 干气密封的型式单端面干气密封：它适用于少量工艺气泄漏到大气中无危害

35、的工况，见图D。弹簧 载 荷+流 体 静力载 荷间 隙增 大开 启 力减 小名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 46 页 - - - - - - - - - 20 图 D 单端面干气密封串联式干气密封：它适用于允许少量工艺气泄漏到大气的工况，见图E。图 E 串联式干气密封双端面干气密封： 它适用于不允许工艺气泄漏到大气中，但允许阻封气 （例如氮气）进入机内的工况，见图F 图 F 双端面干气密封名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - -

36、- - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 46 页 - - - - - - - - - 21 带中间进气的串联式干气密封：它适用于既不允许工艺气泄漏到大气中，又不允许阻封气进入机内的工况，见图G。图 G 带中间进气的串联式干气密封如果遇不允许工艺介质泄漏到大气中，且也不允许阻封气泄漏到工艺介质中的工况，此时串联结构的两级密封间可加迷宫密封。用于易燃、易爆、危险性大的介质气体，可以做到完全无外漏。如H2压缩机、 H2S含量较高的天然气压缩机、乙烯、丙烯压缩机等。该结构所用主密封气除用工艺气本身以外，还需另引一路氮气作为第二级密封的

37、使用气体。通过一级密封泄漏出的工艺气体被氮气全部引入火炬燃烧。而通过二级密封漏入大气的全部为氮气。当主密封失效时，第二级密封同样起到辅助安全密封的作用。我们的合成气机组用的就是这种密封型式。四、离心式压缩机的冷却和分段离心式压缩机的压比都比较高，如果不进行冷却，不仅多消耗功，而且排汽温度太高，对压缩机的轴承、气缸等部件不利，特别是对于易燃易爆气体更是不允许。因此在压缩过程中必须对气体实行冷却，以利降低排气温度和省功。冷却方式一般有两种，一是实行缸内冷却，即当气体经过扩压器、回流器时受到冷却，二是实行缸外冷却，即把压缩机分为若干段，段间将气体引出机外到中间冷却器中进行冷却，然后返回压缩机下一段继

38、续进行压缩。压缩过程进行中间冷却却的次数越多，压缩过程的平均温度降低得越多，越能省功，这名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 46 页 - - - - - - - - - 22 是一方面，但另一方面，就是越增加气体在冷却器及输气管道内的压力损失，又会使压缩机耗功加多，因此有个合理段数选择问题，工程上，一般根据省功率和经济分析，进行全面考虑来合理确定段数。五、离心式压缩机转子的气体轴向推力及平衡方法(1)由于叶轮的轮盘盖两侧所受的气体的作用力不同，相互抵消后，还

39、会剩下一部分作用于转子，转子上所有叶轮轴向力之代数和就是转子的。气体轴向推力，作用方向一般是从高压端向低压端。(2)平衡的目的这种方法的主要缺点是管系布置复杂。使平衡盘两侧保持压力差，一侧是高压气体，另一侧通过平衡管接通该转子的第一级入口，使气体压力接近于进气压力。汽轮机的操作一、汽轮机的变工况运行工业汽轮机是按给定的蒸汽量、功率、蒸汽初温、初压、背压和转速等条件设计的，当其在设计参数下运行时， 称为汽轮机的设计工况。 因为设计工况下运名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第

40、22 页，共 46 页 - - - - - - - - - 23 (1)偏离设计状态的工况叫汽轮机的变工况。常见的有：蒸汽参数不变，负荷偏离设计值，这使得汽耗率增加，经济性下降。负荷蒸汽参数改变和超负荷运行。这类变工况除经济性下降外， 还对安全运行(2)其它条件一定时，则理想焓降增大，为保持功率不变，要求蒸汽减少，同理，初压降低时，为保持功率不变，要求蒸汽量流量降低。汽轮机的热力过程向湿度增大方向移动。排汽湿度增加，末级叶片易发生冲蚀，对于调节级，其焓降大于设计工况，故调节叶片的应力较大。初压降低，调节阀门开度不变时，流量减少，总的理想焓降变小，对于各级的流量，压差和焓降都减少，受力亦减少，故

41、对机组的(3)因此初温升汽轮机的零部件热变形， 热应力增大，零件强度降低；另外，初温升高，金属材料的蠕变速度加大，易产生塑性变初温降低太快，必须迅速处理。特别要防止蒸汽带水，防止发生水冲击，要初温降低，还可引起轴向力增加，轴位移上升，推力瓦温度上升，所以如果(4)整个汽轮机焓降减少， 汽轮机功率名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 46 页 - - - - - - - - - 24 使轴向推力增大， 排汽端轴承汶度升高，凝汽器 (主冷器 )排汽压力降低，末级焓

42、降增大，末级超负荷。为避免之，应当限制蒸汽流量汽轮机汽耗减少，经济性提高。排汽压力的变化对汽轮机运行的经济性和出力影响很大，是影响汽轮机(凝汽式) 经济性的诸因素中，影响最大的。因此在运行中保持合理的排汽压力是完二、汽轮机受热情况汽轮机的启动过程是一个从静到动，从冷到热，从常压到高压的变化过程。对于汽轮机各部件来讲， 启动过程是一个受热过程和受力过程，而主要矛盾是受汽轮机部件的受热特点是： 单向厚壁加热见于这一情况， 内外壁间必然存在汽轮机的加热工质是蒸汽。 蒸汽向金属对流放热的特点是其放热系数的不稳定性。蒸汽的放热系数取决于蒸汽的流速和重度，而重度又取决于温度和压力。流速越大， 放热系数越高

43、； 高压蒸汽和湿蒸汽放热系数大，低压微过热蒸汽放热系数小。放热系数大，传热量便大。由此说明控制蒸汽状态和量，便可控制汽轮下面就汽轮机各主要部件的受热情况进行介绍：(1)汽缸的上下温差变形：刚启动时蒸汽积聚在上使得上部温度高; 汽缸下部散热条件好，散热面积大，下部温度较低。这样，由于汽缸上下温差便造成汽缸和转子向上弯曲 (拱背)。若拱背严重时， 会造成下汽缸的转子部分与静子之间的间隙减小或碰撞，故规定：上下汽缸的温差(3550)汽缸内外的温差变形：汽轮机开、停车时，汽缸的内外壁之间，以及法兰内外侧之间温度分布不均形成很大温差，造成法兰和汽缸在水平方向和垂直方向发生热变形。汽缸内外温差比法兰内外温

44、差小，运行中要监视法兰内外壁温差；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 24 页，共 46 页 - - - - - - - - - 25 要求无法兰加热装置内外壁温差100，有法兰加热装置，控制在30左右。(2) 转子的热变形： 蒸汽进入汽轮机后， 转子马上受热，若转子在静止状态，则其径向上下受热不均， 产生向上弯曲的热变形， 使得转子的重心发生偏移， 在不平衡的离心力作用下， 轻则振动加剧， 重则引起设备事故。 减少转子热变形的(3) 汽缸的的热膨胀：汽缸在受热时，除热变

45、形外，还有热膨胀。热膨胀值同金属种类，机组参数和汽缸尺寸有关，参数愈高，长度愈大，则汽缸的热膨胀值也越大。 汽缸的热膨胀是不可避免的。但要保证有正确有自由膨胀： 自由伸缩不卡涩； 在方向上， 汽缸和转子的中心线保证同心。通过滑销系统或挠性支(4) 汽缸和转子的相对热膨胀：由于转子质量远小于汽缸质量，且转子四周受热，使得转子沿轴向的热伸长值大于汽缸的伸长值，两者的差值叫差胀。 其差胀值为： L=L(tr-te)式中： L tr teL差胀值。由差胀公式可以看出，控制差胀的主要措施应是控制转子和汽缸的温汽轮机运行中的检查和维护1、汽轮机操作人员应认真做好运行中的检查和维护工作。汽轮机压缩机组正常运

46、行中的蒸汽温度和压力，冷凝器真空，冷却水、工艺气、润滑油的温度、 压力和流量， 机组的振动和轴位移值等都必须保持在正常允许的范围内，并应经常地监视、检查和调整。2、汽轮机压缩机组正常运行时，操作人员检查和维护的基本工作是：2.1 监视汽轮机压缩机组有关温度、压力、流量、液位、振动、轴位移等名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 25 页，共 46 页 - - - - - - - - - 26 记录表的运行指示值，定时填写运行记录。2.2 定时巡回检查设备及各系统的运行情况，通

47、过听音、观察、摸测等手段，判断设备运行是否正常以及有无泄漏现象。2.3 注意各轴承油流情况，观察回油试镜应畅通，无水珠现象。2.4 检查备用设备是否符合备用要求：定期检查蓄压器充氮压力和气囊的严密性。2.5 检查各转动设备及主汽阀、调速器、联轴节等处润滑部位的润滑情况及油、脂量是否正常。2.6 检查各种信号显示装置是否良好。2.7 定期按规定取样分析机组润滑油的质量，必要时起动净油装置。2.8 保持设备及工作环境的清洁卫生和备齐安全消防器材并会使用。2.9 按规定做好设备的定期切换工作，如油泵、油过滤器的定期切换。3、蒸汽温度的监视蒸汽温度应经常维持在额定值，变化范围一般不超过下列数值：高压蒸

48、汽温度控制在4405。中压蒸汽温度控制在4355。当蒸汽温度超出允许范围时应：3.1 联系有关单位迅速调整蒸汽温度；对机组运行情况做全面检查；记录汽轮机超温时间和蒸汽温度。3.2 当蒸汽温度继续缓慢下降或急剧下降时，应及时打开主蒸汽管道和汽缸的疏水阀，按制造厂或有关规定减负荷或停机。一般当急剧下降50以上时，为避免水冲击确保机组安全，应立即打闸停机。严格禁止汽轮机在超过设计极限温度下运行！4、蒸汽压力的监视蒸汽压力应经常维持在额定值，变动范围一般不超过下列数值：高压蒸汽压力控制在10.5MPa 0.2Mpa（表压） ；中压蒸汽压力控制在3.85MPa 0.05Mpa（表压） ；蒸汽压力降低或超

49、过允许值对机组的安全、经济运行不利。超出限定范围时应与有关部门联系迅速恢复。蒸汽压力降低超过0.5Mpa时应按制造厂规定降名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 26 页，共 46 页 - - - - - - - - - 27 低负荷；如蒸汽压力继续下降应根据具体情况打闸停机。5、凝汽器真空的监视凝汽器的真空应维持在规定范围内。真空下降时应根据情况按制造厂或有关规定减负荷，同时立即查明原因设法消除。正常运行中，当机组振动、轴位移、止推轴承温度正常，监视段压力不超过规定值时，一

50、般主凝汽器真空不应低于550mmHg（表压） 。6、汽轮机第一级后（监视段）压力的监视根据汽轮机第一级后压力与通流部分蒸汽流量近似成正比的原理，在汽轮机正常运行中应监视第一级后压力的变化，判断蒸汽流量、 功率及通流部分是否结垢，以保证机组安全运行。每台机组开车正常后，应在机组通流部分干净的情况下（如新转子或大修后）记录第一级后压力作为该机组的标准监视段压力。机组运行中，在负荷和其它参数相同的条件下，实际第一组后压力应不超过制造厂规定或标准监视段压力。第一级后压力比制造厂规定或标准监视段压力的相对增长值达20% 时，可判断为汽轮机通流部分结垢，应进行清洗。正常运行中，禁止在超过制造厂规定的、该汽