汽轮机的种类及其特点

  汽轮机是一种将蒸汽的热能转换成机械能的蒸汽动力装置，又称为蒸汽透平，具有单机功率大、效率高、寿命长等特点，其种类很多，根据结构、工作原理、热力性能、用途、气缸数目的不同有多种分类方法，慎德公司杨工精通汽轮机的工作原理、种类特点及分类方法，故予以详解。
          

  汽轮机的工作原理
   具有一定温度和压力的蒸汽（锅炉或核反应堆）首先进入固定不动的喷嘴（也称静叶），蒸汽在喷嘴内膨胀，蒸汽的压力、温度不断降低，速度增大，形成一股高速汽流，蒸汽的热能转化为动能；随着高速汽流流经动叶（也称叶片）做功，动叶片带动汽轮机转子以一定的速度均匀转动，蒸汽的动能转化为机械能。在能量转换过程中，蒸汽在汽轮机中，能量转换包括2个阶段，如图示汽轮机的工作原理图：
          
      

  汽轮机的种类及特点详解
  汽轮机的类别和型式很多，可按工作原理、主蒸汽（进汽）参数、热力特性、结构类型、转速、用途等几个方面进行分类。

  1、汽轮机按工作原理的分类：
   （1）、冲动式汽轮机：各级按照冲动原理设计，蒸汽主要在静叶（喷嘴）叶栅槽道中膨胀，在动叶叶栅槽道中主要改变流动方向，只有少量膨胀。
   （2）、反动式汽轮机：各级按冲动和反动原理设计，蒸汽在静叶（喷嘴）叶栅槽道和动叶叶栅槽道中都发生膨胀，且膨胀程度相等。
   备注：调节级采用冲动级，其它级均为反动级。
   （3）、冲动反动组合式汽轮机：转子各级动叶片既有冲动级又有反动级。

  2、汽轮机按主蒸汽（进汽）参数分类
   （1）、低压汽轮机：压力小于1.47 Mpa（0.12-1.5MPa）
   （2）、中压汽轮机：压力为1.96-3.92 Mpa（2-4 MPa）
   （3）、次高压汽轮机：压力为5-6 MPa
   （4）、高压汽轮机：压力为5.88-9.81 Mpa（6-12Mpa）
   （5）、超高压汽轮机：压力为11.77-13.93 Mpa（12-14 MPa）
   （6）、亚临界压力汽轮机：压力为15.69-17.65 Mpa（16-18 MPa）
   （7）、超临界压力汽轮机：压力大于22.15 Mpa
   （8）、超超临界压力汽轮机：压力大于32 Mpa

  3、汽轮机按热力特性分类
   （1）、凝汽式汽轮机（N）：蒸汽在汽轮机内做功后，乏汽（排汽）在低于大气压力的真空状态下全部排入凝汽器，凝结成水。
   备注：有些小汽轮机没有回热系统，称为纯凝汽式汽轮机。
   （2）、背压式汽轮机（B）：蒸汽在汽轮机内做功后，乏汽（排汽）在高于大气压力的状态下供热用户使用，没有布置凝汽器用于乏汽的冷凝，如下图片：
                   
     备注：若乏汽（排汽）作为其它中低压汽轮机的新汽时，称为前置式汽轮机。
   （3）、抽汽凝汽式汽轮机（调节抽汽式汽轮机）：在汽轮机的级间某一位置抽出部分蒸汽，调整压力后对外供热，其余蒸汽在汽轮机内做功，做功后乏汽（排汽）在低于大气压力的真空状态下全部排入凝汽器，凝结成水。
   （4）、抽气背压式汽轮机：在汽轮机的级间某一位置抽出部分蒸汽，供热用户使用，其余蒸汽在汽轮机内做功，做功后乏汽（排汽）在高于大气压力的状态下供热用户使用，没有布置凝汽器用于乏汽的冷凝。
    备注：调节抽汽和排汽都供热用户使用。
   （5）、中间再热式汽轮机：新汽在高压缸做功后，进入锅炉再热器再热，经过再热后的高压缸排汽进一步进入低中压缸做功，最后乏汽（排汽）在低于大气压力的真空状态下全部排入凝汽器，凝结成水。           
   （6）、乏汽式汽轮机：利用其他蒸汽设备的低压排汽或工业生产工艺流程中副产的低压蒸汽作为工质的汽轮机。
   （7）、多压式汽轮机：向同一汽轮机的不同压力段送入不同压力的蒸汽做功的汽轮机。

  4、汽轮机按汽流方向分类
   （1）、轴流式汽轮机：组成汽轮机的各级叶栅沿轴向依次排列，汽流方向的总趋势是轴向的，绝大多数汽轮机都是轴流式汽轮机。
   （2）、辐流式汽轮机：组成汽轮机的各级叶栅沿半径方向依次排列，汽流方向的总趋势是半径方向的。

  5、汽轮机按使用用途的分类
  （1）、发电用，带动发电机的汽轮机（即电站汽轮机）：用来发电或热电联产的汽轮机，汽轮机转速恒定，也称为恒速汽轮机，主要采用凝汽式汽轮机，也采用同时供热供电的(抽汽式、背压式)汽轮机，如下图：
         
   （2）、工业用，驱动各种机械用的汽轮机（即工业汽轮机）：用于拖动风机、水泵、油泵等转动机械，其运行速度经常是变动的，也称为变转速汽轮机。如下图：
         
   （3）、船用，供船舶推进和驱动辅机用的汽轮机（即船用汽轮机）：用于船舶的动力装置，驱动螺旋桨；为适应倒车的需要，其转动方向是可变的，如下图片：
          

  6、汽轮机按汽缸的数目分类
   （1）、单缸汽轮机
   （2）、双缸汽轮机
   （3）、多缸汽轮机

  7、汽轮机按结构形式的分类：
    汽轮机的结构有转子（即转动部分的总称，包括：转轴、叶轮、叶片、联轴器及其附件）和静子（即不转动部分的总称，包括：汽缸、进汽机构、排汽机构、汽封、滑销系统、轴承和盘车装置等）组成，按结构形式分类如下：

   （1）、单机汽轮机和多级汽轮机，
   （2）、固定式和移动式汽轮机，
   （3）、单缸、双缸和多缸汽轮机，
   （4）、单轴、双轴和多轴汽轮机

  8、按排汽冷却方式分类
   （1）水冷（湿冷）汽轮机：汽轮机排汽由循环水（通过冷凝器）冷却，凝结成水。
   （2）、空冷（干冷）汽轮机：采用空气（风）带走凝汽器废热的汽轮机。汽轮机排汽经空气直接冷却或间接冷却，凝结成水，常用于缺水富煤地区。

  9、汽轮机按热能来源分类
   （1）、化石燃料电厂（即火电汽轮机），以煤、油、天然气等做燃料的锅炉产生蒸汽推动的汽轮机。
   （2）、核电厂（即核电汽轮机），核反应堆产生蒸汽推动的汽轮机。
   （3）、地热电厂（即地热汽轮机），地热井引出蒸汽推动的汽轮机。

  10、按热力循环方式分类
   （1）、简单循环汽轮机：以蒸汽为单一工质进行发电，如图4所示。
   （2）、燃气-蒸汽联合循环：以燃气轮机的排气（高温烟气）作为热源，进入余热锅炉加热水形成一定温度和压力的水蒸汽，水蒸汽进入汽轮机进行发电。

  11、按转速分类
   （1）、低速汽轮机：n＜3000 r/min
   （2）、中速汽轮机：n＝3000 r/min
   （3）、高速汽轮机：n＞3000 r/min
   注：由于发电机的极数只能成对增加或减小，大型汽轮机的转速通常选用两档：1）、对于50Hz电网：3000 r/min或1500 r/min；（2）、对于60Hz电网：3600 r/min或1800 r/min；3000 r/min和3600 r/min称为全转速机组，1500 r/min和1800 r/min称为半转速机组；工业用、给水泵小汽轮机，最高转速可达12000r/min（变转速）。

  汽轮机种类的型号参数（以凝气式汽轮机为例）：