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汽輪機
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汽輪機也稱蒸汽透平發動機，是一種旋轉式蒸汽動力裝置，高溫高壓蒸汽穿過固定噴嘴成為加速的氣流後噴射到葉片上，使裝有葉片排的轉子旋轉，同時對外做功。汽輪機是現代火力發電廠的主要設備，也用於冶金工業、化學工業、艦船動力裝置中。

中文名稱：汽輪機

外文名稱：The steam turbine

別名：蒸汽透平發動機

用途；發電或動力裝置

動力源：高溫高壓蒸汽做功於葉片

發展歷史

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1882年瑞典工程師拉瓦爾設計製造出了第一台單級衝動式汽輪機，隨後在1884年英國工程師帕森斯設計製造了第一台單級反動式汽輪機，雖然那時的汽輪機與現代汽輪機相比結構非常簡單，但是推動了汽輪機在世界範圍內的應用，被廣泛應用在電站、航海和大型工業中。

在60年代，世界工業發達的國家生產的汽輪機已經達到500-600MW等級水平。1972年瑞士ABB公司製造的1300MW雙軸全速汽輪機在美國投入運行，設計參數達到24Mpa，蒸汽溫度538°C，3600rpm;1974年西德KWU公司製造的1300MW單軸半速(1500 rpm)飽和蒸汽參數汽輪機投入運行;1982年世界上最大的1200MW單軸全速汽輪機在前蘇聯投入運行，壓力24 Mpa，蒸汽溫度540°C。

中國汽輪機發展起步比較晚。1955年上海汽輪機廠製造出第一台6MW汽輪機。1964年哈爾濱汽輪機廠第一台100MW機組在高井電廠投入運行;1972年第一台200MW汽輪機在朝陽電廠投入運行;1974年第一台300MW機組在望亭電廠投入運行。70年代進口了10台200-320MW機組，分別安裝在了陡河、元寶山、大港、清河電廠。70年代末國產機組占到總容量70%。

1987年採用引進技術生產的300MW機組在石橫電廠投入運行;1989年採用引進技術生產的600MW機組在平圩電廠投入運行;2000年從俄羅斯引進兩台超臨界800MW機組在綏中電廠投入運行。

上海汽輪機廠是中國第一家汽輪機廠，在1995年開始與美國西屋電氣公司合作成立了STC，1999 年德國西門子公司收購了西屋電氣公司發電部， STC 相應股份轉移給西門子。

哈爾濱汽輪機廠1956年建廠，先後設計製造了中國第一台25MW、50MW、100MW和200MW汽輪機，80年代從美國西屋公司引進了300MW和600MW亞臨界汽輪機的全套設計和製造技術，於1986年製造成功了中國第一台600MW汽輪機，自主研製的三缸超臨界600MW汽輪機已經投入生產。

東方汽輪機廠1965年開始興建，1971年製造出第一台汽輪機，主力機型為600MW汽輪機。北京北重汽輪電機有限責任公司做為後起之秀，以300MW機組為主導產品，它是由始建於1958年的北京重型電機廠通過資產轉型在2000年10月份成立的又一大動力廠，2台600MW汽輪機也已經投入生產。中國四大動力廠以600MW和1000MW機組為主導產品。

基本結構

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電站汽輪機主要由:汽輪機本體設備、蒸汽系統設備、凝結水系統設備、給水系統設備和其他輔助設備組成。

其中汽輪機本體主要由靜止部分和轉動部分組成。

靜止部分包括:汽缸、噴管、隔板、隔板套、汽封、軸承等。

轉動部分包括:動葉柵、葉輪、主軸、聯軸器等。

工作原理

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汽輪機是一種能量轉換裝置，電能的生產過程是一系列的能量轉換過程。蒸汽在噴嘴中發生膨脹，壓力降低，速度增加，熱能轉變為動能。高速汽流流經動葉片3時，由於汽流方向改變，產生了對葉片的衝動力，推動葉輪2旋轉作功，將蒸汽的動能變成葉輪軸旋轉的機械能。這種利用衝動力作功的原理，稱為衝動作用原理。

1、鍋爐將水變為蒸汽的熱能。

2、汽輪機將蒸汽的熱能轉變成軸旋轉的機械能。

3、發電機把機械能轉變成電能。

控制系統

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1、監視系統。監視系統是保證汽輪機安全運行的必不可少的設備，它能夠連續監視汽輪機各參數的變化。汽輪機參數監視通常由DAS系統實現，測量結果同時送往調節系統作為限制條件，送往保護系統作為保護條件，送往順序控制系統作為控制條件；

2、保護系統。保護系統的作用是當電網或汽輪機本身出現故障時保護裝置根據實際情況迅速動作，使汽輪機退出工作，或者採取一定措施進行保護，以防止事故擴大或造成設備損壞。大容量汽輪機保護內容有超速保護、低油壓保護、位移保護、脹差保護、低真空保護、振動保護等；

3、調節系統。汽輪機的閉環調節系統包括轉速調節系統、功率系統調節、壓力調節系統等；

4、熱應力在線監視系統。熱應力無法直接測量，通常是用建立模型的方法通過測取汽輪機某些特定點的溫度值來間接計算熱應力的。熱應力計算結果除用於監視外，還可以對汽輪機升速率和變負荷率進行較低較正；

5、汽輪機自啟停控制系統。汽輪機自啟停控制該系統能夠完成盤車、抽真空、升速併網、帶負荷、帶滿負荷以及甩負荷和停機的全部過程。可實現汽輪機自啟停的前提條件是各個必要的控制系統應配備齊全，並且可以正常投運。這些系統為自動調節系統、監視系統、熱應力計算系統以及旁路控制系統等；

6、液壓伺服系統。液壓伺服系統包括汽輪機供油系統和液壓執行機構兩部分。供油系統向液壓執行機構提供壓力油。液壓執行機構由電液轉換器、油動機、位置傳感器等部件組成，其功能是根據電調系統的指令去掛號信相應的閥門動作。

汽輪機的優點

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1、熱效率高：

A、、凝汽式汽輪機組綜合熱效率高達40%。

B、 供熱式機組綜合熱效率高達80%。

2、連續工作的迴轉機械，可以具有較大功率，目前單台機組容量已突破1300MW。

3、運轉平穩、事故率較低、充分提高了設備利用率， 一般可保持3～4年大修一次。

分類

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1、按熱力過程特性分類

（1）、凝汽式汽輪機：進入汽輪機的蒸汽，除很少一部分泄漏外，全部排入凝汽器。

（2）、背壓式汽輪機：排汽壓力高於大氣壓力的汽輪機稱為背壓式汽輪機。

（3）、調節抽汽式汽輪機：部分蒸汽在一種或兩種給定壓力下抽出對外供熱，其餘蒸汽作功後仍排入凝汽器。

（4）、中間再熱式汽輪機：新蒸汽經汽輪機前幾級作功後，全部引至加熱裝置再次加熱到某一溫度，然後再回到汽輪機繼續作功。

2、按工作原理分類

（1）、衝動式汽輪機：按衝動作用原理工作的汽輪機稱為衝動式汽輪機

（2）、反動式汽輪機： 按反動作用原理工作的汽輪機稱為反動式汽輪機

（3）、混合式汽輪機：由按衝動原理工作的級和按反動原理工作的級組合而成的汽輪機稱為混合式汽輪機

3、按新(主)蒸汽壓力分類  

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（1）、低壓汽輪機 新蒸汽壓力為1.2 MPa～2MPa。

（2）、中壓汽輪機 新蒸汽壓力為2.1 MPa～8MPa。

（3）、高壓汽輪機 新蒸汽壓力為8.1 MPa～12.5MPa。

（4）、超高壓汽輪機 新蒸汽壓力為12.6MPa～15.1MPa。

（5）、亞臨界汽輪機 新蒸汽壓力為15.1MPa～22MPa。

（6）、超臨界汽輪機 新蒸汽壓力為22.12MPa～25MPa。

（7）、超超臨界汽輪機 新蒸汽壓力為25.0MPa以上。

應用領域

1、發電拖動：火力發電廠、核電廠。

2、工業拖動：鋼鐵廠、造紙廠、化工廠。

3、艦船拖動：大型遠洋船舶、軍事大型艦艇、核動力航空母艦。

相關視頻

1、汽輪機基本工作原理演示

2、汽輪機本體結構