588MW汽轮机热力系统及结构设计[范文]

第1章绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

机械设备种类繁多，满足着人类生产生活中的各种需求。而汽轮机是其中一种非常典型的应用广泛的旋转式机械设备。它将蒸汽的能量转换成为机械设备的旋转式动力，因此又被称蒸汽透平。与其他类型的原动机相比，具有单机功率大、运转平稳、效率高、使用寿命和单位功率制造成本低等优点。

N为凝汽器，JD1-JD4为低压加热器，CY为除氧器，JG1-JG3为高压加热器

汽轮机通常用于为发电机的原动力，特别是大型汽轮机组，但也可直接驱动各种风机、压缩机、泵和船舶螺旋桨等，还可以利用汽轮机的中间抽汽或排汽来满足各种供热需要。

汽轮机热力计算和通流部分的设计是整个汽轮机设计的重要组成部分，是详细设计的基础。通流部分热力设计的基础上接着才能进行汽轮机转子等其它系统的设计。由于通流部分的热力设计决定机组的性能，汽轮机设计过程中，该部分设计工作也最为繁重。

汽轮机作为一种高速旋转的动力机械，涉及到许多学科领域。可以说汽轮机技术水平反映了整个国家综合制造技术水平。通过588MW汽轮机热力系统设计和变工况气动计算，典型级一元流动计算和强度核算等工作，掌握汽轮机气动设计方法，结构特点等，同时掌握CAD绘图软件等制图软件。

1.2 汽轮机的发展概况

1．1882年，工程师拉伐尔设计制造出了世界上第一台单级轴流式冲动式汽轮机。

2．在1884年至1894年间，英国工程师帕森斯先后设计制造出单级反动式汽轮机、多级反动轴流式、辐流式和背压式汽轮机。

3．1920年，左右出现回热式汽轮机，1925年出现了中间再热式汽轮机。

4．在60年代，世界工业发达的国家生产的汽轮机已经达到500—600MW等机组设计制造水平。

5. 1972年瑞士BBC公司设计制造的1300MW双轴全转速汽轮机在美国投入运行，其设计参数达到24Mpa，蒸汽温度538°C。1974年西德KWU公司制造的1300MW单轴半转速汽轮机投入运行。

4．世界各国都在进行更大容量、更高参数汽轮机的研究和开发，如俄罗斯正在研究2000MW汽轮机。

1.3 汽轮机的分类

汽轮机种类繁多，按不同的分类方法有各类汽轮机满足着人类生产生活中的各中需求。

高压缸热力过程线

按结构分类，有单级汽轮机和多级汽轮机，有单缸汽轮机、双缸汽轮机和多缸汽轮机，有单轴汽轮机和有两根平行轴的双轴汽轮机等。

按工作原理不同，可分为蒸汽主要在喷嘴中膨胀做功的冲动式汽轮机和蒸汽在喷嘴和动叶中都有膨胀做功的反动式汽轮机，也有蒸汽在喷嘴中膨胀后的动能在之后的几列动叶上加以做功利用的速度级汽轮机。

按热力特性分为供热式、凝汽式、抽汽式和背压式等。供热式汽轮机既提了供动力驱动其他机械，又能提供生产或生活所需热，因此具有较高的热能利用率；凝汽式汽轮机因为排汽压力低于大气压力，排汽进入凝气器，因此具有良好的热力性能，在大型电站中普遍采用；背压式汽轮机的排汽压力大于大气压力；抽汽式汽轮机是能从中间级抽出蒸汽供热的汽轮机；饱和蒸汽轮机是以饱和状态的蒸汽作为新蒸汽的汽轮机。

按用途可分为为电站汽轮机、工业用汽轮机、船用汽轮机等。

按汽缸数目可分为单缸汽轮机、双缸汽轮机和多缸汽轮机。

另外还可按照蒸汽初压值分为低压、中压、高压、超高压、亚临界、超临界、超超临界汽轮机；

按排列方式不同分为单轴和双轴等汽轮机。

1.4本文的主要研究内容

本文主要研究了588MW级组汽轮机的特点，掌握回热再热式汽轮机的设计方法，通过热平衡计算、通流部分热力计算、校核等工作，设计出一台符合设计要求的汽轮机。 

1.系统热平衡计算，由于588MW机组功率较大，因此采用回热、再热的热力系统结构，并且合理分配各缸、各级组间的焓降。通过设计计算，确定各抽气点的热力参数，以及各抽汽点的抽气量。校核机组的功率，耗汽量，热耗量和效率等参数。

2. 通流部分设计，该机组采用可靠性、高效率的四缸四排气结构，一个高压缸，一个中压缸和两个低压缸，且中，低压缸都采用分流式结构。对通流部分进行详细计算，得出各级叶片的几何参数及热力参数。

3. 典型叶片强度校核，针对叶片的各种应力进行强度校核。叶片时透平机械的核心部件，对于凝气式全转速大功率机组，由于末级蒸汽比体积很大，其体积流量高，径向尺寸很大，末级叶片设计一般采用特殊的制造工艺，长度一般在1000mm以，因此其强度要求很高。