汽輪機的發(fā)展歷史

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2021-11-19 16:34

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　　公元1世紀，亞歷山大的希羅記述的利用蒸汽反作用力而旋轉(zhuǎn)的汽轉(zhuǎn)球，又稱為風神輪，是最早的反動式汽輪機的雛形。1629年，意大利的Gde布蘭卡提出由一股蒸汽沖擊葉片而旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪。1882年，瑞典的C.G.Pde拉瓦爾制成第一臺5馬力(3.67千瓦)的單級沖動式汽輪機。1884年，英國的C.A.帕森斯制成第一臺10馬力(7.35千瓦)的單級反動式汽輪機。1910年，瑞典的B.&F容克斯川兄弟制成輻流的反動式汽輪機。

　　19世紀末，瑞典拉瓦爾和英國帕森斯分別創(chuàng)制了實用的汽輪機。拉瓦爾于1882年制成了第一臺5馬力(3.67千瓦)的單級沖動式汽輪機，并解決了有關(guān)的噴嘴設(shè)計和強度設(shè)計問題。單級沖動式汽輪機功率很小，已很少采用。

　　20世紀初，法國拉托和瑞士佐萊分別制造了多級沖動式汽輪機。多級結(jié)構(gòu)為增大汽輪機功率開拓了道路，已被廣泛采用，機組功率不斷增大。帕森斯在1884年取得英國專利，制成了第一臺10馬力的多級反動式汽輪機，這臺汽輪機的功率和效率在當時都占領(lǐng)先地位。

　　20世紀初，美國的柯蒂斯制成多個速度級的汽輪機，每個速度級一般有兩列動葉，在第一列動葉后在汽缸上裝有導向葉片，將氣流導向第二列動葉。速度級的汽輪機只用于小型的汽輪機上，主要驅(qū)動泵、鼓風機等，也常用作中小型多級汽輪機的第一級。

　　國際發(fā)展狀況

　　(1)1882年瑞典工程師拉瓦爾設(shè)計制造出了第一臺單級沖動式汽輪機，隨后在1884年英國工程師帕森斯設(shè)計制造了第一臺單級反動式汽輪機，雖然那時的汽輪機與現(xiàn)代汽輪機相比結(jié)構(gòu)非常簡單，但是推動了汽輪機在世界范圍內(nèi)的應用，被廣泛應用在電站、航海和大型工業(yè)中。

　　(2)在60年代，世界工業(yè)發(fā)達的國家生產(chǎn)的汽輪機已經(jīng)達到500-6OOMW等級水平。1972年瑞士ABB公司制造的130OMW雙軸全速汽輪機在美國投入運行，設(shè)計參數(shù)達到24Mpa，蒸汽溫度538°C，360Orpm;,1974年西德KWU公司制造的130OMW單軸半速(150Orpm)飽和蒸汽參數(shù)汽輪機投入運行;1982年世界上最大的12OOMW單軸全速汽輪機在前蘇聯(lián)投入運行，壓力24Mpa，蒸汽溫度540°C.

　　(3)世界各國都在研究大容量、高參數(shù)汽輪機的研究和開發(fā)，如俄羅斯正在研究2OOOMW汽輪機。主要是大容量汽輪機有如下特點:

　　1)降低單位功率投資成本。如800MW機組比50OMW汽輪機的千瓦造價低17%;120OMW機組比8OOMW機組的千瓦造價低15%-20%。

　　2)提高運行經(jīng)濟性。如法國的6OOMW機組比國產(chǎn)的125MW機組的熱耗率低276KiKW.h，每年可節(jié)約燃煤4萬噸。加快電網(wǎng)建設(shè)速度，滿足經(jīng)濟發(fā)展需要，提高電網(wǎng)的調(diào)峰能力。

　　(4)汽輪機按照工作原理分為沖動式汽輪機和反動式汽輪機。

　　汽輪機是一種以蒸汽為動力，并將蒸氣的熱能轉(zhuǎn)化為機械功的旋轉(zhuǎn)機械，是現(xiàn)代火力發(fā)電廠中應用最廣泛的原動機。汽輪機具有單機功率大、效率高、壽命長等優(yōu)點。

　　--沖動式汽輪機蒸汽主要在靜葉中膨脹，在動葉中只有少量的膨脹。

　　--反動式汽輪機蒸汽在靜葉和動葉中膨脹，而且膨脹程度相同。

　　由于反動級不能作成部分進汽，因此第一級調(diào)節(jié)級通常采用單列沖動級或雙列速度級。如中國引進美國西屋(WH)技術(shù)生產(chǎn)的30OMw、60OMW機組。

　　世界上生產(chǎn)沖動式汽輪機的企業(yè)有:美國通用公司(GE)、英國通用公司(GEC)、日本的東芝(TOSHIBA)和日立、俄羅斯的列寧格勒金屬工廠等。制造反動式汽輪機的有美國西屋公司(WH)、日本三菱、英國帕森斯公司、

　　法國電器機械公司(CMR)德國(SIEMENS)。等，

　　沖動式汽輪機為隔板型，如國產(chǎn)的30OMW高中壓臺缸汽輪機;反動式汽輪機為轉(zhuǎn)鼓型(或筒型)，如上海汽輪機廠引進的300MW、600MW汽輪機。

　　(5)汽輪機按照蒸汽參數(shù)(壓力和溫度)分為:

　　--低壓汽輪機:主蒸汽壓力小于1.47Mpa;

　　--中壓汽輪機:主蒸汽壓力在1.96-3.92Mpa;

　　--高壓汽輪機:主蒸汽壓力在5.88-9.8Mpa;

　　--超高壓汽輪機:主蒸汽壓力在11.77-13.93Mpa;

　　--亞臨界壓力汽輪機:主蒸汽壓力在15.69-17.65Mpa;

　　--超臨界壓力汽輪機:主蒸汽壓力大于22.15Mpa;

　　--超超臨界壓力汽輪機:主蒸汽壓力大于32Mpa;

　　由于冶金技術(shù)的不斷發(fā)展，使得汽輪機結(jié)構(gòu)也有了很大改進。大機組普遍采用了高中壓合缸的雙層結(jié)構(gòu)，高中壓轉(zhuǎn)子采用一根轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，高、中、低壓轉(zhuǎn)子全部采用整鍛結(jié)構(gòu)，軸承較多地采用了可傾瓦結(jié)構(gòu)。各國都在進行大容量、高參數(shù)機組的開發(fā)和設(shè)計，如俄羅斯正在開發(fā)的20OOMW汽輪機。日本正在開發(fā)一種新的合金材料，將使高中、低壓轉(zhuǎn)子一體化成為可能。

　　中國發(fā)展狀況

　　(1)中國汽輪機發(fā)展起步比較晚。1955年上海汽輪機廠制造出第一臺6MW汽輪機。1964年哈爾濱汽輪機廠第一臺10OMW機組在高井電廠投入運行;1972年第一臺2OOMW汽輪機在朝陽電廠投入運行;1974年第一臺3OMW機組在望亭電廠投入運行。70年代進口了10臺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(chǎn)機組占到總?cè)萘?0%。

　　(2)1987年采用引進技術(shù)生產(chǎn)的300MW機組在石橫電廠投入運行;1989年采用引進技術(shù)

　　生產(chǎn)的60OMW機組在平圩電廠投入運行;2000年從俄羅斯引進兩臺超臨界80OMW機組在綏中電廠投入運行。

　　(3)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(fā)電部，STC相應股份轉(zhuǎn)移給西門子。哈爾濱汽輪機廠1956年建廠，先后設(shè)計制造了中國第一臺25MW、50MW、10OMW和20OMW汽輪機，80年代從美國西屋公司引進了300MW和6OOMW亞臨界汽輪機的全套設(shè)計和制造技術(shù)，于1986年制造成功了中國第一臺6OOMW汽輪機，自主研制的三缸超臨界6OOMW汽輪機已經(jīng)投入生產(chǎn)。東方汽輪機廠1965年開始興建，1971年制造出第一臺汽輪機，主力機型為6OOMW汽輪機。北京北重汽輪電機有限責任公司做為后起之秀，以3OOMW機組為主導產(chǎn)品，它是由始建于1958年的北京重型電機廠通過資產(chǎn)轉(zhuǎn)型在2000年10月份成立的又一大動力廠，2臺60OMW汽輪機也已經(jīng)投入生產(chǎn)。

　　(4)中國四大動力廠以600MW和100OMW機組為主導產(chǎn)品。

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汽輪機的油動機等液壓設(shè)備，在工作過程中承受較大的壓力及振動力。

汽輪機的常見問題

在汽輪機運行過程中，汽輪機滲漏和汽缸變形是最為常見的設(shè)備問題，汽缸結(jié)合面的嚴密性直接影響機組的安全經(jīng)濟運行，檢修研刮汽缸的結(jié)合面，使其達到嚴密，是汽缸檢修的重要工作，在處理結(jié)合面漏汽的過程中，要仔細分析形成的原因，根據(jù)變形的程度和間隙的大小，可以綜合的運用各種方法，以達到結(jié)合面嚴密的要求。

汽輪機的發(fā)展歷史

公元1世紀，亞歷山大的希羅記述的利用蒸汽反作用力而旋轉(zhuǎn)的汽轉(zhuǎn)球，又稱為風神輪，是最早的反動式汽輪機的雛形。