汽轮机厂认知实习报告

　　在认知实习的两周里，我们全班去参观了上海汽轮机厂，上海锅炉厂以及上海外高桥第三发电厂三个与接下来要学习的专业课息息相关的地方。在这些企业的生产车间里，我了解了一些汽轮机及锅炉的概念，并且在课后查询了相关资料有了更加深入的了解，也让我对接下来的专业课有所认识。

　　一、汽轮机

　　汽轮机是将蒸汽的能量转换为机械功的旋转式动力机械，是蒸汽动力装置的主要设备之一。

　　固定部分（静子）和转动部分（转子）组成，与回热加热系统(包括抽汽、给水、凝结水及疏水系统等)、调节保安系统、油系统以及其他辅助设备共同组成的汽轮机组件。固定部分包括汽缸、隔板、喷嘴、汽封、紧固件和轴承等。转动部分包括主轴、叶轮或轮鼓、叶片和联轴器等。固定部分的喷嘴、隔板与转动部分的叶轮、叶片组成蒸汽热能转换为机械能的通流部分。

　　汽缸即汽轮机的外壳，是汽轮机静止部分的主要部件之一。它的作用是将汽轮机的通流部分与大气隔绝，以形成蒸汽能量转换的封闭空间，以及支承汽轮机的其他静止部件。汽缸是约束高压蒸汽不得外泄的外壳，还设有汽封系统。一般气缸分为高压缸及中低压缸等等。汽轮机高压端轴封称为高压轴封，在单缸汽轮机中又称为前轴封。低压端轴封称为低压轴封，在单缸汽轮机中又称为后轴封。装在隔板汽封槽中的汽封称为隔板汽封。另外装在隔板上与围带配合防止漏汽的又称为围带汽封。不论是轴封还是隔板汽封、围带汽封，其构造及外形均大同小异，阻汽原理一致，统称为汽封。

　　汽轮机汽缸两端轴孔处与转轴间有一定间隙，这样在工作时，汽缸内进汽端将发生高压蒸汽大量泄露。再看排汽端，一般凝汽式汽轮机的排汽压力在0.02公斤/平方厘米(绝对)左右,即排汽端处于高真空状态,大气中的空气将沿后轴孔大量漏入排汽管和凝汽器，就会破坏汽轮机的真空。因此，为了减少高压端的向外漏汽和排汽端往里漏空气，要求在汽缸两端轴孔处配备汽封装置（又称轴封）。

　　目前广泛采用的是高低齿型的梳齿结构，轴封片直接在轴封环上车出，或将轴封片压紧在轴封环的槽道里，轴封环一般由四个或六个弧段组成。齿尖最薄处厚度为0.1毫米。有弹簧片压住轴封环，使其紧贴隔板或汽封体，弹簧片的作用是箍紧轴封环，当轴封片与主轴相碰时，可自动退让，防止轴封受损。当压差较小时，可以不用高低齿，而用平齿。为了减少漏汽，要求轴封间隙尽量小，但为了保证机组的安全运行，要求轴封不发生碰擦现象，所以轴封间隙有一定的要求。

　　隔板是汽轮机各级的间壁，用以固定汽轮机各级的静叶片和阻止级间漏气，并将汽轮机通流部分分隔成若干个级。

　　汽轮机的转动部分总称为转子，主要由主轴叶轮（或轮鼓）动叶及联轴器等组成，它是汽轮机最主要的部件之一，起着工质能量转换及扭矩传递的任务。

　　汽轮机的叶片是汽轮机很重要的一个组成部分，叶片又分为静叶及动叶片两种。静叶片一般由工作部分和安装部分组成，起倒流的作用。动叶片又称为透平叶片，用来做功，一般由叶根、叶型部分和叶顶三部分组成，动叶片安装在叶轮或转鼓上，由多个叶片组成动叶栅，其作用是将蒸汽的热能转换为动能，再将动能转换为汽轮机转子旋转机械能，使转子旋转。

　　叶片由叶根、工作部分和顶部组成。

　　叶根用来将叶片固定在叶轮上，叶根与叶轮的连接应牢固可靠，而且要保证叶片在任何运行条件下都不会松动，同时叶根的结构应在满足强度的条件下尽量简单，使制造、安装方便，并使叶轮缘的轴向尺寸为最小。常用的叶根有：T型、菌型叶根、叉形叶根、枞树型叶根。蒸汽从这里通过，将动能转化为机械功。

　　工作部分是叶片的主要部分。叶片的凹入部分称为叶面，凸出部分称为叶背，一般汽轮机的叶片型线沿叶高是相同的，当叶高很长时，而叶高与直径之比大于１／１０时，则用扭曲叶片。

　　叶顶一般做成铆钉状，上面有套装围带，它加强了叶片强度又减少了漏汽。围带有以下几种形式：

　　①铆接围带：围带由扁钢制成，然后用铆接法固定在叶片的顶部。

　　②整体围带：围带与叶片同为一整体，在加工叶片时一起铣出，待叶片组装后，再将围带焊在一起。

　　③弹性拱型围带：它是将弹簧钢片弯成拱型，用铆钉固定在叶片顶部，采用互圈环状联接。

　　汽轮机工作时，蒸汽通过喷嘴，压力下降，体积膨胀形成高速汽流，推动叶轮旋转而作功。如果蒸汽在叶片中压力不再降低，也就是蒸汽在叶片通道中的流速（即相对速度）不变化，只是依靠汽流对叶片的冲击力量而推动转子转动，这类汽轮机称为冲动式，也称压力级，在工业中应用广泛。如果蒸汽在叶片中继续膨胀（简称相对速度）比进口时要大，这种汽轮机的作功不仅由于蒸汽对叶片的冲击力，而且还有由于蒸汽相对速度的变化而产生的`巨大的反作用力，因此这类汽轮机称为反动式汽轮机。

　　只有一列喷嘴和一列动叶片组成的汽轮机叫单级汽轮机。由几个单级串联起来叫多级汽轮机。由于高压蒸汽一次降压后汽流速度极高，因而叶轮转速极高，将超过目前材料允许的强度。因此采用压力分级法，每次在喷嘴中压力降都不大，因而汽流速度也不高，高压蒸汽经多级叶轮后能量既充分得到利用而叶轮转速也不超过材料强度许可范围。这就是采用多级汽轮机的原因。

　　如果由于蒸汽离开每一级叶片的流速仍高，为了充分利用汽流的动能，可用导向叶片将汽流引入第二排叶片中（每一个叶轮可安装二排叶片）进一步推动转轴做功，这称为速度分级，简称速度级（又称复速级）。速度级常用于小型汽轮机，或汽轮机的第一级。

　　除了看到汽轮机的制造工艺以外，我们还参观了燃气轮机车间，了解了汽轮机和燃气轮机的异同。

　　燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。燃气轮机可以是一个广泛的称呼，基本原理大同小异，一般所指的燃气涡轮发动机，通常是指用于船舶、车辆。其特点是启动快，体积小，单位密度功率高，但是发热量巨大，对空气流量需求十分旺盛。燃气轮机的工作过程是，压气机连续地从大气中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气透平中膨胀作功，推动透平叶轮带着压气机叶轮一起旋转；加热后的高温燃气的作功能力显著提高，因而燃气透平在带动压气机的同时，尚有余功作为燃气轮机的输出机械功。

　　燃气轮机主要由压气机、燃烧室和燃气透平三大部件构成。运行基本流程是压气机：对进气增压；燃烧室：通过对压气机的压缩空气燃烧加热，增加工质的做功能力；透平：通过膨胀做功，将燃气的热能转变为对燃机大轴转动的机械能。旋转的压气机就向一把风扇，将进气加压并驱动之进入燃烧系统。流体工质在燃烧室中被燃烧，加热。透平则可看成是一个风车，为加热的流体（燃气）驱动旋转来带动压气机，并通过旋转轴将多余的功输出（带动发电机）。

　　汽轮机与燃气轮机的差别在于：汽轮机属于外燃机，而燃气轮机属于内燃机。燃气轮机对于叶片的材料要求高于汽轮机，因而一般采用陶瓷叶片，内部中空，用来运输冷却空气。由于汽轮机是外燃机，可以使用各种燃料包括一些固态的化石燃料诸如煤，但是作为内燃机的燃气轮机通常是不能使用固态化石燃料，因为会在燃烧室内形成固态残渣，不利于工作循环的进行，因此一般使用液气态的燃料，当然也有可以燃烧固态煤的燃气轮机。总体来说，燃气轮机对燃料要求不高，可以燃烧重油等劣质燃料

　　二、锅炉

　　锅炉是由锅和炉组成的，锅的原义指在火上加热的盛水容器，炉指燃烧燃料的场所，上面的盛水部件为锅，下面的加热部分为炉，锅和炉的一体化设计称为锅炉。锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，常简称为锅炉，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。

　　锅炉有各种分类方式，其中按燃烧方式分类：有室燃炉、旋风炉、流化床炉、常压锅炉（无压锅炉,就是在一个正常大气压下工作的锅炉）、低压锅炉（压力小于等于2.5MPa）、中压锅炉（压力小于等于3.9MPa）、高压锅炉（压力小于等于10.0MPa）按压力分类：超高压锅炉（压力小于等于14.0MPa）、亚临界锅炉（压力介于17—18MPa）、超临界锅炉（压力介于22--25MPa）

　　锅炉整体的结构包括锅炉本体、辅助设备和安全装置两大部分。锅炉中的炉膛、锅筒、燃烧器、水冷壁、过热器、省煤器、空气预热器、构架和炉墙等主要部件构成生产蒸汽的核心部分，称为锅炉本体。锅炉本体中两个最主要的部件是炉膛和锅筒。炉膛又称燃烧室，是供燃料燃烧的空间。将固体燃料放在炉排上，进行火床燃烧的炉膛称为层燃炉，又称火床炉；将液体、气体或磨成粉状的固体燃料，喷入火室燃烧的炉膛称为室燃炉，又称火室炉；空气将煤粒托起使其呈沸腾状态燃烧，并适于燃烧劣质燃料的炉膛称为沸腾炉，又称流化床炉；利用空气流使煤粒高速旋转，并强烈火烧的圆筒形炉膛称为旋风炉。

　　燃稻壳蒸汽锅炉的内部结构图

　　炉膛设计需要充分考虑使用燃料的特性。每台锅炉应尽量燃用原设计的燃料。燃用特性差别较大的燃料时锅炉运行的经济性和可靠性都可能降低。

　　锅筒简体由优质厚钢板制成，是锅炉中最重要的部件之一。是自然循环和多次强制循环锅炉中，接受省煤器来的给水、联接循环回路，并向过热器输送饱和蒸汽的圆筒形容器。包括汽水分离和蒸汽清洗装置、给水分配管、排污和加药设备等。其中汽水分离装置的作用是将从水冷壁来的饱和蒸汽与水分离开来，并尽量减少蒸汽中携带的细小水滴。中、低压锅炉常用挡板和缝隙挡板作为粗分离元件；中压以上的锅炉除广泛采用多种型式的旋风分离器进行粗分离外，还用百叶窗、钢丝网或均汽板等进行进一步分离。锅筒上还装有水位表、安全阀等监测和保护设施。他的主要功能是储水，进行汽水分离，在运行中排除锅水中的盐水和泥渣，避免含有高浓度盐分和杂质的锅水随蒸汽进入过热器和汽轮机中。

　　由于这次的参观里还有发电厂，因而着重看了解了一下电站锅炉。

　　电站锅炉，通俗来讲就是电厂用来发电的锅炉。一般容量较大，现在主力机组为300MW。电站锅炉主要有两类：煤粉炉和循环流化床锅炉。这两类锅炉是目前电站所用的主要类型。流化床炉和煤粉炉的最大区别是液体和煤块粉状。