蒸汽透平Steam Turbin双语.docx
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蒸汽透平SteamTurbin双语
PRODUCTIONTECHNICALTRAINING
生产培训
PRESENTS
课程介绍
MODULE:
SteamTurbine
模块:
蒸汽透平
STEAMTURBINES
蒸汽透平
DESIGNEDFOR
ENHANCINGOPERATIONSKNOWLEDGE&SKILLS
适用于提高操作知识和技能
STUDENTPACKAGE
学生部分
Overview:
Inthismodule,thebasicknowledgeandskillsrequirementsregardingSTEAMTURBINESwillbediscussed.Eachstudentmust:
概述:
在本模块里,将讨论有关蒸汽透平的基础知识和技能要求。
每个学生必须:
∙Readandstudythematerialsaspresented.
阅读和学习所提供的材料。
∙Obtainandstudythematerialsnotedinthe“LearningActivities”section.
获得并学习“培训活动”这一节注明的资料。
∙Completethe“SelfStudy”questions.
完成“自学”问题。
∙Checktheanswerstothe“SelfStudy”questionsandasktheinstructorforassistancetodeterminewhyanyquestion/sweremissed.
检查“自学”问题的答案,并向教员请教答题为何答错。
∙Completea“ParticipantFeedback”form(optional)and,whencompleted,sendittotheLearning&DevelopmentServicesOfficeatMailCodeB06.
完成“参加者反馈”表(任选),把表寄给您的培训协调员或生产部培训。
LEARNINGOBJECTIVES
培训目标
AsaresultofthistrainingtheOperatorwill,with100%accuracy,accordingtotheinformationpresentedinthistrainingmodule:
这项培训的结果是,按照本模块提供的资料,操作者将100%掌握:
∙Describeturbineoperatingtheoryandbasicturbinecomponents.
描述透平操作原理和透平基本构件。
∙Describethemajorseal,lubeoil,andcontrolsystemsusedinturbines.
描述透平使用的主要密封、润滑油和控制系统
∙Describeproblemscommontosteamturbinesandtheirassociated.causes.
描述蒸汽透平常见问题和问题产生的原因。
∙ListanddescribethemajortasksthatOperatorsperforminrelationtosteamturbines.
列出并描述操作员对蒸汽透平执行的主要任务。
∙Describetheoverallfunctionandoperationofsurfacecondensers.
描述表面冷凝器总体功能和操作。
∙Describetheoverallfunctionandoperationofgasturbines,turboexpandersandhydraulicturbines.
描述气体透平、涡轮膨胀机和液压透平的总体功能和操作。
TABLEOFCONTENTS
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引言
蒸汽透平设计和操作原理
基本设计
透平转子
透平的静止部件
流量调节和控制
操作原理
冲动式透平
级
反动式透平
冲动/反动式透平
蒸汽通过透平的运动
控制透平速度
蒸汽透平分类
凝汽式透平
非冷凝透平
抽气透平
混气透平
混气-抽气透平
轴封、轴封排汽系统和润滑
透平负荷和压力效应
轴封和轴封排汽系统的操作
轴封
轴封系统/轴封排汽系统
轴封密封系统
轴封排汽系统
操作检查
其它类型的透平密封系统
碳环密封系统
水密封系统
轴承润滑
典型透平润滑油系统构件
典型透平润滑油系统-附加构件
操作员的基本职责
透平控制
透平速度控制
机械-液压控制系统
离心飞锤式调速器
电动调速器
透平跳闸
机械超速跳闸
蒸汽透平操作和操作员的义务
正常运行
开车操作
停车
操作蒸汽透平常见的问题
汽缸过压
安全阀和信号阀
不均匀加热和冷却的影响
轴弯曲
汽封漏汽
振动
临界速度
叶片结垢
表面冷凝器的功能和操作
功能
整体设计和构件
不可冷凝物去除器
不可冷凝物的来源
蒸汽
透平轴封
膨胀节
凝汽器
管道和阀门
真空下降
表面冷凝器故障排除
其他透平-燃气轮机,液压透平和涡轮膨胀机
燃气轮机
操作原理
主要构件
液压透平
涡轮膨胀机(功率回收透平)
总结
I.INTRODUCTION引言
Steamturbinesconvertenergystoredinsteamintomechanicalenergyusedtodriveequipmentsuchasgenerators,pumps,orcompressors.Otherturbinescommonlyfoundinpetrochemicaloperationsincludegasturbines,turboexpanders,andhydraulicturbines.However,themajorityofturbinesusedareofthesteamturbinevariety.
蒸汽透平将贮备在蒸汽中的能量转换成机械能量,用来驱动诸如发电机、泵或压缩机等设备。
在石化行业常见的透平还有燃气轮机、涡轮膨胀机和液压透平。
但是,使用的绝大多数透平是蒸汽透平这一类。
Thismodulewillmainlyfocusonsteamturbines,withemphasisonbasicoperatingprinciples,steamturbinecomponents,turbineproblems,andbasicOperatorduties.
本模块将主要集中讲解蒸汽透平,强调蒸汽透平的基本操作原理、透平构件、常见的问题和操作员的基本义务。
II.SteamTurbineDesignandOperatingTheory
蒸汽透平设计和操作原理
A.BasicDesign基本设计
Whencomparedtootherdrivers,thedesignofasteamturbineisrelativelysimple.Steamturbineshavebeendesignedandbuilttoproduceoutputsrangingfromafewhorsepowertoover1,000,000horsepower.Speedscanrangefromlessthan1,000 revolutionsperminute(rpm)tomorethan30,000 rpm.
与其他驱动器比较,蒸汽透平的设计相对较简单。
已经设计和制造出的蒸汽透平产生的能量范围从几个马力到1,000,000马力。
速度从1,000转/分钟到30,000转/分钟以上。
1)
排出蒸汽
MovingPartsofaTurbine透平转子
轴
来自锅炉的蒸汽入口
喷嘴
叶轮
汽缸
叶片
蒸汽室
调速阀
图1
Figure1
Figure1isacrosssectionalviewofatypicalturbine.Themovingpartsaretheshaft,whichrunstheentirelengthoftheturbineandisconnectedtoapieceofplantequipment;thewheels,whicharemountedontheshaft;andthebuckets(blades),whichareattachedtothewheels.Collectively,themovingpartsoftheturbinearecalledtherotor.
图1是典型透平的横截面图。
转子有轴(它穿过整个透平的整个长度,连接到装置的驱动设备上);叶轮(安装在轴上)和叶片(附接在叶轮上)。
透平的这些动部件统称为转子。
2)
StationaryPartsofaTurbine
透平静止部件
较高的压力
叶轮
喷嘴组
喷射蒸汽被导向叶片
静止隔板
图2
Figure2
Theturbinerotorissupportedateachendbybearings,andarehousedwithintheturbinecasing,orcylinder(Figure2).Theturbinecasinganddiaphragmsthataremountedinitarethemajorstationarypartsoftheturbine.
透平转子的每一端都有轴承支撑,且位于透平壳体或者汽缸内(图2)。
透平壳体和安装在壳体内的导流隔板是透平的主要静止部件。
Thediaphragmsandthewheelsaresimilarinthattheyarebothroundandtheybothcontainblades(or,insomecases,nozzles).Thedistinctionbetweenthemisinthewaythattheyfunctionduringturbineoperation.Sincediaphragmsarestationary,theirbladesornozzlesarefixedinposition.
导流隔板和叶轮的相似之处在于它们都是圆的,都包含有叶片(或者,在某些情况下,是喷嘴)。
它们之间的区别在于它们在透平操作过程中起作用的方式不同。
由于导流隔板是静止的,它们的叶片或喷嘴固定在原位。
Thebasicfunctionofdiaphragmsistodirectsteamflowfromonesetofrotatingbladestothenext.Sincewheelsaremovingparts,theirbladesrotateassteampassesthroughthem.Thisrotationturnstheturbineshaft.
导流隔板的基本功能是将蒸汽流量从一组转动叶片导到下一组转动叶片。
由于叶轮是动部件,它们的叶片在蒸汽通过它们时也旋转。
这种旋转带动透平轴旋转。
Sealsareinstalledwheretheturbineshaftpassesthroughthediaphragms.Sealingtheseopeningsminimizessteambypassingthediaphragms.Thepairingofonediaphragmandoneor,occasionally,twowheelsiscalledastage.Staginginasteamturbineisthedivisionoftheprocessofconvertingheatenergyintomechanicalwork.Aturbinestageisdefinedasthefixednozzleorbladesandthemovingbladesthatfollowit.
密封安装在透平轴通过导流隔板的地方。
在这些开孔处安装密封可以将从导流隔板旁路掉的蒸汽减少到最低。
一个导流隔板和一个叶轮(或者,有时候是两个叶轮)成对叫作级。
蒸汽透平的级是将热能转换成机械功的单元。
透平级定义为固定喷嘴或叶片和跟随在其后的动叶片。
Aturbinethathasonlyonewheelistermedasinglestageturbine(Figure3).Amultistageturbinewouldhavetwoormorewheels,asisshowninFigure4.
只有一个叶轮的透平叫作单级透平(图3)。
多级透平有两个或更多的叶轮,如图4所示。
排出蒸汽
Figure3:
SingleStageTurbine
图3:
单级透平
热源
第2级
第1级
图4:
多级透平
排出蒸汽
第3级
Figure4:
MultiStageTurbine
热源
Beforethefirstrowofrotatingblades,thereisusuallyaspecialtypeofdiaphragmcalledanozzlebox,ornozzleblock.Thenozzleblockhousesaseriesofnozzleswhichdirectsteamfromthesteaminlettothemovingbladesofthefirstwheel.Thesteamthenmovesonthroughtheremainingstagesoftheturbineuntilitisexhaustedintothecondenser.
在第一排转动叶片的前面,通常有一个特殊类型的导流隔板,它叫作入口导叶。
入口导叶里有一系列喷嘴,这些喷嘴将蒸汽从蒸汽入口导流到第一个叶轮的动叶片。
然后蒸汽继续往前通过透平的剩余几级,直到被排出到冷凝器。
3)ValvingandControl流量调节和控制
Beforesteamenterstheturbinethroughthesteaminlet,itpassesthroughtwotypesofvalves:
trip/throttle(stop)valvesandgovernor(control)valves.Trip/throttlevalvesremainfullyopenduringnormalturbineoperation.Theirmainfunctionistoshutoffsteamthat'ssuppliedtotheunitduringshutdownorunderemergencyconditions.Governorvalvesregulatetheamountofsteamthatflowstotheturbine.Undernormalconditions,theyremainpartiallyopenduringturbineoperation.
蒸汽通过蒸汽入口进入透平之前,它要通过两类阀门:
跳闸/节流(停止)阀和调速(控制)阀。
透平正常运行时,跳闸/节流阀保持全开。
它们的主要功能是在停车或紧急情况下,切断到装置的蒸汽供应。
调速阀调节透平的蒸汽量。
在正常情况下,当透平在运行时,它们保持半开状态。
Dependingontheturbinedesign,steamflowsfromthestopvalvestothecontrolvalveseitherthroughasystemofpipesorthroughasteamchest,whichisalargehousingbetweenthetrip/throttlevalveandthegovernorvalve.
依透平设计而定,蒸汽既可以通过管道系统也可以通过蒸汽室(位于跳闸/节流阀门和调速阀之间的一个大的壳)从顶部阀门流到控制阀。
B.OperatingTheory操作原理
Asdiscussed,aturbineconvertstheenergystoredinsteamtomechanicalenergy.Thisconversionisaccomplishedbyimpulse,reaction,oracombinationofboth.Whiletheendresultisthesame,thewayitisproducedwilldiffer,basedonvariousbladeandnozzledesignconfiguration(stagingarrangements).Figure5showsthesteamflowinimpulseandreactionturbines.
正如前面讨论的,透平将贮备在蒸汽中的热能转换成机械能。
这个转换是由冲动、反动或两者组合来完成的。
虽然最终结果是一样的,但基于不同叶片和喷嘴设计配置(分级布置),它产生的方式不同。
图5显示冲击和反动透平蒸汽的流动。
蒸汽低
移动
移动
图5
Figure5
喷嘴环
冲动式
反动式
1)
ImpulseTurbine冲动式透平
Inanimpulseturbine,theforceofhighpressuresteamcausesthemovingbladestoturn,muchthewaythatwindcausesachild'spinwheeltoturn.Asimpleimpulseturbineconsistsofoneormorefixednozzlesdischargingagainstasinglerowofbladesmountedontheperipheryofawheelorrotor.Thermalenergyinsteamisduetoitshighpressureandtemperature.Thisturbineconvertsthethermalenergyinsteamtokineticenergy(velocity).First,thesteampassesthroughanozzleorsetofnozzles.Thesenozzlesdecreasethethermalenergyandincreasethekineticenergy.Thishighvelocitysteamstrikestheturbineblade,causingtheturbinebladetorotate.Thereisnodropinpressureinimpulseblades.Thepressuredropoccursonlyinthenozzles.
在冲动透平里,高压蒸汽的力迫使动叶片转动,就像风使小孩子的纸风车转动一样。
简单的冲动透平由一个或多个固定喷嘴组成,这些喷嘴朝向安装在叶轮或转子边缘的单排叶片排出。
蒸汽中的热能是因为蒸汽的高压和高温才具备。
该透平将蒸汽中的热能转换成动能(速度)。
首先,蒸汽通过一个喷嘴或一组喷嘴。
这些喷嘴将热能减少,增加动能。
这种高速蒸汽撞击透平叶轮,使透平叶轮旋转。
在冲动叶片中没有压降。
压降只在喷嘴处发生。
固定
固定
多级透平
蒸汽压力
蒸汽速度
图6
Figure6
Velocitycompounded(Curtis)impulsestaging(Figure6)convertstheheatenergyofthesteamintomechanicalwork.First,stationaryimpulsejetnozzlesareusedtodirectthesteamagainstonerowofmovingblades.Atthispoint,thereisadropinsteampressurebecausethevelocityisincreasedthroughthenozzle.Next,thesteamisredirectedthroughreversingbuckets(notnozzles)toanadditionalrowofrotatingblades.Thesteampressureremainsataconstantlevelandthevelocitydropsthroughtheblading.
双列速度级
(图6)将蒸汽中的热能转换成机械能。
首先,使用喷嘴将蒸汽导向一排动叶片。
在这一点,由于通过喷嘴的速度增加,蒸汽压力会下降。
然后,通过静叶再将蒸汽导向另外一排转动叶片。
蒸汽压力保持恒定,速度通过叶片后有下降。
2)Staging级
Asdiscussed,anysuchcombi
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