去蕪存菁 編選并修訂現有汽輪機原理和結構理論

提綱挈領 突出汽輪機核心結構和基本原理內容

學操互補 聯系生物質電廠運行和事故處理真實規程

前 言

2015年7月起湖南人文科技學院與理昂生態能源股份有限公司開展深度校企合作、協同育人，在湖南人文科技學院組建了“理昂班”。合作三年多來，雙方共同開發了“生物質鍋爐技術”“汽輪機運行”“生物質電廠電氣控制技術”三門校企合作課程。本書是根據“汽輪機運行”課程授課講義的內容經整理編寫而成。

國內外已經有很多關于汽輪機系統和運行的經典教材，其中一些已供電廠員工的培訓使用。而本書作為一本校企合作課程的教材，其服務對象最初是我�！袄戆喊唷睂W生，但是由于生物質發電廠的汽輪機設備和原理本質上與燃煤電廠一致，因此本書也可供相關專業的學生和工程技術人員使用和參考。

具體來說，本書的內容結構分為三個部分。第一部分為汽輪機系統及工作原理，主要闡述汽輪機本體結構、工作原理和輔助系統設備。在對該部分內容進行編寫時，編者綜合考慮了地方本科院校的培養目標、學生的實際水平和本校企合作課程的定位，遵循“理論夠用，實踐為重”的思路，僅保留了汽輪機系統最為核心和基本的理論知識，而篩去了很多較為繁瑣和細節化的工業設計和改進內容。因此只要是具備相關專業基礎（如學習過機械設計、工程熱力學、流體力學）的讀者，在閱讀和學習這一部分時都不會存在很大困難。第二部分為汽輪機系統的運行和維護，第三部分為汽輪機系統的事故及處理，后兩部分內容是以理昂生態能源股份有限公司郎溪電廠汽輪機系統的運行規程為基礎進行編撰的，因此可以作為高校相關專業汽輪機集控運行課程的參考資料，同時也可以作為相關工程技術人員的工具參考用書。

本書由湖南人文科技學院劉海力和陸卓群擔任主編，理昂生態能源股份有限公司許君和湖南人文科技學院曾稀擔任副主編，湖南人文科技學院陳旺和李艷參與了編寫。由劉海力對全書的編寫工作進行統籌和安排，由陸卓群和曾稀對全書內容進行審校。其中，本書緒論與第一章由陳旺負責編寫，第二章由陸卓群負責編寫，第三章由李艷負責編寫，本書第二部分和第三部分由許君和曾稀負責編寫。本書由陸卓群負責統稿。需要指出的是，國內外已有的大量汽輪機專著和經典教材為本書的編寫提供了極大的幫助，本書編者在此對相關作者致以誠摯的謝意。然而，在相關內容的編寫過程中，編者仍發現部分專著或教材在對一些定義的表述、公式推導、配圖等方面存在偏差，因此本書在編寫過程中盡可能地訂正了這些問題，但由于本書編者水平有限且編寫日程緊湊，書中值得商榷和疏漏之處仍在所難免，懇請廣大讀者批評指正。

最后，作為校企合作實踐教學體系的一個環節，本書在編寫過程中將配圖繪制的工作交給了我校能源與動力工程專業的相關學生，具體如下：曹威、孫立凡、劉瑤、楊毅、唐運通、唐國強、何需要、鄧漢洋、張武、黃鵬鵬、苑穎慧、張賽參與了緒論和第一章各配圖的繪制；劉瑤、孫立凡、唐運通、鄧漢陽、王倓參與了第二章各配圖的繪制；鄧漢陽、唐國強、張莉、張爽逸、龍卡、李姣秀參與了第三章各配圖的繪制；湖南人文科技學院楊正德和各章編寫人在配圖繪制過程中對學生提供了指導。以上同學在配圖繪制過程中表現出了對機械制圖、工程熱力學、流體力學等課程知識和對AutoCAD制圖軟件操作較高的掌握程度，并最終在緊湊的編寫日程中按時保質地完成了本書多達一百余幅配圖的繪制，在此對他們表示衷心的感謝。

編 者

2019年1月

前言
第一部分 汽輪機系統及工作原理

緒論 1
一、汽輪機的起源和發展 1
二、汽輪機的分類及型號 4
三、現代汽輪機的結構簡介 6
思考題 10
第一章 汽輪機的主要結構 11
第一節 汽輪機靜止部分結構 11
一、汽缸 11
二、噴嘴組、隔板、隔板套和靜葉環、
靜葉持環 17
三、軸承 19
第二節 汽輪機轉動部分結構 22
一、轉子 22
二、葉輪 24
三、動葉片 26
四、聯軸器 29
五、盤車裝置 30
思考題 32
第二章 汽輪機的工作原理 33
第一節 汽輪機級的基本概念 33
一、汽輪機的級 33
二、蒸汽的沖動作用原理及沖動式汽輪機 34
三、蒸汽的反動作用原理及反動式汽輪機 36
四、汽輪機級的反動度和級的類型 38
第二節 汽輪機級的工作過程分析 41
一、汽輪機級中流動的模型簡化 41
二、蒸汽在噴嘴中的能量轉換 44
三、蒸汽在動葉柵中的能量轉換 51
四、蒸汽作用在動葉片上的力 54
五、汽輪機的輪周效率及速度比 55
第三節 汽輪機的級內損失和相對內效率 62
一、汽輪機的級內損失 62
二、汽輪機的級內損失對汽輪機熱力過程
的影響 72
三、影響級相對內效率的結構因素 74
第四節 多級汽輪機的特點 77
一、多級汽輪機的工作特點和熱力過程 77
二、多級汽輪機的余速利用 80
三、多級汽輪機的重熱現象 81
四、多級汽輪機的損失 82
五、汽輪發電機組的效率和經濟指標 84
六、多級汽輪機的優缺點 88
思考題 89
第三章 汽輪機輔助系統設備 92
第一節 凝汽設備 92
一、凝汽系統的組成、作用及類型 92
二、凝汽器壓力的確定及其影響因素 95
第二節 抽汽設備 99
一、射流式抽汽器 99
二、容積式抽汽器 101
第三節 給水回熱設備 104
一、回熱加熱器的分類 104
二、表面式加熱器的結構 105
三、除氧器 109
第四節 空氣冷卻系統 112
一、直接空冷系統 113
二、間接空冷系統 116
思考題 118

第二部分 汽輪機系統的運行與維護

第四章 汽輪機啟動 119
第一節 汽輪發電機組設備、參數及特性 119
一、概況 119
二、汽輪機本體 121
三、機組熱工邏輯說明 123
第二節 汽輪機啟動前的檢查和試驗 127
一、汽輪機啟動與試驗要求 127
二、汽輪機組啟動前準備 128
第三節 汽輪機啟動方式及選擇 134
一、汽輪機啟動狀態的劃分 134
二、升速率及升負荷率的選擇 134
三、機組額定參數冷態啟動操作原則 135
四、冷態啟動與熱態啟動操作差別 135
第四節 汽輪機的啟動 135
一、暖管 135
二、機組沖轉操作步驟 137
三、并網與帶負荷 140
思考題 142
第五章 汽輪機運行調整及維護 143
第一節 機組運行中的檢查項目 143
第二節 汽輪機運行的調整操作 145
一、機組負荷調整 145
二、機組運行調整注意事項 145
第三節 汽輪機組定期試驗 146
一、汽輪機定期試驗與切換項目 146
二、空氣冷卻器、冷油器、冷卻水濾水器
清洗 146
三、汽輪機及各輔機軸承添加潤滑油 147
四、主機各道軸承測量振動 147
五、運行中濾油器濾網切換 147
六、冷油器水樣檢查 147
七、汽輪機超速試驗 147
八、主汽門、調速汽門嚴密性試驗 148
九、自動主汽門、抽汽逆止門松動試驗 149
十、真空嚴密性試驗 149
十一、調速系統噴油試驗 149
思考題 150
第六章 汽輪機停機 151
第一節 汽輪機停機方式 151
第二節 汽輪機正常停機 151
一、停機前準備工作 151
二、額定參數停機操作步驟 151
三、滑參數停機操作步驟 153
第三節 汽輪機故障停機 154
一、緊急故障停機 154
二、一般故障停機 154
三、故障停機的注意事項 155
第四節 汽輪機停機后的維護保養 155
一、停機維護 155
二、盤車注意事項 156
思考題 156

第三部分 汽輪機系統的事故處理

第七章 汽輪機事故處理概述 157
第一節 事故處理總則 157
第二節 事故處理的注意事項 158
第三節 事故處理的原則 158
一、主機系統異常及事故處理原則 158
二、事故停機條件 159
思考題 160
第八章 汽輪機主機系統常見異常及事故處理 161
第一節 蒸汽參數異常 161
一、汽壓升高 161
二、汽壓降低 161
三、汽溫升高 162
四、汽溫降低 162
第二節 水沖擊 163
一、水沖擊現象 163
二、水沖擊發生的原因 163
三、處理措施 163
四、禁止重新啟動事項 163
五、重新啟動注意事項 163
第三節 機組異常振動 164
第四節 軸向位移增大 164
一、軸向位移增大現象 165
二、發生的原因 165
三、處理措施 165
第五節 壓力管道破裂 165
一、主蒸汽管道破裂或附件損壞 165
二、凝結水管道或給水管道破裂 165
三、高壓加熱器鋼管破裂 166
四、循環水管破裂 166
第六節 通流部分動靜磨損 166
一、通流部分動靜摩擦的原因 166
二、汽輪機通流部分摩擦事故的現象
與處理 166
三、防止動靜摩擦的技術措施 166
四、通流部分磨損事故典型案例 167
第七節 汽輪機進水、進冷汽 167
一、汽輪機進水、進冷蒸汽的原因 167
二、汽輪機進水進冷汽的現象 167
三、防止汽輪機進水、進冷汽的對策 168
第八節 汽輪機大軸彎曲 168
一、汽輪機大軸彎曲的原因 168
二、防止大軸彎曲的技術措施 168
第九節 汽輪機超速 169
一、汽輪機超速的原因 169
二、防止汽輪機超速事故的措施 169
三、超速事故實例 170
第十節 汽輪機葉片損壞 170
一、現象 170
二、原因 170
三、處理措施 171
第十一節 廠用電中斷 171
一、全部廠用電中斷 171
二、部分廠用電中斷 171
思考題 171
第九章 汽輪機輔助設備常見異常及故障處理 173
第一節 油系統工作異常 173
一、油系統工作異常的主要原因 173
二、油系統漏油的幾種現象 173
三、發現下列情況之一者，應立即破壞
真空緊急停機 174
四、汽機啟、停過程中輔助油泵工作失常 175
第二節 油系統著火 175
一、處理原則 175
二、油系統著火處理措施 175
第三節 凝汽器真空下降 176
一、凝汽器真空下降應采取的措施 176
二、真空下降過程注意事項 177
三、真空下降現象 177
四、真空下降原因及處理 177
第四節 循環水泵異常 178
一、循環水泵緊急停運條件 178
二、緊急停泵操作 178
三、循環水泵跳閘處理 179
第五節 給水泵異常 179
一、給水泵緊急停運條件 179
二、給水泵異常處理 179
第六節 除氧器異常 180
一、除氧器壓力異常 180
二、除氧器水位異常處理 181
三、除氧器含氧量異常 181
四、除氧器振動處理原則 182
思考題 182
參考文獻 183
附表 汽機閥門狀態表 184

1. 實用運籌學 [主編　邢育紅　于晉臣]
2. 電子技術（第二版） [主編 覃愛娜 李飛]
3. 勞動爭議處理實務 [主編 王秀卿 羅靜]
4. 工程數學 [主編 郭立娟 王海]
5. 語音識別理論與實踐 [主編　莫宏偉]
6. 武術基礎教程 [主編 李代勇 謝志民]
7. 計算機網絡實訓教程 [主編 張浩軍 趙玉娟]
8. 畫法幾何與機械制圖習題集（多學時） [主編 趙軍]
9. 電工電子技術基礎 [主編 劉 軍 楊國龍 劉天成]
10. MySQL數據庫項目式教程 [陳亞峰]
11. 機械設計基礎（第二版） [主編 田亞平 李愛姣]
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14. C語言程序設計（第二版） [主編 甄增榮 田云霞]
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17. 面向對象程序設計 [主編 張勇 張平華 趙小龍]
18. 網絡營銷 [主編 夏薇薇 劉婷 尚潔]
19. 電視節目策劃與制作（微課版） [主　編　黃滴滴]
20. 數據庫技術與應用實踐教程（SQL Server 2019） [主 編 嚴暉 周肆清]
21. 大學應用數學 [主編 郭立娟]
22. 工業機器人拆裝與調試 [主編 胡月霞 向艷芳 朱奇]
23. 功能材料制備與表征實驗指導書 [龔偉平 趙軍峰 梅海娟 等編著]
24. 信號與系統（第二版） [主編 張宇]
25. 信息技術基礎 [主編 唐倩 邵銳]
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29. 線性代數導學篇 [主編 史昱]
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