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汽轮机与压缩机的对比

摘要：汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械。压缩机是输送气体和提高气体压力的一种从动的流体机械。本文就汽轮机与压缩机在概念、特点、分类、结构、工作原理、变工况运行、调节方式等方面作出总结与比较。

关键词：汽轮机，压缩机

一、汽轮机的概念及特点 (1)汽轮机的概念： (2)工业汽轮机的特点

①大化肥厂用的工业汽轮机数量多，品种杂、用途广。

单机功率从二万多千瓦到几个千瓦，新蒸汽参数有高压，中压和低压，型式有背压式，凝汽式和抽汽式，用途有驱动压缩机、风机，各种和发电机等。

②高参数，大容量 10MPa，温度可达530℃，功率约为二万千瓦左右，这种高参数机组起动、停机和加负荷都应十分注意。蒸汽参数高，热应力和热变形问题便显得突出重要，所以运行操作中对于每个具体操作步骤要考虑到安全问题。

③高转速，变转速

工业汽轮机组与发电机组不同，工业汽轮机组的转速随着工艺生产的实际要求，可以在广阔的范围内变化，这给机组的调节控制带来了更高的要求，增加了调节系统的复杂性。

④单系列运行，自控联锁程度高 二、汽轮机的分类

(1)按热力特性分类： ①凝汽式汽轮机 ②背压式汽轮机压力大于大气压力，排汽供热；当排汽作其它汽轮机的工作蒸汽时，称前置式汽轮机。

③抽汽冷凝式汽轮机 ④多压式汽轮机

⑤乏汽汽轮机 (2)按用途分类：

①电站汽轮机②工业汽轮机③船舶汽轮机等 (3)按工作原理分类： ①冲动式汽轮机(静叶栅)中膨胀。 ②反动式汽轮机(静叶栅)和动叶栅中都进行膨胀。 (4)按工作蒸汽初参数(压力)分类： ①低压汽轮机初压为0.12-0．15MPa ②中压汽轮机初压为2～4MPa ③高压汽轮机初压为6-10MPa ④超高压汽轮机初压为12-14MPa ⑤亚临界汽轮机 初压为16～18MPa ⑥超临界汽轮机 初压大于226MPa 三、汽轮机的结构

工业汽轮机由转子和静子两大部分组成。

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(1)转子

或转鼓、动叶片及其它附属部件，转子将蒸汽机的动能转变为机械能，传递作用在叶片上的蒸汽圆周分力所产

按其结构型式转子可以分为轮式转子和鼓式转子两种。按制造工艺可以分为套装式、整锻式、焊接式等。 (2)静子 四、汽轮机工作原理 (1)汽轮机工作原理汽经过主汽阀和调节阀进入汽轮机，依次变速流过一系列环形配制的喷嘴(或静叶栅)和动叶栅而膨胀作功，推动汽轮机转子旋转，从而实现将蒸汽的热能变成动能继而再转换为机械能的目标。

(2)汽轮机的级

能、动能、机械能的转变过程。有压力级和速度级之分。

①压力级：当蒸汽能量很大时，将若干级串联在同一轴上，蒸汽依次通过，压力渐降，能量分别利用，其中的每个级叫压力级。

②速度级：喷嘴产生的高速汽流，经多列动叶栅转换成机械能，这样的做功单元叫速度级。它多用作多级汽轮机的头一级。

(3)喷嘴及其作用且不断变化的通道。其作用是将蒸汽的热能转换成动能。 (4)动叶片(工作叶片)的作用

叶片运动，从而将工质的一部分动能变成机械能。

(5)冲转式和反动式汽轮机

蒸汽在喷嘴内膨胀，高速汽流进入动叶栅，进行能量转换，这种汽轮机叫冲动式汽轮机。 工质在静叶栅内膨胀，进入动叶栅继续膨胀，实现能量转换，这种汽轮机叫反动式汽轮机。 五、汽轮机的变工况运行

工业汽轮机是按给定的蒸汽量、功率、蒸汽初温、初压、背压和转速等条件设计的，当其在设计参数下运行时，称为汽轮机的设计工况。因为设计工况下运行，汽轮机组的经济性最高，因此也称为经济工况。

(1) 变工况的概念

偏离设计状态的工况叫汽轮机的变工况。常见的有：

①蒸汽参数不变，负荷偏离设计值，这使得汽耗率增加，经济性下降。负荷偏离设计值越多，经济性下降越严重。

②蒸汽参数改变和超负荷运行。这类变工况除经济性下降外，还对安全运行有影响。关键要保证汽轮机动叶片的安全。

(2)蒸汽初压变化对汽轮机的影响 ①对功率的影响压增高时，其它条件一定时，则理想焓降增大，为保持功率不变，要求蒸汽减少，

②对安全性影响

叶片易发生冲蚀，对于调节级，其焓降大于设计工况，故调节叶片的应力较大。初压降低，调节阀门开度不变时，流量减少，总的理想焓降变小，对于各级的流量，压差和焓降都减少，受力亦减少，故对机组的安全性无

(3)蒸汽初温变化对汽轮机组的影响 ①初温变化对功率的影响的变化，因此初温升高内功率增加。 ②初温变化对安全性的影响

初温降低太快，必须迅速处理。特别要防止蒸汽带水，防止发生水冲击，要加强疏水，开启主蒸汽汽管道，和汽缸上的疏水阀，同时应适当降低负荷。

初温降低，还可引起轴向力增加，轴位移上升，推力瓦温度上升，所以如果蒸汽中带水过多，应立即停车。

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(4)排汽压力变化对汽轮组运行的影响 ①排汽压力对功率的影响轮机功率降低；当排汽压力降低时；汽轮机的功率增加。

②排汽压力对安全性的影响(主冷器)的温度升高，从而影响机组的安全运行。

排汽压力降低，末级焓降增大，末级超负荷。为避免之，应当限制蒸汽流量以保证机组安全。 ③排汽压力对经济性的影响

排汽压力的变化对汽轮机运行的经济性和出力影响很大，是影响汽轮机(凝汽式)经济性的诸因素中，影响最大的。因此在运行中保持合理的排汽压力是完全必要的。

六、汽轮机的负荷调节

汽轮机的负荷调节的方式有喷嘴调节、节流调节、滑压调节和复合调节四种。

喷嘴调节和节流调节是定压运行机组采用的负荷调节方式，在外负荷变化时，通过改变调节阀的开度，使进汽量变化，改变机组的功率，与外负荷的变化相适应。

采用喷嘴调节的汽轮机，在外负荷变化时，各调节阀按循序逐个开启或关闭。由于在部分负荷下，几个调节阀中只有一个或两个调节阀未全开，因此在相同的部分负荷下，汽轮机的进汽节流损失较小，其内效率的变化也较小。从经济性的角度，当机组负荷经常变动时，这种调节方式较为合理。

汽轮机采用节流调节，在部分负荷下，所有的调节阀均关小，进汽节流损失较大，在相同的部分负荷下，其内效率相应较低，因此这种调节方式仅适应于带基本负荷的汽轮机。另外，采用节流调节的汽轮机没有调节级，在工况变化时，高、中压级的温度变化较小，故启动升速和低负荷时对零件加热均匀.

压 缩 机

一、压缩机的概念及应用

(1)压缩机的概念：将低压气体提升为高压的一种从动的流体机械。是制冷系统的心脏，它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力，从而实现压缩→冷凝→膨胀→蒸发 ( 吸热 ) 的制冷循环。

(2)压缩机是一种提高气体能量和输送气体的机器，在石油、化工、冶金、矿山及国防工业中已成为必不可少的关键设备。下面就压缩气体使用的目的不同，将压缩机在国民经济中的应用分成下面四个方面。

①化工生产中的应用

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料气在不同的压力和温度下进行净化、合成，合成时将氢、氮混合气加压到320×10kPa。又如二氧化碳和氢

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合成甲醇，氨和二氧化碳合成尿素等。再如高压聚乙烯的聚合反应要求把乙烯加压到2000×10kPa以上。

②气体输送化工生产中，许多原料气要输送，常用压缩机增压。气体输送分管输送和装瓶输送

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两种方式。气体量大时由管道输送，例如远程管道输送煤气时，压力可达30×10kPa。量小时用瓶装，如氧气

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厂生产的氧气要加压到150×10kPa装瓶后再供给用户。此外，在化工生产中为了使系统内未反应气体循环再用，常用循环压缩机加以增压。

③动力工程上的应用动力用，以驱动各种风动机械与风动工具，要求空气的压

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力为(7～8)×10kPa。用于控制仪表及自动化装置上的气源压力为6×10kPa。车辆刹车、门窗启闭要求压力为

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(2～4)×10kPa。国防工业中某些武器的发射、潜水艇的沉浮、鱼雷的发射等需要压缩空气。

④制冷和气体分离

到制冷的目的。若液化的气体为混合气体，则可根据其各组分的不同的气化温度，而将其分离出来，得到各种

、冷库、空调器都是常见的制冷装置。

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