工業(yè)汽輪機(jī)與發(fā)電汽輪機(jī)區(qū)別淺析

【摘要】工業(yè)汽輪機(jī)與發(fā)電汽輪機(jī)的工作原理是相同的，但由于所驅(qū)動(dòng)設(shè)備的不同，兩者的具體結(jié)構(gòu)有所差別，分析它們之間的差別，便于更好的使用工業(yè)汽輪機(jī)與發(fā)電汽輪機(jī)。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)汽輪機(jī)；發(fā)電汽輪機(jī)

一、汽輪機(jī)早些年在我國主要應(yīng)用于發(fā)電行業(yè)，用來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。但近些年，隨著我國大工業(yè)化的深度發(fā)展，工業(yè)汽輪機(jī)在我國已開始廣泛應(yīng)用，例如大型火力發(fā)電廠中的給水泵、大型化工企業(yè)中的各類壓縮機(jī)（如合成氣壓縮機(jī)、空氣壓縮機(jī)、氨制冷壓縮機(jī)等），這些大工業(yè)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)功率要求越來越大，電動(dòng)機(jī)已很難滿足要求，工業(yè)汽輪機(jī)開始代替電動(dòng)機(jī)成為驅(qū)動(dòng)這些設(shè)備的動(dòng)力之源。工業(yè)汽輪機(jī)具有驅(qū)動(dòng)力大、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)靈活，可長周期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行等突出優(yōu)點(diǎn)，而且在大型化工廠使用工業(yè)汽輪機(jī)有一個(gè)優(yōu)越性，就是運(yùn)行安全，不存在火花防爆的問題，例如在大型化工廠合成氣壓縮機(jī)上就能體現(xiàn)出來。

二、發(fā)電汽輪機(jī)與工業(yè)汽輪機(jī)的工作原理是相同的，但由于兩者所驅(qū)動(dòng)的設(shè)備不同，運(yùn)行工況也有所區(qū)別，所以兩者之間也有一些具體的差別之處。兩者差別如下：

1、兩者之間最明顯的區(qū)別是發(fā)電汽輪機(jī)在并網(wǎng)狀態(tài)時(shí)，是定速運(yùn)行，轉(zhuǎn)速始終為3000rpm。而工業(yè)汽輪機(jī)往往是變速運(yùn)行，轉(zhuǎn)速很高，轉(zhuǎn)速甚至可達(dá)到每分鐘上萬轉(zhuǎn)。

2、由于工業(yè)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速高，汽輪機(jī)的尺寸、體積和重量均可減小，根據(jù)《運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)》中的公式，力矩功W=M×轉(zhuǎn)角，就是力矩乘以轉(zhuǎn)角，如果等式兩邊都除以時(shí)間，那么就變成了P=M×ω，就是力矩乘以角速度。對于同功率的工業(yè)汽輪機(jī)和發(fā)電汽輪機(jī)而言，如果工業(yè)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)的角速度ω要比發(fā)電汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)的角速度ω大，以某年產(chǎn)30萬噸合成氨廠驅(qū)動(dòng)合成氣壓縮機(jī)的汽輪機(jī)為例：正常工作時(shí)轉(zhuǎn)速大約在12000rpm左右，這個(gè)轉(zhuǎn)速是發(fā)電汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速3000rpm的4倍，那么合成氣壓縮機(jī)的汽輪機(jī)角速度ω也就是發(fā)電汽輪機(jī)角速度ω的4倍，所以此時(shí)工業(yè)汽輪機(jī)的力矩M只要發(fā)電汽輪機(jī)力矩M的1/4即可，因?yàn)楣I(yè)汽輪機(jī)的力矩小，所以汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)半徑就可以小很多，體積當(dāng)然就小得多了。因此工業(yè)汽輪機(jī)的尺寸、體積和重量就比同功率的發(fā)電汽輪機(jī)小，也就是單位功率的重量可以減小，這不僅使制造成本大大降低，同時(shí)使汽輪機(jī)內(nèi)效率得以一定的提高。日本國的發(fā)電汽輪機(jī)采用的是3600rpm，供電頻率為60Hz，因?yàn)槠啓C(jī)轉(zhuǎn)速提高后，單位功率的重量就可以減少，這樣相同功率的汽輪機(jī)制造可以省材料，對于日本這樣一個(gè)能源匱乏的國家，是符合日本國的國情的。因此應(yīng)該有一種觀念，工業(yè)汽輪機(jī)雖然體積不大，但不能從外觀看就說功率就小，因?yàn)檗D(zhuǎn)速很高。

3、對于并網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)電汽輪機(jī)而言，因?yàn)槭嵌ㄋ?000rpm運(yùn)行，所以主油泵就由汽輪機(jī)主軸驅(qū)動(dòng)，主油泵出口油壓穩(wěn)定；而工業(yè)汽輪機(jī)由于是根據(jù)生產(chǎn)需要變速運(yùn)行，如果主油泵由汽輪機(jī)主軸驅(qū)動(dòng)，那么主油泵出口油壓將不穩(wěn)定，況且工業(yè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速又非常高，對主油泵不利，所以工業(yè)汽輪機(jī)及其驅(qū)動(dòng)設(shè)備的供油系統(tǒng)的主油泵是單獨(dú)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)或小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的。

4、發(fā)電汽輪機(jī)在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，因?yàn)槭遣⒕W(wǎng)定速運(yùn)行，所以調(diào)節(jié)時(shí)只調(diào)負(fù)荷。而工業(yè)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)時(shí)，因?yàn)槭亲兯龠\(yùn)行，所以既要調(diào)轉(zhuǎn)速，又要調(diào)負(fù)荷。

5、汽輪發(fā)電機(jī)組無論在任何情況下，發(fā)電機(jī)也不會(huì)出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。而工業(yè)汽輪機(jī)則不同，正常運(yùn)行時(shí)，汽輪機(jī)帶動(dòng)所驅(qū)動(dòng)的設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，如果停機(jī)后，所驅(qū)動(dòng)的設(shè)備出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)，例如水泵的水倒流回來，或壓縮機(jī)出口的氣體倒流回來，則有可能帶動(dòng)汽輪機(jī)也倒轉(zhuǎn)。這樣就對工業(yè)汽輪機(jī)及其所驅(qū)動(dòng)設(shè)備的軸瓦提出了能夠允許倒轉(zhuǎn)的要求。

6、發(fā)電汽輪機(jī)都具有機(jī)械式的超速保護(hù)裝置——飛環(huán)或飛錘式的危急遮斷器，也就是撞擊子；而工業(yè)汽輪機(jī)如果僅僅在一端連接所驅(qū)動(dòng)的設(shè)備，可以設(shè)置撞擊子，但是如果工業(yè)汽輪機(jī)放置在中間，兩端均連接所驅(qū)動(dòng)設(shè)備，也就是所謂的“一肩挑兩頭”，那么如果在工業(yè)汽輪機(jī)的一端設(shè)置撞擊子，由于設(shè)置撞擊子時(shí)需要在軸上鉆孔，勢必削弱汽輪機(jī)軸的抗扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，這是不允許的，所以工業(yè)汽輪機(jī)如果“一肩挑兩頭”，是不設(shè)置撞擊子的，那么機(jī)組的超速保護(hù)就由電子超速保護(hù)來完成，一般設(shè)置三個(gè)測轉(zhuǎn)速探頭，當(dāng)三個(gè)測速探頭中兩個(gè)數(shù)值達(dá)到超速值時(shí)，超速保護(hù)動(dòng)作。也就是所謂的“三取二”超速動(dòng)作。

7、我國的發(fā)電汽輪機(jī)行業(yè)經(jīng)過若干年的發(fā)展，規(guī)格型號(hào)已經(jīng)基本形成了一個(gè)系列。相同功率等級(jí)的發(fā)電汽輪機(jī)參數(shù)基本一致，這就使得發(fā)電汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)制造相對簡單，而工業(yè)汽輪機(jī)為了滿足其所拖動(dòng)設(shè)備的使用要求，所以型號(hào)參數(shù)也是五花八門，為了提高其系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，工業(yè)汽輪機(jī)設(shè)計(jì)制造企業(yè)常常采用“積木塊”的原理設(shè)計(jì)制造，采用“積木塊”原理和技術(shù)設(shè)計(jì)和制造工業(yè)汽輪機(jī)﹐是解決“不定型性”的有效方法。這也是我國學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)所積累的經(jīng)驗(yàn)，杭州汽輪機(jī)廠是我國最大的工業(yè)汽輪機(jī)生產(chǎn)廠家，該廠的技術(shù)就來源于德國西門子公司。

8、由于工業(yè)汽輪機(jī)也是由鍋爐生產(chǎn)蒸汽進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，一般工業(yè)汽輪機(jī)距離鍋爐都比較遠(yuǎn)，（相對于電站內(nèi)鍋爐與發(fā)電汽輪機(jī)的距離）。鍋爐至發(fā)電汽輪機(jī)的主蒸汽管道的蒸汽流速一般為40—60m/s，由于在電廠中鍋爐與汽機(jī)的距離很近，所以流速按此設(shè)計(jì)，管道上不會(huì)有太大的阻力損失，不會(huì)產(chǎn)生太大的壓降。但是如果熱電站的鍋爐產(chǎn)生的蒸汽送往工業(yè)汽輪機(jī)，由于管線很長，如果流速太大，必將產(chǎn)生較大的阻力損失，造成較大的壓降，所以流速就盡可能的小一些，在相同的蒸汽流量下，管線就得粗一些，這就是工業(yè)汽輪機(jī)管線與電站汽輪機(jī)管線設(shè)計(jì)上的一個(gè)很大的不同點(diǎn)。

三、由于工業(yè)汽輪機(jī)的一些具體特點(diǎn)，所以在設(shè)計(jì)、使用工業(yè)汽輪機(jī)的過程中，要注重其與發(fā)電汽輪機(jī)的區(qū)別。讓工業(yè)汽輪機(jī)更好的為我國的大工業(yè)服務(wù)。

結(jié)束語

工業(yè)汽輪機(jī)與發(fā)電汽輪機(jī)從外觀尺寸到具體設(shè)計(jì)和使用是有一些明顯區(qū)別的，從理論上分析這些區(qū)別，有利于更好的應(yīng)用這兩種功能不同的汽輪機(jī)，更好的為生產(chǎn)服務(wù)。

作者簡介

劉昌君，男，1978年出生，畢業(yè)于哈爾濱電力學(xué)校熱能動(dòng)力工程專業(yè)，后又脫產(chǎn)到東北電力大學(xué)學(xué)習(xí)，現(xiàn)在黑龍江鶴崗熱電廠任汽機(jī)車間技術(shù)主管。