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燃气轮机简介燃气轮机简介燃气轮机的原理与中国的走马灯相同，据传走马灯在唐宋时期甚是流行。走马灯的上方有一个燃气轮机的原理与中国的走马灯相同，据传走马灯在唐宋时期甚是流行。走马灯的上方有一个叶轮，就像风车一样，当灯点燃时，灯内空气被加热，热气流上升推动灯上面的叶轮旋转，带动下叶轮，就像风车一样，当灯点燃时，灯内空气被加热，热气流上升推动灯上面的叶轮旋转，带动下面的小马一同旋转。燃气轮机是靠燃烧产生的高温高压气体推动燃气叶轮旋转。面的小马一同旋转。燃气轮机是靠燃烧产生的高温高压气体推动燃气叶轮旋转。走马灯与燃气叶轮下面是一台燃气轮机模型，通过它来了解燃气轮机的工作原理。下面是一台燃气轮机模型，通过它来了解燃气轮机的工作原理。 模型的前端是空气进入口；环绕燃气轮机安装的是燃烧室；在燃烧室端面有天燃气的入口；燃模型的前端是空气进入口；环绕燃气轮机安装的是燃烧室；在燃烧室端面有天燃气的入口；燃气轮机的后面是燃烧后的高温气体排出口。气轮机的后面是燃烧后的高温气体排出口。燃气轮机模型把燃气轮机剖去把燃气轮机剖去1/41/4，可以看到内部的结构。，可以看到内部的结构。 燃气轮机由三大部分组成，左边部分是燃气轮机由三大部分组成，左边部分是压气机压气机，有进气口，内部一排排叶片是压气机叶片；中，有进气口，内部一排排叶片是压气机叶片；中间部分是燃烧器段，围绕一圈的是间部分是燃烧器段，围绕一圈的是燃烧室燃烧室；右边部分是燃机；右边部分是燃机透平透平（涡轮），其中有透平叶片，右侧（涡轮），其中有透平叶片，右侧是燃气排出口。是燃气排出口。燃气轮机剖面有关燃气轮机详细一些的介绍请到有关燃气轮机详细一些的介绍请到“燃气涡轮发动机燃气涡轮发动机”栏目观看。栏目观看。燃气燃气蒸汽联合循环发电简介蒸汽联合循环发电简介 天然气是绿色能源天然气是绿色能源天然气的主要成分是甲烷（天然气的主要成分是甲烷（CH4CH4），其分子由一个碳原子（），其分子由一个碳原子（C C）与四个氢原子（）与四个氢原子（H H）组成。）组成。甲烷（CH4）分子结构天然气无色、无味、无腐蚀性，天然气燃烧生成水（天然气无色、无味、无腐蚀性，天然气燃烧生成水（H2OH2O）与二氧化碳（）与二氧化碳（CO2CO2），不产生灰、渣、二氧化硫），不产生灰、渣、二氧化硫等有害物质，天然气是世界公认的清洁能源。等有害物质，天然气是世界公认的清洁能源。甲烷(LNG)燃烧生成水与二氧化碳LNGLNG就是液化天然气，液化后的天然气体积是气体形态的六百份之一，方便大量储存和远距离运输。就是液化天然气，液化后的天然气体积是气体形态的六百份之一，方便大量储存和远距离运输。采用采用 LNGLNG为原料，采用为原料，采用“燃气燃气蒸汽联合循环蒸汽联合循环”技术来发电的电厂称为燃气技术来发电的电厂称为燃气蒸汽联合循环发电厂。采用天然气发电可大大减少对环境的污染，采用蒸汽联合循环发电厂。采用天然气发电可大大减少对环境的污染，采用“燃气燃气蒸汽联合循环蒸汽联合循环”技术发电，发电效率高达技术发电，发电效率高达57%57%，燃煤电厂为，燃煤电厂为40%40%左右，发同样的电能左右，发同样的电能CO2CO2排放量仅为燃煤电厂的排放量仅为燃煤电厂的4 40%0%左右。左右。LNG发电厂与煤发电厂对比 燃气燃气蒸汽联合循环发电系统的流程蒸汽联合循环发电系统的流程这是燃气这是燃气蒸汽联合循环发电系统设备与生产流程图，显示了天然气发电的主要流程。蒸汽联合循环发电系统设备与生产流程图，显示了天然气发电的主要流程。燃气蒸汽联合循环发电流程图经过加热后的天然气进入燃气轮机的燃烧室，与压气机压入的高压空气混合燃烧，产生高温高压气流推动经过加热后的天然气进入燃气轮机的燃烧室，与压气机压入的高压空气混合燃烧，产生高温高压气流推动燃气轮机旋转做功。燃气轮机旋转做功。燃气轮机示意图从燃气轮机排出的高温气体高达摄氏从燃气轮机排出的高温气体高达摄氏600600度，进入余热锅炉把水加热成高温高压蒸汽。度，进入余热锅炉把水加热成高温高压蒸汽。余热锅炉示意图高温高压蒸汽推动蒸汽轮机旋转做功，将内能转换成机械能。高温高压蒸汽推动蒸汽轮机旋转做功，将内能转换成机械能。蒸汽轮机示意图燃气轮机、蒸汽轮机、发电机的转轴相互连接，同轴旋转，实现燃气轮机、蒸汽轮机同时推动发电机旋转燃气轮机、蒸汽轮机、发电机的转轴相互连接，同轴旋转，实现燃气轮机、蒸汽轮机同时推动发电机旋转发电发电, ,这样的组合称为单轴系统。这样的组合称为单轴系统。单轴系统示意图锅炉的基本原理锅炉的基本原理下面是锅炉的原理模型图，模型包括上升管、汽包、下降管主要部件。上升管是由密集的管道下面是锅炉的原理模型图，模型包括上升管、汽包、下降管主要部件。上升管是由密集的管道排成的管簇，由上联箱、下联箱连成一体；上联箱通过汽水引入管连通汽包，汽包再通过下降管连排成的管簇，由上联箱、下联箱连成一体；上联箱通过汽水引入管连通汽包，汽包再通过下降管连到下联箱；上升管管簇、汽包、下降管构成了一个环路。上升管管簇在炉膛内，汽包与下降管在炉到下联箱；上升管管簇、汽包、下降管构成了一个环路。上升管管簇在炉膛内，汽包与下降管在炉体外面。体外面。锅炉基本原理图把水注入汽包，水便灌满上升管管簇与下降管，把水位控制在靠近汽包中部的位置。当高温燃把水注入汽包，水便灌满上升管管簇与下降管，把水位控制在靠近汽包中部的位置。当高温燃气通过管簇外部时，管簇内的水被加热成汽水混合物。由于下降管中的水未受到加热，管簇内的汽气通过管簇外部时，管簇内的水被加热成汽水混合物。由于下降管中的水未受到加热，管簇内的汽水混合物密度比下降管中的水小，在下联箱形成压力差，推动上升管内的汽水混合物进入汽包，下水混合物密度比下降管中的水小，在下联箱形成压力差，推动上升管内的汽水混合物进入汽包，下降管中的水进入上升管，形成自然循环。降管中的水进入上升管，形成自然循环。汽包原理图上图是汽包（也称锅筒）结构示意图上图是汽包（也称锅筒）结构示意图, , 汽包是水受热、蒸发、过热的重要枢纽，保证锅炉正常的水循环。上升管内的汽水混合物进入汽包汽包是水受热、蒸发、过热的重要枢纽，保证锅炉正常的水循环。上升管内的汽水混合物进入汽包后，通过汽水分离器分离成饱和蒸汽与水，饱和蒸汽通过汽包上方蒸汽出口输出；分离出的水与给后，通过汽水分离器分离成饱和蒸汽与水，饱和蒸汽通过汽包上方蒸汽出口输出；分离出的水与给水管注入的水再进入下降管。水管注入的水再进入下降管。 用来产生饱和蒸汽的上升管管簇称为蒸发器，电厂锅炉还有省煤器与过热器，它们都由管簇组用来产生饱和蒸汽的上升管管簇称为蒸发器，电厂锅炉还有省煤器与过热器，它们都由管簇组成。进汽包的水先在省煤器加热，再通过汽包、下降管进入蒸发器，可以提高蒸发器的效率与锅炉成。进汽包的水先在省煤器加热，再通过汽包、下降管进入蒸发器，可以提高蒸发器的效率与锅炉的效率。蒸发器生成的饱和蒸汽经汽包输出，再进入过热器加热成过热蒸汽，用过热蒸汽推动蒸汽的效率。蒸发器生成的饱和蒸汽经汽包输出，再进入过热器加热成过热蒸汽，用过热蒸汽推动蒸汽轮机运转能保证系统的高效与安全。轮机运转能保证系统的高效与安全。锅炉组成原理图余热锅炉的结构与流程余热锅炉的结构与流程从燃气轮机排出的气体温度高达摄氏从燃气轮机排出的气体温度高达摄氏600600度，仍然具备很高的能量，把这些高温气体送到锅炉，把水加热度，仍然具备很高的能量，把这些高温气体送到锅炉，把水加热成蒸汽去推动蒸汽轮机，带动发电机发电，可使发电容量与联合循环机组的热效率相对增高成蒸汽去推动蒸汽轮机，带动发电机发电，可使发电容量与联合循环机组的热效率相对增高50%50%左右。这个靠左右。这个靠燃气轮机排出气体的余热来产生蒸汽的锅炉称为余热锅炉。燃气轮机排出气体的余热来产生蒸汽的锅炉称为余热锅炉。 从外观上看锅炉主要有进口烟道、炉体、汽包、烟囱组成。炉体内有密集的管道，给水泵将要加热的水压从外观上看锅炉主要有进口烟道、炉体、汽包、烟囱组成。炉体内有密集的管道，给水泵将要加热的水压进这些管道，燃气轮机排出的高温气体将管道内的水加热成高压蒸汽，下面就是余热锅炉的外观图（进口烟道进这些管道，燃气轮机排出的高温气体将管道内的水加热成高压蒸汽，下面就是余热锅炉的外观图（进口烟道为剖面）。为剖面）。余热锅炉 余热锅炉结构余热锅炉结构余热锅炉本体采用模块化结构，以方便运输、安装。模块由管簇组成余热锅炉本体采用模块化结构，以方便运输、安装。模块由管簇组成, ,是几十根管子组成的蛇形管组件是几十根管子组成的蛇形管组件, , 模块两端有上联箱与下联箱，是锅炉的受热部件，水在模块内被外部的高温气体加热。模块两端有上联箱与下联箱，是锅炉的受热部件，水在模块内被外部的高温气体加热。锅炉模块为了更好的传递热量，在管道外表焊上鳍片（也称肋片）来增大管道的传热面积，下图展示的是一小段焊为了更好的传递热量，在管道外表焊上鳍片（也称肋片）来增大管道的传热面积，下图展示的是一小段焊有鳍片的管道。有鳍片的管道。焊有鳍片的管道打开锅炉的侧壁，可看到内部装有多个模块，实际锅炉有近打开锅炉的侧壁，可看到内部装有多个模块，实际锅炉有近2020个模块，其中多数是蒸发器、省煤器、过热个模块，其中多数是蒸发器、省煤器、过热器三类模块，除此还有再热器模块。器三类模块，除此还有再热器模块。余热锅炉剖面图 余热锅炉汽水流程余热锅炉汽水流程大型燃机电厂采用三压再热循环余热锅炉，汽水系统主要由低压、中压、高压三部分组成，可同时产生低大型燃机电厂采用三压再热循环余热锅炉，汽水系统主要由低压、中压、高压三部分组成，可同时产生低压过热蒸汽、中压过热蒸汽、高压过热蒸汽，分别驱动低压汽轮机、中压汽轮机、高压汽轮机，可最充分的把压过热蒸汽、中压过热蒸汽、高压过热蒸汽，分别驱动低压汽轮机、中压汽轮机、高压汽轮机，可最充分的把燃气的热能转换成机械功。燃气的热能转换成机械功。 低压部分由低压省煤器、低压汽包、低压蒸发器、低压过热器组成。从凝结水泵来的冷水，通过低压省煤低压部分由低压省煤器、低压汽包、低压蒸发器、低压过热器组成。从凝结水泵来的冷水，通过低压省煤器预热后输入低压汽包，汽包下面连接着蒸发器，水在低压蒸发器内加热成饱和蒸汽上升到低压汽包。饱和蒸器预热后输入低压汽包，汽包下面连接着蒸发器，水在低压蒸发器内加热成饱和蒸汽上升到低压汽包。饱和蒸汽从低压汽包输出再通过低压过热器加热，产生低压过热蒸汽，用来驱动低压蒸汽轮机旋转做功。汽从低压汽包输出再通过低压过热器加热，产生低压过热蒸汽，用来驱动低压蒸汽轮机旋转做功。余热锅炉汽水流程中压部分由中压省煤器、中压汽包、中压蒸发器、中压过热器、再热器组成。通过低压汽包出来的水由中中压部分由中压省煤器、中压汽包、中压蒸发器、中压过热器、再热器组成。通过低压汽包出来的水由中压给水泵注入中压省煤器继续加热，然后进入中压汽包，在中压蒸发器内加热成饱和蒸汽上升到中压汽包。从压给水泵注入中压省煤器继续加热，然后进入中压汽包，在中压蒸发器内加热成饱和蒸汽上升到中压汽包。从中压汽包输出的饱和蒸汽通过中压过热器加热，然后再与高压汽轮机排出来的蒸汽混合，一同经过再热器加热中压汽包输出的饱和蒸汽通过中压过热器加热，然后再与高压汽轮机排出来的蒸汽混合，一同经过再热器加热，产生中压再热蒸汽，用来驱动中压蒸汽轮机旋转做功。，产生中压再热蒸汽，用来驱动中压蒸汽轮机旋转做功。 高压部分由高压省煤器、高压汽包、高压蒸发器、高压过热器组成。通过低压汽包出来的水由高压给水泵高压部分由高压省煤器、高压汽包、高压蒸发器、高压过热器组成。通过低压汽包出来的水由高压给水泵注入高压省煤器加热，然后进入高压汽包，在高压蒸发器内加热成饱和蒸汽上升到高压汽包。从高压汽包输出注入高压省煤器加热，然后进入高压汽包，在高压蒸发器内加热成饱和蒸汽上升到高压汽包。从高压汽包输出的饱和蒸汽通过高压过热器加热，产生高压过热蒸汽，用来驱动高压蒸汽轮机旋转做功。的饱和蒸汽通过高压过热器加热，产生高压过热蒸汽，用来驱动高压蒸汽轮机旋转做功。 请点击观看或下载请点击观看或下载余热锅炉余热锅炉3D3D动画动画高中压汽轮机高中压汽轮机蒸汽轮机简称为汽轮机，也称为蒸汽透平或蒸汽涡轮，蒸汽轮机的工作原理与蒸汽轮机简称为汽轮机，也称为蒸汽透平或蒸汽涡轮，蒸汽轮机的工作原理与燃机涡轮燃机涡轮大体相大体相同。大型燃机机组采用三压三缸双流式汽轮机，包含高压汽轮机、中压汽轮机、低压汽轮机。同。大型燃机机组采用三压三缸双流式汽轮机，包含高压汽轮机、中压汽轮机、低压汽轮机。 下面是一个高中压汽轮机模型，采用高中压合缸结构，在一个外缸内有高压汽缸（内缸）与中下面是一个高中压汽轮机模型，采用高中压合缸结构，在一个外缸内有高压汽缸（内缸）与中压汽缸（内缸），左边是高压汽缸，内装有高压汽轮机；右边是中压汽缸，内装有中压汽轮机，高压汽缸（内缸），左边是高压汽缸，内装有高压汽轮机；右边是中压汽缸，内装有中压汽轮机，高压汽轮机与中压汽轮机共用同一根转轴。压汽轮机与中压汽轮机共用同一根转轴。高中压汽轮机结构被蒸汽推动旋转的叶片是被蒸汽推动旋转的叶片是动叶动叶, ,动叶安装在转轴上，构成转子。安装在汽缸内的叶片是动叶安装在转轴上，构成转子。安装在汽缸内的叶片是静叶静叶，起喷嘴的作用。一级动叶与一级静叶构成汽轮机的一个级。高压汽轮机由多级动叶与静叶组成，（起喷嘴的作用。一级动叶与一级静叶构成汽轮机的一个级。高压汽轮机由多级动叶与静叶组成，（本模型仅本模型仅4 4级），中压汽轮机也由多级动叶与静叶组成（模型仅级），中压汽轮机也由多级动叶与静叶组成（模型仅4 4级）。级）。 进入高压汽轮机的蒸汽压力约为每平方厘米进入高压汽轮机的蒸汽压力约为每平方厘米100100公斤，从高压蒸汽入口进入高压汽缸，推动动公斤，从高压蒸汽入口进入高压汽缸，推动动叶，使转子旋转，作功后的蒸气再从高压缸出口排出，通向再热器。叶，使转子旋转，作功后的蒸气再从高压缸出口排出，通向再热器。高中压汽轮机汽流走向图进入中压汽轮机的蒸汽压力约为每平方厘米进入中压汽轮机的蒸汽压力约为每平方厘米3535公斤，从中压蒸汽入口进入中压汽缸，推动转子公斤，从中压蒸汽入口进入中压汽缸，推动转子旋转，作功后的蒸气再从中压缸出口排出。旋转，作功后的蒸气再从中压缸出口排出。请点击观看请点击观看高中压汽轮机高中压汽轮机3D3D动画动画低压汽轮机与凝汽器低压汽轮机与凝汽器低压汽轮机与凝汽器组成一个整体，上方是低压汽轮机下方是凝汽器。低压汽轮机与凝汽器组成一个整体，上方是低压汽轮机下方是凝汽器。 低压汽轮机低压汽轮机低压汽轮机采用双分流结构，在一个外壳（汽缸）内装有对称的两个低压汽轮机。每个汽轮机低压汽轮机采用双分流结构，在一个外壳（汽缸）内装有对称的两个低压汽轮机。每个汽轮机的转子有多级叶片（动叶加静叶），本模型仅的转子有多级叶片（动叶加静叶），本模型仅4 4级。低压汽轮机工作原理与级。低压汽轮机工作原理与高中压汽轮机高中压汽轮机一样。一样。低压汽轮机进入低压汽轮机的蒸汽压力为每平方厘米进入低压汽轮机的蒸汽压力为每平方厘米4.64.6公斤，从低压蒸汽入口进入后，分向两边汽缸，公斤，从低压蒸汽入口进入后，分向两边汽缸，推动两个汽轮机的叶片轮旋转，作功后的蒸汽排到下方的凝汽器。推动两个汽轮机的叶片轮旋转，作功后的蒸汽排到下方的凝汽器。低压汽轮机汽流走向 凝汽器凝汽器低压汽轮机排出的蒸汽已释放了绝大部分能量，但它来自高纯度的除盐水，不能排放浪费，在低压汽轮机排出的蒸汽已释放了绝大部分能量，但它来自高纯度的除盐水，不能排放浪费，在凝汽器把这些蒸汽冷却成凝结水，通过凝结水泵送往锅炉再利用。凝汽器就在蒸汽轮机下方，外壳凝汽器把这些蒸汽冷却成凝结水，通过凝结水泵送往锅炉再利用。凝汽器就在蒸汽轮机下方，外壳与低压汽轮机汽缸连为一体。与低压汽轮机汽缸连为一体。凝汽器在凝汽器中排列着冷却水管，从一端到另一端，密集的冷却水管称为管束。管束的左端连通进在凝汽器中排列着冷却水管，从一端到另一端，密集的冷却水管称为管束。管束的左端连通进口水室，右端连通出口水室。冷却水从进水管到进口水室，再进入管束，从管束中出来后通过出口口水室，右端连通出口水室。冷却水从进水管到进口水室，再进入管束，从管束中出来后通过出口水室的出水管流出。按一定规律排列的管束构成凝结区，低压汽轮机排出的蒸汽碰到管束凝结成水水室的出水管流出。按一定规律排列的管束构成凝结区，低压汽轮机排出的蒸汽碰到管束凝结成水，流到下方热井，由凝结水泵送往锅炉。，流到下方热井，由凝结水泵送往锅炉。凝汽器水流走向实际凝汽器的水室分布与管束排列并不都一样，管束非常密集，结构要复杂得多，管束要有良实际凝汽器的水室分布与管束排列并不都一样，管束非常密集，结构要复杂得多，管束要有良好的导热性能又要耐腐蚀。好的导热性能又要耐腐蚀。 请点击观看或下载请点击观看或下载低压汽轮机与凝汽器动画低压汽轮机与凝汽器动画汽轮发电机结构汽轮发电机结构发电机主要由转子与定子组成，由于汽轮机的转速很高，故汽轮发电机的转子只有一对磁极，发电机主要由转子与定子组成，由于汽轮机的转速很高，故汽轮发电机的转子只有一对磁极，在额定转速每分钟在额定转速每分钟30003000转时输出转时输出5050赫兹的三相交流电。赫兹的三相交流电。 这是转子铁芯构造示意图，在铁芯圆周上开有一些槽，用来嵌放励磁绕组，在圆周两侧各有一这是转子铁芯构造示意图，在铁芯圆周上开有一些槽，用来嵌放励磁绕组，在圆周两侧各有一段槽距大的面称为大齿，就是磁极。由于转子圆周上没有凸出的磁极，称之为隐极式转子。段槽距大的面称为大齿，就是磁极。由于转子圆周上没有凸出的磁极，称之为隐极式转子。隐极式转子在转子槽中嵌入励磁绕组，励磁绕组两端通过集电环（滑环）接到励磁电源，在转子圆周两侧在转子槽中嵌入励磁绕组，励磁绕组两端通过集电环（滑环）接到励磁电源，在转子圆周两侧就形成北极与南极，旋转时就产生旋转磁场。为嵌有励磁绕组的转子模型，为降低发电机的温度，就形成北极与南极，旋转时就产生旋转磁场。为嵌有励磁绕组的转子模型，为降低发电机的温度，在转子两端还装有风扇。在转子两端还装有风扇。汽轮发电机转子定子铁芯由导磁良好的硅钢片叠成，在铁芯内圆均匀分布着许多槽，用来嵌放定子绕组。定子铁芯由导磁良好的硅钢片叠成，在铁芯内圆均匀分布着许多槽，用来嵌放定子绕组。汽轮发电机定子铁芯在槽内嵌放定子的三相绕组。每相绕组由多个线圈组成，按一定规律对称排列。在槽内嵌放定子的三相绕组。每相绕组由多个线圈组成，按一定规律对称排列。定子铁芯与三相绕组定子固定在发电机的机座（外壳）内，转子插在定子内部，转子由机座两端的轴承支撑，可在定子固定在发电机的机座（外壳）内，转子插在定子内部，转子由机座两端的轴承支撑，可在定子内自由旋转。集电环在机壳外侧，和碳刷架一同装在隔音罩内。在发电机外壳下方有发电机出定子内自由旋转。集电环在机壳外侧，和碳刷架一同装在隔音罩内。在发电机外壳下方有发电机出线盒，发出的三相交流电从这里引出。线盒，发出的三相交流电从这里引出。汽轮发电机请点击观看或下载请点击观看或下载汽轮发电机汽轮发电机3D3D动画动画主变压器主变压器为了远距离输送电力，电网的电压很高，一般在为了远距离输送电力，电网的电压很高，一般在2222万伏至万伏至5050万伏。发电机输出的电压为万伏。发电机输出的电压为2 2万伏万伏，需通过变压器升高至电网电压才能并网输送。电厂里把发电机输出电压升高为电网电压的变压器，需通过变压器升高至电网电压才能并网输送。电厂里把发电机输出电压升高为电网电压的变压器称为主变压器。称为主变压器。 去掉变压器外壳可看到是一个三相变压器，由三相变压器铁芯与三相绕组组成。左边是低压输去掉变压器外壳可看到是一个三相变压器，由三相变压器铁芯与三相绕组组成。左边是低压输入端，右边是高压输出端。输入端通过低压绝缘套管通往变压器外，输出端通过高压绝缘套管通往入端，右边是高压输出端。输入端通过低压绝缘套管通往变压器外，输出端通过高压绝缘套管通往变压器外。因为高压端电压很高，为减小因灰尘与雨水引起的漏电，绝缘套管较长。变压器外。因为高压端电压很高，为减小因灰尘与雨水引起的漏电，绝缘套管较长。三相变压器铁芯与绕组在变压器油箱（即外壳）里灌满变压器油，铁芯与绕组就浸在油里。变压器油比空气绝缘强度在变压器油箱（即外壳）里灌满变压器油，铁芯与绕组就浸在油里。变压器油比空气绝缘强度大，可加强各绕组间、绕组与铁芯间的绝缘，同时流动的变压器油也帮助绕组与铁芯散热。在油箱大，可加强各绕组间、绕组与铁芯间的绝缘，同时流动的变压器油也帮助绕组与铁芯散热。在油箱上部有油枕与之相通，变压器油一直灌到油枕内，可充分保证油箱内灌满变压器油。上部有油枕与之相通，变压器油一直灌到油枕内，可充分保证油箱内灌满变压器油。主变压器结构为保证变压器的散热，大型变压器还装有变压器油冷却器。冷却器通过上下油管与油箱连接，为保证变压器的散热，大型变压器还装有变压器油冷却器。冷却器通过上下油管与油箱连接，油通过冷却器内密集的铜管，由风扇的冷风使其迅速降温。油泵将冷却的油再打入油箱内。油通过冷却器内密集的铜管，由风扇的冷风使其迅速降温。油泵将冷却的油再打入油箱内。主变压器每一台发电机配一台主变压器，安装在厂房外靠发电机一侧。每一台发电机配一台主变压器，安装在厂房外靠发电机一侧。 有关三相电力变压器构造的更多介绍请参阅有关三相电力变压器构造的更多介绍请参阅“电力变压器构造电力变压器构造”章节章节系统布置系统布置燃气轮机、蒸汽轮机、发电机、余热锅炉四种主要设备组成了燃气燃气轮机、蒸汽轮机、发电机、余热锅炉四种主要设备组成了燃气蒸汽联合循环发电系统，实际上这四种设备的组合布置有多种方式，但主要的分类方式是按轴系布置来分，一蒸汽联合循环发电系统，实际上这四种设备的组合布置有多种方式，但主要的分类方式是按轴系布置来分，一种是多轴布置方案，一种是单轴布置方案。种是多轴布置方案，一种是单轴布置方案。多轴布置多轴布置下面是一套多轴布置系统流程示意图，所谓多轴即燃气轮机带动一台发电机，蒸汽轮机带动一台发电机，下面是一套多轴布置系统流程示意图，所谓多轴即燃气轮机带动一台发电机，蒸汽轮机带动一台发电机，各自一个轴系。各自一个轴系。多轴布置系统流程图在电厂建设时，只要燃气轮机机组安装完毕即可发电（不必等到锅炉与蒸汽轮机安装完毕）；蒸汽轮机检在电厂建设时，只要燃气轮机机组安装完毕即可发电（不必等到锅炉与蒸汽轮机安装完毕）；蒸汽轮机检修时燃气轮机仍可发电。系统启动快，燃气轮机可先启动发电（不必等到锅炉里的水加热成蒸汽）。在我国修时燃气轮机仍可发电。系统启动快，燃气轮机可先启动发电（不必等到锅炉里的水加热成蒸汽）。在我国2020万千瓦以下的燃气万千瓦以下的燃气蒸汽联合循环发电机组多数采用多轴布置。蒸汽联合循环发电机组多数采用多轴布置。 单轴布置单轴布置下面是一套单轴布置系统流程示意图。燃气轮机、蒸汽轮机、发电机串联在一根轴上，共用一台发电机发下面是一套单轴布置系统流程示意图。燃气轮机、蒸汽轮机、发电机串联在一根轴上，共用一台发电机发电。电。单轴布置系统流程图由于一套单轴系统只有一台发电机与相关电气设备，可节省设备费用，减少厂房面积，系统调控相对简单由于一套单轴系统只有一台发电机与相关电气设备，可节省设备费用，减少厂房面积，系统调控相对简单。目前。目前3030万千瓦以上的燃气万千瓦以上的燃气蒸汽联合循环发电机组多数采用单轴布置。蒸汽联合循环发电机组多数采用单轴布置。 下面是一套单轴系统的轴系设备连接图。下面是一套单轴系统的轴系设备连接图。单轴系统的轴系设备图厂房布置厂房布置这是燃气这是燃气蒸汽联合循环发电机组的整体布置模型，为了便于展示，余热锅炉的大小较原比例要小一些。在模型中展示了蒸汽联合循环发电机组的整体布置模型，为了便于展示，余热锅炉的大小较原比例要小一些。在模型中展示了燃气轮机、高中压蒸汽轮机、低压蒸汽轮机、发电机的安装位置，它们是安装在同一轴线上，同轴运转，是典燃气轮机、高中压蒸汽轮机、低压蒸汽轮机、发电机的安装位置，它们是安装在同一轴线上，同轴运转，是典型的单轴布置机组。型的单轴布置机组。单轴布置机组燃气轮机工作需要空气参与燃烧，剖开燃气轮机下方平台，可看到空气进入燃气轮机的通道。为了防止空燃气轮机工作需要空气参与燃烧，剖开燃气轮机下方平台，可看到空气进入燃气轮机的通道。为了防止空气中的尘埃侵蚀叶片，从入口进入的空气，要通过空气过滤器把尘埃滤掉，才能进入燃气轮机。也有一些电厂气中的尘埃侵蚀叶片，从入口进入的空气，要通过空气过滤器把尘埃滤掉，才能进入燃气轮机。也有一些电厂把空气入口与过滤器安装在燃气轮机上方或侧面。把空气入口与过滤器安装在燃气轮机上方或侧面。燃气轮机与空气过滤器为了防护与吸收噪音，在燃气轮机与高中压蒸汽轮机外还要罩上外罩。燃气轮机、蒸汽轮机、发电机安装为了防护与吸收噪音，在燃气轮机与高中压蒸汽轮机外还要罩上外罩。燃气轮机、蒸汽轮机、发电机安装在厂房平台，锅炉则安装在厂房外部。在厂房平台，锅炉则安装在厂房外部。有外罩的单轴布置机组多台机组可并排布置，安装在同一个厂房内，这是三个单轴机组的电厂布置图。多台机组可并排布置，安装在同一个厂房内，这是三个单轴机组的电厂布置图。三个单轴机组布置图下面是有三个机组的电厂外观图。下面是有三个机组的电厂外观图。三个机组的发电厂下面附一张较详细的单轴系统设备结构图。下面附一张较详细的单轴系统设备结构图。单轴系统设备布置图交流发电机原理交流发电机原理发电机是根据电磁感应原理来发电的，发电机首先要有磁场，现在用一对磁铁来产生发电机的发电机是根据电磁感应原理来发电的，发电机首先要有磁场，现在用一对磁铁来产生发电机的磁场，磁力线从北极到南极。磁场，磁力线从北极到南极。 在磁场内放入矩形线圈，线圈两端通向两个滑环，滑环通过电刷连接到输出线上，输出线端连在磁场内放入矩形线圈，线圈两端通向两个滑环，滑环通过电刷连接到输出线上，输出线端连有负载电阻。有负载电阻。 发电机原理当线圈旋转时，根据电磁感应原理，线圈两端将会产生感应电动势，当磁场是均匀的，矩形线当线圈旋转时，根据电磁感应原理，线圈两端将会产生感应电动势，当磁场是均匀的，矩形线圈作匀速旋转时，感应电势按正弦规律变化，在负载电阻上有正弦交流电通过。动画中绿色小球运圈作匀速旋转时，感应电势按正弦规律变化，在负载电阻上有正弦交流电通过。动画中绿色小球运动的方向表示感应电流的方向、运动的速度表示感应电流的大小。动的方向表示感应电流的方向、运动的速度表示感应电流的大小。根据这种磁场固定，由线圈在磁场中旋转感生电势的原理制造的发电机称为旋转电枢式同步发根据这种磁场固定，由线圈在磁场中旋转感生电势的原理制造的发电机称为旋转电枢式同步发电机。电机。下面请观看交流发电机工作原理下面请观看交流发电机工作原理3D3D动画课件动画课件旋转磁场交流发电机原理模型旋转磁场交流发电机原理模型在这个模型中磁场是不动的，线圈在磁场中旋转产生感应电势。在实际发电机中产生感应电势在这个模型中磁场是不动的，线圈在磁场中旋转产生感应电势。在实际发电机中产生感应电势的线圈是不运动的，运动的是磁场。产生磁场的是一个可旋转的磁铁，两端为南、北两磁极，是发的线圈是不运动的，运动的是磁场。产生磁场的是一个可旋转的磁铁，两端为南、北两磁极，是发电机的转子，线圈在磁铁外围，与磁铁转轴同一平面。当磁铁旋转时产生旋转磁场，线圈切割磁力电机的转子，线圈在磁铁外围，与磁铁转轴同一平面。当磁铁旋转时产生旋转磁场，线圈切割磁力线产生感应电动势。线产生感应电动势。由于空气的磁导率太低，在旋转磁铁的外围安上环型铁芯，也就是定子，可大大加强磁铁的磁由于空气的磁导率太低，在旋转磁铁的外围安上环型铁芯，也就是定子，可大大加强磁铁的磁感应强度。在定子铁芯的内圆有一对槽，线圈嵌装在槽内。为了看清线圈电流与转子的运动关系，感应强度。在定子铁芯的内圆有一对槽，线圈嵌装在槽内。为了看清线圈电流与转子的运动关系，把定子变成半透明的。当磁铁旋转时，线圈切割磁力线感生交流电流。把定子变成半透明的。当磁铁旋转时，线圈切割磁力线感生交流电流。旋转磁场交流发电机原理真正发电机的转子是电磁铁，转子上绕有励磁线圈，通过滑环向励磁线圈供电来产生磁场。把真正发电机的转子是电磁铁，转子上绕有励磁线圈，通过滑环向励磁线圈供电来产生磁场。把定子与线圈安在转子外围，一个单相交流发电机原理模型就组成了。定子与线圈安在转子外围，一个单相交流发电机原理模型就组成了。励磁转子交流发电机原理转子作匀速旋转时，线圈就感生交流电流，画面中绿色小球运动的方向表示感应电流的方向、转子作匀速旋转时，线圈就感生交流电流，画面中绿色小球运动的方向表示感应电流的方向、运动的速度表示感应电流的大小。运动的速度表示感应电流的大小。在这个模型中感生电压的频率与转子转速完全相同，感生的电压的变化与转子旋转完全对应，在这个模型中感生电压的频率与转子转速完全相同，感生的电压的变化与转子旋转完全对应，当转速为每秒当转速为每秒5050转（转（50r/s50r/s）或每分钟）或每分钟30003000转（转（3000r/min3000r/min）时，发出的交流电频率为）时，发出的交流电频率为5050赫兹（赫兹（HzHz）。这种旋转磁场的发电机称为旋转磁极式同步发电机。请观看旋转磁极式同步发电机工作原理这种旋转磁场的发电机称为旋转磁极式同步发电机。请观看旋转磁极式同步发电机工作原理3D3D动画。动画。旋转磁场交流发电机工作原理3D动画三相交流发电机原理模型三相交流发电机原理模型实际应用的都是三相交流发电机，其定子铁芯的内圆均匀分布着实际应用的都是三相交流发电机，其定子铁芯的内圆均匀分布着6 6个槽，嵌装着三个相互间隔个槽，嵌装着三个相互间隔1 12020度的同样线圈，分别称之为度的同样线圈，分别称之为A A相线圈、相线圈、B B相线圈、相线圈、C C相线圈。装上转子就组成了一台三相交流发电相线圈。装上转子就组成了一台三相交流发电机原理模型。机原理模型。三相交流发电机原理画面中的三相交流发电机采用星形接法，三个线圈的公共点引出线是中性线，每个线圈的引出画面中的三相交流发电机采用星形接法，三个线圈的公共点引出线是中性线，每个线圈的引出线是相线。线是相线。 当转子匀速旋转时三个线圈顺序切割磁力线，都会感生交流电动势，其幅度与频率相同。由于当转子匀速旋转时三个线圈顺序切割磁力线，都会感生交流电动势，其幅度与频率相同。由于三个线圈相互间隔三个线圈相互间隔120120度，它们感应电势的相位也相差度，它们感应电势的相位也相差120120度。在画面上有每根相线的输出电势波形度。在画面上有每根相线的输出电势波形。这个模型的转子只有两个极，所以感生的电压频率与转子每秒转速相同，是同步交流发电机，这个模型的转子只有两个极，所以感生的电压频率与转子每秒转速相同，是同步交流发电机，当转速为每分钟当转速为每分钟30003000转（转（3000r/min3000r/min）时，发出的三相交流电频率为）时，发出的三相交流电频率为5050赫兹（赫兹（HzHz），这种两极的同），这种两极的同步发电机广泛应用在燃煤电厂、燃气轮机电厂与核电厂，这些电厂使用转速为步发电机广泛应用在燃煤电厂、燃气轮机电厂与核电厂，这些电厂使用转速为3000r/min3000r/min的蒸汽轮的蒸汽轮机或燃气轮机带动同步发电机发电。机或燃气轮机带动同步发电机发电。以上的原理模型电机的转子有以上的原理模型电机的转子有2 2个磁极，定子有个磁极，定子有6 6个槽，实际的三相交流发电机定子铁芯上有多个槽，实际的三相交流发电机定子铁芯上有多个槽，其槽数为极数的个槽，其槽数为极数的3n3n倍（倍（n=1,2,3,n=1,2,3, ），称为整数槽；还有不成整数关系的称为分数槽。多个三相绕组按规律均匀的分布在槽中。），称为整数槽；还有不成整数关系的称为分数槽。多个三相绕组按规律均匀的分布在槽中。下面请观看三相交流发电机工作原理下面请观看三相交流发电机工作原理3D3D动画课件动画课件多磁极发电机原理模型多磁极发电机原理模型蒸汽轮机或燃气轮机转速可达蒸汽轮机或燃气轮机转速可达3000r/min3000r/min，其他一些发动机没有这么高的转速，大型内燃机转，其他一些发动机没有这么高的转速，大型内燃机转速只有几百转至一千多转，需采用多极同步发电机。速只有几百转至一千多转，需采用多极同步发电机。多极发电机的旋转磁场由转子上的多对磁极产生。多极发电机的旋转磁场由转子上的多对磁极产生。凸极式转子图图1 1是有是有3 3对磁极的转子模型。由于每个磁极都是从转子上明显凸起，称之为凸极式转子。每个对磁极的转子模型。由于每个磁极都是从转子上明显凸起，称之为凸极式转子。每个磁极上都绕有励磁线圈，形成南北相间的磁极上都绕有励磁线圈，形成南北相间的6 6个磁极，励磁电源通过滑环向励磁线圈供电。个磁极，励磁电源通过滑环向励磁线圈供电。凸极转子的励磁线圈该模型的转子有该模型的转子有3 3对磁极，旋转一周磁场将循环对磁极，旋转一周磁场将循环3 3个周期，每旋转个周期，每旋转120120度磁场变化度磁场变化1 1个周期。在定个周期。在定子铁芯内园周有子铁芯内园周有1818个嵌线槽。个嵌线槽。定子铁芯在在120120度机械角度里有度机械角度里有6 6个槽，均匀分布个槽，均匀分布A A相、相、B B相、相、C C相相3 3个线圈；另外两个个线圈；另外两个120120度里同样各自分度里同样各自分布布3 3个线圈。个线圈。3 3个个A A相线圈串联起来即为整机的相线圈串联起来即为整机的A A相绕组，相绕组，3 3个个B B相线圈串联起来即为整机的相线圈串联起来即为整机的B B相绕组，相绕组，3 3个个C C相线圈串联起来即为整机的相线圈串联起来即为整机的C C相绕组，相绕组，3 3个绕组按星形接法将三个绕组尾端连在一起引出即中性个绕组按星形接法将三个绕组尾端连在一起引出即中性线，线，3 3个绕组的引出端为相线，见图个绕组的引出端为相线，见图4 4。定子线圈的分布与连接为看清线圈的分布与连接，图为看清线圈的分布与连接，图4 4中定子为半透明。中定子为半透明。 转子插在定子中，与定子有很小间隙，可自由旋转。下面就是多磁极发电机的原理模型。转子插在定子中，与定子有很小间隙，可自由旋转。下面就是多磁极发电机的原理模型。多磁极发电机的原理模型当转子匀速旋转时当转子匀速旋转时A A、B B、C C相线圈顺序切割磁力线，都会感生交流电动势，其幅度与频率相同相线圈顺序切割磁力线，都会感生交流电动势，其幅度与频率相同。由于三个线圈均匀分布，它们感应电势的相位也相差。由于三个线圈均匀分布，它们感应电势的相位也相差120120度电角度（每周期为度电角度（每周期为360360度电角度）。度电角度）。 当转子旋转一周将感生出当转子旋转一周将感生出3 3个周期的三相交流电动势。当转子转速为每分钟个周期的三相交流电动势。当转子转速为每分钟10001000转时，所感生转时，所感生交流电动势的频率为交流电动势的频率为5050赫兹。赫兹。 本模型仅是个原理模型，定子线圈的分布与连接仅表示基本规律，实际发电机上定子的槽数要本模型仅是个原理模型，定子线圈的分布与连接仅表示基本规律，实际发电机上定子的槽数要多得多，绕组分布也复杂得多。多得多，绕组分布也复杂得多。 下面是多磁极发电机的原理模型的下面是多磁极发电机的原理模型的3D3D动画动画, ,画面上有每根相线的输出电势波形。画面上有每根相线的输出电势波形。水轮发电机的构造水轮发电机的构造 本课件2012年8月重新编辑（将图片黑底色更换为白色）水轮机的转速都比较低，特别是立式水轮机，为了能发出水轮机的转速都比较低，特别是立式水轮机，为了能发出50Hz50Hz的交流电，水轮发电机采用的交流电，水轮发电机采用多对磁极结构，对于每分钟多对磁极结构，对于每分钟120120转的水轮发电机，需要转的