[科普中国]-地热汽轮机

地热汽轮机是将蒸汽的能量转化成机械功的旋转式动力机械，推动地热汽轮机运转的蒸汽直接采自地下，含有大量的容易结垢的矿物质。主汽门用于控制汽轮机进汽的开启或关闭，当汽轮机需要紧急停机时，需要及时关闭主汽门，若不能及时关闭主汽门，可能会引起汽轮机飞车的重大事故。

汽轮机发展介绍将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械。又称蒸汽透平。主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。

汽轮机是将蒸汽的能量转换为机械功的旋转式动力机械，是蒸汽动力装置的主要设备之一。汽轮机是一种透平机械，又称蒸汽透平。

公元一世纪时，亚历山大的希罗记述了利用蒸汽反作用力而旋转的汽转球，又称为风神轮，这是最早的反动式汽轮机的雏形；

1629年意大利的布兰卡提出由一股蒸汽冲击叶片而旋转的转轮。

19世纪末，瑞典拉瓦尔和英国帕森斯分别创制了实用的汽轮机。拉瓦尔于1882年制成了第一台5马力(3.67千瓦)的单级冲动式汽轮机，并解决了有关的喷嘴设计和强度设计问题。单级冲动式汽轮机功率很小，现在已很少采用。我国的第一台汽轮机是1949年在上海汽轮机制造，容量为6000千瓦，于1956年在淮南发电厂投产。

20世纪初，法国拉托和瑞士佐莱分别制造了多级冲动式汽轮机。多级结构为增大汽轮机功率开拓了道路，已被广泛采用，机组功率不断增大。帕森斯在1884年取得英国专利，制成了第一台10马力的多级反动式汽轮机，这台汽轮机的功率和效率在当时都占领先地位。

20世纪初，美国的柯蒂斯制成多个速度级的汽轮机，每个速度级一般有两列动叶，在第一列动叶后在汽缸上装有导向叶片，将汽流导向第二列动叶。现在速度级的汽轮机只用于小型的汽轮机上，主要驱动泵、鼓风机等，也常用作中小型多级汽轮机的第一级。

与往复式蒸汽机相比，汽轮机中的蒸汽流动是连续的、高速的，单位面积中能通过的流量大，因而能发出较大的功率。大功率汽轮机可以采用较高的蒸汽压力和温度，故热效率较高。19世纪以来，汽轮机的发展就是在不断提高安全可靠性、耐用性和保证运行方便的基础上，增大单机功率和提高装置的热经济性。

汽轮机的出现推动了电力工业的发展，到20世纪初，电站汽轮机单机功率已达10兆瓦。随着电力应用的日益广泛，美国纽约等大城市的电站尖峰负荷在20年代已接近1000兆瓦，如果单机功率只10兆瓦，则需要装机近百台，因此20年代时单机功率就已增大到60兆瓦，30年代初又出现了165兆瓦和208兆瓦的汽轮机。1

结构简介地热汽轮机的主汽门，包括：

阀体，设有进汽口和出汽口；

阀板，所述阀板通过转轴可转动地设置于所述阀体内，所述阀板的转动位置包括打开位和闭合位；

用于驱动所述阀板转动的驱动装置。

优选地，所述转轴的一端伸出于所述阀体的外部、且所述转轴与所述阀体之间保持气密性，所述驱动装置设置于所述阀体外部并与所述转轴传动连接。

优选地，所述驱动装置为油缸，所述油缸的活塞杆通过连杆与所述转轴相连接；所述驱动装置还包括弹性件；所述油缸的活塞杆伸出时，所述阀板打开，且所述油缸的活塞压缩所述弹性件；所述油缸泄压时，在所述弹性件恢复形变的作用力下，驱动所述活塞缩回，所述阀板关闭。

优选地，所述连杆包括一端与所述活塞杆相铰接的第一杆体、一端与所述转轴垂直连接的第二杆体，所述第一杆体的另一端和所述第二杆体的另一端相铰接。

优选地，所述阀体设有用于安装所述阀板的安装口，所述安装口可拆卸地设有密封端盖。

优选地，所述阀板设置于所述安装口的靠近于所述出汽口一侧的内侧壁上。

优选地，所述安装口的内侧壁设有内壁为弧面的凹入部，所述转轴设置于所述凹入部。2

工作过程先给各部分标号如下：阀体—11、阀板—12、进汽口—13、出汽口—14、第一杆体—15、第二杆体—16、弹性件—17、密封端盖—18、凹入部—19、驱动装置—20。

阀体11设有进汽口13和出汽口14，阀板12通过转轴可转动地设置于阀体11内，阀板12的转动位置包括打开位和闭合位；驱动装置20用于驱动阀板12转动。

驱动装置驱动转轴转动，进而可以带动阀板12转动，以实现打开位或关闭位，当然，也可以带动阀板12转动合适角度，以使阀板12打开相应角度。

如此设置，通过驱动装置20驱动阀板12进行转动，以打开阀板12或关闭阀板12，由于阀板12是通过转轴安装在阀体11上的，即使有小角度的转动，也会使转轴上的结垢脱落，进而避免了阀板12卡涩的问题。

本具体实施方式的优选方案中，转轴的一端伸出于阀体11的外部，而且，为了避免高压蒸汽从转轴与阀体11之间的间隙泄漏出来，需要使转轴与阀体11之间保持气密性，比如，可以在转轴与阀体11之间设置有密封圈。驱动装置设置于阀体11的外部，驱动装置与转轴伸出于阀体11的部分传动连接。

如此设置，将驱动装置设置于阀体11的外部，避免了地热蒸汽对驱动装置性能的影响，而且避免了驱动装置对蒸汽流量的影响。

需要说明的是，具体实施方式提供的驱动装置可以具体为油缸，通过液压油控制油缸的活塞杆伸出或收回，油缸的活塞杆与连杆的一端相铰接，连杆的另一端与转轴相连接，如此，通过连杆传动，即可将油缸的直线驱动转变为转动，以带动转轴转动。

具体实施方式的优选方案中，驱动装置可以包括弹性件17，油缸的活塞杆伸出时，阀板12打开，同时，且油缸的活塞压缩弹性件17，以使弹性件17蓄能；当油缸泄压时，在弹性件17恢复形变的作用力下，能够驱动活塞缩回，阀板12克服蒸汽压力向关闭位转动，待阀板12关闭到一定角度之后，在蒸汽压力由阻力变为驱动力，能够使阀板12迅速关闭。

需要说明的是，上述弹性件17可以为弹簧，设置在油缸的内部，设置在油缸的缸座与活塞之间，当活塞驱动活塞杆伸出时，弹簧受到活塞的作用力形成压缩状态。当油缸泄压时，弹簧恢复形变，进而可以驱动活塞反方向运动，带动活塞杆缩回。

另外，上述连杆可以包括第一杆体15和第二杆体16，第一杆体15一端与活塞杆相铰接，另一端与第二杆体16相铰接，第二杆体16的另一端与转轴垂直连接，如此，通过第一杆体15和第二杆体16的传动作用，可以将油缸的直线驱动转变为转轴的转动。

为了方便拆卸安装阀板12，在阀体11上设有用于安装阀板12的安装口，安装口可拆卸地设有密封端盖18。如此设置，通过该安装口能够对阀板12进行拆卸和安装，而且通过密封端盖18，能够防止压力蒸汽发生泄漏的问题。

另外，本具体实施方式的优选方案中，阀板12设置于安装口的靠近于出汽口14一侧的内侧壁上。如此设置，阀板12关闭时，阀板12受到的转轴的作用力、安装口作用力以及压力蒸汽的压力，达到平衡，使阀板12处于稳定的状态。

为了降低安装口对压力蒸汽造成的扰动，安装口的内侧壁设有内壁为弧面的凹入部19，转轴设置于凹入部19。如此设置，阀体11内部为平缓的弧面结构，而且转轴设置于凹入部19，不会对气流造成扰动。

安全操作规程作业过程1、启动前必须进行周密的、严格的检查工作。

（1）检查汽水系统、疏水系统均应正常。

（2）所有的仪表（如压力表、温度计、转速表等）均应经过计量较验合格，各测点到仪表柜中的位臵均应一一对应。

（3）机组各部件应完整无缺，可动部分运作灵活，无卡涩现象，各紧固螺钉应拧紧。

（4）速关阀最大行程为14mm，开机前处于全关状态。

2、暖管及疏水

（1）打开所有的疏水阀门。

（2）打开主蒸汽管的隔离阀，进行暖管疏水。

3、顺时针转动主汽门手轮，待汽阀总成上的转轴转动而挂上钩后，检查自动保护装臵是否正常，否则按相关的技术要求进行调整，以保证自动保护装臵动作灵敏。

4、打开冷却器冷却水进出口阀门，保证循环水通畅。

5、逆时针旋主汽门手轮使主汽门（属于汽阀总成）逐渐开启，待转子冲动后即关小主汽门使机组缓慢升速到500—600转/分时，进行低速暖机，持续时间约为10-15分钟，在此期间主机已受热均匀时可分别逐步关闭疏水阀门。

6、确认机组运转正常后，既以300转/分速率升速。

7、全开主汽门，使转速升至额定转速。如新安装机组或大修后第一次启动，则应在低速时，用手拍跳闸手柄进行紧急停机试验，如无误则可进行自动跳闸装臵试验，如一切正常则机组可在额定转速下稳定运行。

运行中的维护1、定期记录各仪表的数值（如温度、压力等），以便分析比较预防事故发生。

2、经常检查轴承座中的油质和油量。

3、经常用听棒倾听轴封、轴承等处有否杂音，以便及时发现问题。

停机后的保养1、短期停机时，打开一切疏水阀门。

2、停机在三个月以下时，应将外部加工面涂以保护油（可用工业凡士林）。堵塞蒸汽管路堵塞一切放水系统。并应采取措施防止内部锈蚀（如将热空气送入汽轮机等）。当机组不使用时，必须以油布或塑料罩覆盖。

3、六个月以下的停机应进行下列工作，除了应采取三个月以下停机相同的措施外，拆卸汽轮机构件，揭开汽缸盖，吊出转子，做防锈处理。

4、当汽轮机作为系统的备用设备时，必须每月启动一次。检查汽轮机各部件的正常情况。

5、每2-3年将机组全部拆开检查及大检修一次，磨损件必须更换。3

本词条内容贡献者为:

何星 - 副教授 - 上海交通大学