內容介紹
火力發電設備技術手冊是一套系統概括火力發電設備各專業技術主要內容的技術工具書。全套手冊總結了我國80年代以來發展火力發電設備的
實踐經驗，內容豐富、實用，技術先進。全套手冊共分鍋爐、汽輪機、自動
控制、火電站系統與輔機等四卷。
本卷是第二卷汽輪機。主要內容包括汽輪機的總體設計、熱力循環、熱
力和氣動設計、結構和本體系統、強度和振動、調節保全和控制系統、機組
的壽命管理、性能試驗、可靠性分析、製造工藝和材料選用等。
本手冊主要為從事火力發電行業設計、製造、運行、科研和管理等方面
的科技人員查閱使用，也可供有關的高等學校師生參考。
作品目錄
目 錄前言
編輯說明
第一章 總體設計
第一節 概述
第二節 汽輪機的分類
第三節 參數、容量與規範
一、蒸汽初參數的選擇
二、汽輪機參數系列
三、中間再熱參數的選擇
四、背壓的選擇
五、轉速
六、汽輪機工況的定義
七、機電爐參數容量的匹配
第四節 運行方式和配汽方式
一、汽輪機運行與設計
二、汽輪機的配汽方式
第五節 汽輪機總體結構設計
一、汽缸數和汽缸結構
二、轉子支承數
三、低壓缸軸承座設定型式
四、本體汽、水、油管系設計
五、模組設計
六、汽輪機與凝汽器的接口
七、汽輪機與發電機的接口
八、對汽輪機基礎的要求
九、地震對汽輪機設計的要求
第六節 機組熱膨脹及支承－滑銷
系統
一、支承滑銷系統
二、機組的熱膨脹
三、靜子支承方式
第七節 給水泵驅動方式的選擇
一、概述
二、給水泵的驅動方式
三、交流電動機驅動的給水泵組
四、汽輪機驅動的給水泵組
第八節 空冷汽輪機
一、概述
二、空冷汽輪機的設計條件
三、空冷汽輪機的設計要點
第九節 發展趨勢
一、概述
二、提高機組的經濟性
三、開發末級長葉片
四、提高自動化水平
第二章 熱力循環
第一節 概述
第二節 基本熱力循環
一、理想循環（郎肯循環）
二、實際循環
三、影響循環效率的主要因素
第三節 給水回熱循環
一、工作原理
二、循環熱經濟性
三、給水加熱器及其連線方式
四、給水回熱循環主要參數的選擇
第四節 中間再熱循環
一、工作原理
二、循環熱經濟性
三、循環參數對熱經濟性的影響
第五節 熱力系統及熱平衡計算
一、典型機組的熱力系統
二、熱平衡計算
參考文獻
第三章 通流部分熱力設計
第一節 概述
第二節 級的熱力設計
一、級的熱力計算
二、級的熱力特性參數的選擇
三、級的結構要素
四、雙列級的設計特點和計算示例
五、級的模型級法的設計和計算
第三節 多級汽輪機通流部分熱力
設計
一、原始數據
二、通流部分內效率估算
三、調節級選型和焓降確定
四、末級排汽面積選擇
五、中間級組設計
六、焓降分配與級數確定
七、通流部分詳算
參考文獻
第四章 汽輪機變工況
第一節 概述
一、汽輪機變工況的概念
二、變工況計算與設計工況計算的
區別與聯繫
三、變工況計算的目的
四、計算機在變工況計算中的套用
第二節 噴嘴、級與級組變工況
一、噴嘴變工況
二、級的變工況特性
三、級的變工況計算
四、級組變工況
第三節 汽輪機配汽
一、噴嘴配汽
二、節流配汽
三、滑壓配汽
第四節 汽輪機裝置變動工況及其特性
曲線
一、汽輪機裝置變動工況
二、汽輪機裝置的變工況特性曲線
第五節 變工況對主要零部件強度的
影響
一、隔板
二、動葉片
三、推力軸承
第六節 汽輪機的熱力修正曲線
一、修正曲線的計算與使用方法
二、修正曲線
第七節 特殊變工況對汽輪機的影響
一、回熱加熱器的停運
二、通流結垢與缺損
三、缺級運行
四、小容積流量工況
五、純凝汽式機組改造為供熱機組
第五章 通流部分氣動設計
第一節 概述
一、通流部分設計概況
二、提高汽輪機通流部分性能的
措施
第二節 通流部分的氣動計算
一、徑向平衡方程
二、簡單徑向平衡的求解
三、三元流設計計算
四、控制渦流設計
第三節 葉型與葉柵
一、葉型
二、葉柵
三、葉柵的能量損失
四、葉柵出汽角
五、幾何參數對葉柵損失和出汽角的
影響
六、氣動參數對葉柵損失和出汽角的
影響
七、葉柵損失對級效率的影響
第四節 調節級葉片設計
一、概述
二、端部二次流
三、調節級靜葉設計
四、調節級動葉設計
第五節 末級葉片設計
一、熱力－氣動參數的合理選擇
二、葉柵葉型設計特點
三、濕蒸汽影響
四、低負荷、小容積流量運行對末級
的影響
第六節 氣動試驗簡介
一、平面葉柵試驗
二、環形葉柵試驗
三、單級、多級空氣透平試驗
四、蒸汽透平試驗
五、流場測量
第七節 低壓排汽缸的型線設計
一、概述
二、排氣缸的幾何參數
三、空氣動力性能指標
四、設計的原始數據
五、設計方法
參考文獻
第六章 動葉片
第一節 動葉片的結構形式
一、葉片工作部分
二、動葉葉根
三、動葉頂部
四、葉片的連線件及連線形式
五、調節級葉片結構
六、末級長葉片的結構
第二節 動葉片的強度計算
一、葉片截面的幾何特性計算
二、葉片的拉應力計算
三、葉片的蒸汽彎應力計算
四、葉片的偏心彎應力計算
五、葉根及輪緣的應力計算
六、葉頂及連線件的應力計算
第三節 葉片振動
一、激振力及振型分析
二、等截面葉片固有頻率
三、變截面葉片的靜頻率
四、單只長葉片彎扭聯合振動
五、整圈連線葉片振動
六、工作葉片頻率修正
七、整圈連線葉片的調頻
八、長葉片的模化設計
第四節 葉片振動應力的計算
一、單只葉片的振動應力計算
二、葉片組的振動應力計算
第五節 末級長葉片的特點
一、概述
二、長葉片的開發
三、長葉片的特殊問題
四、軸系扭振時對長葉片的影響
五、長葉片的類型
第六節 葉片材料及安全係數
一、葉片材料
二、安全係數
第七節 保證葉片振動安全性的方法及
安全準則
一、保證葉片振動安全性的方法
二、葉片振動安全準則
參考文獻
第七章 轉子與軸系
第一節 概述
第二節 轉子結構
一、大型機組轉子的典型結構
二、轉子的結構選擇
三、轉子結構設計特點
第三節 葉輪強度和振動
一、葉輪強度計算基本公式
二、等厚度葉輪的強度計算
三、錐形葉輪的強度計算
四、雙曲線葉輪的強度計算
五、等強度葉輪的強度計算
六、任意變厚度葉輪的強度計算
七、套裝葉輪的應力分析
八、葉輪振動
九、葉輪強度的特殊問題
第四節 轉子強度
一、整鍛轉子的強度計算
二、焊接轉子的強度計算
三、短路應力的計算
第五節 轉子的疲勞強度設計
一、高周疲勞
二、低周疲勞
三、裂紋擴展壽命估算
第六節 轉子及軸系的振動
一、單轉子振動特性分析
二、計算模型
三、單轉子振動特性計算
四、軸系振動計算的特點
五、軸系振動計算實例
六、軸系振動特性的評判
七、影響軸系振動因素的分析
第七節 聯軸器
一、大型汽輪機聯軸器結構
二、剛性聯軸器
三、半撓性聯軸器
四、齒式聯軸器
第八節 轉子部件材料和許用應力
一、轉子部件材料選擇原則
二、轉子常用材料
三、許用應力和安全係數
參考文獻
第八章 軸承、軸承座 盤車
裝置
第一節 軸承
一、概述
二、動壓滑動軸承的基本特性
三、汽輪機徑向軸承
四、汽輪機徑向軸承設計計算
五、汽輪機推力軸承
六、汽輪機推力軸承設計計算
七、汽輪機軸承潤滑油
八、軸承材料
九、滑動軸承的損壞型式和處理
建議
第二節 軸承座
一、概述
二、軸承座的典型結構
三、軸承座的剛度
四、軸承座的剛度測量
第三節 盤車裝置
一、概述
二、典型結構
三、盤車電動機容量的確定
第四節 液壓頂軸裝置
一、概述
二、液壓頂軸裝置供油系統
三、油囊型式、頂起高度和頂起
壓力
四、液壓頂軸裝置的性能計算
附錄A 汽輪發電機組常用滑動軸承的
幾何關係
附錄B 汽輪發電機組常用滑動軸承性
能計算數據表
參考文獻
第九章 汽缸、隔板、持環
第一節 汽缸
一、概述
二、汽缸結構
三、進汽接管和抽汽、排汽流道
四、汽缸支承和固定
第二節 汽缸強度計算
一、概述
二、汽缸法蘭和連線螺栓
三、低壓汽缸強度和剛度
四、疲勞分析
五、材料和許用應力
第三節 汽缸安裝位置的穩定性
一、概述
二、汽缸穩定性分析
第四節 隔板、持環和噴嘴組
一、概述
二、隔板的結構和強度
三、持環的結構和計算
四、噴嘴組
五、材料和許用應力
第五節 汽封
一、概述
二、端汽封（軸封）隔板汽封和
葉片汽封
三、設計要求和間隙選擇
四、材料
參考文獻
第十章 本體閥門及管道
第一節 概述
一、本體閥門的類型和功能
二、本體閥門的設計要求
三、常見故障與原因
第二節 本體閥門結構
一、主汽閥
二、調節汽閥
三、再熱主汽閥與調節閥
四、高壓排汽與抽汽逆止閥
五、閥門的布置
第三節 閥門的熱力設計
一、蒸汽流速
二、主汽閥與調節閥口徑及壓損
計算
三、再熱主汽閥與調節閥壓損
計算
四、閥桿漏汽量計算
第四節 閥門的強度
一、閥殼強度
二、法蘭、螺栓強度
三、閥桿強度
第五節 主蒸汽管
一、概述
二、熱膨脹對主蒸汽管的影響
三、管道應力的限制
四、主蒸汽管對機組推力和力矩的
限制
五、主蒸汽管的振動
第六節 中低壓聯通管
一、概述
二、輻板－撓性鏈板式聯通管
三、波形膨脹節式聯通管
第七節 材料和許用應力
一、材料選用
二、許用應力
參考文獻
第十一章 調節 保全和控制
系統
第一節 概述
一、靜態特性
二、動態特性
三、保全控制系統
四、供油系統
第二節 調節系統與運行方式的關係
一、起動方式與閥門開啟順序
二、運行方式與閥門管理
三、轉子熱應力與汽輪機自動控制
（ATC）
四、FCB功能與機組低載運行穩
定性
第三節 調節系統分類及典型系統
一、凝汽式汽輪機調節
二、背壓式汽輪機調節
三、抽汽式汽輪機調節
四、中間再熱式汽輪機調節
五、變速汽輪機調節
第四節 調節保全系統主要元件
一、機械離心式調速器
二、超速保全器
第五節 液壓調節系統的常見故障及
處理
附錄A 抗燃油理化特性
附錄B 抗燃油清潔度要求
第十二章 本體輔助系統
第一節 潤滑油系統及裝置
一、概述
二、典型的供油系統
三、供油系統油量和油泵
四、射油器和油渦輪泵
五、潤滑油箱
六、濾油器
七、冷油器
八、油淨化裝置
九、油管道及油質
十、系統的沖洗和清潔度
第二節 汽封系統
一、概述
二、典型的汽封系統
三、自密封汽封系統的起動運行和
要求
四、汽封系統控制站
五、汽封管道管徑的選擇和
布置
六、汽封冷卻器
七、汽封抽氣設備
八、汽封系統的控制和調節
第三節 疏水系統
一、概述
二、典型的疏水系統
三、疏水系統的設計導則
四、疏水管道連線和布置的要求
參考文獻
第十三章 性能試驗
第一節 概述
一、試驗項目
二、振動測量
三、噪聲測量
第二節 汽輪機熱力性能試驗規程及其
適用性
一、試驗規程
二、典型測點布置圖及熱耗率
第三節 測點布置的注意事項
一、主要原則
二、壓力測點
三、溫度測點
第四節 測量誤差和儀表精度
一、主要參數測量和對儀表精度的
要求
二、參數測量誤差對試驗結果的
影響
三、系統隔離不嚴的影響
四、試驗結果的綜合不確定度
第五節 試驗結果的修正及比較
方法
一、兩類修止
二、機組的老化
三、試驗結果與保證值
參考文獻
第十四章 熱電聯供汽輪機
第一節 概述
一、經濟意義和發展概況
二、熱電聯供汽輪機的分類與選型
第二節 熱電聯供汽輪機的設計
一、熱電聯供汽輪機參數容量系列
二、熱力系統
三、通流部分
四、不同工況對汽輪機強度的影響
五、運行和安全保護
第三節 調整抽汽式供熱汽輪機的
結構
一、概述
二、供暖抽汽凝汽式汽輪機
三、工業抽汽凝汽式汽輪機
四、核電站汽輪機的供熱
五、調整抽汽式汽輪機的抽汽
調節閥
第四節 工況圖
一、單抽汽式汽輪機的工況圖
二、雙抽汽式汽輪機的工況圖
第十五章 調峰及壽命
常用符號表
第一節 概述
一、電網對機組調峰的要求
二、火電調峰機組的性能要求
三、調峰機組的運行方式
四、調峰汽輪機的熱力系統和型式
選擇
五、調峰機組的變壓（滑壓）運行
六、調峰運行的經濟性
第二節 提高汽輪機組負荷適應性的
措施
一、汽輪機結構設計措施
二、給水系統及輔機
三、汽輪機旁路系統
四、疏水系統
第三節 溫度場 熱應力的計算
分析
一、轉子溫度場與應力場的有限元
計算法
二、轉子溫度場與熱應力的一維
計算法
三、通流部分蒸汽參數與放熱
係數
四、熱應力集中係數
五、汽缸、閥殼的溫度場及熱
應力
第四節 壽命消耗與起動曲線方案
一、壽命消耗概述
二、應力應變迴路及壽命消耗詳細
算例
三、起動曲線
第五節 壽命管理
一、概述
二、轉子壽命管理
第六節 滑參數起停及運行指標
一、滑參數起停
二、運行指標
參考文獻
第十六章 強度設計基礎
第一節 基於彈性應力分析的強度
一、強度計算中常用的彈性關係式
二、強度計算中的強度準則
三、應力分類與安全性
第二節 基於彈塑性應力分析的強度
一、概述
二、硬化曲線及其數學模型
三、彈塑性計算中的應力應變關係
四、用彈性計算求塑性應變數的
近似值
五、厚壁圓筒與球形殼的彈塑性
計算
六、極限載荷
第三節 高溫蠕變計算
一、概述
二、蠕變強度表達式及試驗數據外
推法
三、蠕變過程的數學表達式
四、幾個實用的蠕變計算問題
五、蠕變參考應力的套用
六、蠕變的壽命消耗
第四節 應力集中係數
一、概述
二、理論應力集中係數K↓t
三、缺口敏感係數
四、屈服後的應力應變集中係數
五、緩和應力集中效應的措施
第五節 常溫下的疲勞
一、概述
二、疲勞曲線及影響因素
三、高周疲勞
四、低周疲勞
五、彎扭複合疲勞
六、疲勞壽命消耗的累積
七、疲勞計算的一些材料數據
八、汽輪發電機扭振疲勞算例
第六節 汽輪機的高溫低周疲勞
一、概述
二、高溫低周疲勞曲線
三、疲勞、蠕變（或鬆弛）的綜合
壽命消耗
四、高溫低周疲勞曲線的修正
五、設計用與事故分析用疲勞
曲線
第七節 斷裂力學的基礎概念
一、概述
二、裂紋前沿的應力場與應力強度
因子
三、裂紋失穩擴展的機理與判據
四、裂紋擴展阻力曲線
五、裂紋長度的限制性影響
六、影響斷裂韌性的物理因素
七、平面應變與三維應力狀態的
影響
八、解理斷裂與纖維性斷裂
九、斷裂力學處理的區域劃分
十、表面裂紋擴展過程
第八節 線彈性斷裂力學的套用
一、概述
二、影回響力強度因子的因素
三、構件裂紋應力強度因子的
求法
四、斷裂韌性K↓（1c）的測定
五、失穩斷裂與K↓（1c）的使用
六、最小應變能密度判據的使用
七、裂紋的疲勞擴展
八、算例
第九節 彈塑性及塑性斷裂力學的
套用
一、斷裂力學區域劃分
二、彈塑性斷裂力學的小塑性區修
正法
三、J積分與裂紋頂端張口位移
（COD）
四、J積分的工程套用
五、開裂的J積分臨界值Jc
六、J積分作為驅動力的求法
七、R曲線及失穩準則
八、穩定性評定方法
九、高溫下裂紋的擴展
第十節 計算例題
一、轉子裂紋（缺陷）擴展計算
二、彈塑性條件下裂紋評定算例
第十一節 工業套用中的幾個問題
一、概述
二、內部裂紋（缺陷）計算處理
規定
三、關於密集離散性缺陷的影響
參考文獻
第十七章 汽輪機用鋼
第一節 概述
一、鋼的性能和套用
二、鋼的合金化
三、鋼的組織結構變化
第二節 主要零部件選材與等同使用
一、合理選材
二、系列化和材料等同使用
第三節 主要零部件用鋼
一、轉子、主軸和葉輪
二、葉片
三、汽缸、閥殼和蒸汽室
四、高溫緊固件
五、主蒸汽管和中、低壓聯通管
第四節 各國汽輪機用鋼對照
參考文獻
第十八章 製造工藝
第一節 大型鑄件
一、概述
二、低合金鑄鋼的工藝性能
三、大型鑄件的鑄造工藝
四、鑄造用砂
五、鑄件的清整和熱處理
六、鑄件無損探傷和缺陷的焊補
工藝
第二節 大型鍛件
一、概述
二、高、中壓整鍛轉子製造工藝
三、低壓整鍛轉子和主軸製造
工藝
四、焊接轉子製造工藝
五、葉輪製造工藝
六、轉子 葉輪鍛件的生產流程和無損
探傷
七、轉子、葉輪的特殊試驗
第三節 葉片制坯
一、概述
二、動葉片毛坯製造工藝
三、靜葉片毛坯製造工藝
四、葉片毛坯的檢驗
五、葉片毛坯的清整
第四節 特殊熱加工
一、概述
二、軸承合金澆注工藝
三、汽輪機葉片防水蝕措施的
工藝
第五節 葉片精加工
一、概述
二、不同毛坯的葉片加工典型
工藝
三、動葉片的型面加工
四、葉根的加工
五、鉚釘頭、拉筋和防水蝕結構的
加工
六、靜葉片的加工
七、葉片的檢驗
八、葉片加工技術的發展
第六節 隔板製造
一、概述
二、焊接隔板的製造工藝
三、隔板的機械加工
第七節 汽缸和轉子加工
一、概述
二、汽缸加工
三、汽缸的加工工藝過程
四、轉子（主軸、套裝葉輪）
加工
五、轉子（主軸、套裝葉輪）的加工
工藝過程
六、轉子裝配
七、轉子動平衡
八、數控工具機在靜子部件加工中的
套用
第八節 廠內總裝配
一、概述
二、總裝配工藝過程
三、總裝配的工藝要點
第十九章 可靠性
第一節 概述
第二節 可靠性統計評價指標
一、國內發電設備可靠性的評價
指標
二、國外發電設備可靠性水平
三、發電設備可靠性對經濟的
影響
第三節 可靠性技術
一、可靠性數據的分布檢驗
二、零部件可靠性的指標及分析
三、可靠性設計
四、汽輪機零部件可靠性設計
概述
五、失效模式 效應及危害度
分析
六、故障樹分析
七、可靠性設計評審
參考文獻
第二十章 計算機輔助設計
第一節 概述
一、CAD的概念和組成
二、設計過程與CAD
三、CAD套用現狀及前景
第二節 CAD系統配置、性能和
特點
一、CAD系統的類型
二、CAD硬體系統
三、CAD軟體系統
四、CAD系統的選擇
第三節 汽輪機及其零部件CAD
系統
一、概述
二、系統建立的方法和特點
三、典型的汽輪機及其部件CAD
系統
第四節 汽輪機設計計算程式
一、用戶對套用軟體的要求
二、軟體的研製和運行
三、套用軟體的管理
四、套用軟體的使用
五、汽輪機主要設計程式
第五節 有限元分析
一、有限元法的基本概念
二、單元類型和形函式
三、有限元控制方程的求解和
存儲
四、有限元通用軟體
五、有限元前後處理技術
六、有限元法在汽輪機結構分析中
的套用
參考文獻
