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蒸汽轮机模型设计制作_汽轮机模型相关-湖南亚奥模型制造有限公司

  • 产品名称:亚奥汽轮机模型
  • 产品价格:面议
  • 产品数量:9999
  • 保质/修期:5
  • 保质/修期单位:
  • 更新日期:2020-04-25
产品说明

这里介绍汽轮发电机的构造,由于发电机大小不同,蒸汽轮机模型设计制作,原装车模型商家,结构也不相同,但主要部分的结构与功能相同,本文就汽轮发电机的基本结构与组成进行介绍。为显示清楚,定子与转子槽数都较少,定子线圈外形按导线绕制的线圈绘制(不是用铜条或铜管连接成的线圈)。发电机主要部件结构则参考大中型汽轮发电机绘制。

汽轮发电机是同步发电机,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3000转时输出50赫兹的三相交流电。下面通过一个汽轮发电机模型来介绍汽轮发电机的基本构造与组成。

转子

由于大型汽轮发电机转速高,转子磁极表面线速度达150m/s以上,离心力很大,故转子直径不能过大,大型发电机转子都为细长型。转子圆周上没有凸出的磁极(不像三相发电机模型中的转子),转子铁芯是一个在轴向上开有一些槽的圆柱,在圆柱两侧各有一段槽距大的面称为“大齿”,就是磁极( 1所示),称之为隐极式转子。在槽中嵌有励磁绕组,隐极式转子将励磁绕组分成多个线圈,便于安装与加固。

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。

是汽轮发电机定子铁芯与转子铁芯截面,中部是转子铁芯,外部是定子铁芯,转子铁芯采用隐极式结构。为了显示清晰,本模型定子铁芯与转子铁芯设为较少的槽数。两铁芯间有气隙。定子铁芯的内圆周有嵌放定子线圈的槽,在槽口有固定槽楔的鸠尾槽,槽楔用途是压住定子线圈。转子铁芯的外圆周有嵌放转子线圈的槽,在槽口两侧有鸠尾槽,用来固定槽楔,在槽底有用于通风的副槽。

转子大轴用高强度高磁导率的合金钢材整体制作,在转子本体和绕组上有一些轴向与径向的孔隙,用来通风冷却。由于各种电机冷却方式不同,孔隙布置走向也不同,这里就不作介绍了。

转子励磁绕组由多个线圈组成,嵌放在转子铁芯的槽中,多个线圈串联起来组成转子绕组,在转子轴的励磁端(简称励端)安装集电环,转子绕组的两个线端分别连接到两个集电环。

5--嵌装好绕组的汽轮发电机转子

嵌放好线圈后在槽口打入槽楔,压住槽内线圈,线圈在槽外的端部用护环压住,防止线圈被离心力甩出,见 6。

为减小负序磁场的影响,在转子表面还装有阻尼装置,这里就不介绍了。

6--转子线圈与护环

为降低发电机的温度,在转子两端装有轴流或离心风扇对机内气体进行强制循环。见 7,这是整个转子,是发电机中的旋转部件。

7--安装好集电环与风扇的汽轮发电机转子

定子

因为定子铁芯内的磁通是在不停的变化,为防止涡流损耗,定子铁芯采用多层硅钢片叠成,硅钢片涂绝缘漆相互绝缘。硅钢片导磁良好。为通风冷却,定子铁芯分成多段,段间有缝隙实现径向通风。在定子铁芯的两端用压圈与穿心螺杆压紧定子铁芯,见 8。

8--汽轮发电机定子铁芯

在定子铁芯槽内嵌放定子的三相绕组,绕组形式一般为双层叠绕。每相绕组由多个线圈组成,按一定规律对称排列,大型发电机的线圈只有几匝,是用一根根铜条或铜管弯成,在端部进行连接形成线圈。本模型简化处理,线圈是由表皮绝缘的导线绕成多匝的线圈。

在24槽电机模型有24个线圈,分为3组,组成三相绕组,6个引出线中3个是A、B、C相输出端,3个为中性线端,一同连接到到电机下方的出线盒的瓷套管端子。

为排列在一起的24槽绕组示意 。

汽轮发电机定子绕组

这些线圈是嵌装在汽轮发电机定子铁芯的槽内,见 10。

嵌装绕组的定子铁芯

嵌装好线圈还要在槽口插入槽楔,把线圈压紧固定。 11是嵌装好线圈的定子铁芯剖视 。

定子与绕组剖视

发电机的实际组装过程是定子铁芯先安装进机座,然后才进行线圈的嵌装工作。

定子与转子装入机座

机座(机壳)由钢板卷制焊接而成,为确保刚度,在机壳内壁焊有多圈圆环筋与轴向筋。本模型圆环筋较宽,为便于冷却气体流动,开有多个通气孔。在机座下方有发电机出线盒,发出的三相交流电从这里引出,见 12。安装好的机壳加端盖具有很好的气密性,以防止冷却介质泄露。

发电机机壳

把定子铁芯安装在发电机机座内,再进行定子线圈嵌装,把各相线圈连接起来组成Y型三相绕组。在定子铁芯的槽口插入定子槽楔,压紧槽内线圈,见 13。三相绕组的6个线端连接到出线盒的六个瓷套管端子,按三相四线输出。

装入机座的发电机定子铁芯与绕组

把转子插入定子铁芯内是发电机安装的重要工序,要保证不损伤定子与转子的任何部分。 14是插入转子后的状态。

发电机安装转子

本模型的两个转子轴承安装在机壳两侧的端盖上,称为端盖式轴承。每块端盖由上下两半组成,在端盖上安装轴承部件,轴承部件由轴瓦与轴承油密封等组成,循环的密封油可以润滑轴瓦、防止氢气泄露、降低轴瓦温度。

安装好机壳两侧的下端盖,在端盖上安装轴承部件,轴承把转子支撑起来,转子磁极与定子铁芯间留有气隙,转子可自由旋转,见 15。

发电机安装轴承

安装电刷装置

(1)结构的特点:微型发动机,作为轻型无人飞行器和航模飞行器的主动力,必然要求低成本。再加上微型零部件制造技术上的困难,因此,微型发动机的结构不可能是大型发动机结构的直接缩微化。事实上,微型发动机的特点是:结构简单化,零部件集成化,制造过程少切削。一台微型涡轮喷气发动机主机的零件数也就在30-40个上下,而目前大型涡轮喷气发动机则达到上万个。

(2)发动机整体性能设计的难点。在成本低、结构简单的大前提下,压气机通常不可能采用大型机的多级轴流式。微型机多采用离心式或者斜流式的单转子压气机,仅有30余叶片,结构紧凑,强度好,但相应的主要缺点是,压气机增压比通常只能达到2~5,即压气机进口为1个大气压,出口2~5个大气压。而大型发动机增压比目前可以做到8~40。一方面,这两组数据的差距如此之大;另一方面,必须注意到,微型发动机的空气动力和热力学原理与大型机的完全相同。也就是说,高的推重比和低的耗油率主要依靠高的压气机出口压强、高的燃烧室出口温度获得,湖南亚奥模型制造有限公司,亚奥模型制造,并不因为发动机的微型化,就可以降低温度和压力的数值而得到理想实用的指标。仅发动机内部压强低这一点,就使微型机总体性能的三大指标参数不可能与大型机的同日而语。

(3)压气机空气动力学设计的难点。离心式或斜流式压气机在尺寸很小的情况下由于它的空气动力学雷诺数减小,导致产生压缩气体时的效率下降(雷诺数是一团气体运动时的动量与它受到的表面粘性摩擦力之比)。另一方面,转子叶片和机匣之间的缝隙相对加大以及空气与叶片之间的表面摩擦面积对于空气体积之比相对加大,又都使压缩效率下降。这些因素使下压气机的设计要比大压气机困难得多,压缩效率达到80%已不容易。这种原因造成微型发动机性能下降的情况一直到1990年后,在现代流体力学科学计算程序的辅助下,才有一些改善。

(4)高速转子动力学设计的难点。约205年前,数学家欧拉(L.Euler)的压气机能量方程就指出,是旋转的压气机的线速度决定了压气机的增压比。微型发动机的增压比虽然仅能达到2~5,但与增压比2~5的大型单级压气机有相等的线速度要求,使得直径仅为30~80毫米的微型压气机的转子叶片,竟要达到10~20万转/分钟的转速。由于涡轮在汲取燃气能量时的转速要求与压气机的基本相同,因此,极高速的转子成为微型涡轮喷气发动机的最重要特征。这种情况下,蒸汽轮机模型设计制作,进口车模型商家,转子会在中间经过的某个转速下出现强烈的振动,使得转速根本上不去。根据转子动力学的理论,只有改变转子的结构设计、转轴上的质量分布,才有可能克服这种困难。

(5)燃烧室设计难点。首先是雾化燃油时的困难,燃气轮机不外有高压喷嘴雾化、蒸发管雾化、离心甩油盘雾化三种雾化方式。前面已述微型机构造简单,油泵高压下不易获得或根本无油泵。这使高压喷嘴方式可用,但难度较大,蒸发管方式目前采用较多,但在调节装置见大的情况下,不适宜5000米以上的高空飞行,离心甩油盘方式利用微型发动机固有的大于10万转/分钟的高转速来离心雾化,被认为是较为理想的高低空均适用的雾化方式。然而,大型发动机雾化和燃烧化学反应进行的燃烧室空间长度大多为200~600毫米。而微型发动机仅有50~200毫米。这会造成雾化不好并且燃烧时间不够:因燃料燃烧不完,导致发动机的性能降低。

(6)涡轮高温材料的难点。由于涡轮高速旋转时的离心力很大,一次耐高温的高强度材料,是发动机产业永无止境的探索课题。如上所述,高压高温时发动机高推力、低耗油率的根本保证。对大型发动机来说,在空心涡轮叶片内部和外部的空气冷却系统相对容易实现,因此温度可以高至1300摄氏度或更高。而由于微型机上几乎做不出涡轮内部冷却系统,因此,只能静涡轮前温度降至800~1000摄氏度或更低,以保护涡轮。仅此就又使微型发动机的三大性能指标参数不可能与大型机一样。

(7)高度轴承的难点。目前国产成熟轴承产品的最大转速通常为2~3万转/分钟,润滑条件还要求很好。而前面所述的微型发动机的转速在10~20万转/分钟的范围。即使空转时轴承不烧毁都有困难,要求有数十小时的发动机轴承更换寿命就更不容易了。这里润滑设计技巧对于轴承的寿命由着决定性的重要性。

(8)发动机热保护的难点。微型机体积小,金属热容量就小,整体温度容易瞬间升高至燃烧温度。而内部空气冷却系统却难于实现大型机那样的密布,因此如何隔热、导热、散热也是一个难题。最受热烧毁威胁的是涡轮转子叶片;今年来可以用陶瓷涂层技术,对叶片表面实行隔热。第二是发动机后端的轴承,其润滑条件比大型机的差很多,转速又高,故耐热好的润滑轴承技术是微型发动机产品最重要的关键技术。目前有希望的微型发动机轴承技术有陶瓷球轴承、全陶瓷轴承和空气静压轴承技术。目前,陶瓷球轴承是最有可能得到和直接使用的微型发动机轴承的技术。

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一个完善的汽轮机控制系统包括以下功能系统:

(1)监视系统。监视系统是保证汽轮机安全运行的必不可少的设备,它能够连续监视汽轮机各参数的变化。汽轮机参数监视通常由DAS系统实现,测量结果同时送往调节系统作为限制条件,送往保护系统作为保护条件,送往顺序控制系统作为控制条件;

(2)保护系统。保护系统的作用是当电网或汽轮机本身出现故障时保护装置根据实际情况迅速动作,使汽轮机退出工作,或者采取一定措施进行保护,以防止事故扩大或造成设备损坏。大容量汽轮机保护内容有超速保护、低油压保护、位移保护、胀差保护、低真空保护、振动保护等;

(3)调节系统。汽轮机的闭环调节系统包括转速调节系统、功率系统调节、压力调节系统等;

(4)热应力在线监视系统。热应力无法直接测量,通常是用建立模型的方法通过测取汽轮机某些特定点的温度值来间接计算热应力的。热应力计算结果除用于监视外,还可以对汽轮机升速率和变负荷率进行较低较正;

(5)汽轮机自启停控制系统。汽轮机自启停控制该系统能够完成盘车、抽真空、升速并网、带负荷、带满负荷以及甩负荷和停机的全部过程。可实现汽轮机自启停的前提条件是各个必要的控制系统应配备齐全,并且可以正常投运。这些系统为自动调节系统、监视系统、热应力计算系统以及旁路控制系统等;

(6)液压伺服系统。液压伺服系统包括汽轮机供油系统和液压执行机构两部分。供油系统向液压执行机构提供压力油。液压执行机构由电液转换器、油动机、位置传感器等部件组成,其功能是根据电调系统的指令去挂号信相应的阀门动作。

汽轮机是用具有一定温度和压力的蒸汽来做功的回转式原动机。按其做功原理的不同,可分为冲动式汽轮机和汽轮机两种类型。

蒸汽热能转化为热能,热能转化为动能

冲动式汽轮机工作原理

蒸汽在喷嘴中发生膨胀,压力降低,速度增加,热能转变为动能。高速汽流流经动叶片3时,由于汽流方向改变,产生了对叶片的冲动力,推动叶轮2旋转作功,将蒸汽的动能变成叶轮轴旋转的机械能。这种利用冲动力作功的原理,称为冲动作用原理。

单级冲动式汽轮机

蒸汽在喷嘴中发生膨胀,压力由p0降至p1,流速从c0增至c1,蒸汽轮机模型设计制作,进口车模型报价,将蒸汽的热能转变为动能。蒸汽进入动叶栅后,改变流动方向,产生了冲动作用力使叶轮旋转作功,将蒸汽动能转变为转子的机械能。蒸汽离开动叶栅的速度降至c2。由于蒸汽在动叶栅中不膨胀,所以动叶栅前后压力相等,即p1=p2。

双列汽轮机工作原理

多级冲动式汽轮机

下图所示为一种具有三个冲动级的多级冲动式汽轮机。整个汽轮机的比焓降分别由三个冲动级加以利用。蒸汽进入汽缸后,在第一级喷嘴2中发生膨胀,压力由p0降至p1,汽流速度由co增至c1,然后进入第一级动叶栅3中作功,作功后流出动叶栅的汽流速度降至c2,由于蒸汽在动叶栅中不发生膨胀,动叶栅后的压力(即第一级后压力)即等于喷嘴后的压力p1,从第一级流出的蒸汽,再依次进入其后的两级并重复上述作功过程,最后从排汽管中排出。

作用原理

蒸汽的热能转变为动能的过程,不仅在喷嘴中发生,而且在动叶片中也同样发生的汽轮机,叫做汽轮机。



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