2.1.2 汽轮机国内外发展情况
汽轮机也称蒸汽透平发动机,是一种旋转式蒸汽动力装置,高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上,使装有叶片排的转子旋转,同时对外做功。汽轮机是现代火力发电厂的主要设备,也用于冶金工业、化学工业、舰船动力装置中。
公元1世纪,亚历山大的希罗记述的利用蒸汽反作用力而旋转的汽转球,又称为风神轮,是最早的反动式汽轮机的雏形。1629年,意大利的G.德布兰卡提出由一股蒸汽冲击叶片而旋转的转轮。1882年,瑞典的C.G.P.德拉瓦尔制成第一台5马力(3.67kW)的单级冲动式汽轮机。1884年,英国的C.A.帕森斯制成第一台10马力(7.35kW)的单级反动式汽轮机。1910年,瑞典的容克斯脱莱姆(Ljungstrr m)兄弟制成辐流的反动式汽轮机。
19世纪末,瑞典的C.G.P.德拉瓦尔和英国的C.A.帕森斯分别创制了实用的汽轮机。C.G.P.德拉瓦尔于1882年制成了第一台5马力(3.67kW)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,已很少采用。
20世纪初,法国的A.拉托和瑞士的H.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。C.A.帕森斯在1884年取得英国专利,制成了第一台10马力的单级反动式汽轮机,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C.G.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,在第一列动叶后在气缸上装有导向叶片,将气流导向第二列动叶。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。
世界上生产冲动式汽轮机的企业有美国通用公司(GE)、英国通用公司(GEC)、日本的东芝(TOSHIBA)和日立等。制造反动式汽轮机的有美国西屋公司(WH)、日本三菱、英国帕森斯公司、法国电器机械公司(CMR)、德国西门子公司(SIEMENS)等。
中国汽轮机发展起步比较晚。1955年上海汽轮机厂制造出第一台6MW汽轮机。1964年哈尔滨汽轮机厂第一台100MW机组在高井电厂投入运行;1972年第一台200MW汽轮机在朝阳电厂投入运行;1974年第一台300MW机组在望亭发电厂投入运行。20世纪70年代进口了10台200~320MW机组,分别安装在了陡河、元宝山、大港、清河发电厂。70年代末国产机组占到总容量的70%。1987年采用引进技术生产的300MW机组在石横电厂投入运行;1989年采用引进技术生产的600MW机组在平圩电厂投入运行;2000年从俄罗斯引进的两台超临界800MW机组在绥中电厂投入运行。
上海汽轮机厂是中国第一家汽轮机厂,在1995年开始与美国西屋电气公司合作成立了STC,1999年德国西门子公司收购了西屋电气公司发电部,STC相应股份转移给西门子公司。哈尔滨汽轮机厂1956年建厂,先后设计制造了中国第一台25MW、50MW、100MW和200MW汽轮机,80年代从美国西屋公司引进了300MW和600MW亚临界汽轮机的全套设计和制造技术,于1986年成功制造了中国第一台600MW汽轮机,自主研制的三缸超临界600MW汽轮机已经投入生产。东方汽轮机厂1965年开始兴建,1971年制造出第一台汽轮机,主力机型为600MW汽轮机。北京北重汽轮电机有限责任公司作为后起之秀,以300MW机组为主导产品,它是由始建于1958年的北京重型电机厂通过资产转型在2000年10月份成立的又一大动力厂,2台600MW汽轮机也已经投入生产。中国四大动力厂以600MW和1000MW机组为主导产品。