多级汽轮机资料

1、2.1,多级汽轮机的特点,多级汽轮机是提高机组功率和效率、实现抽汽回热和中间再热的,必然结果,性能特点,循环效率提高蒸汽参数提高、焓降增大、实现抽汽回热和中间再,热,相对内效率提高合理分配各级焙降使之在最佳速比附近工作；大,多数级的余速得到利用；平均焓降减小，可使级的平均直径减小,提高叶片高度；因存在重热现象，前级产生的损失部分地被下级利,用,单位功率的投资减小,重热和重热系数,在水蒸汽的焓,熵图上，等压线沿熵增方向逐渐扩张，即,2.1,多级汽轮机的特点,等压线间的理想焓降随熵增而增大。这种由熵增损失产生的各级,理想焓降之和大于整机理想焓降的现象称为多级汽轮机的重热现象,重热系数,a,各级理想

2、焓降之和大于整机理想焓降的增量与整机,理想焓降的比，即,重热利用是以熵增损失为代价，只是利用了上级损失中的部分能,量，即减小上级损失产生的影响，但总的结果机组的次序是下降的,由于级的焓降决定于最佳速比，在计及重热后，整机的级数增多,多级汽轮机的结构与工作特征,蒸汽在多级汽轮机中膨胀作功，压力和温度降低、比容增大，导,致沿蒸汽膨胀流程的通流面积增大，使汽轮机通流部分的结构和工,作特征沿蒸汽流程发生很大变化。沿蒸汽流程平均直径和叶片高度,T,t,t,T,t,h,h,a,h,2.1,多级汽轮机的特点,增大，反动度呈逐级增大势态。蒸汽比容的减小，漏汽损失的相对,比例呈逐级下降。叶片的增长，二次流损失呈

3、下降趋势，但叶型损,失相对增大。对中间再热机组，漏汽及二次流损失较大，加上调节,级部分进汽，高压缸效率最低，中压缸的工况较好，故效率最高,蒸汽,参数,汽缸,汽缸,受力,容积,流量,叶片,型式,平均,直径,级,焓,降,反,动,度,主,要,损失,效率,功率,高,压,缸,高温,高压,多层缸,较厚,压力,热应,力,小,较短,直叶,微弯,小,小,较小,叶高,漏汽,部分,较低,不足,1/3,中,压,缸,高温,中压,多层,较薄,压力,热应,力,中,扭叶,较长,中,中,中等,漏汽,较高,大于,1/3,低,压,缸,低温,低压,多层,薄,压力,热应,力,大,扭叶,长,大,大,较大,湿汽,稍低,近,1/3,2.1,

4、多级汽轮机的特点,28,45,27,23,44,33,18,32,50,0,20,40,60,80,100,1,D,1,1,ABB ,e,2,D,e,t,e,D,1,e,2.2,进排汽损失和机组性能评价,2.2.1,系统特征,新蒸汽经电动主汽门、自动主汽门和调节汽门进入汽轮机，膨胀作,功后由高压缸排汽回到锅炉再热器中加热，经中压主汽门和中压调,节汽门到中、低压缸中继续膨胀作功，再由低压排汽口排向凝汽器,蒸汽在汽轮机本体之外流道中的流动必然产生损失，将使机组的效,率下降。这些损失归结为进汽损失和排汽损失两部分。主要特征是,汽流的沿程摩擦、转向和涡流损失三方面,2.2.2,进汽损失,蒸汽的进汽机构

5、通道上流动过程简化为绝热等焓过程。进汽损,失定义为由进汽机构流动损失所产生的整机理想焓降减小的部分,为计算方便，通常用压损占新汽压力的百分数来表示，损失的大小,取决于汽流速度和主汽门及调门的空气特性。对高压进汽部分，压,损,0,0.03,0.05,p,p,2.2,进排汽损失和机组性能评价,对于再热管道及再热器，压损,2.2.3,排汽损失,排汽部分通常做成蜗壳扩散式，并内装导流环，尽可能使排汽的,余速动能转变为压力能，补偿流动产生的损失。排汽管内的流动主,要表现为流动压降损失、动能损失转变为热能和降速扩压,排汽损失通常用汽轮机未级动叶出口静压与凝汽器喉部静压差表示,由能量平衡得,排汽总损失,进入

6、凝汽器的蒸汽动能和排汽通道的流动压力损失,即,静压恢复系数,排汽通道出口、进口静压差与末级动叶出口蒸汽,动能之比。即,0,0.12,0.15,r,p,p,2,2,1,1,1,1,1,2,2,2,0,2,2,p,c,p,c,2,1,2,2,0,2,c,2,1,2,1,1,1,2,ex,p,p,c,2.2,进排汽损失和机组性能评价,能量损失系数,排汽通道总损失与末级动叶出口蒸汽动能之比,即,由,可知,当,回收压头正好补偿流动损失压头,当,余速动,能全部转变为静压头,当,部,分汽流动能转变为压力能,当,扩压,回收的压力不足以弥补沿,程阻力损失,2,1,1,1,2,ex,c,1,ex,ex,0,1,e

7、x,ex,1,0,ex,ex,0,1,ex,ex,0,1,ex,ex,2.2,进排汽损失和机组性能评价,2.2.4,性能评价指标,汽轮机性能评价指标分绝对效率和相对效率两种。以整机理想焓,降为基础的效率是相对效率，而以单位质量蒸汽在热力循环中所吸,收热量为基础的效率是绝对效率。相对效率又分整机相对内效率和,缸相对内效率,相对内效率,有效焓降与理想焓降之比,绝对内效率,有效焓降与循环吸热量之比,循环热效率,理想焓降与循环吸热量之比,显然,提高绝对内效率的途径,是增大循环热效率和相对内效率,机械效率,汽轮机轴端输出功率与内功率之比,0,T,i,a,i,c,h,h,h,0,T,t,t,c,h,h,h

8、,a,i,t,i,T,i,i,T,t,h,h,e,m,i,P,P,2.2,进排汽损失和机组性能评价,2.2,进排汽损失和机组性能评价,机械效率描述了轴承摩擦、主油泵等的功率消耗,发电机效率,发电机功率输出与汽轮机轴端功率之比,发电机损失主要是机械损失,机械摩擦和风扇功耗,和电气损失,励,磁功耗、铁损、铜损,汽轮发电机组相对电效率,汽轮发电机组绝对电效率,汽耗率,机组发出,1KW,h,电量所消耗的蒸汽量，用下式表示,汽耗率并不能完整地表示机组经济性的优劣。回热抽汽机组的汽,耗率大于非回热抽汽机组，但前者的循环效率高于后者,热耗率,机组发出,1KW,h,电量所消耗的热量，用下式表示,g,el,e,

9、P,P,el,i,m,g,el,t,i,m,g,0,1000,3600,mac,el,t,el,d,kg,kW,h,D,P,h,0,0,3600,mac,c,c,t,el,q,d,h,h,h,h,h,2.2,进排汽损失和机组性能评价,对中间再热机组,煤耗率,机组发出,1KW,h,电量所消耗的标煤量,标准煤,g/KW,h,1kg,标准煤发热量为,7000Kcal,发电煤耗、供电煤耗,0,0,r,D,c,r,r,D,q,d,h,h,h,h,2.3,多级汽轮机的轴向力及其平衡,2.3.1,轴向力的计算,转子上的轴向推力包括作用在动叶上汽流力和压差力、叶轮两侧,的压差力和转子凸肩上压差力三个方面,动叶

10、上的轴向力,动叶上的汽流力正比于流量和级的反动度及动,叶的有效作用面。即,其中,叶轮上的轴向力,压力反动度,动叶前后压差与级压差的比值,在,h-s,图上，同一压差的焓降随压力降低而增大，故压力反动度,小于焓降反动度，用焓降反动度替代压力反动度计算轴向偏于安全,叶轮上的轴向力决定于叶轮两侧的压差。而压差的大小决定于隔,板漏汽,平衡孔漏汽,和叶根漏汽,的平衡，以及动叶根部,I,II,III,z,z,z,z,F,F,F,F,1,2,s,z,z,z,F,F,A,p,p,2,2,1,1,2,2,1,1,s,in,s,in,s,in,s,in,s,z,m,m,F,w,w,c,c,t,t,1,2,0,2,p

11、,p,p,p,p,11,G,12,G,13,G,2.3,多级汽轮机的轴向力及其平衡,汽流产生的抽汽效应和叶轮旋转产,生的泵浦效应。三者的流量决定于,隔板与叶轮空间的压力,叶轮反动度,漏汽量计算,隔板漏汽量,计算按汽封漏汽计算,公式计算,平衡孔漏汽量,计算采用不可压缩,流体的流量计算公式计算,d,p,2,0,2,d,d,p,p,p,p,11,G,2,2,2,2,2,d,l,l,d,p,p,G,A,v,12,G,1,1,0,1,2,l,d,l,d,A,p,p,G,v,z,2.3,多级汽轮机的轴向力及其平衡,其中,动叶根部漏汽量,按不可压缩流体流量计算公式计算，即,动叶根部轴向间隙静压、抽汽、泵浦效

12、应的等效压差,抽汽效应,喷嘴中流出的高速汽流在叶根处对隔板与叶轮间腔室,内的蒸汽产生抽吸作用，其效应相当于增大腔室中的压力,抽汽效应反动度,抽汽效应产生的压差与级压差的比值,泵浦,pumping,效应,高速旋转的叶轮带动周围蒸汽旋转运动,离心力使部分蒸汽产生指向叶根的径向运动，增大了叶根两侧的压,差,泵浦效应反动度,泵浦效应产生的压差与级压差的比值,3,3,3,2,r,l,l,d,p,G,A,v,2,0.3,0.45,l,3,0.4,l,13,G,0,2,c,c,p,p,p,r,p,0,2,b,b,p,p,p,2.3,多级汽轮机的轴向力及其平衡,从而有,即,通过流量平衡求得,2.3.2,轴向推

13、力的平衡,轴向推力的平衡主要由蒸汽膨胀的对称反流布置和设置平衡活,塞实现的。对于冲动式为主的汽轮机，因叶轮两侧的压差较小，通,常采用高、中压缸对置，低压缸双分流布置基本上平衡轴向推力,其余部分由推力轴承来承担；对反动式机组，高、中压缸转子采用,鼓式结构，减小叶轮的轴向推，除采用高、中压对置布置外，还在,高、中压缸转子上增设平衡活塞，减小转子上的净轴向推力,1,r,r,d,c,b,p,p,p,p,p,0,2,r,r,d,c,b,p,p,p,或,d,d,p,2.3,多级汽轮机的轴向力及其平衡,2.4,轴封及轴封系统,轴封,在汽缸两端转子穿出处，转子与汽缸间的汽封,作用是减小,漏汽损失，防止蒸汽外逸

14、和空气内漏,汽轮机中汽封有隔板汽封，叶根及叶顶汽封、轴端汽封和门杆汽封,主要型式：曲径式汽封，平齿汽封、蜂窝式,2.4.1,工作原理和计算,原理,蒸汽在汽封中的流动当作绝热等焓过程。蒸汽在流经汽封,片时节流加速，然后在腔室中产生涡流，将汽流动能转变为热能,随压力降低，蒸汽比容增大，故对相同结构的汽封，汽流速度是逐,级增大。又因膨胀后焓值变小、音速降低，因此在汽封中如果出现,超临界流动，只能在最后一个汽封片处出现,漏汽量计算,漏汽量计算分亚临界和超临界两种工况,亚临界,亚临界工况的漏汽量采用不可压缩流动方程，汽流通过,2.4,轴封及轴封系统,2.4,轴封及轴封系统,孔口的流速为,对应的流量为,由

15、于等焓线上压力与比容的乘积为常数，从而求得腔室压力与前后,压差的关系,由递推关系，得亚临界时通过汽封的蒸汽量,临界,临界工况时，将最后一个孔口当作喷嘴。由临界流量计算,公式得通过最后一个孔口的漏汽量为,因最后道汽封前均为亚临界，由前亚临界漏汽量计算公式求得末道,前压力,判定是否临界的准则,2,x,x,p,c,1,2,2,l,l,l,x,x,l,l,x,l,l,x,G,A,c,A,p,A,p,2,1,0,2,l,x,l,l,G,p,p,A,p,2,2,0,0,0,z,l,l,l,p,p,G,A,zp,1,1,0.6672,l,c,l,l,z,z,G,A,p,1,0,1,1,0.445,1,z,p

16、,p,z,1,0,0.82,0.546,1.246,z,z,p,p,p,z,2.4,轴封及轴封系统,因而，漏汽量,临界压比与汽封齿数有关，齿数愈多，临界压比愈小。亚临界的漏,汽量小于临界工况。减小漏量的措施应采用小的汽封间隙和增加汽,封齿数，以及采用新型高效汽封,流量系数,流量系数决定于汽封的结构形状，对曲径式汽封有一,组试验曲线，对光轴则还应加上一个修正系数。减小流量系数的途,径是增大汽封腔室的动能损耗,2.4.2,轴封系统,作用,在任何运行工况下保证蒸汽不外泄、空气不内漏，同时,回收泄漏蒸汽的热能和组织汽流冷却的转子轴端,系统组成,轴封系统由轴封、供汽母管及均压箱、轴封调节器,轴封加热器和轴封抽汽器等组成。轴封系统的型式有外供汽式和自,0,0,1.246,l,c,l,l,p,G,A,z,2.4,轴封及轴封系统,密封式两种，不同制造厂采用不同的轴封系统和轴封汽流组织方式,轴封分成多段多室，与大气环境接近的腔室的压力由抽汽器或风,机维持略低于大气压力，紧邻的腔室压力由压力调节器维持略高于,大气压力，从而保证蒸汽不外泄、空气不内漏。高压缸因压力较高,轴封的段数较多，其中高压段的漏汽被引作回热抽汽,自密封式轴封系统,轴封主要由三段二室组成