汽轮机部分汽机工作原理学习教案

1、会计学1汽轮机部分汽机工作汽轮机部分汽机工作(gngzu)原理原理第一页，共63页。22010122cchh2*10202tnnchch一、蒸汽(zhn q)在喷嘴中的膨胀过程22010122ttcchh第1页/共63页第二页，共63页。*0*p0*t0*h02200*0chh*1*012)(2ntthhhc 将初速度设为零的假想状态 称为滞止状态点，压力为 、温度 、焓 等。 则喷嘴能量方程和出口理想(lxing)速度为：第2页/共63页第三页，共63页。*22121)1 (22ntnhcch*112nthcc2、喷嘴出口实际速度 实际气体存在损失(snsh)，并非等熵过程，出口实际焓值大于

2、理想焓值，故实际速度小于理想速度 喷嘴损失(snsh)：第3页/共63页第四页，共63页。第4页/共63页第五页，共63页。 速度系数与喷嘴高度、叶型、汽道形状、表面粗糙度和前后压力等很多因素有关(yugun)，取值范围0.920.98，现代汽轮机可取0.97。B=55mmB=80mm高度(god)第5页/共63页第六页，共63页。 为有效完成能量转换(zhunhun)，喷嘴流出的汽流与旋转平面角度很小，因此导叶都是倾斜的。在出口形成一个三角区ABC，称为斜切部分。第6页/共63页第七页，共63页。二、蒸汽二、蒸汽(zhn q)在动叶栅中的流在动叶栅中的流动过程动过程1 1、动叶栅出口、动叶栅

3、出口(ch ku)(ch ku)速度三角形速度三角形第7页/共63页第八页，共63页。动叶的圆周(yunzhu)速度60md nu进口(jn ku)三角形出口(ch ku)三角形第8页/共63页第九页，共63页。112121cos2uccuw222222cos2uwwuc第9页/共63页第十页，共63页。2 2、 汽流作用汽流作用(zuyng)(zuyng)在动叶上的力在动叶上的力第10页/共63页第十一页，共63页。22buzFFF1122(coscos)uFG cc根据动量方程 汽流作用在动叶上的周向分力(fnl)（转动力）轴向分力(fnl)（轴向推力）1212()()zzzbFG ccA

4、 pp总作用力第11页/共63页第十二页，共63页。1122(coscos)uuPF uGu cc三、轮周功率三、轮周功率(gngl)(gngl)周向力每秒钟所做的功222212211()()2uPGccww冲动(chngdng)作用反动(fndng)作用第12页/共63页第十三页，共63页。tww22四、动叶中实际四、动叶中实际(shj)热热力过程力过程动叶出口(ch ku)理想相对速度动叶出口(ch ku)实际相对速度动叶损失：22222wwhtb*22bthw第13页/共63页第十四页，共63页。0uuNE21unbc 220202022tccEuhu五、级的轮周效率五、级的轮周效率(x

5、io l)2222cch 某一级所做的轮周功Nu与所该级应当释放的理想能量E0之比称为(chn wi)级的轮周效率。余速损失理想能量E0 或第14页/共63页第十五页，共63页。 0为本级利用上一级的余速份额(fn )， 2为本级被下一级利用的份额(fn )。六、最佳速度比 余速损失是影响轮周效率的主要因素，c2最小时的余速损失最小。1、纯冲动级（ 分三种情况）第15页/共63页第十六页，共63页。cxu212cos11)(xop 上图为C1一定的前提下，给出的三种不同的圆周速度。比较得到，只有(zhyu)选定的使2 =90， C2才最小。此时速度比则冲动级最佳速比“轴向排汽，效率最高”2co

6、s12c第16页/共63页第十七页，共63页。 同样(tngyng)的方法可以得到反动级和复速级的最佳速比反动级复速级1cos1)(xop4cos11)(xop第17页/共63页第十八页，共63页。七、汽轮机的级内损失和效率七、汽轮机的级内损失和效率 蒸汽热能蒸汽热能机械能的过程中，存在各种各样的能量损失机械能的过程中，存在各种各样的能量损失1 1、喷嘴、喷嘴(pnzu)(pnzu)损失损失hnhn和动叶损失和动叶损失hbhb（叶型损失）；（叶型损失）；属于叶型损失有三种属于叶型损失有三种 (1) (1)附面层中的摩擦损失；附面层中的摩擦损失； (2) (2)附面层脱离引起的涡流损失；附面层脱

7、离引起的涡流损失； (3) (3)尾迹损失。尾迹损失。第18页/共63页第十九页，共63页。第19页/共63页第二十页，共63页。第20页/共63页第二十一页，共63页。第21页/共63页第二十二页，共63页。第22页/共63页第二十三页，共63页。八、级的相对内效率(xio l)和内功率 考虑了各项损失后，级的实际热力过程曲线如图示。第23页/共63页第二十四页，共63页。hhhhhhhhhhhhEhctcxeflbntii21*2*0级的内功率 级的对内效率 扭叶片不考虑(kol)扇形损失，全周进汽不考虑(kol)部分进汽损失等。iihGP3600/iihDP第24页/共63页第二十五页，

8、共63页。itiHGPcxu11第25页/共63页第二十六页，共63页。 按压力高低顺序排列的若干级组成。常见的有多级冲动式汽轮(q ln)机和多级反动式汽轮(q ln)两种。 级数多，每一级焓降较小，但总体较大，增加了单机功率，保证了每一级工作在最佳速比附近。一、多级汽轮机的工作(gngzu)过程第26页/共63页第二十七页，共63页。第27页/共63页第二十八页，共63页。第28页/共63页第二十九页，共63页。第29页/共63页第三十页，共63页。第30页/共63页第三十一页，共63页。iiittPHPHimtiieteeiempppppppp三、汽轮机及其装置三、汽轮机及其装置(zhu

9、ngzh)的效率的效率第31页/共63页第三十二页，共63页。eelgppegimgtiieeeltelelpppppppp3、汽轮发电机组的相对电效率：输出能量（除去铜损、铁损、机械损失）与输入能量（转子(zhun z)能量）之比 发电机的效率 与容量及冷却方式有关，一般大机组可达97-99% 相对电效率第32页/共63页第三十三页，共63页。3600:gmitelgmitelHDpHGp或第33页/共63页第三十四页，共63页。tgmitelaeltmiteaetiaitthhhhQH绝对电效率：轴端功率绝对有效效率绝对内效率：朗肯循环效率：给水排汽)(000（二）绝对效率（整个热力循环）

10、（二）绝对效率（整个热力循环） 绝对效率绝对效率 考虑整个热力循环，以考虑整个热力循环，以Q0Q0为输入能量，汽轮为输入能量，汽轮(q ln)(q ln)发电机组不同功率为输出的一组效率；发电机组不同功率为输出的一组效率； 循环热效率循环热效率 以汽轮以汽轮(q ln)(q ln)机理想焓降为输出的效率机理想焓降为输出的效率 第34页/共63页第三十五页，共63页。gmitelgmitelHpDdHpD36003600第35页/共63页第三十六页，共63页。)()(3600)(3600)()(0000000rrrfwaelfweltfwelfwelhhDDhhdqhhHhhdphhDpQq对于

11、中间再热机组：第36页/共63页第三十七页，共63页。gmitsaelsselCC第37页/共63页第三十八页，共63页。套装转子(zhun z)才有轮毂 第38页/共63页第三十九页，共63页。第39页/共63页第四十页，共63页。第40页/共63页第四十一页，共63页。 设计值设计值 设计所依据的参数；设计所依据的参数； 设计工况设计工况 运行运行(ynxng)(ynxng)参数保持设计参数；参数保持设计参数； 变工况变工况 偏离设计工况。偏离设计工况。一、级组的变工况一、级组的变工况 临界速度临界速度 当气体通过管子或喷嘴时，在一定的上游压力下，流速随着下游压力的减少而增加。但当管内及喷

12、嘴喉部流速达到在此状态下的压力波传播速度（即音速）时，无论下游压力如何再降低而流速仍然不变。当气体通过管子或喷嘴时，在一定的上游压力下，流速随着下游压力的减少而增加。但当管内及喷嘴喉部流速达到在此状态下的压力波传播速度（即音速）时，无论下游压力如何再降低而流速仍然不变。第41页/共63页第四十二页，共63页。01022202212011TTPPPPGG22202212011PPPPGG汽轮机级和级组的流量(liling)与参数的关系第42页/共63页第四十三页，共63页。01010010110pTGGpTpGGp 对于凝汽轮机，级组较多时(dush)， 和 通常很小，可简化忽略忽略(hl)(h

13、l)温度温度凝汽式汽轮机各级级前压力与流量成正比（不适用于末级）凝汽式汽轮机各级级前压力与流量成正比（不适用于末级）202PP20121PP第43页/共63页第四十四页，共63页。01010010110pTGGpTpGGp 最末一级始终处于临界状态(ln ji zhun ti)，则各级级前压力与流量成正比（末级应考虑温度修正）2、变工况前后级或级组均达到临界状态 一般(ybn)情况下，末级首先达到临界状态。忽略温度第44页/共63页第四十五页，共63页。第45页/共63页第四十六页，共63页。012102221001,PPPPPPPP第46页/共63页第四十七页，共63页。第47页/共63页第

14、四十八页，共63页。第48页/共63页第四十九页，共63页。三、汽轮机功率调节三、汽轮机功率调节(tioji)方式及调节方式及调节(tioji)级变工况级变工况3600iimgD HPel 第49页/共63页第五十页，共63页。节流调节节流调节 缺点：低负荷节流损失大，理想焓降降低缺点：低负荷节流损失大，理想焓降降低(jingd)(jingd)大；大；优点：无调节级，结构简单，成本低，温度变化优点：无调节级，结构简单，成本低，温度变化 小，负荷适应性较好。小，负荷适应性较好。喷嘴调节喷嘴调节优点：部分负荷下，效率高于节流调节；优点：部分负荷下，效率高于节流调节；缺点：部分进汽，额定功率下，效率

15、比节流稍低；缺点：部分进汽，额定功率下，效率比节流稍低； 各级温度变化大，热应力较大，负荷适应性各级温度变化大，热应力较大，负荷适应性 差。差。第50页/共63页第五十一页，共63页。滑压调节滑压调节1 1、提高机组、提高机组(jz)(jz)运行的可靠性和机动性；运行的可靠性和机动性；2 2、提高机组、提高机组(jz)(jz)在部分负荷下运行的经济性。在部分负荷下运行的经济性。第51页/共63页第五十二页，共63页。四、蒸汽参数变化汽轮机工作的影响四、蒸汽参数变化汽轮机工作的影响1 1、初压变化（初温、背压不变）、初压变化（初温、背压不变）（1 1）初压升高较多，热力过程线左移，后面级蒸汽湿度

16、）初压升高较多，热力过程线左移，后面级蒸汽湿度(shd)(shd)增加，末级工作条件恶化；流量增加使动叶应力增加，可能超过许用应力；增加，末级工作条件恶化；流量增加使动叶应力增加，可能超过许用应力；（2 2）初压降低较多，为保证功率，增加流量，使末几级超过负荷运行；轴向推力增加；）初压降低较多，为保证功率，增加流量，使末几级超过负荷运行；轴向推力增加；第52页/共63页第五十三页，共63页。2、初温变化（初压、背压不变）（1）初温增加较多，蠕变加快，许用应力大大下降；（2）初温降低较多，减小了各级焓降，反动度增大，转子轴向推力增大；如果(rgu)为保证功率增加流量，也会使末几级应力增加；第53

17、页/共63页第五十四页，共63页。3、背压变化（初温、初压不变）（1）背压升高较多时（真空恶化），使排汽温度升高，使排汽室的膨胀量过分增大。若低压轴承座与排汽缸为一体，将使低压转子中心线抬高，引起机组强烈振动。背压升高，轴向推力随末几级的反动度增加而增加；（2）背压降低较多，导致末级焓降增大，如末级处于(chy)超音速状态，对经济性不利；如末级处于(chy)亚音速状态，则导致末级过负荷，因此应限制流量。第54页/共63页第五十五页，共63页。第55页/共63页第五十六页，共63页。动叶的圆周动叶的圆周(yunzhu)(yunzhu)速度速度60md nu第56页/共63页第五十七页，共63页。

18、ttHQhq第57页/共63页第五十八页，共63页。热力过程线逐渐向右偏移，因热力过程线逐渐向右偏移，因为等压线斜率随温度的增大而为等压线斜率随温度的增大而增大，等压线呈扩散增大，等压线呈扩散(kusn)(kusn)状，后面各级的理想焓降因而状，后面各级的理想焓降因而有所增大的现象；有所增大的现象；第58页/共63页第五十九页，共63页。112121cos2uccuw)sinarcsin(1111wcbthww2212tww2222222wwhtb二、蒸汽二、蒸汽(zhn q)在动叶栅中的流在动叶栅中的流动过程动过程第59页/共63页第六十页，共63页。112121cos2uccuw)sinarcsin(1111wcbthww2212tww2222222wwh