第二章多级汽轮机

1、多级汽轮机第一节 多级汽轮机的优越性及其特点第二节 进汽阻力损失和排汽阻力损失第三节 汽轮机及其装置的评价指标 第四节 轴封及其系统第五节 多级汽轮机的轴向推力及其平衡第六节 单排汽口凝汽式汽轮机的极限功率多级汽轮机的优越性及其特点多级汽轮机的优越性和存在的问题 多级汽轮机的效率大大提高 多级汽轮机的循环热效率大大提高 多级汽轮机的相对内效率明显提高 多级汽轮机的各级的比焓降较小，速比一定时的级的圆周速度和平均直径也较小，叶高损失减小，喷嘴流动效率较高。 多级汽轮机上面级的损失可以部分的被下一级利用，使全机相对内效率提高 多级汽轮机单位功率的投资大大减小 多级汽轮机存在的问题 增加了一些附加损

2、失，如隔板漏气损失 由于级数多，相应的增加了机组的长度和质量 由于新蒸汽和再热蒸汽温度的提高，对零件的金属材料的要求提高了 级数增加，零部件数目增加，使多级汽轮机的结构更为复杂，全机成本相应提高，但从单位功率的制造成本来说，多级汽轮机远低于单级汽轮机重热现象 多级汽轮机上一级损失造成的比熵增大将使后面级的理想比焓降增大，即上一级损失中的一小部分可以在以后各级得到利用，这种现象称为多级汽轮机的重热现象。重热热量使整个汽轮机的相对内效率大于各级的平均像对内效率，但不应得出重热系数越大整机效率越高的错误结论，因为重热系数的很少量增大是在级效率降低很多的前提下实现的，因此拟通过提高重热系数来提高整机效

3、率的想法是错误的，是行不通的。多级汽轮机个级段工作的特点 高压段 工作蒸汽的压力，温度很高，比容较小，通过该级段的蒸汽容积流量叫小，所需的通流面积也较小。而且在高压段级的反动度不大，当静动动叶根部间隙不吸汽，不漏汽时，根部反动度较小，平均直径处的反动度也就很小。各级的比焓降不大，比焓降的变化不大。可能存在的损失有喷嘴损失，动叶损失，余速损失，叶高损失，扇形损失，漏汽损失，叶轮摩擦损失，部分进汽损失，高压段比容较小，漏汽间隙不可能按比例减小，故漏气量相对较大，漏气损失较大；叶轮摩擦损失较大，此外高压段叶片高度相对较小，使叶高损失较大，高压段位于过热蒸汽区，所以没有湿汽损失，综上所述，高压段各级的

4、效率较低。低压段低压段的特点是蒸汽的容积流量较大，要求低压段具有很大的通流面积，因次叶片高度势必很大，为了避免叶高过大，不得不把低压段各级的喷嘴出口气流角度取得很大。级的反动度明显增大的原因，一方面是低压段叶片高度很大，保证叶片根部不出现负反动度，平均直径处的反动度较大，另一方面是级的比焓降大，为避免喷嘴出口气流速度超过临界速度而采用缩放喷嘴，只有增大级的反动度，才能增大动叶比焓降。低压 段容积流量大，叶轮直径大，圆周速度增大较快，为了有较高的级效率，各级应在最佳速比附近工作，此时各级的理想比焓降增大较快。 从低压段损失来看，余速损失较大，但各级的余速冻能一般可被下一级利用。工作于湿蒸汽区，湿

5、气损失较大，叶片高度大，漏气间隙所占比例小，故漏气损失较小，叶高损失也很小，蒸汽比容很大，叶轮摩擦损失很小，采用全周进汽，没有部分进汽损失。总之主要由于湿气损失大，使低压段的效率很低，特别是最后几级，效率降低的更多。中压段 中压段的情况位于高压段和低压段之间。该蒸汽的比容不像高压段那么很小，因此漏气损失较小，叶轮摩擦损失较小，叶片高度大，故叶高损失较小，一般为全周进汽，没有部分进汽损失，中压段不在湿蒸汽区，故没有湿气损失，级的余速动能一般可被下一级利用，由此可见中压段各级的级内损失较小，效率比高压段和低压段都高。为保证汽轮机的通流部分畅通，各级喷嘴和动叶高度沿蒸汽流动方向是逐渐增大的，故中压段

6、各级的反动度一般位于高压和低压段之间且逐渐增大。进汽阻力损失和排汽阻力损失（）进汽阻力损失 蒸汽进入汽轮机的第一级之前必须先经过主汽门，调节汽门和蒸汽室，经过这些机构时将产生压降，其中主汽门和调节汽门的压降最大，若忽略蒸汽通过进汽机构的散热损失，则蒸汽通过进汽机构的过程为一节流过程，即蒸汽通过进汽机构后虽有压力下降，但比焓值不变，由于节流的存在引起的理想比焓降损失，称为进汽阻力损失。 降低进汽阻力损失的主要方法：改善蒸汽在气门中的流动特性。排气阻力损失 进入汽轮机的蒸汽在作完功后，从末级动叶出来经排汽管排出，排气在排气管中流动时，由于摩擦，涡流，转向等阻力作用而有压力下降，这部分没做功的压将损

7、失，称为汽轮机的排气阻力损失。汽轮机及其装置的评价指标汽轮机的相对内效率 对没有回热抽汽，没有前后端轴封漏气损失和门杆漏汽的纯凝汽式汽轮机，整齐的实际比焓降和蒸汽的理想比焓降之比称为汽轮机的相对内效率，公式表达为：汽轮机的绝对内效率 蒸汽的实际比焓降与整个热力循环中加给1千克蒸汽的能量之比称为汽轮机的绝对内效率，公式为：汽轮机运行时，为了克服径向轴承和推力轴承的摩擦阻力，为了带动主油泵，为了带动调速器，都要消耗功率，这三项功率消耗之和称为汽轮机的机械损失。1千克蒸汽所具有的理想比焓降中有多少能量转换为电能，成为汽轮发电机组的相对电效率，它是评价汽轮发电机组工作完善程度的一个重要指标。每生产1度

8、电能所消耗的蒸汽量称为汽耗率，用d表示，每生产1度电能所消耗的热量称为能耗率，用q表示，mactmaciihh0.cmaciiahhhelmactelhPDd360010000elaelmactchhhq.03600)(3600轴封及其系统汽轮机中广泛采用齿形轴封阻挡各处的漏汽，在汽轮机的高压段（高中压缸）采用曲径轴封，在低压段(低压缸）采用光轴轴封。曲径轴封的工作原理 （ 汽封 ）（曲径汽封） 曲径轴封可以看成有许多狭小的通道及相间的小室串联而成，从侧面看，即为许多环形孔口和环形汽室。蒸汽从高压侧流向低压侧，通过环形孔口时，同流面积变小，蒸汽流速变大，压力降低，比焓值降低，当蒸汽进入环形汽室

9、时，同流面积突然变大，流速降低，气流转向，产生涡流，蒸汽流速降低近为零，但压力不变，蒸汽原来的动能变成热能，重新加到蒸汽中，轴缝中的散热量与汽流的总热量相比很小，可以忽略，故蒸汽的比焓值恢复到原来的数值，比熵值增大，蒸汽依次通过各轴封片都发生这样的过程。等流量曲线（芬若曲线）见课本113页。曲径轴封最后一片孔口的压差足够大时，气流速度可以达到与当地音速相等的临界速度，这是轴封的漏汽量达最大值，若把轴封的环形孔口看成是没有斜切部分的渐缩喷嘴，最后一片轴封孔口的气流速度在任何情况下都不可能超过临界速度，在其前面的各轴封孔口出的气流速度都小于临界速度，对于轴封而言，临界速度只能发生在最后一片孔口处，

10、因为等流量曲线上逆流方向各点对应的蒸汽绝对温度越来越高，而气流速度越来越低，当最后一片轴封孔口处为临界速度时，前面各片轴封孔口处的气流速度都必然小于临界速度。多级汽轮机的轴向平衡轴承 ， 推力轴承轴向推力 在轴流式汽轮机中，通常是高压蒸汽由一端进入，低压蒸汽由另一端流出，从整体来看，蒸汽对汽轮机转子施加了一个由高压端指向低压端的轴向力，使汽轮机转子有向低压端移动的趋势，这个力就称为转子的轴向推力。冲动式汽轮机的轴向推力，整个转子上的轴向推力主要是各级轴向推理的总和，包括作用在动叶上的轴向推力，作用在叶轮上的轴向推力以及作用在轴的凸肩处的轴向推力。反动式汽轮机的轴向推力，作用在通流部分转子上的轴向推力有下列三部分组成：作用在叶片上的轴向推力，作用在轮鼓锥形面上的轴向推力，作用在转子阶梯上的轴向推力轴向推力的平衡，在现代汽轮机中为了减小止推轴承所承受的推力，都尽可能设法使轴向推力得到平衡，主要采用下两种方法: 平衡活塞法 相反流动布置法单排