汽轮机第二章

1、第二章第二章 多级汽轮机多级汽轮机2 21 1 多级汽轮机的特点与损失多级汽轮机的特点与损失一、多级汽轮机的工作过程一、多级汽轮机的工作过程二、多级汽轮机的优点二、多级汽轮机的优点（一）多级汽轮机的效率大大提高（一）多级汽轮机的效率大大提高1.多级汽轮机的循环热效率大大提高多级汽轮机的循环热效率大大提高现代多级汽轮机（2 2） 在一定条件下，多级汽轮机的余速动能可以全部在一定条件下，多级汽轮机的余速动能可以全部 或部分地被下一级利用或部分地被下一级利用（3 3） 多级汽轮机各级的比焓降较小，速比一定时级的多级汽轮机各级的比焓降较小，速比一定时级的 圆周速度和平均直径较小，所以在容积流量相同圆周

2、速度和平均直径较小，所以在容积流量相同 的条件下，喷嘴出口高度增大，叶高损失减小，的条件下，喷嘴出口高度增大，叶高损失减小， 喷嘴流动效率较高。喷嘴流动效率较高。（4 4） 多级汽轮机前面级的损失可以部分地被下面各级多级汽轮机前面级的损失可以部分地被下面各级 利用，使全机相对内效率提高利用，使全机相对内效率提高（1 1） 多级汽轮机各级都在最佳速比附近工作多级汽轮机各级都在最佳速比附近工作2.2.多级汽轮机的相对内效率明显提高多级汽轮机的相对内效率明显提高（二）多级汽轮机单位功率的投资大大减小（二）多级汽轮机单位功率的投资大大减小存在的问题存在的问题：（1 1）增加了一些附加损失）增加了一些附

3、加损失 （2 2）由于级数多，相应地增加了机组的长度和质量）由于级数多，相应地增加了机组的长度和质量 （3 3）由于新蒸汽与再热蒸汽温度的提高，多级汽轮机）由于新蒸汽与再热蒸汽温度的提高，多级汽轮机 高中压缸前面若干级的工作温度较高，对零部件高中压缸前面若干级的工作温度较高，对零部件 的金属材料要求提高了的金属材料要求提高了（4 4）级数增加，零部件增多，使多级汽轮机的结构更）级数增加，零部件增多，使多级汽轮机的结构更 为复杂，全机制造成本提高为复杂，全机制造成本提高较小角口高度，喷嘴出口汽流为保证喷嘴有足够的出1) 1，级的反动度一般不大冲动式汽轮机的高压段)2变化也不大降的级的比焓降不大，

4、比焓在高压段的各级中，各)3部分进汽损失等叶轮摩擦损失，扇形损失，漏气损失，余速损失，叶高损失，损失，动叶损失，在的级内损失有：喷嘴高压段各级中，可能存)4小小小小小topmhcxudGv11)(变化小变化小变化小tmhdv1.1.高压段高压段(效率相对较低)三、多级汽轮机各级段的工作特点三、多级汽轮机各级段的工作特点，反动式汽轮机的一般冲动式汽轮机的2014141111back取得相当大，喷嘴出口汽流角为了避免叶片高度太大1) 1显增大级的反动度在低压段明)2比焓降增大较快）低压段中各级的理想3摩擦损失很小很小，叶高损失很小，较大，漏气损失速损失较大，湿汽损失）低压段中的损失：余4uunnP

5、cllAGv大为使大大很大1;即不至于过大，需要大，为使）很大；）,211btnhchl较快较快（较快大大topmhcxudGv11)2.2.低压段低压段back3.3.中压段中压段我国电站典型我国电站典型600MW汽轮机基本特点汽轮机基本特点平圩电厂石洞口北伦港邹县电厂型号厂家N600-16.7/537/537哈汽D4Y454瑞士ABBTC4F-33.5日本东芝DH-600-40-T东汽（日立技术）主汽压力16.5724.216.5616.7汽轮机级数高压缸1单列调节级+10反动级1单列调节级+21反动级1单列调节级+7压力级1单列调节级+6压力级中压缸29反动级217反动级26压力级5个压

6、力级低压缸22 7反动级22 5反动级22 7压力级22 7压力级合计57级76级48级40级四、重热现象和重热系数四、重热现象和重热系数1.1.重热现象：上一级损失造成比熵重热现象：上一级损失造成比熵的的增大将使后面级的理想比焓降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中得到利用增大，即上一级损失中的一小部分可以在以后各级中得到利用第二级理想比焓降变为第二级理想比焓降变为第二级理想比焓降第二级理想比焓降1231211kktpkhRTkp1231211kktpkhRTkp2211tthhTT，所以由于2.2.重热系数重热系数假设汽轮机各级的相对内效率相等，则有：假

7、设汽轮机各级的相对内效率相等，则有：2211titilevihhhh，即2211tleviitleviihhhhtilevitlevittleviiiiihHhhhhhHH）（，表示全机的有效比焓降用212121tttthhHH为：总的理想比焓降若各级没有损失，全机ttHh由于重热现象的存在，timaciHH为：此时全机的相对内效率）（则有：111levimacitttttittilevimaciHHhHhHHhH重热系数tttHHh分热量。中被后面利用了的小部失热量，表示前面级的损即为多级汽轮机的重获mactthh提高汽轮机效率的根本途径是提高各级的相对内效率提高汽轮机效率的根本途径是提高各

8、级的相对内效率重热系数的影响因素：重热系数的影响因素：（1 1）多级汽轮机各级的效率）多级汽轮机各级的效率（2 2）多级汽轮机的级数）多级汽轮机的级数（3 3）各级的初参数）各级的初参数五、进汽阻力损失和排汽阻力损失五、进汽阻力损失和排汽阻力损失（一）进汽阻力损失（一）进汽阻力损失tH理想比焓降变为由于节流的存在，全机ttmacHHh进汽损失：减少进汽损失的措施：减少进汽损失的措施：限制蒸汽流速限制蒸汽流速改善蒸汽在汽门中的流动特性改善蒸汽在汽门中的流动特性tH比焓降为流，全机的理想如果没有进汽机构地节tH0P0PtHcPcPtH （二）排汽阻力损失（二）排汽阻力损失排汽阻力损失：排汽在排汽管

9、中流动时，由于摩擦、涡流、转向等阻力排汽阻力损失：排汽在排汽管中流动时，由于摩擦、涡流、转向等阻力作用而有压力降落，这部分没有做功的压降作用而有压力降落，这部分没有做功的压降损失，称为汽轮机的排汽阻力损失。损失，称为汽轮机的排汽阻力损失。动叶出口的静压表示凝汽式汽轮机末级cp表示凝汽器喉部的静压cpccppp排汽阻力损失：ttHH理想比焓降kPapcpcexc2100为凝汽器喉部压力于凝汽式机组排汽管出口压力，对排汽管中汽流速度排汽管的阻力系数cexpctH0P0PtHcPcPtH 2 22 2 汽轮机及其装置的评价指标汽轮机及其装置的评价指标1.1.汽轮机的相对内效率：汽轮机的相对内效率：t

10、iiHH汽轮机的内功率：汽轮机的内功率：ititiHGHDP006 . 32.2.机械效率：机械效率：imimiiemPPPPPPP13.发电机效率发电机效率111003.6eeegetimtimPPPPDHGHeggPP1或4.汽轮发电机组的相对电效率汽轮发电机组的相对电效率1eimg 110eetPGH5.汽轮发电机组的绝对电效率汽轮发电机组的绝对电效率1. 110tea etetimgcHhh 6.汽耗率汽耗率01110003600/()eteDdkgkW hPH7.热耗率热耗率001, 13600()3600()k / khcctea ehhqd hhJWH（）（中间再热机组：hk/k

11、)()(00WJhhDDhhdqrrrc2 23 3 多级汽轮机的轴向推力及其平衡多级汽轮机的轴向推力及其平衡一、冲动式汽轮机的轴向推力一、冲动式汽轮机的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，使汽轮机转体看，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。子有向低压端移动的趋势，这个力就称为转子的轴向推力。作用在动叶上的轴向推力、作用在叶轮面上的轴向推力以作用

12、在动叶上的轴向推力、作用在叶轮面上的轴向推力以及作用在轴的凸肩处的轴向推力三部分组成及作用在轴的凸肩处的轴向推力三部分组成p0p1p2pdZF力作用在动叶上的轴向推. 1度的改变所产生的汽流在动叶中轴向分速和是由动叶前后的静压差力作用在动叶上的轴向推ZF)()sinsin(212211ppldccGFbmZ)(20212021pppppppppppp于是：压力反动度)(20ppdFpmZ则：)(20ppFmZpmZF向推力作用在叶轮轮面上的轴. 22222212)(4)(4pdldpdldFbmdbmZ)()(4,22221ppdldFddddbmZ则上式可以化为：径相同，即如果叶轮两侧的轮毂

13、直)()(42022202ppdldFppppdbmZddd：叶轮反动度)(20ppFdZ)(;20mmppFZpdp又动叶根部漏汽，向推力作用在轴的凸肩上的轴ZF. 3xZpddF)(42122作用在一个级上的轴向推力为三部分之和作用在一个级上的轴向推力为三部分之和:ZZZZFFFF在反动式汽轮机中，作用在通流部分转子上的轴向推力由下列三部分组成：在反动式汽轮机中，作用在通流部分转子上的轴向推力由下列三部分组成：作用在叶片上的轴向推力；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；作用在轮鼓锥形面上的轴向推力；作用在转子阶梯上的轴向推力。作用在转子阶梯上的轴向推力。二、反动式汽轮机的

14、轴向推力二、反动式汽轮机的轴向推力三、轴向推力的平衡三、轴向推力的平衡1.1.平衡活塞法平衡活塞法pddFZ)(421222.2.叶轮上开平衡孔叶轮上开平衡孔3.3.相反流动布置法相反流动布置法4.4.采用推力轴承采用推力轴承再热器2 24 4 轴封及其系统轴封及其系统漏汽：高压缸和中压缸的两端蒸汽向外泄漏，效率降低，漏汽：高压缸和中压缸的两端蒸汽向外泄漏，效率降低， 凝结水失增大；凝结水失增大；漏气：低压缸和低压缸的两端，空气向内泄漏，机组真空漏气：低压缸和低压缸的两端，空气向内泄漏，机组真空 恶化，抽气器负荷增大；恶化，抽气器负荷增大；轴封：高压缸或高压段采用高低齿曲径轴封轴封：高压缸或高

15、压段采用高低齿曲径轴封 低压缸或低压段采用平齿光轴轴封低压缸或低压段采用平齿光轴轴封一、汽封的结构与种类一、汽封的结构与种类位置位置通流部分汽封：动叶栅与隔板及汽缸之间间隙处的汽封通流部分汽封：动叶栅与隔板及汽缸之间间隙处的汽封隔板汽封：隔板内孔与主轴间隙处的汽封隔板汽封：隔板内孔与主轴间隙处的汽封轴端汽封：主轴穿出汽缸处的汽封轴端汽封：主轴穿出汽缸处的汽封结构形式结构形式曲径式曲径式碳精式碳精式水封式水封式1.1.汽封的结构汽封的结构曲径式汽封：也称迷宫式密封。由汽封体、汽封环及轴套三部分组成曲径式汽封：也称迷宫式密封。由汽封体、汽封环及轴套三部分组成2.2.通流部分汽封通流部分汽封3.3.

16、隔板汽封隔板汽封4.4.平衡活塞汽封平衡活塞汽封5.5.轴端汽封轴端汽封二、曲径轴封二、曲径轴封（一）曲径轴封的工作原理（一）曲径轴封的工作原理常数xxllxxllcAGcAG的比焓降所以每一孔口由于,xc任一轴封孔口的汽流速度小于等于任一轴封孔口的汽流速度小于等于临界速度临界速度减小zzecazhhhhhhpppp10210可以减小漏汽量，提高机组效率汽封片与主轴发生摩擦（二）曲径轴封漏汽量计算（二）曲径轴封漏汽量计算 1.1.曲径轴封漏汽量的基本计算公式曲径轴封漏汽量的基本计算公式（1）当最后一片轴封孔口处流速未达到临界速度时02200111)(zpppAGz（2）当最后一片轴封孔口处流速

17、达到临界速度时25. 100111zpAG判断汽流在最后一片轴封孔口中是否达到临界速度：判断汽流在最后一片轴封孔口中是否达到临界速度：25. 182. 00zppz：达到临界速度25. 182. 00zppz：未达到临界速度25. 182. 00zppz2. 2. 轴封孔口流量系数轴封孔口流量系数但是尖锐边缘在汽机运行中会因摩擦但是尖锐边缘在汽机运行中会因摩擦钝化，此时流动情况接近喷嘴，钝化，此时流动情况接近喷嘴，11流量系数变大由图可以看出，轴封齿在进汽侧不应做成圆由图可以看出，轴封齿在进汽侧不应做成圆弧状或斜面状，应保持轴封齿的尖锐边缘，弧状或斜面状，应保持轴封齿的尖锐边缘，此时流量系数较

18、小，此时流量系数较小，8 . 07 . 013.3.光轴轴封漏汽量修正系数光轴轴封漏汽量修正系数二、轴封系统二、轴封系统1.1.轴封系统实例轴封系统实例2.2.轴封系统的特点轴封系统的特点（1 1）轴封汽的利用）轴封汽的利用（2 2）低压低温汽源的利用）低压低温汽源的利用（3 3）防止蒸汽由轴封漏入大气）防止蒸汽由轴封漏入大气（4 4）防止空气漏入真空部分）防止空气漏入真空部分凝汽式汽轮机的功率:gmritcgmritelhGhDPmax,03600回热抽汽式汽轮机的功率:gmritcgmritelhmGhDmPmax,03600汽式功率大的倍数回热抽汽式汽轮机比凝m222222max,sin

19、1sin1cldvwldvGbbbbcl提高汽轮机单机容量的措施提高汽轮机单机容量的措施:提高新蒸汽的参数提高新蒸汽的参数采用高强度低重度的合金材料采用高强度低重度的合金材料采用多排汽口采用多排汽口采用给水回热加热系统采用给水回热加热系统提高背压、采用双层叶片、采用低转速提高背压、采用双层叶片、采用低转速222222max,sin1sin1cldvwldvGbbbbc再热器B给水回热加热给水回热加热LP作业与思考题：作业与思考题：1 1、为什么要采用多级汽轮机？、为什么要采用多级汽轮机？2 2、画出多级汽轮机的热力过程曲线。、画出多级汽轮机的热力过程曲线。3 3、多级汽轮机有哪些损失？各是如何

20、产生的？又如何减少？、多级汽轮机有哪些损失？各是如何产生的？又如何减少？4 4、叙述齿型轴封的工作原理。、叙述齿型轴封的工作原理。5 5、解释：汽轮机的相对内效率、内功率、轴端功率、机械效率；、解释：汽轮机的相对内效率、内功率、轴端功率、机械效率；相对电效率、循环热效率、绝对电效率；汽耗率、热耗率。相对电效率、循环热效率、绝对电效率；汽耗率、热耗率。6 6、多级汽轮机轴向推力的平衡办法。、多级汽轮机轴向推力的平衡办法。1 10698 西安交通大学 98 2 10003 清华大学 93 3 10335 浙江大学 92 4 10248 上海交通大学 89 5 10056 天津大学 80 6 104

21、87 华中科技大学 79 7 10213 哈尔滨工业大学 78 8 10358 中国科学技术大学 9 10006 北京航空航天大学 77 10 10251 华东理工大学 73 11 10286 东南大学 热能与动力工程专业全国排名 1、西安交通大学 A+ 2、上海交通大学 A+ 3、浙江大学 A+ 4、清华大学 A+ 5、华中科技大学 A+ 6、天津大学 A+ 7、哈尔滨工业大学 A 8、大连理工大学 A 9、北京航空航天大学 A 10、中国科学技术大学 A 11、重庆大学 A 12、东南大学 A 13、上海理工大学 A14、江苏大学 A 15、北京理工大学 A 16、华北电力大学 A 17、

22、南京理工大学 A 18、东北大学 A 19、北京科技大学 A 20、同济大学 A 21、山东大学 A 动力工程及工程热物理 学位授予单位名称 整体水平 分项指标 学术队伍 科学研究 人才培养 学术声誉 排名 得分 排名 得分 排名 得分 排名 得分 排名 得分 清华大学 1 91.84 2 90.39 1 90.50 2 89.55 1 100 浙江大学 2 87.52 1 92.42 3 79.82 1 89.56 3 94.67 西安交通大学 3 84.55 4 86.26 2 82.69 5 77.91 2 96.52 上海交通大学 4 84.50 3 87.83 4 77.98 3 8

23、4.57 4 94.09 中国科学技术大学 5 75.99 7 80.90 5 73.73 8 69.76 10 84.23 哈尔滨工业大学 6 75.90 5 82.55 6 70.14 10 68.71 5 90.90 华中科技大学 7 74.64 11 74.98 8 69.02 6 73.91 7 87.25 北京航空航天大学 8 73.46 6 81.09 7 69.51 17 65.35 9 84.81 东南大学 9 73.11 8 78.91 10 67.02 11 68.22 8 86.32 天津大学 10 72.72 12 74.82 9 68.00 12 67.01 6 88.87 大连理工大学 11 70.57 10 75.05 13 64.88 13 66.71 11 82.96 上海理工大学 12 69.94 9 7