第三章 汽轮机变工况

汽轮机原理

第三章汽轮机的变工况

热工与动力系统研究所盛德仁教授E-mail:shengdr@联系电话13906534086节流配汽进入汽轮机的所有蒸汽都通过一个调节汽门（或几个同时开启的调节汽门），然后进入汽轮机，这种调节方式称为节流配汽。额定功率运行时，调节汽门全开。部分功率运行时，调节汽门部分开启，使得进入汽轮机的新蒸汽流量D0

减少，汽轮机理想焓降减小。.配汽方式及其对定压运行机组变工况的影响要调节Pel，可以调节D0或是调节或是两者同时调节。Pel=纯滑压运行节流滑压运行复合滑压运行节流配汽定压运行方式滑压运行方式喷嘴配汽旁通配汽节流配汽：调节汽门部分开启时，扣除进汽机构节流损失后理想焓降。：调节汽门全开时机组前压力；：调节汽门部分开启时，机组前压力；：调节汽门全开时，扣除进汽机构节流损失后理想焓降；节流配汽当调节汽门部分开启时，汽轮机全机相对内效率为：式中：指未包括进汽机构的汽轮机通流部分相对内效率，指调节汽门的节流效率。节流效率是蒸汽初、始参数和流量的函数。图中是初压p0

＝12.75MPa，初温t0

＝565℃时，节流效率与背压pg，流量比G1/G的关系曲线。节流配汽节流配汽特点：

(1)在调节汽门全开时，其节流损失小；在调节汽门部分开启时，其节流损失较大。(2)没有调节级，结构简单，制造成本低。(3)在滑压运行时，各级温度和焓降变化较小，对负荷适应性较好。*一般用于小功率机组（可靠性，对负荷适应性强，如给水泵汽轮机）。*承担基本负荷的大型机组（调节汽门全开，节流损失小）。*如采用滑压运行，则可用于承担基本负荷，也可调峰。喷嘴配汽喷嘴配汽

概括几点：(1)汽轮机运行时，主汽门全开。调节汽门（调节阀）则根据负荷大小依次开启或关闭。改变调节级通流面积，进入汽轮机的蒸汽流量G。(2)各调节汽门之前压力都相同的。主汽门始终保持最大开度，节流很小。(3)各调节汽门后，即各阀控制的喷嘴组之前的压力是变动的。取决于各阀开度大小。当全开时。当第一阀开启，第二阀部分开启时，。其余类推。部分开启的阀受到阀体的节流作用。(4)喷嘴之后蒸汽压力对各喷嘴组都相同（喷嘴与动叶之前环形空间是完全相通的），即使某一关闭调节阀控制的喷嘴组之后的压力也等于。(5)调节级后是相同的，若。(6)各喷嘴组内包含喷嘴数不一定相等。各调节汽门开足时能通过的最大流量不一定相等。喷嘴配汽

便于讨论，假定：①调节级反动度，且不随工况变化，；②各调节汽门之间无重叠度（前一个阀完全开启后，才开后一个阀）；③不考虑调节级后温度变化的影响；④主汽门后压力不随流量增加而降低。

假设有四个调节汽门

第一调门开启（其余调门全关闭）第二调门开启（第一调门已全开，其余关）第三调门开启（第一、二调门已全开，第四调门关）第四调门开启（其余调门全开）喷嘴配汽

—各喷嘴组压力与流量的关系图

I调门开启II调门开启III调门开启喷嘴配汽

—各喷嘴组流量与总流量的关系图

调节级后焓值的确定调节级后：通过全开调门，几乎没有节流损失；通过部分开启调门，有节流损失。若第一、第二调门全开，第三调门部分开启。通过三个调门的流量为G：调节级相对内效率：调节级的实际压力与流量关系

（1）实际上调节级后温度t2随流量变化而变化。（2）实际上调节级有反动度Ωm>0，且反动度随工况有变化。（3）调节汽门开启有重叠度。目的是改善调节系统的性能，i）稳定性；ii）缩短开启的总升程。（4）实际上流量增大时，自动主汽门、调节汽门和导管等节流损失增大，使全开汽门后的压力略降低。调节级的实际压力与流量关系滑压运行的经济性与安全性

1、滑压运行与定压运行的比较滑压运行：（也称变压运行）指单元机组中，汽轮机调节汽门全开或开度不变，当负荷的改变，调节锅炉燃料量、给水量和空气量，改变锅炉出口蒸汽压力与流量，而蒸汽温度保持不变，来实现汽轮机的负荷变化。定压运行：前面讲到的配汽方式统称为定压运行。调节汽门主汽门p0

,t0不变主汽门调节汽门全开t0不变p0

锅炉燃料量和给水量滑压运行定压运行滑压运行的优点：①可靠性，对部分负荷下运行的适应性增加↓，↓，而保持不变，热应力减少；②提高部分负荷下的热效率调节汽门全开节流损失小新蒸汽↓，不变。末级湿度降低，湿汽损失↓低负荷时，↓，锅炉给水压力相应降低，给水泵耗功↓，但循环热效率↓，汽耗率↑。采用滑压运行：1、滑压运行与定压运行的比较滑压运行适应工况的大幅度的变化，调峰机组。节流损失↓湿汽损失↓给水泵耗功↓循环热效率↓2、滑压运行方式

⑴纯滑压运行方式。所有调节汽门在整个负荷变化范围内都是全开的。这种方式操作比较简单，缺点是对负荷的微小变化不敏感。⑵节流滑压运行方式（滑压与节流配汽）。在稳定负荷时，调节阀留有5％－15％的开度。负荷降低时，实行滑压运行；负荷增加时，实行节流配汽。克服对负荷变化的不敏感性，但增加节流损失。⑶复合滑压运行方式（滑压与喷嘴配汽）。高负荷定压喷嘴配汽运行；低负荷滑压运行。p0Pel3、滑压运行机组安全性与灵活性

第一调门开启（其余调门全关闭）第一调门↑，↑第一组喷嘴组临界压力↑，喷嘴组后压力↑，此时喷嘴组为临界状态。通过第一调门流量为临界流量。当第一调门全开后，且不变。流量也不变。直到H点，喷嘴组为亚临界。通过第一调门流量按椭圆曲线下降。第二调门刚开时，，，此时喷嘴组为亚临界。与流量按弗留格尔公式变化。当第二调门↑，↑，↑当时，第二组喷嘴处于临界状态。与呈直线关系。当第二调门全开时，，且不变。流量也不变，直到H点，为亚临界，按椭圆曲线下降。

第二调门开启（第一调门已全开，其余全关）当第三调门开启时，调节级背压已经相当高了，