汽轮机工作原理

汽轮机工作原理

一、蒸汽在喷嘴中的膨胀过程喷嘴进口初速度：喷嘴的理想焓降：1、喷嘴出口理想速度：2、喷嘴出口实际速度：3、喷嘴损失：第一节、蒸汽在汽轮机级中的流动级间蒸汽流动示意图单级汽轮机

p0*ho*

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Δhbp22Δhc22tΔhbξ2t’S二、蒸汽在动叶栅中的流动过程动叶进口相对速度：动叶进口相对速度夹角：动叶出口理想相对速度：动叶出口实际相对速度：动叶损失：动叶出口绝对速度：余速损失及夹角：三、蒸汽在喷嘴叶栅斜切部分的膨胀：喷管的作用：当喷嘴前后压力比小于临界压力比时，加速膨胀；当喷嘴前后压力比大于临界压力比时，导流作用；四、汽流对动叶栅所作的轮周功率：1kg蒸汽汽流动量变化：反作用力：

α1β2

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C1COSα1C2COSα2切向作用力：轴向作用力：切向作用力所作的机械功：或：单位时间内流量为G：又称轮周功率。五、级的轮周效率1kg蒸汽所作出的轮周功Wu与蒸汽在该级所消耗的理想能量E0之比称为级的轮周效率。

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Δhbp22Δhc22tΔhbξ2t’S轮周效率：反作用力：

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Δhbp22Δhc22tΔhbξ2t’S（一）级的反动度：Ωm=Δhb/Δht*（二）级的分类1、反动级；Ωm=0.52、冲动级；Ωm=0.05～0.33、纯冲动级；Ωm=04、复速级；Ωm=0六、最佳速度比：速度比：假想速度比：设：1、纯冲动级：2、反动级：3、复数级（速度级）ηu

与x1的关系曲线称为轮周效率曲线；最佳速比可使余速损失最小，轮周效率最高。余速利用对轮周效率和最佳速比的影响：1、利用余速可以提高级的轮周效率；2、余速利用使速比在实用范围内对轮周效率的影响减弱了；3、余速利用使最佳速比与余速未利用时相比增大了；4、余速利用使轮周效率曲线失去了相对于最高效率点的对称性；

七、汽轮机的级内损失和效率1、喷嘴损失δhn:2、动叶损失δhb:3、余速损失δhc2:4、叶高损失δhl:又称端部损失。5、扇形损失δhθ:6、叶轮摩擦损失δhf:与转速三次方成正比。7、部分进汽损失δhe:鼓风损失；斥汽损失。汽轮机调节级隔板结构8、漏汽损失δhδ:叶顶漏汽；隔板漏汽；盖度。9、湿汽损失δhx:八、级的相对内效率和内功率：第二节、多级汽轮机一、多级汽轮机出现的原因：1、焓降大的条件下，保持最佳速度比；2、提高初参数，降低背压，减小损失；3、高压级比容小，整锻转子直径小，焓降小；4、增大进汽量，增大比焓降；二、多级汽轮机的优点：1、单级焓降小，速度系数提高，最佳速比；2、降低叶片速度，摩擦损失减小，（摩擦损失与叶片速度三次方成正比）；3、余速利用；4、重热现象；多级汽轮机由于前一级存在损失，使后面各级的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增大，等压线呈扩散状，后面各级的理想焓降因而有所增大的现象；

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重热系数：α=0.04～0.08三、多级汽轮机的损失：（一）多级汽轮机的外部损失1、机械损失2、轴封漏气损失：汽缸内压力高于当地大气压时，蒸汽外泄；低于当地大气压时，空气漏入；（二）多级汽轮机的内部损失1、进汽阻力损失：2、排汽阻力损失：最末级后压力高于排气管出口压力，焓降减小；排汽管构造：先扩压后转向；先转向后扩压。3、导汽管和中间再热器的压力损失：连接管道，再热器和阀门；四、汽轮机及其装置的效率：（一）相对效率1、汽轮机的相对内效率：2、汽轮机的相对有效效率（轴端效率）：

3、汽轮发电机组的相对电效率：汽轮发电机组的电功率：（二）绝对效率3、发电厂净效率：4、汽耗率5、热耗率六、多级汽轮机的轴向推力：1、多级汽轮机的轴向推力（1）作用在动叶上的轴向推力（2）作用在叶轮面上的轴向推力（3）作用在轮毂上和轴的凸肩上的轴向推力2、轴向推力的平衡：（1）平衡活塞法：（2）采用平衡孔的叶轮：平衡孔个数为奇数（3）反向布置法：（4）采用推力轴承：叶轮结构第三节、汽轮机变工况一、汽轮机级和级组的流量与参数的关系：1、变工况前后级或级组均未达到临界状态(未达到当地音速）称为：弗留格尔公式对于凝汽式机组：2、变工况前后级或级组均达到了临界状态(达到当地音速）：3、弗留格尔公式应用条件：1）通流面积不变；2）流量相同（包括回热抽汽）；3）各级为均质流；4、应用及举例：（1）监视通流部分运行是否正常；（2）推算不同流量下各级前压力，求得各级压差、焓降，从而确定相应的功率、效率及零部件的受力情况。故障汽轮机参数变化表（一）分析原因：1）压力突降，压力变小可知流量变小；2）压力与流量成正比，可知非调节级工作正常，原因在调节级前或调节级；3）无机组异常振动可知未出现机械损坏；4）调节级喷嘴、动叶损坏，会使流量增大；叶片断落使第一非调节级喷嘴堵塞，会使调节级后压力升高，所以以上原因可排除；5）开启各个调节汽门，第二调节汽门，开度改变，流量没有变化，说明门杆断裂使汽门关闭；故障汽轮机参数变化表（二）分析原因：1、功率是稳定速率下降的，不是突降；2、调节级后压力上升，而流量未增加，说明非调节级出现堵塞；3、堵塞稳定增加，不是机械损坏，可能是结垢；高压缸效率大为下降，说明是高压缸结垢；故障汽轮机参数变化表（三）分析原因：1、呈正比变化，说明调节级或调节级前出现故障；2、各汽门开度下功率均增加，排除汽门损坏的可能。可能（1）喷嘴腐蚀；（2）叶片断裂；（3）喷嘴弧段漏汽；后两种情况将引起高压缸效率大大下降，但并未如此，故可初步判定喷嘴腐蚀；二、变工况时各级的焓降和反动度变化规律：1、凝汽式汽轮机各中间级压力比不变，理想焓降不变或变化不大（当温度变化不能忽略时）。各级圆周速度不变，速比不变，级内效率亦不变；各级内功率与流量成正比。2、喷嘴调节凝汽式汽轮机当流量（负荷）改变时，焓降的变化主要发生在调节级和末级中，而全机的理想焓降基本保持不变。例如：当流量增加时，调节级的焓降减小，末级的焓降增大；当流量减小时，调节级的焓降增加，末级的焓降减小；背压式汽轮机除调节级外，最后几级的焓降也发生变化，而且流量变化越大，受影响级数越多。即：调节级第一调节汽门全开、最末级最大流量时均处于最危险工况。3、汽轮机变工况运行时，效率要降低。而且流量（负荷）变化越大，效率降低越多。（1）喷嘴调节的凝汽式汽轮机，其效率下降主要发生在调节级和最末级；（2）背压式汽轮机，除调节级外，最后几级的效率都降低；采用节流调节的汽轮机没有调节级，所以效率降低主要是由于节流损失增大和最末级效率下降。4、汽轮机工况变动时，反动度也发生变化。（1）工况变化时，级内焓降减小，则反动度增大；反之，机内焓降增加，则反动度减小。（2）此外，反动度的变化值与原设计值的大小有关，反动度原设计值越小，则焓降改变时引起变动值越大；反之，反动度原设计值越大，则焓降改变时引起变动值越小。工况变化时级内焓降变化而引起的反动度变化，主要发生在冲动级内。三、轴向推力的变化：1、负荷增大，轴向推力增大；2、背压汽轮机：某一中间负荷轴向推力最大；四、汽轮机功率调节方式及调节级变工况（一）节流调节：（二）喷嘴调节：1、喷嘴调节：2、调节级的变工况：最危险工况（调节级第一调节汽门全开而第二个调节汽门尚未开启时）。（三）滑压运行：所谓滑压运行指的是：在单元制机组中，汽轮机的调节阀全开或者基本全开状态下，通过锅炉调整新蒸汽压力的方法（新蒸汽温度不变），达到改变蒸汽量使其适应不同负荷的要求。1、提高机组运行的可靠性和机动性。2、提高机组在部分负荷下运行的经济性。高压缸、低压缸、给水泵。超高压以下机组不宜。（四）凝汽式汽轮机的工况图：汽耗特性：汽轮发电机的功率pe与汽耗量G之间的关系；

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dDnldDnlpepe喷嘴调节：Dnl是空载汽耗量，即空负荷时汽轮机转动需要消耗的功率，占设计流量的大约5%～10%；随着调节汽门的依次开启，汽耗量D不断增加，汽耗特性线近似为一条直线；在前三个汽门开启时，相对电效率ηrel不断增加，但当第四个汽门开启时相对电效率ηrel反而下降，这是因为三个汽门全开启时为设计工况，效率最高。当负荷高于此工况后，由于偏离设计工况，所以效率下降；汽耗率d也类似，前三个汽门开启时，汽耗率d不断降低，但当第四个汽门开启时汽耗率d反而上升；在中高负荷处喷嘴调节汽轮机效率较高，因此可以应用于调峰机