汽轮机在变工况下的工作课件

第三章汽轮机在变工况下的工作1第三章汽轮机在变工况下的工作1第一节渐缩喷嘴的变工况

第二节级与级组的变工况

第三节配汽方式和调节级变工况

第四节焓降、反动度的变化

第五节轴向推力的变化

第六节凝汽式汽轮机的工况图

第七节初终参数对功率的影响22第一节渐缩喷嘴的变工况

第二节级与级组的变工况

第一节渐缩喷嘴的变工况渐缩喷嘴的流量：彭台门系数的近似公式：33第一节渐缩喷嘴的变工况渐缩喷嘴的流量：彭台门系数的近似公喷嘴前后参数变化以后：若参数变化前后都是临界流动：又若初温不变：44喷嘴前后参数变化以后：若参数变化前后都是临界流动：又若初温不喷嘴流量的图形表达（Stodola，1924）55喷嘴流量的图形表达（Stodola，1924）55第二节级、级组的变工况一、级前后压力与流量的关系1、两种工况均为临界流动对于喷嘴，若不考虑初温变化，则流量与初压成正比。对于动叶，若不考虑初温变化，则流量与动叶前滞止压力成正比。66第二节级、级组的变工况一、级前后压力与流量的关系动叶流量与叶前压力有什么关系？77动叶流量与叶前压力有什么关系？77所以，动叶出现临界流动时，流量与p1成正比。这时，流量与级前压力p0有什么关系？对喷嘴流量作类似的推导：88所以，动叶出现临界流动时，流量与p1成正比。88结论：不论临界流动发生在喷嘴还是动叶，流量都与级前压力成正比。2、两种工况均为亚临界流动定义假想流量Ga，可写为：99结论：定义假想流量Ga，可写为：99则两个工况的流量比为：经过简化：为方便起见，*常略去。1010则两个工况的流量比为：经过简化：为方便起见，*常略去。101二、级组压力与流量关系级组：由前后串联、流量相等的若干级组成。级组临界工况：级组中的某级达到临界。级组亚临界工况：级组中的所有级未达到临界。1、级组两个工况均为临界对于级组中临界流动的第x个级：对于亚临界流动的第x－1个级：1111二、级组压力与流量关系对于亚临界流动的第x－1个级：1111如此，所有级的流量与级前压力成正比。考虑初温有：2、级组两个工况均为亚临界对每个级写出亚临界时压力、流量关系迭代相加，有：1212如此，所有级的流量与级前压力成正比。考虑初温有：121213131313上面的结论称：弗留格尔公式（Flugel，1931）三、弗留格尔公式的应用1、应用条件1）通流面积固定2）各级流量相同3）均质流4）级组>4~5时精度高1414上面的结论称：弗留格尔公式（Flugel，1931）三、2、应用1）用于中间有比例抽汽量的多个级组15152、应用15152）求通流面积变化级组通流部分均匀结垢，当流量不变时，必须使初压力升高，由压力变化确定通流面积的变化：在通流部分面积按比例变化时，将流量公式折算为单位面积流量进行计算。16162）求通流面积变化在通流部分面积按比例变化时，将流量公式折算例：汽轮机设计工况下蒸汽流量为132.6t/h，调节级汽室压力为1.67MPa。当机组流量降为90t/h时，调节级汽室压力为多少？又压力级结垢后使通流面积减少5%，则在90t/h工况下调节级汽室压力是多少？1717例：汽轮机设计工况下蒸汽流量为132.6t/h，调节级汽室压3）级数增、减情况下流量和压力关系例：凝汽式汽轮机共有10级，第6级因故障被迫拆除。试问拆除第6级后若流量仍为设计值，则调节级后压力变化多少？哪个级所受影响最大？下列级后压力：调节23456789101.176MPa0.862MPa0.612MPa0.426MPa0.282MPa0.179MPa0.104MPa0.0622MPa0.0323MPa0.0049MPa第6级拆除后，第7级前压力不变。分析调节级后第2级到第5级构成的级组：18183）级数增、减情况下流量和压力关系调节23456789101分析第5级前后压差的变化：调节级后压力变化幅度很小问：级后压力降低，调节级应如何保持流量不变？1919分析第5级前后压差的变化：调节级后压力变化幅度很小问：级后压第三节配汽方式和调节级变工况一、喷嘴调节和调节级变工况1、喷嘴配汽2020第三节配汽方式和调节级变工况一、喷嘴调节和调节级变工况22121212122222222调节级的热力过程线调节级汽室参数调节级的相对内效率2、调节级压力与流量的关系简化假定：1）级后压力正比于流量2）级的反动度为03）调节汽门顺序开启，无重叠度4）全开调门后压力不变2323调节级的热力过程线2323压力随流量（综合开度）的变化2424压力随流量（综合开度）的变化2424流量随综合开度的变化2525流量随综合开度的变化2525调节级焓降的变化调节级的危险工况实际的调节级1）调节级后温度阀点与t2，t2变小，p2？2）调节级反动度

p1的变化3）调门的重叠度与阀门的流量特性有关4）喷嘴组前的压力2626调节级焓降的变化2626实际调节级的压力与流量（综合开度）关系2727实际调节级的压力与流量（综合开度）关系27273、喷嘴调节的优缺点1）全开调门后调节级的作功量大2）有部分进汽损失3）调节级汽室温度变化大4）第1调门全开时动叶受应力大二、节流配汽1、节流效率因节流引起整机理想焓降减小2、节流效率与背压的关系背压越低，节流效率越高3、节流配汽的特点28283、喷嘴调节的优缺点2828三、配汽方式的比较常见的配汽方式：喷嘴、节流、旁通2929三、配汽方式的比较2929常见的汽轮机运行方式：定压、滑压定压运行：汽轮机主汽门前压力维持不变，此时汽轮机采用喷嘴配汽或节流配汽。滑压运行：汽轮机进汽门全开、或部分全开，同时维持阀位不变，初温不变（调节锅炉燃烧）。3030常见的汽轮机运行方式：定压、滑压3030不同配汽方式的比较从三个方面比较：经济性、安全性、负荷响应速度经济性安全性负荷响应速度喷嘴配汽高负荷时较好较差较快节流配汽低负荷时较差较好最快滑压运行低负荷时较好较好较慢3131不同配汽方式的比较经济性安全性负荷响应速度喷嘴配汽高负荷时较复合配汽方式实际采用喷嘴调节时，常使第1、2个调门同步动作，第3、4个调门顺序开启。3232复合配汽方式3232随负荷上升，采用：定压——滑压——定压低负荷：采用定压，锅炉金属温度变化率较小，蒸汽初参数较高，循环热效率较高。中间负荷：采用滑压方式，汽机金属温度变化小。高负荷：采用喷嘴配汽，使汽机内效率提高。例：浙江北仑发电厂#2机（法国ALSTHOM600MW机组）的配汽方式随负荷变化：0～50％时#1、#2、#3阀同步参与调节（定压节流）；50～94％时#1、#2、#3阀全开（滑压运行）；94～100％时#4阀开启并参与调节（定压喷嘴调节）。3333随负荷上升，采用：定压——滑压——定压3333例：凝汽式汽轮机初参数16.7MPa，550ºC，有4个调节级喷嘴组，喷嘴数依次为8、6、4、4。设计工况下4个调节汽门开足，额定进汽量300t/h，此时调节级后压力为10MPa。假定调门开启无重迭度、调节级反动度为零。全开调门的级相对内效率为0.7，调门部分开启的级相对内效率为0.65，调门全开时喷嘴组前的压力为15.88MPa。试求当进汽量为225t/h时：（1）各调门的流量分配；（2）部分开启调门后的压力；（3）调节级后蒸汽状态点。3434例：凝汽式汽轮机初参数16.7MPa，550ºC，有4个调节（1）当进汽量从300t/h降为225t/h时，调节级后压力降低：

此时，全开调门后调节级喷嘴的流动状态：而设计工况调节级喷嘴压比：

设计工况喷嘴流量比：3535（1）当进汽量从300t/h降为225t/h时，调节级后压力调节级的临界流量：单个喷嘴的临界流量：各喷嘴组的临界流量：各喷嘴组的流量分配：3636调节级的临界流量：3636（2）部分开启调门后压力即第3个喷嘴组前的压力。（a）用弗留格尔公式

（b）用流量公式3737（2）部分开启调门后压力即第3个喷嘴组前的压力。3737蒸汽节流后进入喷嘴组，近似等温过程，则喷嘴临界流量与初压成正比：3838蒸汽节流后进入喷嘴组，近似等温过程，则喷嘴临界流量与初压成正（3）调节级后蒸汽状态，即两股汽流混合后的状态汽流理想焓降实际焓降级后比焓全开调门后喷嘴组232kJ/kg162.4kJ/kg3271.6kJ/kg部分开调门后喷嘴组105kJ/kg68.25kJ/kg3365.8kJ/kg调节级后两股汽流混合:h=3284.4kJ/kgp=7.5MPa

t=451.4ºC本题结束。3939（3）调节级后蒸汽状态，即两股汽流混合后的状态汽流理想焓降实例：喷嘴配汽凝汽式汽轮机，有4个调门及等面积的喷嘴组，调门顺序开启无重叠度，调门全开时喷嘴组前压力为16.67MPa，温度538ºC。3阀点时G=1095.72t/h，调节级后压力p1=12.762MPa，t1=505.5ºC，设调节级反动度为0。（1）计算主汽流量为855t/h时各调门的流量分配。（2）若考虑调节级后温度变化的影响，此时调节级后压力有何变化，对流量分配产生什么影响？4040例：喷嘴配汽凝汽式汽轮机，有4个调门及等面积的喷嘴组，调门顺（1）额定工况全开调门喷嘴组的压比、流量比

由此求得全开调门喷嘴组的最大流量为：当主蒸汽流量降为855t/h时，不计调节级后蒸汽温度变化，则调节级后压力为全开调门喷嘴组的压比、流量比此时对应全开调门喷嘴组的流量结果：I、II调门全开，通过的蒸汽流量分别为414.6t/h；III调门部分开启，通过的蒸汽流量为25.75t/h。4141（1）额定工况全开调门喷嘴组的压比、流量比4141（2）主蒸汽流量减小，调节级焓降增大，调节级后蒸汽温度下降，由考虑调节级后温度影响，在蒸汽流量为855t/h时，调节级后压力低于上述计算得的9.958MPa。对应全开调门的喷嘴组，压比减小，流量增大。故考虑调节级后蒸汽温度变化影响，I、II喷嘴组流量增多，而III喷嘴组流量减少。由于不考虑调节级后蒸汽温度时，全开调节对应喷嘴组已十分接近于临界，故流量改变很小。4242（2）主蒸汽流量减小，调节级焓降增大，调节级后蒸汽温度下降，第四节焓降、反动度的变化一、各级焓降的变化如果初温变化小，则焓降主要取决于压比压比增大，焓降减小；压比减小，焓降增大4343第四节焓降、反动度的变化一、各级焓降的变化如果初温变化小1、凝汽式汽轮机的中间级因级的压比不变，故焓降也基本不变。负荷降低，调节级后温度降低，压力？图3－1844441、凝汽式汽轮机的中间级因级的压比不变，故焓降也基本不变。42、背压式汽轮机的中间级pz/p0的影响图3－19、3－2045452、背压式汽轮机的中间级pz/p0的影响45453、末级当流量减小，压比增大，焓降减小4、调节级二、各级反动度的变化焓降增大或减小，使汽流在喷嘴和动叶中的膨胀比例发生变化。对于亚音速流动的级，焓降减小，反动度增大。46463、末级4646当级的焓降减小时，由速度三角形：故级的焓降减小时，反动度增大，以保证流动顺畅。4747当级的焓降减小时，由速度三角形：故级的焓降减小时，反动度增大故：设计反动度较大，焓降变化引起的反动度变化较小速比、反动度变化关系：当动叶出口汽流超音速时？4848故：设计反动度较大，焓降变化引起的反动度变化较小当动叶出口汽第五节轴向推力的变化一、冲动式汽轮机节流调节的凝汽式汽轮机流量变化，末级焓降变化，其余级焓降不变，反动度不变压力与流量成正比，压差也与流量成正比