汽轮机课件：供热机组的调节

供热机组的调节供热机组背压式抽凝式抽背式热电分产：分别生产热能和电能凝汽式机组：对外发电，对冷源放热，低位热源完全得不到利用工业锅炉或热水锅炉：供热的低品位热能由高品位热能贬值转换而来，能源浪费极大热电联产：既发电又供热热电合供的汽轮机成为供热式汽轮机供热式机组热电联产的经济性体现在两个方面：一、是与单独生产热能相比，蒸汽要先发电作功后再供热，需要锅炉将燃料的化学能转换成高参数蒸汽的高位热能，这与分别生产热能只要求燃料在锅炉中转换成低参数蒸汽的低位热能相比，锅炉中的换热温差和相应的损失较小；二、是与单独生产电能相比，热电联产因利用已作功的低位热能对外供热，从而避免了冷源损失。热电联产的主要优点有：（1）热电联产通过综合用能、按质用能，使燃料化学能得到合理利用，节约能源；（2）减轻大气污染，改善环境；（3）提高供热质量，改善劳动条件；（4）获得其他效益，如煤场和灰场面积减小，煤和灰的运输量减少等。热电联产、热电冷三联产、热电冷气四联产等供热式汽轮机的经济性供热式机组主要分为背压式和调节抽汽凝气式等类型。背压机组又可分为单独背压供热、带调节抽汽的背压供热等类型。调节抽汽凝气式机组可分为多级调节抽汽供热和单级调节抽汽供热等类型。热用户可以是工业用户，也可以是民用采暖用户。一般工业用户需要的供热参数较高1.4~4.0MPa，而采暖需要的供热参数较低0.1MPa，温度为150℃左右。效率：凝汽式汽轮机：汽轮机排汽的热量完全不利用，成为废热。

发电厂的热效率约为30%~46%。背压式汽轮机:

排汽的热量完全作为低温热源供热，

基本上全部被利用。

装置的热效率可达到80%~85%。调整抽汽式汽轮机两种典型工况：1，抽汽量最大时，凝汽流量用来维持低压缸的排汽温度不过分升高，并不能使低压缸发出多少有效功，这时供热机组的工作十分接近背压机，机组热效率接近背压机的热效率。2，抽汽量为零时，抽汽式供热汽轮机就相当于一台凝汽式汽轮机，它们的热效率也基本相同。各种类型供热机组的特点供热指标：供热压力和供热量。静态特性：电负荷：速度变动率5%，迟缓率<0.5%

热负荷：压力变动率（10%~20%）迟缓率3%组成：感受机构：调压器和调速器传动放大机构，执行机构。反调：当甩电负荷时，要求调节汽门关闭，但是热负荷要求开启调节汽阀。供热机组的特性锅炉给水煤电能给水泵汽轮机过热蒸汽发电机热用户背压式汽轮机1.排汽全部供热用户使用，完全没有冷源损失；2.没有凝汽器；3.要求稳定可靠热负荷；4.额定功率宜按全年基本热负荷来确定；5.热电负荷具有强制对应关系；6.最好与抽汽凝汽式供热机组并列使用。（以满足热电需求）背压式汽轮机调节方式：1.蒸汽流量变化范围也很大，常采用喷嘴配汽调节方式以减少节流损失；2.调节级一般采用复速级，以保证调节级在变工况时效率变化不大；通流部分特征：1.叶片长度与部分进汽度均较大，效率较高。（焓降小，流量大）2.通流部分的平均直径及叶高的变化也不大。（各级的蒸气质量密度变化不大）3.结构上可使叶轮轮缘外径相等，非调节级可选相同的叶型。（同凝汽式汽轮机的高压部分相似）排汽状态、供热量和电功率：1.排汽状态和供热量是根据用户的需要确定的；2.机组的电功率取决于热负荷；3.工业用汽压力0.4~0.8MPa或1.3~1.5MPa；4.供暖用汽压力0.12~0.25MPa。背压式汽轮机的特点可归结如下：（一）理想比焓降小，约是凝汽式机组的1/3~1/8。因此，背压式汽轮机的级数较少，功率不大时可能由1个双列速度级组成。（二）没有低压区的级组，通流部分大多工作于过热蒸汽区，蒸汽的体积流量变化不大，各压力级均可设计成具有相同叶型的等根径叶轮，通流部分的尺寸变化比较平缓。（三）背压式汽轮机的背压高，理想比焓降较小，进汽流量较大，同等功率下背压式汽轮机的进汽量约是凝汽式汽轮机的3~8倍，可能设计成全周进汽。（四）蒸汽流量的变化范围很大，所以需要采用喷嘴配汽方式，而不宜采用节流调节。运行方式：以热定电自由热负荷，强迫电负荷，适宜于在热负荷基本不变的场合下应用。调节汽阀开度主要由排汽管上的蒸汽压力信号控制，以维持排汽压力基本不变，保证供热质量。背压式汽轮机和凝汽式汽轮机并列运行，可以同时满足热和电的需求。当机组按电负荷运行时，将排汽压力脉冲门6关闭，调压器2处于被切除的非工作状态，其滑阀2相当于杠杆的一个固定支点，整个系统由调速器控制，机组进汽量（调节阀开度）有电负荷大小来确定，因此当电负荷改变时，调节系统的动作过程和一般凝汽式机组完全相同。当机组按热负荷运行时，此时机组并入电网，调速器滑环由同步器控制处于固定位置（即外界负荷变化机组转速变化不能引起滑环移动），而调压器根据机组排汽（即供热蒸汽）压力的变化来控制进汽量。若热用户用汽量增加，引起供热压力下降，调压器滑阀活塞在弹簧力作用下下移，通过杠杆（以调速器滑环为支点）使错油门活塞下移，打开油动机上、下部油流通道，开大调节阀，增加进汽量，使供热蒸汽压力重新稳定，从而满足热用户耗汽量增大的需要。在这种运行方式下，背压机组热负荷的改变，必然引起供电负荷的改变，这只能由与该背压机组并网运行的其它机组来平衡或调节了。当机组突然甩去电负荷并自电网中解列时，转速将迅速增高，调速器滑环上移，并通过错油门和油动机关小调节阀，防止转速过分增大。但因此时背压同时下降，调压器滑阀也下移，通过错油门和油动机开大调节阀。调压器的这种作用称之为“反调”。

背压式汽轮机调节系统图

为了减小甩负荷时调压器的反调作用，压力变换器的下部泄油口做成T形油口（ax）。正常调节时，活塞在T形油口的竖直段移动；甩负荷时，活塞上移至T形油口的水平段，故使脉冲油压有一较大变化，使调节阀迅速关小。当机组按电负荷运行时，只要转动凸轮将调压器切除即可

背压式汽轮机的排汽一部分引到低压凝汽式汽轮机发电，背压式汽轮机可以承担较大的电负荷，汽轮机效率可以提高，而低压凝汽式汽轮机由于去掉了高压级组，成本既可以降低，效率又不受影响。背压式汽轮机和低压凝汽式汽轮机并列运行背压机组做为前置机：发电量主要由低压机组所需总蒸汽量决定；低压机组则根据电负荷的的需求来调节其进汽量，从而改变前置汽轮机的排汽量。高压缸中压缸热用户调节抽汽式汽轮机可向外界供应1或2种参数的蒸汽，其压力由调压系统控制，能在较大范围内同时满足外界热负荷和电负荷的不同要求。以调节抽汽点为界分成不同级组。工作原理：来自锅炉的蒸汽经过高压配汽系统进入汽轮机的高压部分，一部分蒸汽膨胀作功后被抽出汽轮机供给外界热用户，剩余的蒸汽经过低压配汽系统后继续在汽轮机的低压部分作功，直至排入凝汽器。这2个配汽系统分别由调速系统和调压系统共同操纵，以同时满足外界不同电负荷和热负荷的需要，实现热、电负荷的不关联调节。极端情况：1.抽汽机组的凝汽运行工况：热负荷为零，进入汽轮机高压部分的流量全部流入低压部分；2.抽汽机组的背压工况：热负荷需求很大，关闭低压配气系统，使进入汽轮机的蒸汽经高压部分膨胀作功后全部抽出汽轮机供外界使用。调节抽汽式汽轮机的特点高D1低DcD2～P1P2工作原理：P=P1+P2Dc=D1-D2电负荷不变，热负荷增加Pc下降，高压调节汽阀开大,低压调节汽阀关小△Dc=△D1+△D2△P1=

△P2热负荷不变，电负荷增加高、低压调节阀都开大△D1=

△D2△P=△P1+△P2调节抽汽机组的调节系统原理供热机组的调节系统图p1pcaφ2ac2B1B2ac1aφ1开关f01f02px1px2用同步器加热负荷：电负荷不变，转速不变，P1不变，压力变换器活塞不动，两个泄油口不变用同步器加热负荷，Pc不变，动作调压器的同步器，使得弹簧的预紧力增加，活塞下移，上面的泄油口关小，Px2上升---错油门的活塞上移，油动机的活塞上移，低压调节汽阀关小，功率减少下面的泄油口开大，Px1下降----错油门的活塞下移，油动机的活塞下移，高压调节汽阀开大，功率增加；供热量增加。二次抽汽工作原理具有一次可调节抽汽的凝汽式汽轮机虽然可以同时满足热用户的要求，但是不同的热用户对供汽参数的要求不同，例如作为生产用的蒸汽参数较高，而供暖用的蒸汽参数较低，这是一次调节抽汽式汽轮机不能解决的。具有两次可调节抽汽的凝汽式汽轮机可以在很大程度上满足这两种热用户的要求，同时还能使电负荷不受热负荷的影响。当两种热负荷不变（抽汽压力不变，调压器不动）而电负荷增加时，汽轮机转速降低，调速器滑环下移，高、中、低压油动机滑阀同时下移开大高、中、低压调节阀，使汽轮机的功率增大。由于高、中、低压调节阀同时开大，所以两种抽汽的抽汽量和抽汽压力基本保持不变。当电负荷和供暖抽汽量不变，而工业抽汽量增加时，则工业抽汽压力Pe1降低，调压器活塞2下移（活塞3和调速器滑环不动），使高压油动机滑阀下移，开大高压调节阀，即高压部分流量增加，高压部分电功率相应增加。在调压器活塞2下移的同时，使中、低压油动机滑阀上移，关小中、低压调节阀，即中、低压部分流量减小，中、低压部分电功率相应减小，从而使总的电功率和供暖抽汽量维持不变，而工业抽汽量增加。一、热力系统方面的特点由于有了调节抽汽，使流经各缸的流量相差很大，这与一般凝汽式汽轮机的情况大不相同。此外，调节抽汽机组的回热抽汽量占总进汽量的比例也较小。二、通流部分热力设计特点(一)各缸设计流量的确定

1．高压缸设计流量对于调节抽汽式汽轮机，当功率和抽汽量为额定值时，总进汽量就作为高压缸的设计流量，而高压缸的最大流量一般为设计流量的1.2倍。调节抽汽式汽轮机的热力设计特点2．中压缸的