华电新乡宝山电厂660mw超临界火力发电机组技术丛书-汽轮机设备及系统.pdf

宝山电厂超临界机组汽轮机培训教材华电新乡宝山电厂660MW超临界火力发电机组技术丛书第一分册汽轮机设备及系统照片内容提要为适应我厂一期2 X660MW机组汽轮机专业生产培训的需要，依据上海汽轮 机等设备厂家提供的资料，参考其他电厂的有关材料进行编写的。本教材在刘希勇副总经理和陈可露主任的直接领导与支持下完成的。整套教材共分六章，第一章 概述，分别从汽轮机发展的特点，专业基础知 识、电厂热经济指标以及我厂汽轮机的技术规范、概况等方面进行了介绍。第二 章汽轮机本体结构，分别从汽轮机的转子部分、静子部分以及配汽机构等对汽 轮机结构进行了详细介绍。第三章 汽轮机调节保安系统，分别介绍了汽轮机的 高压抗燃油系统、危急保安系统、机械超速遮断系统、DEH、ETS以及TSI系统。第四章 对汽轮机各辅助系统和设备进行了详细叙述。第五章 汽轮机运行，详细 论述了汽轮机部件的热应力、热变形、热膨胀等基础知识，汽轮机的启停、汽轮 机的变压运行以及运行维护等内容。第六章汽轮机事故处理，介绍了汽轮机的事 故处理原则，就汽轮机防止大轴弯曲等8个主要的典型事故进行了详细的论述。由于水平有限，在教材中难免存在缺点和不足之处，真诚希望各位同仁给予 批评指正。目录第一章 概 述-5第一节 汽轮机发展特点及规范-5第二节 基础知识-9第三节 电厂主要热经济指标-16第四节 汽轮机蒸汽参数及热平衡-19第五节 汽轮发电机组的性能试验-24第六节 超临界汽轮机-28第七节 我厂汽轮机性能技术介绍-35第二章 汽轮机本体-41第一节 汽轮机静子部分-41第二节 汽轮机转子部分-75第三节 汽轮机配汽机构-81第三章 汽轮机调节保安系统-87第一节 概述-87第二节 EH油系统-87第三节 EH汕动机及危急保安系统-92第四节 机械超速遮断系统-104第五节 DEH控制系统-106第六节 ETS危急保安系统-114第七节 TSI汽机监测系统-119第四章 汽轮机各系统及设备-121第一节 汽轮机主、再热蒸汽、旁路及疏水-121第二节 高低压旁路系统-123第三节 同热抽汽系统及其设备-125第四节 辅助蒸汽系统-132第五节 轴封供汽系统-133第六节 抽真空系统-137第七节 凝结水系统-140第八节 给水系统-149第九节 给水泵小汽轮机-164第十节 循环水系统-174第十一节 开式水和闭式水系统-180第十二节发电机密封油系统-183第十三节 发电机定子内冷水系统-192第十四节 发电机氢气系统-200第五章 汽轮机的运行-207第一节 汽轮机部件的热应力、热变形、热膨胀-207第二节 汽轮机启动-214第三节 冷态启动的特点-225第四节 汽轮机的停止-227第五节 汽轮机的变压运行-231第六节 汽轮机运行维护-236第七节 汽轮机保护系统及定期试验-237第六章 汽轮机事故处理-241第一节 事故处理的原则-241第二节 大轴弯曲-242第三节 汽轮机进水-244第四节 轴瓦烧损-246第五节 严重超速-247第六节 汽轮机叶片断裂-248第七节 油系统着火-249第八节 汽轮发电机振动-250第九节 防止汽轮机真空下降-253第一章 概 述第一节汽轮机发展特点及规范一、汽轮机的发展特点自1883年瑞典工程师拉瓦尔和1884年英国工程师帕森斯分别创制了第一台实用的单级 冲动式和多级反动式汽轮机以来，汽轮机已有一百余年的历史。汽轮机设备是火电厂的三大主要设备之一，汽轮机设备及系统包括汽轮机本体、调节保 安汕系统、辅助设备及热力系统等。汽轮机本体是由汽轮机的转动部分(转子)和固定部分(静 体或静子)组成；调节保安油系统主要包括调节汽阀、调速器、调速传动机构、主油泵、油 箱、安全保护装置等；辅助设备主要包括凝汽器、抽气器(或水环真空泵)、高低压加热器、除氧器、给水泵、凝结水泵、凝升泵、循环水泵等；热力系统主要指主蒸汽系统、再热蒸汽 系统、凝汽系统、给水回热系统、给水除氧系统等。近几十年汽轮机发展尤为迅速，其发展的主要特点是：1、增大单机功率世界工业发达国家的汽轮机生产在60年代已达到500MW-600MW机组等级水平。1972年 瑞士 BBC公司制造的1300MW双轴全速汽轮机(24MPa/538/538、n=3600r/min)在美 国投入运行；1976年联邦德国KWU公司制造的单轴半速(n=1500r/min)1300MW饱和蒸汽参 数汽轮机投入运行；1982年世界最大1200MW单轴全速汽轮机(24MPa/540/540)在前 苏联投入运行。前苏联口 k t h正在全力推进2000MW的高参数全速汽轮机的开发工作。2、提高蒸汽参数增大单机功率后适宜采用较高的蒸汽参数。现代大功率机组采用的新蒸汽参数越来越 高，从高温高压机组，发展到超高压、亚临界、超临界机组。当今世界上300MW及以上容量 的机组均采用亚临界(1618MPa)或超临界压力(2326MPa)的机组，甚至采用超超临界压力 的机组(P0=32MPa,T0=600)；到2000年最高的进汽参数达到P0=35MPa,T0=650。蒸 汽初温度多采用535565,即尽量控制在珠光体钢所允许的565以下，力求不用或少用 奥氏体钢。3、普遍采用中间再热采用中间再热后可降低低压缸末级排汽湿度，减轻末级叶片水蚀程度，为提高蒸汽初压 创造了条件，从而可提高机组内效率、热效率和运行可靠性。有些机组甚至采用了二次再热。4、采用燃气-蒸汽联合循环，以提高电厂效率目前以天然气和油为燃料的燃气蒸汽联合循环发电效率已达50%以上，技术已经成熟；以煤为燃料的联合循环例如整体煤气化联合循环在我国也在筹划建设中。5、提高机组的自动化水平大功率机组的控制极其复杂，随着计算机技术的发展，使得机组的自动化控制水平逐渐 提高。利用计算机可以进行运行的实时监控，性能、效率的在线计算，起动、停机、增减负 荷的自动控制等。6、提高机组的可靠性机组容量大、系统结构复杂，相应地发生事故的因素也增多，因此提高其安全可靠性非 常重要。现代大机组在结构设计上采取了大量提高可靠性的措施，例如单独阀体结构，多层 汽缸，转子冷却，取消转子中心孔等。为了提高机组运行、维护和检修水平，增设和改善了 保护、报警和状态监测系统，有的还配置了智能化故障诊断系统。7、提高机组的运行水平基于寿命管理的变负荷控制方式，机炉电的协调控制等都是运行水平提高的标志。随着 电网容量的不断增大，调峰任务也势必落到大机组上，因此大机组在结构、系统方面应能适 应变工况运行的性能要求。经常保持主辅设备和系统的优化运行，以提高机组运行经济性，并保证规定的设备使用寿命，这是评价大容量机组技术水平的重要标尺。二、汽轮机发电机组的规范简介汽轮机规范系指由国际电工委员会(IEC)制定的标准。(一)、功率：1、国际电工委员会(IEC)1985年版对汽轮发电机组功率(或出力)等术语的一般定义：(1)发电机功率：发电机接线端(输出端)处的功率。若采用非同轴励磁时，还需扣掉外 部励磁的功率。(2)净电功率：发电机功率减去厂用电功率。(3)经济功率(ECR)：机组在此功率下，汽轮机热耗率或汽耗率为最小值。(4)保证最大连续功率(T-MCR)：在规定的端部条件(合同中规定的各端部条件，典型包 括有主蒸汽和热再热蒸汽参数、冷再热蒸汽压力、最终给水温度、排汽压力、转速、抽汽要 求等)及运行寿命期内，机组在发电机输出端连续输出的功率。通常在该功率下考核机组所 保证的热耗率。在此功率下，调节汽阀不一定要全开。(5)调节汽阀全开工况的功率(VWO工况的功率)：在规定的主蒸汽参数条件下，汽轮机 调节汽阀全开，机组所能输出的功率。(6)最大过负荷能力：在规定的过负荷条件下，如末级给水加热器停运或提高主蒸汽的 压力，汽轮机调节汽阀全开下，机组所能输出的最大功率。2、国际上对大容量汽轮发电机组功率等术语的一般定义：(1)额定功率(铭牌功率，铭牌出力)：通常是指汽轮机在额定主蒸汽和再热蒸汽参数工 况下，排汽压力为U.8kPa(a)、补水率为3%,能在发电机接线端输出供方所保证的功率。汽轮机的进汽量属供方的保证值，它与所保证的额定工况相对应。(2)机组的保证最大连续功率(MCR)：是指汽轮机在通过铭牌功率所保证的进汽量、额 定主蒸汽和再热蒸汽参数工况下，排汽压力为4.9kPa(a)、补水率为0%时，机组能保证达到 的功率。它一般比额定功率大3%-6虬(3)汽轮机的设计流量(计算最大进汽量)：在所保证的进汽量基础上增加一定裕量，即(1.03-1.05)X保证进汽量，且调节汽阀全开。近代由于制造水平提高，裕量取前者，即3虬(4)调节汽阀全开(VW0)时计算功率：机组在调节汽阀全开时，通过计算最大进汽量和额 定的主蒸汽、再热蒸汽参数工况下，并在额定排汽压力为4.9kPa、补水率0%条件下计算所 能达到的功率。3、美国设计的大容量汽轮发电机组各项功率的术语和定义：(1)汽轮发电机组额定功率：即在额定的主蒸汽和再热蒸汽参数工况下、排汽压力为 11.8kPa(a),补水率为3%时汽轮发电机组的保证功率(出力)。(2)进汽量：在额定工况下汽轮发电机组发出保证功率所需的主蒸汽流量。(3)保证最大功率：即汽轮机在额定的主蒸汽和再热蒸汽参数工况以及额定的排汽压力 与补水条件下，通过对应于额定功率时的进汽量的机组功率。(4)最大计算功率(或VW0功率)：即汽轮发电机组在额定的进汽参数和额定背压与补水 率条件下，调节汽阀全开时，通过最大计算进汽量时的计算功率(非保证值)。一般比最大保 证功率高出4.5%,即1.045X最大保证功率。(5)超压5%的连续运行功率：除核电机组外，汽轮发电机组能安全地在调节汽阀全开和 所有同热加热器投运下，超压5%连续运行的功率。这种运行方式下汽轮机通流能力比额定 主蒸汽压力下的通流能力增加5%0美国设计的机组以VWO工况为运行基础推荐可超压5%连续运行，采用VW0+5%0P工况 的计算功率或最末级高压加热器停运时以适应日间峰值负荷之需要。日本或其他欧洲国家所设计的大容量机组以VWO工况下的功率为汽轮机最大功率,而以 超压5%为最大负荷能力，即每天可超压5%运行的时间需加以限定，也就是超压5%仅作为 机组短时间过负荷的能力。4、机、炉、电容量匹配：（1）发电机容量：一般发电机的功率应与VWO工况的功率相匹配，即等于VWO工况功率/功率因数（MVA）。若采用美国机组，则发电机的功率应与汽轮机VW0+5%0P工况的功率相匹 配。在我国，考虑汽轮机和发电机功率配合时，除了功率因数外，还应合理确定发电机的效 率。（2）锅炉最大连续蒸发量（B-MCR）：应与汽轮机的设计流量（即计算最大进汽量）相匹配，不必再加裕量。若汽轮机按VWO工况计算最大功率，BMCR蒸发量等于汽轮机VWO工况的 最大进汽量；若采用美国设计的机组，则BMCR蒸发量可等于汽轮机VW0+5%0P工况的最大 进汽量。日本生产机组通常在铭牌功率或TMCR工况下运行，其锅炉最大连续蒸发量比汽 轮机VWO工况时的进汽量约大03.3%0（二）、热耗率或汽耗率的保证值按照IEC规定，保证的热耗率和汽耗率应规定一个或几个负荷，而当保证值是用一系列 负荷下的加权平均值表示时，应明确一个适当的计算公式。为了校验保证值，实验所测得的 热耗率和汽耗率，应考虑试验工况与规定工况的任何差别。（三）、调节特性汽轮机在额定蒸汽参数和额定转速下运行，当最高负荷甩掉时，调速器的运行应能防止 转速升到超速脱扣转速值。调速器的速度变化率应在额定转速的（3-5）%之间。由于负荷变化而引起的最小速度 变化率应不小于从满负荷到空负荷的平均变化率的0.4倍，在（010）%负荷范围内，对于 因负荷变化而引起的最大速度变动率无限制，而在由最末一个调节阀以外的任何一个喷嘴组 调节阀所控制的（90100）%功率范围内，其平均变化率不应超过从满负荷到空负荷平均变 化率的三倍。调节系统的动态稳定性应予以保证。汽轮机的调节特性应能使本机组与任何现存机组并列运行,并且不产生单机的或整体的 不正常现象。汽轮机的空负荷转速在额定转速土 0.6%范围内应是可调的。为了试验超速脱扣机构，汽轮机在空负荷时的转速应能控制升高，并能保证不影响调速 器正常动作。空负荷升速机构应有防止达到危险转速的措施。在低于额定转速的98%或高于额定转速的10设时，不应要求汽轮发电机连续运行。在应急情况下，汽轮机可在低于额定转速的98%运行，在这种转速下允许运行多长时间 则应由制造厂与用户商定。除调速器外，汽轮机和发电机还应有一个单独作用的超速保护装置来操纵脱扣系统，以防止过分超速。当突然用负荷时，万一调速器未能动作，超速脱扣装置应在能将最大超速 跟制在安全值的足够低的转速下动作（即防止汽轮机和被驱动机械的任何零部件有任何损伤 的安全值）。超速脱扣的整定值，制造厂应在运行说明书中说明。当汽轮机降低到不比额定 转速低的转速时，超速脱扣机构应能立即复位。汽轮机应设有脱扣系统，不论高压缸和中压缸的调节阀关闭与否，都能完全和迅速地关 闭主汽阀，以达到有效地防止蒸汽进入汽轮机。为了防止汽轮机突然再进汽，脱扣系统应有联锁装置，使得在汽轮机起动时正常采用的 控制进汽方法完成以前，脱扣不会复位。（四）、最高转速每台汽轮机转子均需做超速试验，最好在制造厂进行。超速试验的试验转速应为：当调 速器失灵而且最高转速只由超速脱扣装置的动作来限制所能出现的最大转速再加2%o超速 试验的延续时间不得超过2min。超速试验只能进行一次。在任何情况下，超速试验不得超过额定转速20九（五）、振动汽轮机振动可在轴承座上或轴上测出。直接在轴上测出的振动，往往要比轴承座上测出 的值大得多，这取决于轴的节点、拾振器的轴向位置以及轴承设计等因素，提供了处于良好 平衡的汽轮机在某一额定转速和稳定工况下运行时所能得到的振动值（见表1-D o表1-1 汽轮机在某一共况下的振动值汽轮机额定转速（r/min）1000150018003000在轴承座上测量的峰一峰振动值（m）75504225在接近轴承的轴上测量的峰一峰振动值（m）1501008450汽轮机及其被驱动机械的轴系临界转速应避开额定转速足够远，以避免机组在周波变 化、超速脱扣和超速试验的转速范周内运行时产生任何有害作用。（六）、零部件强度为了校核加工质量和材料强度，所有在工作时承受蒸汽压力的部件，当其工作压力超过 大气压力时应做水压试验。试验时的水压至少应超过该部件规定蒸汽参数工作时所能出现的 最高压力50%。如部件所用的材料虽对工作条件设计得合适，却不能承受提高50%的试验压 力，其试验压力可由制造厂与订户协议。如部件过大，不可能进行水压试验，应按协议的方法做漏泄和机械强度的试验。对于承受高温的部件，如在运行条件下该部件不承受较大的应力，其材料的选择应着眼 于避免由于内部结构或组织的变化，或由于材料和周围环境间的作用而形成材料性质的损 坏。如为受力部件，则尚应在试验所得数据的基础上，保证部件在所使用的应力、温度和寿 命等条件下，不得有断裂或大于许可的变形。（七）、额定汽压、汽温的变化限制汽轮机应能适应额定工况在下述限制内变化。1、压力：在任何12个月的运行周期内，汽轮机进口的平均压力不得超过额定压力。在保持此平 均值的情况下，压力不得超过额定压力的110%。在例外情况下可允许达到额定压力120%,但在任何12个月的运行周期内，这些压力波动的累计运行时间不得超过12ho再热器安全阀应整定到使再热器前的汽轮机排汽压力，不能超过该机以额定功率运行时 此点压力的120%。2、温度：额定温度在565及以下者，其允许的变化如下：在任何12个月的运行周期内，汽轮 机的任何进口处平均蒸汽温度不得超过额定温度。在保证此平均值情况下，温度一般不得超 过额定温度8.3。在例外情况如温度超过额定温度8.3,温度瞬时值可在超过额定温度 8.314的范围内变化，但在任何12个月的运行周期内，在此温度范围运行时间不得超过 400 ho在超过额定温度1428。的范围内运行也可允许，但在任何12个月的运行周期内，在此温度范围总运行时间不得超过80h。任何情况下，温度不得超过额定温度28以上。如有两个或更多平行管道对汽轮机供汽时，各管道中蒸汽温度相差不得超过17o在 例外情况下，如温度波动延续不超过15min,可允许不超过28。的温度差。但最热管道中的 蒸汽温度不得超过上段所给出的限制。额定温度超过565c者，其允许变化由特别协议决定。第二节基础知识1.工质：实现热能和机械能相互转化的媒介物质，叫做工质。为了获得更多的功，要求工 质有良好的膨胀性和流动性、价廉、易得、热力性能稳定、对设备无腐蚀作用，而水蒸汽具 有这种性能，发电厂采用水蒸汽作为工质。2.状态参数：凡能够表示工质状态特性的物理量，就叫做状态参数。例如：温度T、压力 P、比容。、内能u、烯鼠嫡s等，我们常用的就是这六个，还有拥等状态参数。状态参数 不同于我们平时说的如：流量、容积等“参数”，它是指表示工质状态特性的物理量，所以，要注意区别状态参数的概念，不能混同于习惯的“参数”。3.压力P：单位面积上所受到的垂直作用力称为压力。绝对压力、表压力、真空、大气压 之间的关系：容器内气体的真实压力，称为绝对压力；气体的绝对压力高于大气压的部分 称为表压力；4.比容u：单位质量物质所占有的容积称为物质的比容,与密度p互为倒数。单位:m7Kg。比容的改变是作功的标志，比容增加标志气体向外膨胀作功，比容减小标志着气体受压缩消 耗外功，在作功过程中推动力是压力P,dw=pd V o在P-V图上表示，曲线下部的面积就是 功。5.温度T：温度是物体冷热程度的量度。在通用的国际单位制中，把水、冰和蒸汽共存时 的水的三相点的温度以下冰的熔点273.15K定为摄氏温度的零度。在热力学的分析计算中，常用的是国际单位制中的热力学温标，叫做开氏温标，也称为绝对温标。这种状态的温度实 际上是达不到的。绝对温标与摄氏温标都是国际单位制中所规定使用的温标，换算关系：T=t+273O少数欧美国家还习惯用华氏温标tF tF=9/5t+326.烯：I=U+pdv某一状态单位质量的气体所具有的总能量称为烯。是内能和压力势能的 总和。内能U是温度的函数，而pdv是压力的函数，因此烯是温度和压力的函数。不同温 度、压力下气体的熔不同。气体状态变化时，吸收或放出的热量等于燃的变化量。7.嫡S嫡无简单的物理意义，不能用仪表测量，其定义：嫡的微小变化等于过程中加 入微小热量dq与加热时绝对温度T之比。嫡的微小变化标志着过程中有热量交换及热量传 递方向，dS0,热力系放热，热量为正；dS=O,则热力 系与外界无热交换。dS=dq/T,dq=ds*To8.平衡状态：当工质的各部分具有相等的压力、温度、比容等状态参数时，就称工质处于 平衡状态。9.比热c：单位数量的气体温度升高（或降低）时，所吸收（或）放出的热量，称为 的单位热容量，或称为气体的比热。可分为质量比热千卡/kg.、容积比热千卡/ml。、摩尔比热千卡/摩尔.10.汽化：物质从液态转变为汽态的过程。包括蒸发、沸腾。11.蒸发：在液体表面进行的汽化现象。12.沸腾：在液体内部进行的汽化现象。在一定压力下，沸腾只能在固定温度下进行，该温 度称为沸点。压力升高沸点升高。13.饱和蒸汽：容器上部空间汽分子总数不再变化，达到动态平衡，这种状态称为饱和状态,饱和状态下的蒸汽称为饱和蒸汽；饱和状态下的水称为饱和水；这时蒸汽和水的温度称为饱 和温度，对应压力称为饱和压力。14.湿饱和汽：饱和水和饱和汽的混合物。15.干饱和汽：不含水分的饱和蒸汽。16.过热蒸汽：蒸汽的温度高于相应压力下饱和温度，该蒸汽称为过热蒸汽。17.过热度：过热蒸汽的温度超出该蒸汽压力下对应的饱和温度的数值，称为过热度。18.汽化潜热：把IKg饱和水变成IKg饱和蒸汽所需要的热量，称为汽化潜热或汽化热。19.干度：湿蒸汽中含有干饱和蒸汽的质量百分数。20.湿度：湿蒸汽中含有饱和水的质量百分数。21.临界点：随着压力的升高，饱和水和干饱和蒸汽差别越来越小，当压力升到某一数值时，饱和水和干饱和蒸汽没有差别，具有相同的状态参数，该点称为临界点。22.水蒸气的临界参数（临界点）：临界压力P临二22.129MPa临界温度t临二374.1523.过热蒸汽的比热：对理想气体的比热，我们只看成是温度的函数。但是，对于水蒸汽，压力对比热的影响则不能忽略。当温度不变压力升高时，过热蒸汽的比热值增大（如：高压 锅的原理）。温度越高，提高压力所引起的比热变化越小。24.过热蒸汽的比容：在不变的温度下，过热蒸汽的压力升高时，比容大大减小。这一特性 广泛应用于动力装置中，它使蒸汽管道及蒸汽流动设备尺寸减小，重量减轻。在压力不变的 情况下，温度升高时，比容随之增大。25.过热蒸汽的焰：过热蒸汽的焰是由温度和压力决定的。如果温度不变而压力增高时，过 热蒸汽的燃要减小。当过热蒸汽的压力不变而温度升高时，将引起燃值增大。由此看出：过 热蒸汽的烯是温度的正比函数，是压力的反比函数。（要会看熠一燧图）。26.热力学第一定律：热力学第一定律就是能量守恒与转化定律在热力学上的应用。热力学 第一定律可以描述为：热可以变为功；功也可以变为热。一定量的热消失时，必产生一定量 的功；消耗了一定量的功时，必出现与之对应的一定量的热。它是整个工程热力学进行热工 计算的基础，是热力学的两个定律之一。它说明热、功之间存在一定的关系：Q=AW27.热力学第二定律：它和热力学第一定律构成热力学基本原理，是建立和分析热力循环的 主要理论依据.热力学第二定律的三种说法：克劳修斯提出的说法：“热不可能自发地、不付 代价地、从一个低温物体传到另一个高温物体”。汤姆逊（开尔文）和普朗克从热能和机械 能的转换角度提出：“不可能从单一热源取热，使之全变为功而不产生其它影响”；“单一热 源的热机是不存在的”。（只有热源而没有冷源的第二类永动机也是梦想）如：火力发电厂中 从高温热源（锅炉）吸收的热量只能部分的转变为功，而不能全部转变为功。热力学第二定律说明了能量传递和转化的方向、条件和程度。28.理想气体的热力过程：定容过程、定压过程、定温过程、绝热过程定容过程：定容过程的气体压力与绝对温度成正比，即P1/TFP2/T2。在定容过程中，所有加入气体的热量全部用于增加气体的内能。因容积不变，没有作功。如内燃机工作 时，气缸里被压缩的汽油和空气的混合物被点燃后突然燃烧，瞬间气体的压力、温度突 然升高很多，活塞还来不及动作，这一过程可认为是定容过程。其S曲线为斜率为正 的对数曲线。定压过程：在压力不变的情况下进行的过程，叫做定压过程。如水在锅炉中的汽化、蒸 汽在凝汽器中的凝结。定压过程中比容与温度成正比即。i/Tl=t/2/T2温度降低气体被压缩,比容减小；温度升高，气体膨胀，比容增大。定压过程中热量等于终、始状态的焰差。其 T-S曲线为斜率为正的对数曲线。定温过程：在温度不变的条件下进行的过程。P1 i=P2 0 2=常数，即过程中加入的热 量全部对外膨胀作功；对气体作的功全部变为热量向外放出。绝热过程：在与外界没有热交换的情况下进行的过程，称为绝热过程。等嫡过程。汽轮机、燃气轮机等热机，为了减少热损失，外面都包了保温材料，而且工质所进行的膨胀 极快，在极短的时间内还来不及对外散热，即近似绝热膨胀过程。29.热力循环：工质从某一初始平衡状态，经过一系列的状态变化又回到初始状态这一全过 程称为热力循环。30.朗肯循环：工质在锅炉、汽轮机、凝汽器、给水泵等热力设备中吸热、膨胀、放热、压 缩四个过程使热能不断地转变为机械能，这种循环称为朗肯循环。实际电力生产中采用的是具有过热度的朗肯循环，蒸汽动力装置的基本循环一朗肯循 环。31.分析：蒸汽初终参数对电厂经济性的影响（1）提高初温度对循环热效率的影响：在一定的蒸汽初压力和排汽压力下，蒸汽在汽轮机所做的功，随过热蒸汽初温度的增加 而增加。但同时在汽轮机的冷源损失也增加，吸热的平均温度增加，放热平均温度不变，吸 热与放热的平均温度差增大，使朗肯循环的热效率提高了。提高初温度后，使进入汽轮机的蒸汽容积流量增加，汽轮机的高压部分叶片高度增大，漏汽损失相对减小，汽轮机的排汽湿度减小，使汽轮机的相对内效率提高。统计资料表明：初温度由315提高到510效率可以提高1014%。（2）提高初压力对循环热效率的影响：提高初压力蒸汽的比容减小，进入汽轮机的蒸汽容积流量减小，级内叶栅损失和级间漏 汽损失相对增大，导致汽轮机的相对内效率降低。对于大容量机组蒸汽初参数提高时，相对 内效率的降低不是很大，所以大容量机组选用高参数其经济性较高。资料统计表明：初压力 由1.5MPa提高到9MPa,效率可以提高10%。（3）初温度压力同时改变对热效率的影响：从以上分析可知：当排汽压力不变时，无论是提高初温度或初压力，都能使循环的热效 率增加，显然，同时提高热效率，增加更多，经理论计算，蒸汽初参数从3.5MPa、435提 高到9.OMPa、535,可节省燃料1216%,非常可观。对600MW机组，循环效率每提高1%,每小时节煤2吨。（4）提高初参数限制：初温度的提高受高温材料的制约。当初温度升高时，钢材的强度极限、屈服点、蠕变极 限都会降低很快，而且高温下金属的氧化、腐蚀使材料的强度大大降低。耐高温材料如奥氏 体钢可在580600高温下使用，但价格非常昂贵，造价高。目前使用的较多的还是 550570的珠光体钢材，只有部分高温受热面如邹县600MW机组锅炉屏过、高过采用奥氏 体不锈钢。另外奥氏体钢膨胀系数大、导热系数小，对温度变化的适应性抗蠕变能力差，加 工、焊接困难，所以邹县600MW机组锅炉屏过停炉后经常焊口漏。提高蒸汽压力主要受汽轮 机末级叶片容许的最大湿度的限制。初压力提高，无再热机组，排汽湿度增大，引起叶片侵 蚀，降低使用寿命，同时汽轮机的相对内效率降低。大型汽轮机的排汽湿度应控制在10%以 下，因此对蒸汽提出再热要求。（5）终参数对发电厂经济性的影响：降低排汽压力Pn可使循环放热平均温度Tn降低，从而提高循环热效率。在决定热经济 性的三个主要参数初压力、初温度、排汽压力中，排汽压力对汽耗量、热经济性的影响 最大。大约60%热量经凝汽器排掉。经计算表明：在蒸汽参数为9.OMPa、490时，排汽温 度降低10,热效率增加3.5加 排汽压力由0.006MPa降到0.004MPa,热效率增加2.2%。排汽压力愈低热效率愈高。但是，降低排汽压力，将使汽轮机低压部分蒸汽湿度增大，影响 叶片寿命，同时降低汽轮机的相对内效率；降低排汽压力，排汽比容增大，汽轮机末级排汽 面积和凝汽器尺寸增大，投资增大。因此，在一定条件下凝汽器真空并非越低越好，必须确 定凝汽器的最佳真空。32.影响排汽压力的因素：凝汽器的冷却面积、凝汽器的凝汽负荷、凝汽器冷却水进口温度、冷却水量等。所以排汽压力应综合考虑。凝汽器的端差：排汽压力对应的饱和温度与循环水 出口水温差。tn=tl+At+6 t tn排汽的饱和温度 tl循环水进水温度At循环水温升612 6 t凝汽器传热端差31033.循环倍率：进入上升管的循环水量与上升管蒸发量之比，即一公斤水在循环水路中需要 多少次循环才能全部变成蒸汽.34.为什么要进行蒸汽中间再热？为了提高发电厂的热经济性和适应大机组发展的需要，蒸汽参数不断得到提高，但是随 着初压力的提高，汽轮机的排汽湿度增大，使乏汽中含有大量的水珠，碰击汽轮机末几级叶 片，引起腐蚀和损坏。根据运行经验，汽轮机乏汽湿度最大不超过1214%,如不采取再热，必须将主汽温升到570。以上才能保证湿度，特殊合金钢价格昂贵，而中间再热循环可有 效解决这个问题35.采用中间再热的优点？中间再热循环的优点：（D提高排汽干度，减少对叶片的侵蚀。（2）采用蒸汽再热使工质的燃降增大，汽耗量减少，提高热经济性，一次中间再热 能提高效率5%,而采用二次中间再热则能提高效率7九（3）汽耗率降低，减轻给水泵、凝汽器的负担。（4）能够采用更高的初压力，单机容量增大。36.导热：导热是指直接接触的物体各部分热量交换的现象。可在固体、液体、气体中发生。只要有温差存在就有导热发生。从微观角度来看，导热是通过组成物质的微观粒子的热运动 进行的。37.对流换热：我们把流动的流体和固体壁面之间的热量交换称作对流换热。特点：流体流动。流体流 动是力的作用。影响对流换热的因素：流体流动情况：紊流换热比层流换热强烈。紊流各部分间相互掺混，层流边界层 厚度小，热阻小，所以对流换热强烈。流体的物理性质的影响：Re越大，对流换热越强，Re=y cd/ug提高流体的重度、导热 系数、比热，降低流体的动力粘性系数，增强对流换热。固体表面的几何形状、大小、流体与固体的相对位置影响对流换热。如锅炉水冷壁管高 温区采用内螺纹管，尾部受热面管采用叉拍布置，增加折流板等，均为增加对流换热。流体换热分为单相流体换热和相态变化的流体换热。如烟气与锅炉受热面的换热为 单相流体换热。水在锅炉水冷壁沸腾、汽化等换热为相态变化时的流体换热。流体相态变化的对流换热：沸腾换热、凝结换热。38.沸腾换热:换热温差在5以下，相应的热负荷q5000千卡/时的范围内，单相放热，称自 然对流状态或微沸腾状态。当热负荷q的增加超过一定数值时，一般在/t=525范围内 加热面上的汽泡显著增加，强烈的扰动使放热系数。迅速增加。在这个阶段中的沸腾换热强 度决定于汽泡的产生和运动，所以把这种状态的沸腾叫做泡态沸腾或沫态沸腾。工业设备中 的沸腾，大多数处于这个阶段。当温差/t继续增高时，会使放热系数Q显著降低，汽泡的 大量产生形成了一层汽膜，此时靠汽膜的导热传递热量，称为膜态沸腾。显然，膜态沸腾的 发生使得换热恶化，以致加热面因壁温升高而烧坏。如电站锅炉中，都将各种换热控制在泡 态沸腾范围以内。还在高热负荷区内采用内螺纹管或扰流子的方式破坏膜态沸腾的发生。39.凝结换热:分为膜状凝结、珠状凝结。蒸汽遇到低于其饱和温度的壁面凝结成膜层状，这种凝结称为膜状凝结。若凝结液在固体表面呈珠状称为珠状凝结。工业设备中很难得到珠状凝结,我们所遇到的都是膜状凝结。影响凝结放热的因素：(1)蒸汽中含有空气影响放热系数，含设空气，放热系数下降50%,所以要不断将凝汽 器中不凝结气体抽出。(2)蒸汽的流速越大放热系数越大。蒸汽流速大使凝结液膜变薄，加快出现湍流，凝结 热阻变小。(3)冷却表面粗糙、脏污，使凝结液膜不易向下流动，厚度增加，热阻增大，放热系数 减小，凝汽器定期除垢除锈(4)管子排列方式影响凝结放热。叉排、辐向排列比顺排放热系数大。40.绝对压力：以绝对真空为为零点算起的流体静压力称为绝对压力.。41.相对压力：以大气压力为零点算起的压力叫相对压力。Pg=P-Pa42.真空：流体的绝对压力小于大气压力，称该流体处于真空状态。大气压与绝对压力的差 值，称为真空值。Pv=pa-p；真空值就是相对压力的负值。匕二-pg43.真空度：真空值与当地大气压的比值。Hv=(pa-p)/Pa*l44.泵与风机：把原动机机械能转变为流体能量的机械。泵与风机的分类：按工作原理分：(1)叶片式：主轴上的叶轮旋转对流体作功，分为：离心式、轴流式、混流式(2)容积式：利用工作室容积周期性变化输送流体。分为往复式、回转式。(3)其它型式：利用能量较高的流体输送能量较低的流体，喷射泵、抽汽器等。按全压高低分：泵:高压泵：压力大于6MPa；中压泵：26MPa；低压泵：小于2MPa。风机：通风机：全压小于H.375Kpa；鼓风机：全压在H.375241.6Kpa；压气机:全压大于241.6Kpao45.泵的基本性能参数：(1)流量:单位时间内输送的液体量，通常指体积流量。(2)扬程:单位质量的液体通过叶轮后所获得的能头，用米液柱高度表示，称为扬程。泵 的扬程由出口表压力、静压头、速度能头、吸入口真空组成。(3)轴功率和效率：原动机传到泵上的功率称为轴功率N。效率n=Ne/N.(4)有效功率：通过泵的液体单位时间内从泵中获得的能量Ne=y QH/1000kwo46.风机的基本性能参数：(1)流量：单位时间内通过风机的气体体积。(2)全压：单位体积气体从风机进口截面经叶轮到风机出口截面所获得的机械能的增加 值。(3)静压：风机全压减去风机出口处的动压。(4)功率和效率47.离心泵工作原理：泵壳内充满液体，当叶轮旋转时，液体在叶片的推动下高速旋转运动，受惯性离心力的 作用，使叶轮外缘处的液体压力升高，在此压力作用下将液体由出口排出，同时，在叶轮中 心位置液体的压力降低，当它具有足够的真空时，液体便在大气压力作用下经吸入管引入，这样液体不断地液体吸入和排出。若泵内有空气，密度比液体小的多，会聚集在叶轮的中心,吸入口不能形成足够的真空，造成离心泵不能正常工作。因此在实际工作中，离心泵启动前 必须注液放气。48.离心泵的轴向推力及平衡当叶轮旋转时，它对液体作功，提高液体的能量，叶轮出口压力升高，叶轮出口的 液体绝大部分经泵的出口排出，但有极少量的液体经泵壳与叶轮之间的间隙流入叶轮根部的 环形空间，由于叶轮的不对称产生轴向推力，朝向吸入口。措施：(1)平衡孔、平衡管，(2)采用双吸叶轮或背叶轮。(3)叶轮对称对称排列(4)平衡盘、平衡鼓。49.汽蚀：在泵内某一区域的压力减小到液体相应温度饱和压力以下时，液体发生汽化产生汽泡随 着液体的流动，低压区的汽泡被带到高压区时突然凝结，体积突然收缩，在高压区出现空穴,四周高压液体迅速冲向汽泡中心，因而发生猛烈地撞击，这种不断凝结、冲击持续下去，叶 轮表面产生蜂窝状点蚀，逐渐扩大将损坏叶片。同时伴有振动和噪音。泵内反复地出现液体 汽化和凝聚地过程而引起金属表面受到破坏的现象称为汽蚀现象。当流体流过局部低压区，在发生液体汽化的同时，液体中溶解的空气也被析出，而空气中的氧气对处在汽蚀区域的金 属材料也有氧化腐蚀的作用。止匕外，在汽蚀区域发生的冲击作用将使机械能转变为热能。在 局部区域的热量不会很快传出去，而使局部区域温度猛烈升高，这更助长了金属的氧化，加 速了化学腐蚀过程。邹县三期的循环水泵入口仅在一年内就发生了严重的汽蚀损坏，可见汽 蚀的危害性是很大的，因此，热力设备一定要避免发生汽蚀现象。有效汽蚀余量力ha(NPSHa)泵的吸入口单位重量的液体所具有的总能头减去汽化 压力高度后所剩余的富余能头。必须汽蚀余量力hr(NPSHr)泵吸入口到叶片入口后压力最低点的总压降，叫做必须 汽蚀余量。取决于泵吸入室的结构、叶轮入口形状、结构及液体在叶轮进口处 的流速。允许汽蚀余量力h必须汽蚀余量加上一定的安全余量，一般0.3m,称为泵的允许汽 蚀余量。防止汽蚀发生的措施：(1)增大有效汽蚀余量：减少吸入管阻力；降低泵的安装高度；设置前置泵；装设诱导 轮或前置叶轮。(2)减小必须汽蚀余量：首级采用双吸叶轮；增大首级叶轮进口直径；增大叶片入口宽 度；适当放大叶轮前盖板处的转弯半径。(3)采用抗汽蚀材料。50.离心泵的性能曲线：在转速不变的情况下，将扬程、轴功率、效率随流量变化的关系曲 线，称为离心泵的性能曲线。用试验方法绘制。离心泵在管系中实际运行的工况点叫做工作 点，效率最高的工作点称为最佳工况点。51.泵与风机的运行工况点：将管道性能曲线和泵与风机本身的性能曲线用同样的比例画在 同一张图上，两条曲线的交叉点，即为泵与风机的运行工况点，亦称工作点。分析泵与风机 的工作点只能是M点而不是A点：若在A点，管道系统的扬程大于泵的扬程，这说明把流体 从吸入容器送到压出容器所需要的能量大于流体从泵中获得的能量，求大于供，流体因能量 不足而减速，流量减小，工况点沿着泵的性能曲线向M点靠近，直至和M点重合。若泵的运 行工况是B点，管道系统的扬程小于泵的扬程，流体从泵中获得的能量管道系统需要的能量 外还有剩余，多余的能量迫使流体加速流量增大，B点沿着泵的性能曲线向M点靠近，直至 重合为止。因此泵的稳定运行工况只能是M点。52.汽轮机转子寿命：汽轮机从初次投运到转子表面出现第一条宏观裂纹的时间。热耗率：汽轮发电机组每生产一度电所消耗的热量，它比较全面地反映汽轮发电机组的性能特性.汽耗率：汽轮发电机组每生产一度电所消耗的蒸汽量，它是一项汽