3多级汽轮机详解.pptx

电厂热力设备及运行电厂热力设备及运行第三章第三章 多级汽轮机多级汽轮机第三章第三章 多级汽轮机多级汽轮机主要内容n多级汽轮机的优越性及其特点n进汽阻力损失和排汽阻力损失n汽轮机及其装置的评价指标n轴封及其系统n多级汽轮机的轴向推力及平衡第一节第一节 多级汽轮机的优越性及其特点多级汽轮机的优越性及其特点n多级汽轮机的优点n重热现象和重热系数n多级汽轮机各段的工作特点一、多级汽轮机的优点n多级汽轮机每级的焓降较小，有可能使速比设计在最佳速比附近，同时c1小、u也小，即直径小，叶高或部分进汽度相应增大，这些都使效率增大；n各级余速动能可以部分的被利用；n多级汽轮机可以实现回热循环和中间再热循环；n由于重热现象，多级汽轮机前面级的损失部分的被后面各级所利用。但但是是，多多级级汽汽轮轮机机增增加加了了轴轴封封漏漏汽汽损损失失、进进排排汽汽损损失失和和 机械损失。机械损失。二、重热现象和重热系数二、重热现象和重热系数n重热现象的描述重热现象的描述 在水蒸气的h-s图上等压线是沿着比熵增大的方向逐渐扩张的，也就是说，等压线之间的理想比焓降随着比熵的增大而增大。这样上一级的损失（客观存在）造成比熵的增大将使后面级的理想比焓降增大，即上一级损失中的一小部分可以在以后各级中得到利用，这种现象称为多级汽轮机的重热现象。n重热现象分析重热现象分析第一级没损失，第二级理想比焓第一级没损失，第二级理想比焓降降第一级有损失，第二级理想比焓第一级有损失，第二级理想比焓降降n由于由于 ，所以，所以hsp1p2T1T1p3htmacht1ht2ht3ht4ht2ht3ht4hi1hi2hi3hi4himacn重热系数推导重热系数推导假设条件：假设条件：汽轮机内各级相对内效率相等汽轮机内各级相对内效率相等全机理想比焓降全机有效比焓降整个多级汽轮机相对内效率：整个多级汽轮机相对内效率：由于由于因此因此 则有：则有：n重热系数定义重热系数定义 级内有损失时各级理想比焓降之和与全机理想比级内有损失时各级理想比焓降之和与全机理想比焓降之差，即增大的那部分比焓降与没有损失时焓降之差，即增大的那部分比焓降与没有损失时全机总的理想比焓降之比，称为重热系数。它永全机总的理想比焓降之比，称为重热系数。它永远是一个正值，用远是一个正值，用表示，即表示，即 n影响重热系数的因素影响重热系数的因素初参数p02.85MPa，t0400 ，排汽压力 p23.9kPa0426810246810za（）0.60.7分析：分析：p多级汽轮机各级的效率。若级效率为1，即各级没有损失，后面的级也就无损失可利用，则重热系数=0。级效率低，则损失越大，后面级利用的部分也越多，值也就越大。p多级汽轮机的级数。当级数越多，则上一级的损失被后面级利用的可能性越大，利用的份额也越大,值将增大。p各级的初参数。当初温越高，初压越低时，初态的比熵值较大，使膨胀过程接近等压线间扩张较大的部分，值较大。此外，由于在过热蒸汽区等压线扩张程度较大，而在湿蒸汽区较小，因此在过热区值较大，湿汽区值较小。n重热系数与整机效率关系分析重热系数与整机效率关系分析 由上式可得出结论：a 越大，整机效率越高？不可，这是由于重热系数a的很少量增大是在级效率降低较多的前提下实现的。因此，拟通过提高重热系数a来提高整机效率的想法是错误的。重热系数的提高使全机效率的增大远远弥补不了级效率的降低所引起的全机效率的降低。三、多级汽轮机各段的工作特点n高压段l喷嘴出口汽流角较小，冲动式110-140，反动式140-200；l冲动式汽轮机，级的反动度较小；l各级比焓降不大，变化也不大；l可能存之损失有：喷嘴、动叶、余速、叶高、扇形、漏汽、摩擦和部分进汽等损失，其中下划线部分较大，无湿汽损失。总之，效率较低。n低压段l喷嘴出口汽流角较大，圆周方向分速度与轮周功减小；l级的反动度明显增大；l各级理想比焓降较大，且增加较快；l余速损失大，湿汽损失越往后越大；漏汽量少，漏汽损失小，叶高损失也很小，摩擦损失小，无部分进汽损失。总之，级效率较低。n中压段l漏汽损失和摩擦损失较小；l叶高损失较小；l无部分进汽损失、无湿汽损失；l余速损失可部分利用。总之，中压段级效率较高压段和低压段高，反动度介于二者之间，且逐渐增大。第二节第二节 进汽阻力损失和排汽阻力损失进汽阻力损失和排汽阻力损失n进汽阻力损失n排汽阻力损失n多级汽轮机热力过程线一、进汽阻力损失一、进汽阻力损失n进汽阻力元件进汽阻力元件 主汽门、调节汽门、蒸汽室（进汽机构）。主汽门、调节汽门、蒸汽室（进汽机构）。n流动过程性质流动过程性质 节流过程，压力下降，比焓不变。节流过程，压力下降，比焓不变。n影响因素影响因素 汽流速度、阀门类型、阀芯型线及汽室形状。汽流速度、阀门类型、阀芯型线及汽室形状。n节流引起的焓降损失节流引起的焓降损失汽轮机进、排汽损失二、排汽阻力损失二、排汽阻力损失n部位：排汽管（末级动叶后到凝汽器喉部）；部位：排汽管（末级动叶后到凝汽器喉部）；n产产生生阻阻力力原原因因：蒸蒸汽汽在在其其中中流流动动时时，存存在在摩摩擦擦、涡流、转向等阻力作用，产生压力降落；涡流、转向等阻力作用，产生压力降落；n流动性质：节流过程；流动性质：节流过程；n焓降损失（排汽阻力损失）：焓降损失（排汽阻力损失）：n压力损失经验公式排汽管中汽流速度N:100120m/s;B:4060m/s排汽管阻力系数，0.050.1n补偿措施 排汽管做成扩压形状，将排汽动能转换为静压。扩压管形式：（1）先扩压后转向 （2）先转向后扩压 n衡量排汽管好坏的指标M0.3时，就必须考虑其压缩性，但仍然有：蒸汽在排汽管中的热力过程线n蒸汽经排汽管进入凝汽器的过程可分为三种情况：1）排气管进出口压力相等 表明扩压管回收的静压头正好与克服排汽管阻力消耗的静压头相等。2）排汽管出口压力高于进口压力 排汽管进口压力小于凝汽器喉部压力，将使汽轮机的有效比焓降增加，机组效率提高。3）排汽管出口压力低于进口压力三三多多级级汽汽轮轮机机热热力力过过程程线线第三节第三节 汽轮机及其装置的评价指标汽轮机及其装置的评价指标蒸汽的热能内功率Pi电功率Pel轴功率Pax1、汽轮机相对内效率3、机械效率4、发电机效率级内损失级内损失2、汽轮机绝对内效率机械损失机械损失电气损失电气损失6、汽耗率机组每生产1KW.h电能所消耗的蒸汽量7、热耗率机组每生产1 KW.h电能所需的热量5、发电机组的相对和绝对电效率为：第四节第四节 轴封及其系统轴封及其系统n汽封的分类、结构和作用n齿形轴封n轴封系统一、汽封的分类、结构和作用一、汽封的分类、结构和作用n汽封的作用 防止漏汽（气），提高汽轮机效率。n漏汽（气）发生的位置 汽轮机各级隔板漏汽及叶顶漏汽；高中压缸两端，主轴穿出汽缸处；低压缸两端，主轴穿出汽缸处。n汽封分类 轴端汽封、隔板汽封、通流部分汽封n汽封的结构 由汽封环、汽封体、弹簧片等组成（一般为六片）二、齿形轴封二、齿形轴封n曲径轴封工作原理芬诺曲线说明：la,c,e,g 等为轴封环形汽室中蒸汽的状态点；lb,d,f,h等为轴封各环形孔口出口界面上蒸汽的状态点轨迹，对应曲线称为等流量曲线；l关系：l轴封漏汽量大小决定于轴封前后压力和轴封间隙；减小轴封间隙可以减小漏汽量，但过小易引起摩擦，造成局部发热和变形。0.3-0.6；0.25-0.45mmn齿形轴封漏汽量的计算1、最后一个齿隙的汽流速度低于临界速度2、最后一个齿隙的汽流速度等于临界速度临界速度只能发生在最后一片轴封孔口处（视为渐缩喷嘴）3、齿形轴封漏汽量的单一表达式（最后一片汽流速度未达临界）（最后一片汽流速度达临界）轴封漏汽流量比曲线4、流量系数的确定不同轴封齿形对应的流量系数光轴轴封及修正系数三、轴封系统三、轴封系统n定义：端轴封与它相连接的管道和附属设备组成轴封系统。国产300MW机组轴封系统图国产200MW机组自密封轴封系统图第五节第五节 多级汽轮机的轴向推力及平衡多级汽轮机的轴向推力及平衡反反动动式式汽汽轮轮机机的的轴轴向向力力有有100200T，冲冲动动式式汽汽 轮轮 机机 的的 轴轴 向向 力力 有有4080T。n轴向推力的计算轴向推力的计算n轴向推力的平衡轴向推力的平衡一、轴向推力的计算n定义：n 在轴流式汽轮机中，通常是高压蒸汽由一端进入，低压蒸气由另一端流出，从整体看，蒸汽对汽轮机转子施加了一个由高压端指向低压端的轴向力，使汽轮机转子有向低压端移动的趋势，这个力就称为轴向推力。一、轴向推力的计算n 冲动式汽轮机的轴向推力 1、作用在动叶上的轴向推力通常，汽流流经动叶时轴向分速度变化很小，第一项可忽略2、作用在叶轮面上的轴向推力定义叶轮反动度：分析：（1）轮盘面积大，轴向推力也大，为减小它，常在轮盘上开设平衡孔；（2）部分进汽的应加不进汽动叶的受力；（3）确定轴向推力的关键是确定pd，应根据三个漏汽量的平衡条件确定。隔板轴封漏汽量为通过平衡孔的漏汽量为通过叶根部轴向间隙处的漏汽量为动叶根部稍有漏汽的平衡条件：动叶根部稍有漏汽的平衡条件：Gl1+Gl3=Gl2通过求解方程得到pd3、作用在轴封凸肩上的轴向推力4、转子凸肩上的轴向力5、总轴向推力n反动式汽轮机的轴向推力l作用在动叶片上的轴向推力l作用于轮毂锥形面上的轴向推力l作用于转子阶梯上轴向推力二、轴向推力的平衡二、轴向推力的平衡n平衡活塞法n汽流相反流动布置法n平衡孔n推力轴承第六节 单排汽口凝器式汽轮机的极限功率n一、极限功率的概念与计算 极限功率：在一定初终参数和转速下，单排汽口凝汽式汽轮机所能发出的最大功率称为汽轮机的极限功率。回热抽汽凝汽式汽轮机的发电极限功率：影响极限功率的主要因素是末级蒸汽流量：极限功率：二、提高单机最大功率的途径 提高新汽参数使全机理想比焓降增大，以及降低凝汽器真空使末级排汽比容减小，都可使极限功率增大，但初终参数不能轻易改变。主要途径：1、采用高强度，低密度材料。如钛基合金。2、增加单机功率的最有效措施是增加汽轮机的排汽口，即进行分流。3、采用低转速，如转速降低一半。该方法弊端：1）若级的直径和速比不变 全机级数和钢材耗量大大增加；2）若保持各级比焓降不变 级的直径将增大一倍，使汽轮机尺寸和钢材耗量大为增加 一般说来，汽轮机的总质量与转速的三次方成反比。结束！结束！