汽轮机级内损失.doc

汽轮机主要的级内损失及损失的原因
刘凤娇
河北工程大学08级热动01班
摘要：根据上课及课本所学的理论知识内容，汽轮机的级内损失直接影响其效率，所以研究汽轮机的机内损失很重要。汽轮机级内损失(steam turbine stage 10sses) 蒸汽在级内流动产生的能量损失，主要包括叶 栅损失、余速损失、叶轮摩擦损失、鼓风损失、斥汽损 失、漏气损失、湿气损失等项。 以及简单介绍了他们各自损失的原因，以便提出相对应的解决方法，以提高效率。
关键词：汽轮机 级 损失 原因
前言
能源是国民经济的基础，节约能源是我国的一项基本国策。我国是一个能源生产大国，
也是一个能源消耗大国，我国的人均能源拥有量较低。因此，节能降耗对我国国民经济至关
重要。作为我国能源支柱产业的电力行业进行能源有效利用，提高能源利用率，对于节约能
源，改善环境，增加电力供应具有很大的意义。
汽轮机是电厂三大件之一，它是一种以蒸汽为工质，并将蒸汽的热能转换为机械能的旋
转机械。汽轮机的转动部件与静止部件之间必须保持一定的间隙，以防止相互摩擦发生事故。
由于间隙的存在，使一小部分蒸汽从间隙流过而不做功，降低了汽轮机效率。因此进行汽轮机级内损失的研究具有很重要的意义。

一、汽轮机级内损失(steam turbine stage 10sses) 蒸汽在级内流动产生的能量损失，主要包括流动损失、叶轮摩擦损失、部分进汽损 失、漏气损失、湿气损失、叶高损失、扇形损失等项。
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二、 流动损失
蒸汽在汽轮机级内的流动损失包括喷嘴损失、动叶损失和余速损失。
1）喷嘴损失和动叶损失是由蒸汽流过喷嘴和动叶时汽流之间的相互摩擦及汽流与叶片表面之间的摩擦形成的。
2）余速损失是指蒸汽在离开动叶时仍具有一定的速度，这部分速度能量在本级未被利用，所以是本级的损失。但是当汽流流入下一级的时候，汽流动能可以部分地被下一级所利用。如果是多级汽轮机这种现象称为重热现象。为充分利用其余速，可加装汽 流导向板.末级的余速是无法再利用的。各级余速的利 用提高了汽轮机的内效率。

三、叶轮摩擦损失
叶轮摩擦损失由于蒸汽的黏性在叶轮表面形成 附面层，由叶轮带动旋转，与蒸汽戮附在隔板和汽缸壁 上的附面层之间形成摩擦阻力;并由于叶轮离心力的 带动，在汽室内形成涡流。克服摩擦阻力和涡流所形成 的能量损失叫做摩擦损失。摩擦损失通常由实验确定， 并可用斯托多拉(Stodola)经验公式估算。 因叶轮摩擦损失与燕汽比容成反比，汽轮机高压 各级比容小，该项损失较大，在低压各级，由于比容很 大，该项损失有时可忽略不计。 减小叶轮周围的蒸汽空间，提高叶轮表面的粗糙度也是降低叶轮损失的有效方法。
四、部分进汽损失
1）、鼓风损失
摩擦鼓风损失是指高速转动的叶轮与其周围的蒸汽相互摩擦并带动这些蒸汽旋转，要消耗一部分叶轮的有用功，隔板与喷嘴间的汽流在离心力作用下形成涡流也要消耗叶轮的有用功。
在多级汽轮机中，前一级余速可被下一级全部或部分 利用，以余速利用系数产来表示。一般产~0~1.级后 有抽汽口的级，产~0.5。若前后二级的平均直径无阶 跃性变化，产值可达0.8~1，调节级的直径通常大于 其后的第一压力级直径鼓风损失和斥汽损失级的喷嘴组弧段占全圆周 的比例，称部分进汽度。当级的部分进汽度小于l时， 动叶栅只在进人装有喷嘴弧段时才有工作汽流通过. 当动叶进入无喷嘴弧段时，动叶产生鼓风作用，消耗一 部分有用功，形成鼓风损失。鼓风损失可由经验公式估算出来。如果将不进汽弧段处的动叶片用护罩包住，使 鼓风区域缩小，将可减少鼓风损失。
2）斥汽损失
当动叶再度进人装有喷嘴 的弧段时，工作汽流需首先排斥并加速停滞在动叶汽 道中的蒸汽，因而消耗一部分能量，称为斥汽损失，它也可由经验公式估算。为减少斥汽损失，应尽量减少喷嘴组数。
五、漏气损失
漏汽损失是指在汽轮机内由于存在压差，一部分蒸汽会不经过喷嘴和动叶的流道，而经过各种动静间隙漏走，不参与主流做功，从而形成损失。
1）、隔板漏气损失
隔板两侧有较大压差， 在隔板与转轴之间的间隙中，将有一部分燕汽漏过，造 成泥气损失;具有反动度的冲动级和反动级，动叶两侧 存在压差，亦有一部分蒸汽由动叶顶端与汽缸之间的 间隙漏过。
减少其损失可在叶轮上开平衡口，在喷嘴和动叶根部设置轴向汽封，在搁板与主轴之间采用高低齿式汽封。
2）叶顶漏气损失
总的漏气损失为隔板漏气损失与叶顶漏气损失之和。
六、湿气损失
湿汽损失是指在汽轮机的低压区蒸汽处于湿蒸汽状态，湿汽中的水不仅能膨胀加速做功，还要消耗汽流动能，还要对叶片的运动产生制动作用消耗有用功，并且冲蚀叶片。
七、叶高损失、
叶高损失是指汽流在喷嘴和动叶栅的根部和顶部形成涡流所造成的损失。所谓叶高损失又称为叶片端部损失，这个损失是喷嘴动叶流动损失的一种。叶高损失一般在短叶片中比较大，当叶片高度小于12--15mm时，端部漩涡就十分大了，损失也就非常大。所以在设计汽轮机时，叶片的高度必须大于这个值。由上可知，当汽轮机容积流量很小时，也就是通流量很小时（特别是小汽轮机），为了防止叶高损失的影响，一般设计成部分进汽方式，以减少喷嘴数量，增大叶片高度。
八、扇形损失是指由于叶片沿轮缘成环形布置，使流道截面成扇形，因而，沿叶高方向各处的节距、圆周速度、进汽角是变化的，这样会引起汽流撞击叶片产生能量损失，汽流还将产生半径方向的流动，消耗汽流能量。
九、叶栅损失
叶栅损失包括型面损失和端面损失，前者有叶 型表面附面层的摩擦损失，附面层脱离引起的涡流损 失，叶片出口边的尾迹损失以及汽流接近声速和超声 速时产生的冲波损失。后者有叶栅汽道上下两个端面 附面层中的摩擦损失和附面层内自凹面向背面横向流 动产生的二次流损失。叶栅中的各项损失可由叶栅风 洞试验确定，可用速度系数来表示损失大小，或用能量 损失系数或叶栅中总压力损失系数表示。
影响叶栅损 失的重要因素是型线、型面光滑度、叶片高度、相对栅 距、安装角、汽流角、冲角和马赫数。 速度系数是实际速度与理想速度之比。现代汽轮 机的静叶栅速度系数甲可达。.95~。.98.护值随静叶 高度增高而加大。动叶栅速度系数必为。.90一0.97。必 值与级的反动度有一定关系。反动度越小，必值也越 低。在冲动级中选用适当的反动度，可减少动叶栅中的 损失。
十、结论

参考文献
《汽轮机原理》 黄树红
《汽轮机原理》 沈士一、庄贺庆