第一节多级汽轮机的工作特点

汽轮机的发展方向?增大汽轮机功率的方法？为什么采用多级汽轮机？汽轮机的发展方向：大功率+高参数+高自动化增大汽轮机功率方法：增加汽轮机理想焓降和蒸汽流量。若设计成单级汽轮机，理想焓降增加，将使喷管出口速度相应增加，为了保持汽轮机在最佳的范围内工作，就必须相应地增加级的圆周速度，而增大圆周速度要受到叶轮和叶片材料强度条件的限制，所以焓降不能无限制增加;增加级的蒸汽流量，则要增加级通流面积，即增大级的平均直径或叶片高度，同样将受到材料强度的限制。提高汽轮机蒸汽初参数和降低背压，既能提高机组循环热效率，又能增大汽轮机功率，但焓降的增加不能靠单级来完成，否则喷管出口速度非常大，为保证级在最佳速比附近工作，又将出现材料强度所不允许的极大圆周速度。因此要增大汽轮机功率，又要保证高效率唯一途径。因此必须采用多级汽轮机。第一节多级汽轮机的工作特点多级汽轮机的概念东方300MW汽轮机介绍哈尔滨压临界600MW汽轮机介绍多级汽轮机热力过程线汽轮机的理想焓降－Ht汽轮机的有效焓降－HiiihH东方汽轮机厂生产300MW冲动式汽轮机：高压缸（10级1个单列调节级9个压力级）中压缸（6级压力级第一级可调30%负荷）低压缸（对称分流6×2=12个压力级）共22级哈尔滨汽轮机制造亚临界600MW反动式汽轮机：1个单列调节级，10个高压反动级，2×9个中压反动级和2×2×7低压反动级组成：结构57级热力过程27级。一、多级汽轮机的特点（一）多级汽轮机的优越性1．多级汽轮机的循环热效率大大提高2．多级汽轮机的相对内效率明显提高（1）多级汽轮机每一级承担的焓降不必很大，可以保证各级都在最佳速比附近工作。（2）在一定的条件下，多级汽轮机的余速动能可以全部或部分地被下一级利用。（3）多级汽轮机级的焓降较小，可以采用渐缩喷嘴，避免了采用难以加工、效率较低的缩放喷嘴。（4）当级的焓降较小时，根据最佳速比的要求，可相应减小级的平均直径，从而可适当增加叶栅高度，减小叶栅的端部损失。（5）多级汽轮机具有重热现象。3．多级汽轮机单位功率的投资大大减小（二）多级汽轮机存在的问题（1）增加了一些附加的能量损失，如隔板漏汽损失、湿汽损失等。（2）由于级数多，相应地增加了机组的长度和质量。（3）由于新蒸汽和再热蒸汽温度的提高，多级汽轮机高中压缸前面若干级的工作温度较高，故对零部件的金属材料要求高了。（4）级数增加，零部件增多，使多级汽轮机的结构更为复杂。总之，多级汽轮机的优越性远大于其存在的不足，故在工业中得到了广泛的应用。二、多级汽轮机的余速利用1．余速利用对级效率的影响级内效率当本级余速不被下级利用时结论：本级余速被下一级利用后，可以提高本级的内效率。2．余速利用对整机效率的影响余速利用后，整机热力过程左移，整个过程熵增减小，效率提高。21*2*0ctctirihhhhhEh01**01titrihhhhEh3．实现余速利用的条件（1）相邻两级的部分进汽度相同。（2）相邻两级的通流部分过渡平滑。（3）相邻两级之间的轴向间隙要小，流量变化不大。（4）前一级的排汽角应与后一级喷嘴的进汽角一致。综上所述，多级汽轮机的中间级基本上都能充分地利用前一级的余速动能，所以在设计时就不一定要求每一级都轴向排汽，而可以在直径、转速不变的条件下采用比较小的速比来增加每一级可承担的焓降，使总的级数减小。三、多级汽轮机的重热现象54321ttttthhhhh＞54321ttttthhhhhth＞tH在多级汽轮机中，由于损失的存在，各级理想焓降之和大于整机的理想焓降。这是由于多级汽轮机前面级的损失能够在后面级中，作为理想焓降而加以利用，这种现象称为多级汽轮机的重热现象。由于重热现象而增加的理想焓降占汽轮机理想焓降的比例称为重热系数设各级的平均内效率为，汽轮机的内效率为tttHHhtrimitriihhHHtrimiHH)1()1(rimtiriHHrimri由于重热现象，使多级汽轮机的内效率大于各级的平均内效率。但不能说，重热系数越大，多级汽轮机的内效率就越高。四、多级汽轮机各级段的工作特点1．高压段在多级汽轮机的高压段，工作蒸汽的压力、温度很高，比体积较小，因此通过该级段的蒸汽容积流量较小，所需的通流面积也较小。在冲动式汽轮机的高压段，级的反动度一般不大在高压段的各级中，各级焓降不大，焓降的变化也不大（为什么？）高压段蒸汽容积流量较小，为了增大叶片高度，减少端部损失，叶轮平均直径较小，相应圆周速度比较小，为保证最佳速比，喷管出口速度较小，各级焓降不大。2．低压段低压段的特点是蒸汽的容积流量很大，要求低压段各级具有很大的通流面积，因而叶片高度势必很大级的反动度在低压段明显增大A叶片很高，为保证叶片根部不出现负反动度，平均直径处反动度较大。B级的焓降大，为避免喷管出口汽流超过音速过多而采用缩放喷管，增加级的反动度，减小喷管中承担焓降。低压段的蒸汽容积流量很大，故叶轮直径大大增加，圆周速度增加较快从而使各级的焓降相应增加较快3．中压段各级喷管叶高和动叶叶高沿蒸汽流动方向逐级增大。