汽轮机原理(第二章)

第二章多级汽轮机a*atuuxc2h*tth30016.7/537/537N为何要采用多级汽轮机？从分析结论：多级汽轮机即可保证每一级在aopx（）下工作(效率高)，又可使例如：湖南益阳电厂(功率大)高压缸：12级+1单列调节级中压缸：9级低压缸：14级共36级图２－１3００MW汽轮机汽缸及连接§2—1多级汽轮机的特点与损失1.汽轮机的结构及工作原理一、多级汽轮机的工作过程图２－２国产６００MW汽轮机高、中压缸纵剖面图图２－３国产６００MW汽轮机低压缸纵剖面图0'P0Pti—主汽阀前压力—调节汽阀后压力—整台汽轮机的理想焓降—整台汽轮机的实际焓降2.热力过程线以右图为例（图2—４）二、多级汽轮机的优点1.功率大2.效率高3.单位功率投资省缺点：结构复杂，总造价高，且存在一些附加损失（漏汽损失大，湿汽损失）。三、多级汽轮机各级段的工作特点1.高压段2.中压段3.低压段四、重热现象和重热系数1.重热现象以四级组成的多级汽轮机为例进行说明，其热力过程线（图2—5）：因为在h—s图上，过热区的等压线沿熵增方向是扩张型的。22tthh哪个大？和重热现象—前级的损失被下级部分利用，使下级的理想焓降在相同的压差下比前级无损失时的理想焓降略有增大，这种现象就称为多级汽轮机的重热现象。（为什么？）2th2thtttttjjtHhhhhh432141432141ttttjjthhhhh2.重热系数显然tjjtHh4141jjth定义tjtjtHHh41为重热系数（1）影响重热系数的因素?整台汽轮机的相对内效率各级平均内效率iit由（1）（2）（3）式得：siri（1+）（2）（3）41jjtisrihH即整台汽轮机的相对内效率大于各级的平均相对内效率。siri结论：引论：能否说越大，汽轮机的效率越高？答案：不能。因为率就越低。增大是以损失为前提的。增大，说明损失增大，重热现象只能回收损失中的一部分，而这一部分远不能补偿损失的增大，所以应说，越大，汽轮机的内效五、进汽阻力损失和排汽阻力损失－主汽阀前蒸汽压力；－调节汽阀后蒸汽压力；－高压缸排汽压力；－低压缸进汽压力；－低压缸末级动叶后压力；－凝汽器压力。0p0pspspcpcp图２－６汽轮机蒸汽系统1.进汽机构阻力损失（图2—７）（1）以焓降表示（2）以压降表示0000PPPP=（0.030.05）´=～tttHHH02.连通管的压力损失ssssPPPP=（0.020.03）´=～注：再热机组还有冷、热再热管道及再热器阻力损失。3.排汽阻力损失（图2—８）（1）以焓降表示（2）以压降表示´ccccPPPP=（0.020.06）´=～ttctHHH（3）降低排汽阻力损失的措施将排汽管设计成具有良好性能的扩压管，使排汽中部分动能转变成静压，以补偿排汽管中的压力损失。4.多级汽轮机的热力过程线（图2—９）§2—2汽轮机及其装置的评价指标iit一、汽轮机的相对内效率相对效率：输入能量以全机的理想焓降计算。绝对效率：输入能量以整个循环中1kg蒸汽在锅炉里吸收热量计算。效率二、理想功率0tt3600DP图２－１０汽轮机发电机组式中0D—汽轮机进汽量，kg/h0i0tiiti36003600DDPPmmP—为克服轴承摩擦阻力、带动主轴泵、调速器等消耗的能量。—机械效率三、内功率四、轴功率式中36000mitmiaxHDPPmiaxPPPmm分析：越高。（1）对同一机组，负荷越大，越高。（2）对不同机组，容量越大，imiaxmPPPP1五、电机功率0timge1axg3600DPP=式中—发电机效率，因发电机存在冷却介质的摩擦、铜损(线圈发热)、铁损(铁芯涡流发热)。g注：对国产125MW机组以上的机组：i87%m99%g97%.六、相对电效率e1表示每1kg蒸汽的理想焓降转变成电能的份额七、循环效率ttfwhh=hfwh—主蒸汽焓—锅炉给水焓式中gmiel八、绝对电效率timgae1timgfwhh，ae1，表示每kg蒸汽热量最终转变成电能的份额。九、汽耗率0e1dDPd表示每生产1kW•h电能所消耗的蒸汽量。汽耗率仅能进行同类型同参数机组的经济性比较，不适用于不同类型机组的经济性比较。十、热耗率ofwqdh-h（）q表示每生产1kW•h电能所消耗的热量。q即可进行同类型机组的比较，也可进行不同类型机组的比较。若再热机组，必须加再热蒸汽吸热量，即再热器进口蒸汽焓。再热器出口蒸汽焓；再热蒸汽量；式中rrrrrrfwhhDhhDDhhdq00§2—3多级汽轮机的轴向推力及平衡1.方向一般是高压端→低压端2.大小冲动式汽轮机可达40～80t反动式汽轮机可达200～300t（为什么？）注：只有作用在转动部分上才能产生轴向推力3.危害性严重危及机组的运行安全一、轴向推力的概念二、冲动式汽轮机的轴向推力及计算1.作用在动叶上的轴向推力（图2—１1）2022111sinsinppldccGFmbmz分析：z1z1F'eF（3）对复速级，为两列动叶轴向力之和。（1）对冲动级，轴向分速改变不大，第一项可略去。（2）对部分进汽级，2.叶轮轮面两侧压差产生的轴向推力z2F2z2mbdF[dld]422（-）（P-P）dP2P式中—叶轮后压力（1）当轮盘面积及前后压差较大时，分析：z2F较大，一般在轮盘上开平衡孔。（2）部分进汽级，不进汽动叶也受压差的作用，再加上—叶轮前压力d2（P-P）这一项。)()1(2PPldedbm3.作用在轴凸肩上的轴向推力z3F一般很小任一级总轴向推力整台汽轮机轴向推力zz1z2z3F=F+F+Fzz1z2z3F=F+F+F。对应计算面上的静压力—　　　　　外径；对应计算面上的内径和—、式中　　xxzpddpddF21212234z3F2.轴向推力的组成（1）作用在动叶上的轴向推力（2）作用在转鼓锥形面上的推力（3）作用在转子阶梯上的轴向推力四、轴向推力的平衡方法1.采用平衡活塞（1）原理（图2—１2）1.反动式汽轮机转子为鼓式转子，无叶轮，叶片直接装在转鼓上。（为什么？）三、反动式汽轮机的轴向推力将转子高压轴封第一段轴封直径加大，使其产生平衡活塞作用。x1PP﹤漏汽环形面积增大，漏汽量加大。一般用于中小型机组，但目前300MW及以上反动式汽轮机广泛采用（高压、中压、低压平衡活塞）。缺点：（2）计算。平衡活塞两侧的压力差—　　　　　上的内径和外径；分别为平衡活塞作用面—、式中　pddpddFz21212242.在叶轮上开平衡孔常在前后压差较大的高中压级叶轮上开5或7个平衡孔（为什么是单数？）。例如：国产125MW机组高中压缸各级均开7个50的平衡孔；国产200MW机组第2～12级叶轮均开5个的平衡孔。503.汽缸采用反向流动布置轴向推力经过上述平衡后，剩余的不平衡轴向推力由推力轴承承担。高中压缸对称反向布置，低压缸对称反向分流布置（如国产300MW及600MW机组）。4.采用推力轴承推力轴承结构推力盘推力瓦块工作瓦块非工作瓦块§2—4轴封及其系统一、汽封的种类与作用1.汽封的种类（1）按位置分汽封通流部分汽封隔板汽封轴端汽封（轴封）（2）按结构型式分汽封曲径式碳精式水封式2.轴封装置的作用（1）高压端防止蒸汽外漏（2）低压端防止空气漏入汽缸二、齿形曲径轴封（齿形轴封）1.种类（图2—13）2.工作原理（图2—14）c常数（芬诺曲线，即等流量曲线）3.轴封漏汽量计算将轴封的每个齿隙看作一个渐缩喷嘴，则若出现临界，只有最后一个齿隙。∵音速a=KRT，马赫数caM，顺流动方向∴轴封漏汽量计算以最后一个齿隙达临界和未达临界两种情况讨论。（1）最后一个齿隙未达临界0z0'=ZPllGA220（P-P）ac，。分析：'lGlAZ①与轴封前后压差、漏气面积及齿数有关。②在lAlZG。一定时，或。（2）最后一片齿隙达临界0'=ZllGA0P+1.25（3）临界状态的判别z0P、P当时，最末齿隙达临界当时，最末齿隙亚临界z00.821.25PPZz00.821.25PPZ（4）漏汽量的修正为什么要修正？因为上述推导中作了一些假定，例如将轴封当作渐缩喷嘴，且没有考虑其具体形状，所以应进行修正，引入流量系数l,则'lllGGl查图2—15确定则'llllGKGlK查图2—16确定若为平齿轴封，还应乘以一个大于1的系数。三、轴封系统1.轴封系统的组成由轴封装置和与之相连接的管道和附属设备组成。2.轴封系统的作用（4）回收轴封漏汽的工质和热量（1）防止高压端蒸汽外漏（2）防止低压端空气漏入汽缸3.轴封系统的特点（1）轴封分段设置，各段间有环形腔室。（图2—17、2—18）（3）汽轮机启动时，向轴封供汽，迅速建立凝汽器真空。通过管道将漏到腔室中的蒸汽疏走或向腔室中送汽。（2）轴封设置供汽源作用密封作用冷却轴端作用4.轴封系统实例（图2—19）