第三章 汽轮机的变工况特性

汽轮机的变工况特性偏离设计工况的工况叫变工况变工况时，汽轮机内的各种参数（压力、温度、焓降和效率）随负荷而变渐缩喷嘴的变工况流量：00000.648npGA10.648GGnA00*00.648p1nA00100100*0000000010101011001pppTpTp变工况前后均为临界工况0000000001010101pTpGGpTp012/000000012/000000000012''121'1'nnnncpGAApApRTpAGG喷嘴入口流量：00121p12/01010011'nRTA0021p12/00101010001010112/02/000000000012/01010001001010101000012/001000000111111pRTpppRTRTRTppppppppRT001011000ppGGpp变工况前后均为亚临界工况000000000000110101101101pTppGGpTpp流量网图级的变工况变工况前后均为临界工况变工况前后均为亚临界工况均为临界工况临界发生在喷嘴内：临界发生在动叶内：001011000ppGGpp011111011GppGpp012/0100012/0100000121211nnnnnnnnnpcGAApApRTpAGG喷嘴出口流量：00121p12/110011nnnRTA0021p12/00111000111110112/112/00000012/11000110111111100012/010100011111nnnnnnnnnnnnnnpRTpppppRTRTRTppppppppRT变工况前后均为临界无论临界发生在喷嘴还是动叶都有：00010111111000011ppGppGpppp变工况前后均为亚临界状态222201210012112222020102ppTppGGppTpp00011111222220002210022121'1''0.64810.64810.6481(ttnnttnntmtnnttmmttcrcrnncrcrtnmcrtGAcAhAhGGppGGApApppppGAppp：反动度为零时，通过级的流量忽略密度221122201101011010101121101222200000201120222001010101020000011)111111(1)crcrcrmcrcrcrmmmcrcrcrcrcrcrcrppppppppppppGGpppppppppppppppppppppp的影响01010022010100012201121101220102222012101212201121100122010102(1)1(0)11crcrcrcrcrmmmcrcrcrcrcrcrppTpTpppppTGGTppppppppppppTTGGTTpppp假设22202021crcrpppp22012101220102ppTGGTpp级组的变工况级组：流量相等的相邻各级的组合。变工况前后均为临界临界状态发生在最后一级2201211220222222221214121414121414122222222424424414142222214414ppGGppGppppppppGppppppppGpGppppp第一级：第二级：＝＝第三级：－2222241414pppp＝－2222014121214241420pppppppppp＝＝＝变工况前后均为亚临界012/00000002220121122221220201210222222221214112421412224222141611422462''1nncpGAAppGGppppGppGGppGppppGppGGppGpGGpp喷嘴入口流量：第一级：＝第二级：＝第三级：22222106016122226416122016112206GppppGpppppGGpp＝＝变工况特性弗留格尔公式适用于级组220110122001220111220ggggppTGGppTppGGpp凝汽式非调节级0101pGGp背压式汽轮机一般处于亚临界工况图3.2.40101001pTGaGpTa——变工况与设计工况下的通汽面积之比a1，则同一负荷下，压力必然升高反之亦然参见课本实例应用条件由于回热抽汽量和负荷成正比，所以抽汽口前后可以看成一个级组适用于均质流，调节级不能看成级组的组成部分例题1已知：某级组进汽压力为3.0MPa，温度为400℃，级阻的派汽压力为0.12MPa，通过级阻的流量为36t/h求：当初温和背压不变，而流量减半时的级阻初压例题2已知：某台背压汽轮机共有5级。在设计工况下，调节级后的压力p1＝3.43MPa，四个压力级后的压力分别为p2＝2.45MPa，p3＝1.47MPa，p4＝0.98MPa，p5＝0.686MPa试问流量减小一半时，假设背压不变，各级的压力比如何变化求设计工况下各级的压力比211322433542.450.71433.431.470.62.450.980.671.470.6860.70.98pppppppp4第一级：第二级：第三级：第四级：各级均未达到临界状态将所有压力级看成一个级阻，设计工况为亚临界工况变工况由于背压不变，也应为亚临界工况确定变工况前后的状态所有压力级视为级阻，确定变工况后调节级后压力2131411.362MPa0.945MPa0.77MPappp确定变工况后各级压比力所有后三个压力级视为级阻，确定变工况后第一级后压力依此类推22221151111112222150.68611.815MPa23.430.686ppGppGpp例题3某背压汽轮机共有6级，没有回热抽汽，在设计流量下，调节汽室压力p1＝7.06MPa，第四级前压力p3＝5.16MPa，背压pz=3.04MPa假设蒸汽流量仍为设计值，背压不变，第四五六级结垢，面积减小5％求此时调节汽室压力222231311132222322221131111112222133.0410.955.339MPa5.163.045.33917.19MPa7.065.16zzpppGApGAppppGppGpp非调节级焓降的变化规律凝汽式汽轮机的初压、背压均与流量呈正比的非调节级，焓降基本不变(1)/(1)/220000(1)/(1)/121210110111110011212210200111111111kkkkttkkkkttttpkphRTTkpphhppkThRTpkpTphGpppGpppph(1)/20kkpp(1)/2101111kkpTp0011TT非调节级各参数的变化规律末级是临界工况，忽略温度的影响负荷由设计值下降，各级级前压力下正比下降，除末级外，各级焓降不变，反动度和速度比不变。对于末级，如果真空不变，当负荷下降时，末级焓降减小，由于大功率汽轮机末级反动度都很大，反动度基本不变。速度比增大，效率降低utCxhF节流调节节流调节相对内效率'''''''''macmacmacitiithimacmacmacttthhhhhh节流效率的变化曲线喷嘴调节高压内上缸，带两段喷嘴弧和一级隔板调节级的热力过程线''''''22222202()()IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIiiitGGhGhGGhGhGhhGhhGGGhGG调节级的变工况忽略温度的影响反动度为零没有重叠度全开阀门前压力保持不变温度变化考虑温度和反动度考虑重叠度和阀门前压力采用节流调节节流-喷嘴混合调节方式对于中低压缸，喷嘴配汽的高压缸排汽温度低，使得再热汽温低，低压缸湿气损失增大。节流调节的优缺点热应力小结构简单温度波动小全周进汽部分负荷下效率低轴向推力轴向推力近似和负荷成正比滑压调节纯滑压节流滑压复合滑压纯滑压运行方式没有调节级第一级全周进汽，调门全开只靠锅炉出口的蒸汽压力和流量的改变来调节机组负荷由于锅炉存在热惯性，负荷调节滞后节流滑压运行方式没有调节级第一级全周进汽调门保持85%~95%开度负荷改变时，通过调门来应急调节锅炉燃烧状况跟上后，调门恢复原来开度能够避免锅炉热惯性对负荷迅速变化的限制始终存在节流损失复合滑压运行方式喷嘴配汽，第一级为调节级高负荷（如80%以上）采用定压调节：初压较高，热效率也比较高，偏离设计值不远较低负荷（40%~80%）区域内，全关若干个调门，进行滑压运行。没有节流损失，负荷急剧变化时，可以开关调门来应急调节在滑压运行的最低点以下，初压水平比较低的定压运行热经济性分析只比较高压缸的热经济性变负荷时，体积流量基本不变，焓降不变，内效率不变超临界给水泵功占5~7%，采用调速给水泵给，带来明显收益循环热效率降低虚线：喷嘴调节点划线：节流调节实线：滑压调节不考虑给水泵因素，滑压运行机组的热经济性低于喷嘴配汽定压运行的机组000000000hmlhmliiiissnnsnssnnhhsnsniisnsnhmlhmliiiisnssnnsnssnsnnsnnsnsnsnsnsnhhhhWWQQQQQQhhhhhhhhhhhhWWhhQQhhQhhQhhhhhh0snsnhh√考虑了给水泵因素图示为t0=538，300MW机组滑压运行和同参数喷嘴定压运行的比较纵坐标：热好率差值百分数