汽轮机原理及系统考试重点

喷管实际流量大于理想流量的情况：在湿蒸汽区工作时，由于蒸汽通过喷管的时间很短，有一部分应凝结成水珠的饱和蒸汽来不及凝结，未能放出汽化潜热，产生了“过冷”现象，即蒸汽没有获得这部分蒸汽凝结时所应放出的汽化潜热，而使蒸汽温度较低，蒸汽实际密度大于理想密度，从而导致···。蒸汽在斜切喷管中的膨胀条件：①当喷管出口截面上的压力比大于或等于临界压力比时，喷管喉部截面AB上的流速小于或等于声速，喉部截面上的压力与喷管的背压相等，蒸汽仅在喷管收缩部分中膨胀，而在其斜切部分中不膨胀，只起导向作用。②当喷管出口截面上的压力比小于临界压比时，喉部截面上的流速等于临界速度，压力为临界压力，在喉部截面以后的斜切部分，汽流从喉部截面上的临界压力膨胀到喷管出口压力。分析轮周效率：高越大，轮周效率也就越和速度系数纯冲动：反动级：第二章：为什么汽轮机要采用多级：为满足社会对更高效率的要求，提高汽轮机的效率，除应努力减小汽轮机内的各种损失外，还应努力提高蒸汽的初参数和降低背压，以提高循环热效率；为提高汽轮机的单机功率，除应增大进入汽轮进蒸汽量外，还应增大蒸汽在汽轮机内的比焓降。如果仍然制成单级汽轮机，那么比焓降增大后，喷管出口气流速度必将增大，为使汽轮机级在最佳速比附近工作，以获得较高的级效率，圆周速度和级的直径也必须相应增大，但是级的直径和圆周速度的增大是有限度的，他受到叶轮和叶片材料强度的限制，因为级的直径和圆周速度增大后，转动着的叶轮和叶片的离心力将增大，因此为保证汽轮机有较高的效率和较大的单机功率，就必须把汽轮机设计成多级的。多级汽轮机各级段的工作特点：1.高压段：蒸汽的压力，温度很高，比容较小，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，级的反动度一般不大，各级的比焓降不大，比焓降的变化也不大。漏气量相对较大，漏气损失较多，叶轮摩擦损失较大，叶高损失较大，高压段各级效率相对较低。2.低压段：蒸汽的容积流量很大，要求低压各级具有很大的通流面积，因而叶片高度势必很大，余速损失大，漏气损失很小，叶轮摩擦损失很小，没有部分进气损失。3中压段：蒸汽比容既不像高压段那样很小，也不像低压段那样很大，因此中压段也足够的叶片高度，叶高损失较小，各级的级内损失较小，效率要比高压段和低压段都高。也可以提高轮周效率和适当减小21的变化而变化周效率只随速比的数值也基本确定，轮和，和叶型一经选定，121x变化不随级的喷管损失系数1xn变化最大余速损失系数2c增大而减小随级的动叶损失系数1xbmmtmmtaaxcuhuhucux112112112cos11＝）（opx2cos11＝）（）（opopaxx11cos＝）（opx2cos1＝）（opax级反动度在低压段明显增大的原因：一因为低压级叶片高度很大，为保证叶片根部不出现负反动度，平均直径处的反动度就必然较大，二是因为低压级的比焓降较大，为避免喷管出口气流超过临界速度过多，尽可能利用渐缩喷管斜切部分膨胀，这就要求在喷管中的比焓降不能太大，而只有增大级的反动度，才能保证动叶内有足够大的比焓降。重热现象：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。提高重热系数α来提高整机效率是错误的：由于重热现象的存在，使全机的相对内效率高于各级平均的相对内效率。这一结论只表明当各级有损失时，全机的效率要比各级平均效率好些，而不是说有损失时全机的效率比没有损失时全机效率高，更不应简单的得出α越大，全机效率越高的结论，因为α的提高是在各级存在损失，各级效率降低较多的前提下实现的，重热现象的存在仅仅使多级汽轮机能回收其损失的一部分而已。所以···重热系数α的大小的影响因素：1.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以利用，则重热系数a=0。级效率越低，则损失越大，后面级利用的部分也越多，a值也就越大。2..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，a值将增大。3.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，a值较大。此外，由于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a值较大，湿气区a值较小。评价整个能量转换过程完善程度的各种效率（1）汽轮机的相对内效率：ηi=ΔHi/ΔHt能量转换存在损失，理想比焓降不能全部转换为有用功，有效比焓降与理想比焓降得比称为相对内效率ΔHi有效比焓降ΔHt理想比焓降汽轮机的内功率：Pi=D0ΔHtηi/3.6=GoΔHtηiD0和G0分别以t/h和kg/s为单位的汽轮机进汽流量（2）机械效率：ηm=Pe/Pi=（Pi-ΔPm）/Pi=1-ΔPm/PiPe汽轮机的有效功率Pi汽轮机的内功率Pm机械损失（3）发电机效率：ηg=Pel/Pe=3.6Pel/（D0ΔHtηiηm）=Pel/（G0ΔHtηiηm）或ηg=1-ΔPg/PeΔPg发电机损失，包括机械损失和电气损失（4）汽轮发电机组的相对电效率（发电机出线端的功率）：Pel=D0ΔHtηiηmηg/3.6=G0ΔHtηiηmηg，令ηel=ηiηmηg，则Pel=D0ΔHtηel/3.6=G0ΔHtηelηel表示在1kg蒸汽所具有的理想比焓降中有多少能量最终被转换成电能，称为汽轮机发电机组的相对电效率，它是评价汽轮发电机组工作完善程度的一个重要指标。（5）汽轮机发电机组的绝对电效率：它是1kg蒸汽理想比焓降中转换成电能的部分与整个热力循环中加给1kg蒸汽的热量之比。是评价汽轮发电机组工作完善程度的另一个重要指标。（6）汽耗率：机组每生产1kW·h电能所消耗的蒸汽量称为汽耗率，d=1000D0/Pel=3600/ΔHtηel[kg/（kW·h）]（汽耗率不适宜用来比较不同类型机组的经济性，只能对同类型同参数汽轮机评价其运行管理水平）（7）热耗率：机组每生产1kW·h电能所消耗的热量称为热耗率，q=d/（h0-hc′）=3600（h0-hc′）/ΔHtηel=3600/ηa，el[kJ/（kW·h）]（不同参数的汽轮机可用热耗率来评价机组的经济性）冲动式汽轮机的轴向推力构成那几个部分：1.作用在动叶上的轴向推力，2.作用在叶轮轮面上的轴向推力，3.作用在轴的凸肩上的轴向推力。反动式汽轮机的轴向推力：1.作用在叶片上的轴向推力，2.作用在轮鼓锥形面上的轴向推力，3.作用在转子阶梯上的轴向推力。轴向推力的平衡方法：1.平衡活塞法，2.叶轮上开平衡孔，3.相反流动布置法，4.采用推力轴承汽封：在汽轮机低压端或低压缸两端，，因为气缸内的压力低于大气压力，在主轴穿出气缸处，会有空气漏入气缸，使机组真空恶化，并增大抽气机的负荷。漏气不仅会降低机组的效率，还会影响机组的安全运行。为减小蒸汽的泄露和防止空气漏入，在这些间隙处设置的密封装置，通常称为汽封。汽封按其安装位置分为：通流部分汽封、隔板汽封、轴端汽封、平衡活塞汽封。汽封的结构型式：曲径式、碳精式、水封式。曲径轴封：环形孔口、环状汽室h↓p↓s↑v↑12.曲径轴封漏汽量的基本计算公式：当最后一片轴封孔口处流速未达到临界速度时：zpopzpzpopooAG111当最后一片轴封孔口处流速达到临界速度时：25.1111ZopoAG1G漏汽量，kg/s；A1轴封孔口漏汽面积，m2；p0、pz分别为轴封前蒸汽压力和背压，pa；0轴封前蒸汽密度，kg/s；z轴封齿数。轴封孔口流量系数：越小越好。轴封齿的尖锐边缘在汽轮机运行中会因摩擦而钝化，此时流动情况接近于喷管，流量系数会增大到趋近于1。轴封系统：通常把轴封和与之相连的管道、阀门及附属设备组成的系统称之为轴封系统。轴封系统的特点：（1）轴封汽的利用（2）低压低温汽源的应用（3）防止蒸汽由端轴封漏入大气（4）防止空气漏入真空部分自密封：低压缸两端轴封用汽靠高，中压缸两端轴封漏气供给轴封孔口处速度小于临界速度：若把轴封的环形孔口看做没有斜切部分的渐缩喷管，那么最后一片轴封孔口的汽流速度在任何情况下都不可能超过临界速度，也就是说，对轴封而言，临界速度只能发生在最后一片轴封孔口处，因为等流量曲线上逆汽流方向各点对应的蒸汽绝对温度越来越高，而气流速度越来越低，因此当最后一片轴封孔口处为临界速度时，前面各片轴封孔口处的气流速度必然都小于临界速度。第三章汽轮机的经济工况：汽轮机的设计工况是指在一定的热力参数，转速和功率等设计条件下的运行工况，在此工况下运行，汽轮机具有最高的效率，故又称经济工况。滑压调节的特点：1.增加了机组运行的可靠性和对负荷的适应性2提高了机组在部分负荷下的经济性，提高部分负荷下机组的内效率。改善机组循环热效率，给水泵耗功减少3.高负荷区滑压调节不经济。偏离设计工况的运行工况称为变动工况，它包括汽轮机负荷的变动、蒸汽参数的变化、汽轮机转速的变化、汽轮机的启动和停机以及汽轮机甩负荷等运行工况。研究变工况的目的在于分析汽轮机在不同工况下的效率，各项热经济指标以及主要零部件的受力情况，以保证汽轮机在这些工况下安全、经济运行。4.研究喷管变工况，主要是分析喷管前后压力与流量之间的变化关系。5.级组是由若干相邻的、流量相同的且通流面积不变的级组合而成的。6.弗留格尔公式：温度不变时G1/G=22021201zzpppp，它表明：当变工况前后级组未达到临界状态是，级组的流量与级组前后压力平方差的平方根成正比。温度变化较大时G1/G=22021201zzpppp010TT7.弗留格尔公式的应用条件：（1）级组中的级数应不小于3-4级。级组中的级数Z愈多，用费留格尔公式计算的结果就愈精确。（2）同一工况下，通过级组各级的流量相同。（3）在不同工况下，级组中各级的通流面积应保持不变。8.汽轮机的调节方式从结构上分为节流调节和喷管调节，从运行方式上分为定压调节和滑压调节。9.节流调节的特点：所有进入汽轮机的蒸汽都经过一个阀门或几个同事启闭的阀门，然后进入汽轮机的第一级。节流调节应用：只适用于辅助性的小功率汽轮机以及担负基本负荷且设计功率等于额定功率的大型电站汽轮机9.喷管调节的特点：喷管调节的第一级喷管分为若干组，每一组各由一个调节阀控制，运行中，调节阀前的主汽阀全开，一次开启或关闭若干个调节阀，改变调节级的痛流面积，以控制进入汽轮机的蒸汽量10.滑压调节：是指单元制机组中，汽轮机所有的调节阀均全开，随着负荷的改变，调整锅炉燃烧量和给水量，改变锅炉出口蒸汽压力（蒸汽温度保持不变），以适应汽轮机负荷的变化。相对于滑压调节前述各种调节均属定压调节滑压调节的特点：（1）增加了机组运行的可靠性和对负荷的适应性（2）提高了机组在部分负荷下的经济性：①提高部分负荷下机组的内效率②改善机组循环热效率③给水泵耗功减少（3）高负荷区滑压调节不经济当机组在高负荷区时，由于阀门的开度较大，定压调节的节流损失不大，尤其是喷管调节的汽轮机，节流损失更小，若采用滑压调节，由于新汽压力的降低，使机组循环效率下降，故此时经济性比定压调节低，只有当负荷减少到一定数值，如采用定压调节将因节流损失较大，使调节级效率降低较多时，采用滑压调节才是有利的。12.滑压调节的方式：纯滑压调节、节流滑压调节、复合滑压调节。12.复合滑压调节：低负荷滑压高负荷定压；低定高滑；定滑定蒸汽流量改变，凝汽式汽轮机轴向推力的变化：包括末级在内的各压力级总的轴向推力随负荷增大而增大，且在负荷最大时达最大背压式汽轮机轴向推力变化：轴向推力最大值并非在最大功率而是在某一中间功率时达到最大轴向推力由：级前后的压差和级的反动度决定第四章调节1.汽轮机调节的任务：（1）要保证汽轮机发电机组能根据用户的需要及时地提供足够的电力。（2）调整汽轮机的转速，使它维持在规定的范围内。电网的电压调节归发电机的励磁系统，频率调节归汽轮机的功率控制系统1.自平衡特性：当外界负荷改变时，