汽輪機(jī)原理復(fù)習(xí)課2014

1、1 汽輪機(jī)的用途汽輪機(jī)的用途： ：汽輪機(jī)以蒸汽作為工質(zhì)，并將蒸汽汽輪機(jī)以蒸汽作為工質(zhì)，并將蒸汽 的熱能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。的熱能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。 在火電廠、核電廠和地?zé)犭姀S都用汽輪機(jī)來拖動(dòng)發(fā)在火電廠、核電廠和地?zé)犭姀S都用汽輪機(jī)來拖動(dòng)發(fā) 電機(jī)發(fā)電。電機(jī)發(fā)電。 此外，還可以用小汽輪機(jī)帶動(dòng)給水泵、此外，還可以用小汽輪機(jī)帶動(dòng)給水泵、 風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)。風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)。 汽輪機(jī)的特點(diǎn)：具有單機(jī)功率大、效率高、能長時(shí)汽輪機(jī)的特點(diǎn)：具有單機(jī)功率大、效率高、能長時(shí) 間運(yùn)轉(zhuǎn)。間運(yùn)轉(zhuǎn)。 1 1、汽輪機(jī)的分類、汽輪機(jī)的分類 汽輪機(jī) 沖動(dòng)式汽輪機(jī) 反動(dòng)式汽輪機(jī) 凝汽式汽輪機(jī) 供熱式汽

2、輪機(jī) 背壓式汽輪機(jī) 調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī) 低壓汽輪機(jī) 中壓汽輪機(jī) 高壓汽輪機(jī) 超高壓汽輪 機(jī) 亞臨界壓力汽輪 機(jī) 超（超）臨界壓力汽輪機(jī) 按作功 原理分 按功 能分 按參數(shù) 高低分 拼音拼音 數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字 型號(hào)的漢語拼音代號(hào)表示法型號(hào)的漢語拼音代號(hào)表示法 代代 號(hào)號(hào) N N B B C C CC CC CB CB H H Y Y 型型 式式 凝凝 汽汽 式式 背背 壓壓 式式 一次調(diào)整一次調(diào)整 抽汽式抽汽式 二次調(diào)整抽二次調(diào)整抽 汽式汽式 抽汽背抽汽背 壓式壓式 船船 用用 移移 動(dòng)動(dòng) 式式 2、 國產(chǎn)汽輪機(jī)型號(hào)的表示方法 型式型式 蒸汽參數(shù)表示法蒸汽參數(shù)表示法 示例示例 凝汽式凝汽式

3、 主蒸汽壓力主蒸汽壓力/ /主蒸汽溫度主蒸汽溫度 N100N1008.83/535 8.83/535 中間再中間再 熱式熱式 主蒸汽壓力主蒸汽壓力/ /主蒸汽溫度主蒸汽溫度/ /中間中間 再熱溫度再熱溫度 N300N300 16.7/537/537 16.7/537/537 抽汽式抽汽式 主蒸汽壓力主蒸汽壓力/ /高壓抽汽壓力高壓抽汽壓力/ /低低 壓抽汽壓力壓抽汽壓力 CC50CC50 8.83/0.98/0.118 8.83/0.98/0.118 背壓式背壓式 主蒸汽壓力主蒸汽壓力/ /背壓背壓 B50B508.83/0.98 8.83/0.98 抽汽背抽汽背 壓式壓式 主蒸汽壓力主蒸汽壓

4、力/ /抽汽壓力抽汽壓力/ /背壓背壓 CB25CB25 8.83/0.98/0.118 8.83/0.98/0.118 蒸汽參數(shù)表示法 3 3、反動(dòng)度的概念、反動(dòng)度的概念 bn b t b m hh h h h * 0* 0 1 s h 2 p2 p1 p0* p0 ht* hn* hb hb 4、汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換 三個(gè)基本假設(shè)、五個(gè)基本方程基本假設(shè)、五個(gè)基本方程 一元、穩(wěn)定、絕熱流動(dòng)一元、穩(wěn)定、絕熱流動(dòng) 連續(xù)方程、能量方程、狀態(tài)方程連續(xù)方程、能量方程、狀態(tài)方程 動(dòng)量方程、氣動(dòng)方程動(dòng)量方程、氣動(dòng)方程 基本假設(shè)和基本方程式 流過葉柵通道的蒸汽是具有粘性、非 連續(xù)性和不穩(wěn)

5、定三元(維）流的實(shí)際流體。 為了研究方便，特作假設(shè)： (1) 蒸汽在葉柵通道的流動(dòng)是穩(wěn)定的：即 在流動(dòng)過程中，通道中任意點(diǎn)的蒸汽參數(shù)不 隨時(shí)間變化而改變。 (2) 蒸汽在葉柵通道的流動(dòng)是一元（維） 流動(dòng)：即蒸汽在葉柵通道中流動(dòng)時(shí)，其參數(shù) 只沿流動(dòng)方向變化，而在與流動(dòng)方向相垂直 的截面上不變化。 (3) 蒸汽在葉柵通道的流動(dòng)是絕熱流動(dòng)： 即蒸汽在葉柵通道中流速很快，流動(dòng)時(shí)與外 界沒有熱交換。 基本方程式 (1) 連續(xù)性方程 (2) 能量方程 (3) 狀態(tài)及過程方程 (4) 動(dòng)量方程 (5) 氣動(dòng)方程 cAG W c hq c h 22 2 1 1 2 0 0 RTpv .constpv k cd

6、cdpcdcdxRdp- 1 a c M kvp p k d dp a 0 d c dc A dA ， ， ， ， 噴嘴截面積的變化規(guī)律 根據(jù)連續(xù)方程式、動(dòng)量方程式、等熵過程方程，綜合可得： (2-8) M是馬赫數(shù) (M= c/a )?？梢钥吹?，噴嘴截面積的變化規(guī)律，不僅和汽流 速度有關(guān)，同時(shí)還和馬赫數(shù)M有關(guān)。 （1）當(dāng)汽流速度小于音速，即M0，則必須dA/dx1時(shí)，若要使汽流能繼續(xù)加速，即 dc/dx0，則必須dA/dx0，即漸擴(kuò)噴嘴。 （3）當(dāng)汽流速度在噴嘴某截面上剛好等于音速，即M=1，dA/dx =0。表明 橫截面A不變化，達(dá)到最小值。 顯然，簡單漸縮噴嘴得不到超音速汽流。為了達(dá)到超音

7、速，除噴 嘴出口蒸汽壓力必須小于臨界壓力外，還必須將噴嘴作成縮放噴嘴。汽流 在縮放噴嘴喉部達(dá)到音速，然后在漸擴(kuò)部分達(dá)到超音速。 ) 1( 2 M c dc A dA 壓力、焓降、截面積、汽流速度、音速、比容沿汽道的變化規(guī)律壓力、焓降、截面積、汽流速度、音速、比容沿汽道的變化規(guī)律 dx dc c M dx dA A 1 ) 1( 1 2 (1）當(dāng)汽流速度小于音速，即M0，則必須dA/dx1時(shí)，若要使汽流能繼續(xù)加 速，即dc/dx0，則必須dA/dx0，即漸擴(kuò)噴嘴。 （3）當(dāng)汽流速度在噴嘴某截面上剛好等于音速，即M=1， dA/dx =0。表明橫截面A不變化，達(dá)到最小值。 噴嘴流量計(jì)算：臨界流量噴

8、嘴流量計(jì)算：臨界流量理想流量理想流量實(shí)際流量實(shí)際流量 * 0 * 0 648.0 v p AG nt 噴嘴的平均出氣角、汽流偏轉(zhuǎn)角噴嘴的平均出氣角、汽流偏轉(zhuǎn)角 5、靜葉（噴嘴）中的能量轉(zhuǎn)換、靜葉（噴嘴）中的能量轉(zhuǎn)換 噴嘴出口速度及速度系數(shù)噴嘴出口速度及速度系數(shù)、噴嘴損失噴嘴損失 )(1 1 2 1 * 0 1* 0 * 01 k k t p p vp k k c t cc 11 *222 1 2 1 2 1 )1 ()1 ( 2 1 2 1 2 1 nttn hCCCh )1( 2 * n n n h h 噴嘴臨界狀態(tài)噴嘴臨界狀態(tài) 、噴嘴截面積的變化規(guī)律、噴嘴截面積的變化規(guī)律 crcrcr v

9、kpvp k k a k c * 0 * 0 * 0 1 2 1 2 1 * 0 ) 1 2 ( k k cr n kp p 6、動(dòng)葉中的能量轉(zhuǎn)換過程動(dòng)葉中的能量轉(zhuǎn)換過程 速度三角形速度三角形c1-uw1+ht w2+u c2 輪周作用力速度投影輪周作用力速度投影輪周功率輪周功率Fuu輪周功輪周功 動(dòng)葉損失動(dòng)葉損失 余速損失余速損失c2 )coscos( 2211 WWGFu )coscos( 2211 wwGuN u * 22 2 bt hww *22 2 2 2 )1 ()( 2 1 btb hWWh )( 2 2 2 0 0 cbntu hhhh c h 余速損失余速損失 由速度三角形可

10、知，蒸汽在動(dòng)葉柵中作功之后，最后以絕對(duì)由速度三角形可知，蒸汽在動(dòng)葉柵中作功之后，最后以絕對(duì) 速度速度 離開動(dòng)葉，其具有的動(dòng)能稱為離開動(dòng)葉，其具有的動(dòng)能稱為余速損失余速損失： 在多級(jí)汽輪機(jī)中，余速損失可以被下一級(jí)所利用，其利用程度在多級(jí)汽輪機(jī)中，余速損失可以被下一級(jí)所利用，其利用程度 可用可用余速利用系數(shù)余速利用系數(shù) 表示，表示， =01。 2 c 2 22 2 1 Chc )( 2 2 2 0 0 cbntu hhhh c h * 考慮了噴嘴損失、動(dòng)葉損失考慮了噴嘴損失、動(dòng)葉損失 和余速損失之后，汽輪機(jī)的和余速損失之后，汽輪機(jī)的 級(jí)在級(jí)在h - s圖上的過程曲線如圖上的過程曲線如 右圖所示。圖

11、中，右圖所示。圖中， 稱為稱為級(jí)的級(jí)的 輪周有效焓降輪周有效焓降： u h 0 * 0 1 s h 2 p2 p1 p0 * p0 ht h b hb hc 2 h n hu 2 2 0 0 c 7、輪周效率與速度比輪周效率與速度比 00 1 E h E W uu u 21 * 2 2 1 2 0 00 22 ctt hh c uh c E 最佳速比最佳速比 u/c1 min(c2) 在相同焓降和相同流量的情況下，如果汽輪機(jī)工作轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)較高，在相同焓降和相同流量的情況下，如果汽輪機(jī)工作轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)較高， 汽輪機(jī)級(jí)的葉片高度應(yīng)如何變化，為什么？汽輪機(jī)級(jí)的葉片高度應(yīng)如何變化，為什么？ 最佳速度比 （1

12、）對(duì)于不考慮余速利用的純沖動(dòng)級(jí)： 其最佳速度比是： 或 一般來說， 對(duì)于反動(dòng)度不為零的沖動(dòng)級(jí)， 0.48 0.52； 當(dāng)考慮余速利用的中間級(jí)， 0.585左右。 （2）對(duì)于復(fù)速級(jí)，其最佳速度比為： 通常，復(fù)速級(jí)的最佳速度比為0.20.28。 （3）對(duì)于反動(dòng)級(jí)，其最佳速度比為： 若取 0 .94。 11 cos 2 1 )( op x 1 cos 2 )( opa x .48. 045. 0),97. 0.49. 046. 0)1612 1 00 1 a xx則（若取，因此，（ opa x )( 11 cos 4 1 )( op x opa x )( 11 cos)( op x ,20,93.

13、0 0 1 op x )( 1 8、何為部分進(jìn)汽度，為什么要設(shè)置部分進(jìn)汽度？何為部分進(jìn)汽度，為什么要設(shè)置部分進(jìn)汽度？ 設(shè)置部分進(jìn)汽度的原則是什么？設(shè)置部分進(jìn)汽度的原則是什么？ m nn d tz e 為噴嘴節(jié)距， 為安裝有噴嘴的弧長 n t nnt Z 9 9、汽輪機(jī)的級(jí)共有哪些損失？其產(chǎn)生原因，如何、汽輪機(jī)的級(jí)共有哪些損失？其產(chǎn)生原因，如何 減?。繙p??？ 噴嘴損失噴嘴損失 動(dòng)葉損失動(dòng)葉損失 余速損失余速損失 葉高損失葉高損失 部分進(jìn)汽部分進(jìn)汽 扇形損失扇形損失 摩擦損失摩擦損失 漏汽損失漏汽損失 濕汽損失濕汽損失 輪周效率輪周效率 輪周功率輪周功率 其他損失其他損失 級(jí)級(jí) 的的 內(nèi)內(nèi) 效效

14、率率 和和 內(nèi)內(nèi) 功功 率率 h 級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率和內(nèi)功率 （1）級(jí)的實(shí)際熱力過程曲線 由于上述級(jí)內(nèi)損失存在，進(jìn)入 級(jí)的蒸汽所具有的理想能量就不可 能全轉(zhuǎn)化為有效功。但損失又轉(zhuǎn)換 為熱能，加熱蒸汽本身，使動(dòng)葉出 口排汽焓值升高?？紤]各種損失之 后級(jí)的實(shí)際熱力過程曲線如圖2-51 所示。其中，0點(diǎn)為級(jí)前滯止?fàn)顟B(tài)點(diǎn) ，3 為有余速利用時(shí)的下一級(jí)級(jí)前 進(jìn)口狀態(tài)點(diǎn)。 為級(jí)的有效焓降，它表示1kg蒸汽 所具有的理想能量最后轉(zhuǎn)化為有效 功的能量。 越大，級(jí)的內(nèi)效率就 越高。 i h i h （2 2）級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率（級(jí)效率）級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率（級(jí)效率） )( 1 2 * 0 0 cxleakeflbnt i i

15、 hhhhhhhhhh E E h 級(jí)效率是衡量級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換完善成度的最后指標(biāo)。級(jí)效率是衡量級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換完善成度的最后指標(biāo)。 （3 3）級(jí)的內(nèi)功率）級(jí)的內(nèi)功率 ii hGP 0* 0 1 s h 2 p2 p1 p0* p0 ht* hn hb hb hb h hc2 hn 級(jí)的有效焓降級(jí)的有效焓降hi 汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)損失汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)損失 噴嘴損失噴嘴損失 動(dòng)葉損失動(dòng)葉損失 余速損失余速損失 葉高損失葉高損失 部分進(jìn)汽部分進(jìn)汽 扇形損失扇形損失 摩擦損失摩擦損失 鼓風(fēng)損失鼓風(fēng)損失 漏汽損失漏汽損失 濕汽損失濕汽損失 輪周效率輪周效率 輪周功率輪周功率 其他損失其他損失 級(jí)級(jí) 的的 內(nèi)內(nèi) 效效 率率

16、和和 內(nèi)內(nèi) 功功 率率 汽輪機(jī)通流部分損失汽輪機(jī)通流部分損失 圖2-54 葉片圓周速度沿葉高的變化 10、為什么要采用多級(jí)汽輪機(jī)？ 提高功率的途徑：增加進(jìn)汽量和總理想焓 降 考慮經(jīng)濟(jì)和安全問題，單級(jí)汽輪機(jī)有效利 用很大理想焓降是不可能的 解決方案：多級(jí)汽輪機(jī)。每級(jí)只利用總焓 降中的一部分，都在最佳速度比附近工作， 有效利用整機(jī)理想焓降，提高機(jī)組效率。 11、畫出多級(jí)汽輪機(jī)的熱力過程曲線。 多級(jí)汽輪機(jī)前一級(jí)排汽狀態(tài)點(diǎn)就是下一級(jí) 進(jìn)汽狀態(tài)點(diǎn)。把各點(diǎn)連接起來，就是熱力 過程曲線，由三部分所組成： 進(jìn)汽機(jī)構(gòu)的 節(jié)流過程，各級(jí)實(shí)際膨脹過程,排汽管道的 節(jié)流過程。 12、何為重?zé)岈F(xiàn)象，重?zé)嵯禂?shù)是否越大越好

17、，為什么？ 前一級(jí)的損失造成的熵增，能使后一級(jí)的理想焓降增加。即前 一級(jí)的損失，加熱了蒸汽本身，使后一級(jí)的進(jìn)汽溫度升高，即在 后一級(jí)得到了利用這就是多級(jí)汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象重?zé)岈F(xiàn)象。 這里，決不能誤認(rèn)為越大越好。因?yàn)樵龃螅且栽黾訐p失為 代價(jià)的，而重?zé)嶂荒芑厥論p失其中的一小部分。大會(huì)使整機(jī)的內(nèi) 效率降低 13、多級(jí)汽輪機(jī)有哪些損失？各是如何產(chǎn)生的？又如何 減少？ 汽輪機(jī)除了各級(jí)級(jí)內(nèi)損失之外，還有進(jìn)、排汽管道的節(jié)流損 失，前后端軸封的漏汽損失，機(jī)械損失。 1414、齒形軸封的工作原理、齒形軸封的工作原理：從左圖可見到，蒸汽通 過一環(huán)形齒隙時(shí)，由于通道面積減小，速度增加，壓 力從 po 降到 p1 。

18、但是蒸汽進(jìn)入兩齒間的大空間時(shí)， 容積突然增大，速度大為減小。由于渦流和碰撞，蒸 汽動(dòng)能被消耗而轉(zhuǎn)變成熱量，使蒸汽焓值又回到原值， 如左下圖所示。即蒸汽通過軸封齒隙為一節(jié)流過程。節(jié)流過程。 其后，蒸汽每通過軸封一齒隙時(shí)，都重復(fù)這一過程， 壓力不斷降低，直到降低到最后一齒后的壓力為止。 所以，軸封的作用是將一個(gè)較大的壓差分割成若干個(gè) 減小的壓差，從而達(dá)到降低漏汽速度，減小漏汽量的 作用。這就是齒形軸封的工作原理。 蒸汽每通過軸封一齒隙時(shí)，壓力不斷降低， 容積不斷擴(kuò)大，而流量是相同的。根據(jù)連續(xù)性 方程，則流速是越來越大的，并在最后一齒達(dá) 到最大。如左圖所示，ab 曲線對(duì)應(yīng)C/v=常數(shù)， bdfh稱為

19、芬諾曲線芬諾曲線。 (1)(1) 進(jìn)汽機(jī)構(gòu)中的壓力損失進(jìn)汽機(jī)構(gòu)中的壓力損失 由于摩擦和渦流摩擦和渦流的存在，蒸汽通過汽輪機(jī)進(jìn)汽管道會(huì)有壓力降壓力降 低低。這個(gè)壓力降低不作功，是一種損失。而第一級(jí)噴嘴前的壓 力為 ，則 。 由于壓力差p存在，使整機(jī)理想焓降從 降為 。 蒸汽在進(jìn)汽機(jī)構(gòu)中的壓力損失和管道長短、閥門型線、蒸汽室 形狀及汽流速度有關(guān)。通常，當(dāng)閥門全開時(shí)，汽流速度為（40 60）m / s ，則在進(jìn)汽機(jī)構(gòu)中由于節(jié)流所引起的壓力損失節(jié)流所引起的壓力損失為： 對(duì)于大型汽輪機(jī)（如國產(chǎn)200MW 、300MW汽輪機(jī)），中壓缸 和低壓缸之間有低壓導(dǎo)汽管道低壓導(dǎo)汽管道相連接，則低壓導(dǎo)汽管道的壓力 損

20、失為： 0 p 000 ppp t h t h 0 000 )05. 003. 0(pppp ssss pppp)03. 002. 0 ( (2) 排汽管道壓力損失排汽管道壓力損失 乏汽從末級(jí)動(dòng)葉排出，經(jīng)排汽管到凝汽器或供熱管道，蒸汽 在其中流動(dòng)時(shí)，因摩擦、渦流等原因，會(huì)造成壓力損失，即排汽 管道的壓力損失。若末級(jí)動(dòng)葉出口壓力為 ，凝汽器的壓力 為 ，則壓力損失為 。由于壓力損失的存在， 使整機(jī)理想焓降由 變?yōu)?。差值為 ，壓力 損失主要取決于流速的大小、排汽管道的型線結(jié)構(gòu)等原因。通常 用下式來估計(jì)排汽管道的壓力損失，即 式中，阻力系數(shù)，一般取=0.050.1； 排汽管中的 汽流速度，對(duì)于凝汽

21、機(jī)，取80100m/s；背壓機(jī)，取 4060m/s。 c p c p cc ppp t h t h ttt hhh c ex cc p C ppp 100 ex C 15、解釋：汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率、內(nèi)功率、軸端功率、 電功率；相對(duì)電效率、循環(huán)熱效率、絕對(duì)電效率；汽耗 率、熱耗率。 16、多級(jí)汽輪機(jī)軸向推力的平衡辦法。 采用平衡孔平衡軸向推力采用平衡孔平衡軸向推力 設(shè)置平衡活塞設(shè)置平衡活塞 采用多缸反向布置采用多缸反向布置 推力軸承所承擔(dān)的軸向推力推力軸承所承擔(dān)的軸向推力 17、提高汽輪機(jī)單機(jī)容量的措施有哪些？ 提高新蒸汽的參數(shù)，輔之中間再熱；提高新蒸汽的參數(shù)，輔之中間再熱； 采采 用用 高高

22、強(qiáng)強(qiáng) 度度 低低 重重 度度 的的 合合 金金 材材 料；料； 采采 用用 多多 排排 汽汽 口；口； 采用給水回?zé)嵯到y(tǒng)；采用給水回?zé)嵯到y(tǒng)； 提高背壓；提高背壓； 采用雙層葉片；采用雙層葉片； 采用低轉(zhuǎn)速。采用低轉(zhuǎn)速。 汽輪機(jī)裝置的效率及熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo) (1)汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率 汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率是衡量汽輪機(jī)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換完善程度的重 要指標(biāo)。它是整機(jī)的有效焓降與理想焓降之比，即 汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率是考慮了機(jī)組進(jìn)出口管道的壓力損失和 各級(jí)內(nèi)能的。 t i ri h h (2)(2) 汽輪機(jī)的內(nèi)功率汽輪機(jī)的內(nèi)功率 汽輪機(jī)的內(nèi)功率等于汽輪機(jī)的進(jìn)汽量與有效焓降之乘積。對(duì)對(duì) 于無回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)于無回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的

23、汽輪機(jī)，它的內(nèi)功率為： (kw) 或者， (kw) 對(duì)于有回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)對(duì)于有回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的汽輪機(jī)，它的內(nèi)功率為： 其中，D (t/h )、G (kg/s)為汽輪機(jī)各級(jí)蒸汽量， 為相應(yīng)有效 焓降, n為回?zé)岢槠?jí)數(shù)。 ritii hGhGP 00 6 . 36 . 3 00riti i hDhD P j n j j n j jj i hG hD P 11 6 .3 j h (3)(3)汽輪機(jī)的軸端功率、電功率汽輪機(jī)的軸端功率、電功率 對(duì) 于 無 回 熱 加 熱 系 統(tǒng) 的 汽 輪 機(jī) ， 軸軸 端端 功功 率率為 ： 汽 輪 機(jī) 以 軸 端 功 率 來 拖 動(dòng) 發(fā) 電 機(jī) 發(fā) 電 ，還 要 考

24、慮 發(fā) 電 機(jī) 的 機(jī) 械 損 失 和 電 氣 損 失 。 用 表 示 發(fā)發(fā) 電電 機(jī)機(jī) 的的 效效 率率 ， 則 在 發(fā) 電 機(jī) 的 出 線 端 所 獲 得 的 電電 功功 率率 為 ： 其 中 ， ， 稱 為 相相 對(duì)對(duì) 電電 效效 率率 。 它 表 示 每每 kg 蒸蒸 汽汽 所 具 有 的 理 想 焓 降 中 最 后 轉(zhuǎn) 變 為 電 能 的 份 額 ， 是 衡 量 汽 輪 發(fā) 電 機(jī) 組 經(jīng) 濟(jì) 性 的 一 項(xiàng) 重 要 指 標(biāo) 。 6 .3 0mrit mim hD PP el elr t elmri t elmel hDhD PP . 00 6 . 36 . 3 elmrielr .

25、 (4) 循環(huán)熱效率和絕對(duì)電效率循環(huán)熱效率和絕對(duì)電效率 由于汽輪發(fā)電機(jī)組熱力循環(huán)中存在著冷源損失冷源損失，所以，為了使 得1 kg蒸汽獲得理想焓降理想焓降為 的熱量，就需要加給它多許多 的熱量。若忽略水泵耗功水泵耗功，并且使裝置按朗肯循環(huán)朗肯循環(huán)工作，則裝置 的循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率為： 其中， - 蒸汽的初焓蒸汽的初焓， - 凝結(jié)水焓凝結(jié)水焓，即在背壓 pc下的飽和水焓。 這里， - 為每為每 1 kg1 kg蒸汽在鍋爐中所獲得的熱量蒸汽在鍋爐中所獲得的熱量。對(duì)于有回 熱加熱系統(tǒng)來說，則應(yīng)為末級(jí)高壓加熱器出口的給水焓值給水焓值 。 這樣，整個(gè)熱力循環(huán)中加給1kg 蒸汽的熱量最終轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿姆?

26、額稱為絕對(duì)電效率，絕對(duì)電效率，用 表示： 00c tt t hh h Q h t h c h 0 h fw h ela, elmrit fw elmritel ela hhD hD Q P )( 00 0 0 , 0 Q (5)(5) 汽耗率汽耗率d,d,熱耗率熱耗率q q 除了用效率表示汽輪發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性外，還經(jīng)常用汽耗率汽耗率d 和熱耗率熱耗率q q 來表示其經(jīng)濟(jì)性。生產(chǎn)生產(chǎn) 1kwh 的電能所需要的蒸汽的電能所需要的蒸汽 量稱為汽耗率，量稱為汽耗率，用d表示， 即 （ kg / kw.h ) 對(duì)于同功率的汽輪機(jī)組，雖然功率相同，但因蒸汽的初終參 數(shù)不同，而使得汽耗量不一樣。所以汽耗率d

27、并不宜用來比較不 同類型機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，而是采用反映機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的另一指標(biāo) 熱耗率，即發(fā)出發(fā)出1 kw.h電能所需要熱量電能所需要熱量， 用 q表示： elrtel hP D d . 0 36001000 )( )( 0 00 0 fw el fw el hhd P hhD P Q q elaelrt fw h hh ,. 0 3600 )(3600 提高汽輪機(jī)單機(jī)容量的措施提高汽輪機(jī)單機(jī)容量的措施 由于單缸單排汽汽輪機(jī)受到極限功率的限制，為了得到更由于單缸單排汽汽輪機(jī)受到極限功率的限制，為了得到更 大的功率，就必須采取其他措施，常用的辦法有：大的功率，就必須采取其他措施，常用的辦法有： (a)(

28、a)提高新蒸汽的參數(shù)，輔之中間再熱提高新蒸汽的參數(shù)，輔之中間再熱 能有效地增大整機(jī)的能有效地增大整機(jī)的理想焓降理想焓降。 (b)(b)采用高強(qiáng)度低重度的合金材料采用高強(qiáng)度低重度的合金材料 采用采用高強(qiáng)度低重度的合金材料高強(qiáng)度低重度的合金材料制造末級(jí)葉片，就可以在保制造末級(jí)葉片，就可以在保 證葉片強(qiáng)度的條件下，增長末級(jí)葉片的高度，增大通流面積，證葉片強(qiáng)度的條件下，增長末級(jí)葉片的高度，增大通流面積， 增大汽輪機(jī)單機(jī)功率。增大汽輪機(jī)單機(jī)功率。 (c)(c)采用多排汽口采用多排汽口 當(dāng)前提高汽輪機(jī)單機(jī)功率最有效的辦法。當(dāng)前提高汽輪機(jī)單機(jī)功率最有效的辦法。 (d)(d)采用給水回?zé)嵯到y(tǒng)：采用給水回?zé)嵯到y(tǒng)

29、： 從汽輪機(jī)中間某些級(jí)抽出部分蒸汽來加熱給水，一方面可從汽輪機(jī)中間某些級(jí)抽出部分蒸汽來加熱給水，一方面可 以減少排汽量，同時(shí)也可以增加進(jìn)汽量。以減少排汽量，同時(shí)也可以增加進(jìn)汽量。減少排汽量，可以降減少排汽量，可以降 低末級(jí)葉片高度，同時(shí)可以減少冷源損失；低末級(jí)葉片高度，同時(shí)可以減少冷源損失；增加進(jìn)汽量，可以增加進(jìn)汽量，可以 增大機(jī)組功率，增大高壓部分葉高和部分進(jìn)汽度，提高其效率。增大機(jī)組功率，增大高壓部分葉高和部分進(jìn)汽度，提高其效率。 這些都是可以提高熱效率的。這些都是可以提高熱效率的。 以上以上4 4點(diǎn)是提高汽輪機(jī)單機(jī)容量的主要措施，另外還有：點(diǎn)是提高汽輪機(jī)單機(jī)容量的主要措施，另外還有： 采

30、用中間再熱采用中間再熱, ,提高背壓；采用雙層葉片；采用低轉(zhuǎn)速等。提高背壓；采用雙層葉片；采用低轉(zhuǎn)速等。 3 多級(jí)汽輪機(jī)的軸向推力 3.1 多級(jí)汽輪機(jī)的軸向推力 蒸汽通過汽輪機(jī)通流部分膨脹作功時(shí)，對(duì)葉片的作用力 由圓周分力和軸向分力所組成。其中，圓周分力推動(dòng)葉輪作功 ，而軸向分力則對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個(gè)軸向推力。 一般情況下，作用在沖動(dòng)級(jí) 上的軸向推力由 4 部分所組成： (1) 作用在動(dòng)葉片上的軸向力 (2) 作用在葉輪面上的軸向力 (3) 作用在輪轂上或者轉(zhuǎn)子凸肩 上的軸向力 (4) 作用在軸封凸肩上的軸向力 3.23.2 軸向推力的平衡方法軸向推力的平衡方法 在多級(jí)汽輪機(jī)中, 總的軸向推力是很大

31、的。特別 是反動(dòng)式汽輪機(jī)，其總的軸向推力可達(dá)200 300 T， 沖動(dòng)式汽輪機(jī)，其總的軸向推力可達(dá)4080T。這樣這樣 大的軸向推力是推力軸承所不能承受的。因此，必大的軸向推力是推力軸承所不能承受的。因此，必 須設(shè)法減少總的軸向推力，使之符合推力軸承的能須設(shè)法減少總的軸向推力，使之符合推力軸承的能 承載能力。承載能力。也就是說，對(duì)汽輪機(jī)總的軸向推力應(yīng)加 以平衡 。 常見的軸向推力平衡辦法有： (1)(1) 采用平衡孔平衡軸向推力采用平衡孔平衡軸向推力 在葉輪上開設(shè)平衡孔可以減少葉輪兩側(cè)的壓力 差，從而可以減少作用在葉輪上的軸向力。 (2)(2) 設(shè)置平衡活塞設(shè)置平衡活塞 如圖所示，在平衡活塞

32、上裝有齒形軸封，當(dāng)蒸汽由 活塞的高壓側(cè)向低壓側(cè)流動(dòng) 時(shí)，壓力降低。平衡活塞在 壓力差作用下，就產(chǎn)生了一 個(gè)向左的作用力。這個(gè)力剛 好與軸向推力方向相反，起 到了平衡作用。 (3)(3) 推力軸承所承擔(dān)的軸向推力推力軸承所承擔(dān)的軸向推力 汽輪機(jī)的運(yùn)行要求推力軸承承擔(dān)一部分軸向推力承擔(dān)一部分軸向推力，以保證汽 輪機(jī)運(yùn)行工況發(fā)生變化時(shí)，軸向推力方向不變軸向推力方向不變，達(dá)到機(jī)組穩(wěn)定 運(yùn)轉(zhuǎn)的目的。推力軸承所承擔(dān)的軸向推力為： 為了安全起見，核算推力軸承 時(shí)，其安全系數(shù) 應(yīng)大于1.5 1.7。 (4)(4) 汽缸對(duì)稱汽缸對(duì)稱( (反向反向) )布置布置 采用多缸反向布置，使汽流在不同的汽缸中作反向流動(dòng),

33、 其軸 向力方向相反，達(dá)到了平衡的目的。圖2-24為多缸反向布置的 示意圖。國產(chǎn)125MW、200MW、300MW 汽輪機(jī)都采用多缸反 向布置的辦法來平衡軸向力。 FFF zb 現(xiàn)代火電廠大都用凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電，都有凝汽 設(shè)備。凝汽設(shè)備工作好壞，對(duì)火電廠的經(jīng)濟(jì)性影響很 大。在凝汽式機(jī)組中，通過凝汽器散去的熱量有時(shí)比 用于驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組所消耗的能量還大，一臺(tái)出力 為660MW的機(jī)組，其冷段散熱約為780MW，因而凝 汽器的運(yùn)行狀況能明顯影響機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。一個(gè) 2000MW的發(fā)電廠，若其背壓升高2mbar，在同樣發(fā)電 量下，一年的燃料費(fèi)用就會(huì)增加25萬英鎊1。因此， 凝汽器的真空值直接影響汽輪

34、機(jī)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 汽輪機(jī)的凝汽系統(tǒng)及設(shè)備 1818、畫出最簡單的凝汽系統(tǒng)圖，簡述其主要設(shè)備、畫出最簡單的凝汽系統(tǒng)圖，簡述其主要設(shè)備 及其作用。及其作用。 其主要設(shè)備有凝汽器、凝結(jié)水泵、抽氣器、循環(huán)水泵等。 （1）汽輪機(jī)；（2）發(fā)電機(jī)； （3）凝汽器：使排汽不斷凝結(jié)成水，建立高度真空；將凝結(jié)時(shí)放 出的熱量排出、將凝結(jié)水匯集送走； （4）循環(huán)水泵：提供冷卻水； （5）凝結(jié)水泵：不斷地把凝結(jié)水 從凝汽器底部熱井中抽出， 并送往給水回?zé)嵯到y(tǒng)； （6）抽氣器：抽出漏入凝汽器內(nèi) 的空氣，以維持高度真空。 1919、運(yùn)行對(duì)凝器設(shè)備的要求。、運(yùn)行對(duì)凝器設(shè)備的要求。 （1）凝汽器冷卻管應(yīng)具有較好的傳熱系數(shù)，

35、保證良好傳熱）凝汽器冷卻管應(yīng)具有較好的傳熱系數(shù)，保證良好傳熱 效果。自然冷卻水泥沙、污染少；效果。自然冷卻水泥沙、污染少； （2）凝結(jié)水溫度不應(yīng)低于排汽壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度，以免）凝結(jié)水溫度不應(yīng)低于排汽壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度，以免 增加過冷度。這和供水方式、季節(jié)、地理位置有關(guān)；增加過冷度。這和供水方式、季節(jié)、地理位置有關(guān)； （3）蒸汽在凝汽器內(nèi)的阻力要小，以降低排汽口壓力和減）蒸汽在凝汽器內(nèi)的阻力要小，以降低排汽口壓力和減 少凝結(jié)水過冷度。少凝結(jié)水過冷度。 （4）盡可能減少抽空氣帶出的蒸汽，減小抽氣器功耗。）盡可能減少抽空氣帶出的蒸汽，減小抽氣器功耗。 （5）循環(huán)冷卻水流動(dòng)阻力要小，減少循環(huán)水泵功耗

36、。）循環(huán)冷卻水流動(dòng)阻力要小，減少循環(huán)水泵功耗。 2020、凝汽器內(nèi)的壓力如何確定？、凝汽器內(nèi)的壓力如何確定？ 蒸汽處于飽和狀態(tài)時(shí)，其壓力與溫度一一對(duì)應(yīng)。所 以，凝汽器內(nèi)壓力取決于蒸汽凝結(jié)溫度，故首先要求出 排汽溫度。排汽溫度的高低取決于冷卻水的進(jìn)口溫度、 冷卻水的溫升和傳熱端差。 凝汽器內(nèi)的壓力可根據(jù)相應(yīng)的飽和溫度求得，而排 汽溫度可表示為： = + + 其 中 ， - 冷 卻 水 的 進(jìn) 口 溫 度 ； - 冷 卻 水 的 溫 升 ； -傳 熱 端 差 。 只要求得了溫度 ， 就可以得到相對(duì)應(yīng)的壓力 。 s t 1w t w t w t t 1w t t s t 2121、什么是凝汽器的最有

37、利真空和極限真空？、什么是凝汽器的最有利真空和極限真空？ （1）凝汽器的最有利真空：凝汽器的進(jìn)汽量是由外界負(fù)荷決 定的，而冷卻水溫升是依靠調(diào)節(jié)冷卻水量來控制的。冷卻水量 增加，可降低冷卻水溫升，降低汽輪機(jī)排汽壓力，增大理想焓 降，提高經(jīng)濟(jì)性。但是水泵功率要增大。故存在最佳冷卻水量， 即冷卻水量增大，使汽輪機(jī)功率增加所得到收益大于水泵功率 增大，凈收益最大。該真空稱為凝汽器的最有利真空。 （2）凝汽器的極限真空：若真空進(jìn)一步增高，使末級(jí)葉片的斜 切部分達(dá)到膨脹極限時(shí)的真空稱為凝汽器的極限真空。這時(shí)候 余速損失增加。 2222、空氣漏入對(duì)凝汽器工作的影響、空氣漏入對(duì)凝汽器工作的影響 空氣的漏入，對(duì)

38、凝汽器的工作是有影響的空氣的漏入，對(duì)凝汽器的工作是有影響的 ： （1）空氣的漏入會(huì)使傳熱效果變差，傳熱端差增大。結(jié)果）空氣的漏入會(huì)使傳熱效果變差，傳熱端差增大。結(jié)果 會(huì)會(huì) 使排汽壓力升高，降低了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性；使排汽壓力升高，降低了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性； （2）空氣的漏入，增加了凝結(jié)水中空氣的容解度，對(duì)汽輪）空氣的漏入，增加了凝結(jié)水中空氣的容解度，對(duì)汽輪 機(jī)機(jī) 裝置和管道系統(tǒng)金屬產(chǎn)生腐蝕，影響機(jī)組的安全性；裝置和管道系統(tǒng)金屬產(chǎn)生腐蝕，影響機(jī)組的安全性； （3）空氣的漏入，會(huì)使空氣分壓增大，使凝結(jié)水的過冷度）空氣的漏入，會(huì)使空氣分壓增大，使凝結(jié)水的過冷度 增增 加，影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。加，影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)

39、性。 （4）低壓缸因溫度升高而變形，造成機(jī)組振動(dòng)，影響安全。）低壓缸因溫度升高而變形，造成機(jī)組振動(dòng)，影響安全。 23、凝汽設(shè)備中抽氣器的任務(wù)是什么？抽汽器凝汽設(shè)備中抽氣器的任務(wù)是什么？抽汽器 的主要類型有哪些？的主要類型有哪些？ 凝汽設(shè)備中抽氣器的任務(wù)是：凝汽設(shè)備中抽氣器的任務(wù)是： A. 在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)使凝汽器內(nèi)建立真空；在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)使凝汽器內(nèi)建立真空； B. 在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)不斷地抽出漏入凝汽在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)不斷地抽出漏入凝汽 器的空氣，以保證凝汽器的正常工作。器的空氣，以保證凝汽器的正常工作。 抽汽器的主要類型有：射水式抽汽器、射抽汽器的主要類型有：射水式抽汽器、射 汽式抽汽器和水環(huán)式真空泵

40、。汽式抽汽器和水環(huán)式真空泵。 25、名詞解釋、名詞解釋 （1）過冷度）過冷度 （2）凝汽器的汽阻。）凝汽器的汽阻。 （3）冷卻倍率。）冷卻倍率。 （4）凝汽器的極限真空）凝汽器的極限真空 26、工況：設(shè)計(jì)工況、額定工況、變動(dòng)工況。、工況：設(shè)計(jì)工況、額定工況、變動(dòng)工況。 變動(dòng)工況：當(dāng)外界負(fù)荷變動(dòng)、蒸汽參數(shù)和轉(zhuǎn)速變動(dòng)工況：當(dāng)外界負(fù)荷變動(dòng)、蒸汽參數(shù)和轉(zhuǎn)速 變動(dòng)，都是變動(dòng)工況。變動(dòng)，都是變動(dòng)工況。 27、研究變動(dòng)工況的目的：、研究變動(dòng)工況的目的： l了解汽輪機(jī)在不同工況下的效率變化，以設(shè)了解汽輪機(jī)在不同工況下的效率變化，以設(shè) 法使效率變化不多。法使效率變化不多。 l了解汽輪機(jī)在不同工況下受力情況，保證

41、機(jī)了解汽輪機(jī)在不同工況下受力情況，保證機(jī) 組安全組安全。 汽輪機(jī)的變工況特性 * 01 * 0 * 0 * 011 * 0 * 01 * 01 * 0 1 * 0 * 0 * 01 * 011 * 0 * 0 * 10 * 011 1 648. 0 648. 0 T T p p p p RT RT p p p p G G 2828、當(dāng)噴嘴前后參數(shù)同時(shí)變化時(shí)，其流量變化為：、當(dāng)噴嘴前后參數(shù)同時(shí)變化時(shí)，其流量變化為： 由于溫度比變化不大，則上式為：由于溫度比變化不大，則上式為： 當(dāng)兩種工況均為臨界流量時(shí)當(dāng)兩種工況均為臨界流量時(shí)，則 = =1，則式（35a）為 或者或者 * 0 * 0111 p p

42、 G G * 01 * 0 * 0 * 011 T T p p G G cr cr * 0 * 011 p p G G cr cr 2929、為什么在設(shè)計(jì)汽輪機(jī)時(shí)，應(yīng)盡可能的避免、為什么在設(shè)計(jì)汽輪機(jī)時(shí)，應(yīng)盡可能的避免 使用縮放噴嘴？使用縮放噴嘴？ 3030、動(dòng)葉出口初撞擊損失、動(dòng)葉出口初撞擊損失 (1)(1)與沖角絕對(duì)值的大小相關(guān)；與沖角絕對(duì)值的大小相關(guān)； (2)(2)與沖角的正、負(fù)有關(guān)，正沖角引起的撞擊損失大與沖角的正、負(fù)有關(guān)，正沖角引起的撞擊損失大 于負(fù)沖角引起的損失；于負(fù)沖角引起的損失； (3)(3)與葉柵的反動(dòng)度有關(guān)，反動(dòng)式葉柵同樣沖角產(chǎn)生與葉柵的反動(dòng)度有關(guān)，反動(dòng)式葉柵同樣沖角產(chǎn)生 的

43、損失比沖動(dòng)式葉柵??；的損失比沖動(dòng)式葉柵?。?(4)(4)還與葉柵的相對(duì)節(jié)距、軸向間隙、表面粗糙度等還與葉柵的相對(duì)節(jié)距、軸向間隙、表面粗糙度等 因素相關(guān)。因素相關(guān)。 撞擊損失的影響因素：撞擊損失的影響因素： 3131、級(jí)內(nèi)反動(dòng)度的變化級(jí)內(nèi)反動(dòng)度的變化 結(jié)論結(jié)論： 當(dāng)級(jí)的焓降當(dāng)級(jí)的焓降 減?。ㄋ俣缺葴p小（速度比 增加）時(shí)，則反動(dòng)度增加）時(shí)，則反動(dòng)度 增大；增大； 當(dāng)級(jí)的焓降當(dāng)級(jí)的焓降 增加（速度比增加（速度比 減?。r(shí)，則反動(dòng)度減小）時(shí)，則反動(dòng)度 減小。減小。 并且，反動(dòng)度的變化與原設(shè)計(jì)值大小有關(guān)，原設(shè)計(jì)值大，變化就并且，反動(dòng)度的變化與原設(shè)計(jì)值大小有關(guān)，原設(shè)計(jì)值大，變化就 小；相反，原設(shè)計(jì)值小，變

44、化就大。??；相反，原設(shè)計(jì)值小，變化就大。 3232、弗留格爾公式、弗留格爾公式 t h t h 1 xm 1 x m 01 0 22 0 2 1 2 011 T T pp pp G G z z 22 0 2 1 2 011 z z pp pp G G （1）通過同一級(jí)組各級(jí)的流量應(yīng)相同；）通過同一級(jí)組各級(jí)的流量應(yīng)相同； （2）在不同工況下，各級(jí)組的面積應(yīng)保持不變。）在不同工況下，各級(jí)組的面積應(yīng)保持不變。 （3）適用于具有無窮多級(jí)數(shù)的機(jī)組。）適用于具有無窮多級(jí)數(shù)的機(jī)組。 33、汽輪機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)方式有幾種？各有什么優(yōu)點(diǎn)？ 解答：汽輪機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)的方式有噴嘴調(diào)節(jié)、節(jié)流調(diào)節(jié)、滑壓調(diào) 節(jié)和復(fù)合調(diào)節(jié)四種。

45、 采用噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)，在外負(fù)荷變化時(shí)，各調(diào)節(jié)閥按循序逐個(gè) 開啟或關(guān)閉。由于在部分負(fù)荷下，幾個(gè)調(diào)節(jié)閥中只有一個(gè)或兩個(gè) 調(diào)節(jié)閥未全開，因此在相同的部分負(fù)荷下，汽輪機(jī)的進(jìn)汽節(jié)流損 失較小，其內(nèi)效率的變化也較小。從經(jīng)濟(jì)性的角度，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷 經(jīng)常變動(dòng)時(shí)，這種調(diào)節(jié)方式較為合理。 汽輪機(jī)采用節(jié)流調(diào)節(jié)，在部分負(fù)荷下，所有的調(diào)節(jié)閥均關(guān)小，進(jìn) 汽節(jié)流損失較大，在相同的部分負(fù)荷下，其內(nèi)效率相應(yīng)較低，因 此這種調(diào)節(jié)方式僅適應(yīng)于帶基本負(fù)荷的汽輪機(jī)。另外，采用節(jié)流 調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)沒有調(diào)節(jié)級(jí)，在工況變化時(shí)，高、中壓級(jí)的溫度變 化較小，故啟動(dòng)升速和低負(fù)荷時(shí)對(duì)零件加熱均勻。 采用滑壓調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)，在外負(fù)荷變化時(shí)，調(diào)節(jié)閥保持全開

46、，通 過改變進(jìn)汽壓力，使進(jìn)汽量和蒸汽的理想焓降變化，改變機(jī)組的 功率，與外負(fù)荷的變化相適應(yīng)。在相同的部分負(fù)荷下，由于所有 的調(diào)節(jié)閥均全開，節(jié)流損失最小。但在部分負(fù)荷下，由于進(jìn)汽壓 力降低，循環(huán)效率隨之降低。另外，由于鍋爐調(diào)節(jié)遲緩，在部分 負(fù)荷下，若所有的調(diào)節(jié)閥均全開，當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，調(diào)節(jié)閥不能參 與動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，機(jī)組的負(fù)荷適應(yīng)性較差。只有單元機(jī)組，或可切換 為單元制連接的機(jī)組，其汽輪機(jī)才能采用復(fù)合調(diào)節(jié)方式。 復(fù)合調(diào)節(jié)方式是上述調(diào)節(jié)方式的組合。它有兩種組合方式：其一是高負(fù)荷區(qū) 采用額定參數(shù)定壓運(yùn)行噴嘴調(diào)節(jié)；中間負(fù)荷段采用滑壓運(yùn)行；低負(fù)荷區(qū)，采 用低參數(shù)定壓運(yùn)行節(jié)流調(diào)節(jié)，即“定滑定”的調(diào)節(jié)方式。其二是低

47、負(fù)荷 區(qū)，采用低參數(shù)定壓運(yùn)行節(jié)流調(diào)節(jié)，其他負(fù)荷區(qū)采用滑壓運(yùn)行，即“滑定” 的調(diào)節(jié)方式。由于復(fù)合調(diào)節(jié)方式包含滑壓調(diào)節(jié)方式，也只有單元機(jī)組，或可 切換為單元制連接的機(jī)組，其汽輪機(jī)才能采用。對(duì)于亞臨界機(jī)組，在高負(fù)荷 區(qū)采用額定參數(shù)定壓運(yùn)行噴嘴調(diào)節(jié)，節(jié)流損失不大，循環(huán)效率沒有降低，其 經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于滑壓運(yùn)行方式。另外，可使部分負(fù)荷下滑壓運(yùn)行的主蒸汽壓力相 應(yīng)提高，使循環(huán)效率降低較少，提高滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，而且可以利用已關(guān) 閉的高壓調(diào)節(jié)閥參與動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，提高機(jī)組對(duì)外界負(fù)荷變化的適應(yīng)能力。在低 負(fù)荷區(qū)采用低參數(shù)定壓運(yùn)行節(jié)流調(diào)節(jié)，有利于鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于超臨界機(jī) 組，在高負(fù)荷區(qū)等壓線和等溫線很陡，采用滑壓調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)

48、性優(yōu)于額定參數(shù)定 壓運(yùn)行噴嘴調(diào)節(jié)，若不參加電網(wǎng)調(diào)頻，在高、中負(fù)荷區(qū)采用滑壓調(diào)節(jié)；在低 負(fù)荷區(qū)采用低參數(shù)定壓運(yùn)行節(jié)流調(diào)節(jié)，即“滑定”的復(fù)合調(diào)節(jié)方式。若參 加電網(wǎng)調(diào)頻，仍要采用“定滑定”的復(fù)合調(diào)節(jié)方式。 主蒸汽壓力變化，對(duì)機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響？ 解答：在初壓變化時(shí)，若保持調(diào)節(jié)閥開度不變，此時(shí)除少數(shù)低壓 級(jí)之外，絕大多數(shù)級(jí)內(nèi)蒸汽的理想焓降不變，故汽輪機(jī)的效率基 本保持不變，但其進(jìn)汽量將隨之改變。對(duì)于凝汽式機(jī)組或某一級(jí) 葉柵為臨界狀態(tài)的機(jī)組，其進(jìn)汽量與初壓的變化成正比，由于此 時(shí)汽輪機(jī)內(nèi)蒸汽的理想焓降隨初壓升高而增大，機(jī)組功率的相對(duì) 變化大于機(jī)組進(jìn)汽量的相對(duì)變化。對(duì)于不同背壓的級(jí)組，背壓越 高，初壓

49、改變對(duì)功率的影響越大。 當(dāng)主蒸汽溫度不變，主蒸汽壓力升高時(shí)，蒸汽的初焓減小；此時(shí) 進(jìn)汽流量增加，回?zé)岢槠麎毫ι?，給水溫度隨之升高，給水在 鍋爐中的焓升減小，一公斤蒸汽在鍋爐內(nèi)的吸熱量減少。此時(shí)進(jìn) 汽量雖增大，但由于進(jìn)汽量的相對(duì)變化小于機(jī)組功率的相對(duì)變化， 故熱耗率相應(yīng)減小，經(jīng)濟(jì)性提高，反之亦然。 采用噴嘴調(diào)節(jié)的機(jī)組，初壓改變時(shí)保持功率不變。當(dāng)初壓增加時(shí)， 一個(gè)調(diào)節(jié)閥關(guān)小，其節(jié)流損失增大，故汽輪機(jī)的內(nèi)效率略有降低。 雖然初壓升高使循環(huán)效率增高，但經(jīng)濟(jì)性不如調(diào)節(jié)閥開度不變的 工況。 采用節(jié)流調(diào)節(jié)的機(jī)組，若保持功率不變，初壓升高時(shí)，所有調(diào)節(jié) 閥的開度相應(yīng)減小，在相同條件下，進(jìn)汽節(jié)流損失大于噴嘴調(diào)節(jié)

50、。 初壓升高使循環(huán)效率增大的經(jīng)濟(jì)效益，幾乎全部被進(jìn)汽節(jié)流損失 相抵消。 初壓升高時(shí)，所有承壓部件受力增大，尤其是主蒸汽管道、主 汽門、調(diào)節(jié)閥、噴嘴室、汽缸等承壓部件，其內(nèi)部應(yīng)力將增大。 初壓升高時(shí)若初溫保持不變，使在濕蒸汽區(qū)工作的級(jí)濕度增大， 末級(jí)葉片的工作條件惡化，加劇其葉片的侵蝕，并使汽輪機(jī)的 相對(duì)內(nèi)效率降低。若初壓升高過多，而保持調(diào)節(jié)閥開度不變， 由于此時(shí)流量增加，軸向推力增大，并使末級(jí)組蒸汽的理想焓 降增大，會(huì)導(dǎo)致葉片過負(fù)荷。此時(shí)調(diào)節(jié)級(jí)汽室壓力升高，使汽 缸、法蘭和螺栓受力過大，高壓級(jí)隔板前后壓差增大。因此對(duì) 機(jī)組初壓和調(diào)節(jié)級(jí)汽室壓力的允許上限值有嚴(yán)格的限制。 當(dāng)初壓降低時(shí)，要保持汽輪

51、機(jī)的功率不變，則要開大調(diào)節(jié)閥， 增加進(jìn)汽量。此時(shí)各壓力級(jí)蒸汽的流量和理想焓降都相應(yīng)增大， 則蒸汽對(duì)動(dòng)葉片的作用力增加，會(huì)導(dǎo)致葉片過負(fù)荷，并使機(jī)組 的軸向推力相應(yīng)增大?，F(xiàn)代汽輪機(jī)在設(shè)計(jì)工況下，進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥 的富余開度不大，保證在其全開時(shí)，動(dòng)葉片的彎曲應(yīng)力和軸向 推力不超限。 34、主蒸汽和再熱蒸汽溫度變化，對(duì)機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有何影響？ 解答：（1）初溫變化對(duì)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響： 汽輪機(jī)的初溫升高，蒸汽在鍋爐內(nèi)的平均吸熱溫度提高，循環(huán) 效率提高，熱耗率降低。另外，由于初溫升高，凝汽式汽輪機(jī) 的排汽濕度減小，其內(nèi)效率也相應(yīng)提高。循環(huán)效率和汽輪機(jī)的 效率提高，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性相應(yīng)提高。反之，汽輪機(jī)的初溫降低，

52、 運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性相應(yīng)降低。 由于初溫的變化，汽輪機(jī)的進(jìn)汽量和進(jìn)汽比焓值均變化，汽輪機(jī) 的功率也相應(yīng)變化。在汽輪機(jī)的進(jìn)汽壓力和調(diào)節(jié)閥開度不變時(shí)， 進(jìn)汽量與主蒸汽絕對(duì)溫度的二次方根成反比。對(duì)于非再熱機(jī)組， 在進(jìn)排汽壓力不變時(shí)，其理想焓降與主蒸汽絕對(duì)溫度成正比。汽 輪機(jī)功率的相對(duì)變化與主蒸汽溫度的的二次方根成正比。對(duì)于再 熱機(jī)組，由于假定主蒸汽壓力和再熱蒸汽溫度不變，此時(shí)再熱蒸 汽壓力因流量減少而降低，主蒸汽溫度變化時(shí)對(duì)機(jī)組功率的影響 小于非再熱機(jī)組，但其功率的變化仍與主蒸汽溫度的的二次方根 成比例。 汽輪機(jī)的進(jìn)汽部分和高壓部分與高溫蒸汽直接接觸，蒸汽初溫升 高時(shí)，金屬材料的溫度升高，機(jī)械強(qiáng)度降低，蠕變

53、速度加快，許 用應(yīng)力下降，從而使機(jī)組的使用壽命縮短。 在調(diào)節(jié)閥開度不變，主蒸汽溫度降低時(shí)，汽輪機(jī)功率相應(yīng)減小。 要保持機(jī)組功率不變，要開大調(diào)節(jié)閥，進(jìn)一步增加進(jìn)汽量。此時(shí) 對(duì)于低壓級(jí)、特別是末級(jí)，流量和焓降同時(shí)增大，導(dǎo)致動(dòng)葉柵上 蒸汽的作用力增加，其彎曲應(yīng)力可能超過允許值，且轉(zhuǎn)子的軸向 推力相應(yīng)增大。另外，主蒸汽溫度的降低，導(dǎo)致低壓級(jí)的濕度增 大，使?jié)駳鈸p失增大，對(duì)動(dòng)葉片的沖蝕作用加劇。若蒸汽初溫突 然大幅度降低，則可能產(chǎn)生水沖擊，引起機(jī)組出現(xiàn)事故。 再熱蒸汽溫度變化對(duì)機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響： 再熱機(jī)組的再熱蒸汽溫度變化，對(duì)機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響與主蒸 汽溫度變化的影響相似。所不同的是再熱蒸汽溫

54、度變化時(shí)，僅對(duì)中、 低壓缸的理想焓降和效率產(chǎn)生影響，而對(duì)高壓缸的影響極小。只是 再熱蒸汽溫度升高時(shí)，其比容相應(yīng)增大，容積流量增加，再熱器內(nèi) 流動(dòng)阻力增大，使高壓缸排汽壓力略有增加。因此再熱蒸汽溫度變 化1，對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響小于主蒸汽溫度變化1時(shí)產(chǎn)生的影響。 熱電廠 供熱汽輪機(jī) 背壓 汽輪機(jī) 調(diào)節(jié)抽汽 汽輪機(jī) 供電 供熱 工業(yè)用熱 采暖用熱 單 抽 汽 輪 機(jī) 0.83.6MPa (836 ata) 0.050.12MPa （0.51.2 ata) 雙 抽 汽 輪 機(jī) 前 置 汽 輪 機(jī) 采 暖 汽 輪 機(jī) 63 3535、熱電循環(huán)的采用、熱電循環(huán)的采用 雖然對(duì)基本蒸汽動(dòng)力循環(huán)加了回?zé)嵯到y(tǒng)和再

55、熱系統(tǒng)，雖然對(duì)基本蒸汽動(dòng)力循環(huán)加了回?zé)嵯到y(tǒng)和再熱系統(tǒng)， 但熱效率低于但熱效率低于40%。這是因?yàn)榉ζ湃肽?，在其中凝結(jié)、。這是因?yàn)榉ζ湃肽?，在其中凝結(jié)、 放出潛熱。而這一熱量（低位）占工質(zhì)在鍋爐中總吸熱量的放出潛熱。而這一熱量（低位）占工質(zhì)在鍋爐中總吸熱量的 6065%，完全作為冷源損失被排放。，完全作為冷源損失被排放。 這部分熱能數(shù)量、這部分熱能數(shù)量、 溫度低，不能再進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為機(jī)械功。但在一定條件下，這溫度低，不能再進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為機(jī)械功。但在一定條件下，這 種低位熱能是可以得到利用的。熱電循環(huán)就是利用種低位熱能是可以得到利用的。熱電循環(huán)就是利用 生產(chǎn)生產(chǎn) 將作過功的部分或者全部蒸汽

56、引出，送熱用戶，作為將作過功的部分或者全部蒸汽引出，送熱用戶，作為 或或。 64 3636、熱電循環(huán)有兩種形式：、熱電循環(huán)有兩種形式： （1） 背壓式汽輪機(jī)背壓式汽輪機(jī)（如圖1-7） 背壓機(jī)是最簡單 的熱電循環(huán)。背壓機(jī)的排汽全部送給熱用戶，無 冷源損失。其缺點(diǎn)在于不能同時(shí)滿足熱、電兩負(fù) 荷的要求。 （2 2） 抽汽供熱式汽輪機(jī)抽汽供熱式汽輪機(jī) （圖1-8） 為了避免背 壓機(jī)的缺點(diǎn)，熱電廠大多采用抽汽供熱式汽輪機(jī)。 有一次調(diào)節(jié)抽汽和二次調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)的熱電 循環(huán)。它們能，也 能要求的用戶。但。 進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽，在其中膨脹作功，在某一 （或者兩處）中間級(jí)被抽出來，送到熱用戶。最 后還有部分蒸汽

57、排入凝汽器內(nèi)，放出潛熱。所以， 其熱效率要比背壓式汽輪機(jī)低。 圖1-8 3737、為什么說供熱式汽輪機(jī)的熱經(jīng)濟(jì)性比凝汽式汽輪機(jī)好？、為什么說供熱式汽輪機(jī)的熱經(jīng)濟(jì)性比凝汽式汽輪機(jī)好？ 對(duì)于凝汽式汽輪機(jī)，其熱效率為對(duì)于凝汽式汽輪機(jī)，其熱效率為 ： 其中，其中，W為汽輪機(jī)發(fā)出的電能，為汽輪機(jī)發(fā)出的電能，Qo為蒸汽在鍋爐中的吸熱量。為蒸汽在鍋爐中的吸熱量。 對(duì)于供熱式汽輪機(jī)來說，同時(shí)發(fā)電對(duì)于供熱式汽輪機(jī)來說，同時(shí)發(fā)電W和供熱和供熱Q，其熱效率為：，其熱效率為： 式中，式中，Q / W 稱為供熱式汽輪機(jī)熱電比。由于稱為供熱式汽輪機(jī)熱電比。由于 1 。 供熱式汽輪機(jī)的熱效率比凝汽式汽輪機(jī)高。供熱式汽輪機(jī)的

58、熱效率比凝汽式汽輪機(jī)高。 0 Q W th )1 ( 0 W Q Q QW thth )1 ( W Q 3838、簡述背壓汽輪機(jī)、簡述背壓汽輪機(jī)“以熱定電以熱定電”的運(yùn)行方的運(yùn)行方 式式 . . 一般情況下，背壓式汽輪機(jī)的排汽狀態(tài)和供熱量是根據(jù)用 戶的需要確定的。這樣新蒸汽進(jìn)入背壓機(jī)1膨脹作功后，排汽 送到熱用戶4。由于無回?zé)岢槠?，進(jìn)汽量等于排汽量。故，當(dāng) 熱負(fù)荷增大時(shí)，進(jìn)汽量增大，發(fā)電功率增大；反之亦然。這就 是背壓式汽輪機(jī)以熱定電的運(yùn)行方式。 3939、作出一次調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)的系統(tǒng)圖和熱力、作出一次調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)的系統(tǒng)圖和熱力 過程曲線。過程曲線。 。 4040、作出一次調(diào)節(jié)抽汽式汽輪

59、機(jī)的工況圖、作出一次調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)的工況圖 7.1超臨界汽輪機(jī) 超臨界汽輪機(jī)( supercritical steam turbine) 水的臨界點(diǎn)參數(shù)為: 臨界壓力p c = 22.129MPa, 臨界溫度tc = 374. 15 , 臨界焓hc =2095. 2kJ/ kg, 臨界熵sc= 4. 4237kJ/ ( kg K) , 臨界比容vc= 0. 003147m3/ kg 。 當(dāng)水的壓力p pc , 水在定壓下加熱逐漸變?yōu)檫^熱蒸汽, 無汽化過程, 無 相變點(diǎn)。 工程上, 把主蒸汽壓力p0 pc 的汽 輪機(jī)稱為超臨界汽輪機(jī)。 超臨界汽輪機(jī)特點(diǎn) 7.2 超臨界汽輪機(jī)的性能及 綜合技術(shù)經(jīng)

60、濟(jì)分析 （2）超臨界壓力機(jī)組的熱耗率 與16.2MPa機(jī)組比較， 22.3MPa 300MW機(jī)組熱耗下降 1.3%，600MW機(jī)組下降1.6%，1000MW機(jī)組下降 1.8%。 （3）超臨界壓力機(jī)組的初溫和再熱溫度 新汽溫度和再熱溫度同時(shí)提高30 ，機(jī)組熱耗率下 降1.5%-1.8%; 兩次再熱,降低1.5%-2.0%,但是,系統(tǒng)復(fù)雜,造價(jià)高; （4）超臨界壓力機(jī)組的末級(jí)葉片 （5）綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 提高效率與降低投資運(yùn)行成本。 7.3 超超臨界汽輪機(jī) 超超臨界的由來 在國際上, 超超臨界汽輪機(jī)( Ultra Supercritical Steam Turbine) 與超臨界汽輪機(jī)的蒸汽參數(shù)劃