第五章 汽輪機(jī)的變工況特性

1、上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回目錄 第一節(jié) 變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系 第二節(jié) 變工況下級(jí)的比焓降和反動(dòng)度的變化規(guī)律 第三節(jié) 配汽方式及調(diào)節(jié)級(jí)的變工況特性 第四節(jié) 凝汽式汽輪機(jī)的工況圖 本章作業(yè)上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回 設(shè)計(jì)工況：設(shè)計(jì)工況：汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中，各種參數(shù)都保持設(shè)計(jì)值的運(yùn)行工況稱為汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)工況，也稱為經(jīng)濟(jì)工況。 變工況：變工況：汽輪機(jī)在偏離設(shè)計(jì)參數(shù)值時(shí)的運(yùn)行工況，稱為變工況。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回 漸縮噴嘴壓力與流量的關(guān)系 級(jí)的變工況 級(jí)前后壓力與流量的關(guān)系 級(jí)組前后壓力與流量的關(guān)系 壓力與流量的關(guān)系式（弗留格爾公式）的應(yīng)用上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回 對(duì)于漸

2、縮噴嘴，當(dāng)其初參數(shù)及出口面積不變時(shí)，通過噴嘴的流量為：*000*00.6480.648nnpgapa*0111*010.648npga*01011*001pggp*01011*001ptggpt根據(jù)上述兩式，有：將蒸汽看作理想氣體，根據(jù)氣體狀態(tài)方程，上式變?yōu)椋荷弦粌?nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回下面四種情況可以忽略溫度的變化下面四種情況可以忽略溫度的變化 噴嘴前壓力變動(dòng)是由節(jié)流引起的 噴嘴前溫度不變 溫度變化很小而可以忽略 因近似計(jì)算而可以忽略溫度變化 當(dāng)不考慮變工況時(shí)溫度的影響，上式可簡化為：*0111*0pggp上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回*101*0crcrgpgp 當(dāng)不考慮溫度影響時(shí)：*1

3、010*001crcrgptgpt 如果工況變動(dòng)前后均為臨界工況，有： 結(jié)論： 當(dāng)前后兩種工況均為非臨界工況時(shí)，通過噴嘴的流量和噴嘴 前、后的參數(shù)變化都有關(guān)系。 當(dāng)前后兩種工況都為臨界工況時(shí)，通過噴嘴的流量只和噴嘴 前的參數(shù)變化有關(guān)。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回 主要研究級(jí)中諸參數(shù)隨流量變化而變化的基本規(guī)律。 噴嘴前、后壓力發(fā)生變化引起流量的變化。反之，當(dāng)流經(jīng)噴嘴的流量變化時(shí)，噴嘴和動(dòng)葉前后的壓力也要隨之變化，從而引起級(jí)內(nèi)各個(gè)參數(shù)發(fā)生變化。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回（一）級(jí)前后壓力與流量的關(guān)系 1、級(jí)在臨界工況下工作*01*0*

4、0*011ttppggcrcr*101*0crcrgpgp上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回 2、級(jí)在亞臨界工況下工作22012101220201pptggppt22012112202ppggpp 結(jié)論： 當(dāng)級(jí)內(nèi)流動(dòng)未達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，通過該級(jí)的流量不僅與級(jí)前 壓力有關(guān)，而且與級(jí)后壓力有關(guān)。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回 二、級(jí)組前后壓力與流量的關(guān)系 1、級(jí)組內(nèi)各級(jí)均未達(dá)到臨界狀態(tài)220110122001zzpptggppt220111220zzppggpp 弗留格爾公式上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回 2、級(jí)組內(nèi)達(dá)到臨界狀態(tài)0110pggp0101001ptggpt上一

5、內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回 弗留格爾公式應(yīng)用條件 1、級(jí)組中各級(jí)流量相同（有回?zé)岢槠部蓱?yīng)用）； 2、級(jí)組中各級(jí)的通流面積變工況前后保持不變（結(jié)垢后需修正）； 3、級(jí)組中級(jí)數(shù)不少于34級(jí)。 弗留格爾公式的應(yīng)用 1、監(jiān)視汽輪機(jī)通流部分運(yùn)行是否正常； 2、推算不同流量下各級(jí)的級(jí)前壓力。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回 一、工況變動(dòng)時(shí)各級(jí)比焓降變化一、工況變動(dòng)時(shí)各級(jí)比焓降變化 （一）凝汽式汽輪機(jī)（一）凝汽式汽輪機(jī) 1 1、凝汽式汽輪機(jī)各中間級(jí)、凝汽式汽輪機(jī)各中間級(jí)1212gpgp221001pppp0110pggp上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回 當(dāng)初壓變化時(shí)，結(jié)果將導(dǎo)制各級(jí)壓力也相應(yīng)當(dāng)初壓變化時(shí)，結(jié)

6、果將導(dǎo)制各級(jí)壓力也相應(yīng)的變化，但壓力比不變，故焓降不變。又因?yàn)閴旱淖兓?，但壓力比不變，故焓降不變。又因?yàn)閴毫τ凶兓?，故其流量相?yīng)變化，功率也隨之變化。力有變化，故其流量相應(yīng)變化，功率也隨之變化。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回工況變動(dòng)時(shí)各中間級(jí)的內(nèi)功率工況變動(dòng)時(shí)各中間級(jí)的內(nèi)功率與流量成正比與流量成正比itripg hbg上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回（二）背壓式汽輪機(jī)中間級(jí)的變工況（二）背壓式汽輪機(jī)中間級(jí)的變工況222221010()zzgppppg 222221212()zzgppppg220111220()()zzppggpp結(jié)論：背壓式汽輪機(jī)各中間級(jí)級(jí)前壓力與流量的關(guān)系按照雙曲線函數(shù)規(guī)律變

7、化。當(dāng)背壓不變時(shí)，上式變?yōu)椋荷弦粌?nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回2221010gppg當(dāng)汽輪機(jī)級(jí)數(shù)比較多時(shí)：上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回工況變動(dòng)時(shí)的損失：2111sin2wh上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回121121111221bnbnacawcwconstaccwaw假設(shè)工況變動(dòng)前后，級(jí)都處于亞臨界狀態(tài)，不考慮級(jí)內(nèi)間隙漏氣或者吸氣，有： 結(jié)論：在流量保持連續(xù)條件下，工況變動(dòng)時(shí)，噴嘴出口氣流速度 及動(dòng)葉出口氣流速度前后之比是不變的。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回1. 工況變動(dòng)時(shí)，級(jí)的理想比焓降減小 結(jié)論：動(dòng)葉中比焓降增加，因此級(jí)的反動(dòng)度增加，即111cmc212wmw

8、11tthm hm111coswmw212/wwm1mm 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回2. 工況變動(dòng)時(shí)，級(jí)的理想比焓降增大 結(jié)論：動(dòng)葉中比焓降減小，因此級(jí)的反動(dòng)度減小，即111cmc212wmw11tthm hm111coswmw212/wwm1mm 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回 一、滑參數(shù)運(yùn)行與定參數(shù)運(yùn)行eltrimelpg h 滑參數(shù)運(yùn)行:通過改變整機(jī)理想比焓降來調(diào)節(jié)汽輪機(jī)機(jī)組的功 率的運(yùn)行方式； 定參數(shù)運(yùn)行：通過改變流量來調(diào)節(jié)機(jī)組的功率的運(yùn)行方式。 配汽機(jī)構(gòu)：汽輪機(jī)上用于控制進(jìn)汽量的條件機(jī)構(gòu)。 由于鍋爐的熱慣性比較大，滑參數(shù)對(duì)變工況的響應(yīng)速度有限； 而定

9、參數(shù)運(yùn)行時(shí)，汽輪機(jī)的功率調(diào)節(jié)由改變進(jìn)口蒸汽量來實(shí) 現(xiàn)，調(diào)節(jié)閥門的動(dòng)作響應(yīng)快，很快就可以滿足工況變化的需 要。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回 節(jié)流調(diào)節(jié)和噴嘴調(diào)節(jié)兩種功率調(diào)節(jié)方式。 節(jié)流調(diào)節(jié)上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回iitririthttthhhhhh thri 汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率為： 其中： 汽輪機(jī)通流部分的相對(duì)內(nèi)效率； 為節(jié)流調(diào)節(jié)閥的節(jié)流 效率。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回特點(diǎn)：特點(diǎn)：汽輪機(jī)第一級(jí)是調(diào)節(jié)級(jí)，調(diào)節(jié)級(jí)分為幾個(gè)噴嘴組，蒸汽經(jīng)過主汽門和調(diào)節(jié)汽門，通向調(diào)節(jié)級(jí)。噴嘴配汽的主要缺點(diǎn)：定壓運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)級(jí)汽室及各高壓級(jí)在變工況下溫度變化都較大，從而引起較大的熱應(yīng)力，這常成為這種汽輪機(jī)迅速改變

10、負(fù)荷的主要因素。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回 一、調(diào)節(jié)級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率 熱平衡方程： 調(diào)節(jié)級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率：上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回 二、調(diào)節(jié)級(jí)前后壓力與流量的關(guān)系 通過噴嘴的流量：0100.648iiniipdav2121111111ncrcrnss漸縮噴嘴縮放噴嘴上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回 二、調(diào)節(jié)級(jí)前后壓力與流量的關(guān)系上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回 二、調(diào)節(jié)級(jí)效率曲線上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回 一、沖動(dòng)式汽輪機(jī)軸向推力的變化 工況變化時(shí)，軸向推力的變化可表示為： 1）凝汽式汽輪機(jī)軸向推力的變化 節(jié)流配汽方式 2）噴嘴配汽方式上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回 2.背壓式汽輪機(jī)軸向推力的變化上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回 汽耗特性：汽輪發(fā)電機(jī)組功率與流量之間的關(guān)系。表示這種關(guān) 系的數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為汽耗特性方程，而表示這種關(guān)系的曲線稱 為汽輪機(jī)的工況圖。 一、節(jié)流配汽凝汽式汽輪機(jī)的工況圖 汽輪發(fā)電機(jī)組功率與汽耗量之間的關(guān)系：上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回 機(jī)組的汽耗特性方程 當(dāng)功率小于設(shè)計(jì)功率時(shí)，即 當(dāng)功率大于設(shè)計(jì)功率時(shí)，即上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄o返回1、若噴嘴前的蒸汽壓力為p0=5.87mpa,噴嘴前的蒸汽溫度恒定不變，當(dāng)噴嘴后的蒸汽壓力從p01=2.