清華大學(xué) 汽輪機(jī)的變工況

1、l任務(wù)任務(wù) 研究汽輪機(jī)在偏離設(shè)計(jì)(off-design)工況下各級(jí)流量與熱力參數(shù)的相對(duì)變化關(guān)系，以及由此產(chǎn)生的反動(dòng)度、內(nèi)功率、效率和軸向推力等的改變，分析和估算這些變化對(duì)機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生的影響。l研究方法研究方法 在選定參考工況(如額定設(shè)計(jì)工況或最大工況)下，以噴嘴非設(shè)計(jì)工況的運(yùn)行特性和小參數(shù)變化簡(jiǎn)化分析為基礎(chǔ)，將汽輪機(jī)通流部分劃分為調(diào)節(jié)級(jí)、中間級(jí)組和末級(jí)組三部分，分析、估算流量與熱力參數(shù)相對(duì)于參考工況的相對(duì)變化。研究噴嘴的變動(dòng)工況，主要是分析噴嘴前后壓力與流量之間的變化關(guān)系，噴嘴的這種關(guān)系是以后研究汽輪機(jī)級(jí)和整個(gè)汽輪機(jī)變工況特性的基礎(chǔ)。噴嘴又分漸縮噴嘴和縮放噴嘴兩種型式。本節(jié)主要分析漸

2、縮噴嘴的變工況特性。 3.1.1 漸縮噴嘴初壓不變時(shí)背壓與流量的關(guān)系漸縮噴嘴初壓不變時(shí)背壓與流量的關(guān)系由第一章知：噴嘴的流量公式為02100010100021kkkntnnpkGGAppppkv對(duì)漸縮噴嘴，在定熵指數(shù)k和流量系數(shù)都不變的條件下，若噴嘴前滯止參數(shù)和出口面積都不變，則噴嘴的流量G與背壓的關(guān)系如圖所示： 0000,pvnAcp當(dāng)時(shí)，不變，如直線(xiàn)AB所示；當(dāng) 時(shí)，流量沿曲線(xiàn)BC變化。1cpp1cppcGG曲線(xiàn)BC段與橢圓的1/4線(xiàn)段相當(dāng)近似，若用橢圓曲線(xiàn)代替它，誤差較小，故可用橢圓方程表示BC段的 關(guān)系：1GpP00P1pcAGcGBCOD漸縮噴嘴的流量與背壓關(guān)系曲線(xiàn)圖3-1漸縮噴嘴的

3、流量與出口壓力的關(guān)系曲線(xiàn) 22100111cnn cccn cppGGpp式中， 是彭臺(tái)門(mén)系數(shù)3.1.2 漸縮噴嘴前后參數(shù)都變化時(shí)的流量變化漸縮噴嘴前后參數(shù)都變化時(shí)的流量變化 設(shè)計(jì)工況與變工況下噴嘴均為臨界工況設(shè)計(jì)工況與變工況下噴嘴均為臨界工況噴嘴出口流速達(dá)到或超過(guò)臨界速度時(shí)，稱(chēng)噴嘴處于臨界工況。若設(shè)計(jì)工況和變工況下，噴嘴內(nèi)流速均達(dá)到或超過(guò)臨界速度，則此兩種工況下的臨界流量之比為：00000000 10 110 1000 10000000000 10 100 1000 .6 4 80 .6 4 8nccnApvGpp vpTGppvpTApv凡變工況參數(shù)，右下角都多加一角標(biāo)“1”，以下均相同略

4、去溫度的影響，則010100ccGpGp一般地，滯止參數(shù)的焓值與非滯止參數(shù)的焓相差不大，因此，在非設(shè)計(jì)工況流量估算時(shí)，可略去滯止參數(shù)的影響，得：1010ccGpGp由此可知，噴嘴臨界流量?jī)H正比與初壓或滯止初壓 設(shè)計(jì)工況與變工況下噴嘴均為亞臨界工況設(shè)計(jì)工況與變工況下噴嘴均為亞臨界工況噴嘴出口流速小于臨界流速時(shí)，稱(chēng)噴嘴處于亞臨界工況。若設(shè)計(jì)工況與變工況下，噴嘴都是亞臨界工況，流量為：001110 1010 1010000 100 1ccGpTpTGGGpTpT若不考慮溫度的變化，則010 110 11000ppGGpp若工況變動(dòng)前為臨界工況，變動(dòng)后為亞臨界工況，則可用臨界工況公式算到 處，再用亞臨

5、界工況公式由 算到變動(dòng)后的工況。若相反，則計(jì)算方法相反nncnnc 漸縮噴嘴初壓，背壓與流量的關(guān)系漸縮噴嘴初壓，背壓與流量的關(guān)系若漸縮噴嘴前后的蒸汽參數(shù)都變化，僅初溫不變或不考慮溫度變化的影響，則對(duì)與每一個(gè)初壓都可以畫(huà)出一條流量與背壓關(guān)系曲線(xiàn)， 示于右圖中。圖中AOB區(qū)域 是臨界工況區(qū)，臨界流量與 初壓成正比，BOC區(qū)域是亞 臨界工況區(qū)，同一初壓下流 量與背壓近似成橢圓曲線(xiàn)關(guān) 系。若各初壓下的臨界壓力比不變，則各曲線(xiàn)水平段與橢圓段的交點(diǎn)必位于同一直線(xiàn)OB上，因這些交點(diǎn)的橫坐標(biāo)成正比?？梢荒苛巳坏目闯霾豢紤]初溫變化時(shí)的流量與初壓、背壓的相互關(guān)系。 OBCAmax6 . 0cG max8 . 0c

6、GmaxcGG1p圖3-2漸縮噴嘴流量網(wǎng)圖 3.2.1 級(jí)內(nèi)壓力與流量的關(guān)系級(jí)內(nèi)壓力與流量的關(guān)系級(jí)內(nèi)為臨界工況級(jí)內(nèi)為臨界工況級(jí)內(nèi)的噴嘴葉柵或動(dòng)葉柵兩者之一的流速達(dá)到或超過(guò)臨界速度，稱(chēng)該工況為級(jí)的臨界工況。噴嘴臨界噴嘴臨界忽略溫度的影響00101001000001001ccGpTpTGpTpT010101000ccGppGpp動(dòng)葉臨界動(dòng)葉臨界通過(guò)噴嘴的流量及流量平衡略去溫度影響，得由于葉頂漏汽不大，可認(rèn)為噴嘴流量等于動(dòng)葉流量。這時(shí)噴嘴在設(shè)計(jì)工況和變工況下的連續(xù)方程之比為；00111111100111111ccGpTpTGpTpT011111011ccGppGpp120111101101210kk

7、knnnkkknnnpppp可見(jiàn)處于臨界工況時(shí)，級(jí)的流量與滯止初壓或初壓成正比，與滯止初溫或初溫成反比；若不考慮溫度的變化，則流量只與滯止初壓或初壓成正比。方程解為 。這樣，有1nn00101001000001001ccGpTpTGpTpT略去溫度的影響010 10 1000ccGppGpp 級(jí)內(nèi)為亞臨界工況級(jí)內(nèi)為亞臨界工況級(jí)的出口方程連續(xù)性方程為設(shè)，則 ，代入上式得設(shè)計(jì)工況為亞臨界工況與工況變?yōu)閬喤R界工況的流量比11tnntGvA c00c12 1tmtch 221121tnntmttvGAhvv 22201210121012220102021111ncncmmncncppppTGGTppp

8、p 3.2.2 級(jí)組壓力與流量的關(guān)系級(jí)組壓力與流量的關(guān)系當(dāng)級(jí)組內(nèi)各級(jí)的汽流速度均小于臨界速度時(shí)，稱(chēng)級(jí)組為亞臨界工況；當(dāng)級(jí)組內(nèi)至少有一列葉柵(如某一級(jí)的噴嘴或動(dòng)葉)的出口流速達(dá)到或超過(guò)臨界速度時(shí)，稱(chēng)級(jí)組為臨界工況。假設(shè)比容變化較小、反動(dòng)度基本不變。簡(jiǎn)化得22012101220201ppTGGppT略去溫度的影響，則22012112202ppGGpp 工況變化前后級(jí)組均為臨界工況工況變化前后級(jí)組均為臨界工況在各級(jí)通流面積不變的條件下，處于亞臨界工況的級(jí)組，若級(jí)組前后壓差由小變大，則各級(jí)流量和流速也要增大，這時(shí)一般是級(jí)組內(nèi)最后一級(jí)最先達(dá)到臨界速度，這是因?yàn)椋?后面的級(jí)的比容較大，其平均直徑往往比前面

9、的級(jí)要大，若相鄰兩級(jí)的速比和反動(dòng)度基本相同，則后一級(jí)的比焓降較大，也就是最后一級(jí)的比焓降最大，流速也最大。 最后一級(jí)的蒸汽絕對(duì)溫度最低，當(dāng)?shù)匾羲僮钚　?討論末級(jí)為臨界，其余級(jí)為亞臨界。忽略溫度影響。若變工況前后級(jí)組的末級(jí)都是臨界工況，則：zzccppGG11因末級(jí)前的汽流未達(dá)臨界，故對(duì)倒第二級(jí)可寫(xiě)出下式 222212121zzzzccppppGG由于通過(guò)各級(jí)的流量相等，從而有 222212122121zzzzzzccppppppGG由此得：21211zzzzccppppGG同理00111ppppGGzzcc可見(jiàn)級(jí)組為臨界工況時(shí)，級(jí)組流量與級(jí)組前壓力成正比，與級(jí)組前絕對(duì)溫度的平方根成反比，若不考

10、慮溫度的變化，則級(jí)組流量只與級(jí)組前壓力成正比。 工況變化前后級(jí)組均為亞臨界工況工況變化前后級(jí)組均為亞臨界工況由斯托陀拉(stodola)實(shí)驗(yàn)所得到的級(jí)組蒸汽流量與初壓背壓的關(guān)系曲線(xiàn)推得：010220212011TTppppGGgg若不考慮溫度的變化220212011ggppppGG上兩式就是著名的弗留格爾(flugel)公式，是級(jí)組在亞臨界工況下的級(jí)組流量與壓力的關(guān)系式。由弗留格爾公式可見(jiàn)，級(jí)組內(nèi)級(jí)數(shù)越多，同一初壓下的臨界壓力相對(duì)的越接近零，應(yīng)用它計(jì)算的誤差越小，反之誤差越大；不論級(jí)組內(nèi)級(jí)數(shù)多少，在設(shè)計(jì)工況下應(yīng)用弗留格爾公式時(shí)，各參數(shù)相等，因此沒(méi)有誤差，偏離設(shè)計(jì)工況越近，誤差越小，反之誤差越大

11、；背壓與初壓相等，設(shè)計(jì)流量為零時(shí)，應(yīng)用弗留格爾公式的計(jì)算誤差為零。3.2.3 各級(jí)組的各級(jí)組的 曲線(xiàn)曲線(xiàn)Gp 0 弗留格爾公式的應(yīng)用條件弗留格爾公式的應(yīng)用條件3.2.4 壓力與流量關(guān)系式的應(yīng)用壓力與流量關(guān)系式的應(yīng)用 如通流部分面積發(fā)生變化，則應(yīng)進(jìn)行修正。0011ppaGGAAa1同一工況下各級(jí)的流量相等或成相同的比例通過(guò)各級(jí)的氣流為一股均質(zhì)流級(jí)數(shù)3-4以上(越多公式越精確) 用于分析運(yùn)行問(wèn)題用于分析運(yùn)行問(wèn)題 級(jí)的比焓降變化規(guī)律級(jí)的比焓降變化規(guī)律凝汽式汽輪機(jī)凝汽式汽輪機(jī)中間級(jí)中間級(jí)(除調(diào)節(jié)級(jí)與末級(jí)以外除調(diào)節(jié)級(jí)與末級(jí)以外)級(jí)的比焓降kktppRTkkh102011由0121022210011ppp

12、pppppGG0011TThhtt得tthhTT1001即凝汽式汽輪機(jī)中間級(jí),流量變化時(shí)級(jí)的理想比焓降基本不變流量大于設(shè)計(jì)工況時(shí)，雖正比于，但背壓 不于成正比，若不變，則流量增大，增大；反之， 流量減小， 減小。0pGcpGcpthGth由于 ，中間級(jí)、末級(jí)的最危險(xiǎn)工況為，最大流量工況。pG 背壓式汽輪機(jī)背壓式汽輪機(jī)如果背壓式汽輪機(jī)的最后一級(jí)在工況變動(dòng)前后均達(dá)到臨界狀態(tài)，則各級(jí)級(jí)前壓力與流量成正比。在此情況下，這些級(jí)(除末級(jí)外)的比焓降的變化規(guī)律，就與凝汽式汽輪機(jī)的中間級(jí)一樣。 但在一般情況下，即使是最后一級(jí)也不會(huì)達(dá)到臨界狀態(tài)。此時(shí)，忽略溫度變化，由弗留格爾公式可得變工況下理想比焓降與流量的關(guān)

13、系曲線(xiàn) 由圖可知：流量變化越大，級(jí)的理想比焓降變化也越大；流量變化時(shí)， 和 都比 大的多的級(jí)， 變化較小， 和 與 接近的級(jí)， 變化較大，末級(jí) 變化最大0p2pgpgpthth0p2pth 級(jí)的反動(dòng)度的變化規(guī)律級(jí)的反動(dòng)度的變化規(guī)律ax固定轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)的反動(dòng)度變化主要由級(jí)的比焓降變化引起的。當(dāng) 減小即速比 增大時(shí)， 由下圖虛線(xiàn)所示，由于u不變， 故 ， 減為 ，動(dòng)葉進(jìn)口實(shí)際 有效相對(duì)速度為 。 有圖可知，th111cc1111w11w11111cosw111111111coswcwc1221111112cosbwhw ， 若反動(dòng)度不變，則上述不等式關(guān)系將使 。從而噴嘴流出來(lái)的汽流來(lái)不及流出動(dòng)葉柵，

14、使反動(dòng)度增大。212111wwccthax111111111coswcwc212111wwcc同理， 增大即 減小時(shí)， ，因而 ，故反動(dòng)度必然降低。反動(dòng)度的變化規(guī)律：級(jí)的比焓降增大，即速比 減小時(shí)，反動(dòng)度減??；設(shè)計(jì)反動(dòng)度較小的級(jí)，比焓降變化時(shí)，反動(dòng)度變化較大；反之，變化較?。环磩?dòng)級(jí)的反動(dòng)度基本不變。對(duì)于凝汽式汽輪機(jī)末級(jí)，已達(dá)臨界的條件下，若排汽壓力 下降，則 增大而 不變，即級(jí)的比焓降增大時(shí)反動(dòng)度增大。若 上升，同理，級(jí)的比焓降減小而反動(dòng)度減小。對(duì)于調(diào)節(jié) 級(jí)，當(dāng)動(dòng)葉流速超過(guò)臨界速 度時(shí)，也是如此。若末級(jí)未 達(dá)到臨界，反動(dòng)度的變化規(guī) 律同一般級(jí)。cpcpbh0nh現(xiàn)在把前面介紹的內(nèi)容，聯(lián)系起來(lái)作

15、一小結(jié)。 凝汽式汽輪機(jī)凝汽式汽輪機(jī) 末級(jí)為臨界工況末級(jí)為臨界工況 各級(jí)各級(jí) 的的變化規(guī)律變化規(guī)律0tmaiiphxP、 、 、 、 、中間級(jí)tmaiiGhxP 、tmaiiGhxP 、末級(jí)tmaiiGhxP 、tmaiiGhxP 、由于末級(jí)為反動(dòng)級(jí)，可認(rèn)為其反動(dòng)度基本不變。 末級(jí)為亞臨界工況末級(jí)為亞臨界工況只有最后兩、三級(jí)的變化規(guī)律與背壓式汽輪機(jī)非調(diào)節(jié)級(jí)相同，其余工況均與臨界工況相同。 背壓式汽輪機(jī)非調(diào)節(jié)級(jí)背壓式汽輪機(jī)非調(diào)節(jié)級(jí)末級(jí)一般為亞臨界工況，這也只敘述此時(shí)的變化規(guī)律tmaiiGhxP 、tmaiiGhxP 、 調(diào)節(jié)級(jí)調(diào)節(jié)級(jí)討論全開(kāi)調(diào)節(jié)氣門(mén)后噴嘴與動(dòng)葉組成的這部分調(diào)節(jié)級(jí)。 動(dòng)葉為亞臨界工況

16、動(dòng)葉為亞臨界工況tmaiitiGhxPGh 、tmaiitiGhxPGh 、 動(dòng)葉為臨界工況動(dòng)葉為臨界工況tmaiitiGhxPGh 、tmaiitiGhxPGh 、3.4.1 節(jié)流配汽節(jié)流配汽采用節(jié)流配汽的汽輪機(jī)，不設(shè)專(zhuān)門(mén)的調(diào)節(jié)級(jí)，調(diào)節(jié)汽門(mén)后的壓力即為汽輪機(jī)的進(jìn)口壓力。在部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，閥后壓力決定于流量比，進(jìn)汽溫度基本保持不變(a)示意圖(b)熱力過(guò)程線(xiàn)節(jié)流 特點(diǎn)：負(fù)荷小于額定值時(shí)，所有氣體節(jié)流。用節(jié)流效率 表示節(jié)流損失對(duì)汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)性的影響：thm a ctthm a cthh一般地，相對(duì)內(nèi)效率基本不變。所以，節(jié)流配汽在部分負(fù)荷下相對(duì)內(nèi)效率下降的主要原因是調(diào)節(jié)汽門(mén)的節(jié)流損失，并且隨負(fù)荷下降

17、而損失增大。iith同樣負(fù)荷下，背壓越高，節(jié)流效率越低，所以，背壓式汽輪機(jī)一般不用節(jié)流配汽。凝汽式汽輪機(jī)節(jié)流配汽的變工況特性與前面討論的中間級(jí)情況一樣。3.4.2 噴嘴配汽噴嘴配汽將汽輪機(jī)高壓缸的第一級(jí)設(shè)為調(diào)節(jié)級(jí)，并將該級(jí)的噴嘴分成4組或更多組。每一噴嘴組由1個(gè)獨(dú)立的調(diào)節(jié)汽門(mén)供汽，通常認(rèn)為調(diào)節(jié)級(jí)后的壓力相等。為減小噴嘴配汽調(diào)節(jié)級(jí)的漏汽量，調(diào)節(jié)級(jí)采用低反動(dòng)度(約0.05）(a)全機(jī)示意圖，(b)調(diào)節(jié)級(jí)示意圖 的沖動(dòng)式。1-自動(dòng)主汽自動(dòng)主汽門(mén)門(mén)2-調(diào)節(jié)汽門(mén)調(diào)節(jié)汽門(mén)3-噴嘴組間噴嘴組間壁壁 特點(diǎn)：部分進(jìn)汽 e1 ，100負(fù)荷效率低于節(jié)流配汽。部分負(fù)荷，根據(jù)負(fù)荷大小，調(diào)門(mén)順序開(kāi)啟，只有通過(guò)部分開(kāi)啟的調(diào)

18、門(mén)有節(jié)流損失，而通過(guò)全開(kāi)調(diào)門(mén)的氣流沒(méi)有節(jié)流損失，因此效率高于節(jié)流。3.4.3 調(diào)節(jié)級(jí)壓力與流量的關(guān)系調(diào)節(jié)級(jí)壓力與流量的關(guān)系 簡(jiǎn)化的調(diào)節(jié)級(jí)壓力與流量的關(guān)系簡(jiǎn)化的調(diào)節(jié)級(jí)壓力與流量的關(guān)系假定：忽略調(diào)節(jié)級(jí)后溫度變化的影響 各種工況下級(jí)的反動(dòng)度都保持為零， ； 四個(gè)調(diào)節(jié)氣門(mén)依次開(kāi)啟，沒(méi)有重疊度； 全開(kāi)調(diào)節(jié)氣門(mén)后噴嘴組前壓力均為 不變； 1121ppop上述假定下調(diào)節(jié)級(jí)四個(gè)噴嘴組的 曲線(xiàn)1pG 調(diào)節(jié)級(jí)的實(shí)際壓力與流量的關(guān)系調(diào)節(jié)級(jí)的實(shí)際壓力與流量的關(guān)系l 調(diào)節(jié)級(jí)后溫度變化的影響 部分負(fù)荷時(shí)調(diào)節(jié)級(jí)膨脹加大，調(diào)節(jié)級(jí)后溫度降低、蒸汽比容相對(duì)不計(jì)溫度減小，在相同調(diào)節(jié)級(jí)壓力下流量增大。l 調(diào)節(jié)級(jí)有一定反動(dòng)度 在機(jī)組負(fù)

19、荷下降時(shí)，全開(kāi)調(diào)門(mén)噴嘴組的理想焓降增大，反動(dòng)度下降；反之則增大。表明隨機(jī)組負(fù)荷下降，調(diào)節(jié)級(jí)反動(dòng)度減小，使噴嘴后壓力更接近于調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)葉后壓力。l 實(shí)際上流量不斷增大 機(jī)組流量增大后，主汽門(mén)的節(jié)流壓降增大，使各調(diào)節(jié)汽門(mén)前的壓力在機(jī)組負(fù)荷增大時(shí)下降。l 調(diào)節(jié)汽門(mén)開(kāi)啟有一定重迭度 通過(guò)調(diào)門(mén)的蒸汽流量與調(diào)門(mén)開(kāi)度之間呈非線(xiàn)性關(guān)系，特別在調(diào)門(mén)接近全開(kāi)時(shí)，為保證汽輪機(jī)控制系統(tǒng)有良好的調(diào)節(jié)品質(zhì)，力求使調(diào)門(mén)升程與流量成線(xiàn)性關(guān)系，為彌補(bǔ)先調(diào)門(mén)接近全開(kāi)時(shí)的非線(xiàn)性，后續(xù)調(diào)門(mén)提前開(kāi)啟。這樣，調(diào)門(mén)開(kāi)啟有一定重迭度。3. 調(diào)節(jié)級(jí)的最危險(xiǎn)工況調(diào)節(jié)級(jí)的最危險(xiǎn)工況當(dāng)只有第一調(diào)節(jié)汽門(mén)全開(kāi)而其他調(diào)節(jié)汽門(mén)關(guān)閉時(shí)，非但第一級(jí)的理想比焓降最

20、大，而且流過(guò)第一噴嘴組的流量是第一噴嘴組的最大流量，這股流量集中在第一噴嘴組后的少數(shù)動(dòng)葉上，使每片動(dòng)葉分?jǐn)偟恼羝髁孔畲?。?dòng)葉的蒸汽作用力 正比于流量和比焓降之積， 因此當(dāng)?shù)谝徽{(diào)節(jié)汽門(mén)全開(kāi) 而其他調(diào)節(jié)汽門(mén)都關(guān)閉時(shí)， 調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)葉受力最大，是 最危險(xiǎn)工況。3.3.4 旁通配汽旁通配汽旁通配汽主要用于船舶和工業(yè)汽輪機(jī)，通過(guò)設(shè)置內(nèi)部或外部旁通閥增大汽輪機(jī)的流量，增大汽輪機(jī)的功率輸出或增大汽輪機(jī)的抽汽供熱量。3.3.6 軸向推力的變化規(guī)律軸向推力的變化規(guī)律轉(zhuǎn)子上的軸向推力是由動(dòng)葉上的汽流力、壓差力和葉輪及轉(zhuǎn)子凸肩兩側(cè)的壓差力組成。汽流力正比于流量，壓差力決定于級(jí)前、后的壓和壓力反動(dòng)度，故軸向推力是蒸汽流

21、量、反動(dòng)度、壓力反動(dòng)度、級(jí)前后壓差的函數(shù)，即 02(,)zzpFF Gpp 汽輪機(jī)軸向推力的變工況計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜，且難以計(jì)算準(zhǔn)確，故在實(shí)際運(yùn)行中，常用測(cè)量推力軸承工作瓦塊溫升的方法來(lái)監(jiān)視軸向推力的變化。 1. 節(jié)流配汽凝汽式汽輪機(jī)節(jié)流配汽凝汽式汽輪機(jī)對(duì)節(jié)流調(diào)節(jié)的凝汽式汽輪機(jī)，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，除最末級(jí)外，其余各級(jí)由于比焓降不變，反動(dòng)度亦不變。各級(jí)前后壓力差與流量成正比變化，因此，汽輪機(jī)級(jí)的軸向推力與流量成正比變化 。GGFFzz11節(jié)流調(diào)節(jié)凝汽式汽輪機(jī)的軸向推力隨負(fù)荷增大而增加，且在最大負(fù)荷時(shí)達(dá)最大值 。2. 噴嘴配汽凝汽式汽輪機(jī)噴嘴配汽凝汽式汽輪機(jī)對(duì)噴嘴調(diào)節(jié)的凝汽式汽輪機(jī)，在變動(dòng)工況下，各壓力級(jí)軸

22、向推力的變化規(guī)律與節(jié)流調(diào)節(jié)式汽輪機(jī)相同。調(diào)節(jié)級(jí)軸向推力的變化比較復(fù)雜，它與部分進(jìn)汽度和前軸封漏汽等因素有關(guān)。當(dāng)有通道使調(diào)節(jié)級(jí)兩側(cè)的壓力平衡時(shí)，可以不計(jì)作用在輪面上的軸向力，此時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)的軸向推力主要是動(dòng)葉片上的軸向力，其值mzpeF如圖為一臺(tái)中壓汽輪機(jī)全機(jī)軸向推力與流量的關(guān)系 1非調(diào)節(jié)級(jí)軸向推力與流量的關(guān)系2-全機(jī)軸向推力與流量的關(guān)系 一般可近似認(rèn)為，凝汽式汽輪機(jī)總的軸向推力與流量成正比變化，且最大功率時(shí)達(dá)最大值。 3. 背壓式汽輪機(jī)背壓式汽輪機(jī)背壓式汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)軸向推力的變工況特性與凝汽式汽輪機(jī)相同。而其壓力級(jí)在工況變動(dòng)時(shí)，因級(jí)前、后壓力與流量不成正比，級(jí)內(nèi)比焓降和反動(dòng)度相應(yīng)發(fā)生變化，因此級(jí)

23、的軸向推力也不與流量成正比，例如當(dāng)流量增加時(shí)，級(jí)前、后壓力及壓差增大，但反動(dòng)度卻下降，故軸向推力不一定增加；而當(dāng)流量減小時(shí)，級(jí)前、后壓力及壓差減小，但反動(dòng)度增加，級(jí)的軸向推力并不一定減小。因此背壓式汽輪機(jī)通流部分總的軸向推力的最大值并非在最大功率而是在某一中間功率時(shí)達(dá)到 。汽輪機(jī)有兩種運(yùn)行方式，一是定壓運(yùn)行，一是滑壓運(yùn)行。大容量汽輪機(jī)調(diào)峰時(shí)，采用滑壓運(yùn)行方式，在安全性和負(fù)荷變化靈活性上，都優(yōu)于定壓運(yùn)行方式，一定條件下的經(jīng)濟(jì)性也優(yōu)于定壓運(yùn)行方式。 3.4.1 滑壓運(yùn)行方式滑壓運(yùn)行方式汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)汽門(mén)全開(kāi)或開(kāi)度不變。根據(jù)負(fù)荷大小調(diào)節(jié)進(jìn)入鍋爐的燃料量，給水量和空氣量，使鍋爐出口汽壓和流量隨

24、負(fù)荷升降而升降，但出口氣溫不變，因此汽輪機(jī)的進(jìn)汽溫度維持額定值不變，而進(jìn)汽壓力與流量都隨負(fù)荷升降而增減，可借以調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的功率。汽輪機(jī)的進(jìn)汽壓力隨外界負(fù)荷增減而上下滑動(dòng)，故稱(chēng)滑壓運(yùn)行，也稱(chēng)變壓運(yùn)行?；瑝哼\(yùn)行又可分為三種方式l 純滑壓運(yùn)行方式-不需要調(diào)節(jié)級(jí)，第一級(jí)全周進(jìn)汽，調(diào)節(jié)汽門(mén)全開(kāi)，只靠鍋爐出口蒸汽壓力和流量的改變來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù)荷。l 節(jié)流滑壓運(yùn)行方式-不需要調(diào)節(jié)級(jí)，第一級(jí)全周進(jìn)汽，節(jié)流調(diào)節(jié)汽門(mén)預(yù)先關(guān)小5%15%，進(jìn)行滑壓運(yùn)行。l 復(fù)合滑壓運(yùn)行方式-高負(fù)荷區(qū)，進(jìn)行定壓運(yùn)行，較低負(fù)荷區(qū)，進(jìn)行滑壓運(yùn)行，在滑壓運(yùn)行的最低負(fù)荷點(diǎn)之下又進(jìn)行初壓水平較低的定壓運(yùn)行。3.4.2 機(jī)組滑壓運(yùn)行的熱經(jīng)濟(jì)性機(jī)組滑

25、壓運(yùn)行的熱經(jīng)濟(jì)性機(jī)組部分負(fù)荷下，噴嘴配汽的調(diào)節(jié)級(jí)溫度變化較大，對(duì)非調(diào)各級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率有一定影響，較節(jié)流、滑壓配汽稍差。但噴嘴配由于至多有一個(gè)調(diào)門(mén)產(chǎn)生節(jié)流，盡管調(diào)節(jié)級(jí)效率隨機(jī)組負(fù)荷下降而減小，但整機(jī)的理想焓降不變，絕對(duì)內(nèi)效率較高?；瑝号淦c節(jié)流配汽的主要差別在于汽輪機(jī)葉柵通道的進(jìn)口溫度不同，滑壓配汽的進(jìn)口溫度高于節(jié)流配汽，故滑壓配汽的葉柵通道理想焓降大于節(jié)流配汽，即三者中節(jié)流配汽的經(jīng)濟(jì)性最差。3.4.3 滑壓運(yùn)行機(jī)組的安全性與靈活性滑壓運(yùn)行機(jī)組的安全性與靈活性定壓運(yùn)行噴嘴配汽汽輪機(jī)調(diào)峰時(shí)，若迅速改變負(fù)荷或夜間停機(jī)和啟動(dòng)，特別是調(diào)節(jié)級(jí)引起較大的溫度變化或熱應(yīng)力，這是限制該機(jī)組調(diào)峰靈活性的主要障礙，

26、也是影響機(jī)組的安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題。定壓運(yùn)行節(jié)流配汽時(shí)，高壓缸各級(jí)溫度變化雖不大，但節(jié)流損失較大，熱經(jīng)濟(jì)性較低，只有滑壓運(yùn)行最適宜于調(diào)峰?；瑝哼\(yùn)行機(jī)組負(fù)荷變化時(shí)高壓缸各級(jí)溫度幾乎不變。如圖：滑壓運(yùn)行機(jī)組在負(fù)荷降低時(shí)，能保持中間再熱溫度穩(wěn)定，噴嘴配汽定壓運(yùn)行機(jī)組負(fù)荷下降時(shí)，因高壓缸排汽溫度下降，中壓缸進(jìn)汽溫度有所下降，這不僅影響效率，而且引起熱應(yīng)力和熱變形。滑壓運(yùn)行機(jī)組高壓缸排汽溫度穩(wěn)定，中壓缸進(jìn)汽溫度葉穩(wěn)定。由此可見(jiàn)，滑壓運(yùn)行機(jī)組的安全性和靈活性都高于定壓運(yùn)行。不同配汽方式的運(yùn)行特性比較3.7.1 初終參數(shù)變化對(duì)汽輪機(jī)功率的影響初終參數(shù)變化對(duì)汽輪機(jī)功率的影響 初壓初壓p0改變時(shí)汽輪機(jī)功率的影響改變時(shí)汽輪機(jī)功率的影響汽輪機(jī)初壓改變時(shí)，全機(jī)功率改變量可通過(guò)對(duì)功率方程式求全微分而得：對(duì)于非再熱機(jī)組，全機(jī)有0010001pppphvpPPkkzmactii式中，pz是排汽壓力。對(duì)于中間再熱機(jī)組，p0變化只影響高壓缸的理想比焓降，因此對(duì)全機(jī)功率的變化影響較小。 初溫初溫t0改變對(duì)汽輪機(jī)功率的影響改變對(duì)汽輪機(jī)功率的