《汽輪機(jī)原理》第03章01

1、1第三章第三章 多級汽輪機(jī)多級汽輪機(jī) 第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機(jī)的工作過程多級汽輪機(jī)的工作過程一、多級汽輪機(jī)的特點(diǎn)和工作過程一、多級汽輪機(jī)的特點(diǎn)和工作過程 （一）多級汽輪機(jī)的特點(diǎn)（一）多級汽輪機(jī)的特點(diǎn)： 為了提高汽輪機(jī)的功率為了提高汽輪機(jī)的功率 ，就必須增加汽輪機(jī)的，就必須增加汽輪機(jī)的進(jìn)汽量進(jìn)汽量G G 和蒸汽的和蒸汽的理想焓降理想焓降。 從從經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)和和安全安全兩個方面來考慮，只有一個級的汽輪機(jī)要能有兩個方面來考慮，只有一個級的汽輪機(jī)要能有效地利用很大的理想焓是不可能的。為了有效地利用蒸汽的理想焓降，效地利用很大的理想焓是不可能的。為了有效地利用蒸汽的理想焓降，唯一的辦法就是采用多級汽輪機(jī)。多

2、級汽輪機(jī)的一級只利用總焓降中的唯一的辦法就是采用多級汽輪機(jī)。多級汽輪機(jī)的一級只利用總焓降中的一部分。一般來說，高壓級的焓降在一部分。一般來說，高壓級的焓降在3060kJ/kg3060kJ/kg，低壓級的焓降在，低壓級的焓降在120160kJ/kg120160kJ/kg。使每一級都能在。使每一級都能在最佳速度比最佳速度比附近工作，就能有效地利用附近工作，就能有效地利用蒸汽的理想焓降，提高機(jī)組效率。蒸汽的理想焓降，提高機(jī)組效率。 2多級汽輪機(jī)的特點(diǎn)：多級汽輪機(jī)的特點(diǎn)：1.1. 循環(huán)熱效率高采用多級汽輪機(jī)，可提高蒸汽初參數(shù)，降低排氣參數(shù)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)熱效率高采用多級汽輪機(jī)，可提高蒸汽初參數(shù)，降低排氣參數(shù)

3、，實(shí)現(xiàn)回?zé)嵫h(huán)和再熱循環(huán)?；?zé)嵫h(huán)和再熱循環(huán)。提高循環(huán)的平均吸熱溫度，降低平均放熱溫度，從提高循環(huán)的平均吸熱溫度，降低平均放熱溫度，從而時(shí)循環(huán)熱效率提高。而時(shí)循環(huán)熱效率提高。2.2. 相對內(nèi)效率提高相對內(nèi)效率提高（1 1）在整機(jī)焓降不變情況下，可使各級都在最佳速度比附近工作。）在整機(jī)焓降不變情況下，可使各級都在最佳速度比附近工作。（2 2）可使每級焓降、平均直徑和葉高比較合理。）可使每級焓降、平均直徑和葉高比較合理。（3 3）可使重?zé)岬玫讲糠掷?，以提高級效率。）可使重?zé)岬玫讲糠掷?，以提高級效率。? 4）多級汽輪機(jī)可使余速動能得到利用。）多級汽輪機(jī)可使余速動能得到利用。3.3. 單位功率的

4、投資和運(yùn)行成本降低單位功率的投資和運(yùn)行成本降低4.4. 其他方面的優(yōu)勢其他方面的優(yōu)勢 大容量機(jī)組可采用先進(jìn)控制技術(shù)和環(huán)保技術(shù)?？傊?，采用多級汽輪機(jī)，大容量機(jī)組可采用先進(jìn)控制技術(shù)和環(huán)保技術(shù)。總之，采用多級汽輪機(jī)，具有效率高、功率大、性能穩(wěn)定、單位功率的投資小等特點(diǎn)。具有效率高、功率大、性能穩(wěn)定、單位功率的投資小等特點(diǎn)。3 和單級汽輪機(jī)相比較，多級汽輪機(jī)具有和單級汽輪機(jī)相比較，多級汽輪機(jī)具有單機(jī)功率大單機(jī)功率大和和內(nèi)效率高內(nèi)效率高的特點(diǎn)。的特點(diǎn)。 多級汽輪機(jī)有多級汽輪機(jī)有沖動式?jīng)_動式和和反動式反動式兩種。國產(chǎn)兩種。國產(chǎn)100MW100MW、125MW125MW、200MW200MW汽輪機(jī)汽輪機(jī)都是

5、沖動式多級汽輪機(jī)；國產(chǎn)都是沖動式多級汽輪機(jī)；國產(chǎn)300MW300MW、600MW600MW汽輪機(jī)則是反動式汽輪機(jī)。也有汽輪機(jī)則是反動式汽輪機(jī)。也有沖動式的機(jī)組。沖動式的機(jī)組。 多級汽輪機(jī)通常采用噴嘴調(diào)節(jié)（控制進(jìn)汽量），稱之多級汽輪機(jī)通常采用噴嘴調(diào)節(jié)（控制進(jìn)汽量），稱之調(diào)節(jié)級調(diào)節(jié)級，其余的級，其余的級稱為稱為壓力級壓力級。中小型汽輪機(jī)，通常采用。中小型汽輪機(jī)，通常采用雙列級雙列級作為調(diào)節(jié)級，大功率汽輪機(jī)多作為調(diào)節(jié)級，大功率汽輪機(jī)多用用單列級單列級作為調(diào)節(jié)級。作為調(diào)節(jié)級。 多級汽輪機(jī)的通流部分如圖多級汽輪機(jī)的通流部分如圖3-13-1所示。所示。 圖3-14（二）多級汽輪機(jī)的工作過程（二）多級汽輪機(jī)

6、的工作過程： 多級汽輪機(jī)有沖動式（圖多級汽輪機(jī)有沖動式（圖3-13-1）和反動式（圖）和反動式（圖3-23-2）機(jī)組。蒸汽在多級汽）機(jī)組。蒸汽在多級汽輪機(jī)中膨脹作功過程和在級輪機(jī)中膨脹作功過程和在級 中的膨脹作功過程一中的膨脹作功過程一 樣。作功過程是重復(fù)的，樣。作功過程是重復(fù)的，但參數(shù)是變化的。但參數(shù)是變化的。 沿著蒸汽流動方向，多級汽輪機(jī)分為高壓級段、中壓級段和低壓級段三沿著蒸汽流動方向，多級汽輪機(jī)分為高壓級段、中壓級段和低壓級段三部分。對于多缸大機(jī)組，則分高壓缸、中壓缸和低壓缸。部分。對于多缸大機(jī)組，則分高壓缸、中壓缸和低壓缸。1.1. 高壓級段（高壓缸）：高壓級段（高壓缸）：（1 1）

7、蒸汽壓力高、溫度高、比容小，容積流量小，通流面積小，葉高尺寸??；）蒸汽壓力高、溫度高、比容小，容積流量小，通流面積小，葉高尺寸小；（2 2）噴嘴出汽角）噴嘴出汽角 較小。沖動級較小。沖動級 ，反動級，反動級 。（3 3）反動度：）反動度： （4 4）平均焓降較小，比容變化小，各級平均直徑變化小。應(yīng)保持通流部分變化）平均焓降較小，比容變化小，各級平均直徑變化小。應(yīng)保持通流部分變化平滑。平滑。（5 5）級內(nèi)損失有：噴嘴損失、動葉損失、余速損失、葉高損失、扇形損失、葉）級內(nèi)損失有：噴嘴損失、動葉損失、余速損失、葉高損失、扇形損失、葉輪摩擦損失、漏汽損失、部分進(jìn)汽損失等。輪摩擦損失、漏汽損失、部分進(jìn)汽

8、損失等。100111 1400114 200.03 0.05m 52.2. 低壓級段（低壓缸）：低壓級段（低壓缸）：（1 1）蒸汽比容大，容積流量大，通流部分尺寸變化大，葉片長。噴嘴和動葉）蒸汽比容大，容積流量大，通流部分尺寸變化大，葉片長。噴嘴和動葉出汽角逐級增大，故采用扭葉片。出汽角逐級增大，故采用扭葉片。（2 2）理想焓降逐級增加快，反動度增加快；）理想焓降逐級增加快，反動度增加快；（3 3）一般在濕蒸汽區(qū)工作。）一般在濕蒸汽區(qū)工作。3.3. 中壓級段（中壓缸）：中壓級段（中壓缸）： 中壓級段介于上二者之間，蒸汽比容較大，容積流量較大，通流部分尺中壓級段介于上二者之間，蒸汽比容較大，容積

9、流量較大，通流部分尺寸變化角大，葉片較長。寸變化角大，葉片較長。 多排汽口多排汽口由于受材料強(qiáng)度的限制，葉片不可能太長，故大型汽輪機(jī)都采用由于受材料強(qiáng)度的限制，葉片不可能太長，故大型汽輪機(jī)都采用多多排汽口排汽口。 如國產(chǎn)如國產(chǎn)200MW200MW汽輪機(jī)，設(shè)計(jì)為三排汽口和兩排汽口；國產(chǎn)汽輪機(jī)，設(shè)計(jì)為三排汽口和兩排汽口；國產(chǎn)300MW300MW汽輪機(jī)采用兩排汽口；汽輪機(jī)采用兩排汽口；600MW4600MW4排汽口。排汽口。 6二、多級汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象二、多級汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象 在在h hs s 圖上，在圖上，在過熱區(qū)內(nèi)過熱區(qū)內(nèi)，隨著溫度增加，等壓線是，隨著溫度增加，等壓線是呈擴(kuò)散形呈擴(kuò)散形；在；在濕

10、蒸濕蒸汽區(qū)汽區(qū)，等壓線是斜率為常數(shù)的，等壓線是斜率為常數(shù)的直線直線。因此，在。因此，在h hs s 圖上的兩條等壓線之間的圖上的兩條等壓線之間的距離（距離（焓降）是隨著熵的增加而增加的焓降）是隨著熵的增加而增加的。這樣一來，前一級的損失造成的熵。這樣一來，前一級的損失造成的熵增，能使后一級的理想焓降增加。即前一級的損失，加熱了蒸汽本身，使后增，能使后一級的理想焓降增加。即前一級的損失，加熱了蒸汽本身，使后一級的進(jìn)汽溫度升高，即在后一級得到了利用一級的進(jìn)汽溫度升高，即在后一級得到了利用這就是多級汽輪機(jī)的這就是多級汽輪機(jī)的重?zé)嶂責(zé)岈F(xiàn)象現(xiàn)象。71. 1. 重?zé)嵯禂?shù)重?zé)嵯禂?shù)如右圖：整機(jī)理想焓降為如右圖

11、：整機(jī)理想焓降為 ，tHtH=1th+2th+3th+tnh由于等壓線是呈擴(kuò)散形，所以：由于等壓線是呈擴(kuò)散形，所以：以上各式相加得以上各式相加得：即有即有：也就是：也就是：上式之比值：上式之比值：稱為重?zé)嵯禂?shù)，用稱為重?zé)嵯禂?shù)，用表示。則上式寫成表示。則上式寫成ttHH1(1)ntitihH 112233, ,tttttttntnhhhhhhhh （3 34 4）123123ttttnttttnhhhhhhhh 1ntitihH 11nttitttitHhHHHH 82. 整機(jī)效率與級效率根據(jù)上述推導(dǎo)，根據(jù)上述推導(dǎo)， 表示表示各級理想焓降之和各級理想焓降之和大于大于整機(jī)理想焓降整機(jī)理想焓降。由于

12、這部分。由于這部分熱量的利用，使整機(jī)的內(nèi)效率大于各級平均內(nèi)效率。設(shè)各級內(nèi)效率相等，熱量的利用，使整機(jī)的內(nèi)效率大于各級平均內(nèi)效率。設(shè)各級內(nèi)效率相等，用（用（ ）表示，則各級有效焓降為：）表示，則各級有效焓降為：tHsi1tsiihh2tsiihh，tnsinihh相加得相加得1211()()(1)IIInsiiiitttnnnjssiitiitjihhhhhhhhH（35）9而而整機(jī)的內(nèi)效率整機(jī)的內(nèi)效率為：為：由于由于 0 0，所以，所以 ，即，即整機(jī)的內(nèi)效率大于各級平均內(nèi)效率整機(jī)的內(nèi)效率大于各級平均內(nèi)效率。通常，重?zé)嵯禂?shù)通常，重?zé)嵯禂?shù) = 0.03= 0.03 0.08 0.08 ，其大小與下

13、列因素有關(guān)：，其大小與下列因素有關(guān)：1) 1) 和級數(shù)有關(guān)，級數(shù)多，和級數(shù)有關(guān)，級數(shù)多，大；大；2) 2) 與各級內(nèi)效率有關(guān)，級內(nèi)效率低，則與各級內(nèi)效率有關(guān)，級內(nèi)效率低，則大；大；3) 3) 與蒸汽狀態(tài)有關(guān)，過熱區(qū)與蒸汽狀態(tài)有關(guān)，過熱區(qū)大，濕汽區(qū)大，濕汽區(qū)小。小。* * * 這里，這里，決不能誤認(rèn)為決不能誤認(rèn)為越大越好越大越好。因?yàn)?。因?yàn)樵龃?，是以增加損失為代價(jià)的，增大，是以增加損失為代價(jià)的，而重?zé)嶂荒芑厥論p失其中的一小部分。而重?zé)嶂荒芑厥論p失其中的一小部分。大會使整機(jī)的內(nèi)效率降低。大會使整機(jī)的內(nèi)效率降低。siTi1(1)(1)njisjTsiitiittthHHHHH（3 36 6）三、多級

14、汽輪機(jī)的余速利用三、多級汽輪機(jī)的余速利用 在多級汽輪機(jī)中，前一級的出口狀態(tài)點(diǎn)，就是下一級的初始狀態(tài)點(diǎn)，因此，前一級在多級汽輪機(jī)中，前一級的出口狀態(tài)點(diǎn)，就是下一級的初始狀態(tài)點(diǎn)，因此，前一級得余速就可以被后一級所利用。多級汽輪機(jī)的余速利用，可使整機(jī)相對內(nèi)效率提高。得余速就可以被后一級所利用。多級汽輪機(jī)的余速利用，可使整機(jī)相對內(nèi)效率提高。10第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機(jī)的損失及汽輪機(jī)裝置效率多級汽輪機(jī)的損失及汽輪機(jī)裝置效率 汽輪機(jī)除了各級級內(nèi)損失之外，還有進(jìn)、排汽管道的節(jié)流損失，前后端軸汽輪機(jī)除了各級級內(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。封的漏汽損失，機(jī)械損失。一一

15、、汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)及前后端軸封的漏汽損失、汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)及前后端軸封的漏汽損失 由于結(jié)構(gòu)的要求，汽輪機(jī)由于結(jié)構(gòu)的要求，汽輪機(jī)大軸必須從汽缸內(nèi)向外伸出大軸必須從汽缸內(nèi)向外伸出并支持在軸承座上。并支持在軸承座上。這樣，大軸和汽缸之間必須留有一定的間隙。這樣，大軸和汽缸之間必須留有一定的間隙。 汽缸的汽缸的高壓端高壓端，缸內(nèi)蒸汽壓力大于大氣壓力，蒸汽必然要，缸內(nèi)蒸汽壓力大于大氣壓力，蒸汽必然要從間隙向外泄漏從間隙向外泄漏。 這樣就減少了作功蒸汽量這樣就減少了作功蒸汽量 ， 降低了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。降低了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。 在機(jī)組的在機(jī)組的排汽端排汽端，缸內(nèi)為真空運(yùn)行，蒸汽壓力低于大氣壓力，外界的，缸內(nèi)為真空運(yùn)

16、行，蒸汽壓力低于大氣壓力，外界的空氣空氣將通過間隙流入汽缸內(nèi)將通過間隙流入汽缸內(nèi)，破壞真空，也會降低機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。，破壞真空，也會降低機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。 為此，汽輪機(jī)設(shè)置為此，汽輪機(jī)設(shè)置軸封系統(tǒng)軸封系統(tǒng)（由軸封、相應(yīng)連接管道、附屬設(shè)備組成），防（由軸封、相應(yīng)連接管道、附屬設(shè)備組成），防止或減少高溫、高壓蒸汽從高、中壓端向外泄漏，防止外界空氣漏入低壓端。止或減少高溫、高壓蒸汽從高、中壓端向外泄漏，防止外界空氣漏入低壓端。11（一）軸封系統(tǒng)（一）軸封系統(tǒng) 軸封系統(tǒng)的作用是確保汽輪機(jī)軸端和進(jìn)汽閥閥門閥桿的嚴(yán)密性，收軸封系統(tǒng)的作用是確保汽輪機(jī)軸端和進(jìn)汽閥閥門閥桿的嚴(yán)密性，收集和利用汽輪機(jī)軸端和進(jìn)汽閥閥門閥

17、桿的漏汽，防止或減少高溫、高壓蒸汽集和利用汽輪機(jī)軸端和進(jìn)汽閥閥門閥桿的漏汽，防止或減少高溫、高壓蒸汽從高、中壓端向外泄漏，防止外界空氣漏入低壓端。從高、中壓端向外泄漏，防止外界空氣漏入低壓端。 圖圖3-43-4為為600MW600MW汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)圖，主要包括：軸封、軸封冷卻器、汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)圖，主要包括：軸封、軸封冷卻器、軸封風(fēng)機(jī)、軸封蒸汽壓力和溫度調(diào)節(jié)器、壓力調(diào)節(jié)器、減溫器以及相連的管軸封風(fēng)機(jī)、軸封蒸汽壓力和溫度調(diào)節(jié)器、壓力調(diào)節(jié)器、減溫器以及相連的管道、閥門等。軸封系統(tǒng)根據(jù)功能又分軸封供汽、軸封漏汽和軸封回汽三部分。道、閥門等。軸封系統(tǒng)根據(jù)功能又分軸封供汽、軸封漏汽和軸封回汽三部分。1.1

18、. 軸封供汽軸封供汽 機(jī)組啟動或低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，軸封系統(tǒng)的汽源來自輔助蒸汽母管或再熱蒸機(jī)組啟動或低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，軸封系統(tǒng)的汽源來自輔助蒸汽母管或再熱蒸汽冷段蒸汽母管。確保軸封蒸汽母管壓力略高于大氣壓力。汽冷段蒸汽母管。確保軸封蒸汽母管壓力略高于大氣壓力。 當(dāng)進(jìn)汽閥全關(guān)時(shí)，軸封系統(tǒng)的汽源來自高、中壓缸軸封漏汽。當(dāng)進(jìn)汽閥全關(guān)時(shí)，軸封系統(tǒng)的汽源來自高、中壓缸軸封漏汽。12圖3-4132. 軸封漏汽汽輪機(jī)高、中壓缸的漏器用相應(yīng)管道連接汽輪機(jī)高、中壓缸的漏器用相應(yīng)管道連接收集并送相應(yīng)加熱器中，回收工質(zhì)和熱量。收集并送相應(yīng)加熱器中，回收工質(zhì)和熱量。3. 3. 軸封回汽軸封回汽 軸封段最外層是軸封段的回汽，為汽

19、氣混合物，由相應(yīng)管道連接收軸封段最外層是軸封段的回汽，為汽氣混合物，由相應(yīng)管道連接收集并送相應(yīng)回汽母管，排入軸封冷卻器，回收工質(zhì)和熱量，排出空氣。集并送相應(yīng)回汽母管，排入軸封冷卻器，回收工質(zhì)和熱量，排出空氣。（二）（二） 齒形軸封的工作原理齒形軸封的工作原理 1. 1. 齒形軸封的結(jié)構(gòu)：齒形軸封的結(jié)構(gòu)： 現(xiàn)代汽輪機(jī)中常見的軸封是齒形軸封，它是由許多固定在汽缸上的現(xiàn)代汽輪機(jī)中常見的軸封是齒形軸封，它是由許多固定在汽缸上的金屬片組成。其高低齒與軸或者軸套上的凸肩溝槽相錯對應(yīng)，兩者之間保持金屬片組成。其高低齒與軸或者軸套上的凸肩溝槽相錯對應(yīng)，兩者之間保持一一 較小的間隙較小的間隙 ，以形成許多汽封齒

20、隙。而兩齒之間形成一個環(huán)形汽室，如，以形成許多汽封齒隙。而兩齒之間形成一個環(huán)形汽室，如圖圖3-53-5所示。所示。 圖3-51415國產(chǎn)600MW汽輪機(jī)軸封結(jié)構(gòu)16 2. 2. 減少漏汽的途徑：減少漏汽的途徑：當(dāng)漏汽通過軸封時(shí)，依次逐個通過這些齒隙和當(dāng)漏汽通過軸封時(shí)，依次逐個通過這些齒隙和環(huán)形汽室。通過軸封漏量按續(xù)程方程環(huán)形汽室。通過軸封漏量按續(xù)程方程來確定。為了減少漏汽量，可以通過：來確定。為了減少漏汽量，可以通過：減少齒隙面積減少齒隙面積A A、汽流速度、汽流速度C C 和增大和增大比容比容V V 等辦法來實(shí)現(xiàn)。等辦法來實(shí)現(xiàn)。 但是：但是：(1) (1) 比容比容是蒸汽流動狀態(tài)來決定，不可

21、任意改變是蒸汽流動狀態(tài)來決定，不可任意改變 。(2) (2) 而而面積面積 分別為軸封直徑、間隙）、軸封直徑分別為軸封直徑、間隙）、軸封直徑d d是是由大軸的強(qiáng)度確定。為了保證安全，間隙由大軸的強(qiáng)度確定。為了保證安全，間隙 不能太小不能太小( (一般一般 = 0.3= 0.3 0.6 mm) 0.6 mm) 。 太小，可能使大軸與軸封片摩擦，造成大軸彎曲太小，可能使大軸與軸封片摩擦，造成大軸彎曲 ， 引引起機(jī)組振動。起機(jī)組振動。 (3) (3) 唯一可行的辦法就是唯一可行的辦法就是減小汽流速度減小汽流速度C C。汽流速度。汽流速度C C取決于軸封齒兩取決于軸封齒兩側(cè)的壓力差，所以側(cè)的壓力差，所

22、以減小軸封齒兩側(cè)的壓力差是減少軸封漏汽量的主要措減小軸封齒兩側(cè)的壓力差是減少軸封漏汽量的主要措施施。、lllddA(llACGv173.3. 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，壓力從齒隙時(shí)，由于通道面積減小，速度增加，壓力從p po o降到降到p p1 1 。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，蒸汽動能被消耗而轉(zhuǎn)變成熱量，使減小。由于渦流和碰撞，蒸汽動能被消耗而轉(zhuǎn)變成熱量，使蒸汽焓值又回到原值，如左下圖所示。即

23、蒸汽通過軸封齒隙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。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，直到降低軸封最后一齒后的壓力為一過程，壓力不斷降低，直到降低軸封最后一齒后的壓力為止。所以，軸封的作用是將一個較大的壓差分割成若干個減止。所以，軸封的作用是將一個較大的壓差分割成若干個減小的壓差，從而達(dá)到降低漏汽速度，減小漏汽量的作用。小的壓差，從而達(dá)到降低漏汽速度，減小漏汽量的作用。這這就是齒形軸封的工作原理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，容積不斷蒸汽每通過軸封一齒隙時(shí)

24、，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，擴(kuò)大，而流量是相同的。根據(jù)連續(xù)性方程，則流速是越來越則流速是越來越大的，并在最后一齒大最大大的，并在最后一齒大最大。如左圖所示，。如左圖所示，abab 曲線對應(yīng)曲線對應(yīng)C/v=C/v=常數(shù)，稱為常數(shù)，稱為芬諾曲線芬諾曲線。圖 3-618（ 三）軸三）軸 封封 漏汽量計(jì)算：漏汽量計(jì)算： 為了計(jì)算軸封漏汽量，這里作為了計(jì)算軸封漏汽量，這里作兩個假設(shè)兩個假設(shè)：1. 1. 蒸汽在軸封間隙中的流動和在簡單的漸縮噴嘴中的流動相似；蒸汽在軸封間隙中的流動和在簡單的漸縮噴嘴中的流動相似；2. 2. 假定軸封各齒隙的面積都相同。假定軸封各齒隙的面積都

25、相同。 從軸封的工作原理可知，蒸汽在軸封間隙中的流動時(shí)，汽流速度是逐從軸封的工作原理可知，蒸汽在軸封間隙中的流動時(shí)，汽流速度是逐級增加的?，F(xiàn)在又蒸汽在軸封間隙中的流動和在簡單的漸縮噴嘴中的流動相級增加的?，F(xiàn)在又蒸汽在軸封間隙中的流動和在簡單的漸縮噴嘴中的流動相似。似。 所以，蒸汽在軸封間隙中的所以，蒸汽在軸封間隙中的最大速度最大速度是是臨界速度臨界速度，這一速度只可能在，這一速度只可能在軸封軸封最后一齒中達(dá)到最后一齒中達(dá)到。這樣。這樣 , ,蒸汽在軸封間隙中的流動可能產(chǎn)生蒸汽在軸封間隙中的流動可能產(chǎn)生兩種情況兩種情況：1. 1. 蒸汽在軸封各齒隙中的流動蒸汽在軸封各齒隙中的流動均小于臨界速度均

26、小于臨界速度；2. 2. 蒸汽在軸封蒸汽在軸封最后一齒隙最后一齒隙中中達(dá)到臨界速度達(dá)到臨界速度，而在以前各齒中其汽流速度均，而在以前各齒中其汽流速度均 小于臨界速度。小于臨界速度。191. 1. 蒸汽在軸封最后一齒隙中流速低于臨界速度時(shí)蒸汽在軸封最后一齒隙中流速低于臨界速度時(shí) 若已知軸封前后蒸汽壓力為若已知軸封前后蒸汽壓力為 ，軸封間隙為，軸封間隙為 ，軸封齒數(shù)為，軸封齒數(shù)為 ，高，高低齒間隙處的直徑分別為低齒間隙處的直徑分別為 二者相差小，二者相差小， 用平均半徑用平均半徑 ，則軸的齒隙面積則軸的齒隙面積 。則通過軸封的漏汽量可用下式計(jì)算：。則通過軸封的漏汽量可用下式計(jì)算： 從上式可知，當(dāng)軸

27、封前后蒸汽壓力確定后，增加軸封齒數(shù)，可減少漏汽從上式可知，當(dāng)軸封前后蒸汽壓力確定后，增加軸封齒數(shù)，可減少漏汽 量量 。zpp 、021dd 、)(2121dddllldA 22 00 0zlllppGAz p vlz(3-15)20 2. 2. 蒸汽在軸封最后一齒隙中流速達(dá)到臨界速度時(shí)蒸汽在軸封最后一齒隙中流速達(dá)到臨界速度時(shí) 根據(jù)上述公式分析，當(dāng)蒸汽在軸封最后一齒隙中流速達(dá)到臨界速度，而根據(jù)上述公式分析，當(dāng)蒸汽在軸封最后一齒隙中流速達(dá)到臨界速度，而在此之前的各齒中，汽流速度均在此之前的各齒中，汽流速度均小于臨界速度小于臨界速度的情況下，其漏汽量可用上式計(jì)的情況下，其漏汽量可用上式計(jì)算算： 00

28、2120 ) 1(vpzppAGlzll而蒸汽在最后一齒隙中流速達(dá)到臨界速度而蒸汽在最后一齒隙中流速達(dá)到臨界速度, ,其流量為其流量為臨界流量臨界流量，因此應(yīng)按臨界，因此應(yīng)按臨界流量公式進(jìn)行計(jì)算，即流量公式進(jìn)行計(jì)算，即 0021 648. 0vppAGzll根據(jù)連續(xù)性，兩種流量應(yīng)相等。根據(jù)連續(xù)性，兩種流量應(yīng)相等。 則軸封最后則軸封最后一齒隙中一齒隙中流速達(dá)到臨界時(shí)流速達(dá)到臨界時(shí)，漏汽量為，漏汽量為：00 )4 . 1(vzpAGlll(3-16) (3-17) (3-24)213. 3. 臨界狀態(tài)判別式臨界狀態(tài)判別式 當(dāng)蒸汽在軸封最后一齒隙中流速當(dāng)蒸汽在軸封最后一齒隙中流速達(dá)到臨界達(dá)到臨界速度

29、時(shí)，則該齒前后壓力比速度時(shí)，則該齒前后壓力比 0.5460.546。則可得到臨界狀態(tài)判別式：。則可得到臨界狀態(tài)判別式： 即當(dāng)即當(dāng) 時(shí)，則說明最后一齒時(shí)，則說明最后一齒達(dá)到臨界達(dá)到臨界速度；速度； 反之，若反之，若 則說明最后一齒則說明最后一齒未達(dá)到臨界未達(dá)到臨界速度。當(dāng)判別之后，分別計(jì)算其相應(yīng)的漏汽量速度。當(dāng)判別之后，分別計(jì)算其相應(yīng)的漏汽量。1/zzpp4 . 185. 00lzzpp4 . 185. 00lzzpp4 . 185. 00lzzpp224. 4. 軸封漏汽量的流量系數(shù)軸封漏汽量的流量系數(shù) 在上述兩種情況下的軸封漏汽量計(jì)算式中，沒有考慮軸封結(jié)構(gòu)的影響。在上述兩種情況下的軸封漏汽量

30、計(jì)算式中，沒有考慮軸封結(jié)構(gòu)的影響。所以，流過軸封的所以，流過軸封的實(shí)際漏汽量實(shí)際漏汽量，應(yīng)該是在上述兩種計(jì)算式中所計(jì)算漏汽量再，應(yīng)該是在上述兩種計(jì)算式中所計(jì)算漏汽量再乘以一個乘以一個流量系數(shù)流量系數(shù)。即。即 不同結(jié)構(gòu)的軸封，其流量系數(shù)可不同結(jié)構(gòu)的軸封，其流量系數(shù)可從從圖圖3-73-7 中查得。中查得。 * * 對于對于平齒齒封平齒齒封，其流量的計(jì)算，則要從，其流量的計(jì)算，則要從圖圖3-83-8中查取一個中查取一個修正系數(shù)修正系數(shù)，用此系數(shù)乘以用上述方法計(jì)算而得到的軸封漏汽量，即用此系數(shù)乘以用上述方法計(jì)算而得到的軸封漏汽量，即 llGG llkGkG2324（四）汽封結(jié)構(gòu)1. 典型的傳統(tǒng)汽封結(jié)構(gòu)

31、（圖3-10）2. 布萊登汽封結(jié)構(gòu)（圖3-11）圖3-10圖3-1125二、汽輪機(jī)進(jìn)、排汽機(jī)構(gòu)的壓力損失二、汽輪機(jī)進(jìn)、排汽機(jī)構(gòu)的壓力損失 汽輪機(jī)必須有汽輪機(jī)必須有進(jìn)汽機(jī)構(gòu)進(jìn)汽機(jī)構(gòu)和和排汽管道排汽管道。進(jìn)汽機(jī)構(gòu)由主汽閥、調(diào)節(jié)閥、導(dǎo)。進(jìn)汽機(jī)構(gòu)由主汽閥、調(diào)節(jié)閥、導(dǎo)汽管和蒸汽室組成。圖汽管和蒸汽室組成。圖3-123-12、圖、圖3-133-13分別是分別是600MW600MW汽輪機(jī)高壓主汽閥、調(diào)節(jié)閥汽輪機(jī)高壓主汽閥、調(diào)節(jié)閥縱剖面圖。排汽機(jī)構(gòu)是一個擴(kuò)散形的排汽管所構(gòu)成。蒸汽通過汽輪機(jī)進(jìn)、排汽縱剖面圖。排汽機(jī)構(gòu)是一個擴(kuò)散形的排汽管所構(gòu)成。蒸汽通過汽輪機(jī)進(jìn)、排汽機(jī)構(gòu)時(shí)，由于摩擦和渦流的存在，會使壓力降低，形

32、成損失。機(jī)構(gòu)時(shí)，由于摩擦和渦流的存在，會使壓力降低，形成損失。 圖3-12圖3-132627 圖圖3-143-14為一次中間再熱汽輪機(jī)的為一次中間再熱汽輪機(jī)的熱力過程曲線熱力過程曲線。由于進(jìn)、排汽機(jī)構(gòu)的。由于進(jìn)、排汽機(jī)構(gòu)的存在，存在，蒸汽通過汽輪機(jī)進(jìn)汽管道就會有壓力降低。這個壓力降低不作功，是一蒸汽通過汽輪機(jī)進(jìn)汽管道就會有壓力降低。這個壓力降低不作功，是一種損失。種損失。會產(chǎn)生壓力損失，就產(chǎn)生了理想焓降損失。會產(chǎn)生壓力損失，就產(chǎn)生了理想焓降損失。蒸汽在進(jìn)汽機(jī)構(gòu)中的壓力蒸汽在進(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)閥門全開損失和管道長短、閥門型線、蒸汽室形狀及

33、汽流速度有關(guān)。通常，當(dāng)閥門全開時(shí)，汽流速度為（時(shí)，汽流速度為（40 6040 60）m / s m / s ，則在，則在 進(jìn)汽機(jī)構(gòu)（進(jìn)汽機(jī)構(gòu)（高壓主汽閥、調(diào)節(jié)閥高壓主汽閥、調(diào)節(jié)閥）中由于節(jié)流所引起的壓力損失）中由于節(jié)流所引起的壓力損失為：為： (3(32929）式中，式中， 分別是閥前、后新汽壓力。分別是閥前、后新汽壓力。 經(jīng)再熱管道的壓力損失經(jīng)再熱管道的壓力損失 (3(33030） 經(jīng)中經(jīng)中壓主汽閥、調(diào)節(jié)閥的壓力損失壓主汽閥、調(diào)節(jié)閥的壓力損失為：為： (3(33131） 經(jīng)兩根低壓導(dǎo)汽管從中壓缸到低壓缸的壓力損失為經(jīng)兩根低壓導(dǎo)汽管從中壓缸到低壓缸的壓力損失為： 00pp、0.02rrrrpp

34、pp(0.02 0.03)sssspppp(332）0000(0.030.05)pppp0.1rrrrpppp28一次中間再熱汽輪機(jī)的熱力過程曲線一次中間再熱汽輪機(jī)的熱力過程曲線（圖3-14）。圖3-1429 排汽管道的壓力損失排汽管道的壓力損失：乏汽從末級動葉排出，經(jīng)排汽管到凝汽器或供熱管乏汽從末級動葉排出，經(jīng)排汽管到凝汽器或供熱管道，蒸汽在其中流動時(shí)，因摩擦、渦流等原因，會造成壓力損失，即排汽管道，蒸汽在其中流動時(shí)，因摩擦、渦流等原因，會造成壓力損失，即排汽管道的壓力損失。若末級動葉出口壓力為道的壓力損失。若末級動葉出口壓力為 ，凝汽器的壓力為，凝汽器的壓力為 ，則壓力損，則壓力損失為失為

35、 。壓力損失主要取決于流速的大小、排汽管道的型線。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，對于凝汽機(jī)，取 =80120m/s；對于背壓機(jī)，取 =4060m/s。ccpppexCexCexCcpcp2100excccCpppp （333）30三、機(jī)械損失三、機(jī)械損失 汽輪機(jī)在工作時(shí)，要汽輪機(jī)在工作時(shí)，要克服支持軸承、推力軸承的摩擦阻力克服支持軸承、推力軸承的摩擦阻力，還要，還要帶動主油泵和調(diào)速系統(tǒng)帶動主油泵和調(diào)速系統(tǒng)工作，必然要消耗

36、一部分功率。通常，用工作，必然要消耗一部分功率。通常，用 機(jī)械損機(jī)械損失來描述。汽輪機(jī)的機(jī)械損失一般用機(jī)械效率來計(jì)算。這樣，失來描述。汽輪機(jī)的機(jī)械損失一般用機(jī)械效率來計(jì)算。這樣， (336 )式中， 分別為汽輪機(jī)的分別為汽輪機(jī)的 軸端功率、內(nèi)功率；軸端功率、內(nèi)功率； 為機(jī)械損失，對于同一臺機(jī)組，由于為機(jī)械損失，對于同一臺機(jī)組，由于轉(zhuǎn)速為常數(shù)，所轉(zhuǎn)速為常數(shù)，所 以近似為常數(shù)。以近似為常數(shù)。1mimmmiiiPPPPPPP miPP、mP31四、汽輪機(jī)裝置的效率及熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)四、汽輪機(jī)裝置的效率及熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程，要經(jīng)過一系列的能量轉(zhuǎn)換之后，最后才能火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程，要經(jīng)過一系列

37、的能量轉(zhuǎn)換之后，最后才能將將礦物燃料礦物燃料的的化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)殡娔茈娔?。在這些轉(zhuǎn)換過程中，要用各種效率來描述。在這些轉(zhuǎn)換過程中，要用各種效率來描述整個能量轉(zhuǎn)換過程中的完善成度。整個能量轉(zhuǎn)換過程中的完善成度。 （一）相對效率（一）相對效率 1. 1. 汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率 汽輪機(jī)的相對內(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)。汽輪機(jī)的相對內(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)。它它 是整機(jī)的有效焓降與理想焓降之比，即是整機(jī)的有效焓降與理想焓降之比，即 （337） 汽汽 輪輪 機(jī)機(jī) 的的 相相 對對 內(nèi)內(nèi) 效效 率率 是是 考考 慮慮 了了 機(jī)機(jī) 組組 進(jìn)進(jìn)

38、 出出 口口 管管 道道 的的 壓壓 力力 損損 失失 和和 各各 級級 內(nèi)內(nèi) 能能 的的 。iiitHH32 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。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。 （1 1）對于無回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)對于無回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的汽輪機(jī)，它的的汽輪機(jī)，它的內(nèi)功率內(nèi)功率為為 ： (kw) ( 338）或 者 ， (kw) ( 338a)（2 2）對于有回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)）對于有回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的汽輪機(jī)，它的的汽輪機(jī)，它的內(nèi)功率內(nèi)功率為：為： (339)其中，其中，D D、G G為汽輪機(jī)各級蒸汽量，為汽輪機(jī)各級蒸汽量， 為相應(yīng)的有效為相應(yīng)的有效 焓焓 降降 。 jH00iit

39、iPGHGH0036003600itiiDHDHP113600nnjjijjjjDHPGH332. 汽輪機(jī)的軸端功率、機(jī)械效率（1）機(jī)械效率：（2）軸端功率：對于無回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的汽輪機(jī)，它的對于無回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的汽輪機(jī)，它的軸端功率軸端功率為為 ： (341）3. 發(fā)電機(jī)效率：發(fā)電機(jī)效率為電功率發(fā)電機(jī)效率為電功率 和和軸端功率之比，即軸端功率之比，即 (342）發(fā)電機(jī)效率一般為 。則則 在在 發(fā)發(fā) 電電 機(jī)機(jī) 的的 出出 線線 端端 所所 獲獲 得得 的的 電電 功功 率率 為為 ：03600timmimDHPPmmiPP（340）eielmPPeiP0.98 0.99el03600telmel

40、rimelDHPP （343）344.4. 發(fā)電機(jī)組的相對電效率發(fā)電機(jī)組的相對電效率 發(fā)電機(jī)組的相對電效率為：發(fā)電機(jī)組的相對電效率為： 發(fā)電機(jī)組的相對電效率表示發(fā)電機(jī)組的相對電效率表示1kg1kg蒸汽所具有的理想焓降最終轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿恼羝哂械睦硐腱式底罱K轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿姆蓊~，是評價(jià)汽輪發(fā)電機(jī)組工作完善程度的綜合指標(biāo)。則（份額，是評價(jià)汽輪發(fā)電機(jī)組工作完善程度的綜合指標(biāo)。則（3 34343）可寫成）可寫成. r elrimel （344）00.36003600ttelmelrimelr elDHDHPP （345）35 （二）循循 環(huán)環(huán) 熱熱 效效 率率 和和 絕絕 對對 電電 效效 率率 1. 循

41、環(huán)熱效率：循環(huán)熱效率：由于汽輪發(fā)電機(jī)組熱力循環(huán)中存在著由于汽輪發(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，所以，為了使得了使得1kg1kg蒸汽獲得蒸汽獲得理想焓降理想焓降為為 的熱量，就需要加給它比較多的熱量。的熱量，就需要加給它比較多的熱量。若忽略若忽略水泵耗功水泵耗功，并，并 且使裝置按且使裝置按朗肯循環(huán)朗肯循環(huán)工作，則裝置的工作，則裝置的循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率為：為： 其其 中中 ， - - 蒸汽的初焓蒸汽的初焓， - - 凝結(jié)水焓凝結(jié)水焓，即在背壓，即在背壓pc pc 下的飽和水焓。下的飽和水焓。 這這 里里 ， - - 為為 每每 1 kg 1 kg 蒸汽在鍋爐中所獲得的熱量。

42、蒸汽在鍋爐中所獲得的熱量。2. 2. 絕對電效率絕對電效率： 對于有回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)來說，則對于有回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)來說，則 應(yīng)為末級高壓加熱器出應(yīng)為末級高壓加熱器出口的口的給水焓值給水焓值 。這樣，整個熱力循環(huán)中加。這樣，整個熱力循環(huán)中加 給給1kg 1kg 蒸汽的熱量最終轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崃孔罱K轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿姆蓊~稱為電能的份額稱為絕對電效率絕對電效率，用，用 表示：表示： (347）tH0hfwh0h0ttcHhhchchch0,000()eltrimela eltrimelfwPDHQD hh ,a el(346 )363. 火力發(fā)電廠的熱效率（絕對電效率）火力發(fā)電廠的熱效率（絕對電效率）: : 考慮考

43、慮鍋爐效率鍋爐效率、管道損失管道損失及發(fā)電廠各種及發(fā)電廠各種風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)、水泵耗功水泵耗功的影響，整個的影響，整個火力火力發(fā)電廠的絕對電效率發(fā)電廠的絕對電效率要比要比汽輪發(fā)電機(jī)組的絕對電效率汽輪發(fā)電機(jī)組的絕對電效率低，而火力發(fā)電廠的熱低，而火力發(fā)電廠的熱耗率亦比汽輪發(fā)電機(jī)組的熱耗率高。耗率亦比汽輪發(fā)電機(jī)組的熱耗率高?；鹆Πl(fā)電廠的熱效率（絕對電效率）火力發(fā)電廠的熱效率（絕對電效率） 為為 ： 其中，其中， 是涉及鍋爐效率、管道效率及廠用電的系數(shù)。一般取是涉及鍋爐效率、管道效率及廠用電的系數(shù)。一般取 = = 0.80.8 0.85 0.85 。 現(xiàn)代大型汽輪發(fā)電機(jī)組的電廠熱效率在現(xiàn)代大型汽輪發(fā)電機(jī)組的

44、電廠熱效率在45%45%左右。左右。 sCsC.,s elsa elC(348）37（三）其他重要熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 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 d熱耗率熱耗率q q來表示其經(jīng)濟(jì)性。來表示其經(jīng)濟(jì)性。（1）汽耗率d：生產(chǎn)生產(chǎn)1kwh1kwh的電能所需要的蒸汽量稱為汽耗率的電能所需要的蒸汽量稱為汽耗率，用，用 d d表示，即表示，即 ( kg / kw.h ) (349 )（2）熱耗率q： 對于同功率的汽輪機(jī)組，雖然功率相同，但因蒸汽的初終對于同功率的汽輪機(jī)組，雖然功率相同，但因蒸汽的初終參數(shù)不同參數(shù)不同 ， 而使得汽耗量不一

45、樣。所以，汽耗率而使得汽耗量不一樣。所以，汽耗率d d并不宜用來比較不同類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)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)熱熱 耗率，即耗率，即發(fā)出發(fā)出1kw.h 1kw.h 電能所需要熱量電能所需要熱量，用，用 q q 表示：表示： 0.3600eltr elDdPH00000.,( )3600()3600( )fwfwfweleltr ela elD hhhhQqd hhPPH(350 )38 對于對于中間再熱機(jī)組中間再熱機(jī)組來說，熱耗率為來說，熱耗率為 , (kJ / kw.h, (kJ / kw.h ) (3 ) (3

46、51 )51 )其其 中中 ， - - 汽輪機(jī)總進(jìn)汽量、再熱蒸汽量，（汽輪機(jī)總進(jìn)汽量、再熱蒸汽量，（ kg / h ) kg / h ) ， - - 再熱蒸汽初焓、高壓缸排汽焓，（再熱蒸汽初焓、高壓缸排汽焓，（ kg / h ) kg / h ) 。表3-1 汽輪發(fā)電機(jī)組效率及熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表 rDD 、0 rrhh 、 00( )()rrfwrrDqd hhhhD額度功率（MW)相對內(nèi)效率機(jī)械效率發(fā)電機(jī)效率絕對電效率汽耗率dkg/kw.h熱耗率qkJ/kW.h12250.820.850.9850.990.9650.9750.300.334.74.11214010890501000.850.870

47、.990.980.9850.370.393.73.5963092101252000.870.880.990.9850.990.420.433.23.08500!83703006000.8850.900.990.9850.990.440.463.22.9810078106000.900.990.9850.990.463.27800rimel,a el39五、五、汽輪機(jī)的極限功率和提高單機(jī)容量的主要措施汽輪機(jī)的極限功率和提高單機(jī)容量的主要措施（一）（一） 汽輪機(jī)單機(jī)容量汽輪機(jī)單機(jī)容量 凝 汽 式 汽 輪 機(jī) 的 功 率 可 用 下 式 表 示 ： 其中，整機(jī)理想焓降其中，整機(jī)理想焓降 取決于初終參

48、數(shù)。在取決于初終參數(shù)。在常見初終參數(shù)條件下常見初終參數(shù)條件下， = = 10001500 kJ/kg10001500 kJ/kg。三個效率的變化不大三個效率的變化不大。所以，汽輪機(jī)所能發(fā)出的最大功。所以，汽輪機(jī)所能發(fā)出的最大功率就決定于率就決定于進(jìn)汽量進(jìn)汽量。而通過汽輪機(jī)的最大流量又決定于。而通過汽輪機(jī)的最大流量又決定于末級葉片的幾何尺寸末級葉片的幾何尺寸。在汽輪機(jī)中，蒸汽膨脹到末級時(shí)，其容積流量達(dá)最大值。所以，要求通流面在汽輪機(jī)中，蒸汽膨脹到末級時(shí)，其容積流量達(dá)最大值。所以，要求通流面積也最大。因此，末級動葉片必須做得很長。由于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子作高速旋轉(zhuǎn)，積也最大。因此，末級動葉片必須做得很長。由

49、于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子作高速旋轉(zhuǎn)，長葉片將產(chǎn)生長葉片將產(chǎn)生巨大的離心力巨大的離心力。葉片材料的強(qiáng)度是有限的，因此，末級葉片的。葉片材料的強(qiáng)度是有限的，因此，末級葉片的葉高將受到限制。目前，葉高將受到限制。目前，末級葉片的葉高最大可達(dá)末級葉片的葉高最大可達(dá)10001300mm10001300mm。這就是說，單這就是說，單缸單排汽的汽輪機(jī)的功率是有限的，其最大功率稱為汽輪機(jī)的缸單排汽的汽輪機(jī)的功率是有限的，其最大功率稱為汽輪機(jī)的極限功率極限功率。通。通常，單缸單排汽的汽輪機(jī)的常，單缸單排汽的汽輪機(jī)的極限功率可達(dá)極限功率可達(dá)110150 MW110150 MW。 tHtH03600trimelelDHP 40

50、（二）提高汽輪機(jī)單機(jī)容量的措施（二）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，為了得到更大的功率，就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：必須采取其他措施，常用的辦法有： 1. 1. 提高新蒸汽的參數(shù)提高新蒸汽的參數(shù) 提高新蒸汽的參數(shù)可以增大整機(jī)的提高新蒸汽的參數(shù)可以增大整機(jī)的理想焓降理想焓降 ，再加上，再加上中間再熱中間再熱，就能較，就能較大地提高單機(jī)功率大地提高單機(jī)功率 ； 2. 2. 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 由于汽輪機(jī)單機(jī)功率受到末級葉片材料強(qiáng)度的限制（離心力太大），故由于汽輪機(jī)

51、單機(jī)功率受到末級葉片材料強(qiáng)度的限制（離心力太大），故末級葉片不可能做得很長，通流面積大小有限。采用末級葉片不可能做得很長，通流面積大小有限。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葉片，就可以在保證葉片強(qiáng)度的條件下，增長末級葉片的高度，即增制造末級葉片，就可以在保證葉片強(qiáng)度的條件下，增長末級葉片的高度，即增大通流面積，從而達(dá)到增加進(jìn)汽量、增大汽輪機(jī)單機(jī)功率的目的。大通流面積，從而達(dá)到增加進(jìn)汽量、增大汽輪機(jī)單機(jī)功率的目的。 41 3. 3. 采用多排汽口采用多排汽口 采用多排汽口，就是對汽輪機(jī)的采用多排汽口，就是對汽輪機(jī)的低壓缸進(jìn)行低壓缸進(jìn)行分流分流。這是當(dāng)前提高汽輪機(jī)。這是當(dāng)前

52、提高汽輪機(jī)單機(jī)功率最有效的辦法單機(jī)功率最有效的辦法。4. 4. 采用給水回采用給水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)：熱加熱系統(tǒng)：424. 4. 采用給水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)：采用給水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)： 從汽輪機(jī)中間某些級抽出部分蒸汽來加熱給水，一方面可以減少排從汽輪機(jī)中間某些級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。減少排汽量，可以降低末級葉片高度，同汽量，同時(shí)也可以增加進(jìn)汽量。減少排汽量，可以降低末級葉片高度，同時(shí)可以減少冷源損失；增加進(jìn)汽量，可以增大機(jī)組功率，增大高壓部分葉時(shí)可以減少冷源損失；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。這而者都是可以熱效率的。高和部

53、分進(jìn)汽度，提高其效率。這而者都是可以熱效率的。5. 5. 提高機(jī)組的相對內(nèi)效率；提高機(jī)組的相對內(nèi)效率；6. 6. 采用中間再熱循環(huán)；采用中間再熱循環(huán)；7. 7. 采用低轉(zhuǎn)速。采用低轉(zhuǎn)速。43第三節(jié)第三節(jié) 多級汽輪機(jī)的軸向推力及平衡方法多級汽輪機(jī)的軸向推力及平衡方法一、多級汽輪機(jī)的軸向推力一、多級汽輪機(jī)的軸向推力 蒸汽通過汽輪機(jī)通流部分膨脹作功時(shí)，對葉片的作用力由圓周分蒸汽通過汽輪機(jī)通流部分膨脹作功時(shí)，對葉片的作用力由圓周分力和軸向分力所組成。其中，圓周分力推動葉輪作功，而軸向分力則對力和軸向分力所組成。其中，圓周分力推動葉輪作功，而軸向分力則對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個軸向推力。轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個軸向推力。 在一

54、般情況下，作用在一個沖動級上的軸向推力由在一般情況下，作用在一個沖動級上的軸向推力由3 3部分所組成：部分所組成：（1 1）作用在動葉片上的軸向力；）作用在動葉片上的軸向力；（2 2）作用在葉輪面上的軸向力）作用在葉輪面上的軸向力 ；（3 3）作用在主軸凸肩上的軸向力）作用在主軸凸肩上的軸向力。441. 1. 作用在動葉片上的軸向力作用在動葉片上的軸向力 ： （3 352) 52) 當(dāng)反動度不大時(shí)，壓力反動度（當(dāng)反動度不大時(shí)，壓力反動度（ ）和焓降反動度相）和焓降反動度相差不大，這樣一來，差不大，這樣一來， 則上式為則上式為 （3 35353） 2. 2. 作用在葉輪面上的軸向力作用在葉輪面上的軸向力 當(dāng)當(dāng) 葉輪兩側(cè)輪轂相等