汽輪機原理第二章g

1、第二章第二章 多級汽輪機多級汽輪機第二章第二章 多級汽輪機多級汽輪機l第一節(jié) 多級汽輪機的優(yōu)越性及其特點l第二節(jié) 進汽阻力損失和排氣阻力損失l第三節(jié) 汽輪機及其裝置的評價指標l第四節(jié) 軸封及其系統(tǒng)l第五節(jié) 多級汽輪機的軸向推力及其平衡l第六節(jié) 單排氣口凝汽式汽輪機的極限功率第二章第二章 多級汽輪機多級汽輪機2.1 多級汽輪機的優(yōu)越性及其特點多級汽輪機的優(yōu)越性及其特點 一、一、 優(yōu)點及存在的問題優(yōu)點及存在的問題(一)優(yōu)點優(yōu)點(1)與單級汽輪機相比，多級汽輪機的比焓降增大很多，相應地進汽參數(shù)大大提高，排汽壓力也可顯著降低，同時，由于是多級，還可采用回熱循環(huán)和中間再熱循環(huán)，這些都使循環(huán)熱效率大大提高

2、； (2)在全機總比焓降一定時，每個級的比焓降較小，每級都可在材料強度允許的條件下，設計在最佳速度比附近工作，使級效率較高； (3)在相鄰兩級部分進汽度相同，平均直徑變化光滑，噴嘴進汽角與上一級的排汽角相近，級間軸向間隙較小，兩級的流量變化不大的條件下，多級汽輪機各級的余速動能可以全部或部分地被下一級所利用，提高了級的效率；(4)多級汽輪機的大多數(shù)級可在不超臨界的條件下工作，使噴嘴和動葉在工況變動條件下仍保持一定的效率。同時，由于各級的比焓降較小，速度比一定時級的圓周速度和平均直徑也較小，根據(jù)連續(xù)性方程可知，在容積流量相同的條件下，使得噴嘴和動葉的出口高度增大，減小了葉高損失，或使得部分進汽度

3、增大，減小了部分進汽損失，這都有利于級效率的提高； 二、重熱現(xiàn)象和重熱系數(shù)二、重熱現(xiàn)象和重熱系數(shù)重熱現(xiàn)象-上一級損失中的一小部分在以后各級中得到應用，即各級理想比焓降之和大于整級理想比焓降。1.重熱現(xiàn)象重熱現(xiàn)象(5)由于重熱現(xiàn)象的存在，多級汽輪機前面級的損失可以部分地被后面各級利用，使全機效率提高。 此外，多級汽輪機的單位功率造價、材料消耗和占地面積都比單級汽輪機明顯減小，機組容量越大減小越顯著，大大節(jié)省了投資。 ( (二二) )存在的問題存在的問題 (1)增加了一些附加損失； (2)增加了機組的長度和質量； (3)高中壓缸前面若干級的工作溫度高，對零部件的金屬材料要求提高了； (4)級數(shù)增多

4、，零部件增多，結構復雜，制造成本高。2.1 2.1 多級汽輪機的優(yōu)越性及其特點多級汽輪機的優(yōu)越性及其特點2.1 多級汽輪機的優(yōu)越性及其特點多級汽輪機的優(yōu)越性及其特點右圖所示為一具有四個級的熱力過程線，為討論方便，略去了汽輪機的進排汽節(jié)流損失。若第一級沒有損失，則第二級的初始蒸汽參數(shù)為 。當將蒸汽作為理想氣體處理時，第二級的理想比焓降為： 21pT、1231211kktpkhRTkp但第一級總是有損失存在的，因此第一級排汽的比熵和溫度將增加，使第二級進口溫度不再是 而是 ，此時第二級的理想比1T1T焓降變?yōu)椋罕容^上兩式，可以看出，由于 ，也就是在前一級有損失的情況下，本級進口溫度升高，級的理想比

5、焓降稍有增大，這就是重熱現(xiàn)象。2.2. 重熱系數(shù)重熱系數(shù)為討論方便，假設汽輪機中各級的相對內效率都相等，則有也就是 把這些等式相加，可得：重熱系數(shù)-各級理想焓降之和大于整機理想焓降的增量，它與整機理想焓降的比。 2.1 多級汽輪機的優(yōu)越性及其特點多級汽輪機的優(yōu)越性及其特點1231211-kktpkhRTkp221111,故TThh1212leviiitthhhh 1122levleviitiithhhh，1212levleviiittitmacmaclevleviiitithhhhhhhhh 或另一方面，整個多級汽輪機的相對內效率為：將上兩式相除，可得：由于重熱現(xiàn)象，故223344tttttt

6、hhhhhh ，因此mactthh ，上式可2.1 多級汽輪機的優(yōu)越性及其特點多級汽輪機的優(yōu)越性及其特點macmacittilevmacmacmacitithhhhhhmacmaciimacthhmacttmacthhh式中 即為多級汽輪機的重熱量，表示前面級的損失中被后面級利用了的小部分熱量。重獲熱量使整個汽輪機的相對內效率 大于各級的平均內效率m actthh m a cile vi1m a cl e vii即：注： 越大整級內效率越小，因為重熱系數(shù)的很少量增大是在級效率降低較多的前提下實現(xiàn)的。2.1 多級汽輪機的優(yōu)越性及其特點多級汽輪機的優(yōu)越性及其特點11macmacttilevmaci

7、thhh 上式中，稱為重熱系數(shù)，永遠是一個正值。三、三、 多級汽輪機各級段的工作特點多級汽輪機各級段的工作特點 蒸汽在多級汽輪機中膨脹作功，壓力和溫度降低、比容增大，導致沿蒸汽膨脹流程的通流面積增大，使汽輪機通流部分的結構和工作特征沿蒸汽流程發(fā)生很大變化。沿蒸汽流程平均直徑和葉片高度增大，反動度呈逐級增大勢態(tài)。蒸汽比容的增大，漏汽損失的所占比例逐級下降。葉片的增長，二次流損失呈下降趨勢，但葉型損失相對增大。 對中間再熱機組，漏汽及二次流損失較大，加上調 節(jié)級部分進汽，高壓缸效 率最低，中壓缸的工況較 好，故效率最高。2.1 多級汽輪機的優(yōu)越性及其特點多級汽輪機的優(yōu)越性及其特點蒸汽參數(shù)汽缸汽缸受

8、力容積流量葉片形式平均直徑級比焓降反動度主要損失效率功率高壓缸高溫高壓多層較厚壓力熱應力小較短直葉微彎小小較小葉高漏汽部分較低小中壓缸高溫中壓多層較薄壓力熱應力中扭葉較長中中中等漏汽較高大低壓缸低溫低壓多層薄壓力熱應力大扭葉長大大較大濕汽較低大2.1 多級汽輪機的優(yōu)越性及其特點多級汽輪機的優(yōu)越性及其特點多級汽輪機各缸工作特點小結多級汽輪機各缸工作特點小結2.1 多級汽輪機的優(yōu)越性及其特點多級汽輪機的優(yōu)越性及其特點2845272344331832500%20%40%60%80%100%高壓缸 中 壓 缸 低壓 缸ABB 汽輪機各汽缸損失分布葉型損失二次流損失泄漏損失2.1 多級汽輪機的優(yōu)越性及其

9、特點多級汽輪機的優(yōu)越性及其特點( (作業(yè)作業(yè)) )1.描述多級汽輪機的性能與特點。2.解釋重熱現(xiàn)象和重熱系數(shù)。2.2 進汽阻力損失和排汽阻力損失進汽阻力損失和排汽阻力損失一、汽輪機的主要損失一、汽輪機的主要損失1、級內損失（九種）2、進汽阻力損失 3、排汽阻力損失 4、軸封漏汽損失 5、機械摩擦損失二、進汽阻力損失二、進汽阻力損失 蒸汽進入汽輪機工作級前必須先經(jīng)過主汽閥、調節(jié)閥和蒸汽室。蒸汽通過這些部件時就會產(chǎn)生壓力降，主汽閥和調節(jié)閥最為嚴重。由于通過這些部件時蒸汽的散熱損失可忽略，因此蒸汽通過汽閥的熱力過程是一個節(jié)流過程，即蒸汽通過汽閥后雖有壓力降落，但比焓值不變。如圖所示。從圖中也可看出，

10、如果沒有汽閥的節(jié)流，則全機的理想比焓降為 ，由于汽閥的節(jié)流作用，實際的理想比焓降為 其差值 為節(jié)流引起的比焓降損失。 稱為汽輪機進汽阻力損失。通常進汽壓力降落 為：降低進汽阻力損失的主要方法改善蒸汽在氣門中的流動特性macth()macth()macmacmactthhh 0p2.2 進汽阻力損失和排汽阻力損失進汽阻力損失和排汽阻力損失0000.03 0.05opppp三、三、 排汽阻力損失排汽阻力損失 排氣在排氣管中流動時，由于摩排氣在排氣管中流動時，由于摩擦，渦流，轉向等阻力作用而有壓力擦，渦流，轉向等阻力作用而有壓力下降，這部分沒做功的壓將損失，稱下降，這部分沒做功的壓將損失，稱為汽輪機

11、的排氣阻力損失。即：末級為汽輪機的排氣阻力損失。即：末級動葉出口的靜壓動葉出口的靜壓 與凝汽器喉部靜壓與凝汽器喉部靜壓 之差為汽輪機排汽阻力損失之差為汽輪機排汽阻力損失 汽輪機理想比焓降由汽輪機理想比焓降由 變?yōu)樽優(yōu)?損失了損失了 。 估算式：估算式： 凝汽式機凝汽式機cex 100120m/s ，背壓式背壓式機機cex 4060m/s,=0.050.1。一般情況下一般情況下：cpcpcccpppmacthmachmacth2.2 進汽阻力損失和排汽阻力損失進汽阻力損失和排汽阻力損失2100excccpp(0.02 0.06)ccpp 一般情況下，汽輪機的排汽阻力損失為提高機組的經(jīng)濟性，一般情

12、況下，汽輪機的排汽阻力損失為提高機組的經(jīng)濟性，可通過擴壓的方法把排汽動能轉化為靜壓，以補償排汽管中的壓力可通過擴壓的方法把排汽動能轉化為靜壓，以補償排汽管中的壓力損失。如果排汽管進口馬赫數(shù)損失。如果排汽管進口馬赫數(shù)MaMa0.5,0.5,則排汽壓損由下式計算：則排汽壓損由下式計算： 由于排氣管中擴壓器的位置不同，所以有不同的排氣管形由于排氣管中擴壓器的位置不同，所以有不同的排氣管形式，式，如圖如圖表示了兩種不同形式的排氣管。表示了兩種不同形式的排氣管。 排汽管好壞一般可用能量損失系數(shù)排汽管好壞一般可用能量損失系數(shù)exex和靜壓恢復系數(shù)和靜壓恢復系數(shù)exex來衡來衡量。量。 當進入排汽管的汽流速

13、度的馬赫數(shù)當進入排汽管的汽流速度的馬赫數(shù)MaMa0.3時，排汽可視為不可時，排汽可視為不可壓縮流體，其能量方程為：壓縮流體，其能量方程為：整理為：整理為： 2.2 進汽阻力損失和排汽阻力損失進汽阻力損失和排汽阻力損失2222111ccccexGpppAf22112212022ccpp 2212202211111式中：222ppccc 能量損失系數(shù)能量損失系數(shù) ：排汽通道總損失與末級動葉出口蒸汽動能排汽通道總損失與末級動葉出口蒸汽動能之比。即式之比。即式(b)(b)：21112()e xbc令：令：則有：則有：靜壓恢復系數(shù)靜壓恢復系數(shù) ：排汽通道出口、進口靜壓差與末級動葉出排汽通道出口、進口靜壓

14、差與末級動葉出口蒸汽動能之比?？谡羝麆幽苤?。 即式即式(a)：2121112()e xppac1exexex2121112e xppc21112e xcex2.2 進汽阻力損失和排汽阻力損失進汽阻力損失和排汽阻力損失 當 時,h+haht1 圖1-4線， 可知：可知：當當 時時,h+ht2=ht1, 回收壓頭正好補回收壓頭正好補償流動損失壓頭；圖償流動損失壓頭；圖1-2線。線。0 ;1e xe x1exex0 ;1e xe x當當 ，余，余速動能全部轉化為靜壓頭。速動能全部轉化為靜壓頭。1;0e xe x0 ;1e xe x 當當 時時,h+haht1,圖圖1-3線，部分氣流動能轉化線，部分

15、氣流動能轉化為壓力能。減少能量損失系數(shù)為壓力能。減少能量損失系數(shù)及提高靜壓恢復系數(shù)是排汽管及提高靜壓恢復系數(shù)是排汽管設計目標。設計目標。0;1exex擴壓回收壓力不足以彌補沿程阻力損失，應盡量避免這種情況出現(xiàn)。擴壓回收壓力不足以彌補沿程阻力損失，應盡量避免這種情況出現(xiàn)。2.2 進汽阻力損失和排汽阻力損失進汽阻力損失和排汽阻力損失12,pp21pp21pp2.2 進汽阻力損失和排汽阻力損失（作業(yè)）進汽阻力損失和排汽阻力損失（作業(yè)）1.汽輪機高、中、低壓缸的主要損失有哪幾種？2.解釋進汽阻力損失和排氣阻力損失，并在h-s 圖上表示出來。 *1 2.3 汽輪機及其裝置的評價指標汽輪機及其裝置的評價指

16、標 汽輪機性能評價指標中有絕對效率和相對效率兩種汽輪機性能評價指標中有絕對效率和相對效率兩種, ,以整機理想焓降為基礎的效率是相對效率，而以單位以整機理想焓降為基礎的效率是相對效率，而以單位質量蒸汽在熱力循環(huán)中所吸收熱量為基礎的效率是絕質量蒸汽在熱力循環(huán)中所吸收熱量為基礎的效率是絕對效率。對效率。一、一、 汽輪機的相對內效率汽輪機的相對內效率汽輪機的相對內效率汽輪機的相對內效率-有效比焓降與理想比焓降之比相應的，汽輪機的內功率相應的，汽輪機的內功率 式中， 和 分別是以 和 為單位的進汽流量ma ciima cthhip003.6macmactiitiDhpGh0D0G/ t h/kg su機

17、械效率機械效率-汽輪機的軸端功率 與汽輪機的內功率 之比，其描述了軸承摩擦、主油泵等的功率損耗/meiPP即：003.6macmactimemitimDhPPGh ePu發(fā)電機效率發(fā)電機效率-發(fā)電機輸出功率 與汽輪機軸端功率之比，/ge lePPelPu汽輪發(fā)電機組相對內效率汽輪發(fā)電機組相對內效率elimg 即：003.6m acm acteleltelDhPGh 2.3 汽輪機及其裝置的評價指標汽輪機及其裝置的評價指標二、二、 汽輪機的絕對內效率汽輪機的絕對內效率汽輪機的絕對內效率汽輪機的絕對內效率-全機實際比焓降與整個循環(huán)中加給全機實際比焓降與整個循環(huán)中加給1kg蒸蒸汽的熱量之比汽的熱量之

18、比式中循環(huán)熱效率：循環(huán)熱效率：,0m a ciaitichhh 0m a cttchhh絕對電效率絕對電效率-1kg蒸汽理想比焓降蒸汽理想比焓降 中轉換成電能的部分中轉換成電能的部分 與整個熱力循環(huán)中加給與整個熱力循環(huán)中加給1kg蒸汽的能量之比蒸汽的能量之比macthmactelh.0mactela elteltimgchhh 2.3 汽輪機及其裝置的評價指標汽輪機及其裝置的評價指標三、三、 汽耗率汽耗率汽耗率汽耗率-每生產(chǎn)1kwh電能所消耗的蒸汽量01 0 0 03 6 0 0m a ce lte lDdPh四、四、 熱耗率熱耗率熱耗率熱耗率-每生產(chǎn)1kwh電能所消耗的熱量00.360036

19、00ccmactela elhhqd hhh中間再熱機組中間再熱機組：00rcrrDqhhhhD 2.3 汽輪機及其裝置的評價指標汽輪機及其裝置的評價指標hkwkJhkwkJhkwkJ 五、煤耗率五、煤耗率 機組發(fā)出1KWh電量所消耗的標煤量(標準煤g/KWh）。(1kg標準煤發(fā)熱量為7000Kcal=29308J)。發(fā)電煤耗、供電煤耗。1 0 0 02 9 3 0 8bbe lg dg lBqbPg kw h 2.3 汽輪機及其裝置的評價指標（作業(yè)與思考）汽輪機及其裝置的評價指標（作業(yè)與思考）1.解釋汽輪機的相對內效率、汽輪發(fā)電機組的相對內效率、汽輪機的絕對內效率、絕對電效率。2.解釋汽耗率

20、及熱耗率，并寫出定義式。軸封軸封：在汽缸兩端轉子穿出處在汽缸兩端轉子穿出處, ,轉子與汽缸間的汽封轉子與汽缸間的汽封。作用：作用：減小漏汽損失減小漏汽損失, ,防止蒸汽外逸和空氣內漏。防止蒸汽外逸和空氣內漏。 主要形式：主要形式：齒形軸封、蜂窩式軸封等。一、齒形軸封一、齒形軸封齒形軸封分為高低齒軸封齒形軸封分為高低齒軸封(曲徑軸封曲徑軸封)和平齒軸封和平齒軸封(光軸光軸軸封軸封)兩種。在汽輪機的兩種。在汽輪機的高壓段高壓段采用曲徑軸封，在采用曲徑軸封，在低低壓段壓段采用光軸軸封。采用光軸軸封。2.4 軸封及其系統(tǒng)軸封及其系統(tǒng)工作原理：工作原理：蒸汽在汽封蒸汽在汽封中的流動當作絕熱等焓中的流動當

21、作絕熱等焓過程。蒸汽在流經(jīng)汽封過程。蒸汽在流經(jīng)汽封片時節(jié)流加速片時節(jié)流加速,然后在然后在腔室中產(chǎn)生渦流，將汽腔室中產(chǎn)生渦流，將汽流動能轉變?yōu)闊崮堋ｋS流動能轉變?yōu)闊崮?。隨壓壓軸封段漏汽量計算漏汽量計算 ：漏汽量計算分亞臨界和超臨界兩種工況漏汽量計算分亞臨界和超臨界兩種工況1.1. 亞臨界：亞臨界： 亞臨界工況的漏汽量采用不可壓縮流動方程，汽流通過孔口的亞臨界工況的漏汽量采用不可壓縮流動方程，汽流通過孔口的流速為流速為2xxpc 對應的流量為122lllxxllxllxGAcApAp20102lxllGppAp 由于等焓線上壓力與比容之商為常數(shù)，從而求得腔室壓力與前由于等焓線上壓力與比容之商為常數(shù)

22、，從而求得腔室壓力與前后壓差的關系后壓差的關系2.4 軸封及其系統(tǒng)軸封及其系統(tǒng)力力降低降低, ,蒸汽比容增大蒸汽比容增大, ,故對相同結構的汽封故對相同結構的汽封, ,汽流速度是逐級增大。汽流速度是逐級增大。又因膨脹后焓值變小、音速降低又因膨脹后焓值變小、音速降低, ,因此在汽封中如果出現(xiàn)超臨界流因此在汽封中如果出現(xiàn)超臨界流動動, ,只能在最后一個汽封片處出現(xiàn)。（只能在最后一個汽封片處出現(xiàn)。（芬諾曲線芬諾曲線）2.臨界臨界 臨界工況時，將最后一個孔口當作噴嘴。由臨界流量計算公式得通過最后一個孔口的漏汽量為 因最后一片軸封孔口前均為亞臨界，由前亞臨界漏汽量計算公式求得末道前壓力判定是否臨界的準則

23、 因而，最后一片中流速達臨界時漏汽量,110.6672l cllzzGAp111002111過 熱1.31 0.445(1)1(1)kkzkpppkzkz00,1.25l cllpGAz100.820.5461.25zzpppz2.4 軸封及其系統(tǒng)軸封及其系統(tǒng)22000zlllppGAzp由遞推關系，得亞臨界時通過汽封的蒸汽量軸封孔口流量系數(shù)軸封孔口流量系數(shù) 蒸汽通過軸封孔口的流速是用漸縮噴嘴的流速公式計算的，其與實際有一定的差異，由實驗求取流量系數(shù) ，其與軸封齒的形狀及幾何參數(shù)有關，右圖可查得：光軸軸封漏汽量修正系數(shù)光軸軸封漏汽量修正系數(shù) 與曲徑軸封的區(qū)別是蒸汽進入下一空口前還有一定的初速，

24、故漏汽量增大，其計算結果只需在曲徑軸封的計算結果上乘一修正系數(shù) ， 可由光軸軸封尺寸 和軸封片數(shù)z查得，圖：幻燈片 43llklk/s2.4 軸封及其系統(tǒng)軸封及其系統(tǒng)不同軸封齒形對應的流量系數(shù) 基本計算公式分析與統(tǒng)一基本計算公式分析與統(tǒng)一 公式缺陷： 臨界點計算結果不一致。 計算時必須先判別在軸封段的最末一片中是否達到臨界速度計算曲徑軸封的漏汽量時，也可用單一表達式000.667llllGAp 軸封段的最末一片中是否達到臨界速度 的計算式也不同，故可根據(jù)右圖z與 查得： 若算平齒式光軸軸封的軸封漏汽量，則需再乘上修正系數(shù) 。l0/zpplk2.4 軸封及其系統(tǒng)軸封及其系統(tǒng)l二、二、 軸封系統(tǒng)軸

25、封系統(tǒng)作用：作用：軸封系統(tǒng)由端軸封和與它相連的管道和附屬設備組成作用是軸封系統(tǒng)由端軸封和與它相連的管道和附屬設備組成作用是在任何運行工況下保證蒸汽不外泄、空氣不內漏，同時回收泄漏蒸在任何運行工況下保證蒸汽不外泄、空氣不內漏，同時回收泄漏蒸汽的熱能（軸封加熱器）和組織汽流冷卻轉子的軸端。汽的熱能（軸封加熱器）和組織汽流冷卻轉子的軸端。組成：組成：軸封系統(tǒng)由軸封、供汽母管及均壓箱、軸封調節(jié)器、軸封加軸封系統(tǒng)由軸封、供汽母管及均壓箱、軸封調節(jié)器、軸封加熱器和軸封抽汽器等組成。軸封系統(tǒng)的型式有外供汽式和自密封式熱器和軸封抽汽器等組成。軸封系統(tǒng)的型式有外供汽式和自密封式兩種，不同制造廠采用不同的軸封系統(tǒng)

26、和軸封汽兩種，不同制造廠采用不同的軸封系統(tǒng)和軸封汽流組織方式。流組織方式。1.自密封式軸封系統(tǒng)自密封式軸封系統(tǒng) 軸封主要由三段二室組成。高負荷運行時，低壓軸封的供汽來軸封主要由三段二室組成。高負荷運行時，低壓軸封的供汽來自于高壓軸封的漏汽，高壓漏汽經(jīng)噴水減溫后進入低壓軸封；低自于高壓軸封的漏汽，高壓漏汽經(jīng)噴水減溫后進入低壓軸封；低負荷時，軸封汽由外部提供。優(yōu)點：系統(tǒng)簡單；缺點：不能充分負荷時，軸封汽由外部提供。優(yōu)點：系統(tǒng)簡單；缺點：不能充分冷卻高、中壓缸高溫軸端。冷卻高、中壓缸高溫軸端。2.4 軸封及其系統(tǒng)軸封及其系統(tǒng)2.外供汽式軸封系統(tǒng)外供汽式軸封系統(tǒng) 高、中缸高溫端軸封由多(大于3）段多室

27、組成，部分漏汽被引至低壓加熱器。低壓軸封的供汽來自于輔助蒸汽系統(tǒng)。優(yōu)點：低溫輔助蒸汽對高、中壓段高溫軸端起到冷卻作用；缺點：系統(tǒng)復雜。三、軸封系統(tǒng)的特點三、軸封系統(tǒng)的特點 1、軸封汽的利用軸封汽的利用-將漏汽從軸封中間腔室引出加以利用或回收漏汽(含空氣)混合物的熱量以加熱凝結水； 2、低壓低溫汽源的利用低壓低溫汽源的利用-高壓缸兩端與主軸承靠近，為防止傳出高溫蒸汽使軸承超溫，一般由除氧器汽源向高壓軸封供低壓低溫蒸汽 ； 3、防止蒸汽由端軸封漏入大氣防止蒸汽由端軸封漏入大氣-防止蒸汽漏入軸承使油質惡化、車間濕度增大及汽水損失，通常在高低壓端軸封出口處人為地造成一個比大氣壓力稍低的壓力，將漏出的蒸

28、汽和漏入的空氣一起抽出，經(jīng)冷卻后排入大氣； 4、防止空氣漏入真空部分防止空氣漏入真空部分-在低壓端軸封中間通入比大氣壓力稍高的蒸汽，沿著主軸向背離汽缸折方向流動，以阻止外界空氣流入。 2.4 軸封及其系統(tǒng)軸封及其系統(tǒng)2.4 軸封及其系統(tǒng)（作業(yè)與思考）軸封及其系統(tǒng)（作業(yè)與思考）1.簡述軸封概念、作用及主要形式。2.簡述軸封系統(tǒng)的組成及作用。3.軸封漏汽量在亞臨界和超臨界兩種工況時的計算公式。 *2一、一、 軸向推力軸向推力 在軸流式汽輪機中，通常是高壓蒸汽由一端進入，低壓蒸汽由另一端流出，從整體來看，蒸汽對汽輪機轉子施加了一個由高壓端指向低壓端的軸向力，使轉子存在一個向低壓端移動的趨勢，這個力就

29、稱為轉子的軸向推力。 沖動式汽輪機的軸向推力沖動式汽輪機的軸向推力 轉子上的軸向推力包括作用在動葉上的軸向推力、作用在葉輪面上的軸向推力和作用在轉子凸肩上的軸向推力三部分。zzzzFFFF2.5 多級汽輪機的軸向推力及其平衡多級汽輪機的軸向推力及其平衡軸承軸承、推力軸承推力軸承. .作用在動葉上的軸向推力作用在動葉上的軸向推力 動葉上的軸向推力是由動葉前動葉上的軸向推力是由動葉前后的靜壓差和汽流在動葉中軸向分后的靜壓差和汽流在動葉中軸向分速度的改變所產(chǎn)生的速度的改變所產(chǎn)生的 112212sinsinzm bFG ccd l pp引入壓力反動度1202ppppp 由于軸向分速度變化很小，上式可寫

30、由于軸向分速度變化很小，上式可寫02zmbpFd lpp2.5 多級汽輪機的軸向推力及其平衡多級汽輪機的軸向推力及其平衡zF. .作用在葉輪面上的軸向推力作用在葉輪面上的軸向推力 葉輪上的軸向力決定于葉輪兩側的壓差。而壓差的大小決定于隔板漏汽 、平衡孔漏汽 和葉根漏汽 的平衡，以及動葉根部汽流產(chǎn)生的抽汽效應和葉輪旋轉產(chǎn)生的泵浦效應。三者的流量決定于隔板與葉輪空間的壓力 。11G12G13Gdpl葉輪反動度葉輪反動度202ddppppzF在h-s圖上，同一壓差的等壓線距離越向下越大，即焓降增大，故壓力反動度小于焓降反動度，用替代計算軸向偏于安全，故可認為正比與 。mpmp02mpp2.5 多級汽

31、輪機的軸向推力及其平衡多級汽輪機的軸向推力及其平衡zFl漏汽量計算漏汽量計算11012()ldldAppGz隔板漏汽量隔板漏汽量 -其計算按汽封漏汽計算公式計算即平衡孔漏汽量平衡孔漏汽量 -計算采用不可壓縮流體的流量計算公式計算即22222()dlldppGA30.4l動葉根部漏汽量動葉根部漏汽量 -按不可壓縮流體流量計算公式計算即3332rlldpGA 為動葉根部軸向間隙靜壓、抽汽、泵浦效應的等效壓差rp2.5 多級汽輪機的軸向推力及其平衡多級汽輪機的軸向推力及其平衡3 . 18 . 01l45. 03 . 02ll抽氣效應抽氣效應-噴嘴中流出的高速汽流在葉根處對隔板與葉輪間腔室內的蒸汽產(chǎn)生

32、抽吸作用，其效應相當于增大腔室中的壓力。抽氣效應的大小可由抽氣效應反動度 表示c02ccppp式中 為抽氣效應產(chǎn)生的壓差，一般情況cpl泵浦效應泵浦效應-高速旋轉的葉輪帶動周圍蒸汽旋轉運動，離心力使部分蒸汽產(chǎn)生指向葉根的徑向運動，增大了葉根兩側的壓差 。泵浦效應的大小可有泵浦效應反動度 表示一般情況02bbpppbcp2.5 多級汽輪機的軸向推力及其平衡多級汽輪機的軸向推力及其平衡0.01 0.02c 0.01 0.02b 從而有102()()rrdcbrdcbppppppp 通過流量平衡求得 進而可確定 ddp或zF22024zmbdFdldpp反動式汽輪機的軸向推力反動式汽輪機的軸向推力

33、在反動式汽輪機中，作用在通流部分轉子上的軸向推力由下列三部分組成：作用在葉片上的軸向推力；作用在輪鼓錐形面上的軸向推力；作用在轉子階梯上的軸向推力。 2.5 多級汽輪機的軸向推力及其平衡多級汽輪機的軸向推力及其平衡3 3 作用對立面的凸肩上的軸向推力作用對立面的凸肩上的軸向推力 先算出凸肩上受壓面積和其上的壓力，再算出總的向前與向后的推力差值即可。通常該力較小。zF二、軸向推力的平衡二、軸向推力的平衡a)平衡活塞法平衡活塞法-在轉子通流部分的對側，加大高壓外軸封的直徑，以產(chǎn)生相反方向的軸向推力。b)相反流動布置法-將蒸汽在汽輪機兩汽缸或兩部分內的流動安排成相反的方向，使其產(chǎn)生相反的軸向推力，相互平衡。 沖動式為主的汽輪機，因葉輪兩側的壓差較小，通常采用高、中壓缸對置，低壓缸雙分流布置基本上平衡軸向推力，其余部分由推力軸承來承擔；對反動式機組，高、中壓缸轉子采用鼓式結構，減小葉輪的軸向推力，除采用高、中壓對置布置外，還在高、中壓缸轉子上增設平衡活塞，減