汽輪機(jī)工作原理

汽輪機(jī)工作原理

一、蒸汽在噴嘴中的膨脹過(guò)程噴嘴進(jìn)口初速度：噴嘴的理想焓降：1、噴嘴出口理想速度：2、噴嘴出口實(shí)際速度：3、噴嘴損失：第一節(jié)、蒸汽在汽輪機(jī)級(jí)中的流動(dòng)級(jí)間蒸汽流動(dòng)示意圖單級(jí)汽輪機(jī)

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Δhbp22Δhc22tΔhbξ2t’S二、蒸汽在動(dòng)葉柵中的流動(dòng)過(guò)程動(dòng)葉進(jìn)口相對(duì)速度：動(dòng)葉進(jìn)口相對(duì)速度夾角：動(dòng)葉出口理想相對(duì)速度：動(dòng)葉出口實(shí)際相對(duì)速度：動(dòng)葉損失：動(dòng)葉出口絕對(duì)速度：余速損失及夾角：三、蒸汽在噴嘴葉柵斜切部分的膨脹：噴管的作用：當(dāng)噴嘴前后壓力比小于臨界壓力比時(shí)，加速膨脹；當(dāng)噴嘴前后壓力比大于臨界壓力比時(shí)，導(dǎo)流作用；四、汽流對(duì)動(dòng)葉柵所作的輪周功率：1kg蒸汽汽流動(dòng)量變化：反作用力：

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C1COSα1C2COSα2切向作用力：軸向作用力：切向作用力所作的機(jī)械功：或：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流量為G：又稱輪周功率。五、級(jí)的輪周效率1kg蒸汽所作出的輪周功Wu與蒸汽在該級(jí)所消耗的理想能量E0之比稱為級(jí)的輪周效率。

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Δhbp22Δhc22tΔhbξ2t’S輪周效率：反作用力：

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Δhbp22Δhc22tΔhbξ2t’S（一）級(jí)的反動(dòng)度：Ωm=Δhb/Δht*（二）級(jí)的分類1、反動(dòng)級(jí)；Ωm=0.52、沖動(dòng)級(jí)；Ωm=0.05～0.33、純沖動(dòng)級(jí)；Ωm=04、復(fù)速級(jí)；Ωm=0六、最佳速度比：速度比：假想速度比：設(shè)：1、純沖動(dòng)級(jí)：2、反動(dòng)級(jí)：3、復(fù)數(shù)級(jí)（速度級(jí)）ηu

與x1的關(guān)系曲線稱為輪周效率曲線；最佳速比可使余速損失最小，輪周效率最高。余速利用對(duì)輪周效率和最佳速比的影響：1、利用余速可以提高級(jí)的輪周效率；2、余速利用使速比在實(shí)用范圍內(nèi)對(duì)輪周效率的影響減弱了；3、余速利用使最佳速比與余速未利用時(shí)相比增大了；4、余速利用使輪周效率曲線失去了相對(duì)于最高效率點(diǎn)的對(duì)稱性；

七、汽輪機(jī)的級(jí)內(nèi)損失和效率1、噴嘴損失δhn:2、動(dòng)葉損失δhb:3、余速損失δhc2:4、葉高損失δhl:又稱端部損失。5、扇形損失δhθ:6、葉輪摩擦損失δhf:與轉(zhuǎn)速三次方成正比。7、部分進(jìn)汽損失δhe:鼓風(fēng)損失；斥汽損失。汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)隔板結(jié)構(gòu)8、漏汽損失δhδ:葉頂漏汽；隔板漏汽；蓋度。9、濕汽損失δhx:八、級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率和內(nèi)功率：第二節(jié)、多級(jí)汽輪機(jī)一、多級(jí)汽輪機(jī)出現(xiàn)的原因：1、焓降大的條件下，保持最佳速度比；2、提高初參數(shù)，降低背壓，減小損失；3、高壓級(jí)比容小，整鍛轉(zhuǎn)子直徑小，焓降??；4、增大進(jìn)汽量，增大比焓降；二、多級(jí)汽輪機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：1、單級(jí)焓降小，速度系數(shù)提高，最佳速比；2、降低葉片速度，摩擦損失減小，（摩擦損失與葉片速度三次方成正比）；3、余速利用；4、重?zé)岈F(xiàn)象；多級(jí)汽輪機(jī)由于前一級(jí)存在損失，使后面各級(jí)的熱力過(guò)程線逐漸向右偏移，因?yàn)榈葔壕€斜率隨溫度的增大而增大，等壓線呈擴(kuò)散狀，后面各級(jí)的理想焓降因而有所增大的現(xiàn)象；

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重?zé)嵯禂?shù)：α=0.04～0.08三、多級(jí)汽輪機(jī)的損失：（一）多級(jí)汽輪機(jī)的外部損失1、機(jī)械損失2、軸封漏氣損失：汽缸內(nèi)壓力高于當(dāng)?shù)卮髿鈮簳r(shí)，蒸汽外泄；低于當(dāng)?shù)卮髿鈮簳r(shí)，空氣漏入；（二）多級(jí)汽輪機(jī)的內(nèi)部損失1、進(jìn)汽阻力損失：2、排汽阻力損失：最末級(jí)后壓力高于排氣管出口壓力，焓降減??；排汽管構(gòu)造：先擴(kuò)壓后轉(zhuǎn)向；先轉(zhuǎn)向后擴(kuò)壓。3、導(dǎo)汽管和中間再熱器的壓力損失：連接管道，再熱器和閥門；四、汽輪機(jī)及其裝置的效率：（一）相對(duì)效率1、汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率：2、汽輪機(jī)的相對(duì)有效效率（軸端效率）：

3、汽輪發(fā)電機(jī)組的相對(duì)電效率：汽輪發(fā)電機(jī)組的電功率：（二）絕對(duì)效率3、發(fā)電廠凈效率：4、汽耗率5、熱耗率六、多級(jí)汽輪機(jī)的軸向推力：1、多級(jí)汽輪機(jī)的軸向推力（1）作用在動(dòng)葉上的軸向推力（2）作用在葉輪面上的軸向推力（3）作用在輪轂上和軸的凸肩上的軸向推力2、軸向推力的平衡：（1）平衡活塞法：（2）采用平衡孔的葉輪：平衡孔個(gè)數(shù)為奇數(shù)（3）反向布置法：（4）采用推力軸承：葉輪結(jié)構(gòu)第三節(jié)、汽輪機(jī)變工況一、汽輪機(jī)級(jí)和級(jí)組的流量與參數(shù)的關(guān)系：1、變工況前后級(jí)或級(jí)組均未達(dá)到臨界狀態(tài)(未達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲伲┓Q為：弗留格爾公式對(duì)于凝汽式機(jī)組：2、變工況前后級(jí)或級(jí)組均達(dá)到了臨界狀態(tài)(達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲伲?、弗留格爾公式應(yīng)用條件：1）通流面積不變；2）流量相同（包括回?zé)岢槠?）各級(jí)為均質(zhì)流；4、應(yīng)用及舉例：（1）監(jiān)視通流部分運(yùn)行是否正常；（2）推算不同流量下各級(jí)前壓力，求得各級(jí)壓差、焓降，從而確定相應(yīng)的功率、效率及零部件的受力情況。故障汽輪機(jī)參數(shù)變化表（一）分析原因：1）壓力突降，壓力變小可知流量變??；2）壓力與流量成正比，可知非調(diào)節(jié)級(jí)工作正常，原因在調(diào)節(jié)級(jí)前或調(diào)節(jié)級(jí)；3）無(wú)機(jī)組異常振動(dòng)可知未出現(xiàn)機(jī)械損壞；4）調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴、動(dòng)葉損壞，會(huì)使流量增大；葉片斷落使第一非調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴堵塞，會(huì)使調(diào)節(jié)級(jí)后壓力升高，所以以上原因可排除；5）開(kāi)啟各個(gè)調(diào)節(jié)汽門，第二調(diào)節(jié)汽門，開(kāi)度改變，流量沒(méi)有變化，說(shuō)明門桿斷裂使汽門關(guān)閉；故障汽輪機(jī)參數(shù)變化表（二）分析原因：1、功率是穩(wěn)定速率下降的，不是突降；2、調(diào)節(jié)級(jí)后壓力上升，而流量未增加，說(shuō)明非調(diào)節(jié)級(jí)出現(xiàn)堵塞；3、堵塞穩(wěn)定增加，不是機(jī)械損壞，可能是結(jié)垢；高壓缸效率大為下降，說(shuō)明是高壓缸結(jié)垢；故障汽輪機(jī)參數(shù)變化表（三）分析原因：1、呈正比變化，說(shuō)明調(diào)節(jié)級(jí)或調(diào)節(jié)級(jí)前出現(xiàn)故障；2、各汽門開(kāi)度下功率均增加，排除汽門損壞的可能?？赡埽?）噴嘴腐蝕；（2）葉片斷裂；（3）噴嘴弧段漏汽；后兩種情況將引起高壓缸效率大大下降，但并未如此，故可初步判定噴嘴腐蝕；二、變工況時(shí)各級(jí)的焓降和反動(dòng)度變化規(guī)律：1、凝汽式汽輪機(jī)各中間級(jí)壓力比不變，理想焓降不變或變化不大（當(dāng)溫度變化不能忽略時(shí)）。各級(jí)圓周速度不變，速比不變，級(jí)內(nèi)效率亦不變；各級(jí)內(nèi)功率與流量成正比。2、噴嘴調(diào)節(jié)凝汽式汽輪機(jī)當(dāng)流量（負(fù)荷）改變時(shí)，焓降的變化主要發(fā)生在調(diào)節(jié)級(jí)和末級(jí)中，而全機(jī)的理想焓降基本保持不變。例如：當(dāng)流量增加時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)的焓降減小，末級(jí)的焓降增大；當(dāng)流量減小時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)的焓降增加，末級(jí)的焓降減??；背壓式汽輪機(jī)除調(diào)節(jié)級(jí)外，最后幾級(jí)的焓降也發(fā)生變化，而且流量變化越大，受影響級(jí)數(shù)越多。即：調(diào)節(jié)級(jí)第一調(diào)節(jié)汽門全開(kāi)、最末級(jí)最大流量時(shí)均處于最危險(xiǎn)工況。3、汽輪機(jī)變工況運(yùn)行時(shí)，效率要降低。而且流量（負(fù)荷）變化越大，效率降低越多。（1）噴嘴調(diào)節(jié)的凝汽式汽輪機(jī)，其效率下降主要發(fā)生在調(diào)節(jié)級(jí)和最末級(jí)；（2）背壓式汽輪機(jī)，除調(diào)節(jié)級(jí)外，最后幾級(jí)的效率都降低；采用節(jié)流調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)沒(méi)有調(diào)節(jié)級(jí)，所以效率降低主要是由于節(jié)流損失增大和最末級(jí)效率下降。4、汽輪機(jī)工況變動(dòng)時(shí)，反動(dòng)度也發(fā)生變化。（1）工況變化時(shí)，級(jí)內(nèi)焓降減小，則反動(dòng)度增大；反之，機(jī)內(nèi)焓降增加，則反動(dòng)度減小。（2）此外，反動(dòng)度的變化值與原設(shè)計(jì)值的大小有關(guān)，反動(dòng)度原設(shè)計(jì)值越小，則焓降改變時(shí)引起變動(dòng)值越大；反之，反動(dòng)度原設(shè)計(jì)值越大，則焓降改變時(shí)引起變動(dòng)值越小。工況變化時(shí)級(jí)內(nèi)焓降變化而引起的反動(dòng)度變化，主要發(fā)生在沖動(dòng)級(jí)內(nèi)。三、軸向推力的變化：1、負(fù)荷增大，軸向推力增大；2、背壓汽輪機(jī)：某一中間負(fù)荷軸向推力最大；四、汽輪機(jī)功率調(diào)節(jié)方式及調(diào)節(jié)級(jí)變工況（一）節(jié)流調(diào)節(jié)：（二）噴嘴調(diào)節(jié)：1、噴嘴調(diào)節(jié)：2、調(diào)節(jié)級(jí)的變工況：最危險(xiǎn)工況（調(diào)節(jié)級(jí)第一調(diào)節(jié)汽門全開(kāi)而第二個(gè)調(diào)節(jié)汽門尚未開(kāi)啟時(shí)）。（三）滑壓運(yùn)行：所謂滑壓運(yùn)行指的是：在單元制機(jī)組中，汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)閥全開(kāi)或者基本全開(kāi)狀態(tài)下，通過(guò)鍋爐調(diào)整新蒸汽壓力的方法（新蒸汽溫度不變），達(dá)到改變蒸汽量使其適應(yīng)不同負(fù)荷的要求。1、提高機(jī)組運(yùn)行的可靠性和機(jī)動(dòng)性。2、提高機(jī)組在部分負(fù)荷下運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。高壓缸、低壓缸、給水泵。超高壓以下機(jī)組不宜。（四）凝汽式汽輪機(jī)的工況圖：汽耗特性：汽輪發(fā)電機(jī)的功率pe與汽耗量G之間的關(guān)系；

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dDnldDnlpepe噴嘴調(diào)節(jié)：Dnl是空載汽耗量，即空負(fù)荷時(shí)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)需要消耗的功率，占設(shè)計(jì)流量的大約5%～10%；隨著調(diào)節(jié)汽門的依次開(kāi)啟，汽耗量D不斷增加，汽耗特性線近似為一條直線；在前三個(gè)汽門開(kāi)啟時(shí)，相對(duì)電效率ηrel不斷增加，但當(dāng)?shù)谒膫€(gè)汽門開(kāi)啟時(shí)相對(duì)電效率ηrel反而下降，這是因?yàn)槿齻€(gè)汽門全開(kāi)啟時(shí)為設(shè)計(jì)工況，效率最高。當(dāng)負(fù)荷高于此工況后，由于偏離設(shè)計(jì)工況，所以效率下降；汽耗率d也類似，前三個(gè)汽門開(kāi)啟時(shí)，汽耗率d不斷降低，但當(dāng)?shù)谒膫€(gè)汽門開(kāi)啟時(shí)汽耗率d反而上升；在中高負(fù)荷處噴嘴調(diào)節(jié)汽輪機(jī)效率較高，因此可以應(yīng)用于調(diào)峰機(jī)