1、第二章多级汽轮机的工作原理 一 为何采用多级汽轮机 1 对汽轮机的要求 1 提高汽轮机效率 减小汽轮机的各种损失 提高蒸汽初参数和降低背压 2 提高汽轮机功率 增大进入汽轮机的蒸汽量 增大汽轮机的焓降 从以上两个方面出发 都要求提高蒸汽在汽轮机中的焓降 2 单级汽轮机功率增大后带来的问题 焓降增大后 喷嘴出口汽流速度增大 从分析 要使级在最佳速比下工作 圆周速度和级的直径也应相应增大 这将导致叶轮和叶片所受到的离心力增大 从而使级的焓降大小受到了叶轮和叶片材料强度的限制 3 因此 要获得较大的功率并保持较高的效率 就不能采用单级汽轮机 而要将汽轮机设计成多级汽轮机 二 多级汽轮机的优点 1 效
2、率高 1 多级汽轮机的循环热效率大大提高 2 多级汽轮机的相对内效率也提高 多级汽轮机各级均在最佳速比下工作 各级的相对内效率较高 且各级的圆周速度和级的直径较小 叶轮和叶片的离心力较小 除级后又抽汽口或进汽度改变较大等特殊情况外 多级汽轮机各级的余速动能可以全部或部分地被下一级所利用 从而提高了汽轮机的相对内效率 多级汽轮机的多数级是在非临界状态下工作的 这使得在工况变动时级的相对内效率变化较小 由于各级的焓降较小 在速比一定时 级的圆周速度和平均直径也较小 在容积流量不变的条件下 使得喷嘴和动叶的高度增大 叶高损失减小 若采用部分进汽 则部分进汽度增大 部分进汽损失减小 从而使得汽轮机的相
3、对内效率提高 由于重热作用 多级汽轮机前面级的损失可以部分地被后面各级加以利用 从而使得汽轮机的相对内效率提高 3 多级汽轮机的单位功率的投资大大减少 第一节多级汽轮机特点 一 多级汽轮机的结构组成及工作流程 多级冲动式汽轮机 多级反动式汽轮机 1 多级冲动式汽轮机 国产三缸三排汽200MW凝汽式多级汽轮机纵剖面图 高压缸有12级 调节级为单列冲动级 其后有11级压力级 汽轮机的中低压缸中 中压部分有10级 低压部分有5级 经再热后的蒸汽在中低压缸的中压部分做功后 有1 3的蒸汽在中低压缸的低压部分继续膨胀做功 另外2 3的蒸汽通过导汽管进入低压缸 低压缸内对称布置各5级共10级 整个汽轮机共
4、有27个热力级 37个结构级 2 多级反动式汽轮机 二 多级汽轮机各级段的工作特点 1 高压段 1 喷嘴出口汽流角 1较小 冲动式汽轮机的 1 11 14 反动式汽轮机的 1 14 20 2 反动度不大 3 级的焓降不大 各级焓降变化也不大 4 各级的效率相对较低 级内损失有喷嘴损失 动叶损失 余速损失 漏汽损失 鼓风摩擦损失等 高压级段高压级段蒸汽比容较小 漏汽损失较大 对于部分进汽的级 还存在鼓风损失 高压级段蒸汽比容较小 叶轮摩擦损失较大 高压级段叶高相对较小 故喷嘴损失 动叶损失也较大 2 低压段 1 喷嘴出口汽流角 1较大 2 反动度较大 原因 a 叶高很大 为保证叶片根部不出现负反
5、动度 导致平均直径处的反动度较大 b 焓降较大 为避免喷嘴出口汽流速度超过临界速度过多 尽可能利用减缩喷嘴斜切部分的膨胀 要求蒸汽在喷嘴中的焓降不能过多 只有增大级的反动度 导致动叶焓降增大 3 级的焓降明显增大 焓降的变化大 4 各级的效率较低 特别是最后几级 效率降低更多 级内损失有喷嘴损失 动叶损失 余速损失 漏汽损失 叶轮摩擦损失等 蒸汽容积流量大 而通流面积受到一定限制 余速损失较大 低压级段处于湿蒸汽区 存在湿汽损失 且越往后湿汽损失越大 低压级的叶片搞 漏汽间隙所占比例小 同时蒸汽比容很大 漏汽损失很小 低压级蒸汽比容大 叶轮摩擦损失很小 低压级全周进汽 没哟部分进汽损失 3 中
6、压段 1 级内损失小 各级的效率高 级内损失有喷嘴损失 动叶损失 余速损失 漏汽损失 叶轮摩擦损失等 中压级有足够的叶片高度 叶高损失较小 全周进汽 没有部分进汽损失 漏汽损失较小 叶轮摩擦损失也较小 没有湿汽损失 级的余速动能一般都能被下一级利用 中压段各级的级内损失较小 效率高2 为了保证汽轮机通流部分的通畅 各级喷嘴和动叶的高度沿蒸汽流动方向是逐渐增大的 中压段各级的反动度介于高压段和低压段之间 且逐渐增大 各级段的工作特点总结 反应高 中 低压缸中损失大小不同的多级汽轮机的热力过程线 第二节多级汽轮机的损失 一 多级汽轮机的损失 外部损失 指的是发生在汽轮机内的 但不影响蒸汽状态的那些
7、损失 内部损失 指的是发生在汽轮机内的 但影响蒸汽状态 可以在热力过程线上表示出来的那些损失 1 机械损失 克服支持轴承和推力轴承的摩擦阻力 以及带动主油泵 调速器等消耗一部分有用功而造成的损失 2 外部漏汽损失 汽轮机主轴在穿出汽缸两端时 留有一定间隙 由于存在压差 在高压端总有部分蒸汽向外漏出 在低压端总有空气向里漏入 由此造成的能量损失 解决方法 轴封系统 3 进汽机构的节流损失 蒸汽流经自动主汽阀和调节汽阀后 由于阀门的节流作用 造成汽轮机理想焓降下降 形成的能量损失 进汽机构的压力降 影响因此 其大小与汽流速度 阀门型式 门芯型线及汽室形状等因此有关 减少损失的方法 为减少进汽机构节
8、流损失 一般需限制通过自动主汽阀和调节汽阀的流速 流速不超过40 60m s 并选用流动性能好的阀门结构 4 排汽管损失 汽轮机排汽经连接排汽缸和凝汽器的排汽管时 由于摩擦 涡流等形成的阻力而产生理想焓降下降 形成能量损失 影响因素 其大小与排汽管中汽流速度 排汽缸型线 结构有关 减少损失的方法 可将排汽缸做成具有扩压作用 利用乏汽本身动能来补偿排汽管中的压力降 安装导流板来减少流动阻力 多级汽轮机的进汽机构的节流损失和排汽管损失热力过程线 没有节流损失 汽轮机的理想焓降 有节流损失 汽轮机理想焓降 进汽机构的节流损失 二 多级汽轮机的热力过程线 图中 0点是第一级喷嘴前的蒸汽状态点 根据第一级的各项级内损失 可定出第一级的排汽状态点2 点 从而得到第一级的热力过程线 而第一级的排汽状态点又是第二级的进汽状态点 由右图可见 多级汽轮机的总的理想焓降为 Ht 考虑到各级做功能力的损失以及汽轮机在进汽端和排汽端得进汽机构节流损失和排汽管损失后 多级汽轮机的有效焓降为 Hi 因此 多级汽轮机的相对内效率为
