1、第三章 汽轮机在变工况下的工作,2,第一节 渐缩喷嘴的变工况 第二节 级与级组的变工况 第三节 配汽方式和调节级变工况 第四节 焓降、反动度的变化 第五节 轴向推力的变化 第六节 凝汽式汽轮机的工况图 第七节 初终参数对功率的影响,3,第一节 渐缩喷嘴的变工况,渐缩喷嘴的流量：,彭台门系数的近似公式：,4,喷嘴前后参数变化以后：,若参数变化前后都是临界流动：,又若初温不变：,5,喷嘴流量的图形表达（Stodola，1924）,6,第二节 级、级组的变工况,一、级前后压力与流量的关系 1、两种工况均为临界流动对于喷嘴，若不考虑初温变化，则流量与初压成正比。,对于动叶，若不考虑初温变化，则流量与动
2、叶前滞止压力成正比。,7,动叶流量与叶前压力有什么关系？,8,所以，动叶出现临界流动时，流量与p1成正比。 这时，流量与级前压力p0有什么关系？ 对喷嘴流量作类似的推导：,9,结论：不论临界流动发生在喷嘴还是动叶，流量都与级前压力成正比。2、两种工况均为亚临界流动,定义假想流量Ga，可写为：,10,则两个工况的流量比为：,经过简化：,为方便起见，*常略去。,11,二、级组压力与流量关系 级组：由前后串联、流量相等的若干级组成。 级组临界工况：级组中的某级达到临界。 级组亚临界工况：级组中的所有级未达到临界。 1、级组两个工况均为临界 对于级组中临界流动的第x个级：,对于亚临界流动的第x1个级：
3、,12,如此，所有级的流量与级前压力成正比。考虑初温有：2、级组两个工况均为亚临界 对每个级写出亚临界时压力、流量关系 迭代相加，有：,13,14,上面的结论称：弗留格尔公式（ Flugel ，1931）,三、弗留格尔公式的应用1、应用条件 1）通流面积固定 2）各级流量相同 3）均质流 4）级组45时精度高,15,2、应用 1）用于中间有比例抽汽量的多个级组,16,2）求通流面积变化 级组通流部分均匀结垢，当流量不变时，必须使初压力升高，由压力变化确定通流面积的变化：,在通流部分面积按比例变化时，将流量公式折算为单位面积流量进行计算。,17,汽轮机设计工况下蒸汽流量为132.6t/h，调节级
4、汽室压力为1.67MPa。当机组流量降为90t/h时，调节级汽室压力为多少？又压力级结垢后使通流面积减少5%，则在90t/h工况下调节级汽室压力是多少？,18,3）级数增、减情况下流量和压力关系 例如：凝汽式汽轮机共有10级，第6级因故障被迫拆除。试问拆除第6级后若流量仍为设计值，则调节级后压力变化多少？哪个级所受影响最大？下列级后压力：,第6级拆除后，第7级前压力不变。 分析调节级后第2级到第5级构成的级组：,19,分析第5级前后压差的变化：,调节级后压力变化幅度很小,问：级后压力降低，调节级应如何保持流量不变？,20,第三节 配汽方式和调节级变工况,一、喷嘴调节和调节级变工况 1、喷嘴配汽
5、,21,22,23,调节级的热力过程线调节级汽室参数调节级的相对内效率2、调节级压力与流量的关系 简化假定： 1）级后压力正比于流量 2）级的反动度为0 3）调节汽门顺序开启，无重叠度 4）全开调门后压力不变,24,压力随流量（综合开度）的变化,25,流量随综合开度的变化,26,调节级焓降的变化调节级的危险工况实际的调节级 1）调节级后温度阀点与t2 ，t2变小，p2？ 2）调节级反动度p1的变化 3）调门的重叠度与阀门的流量特性有关 4）喷嘴组前的压力,27,实际调节级的压力与流量（综合开度）关系,28,3、喷嘴调节的优缺点 1）全开调门后调节级的作功量大 2）有部分进汽损失 3）调节级汽室
6、温度变化大 4）第1调门全开时动叶受应力大二、节流配汽 1、节流效率因节流引起整机理想焓降减小 2、节流效率与背压的关系背压越低，节流效率越高 3、节流配汽的特点,29,三、配汽方式的比较 常见的配汽方式：喷嘴、节流、旁通,30,常见的汽轮机运行方式：定压、滑压定压运行：汽轮机主汽门前压力维持不变，此时汽轮机采用喷嘴配汽或节流配汽。滑压运行：汽轮机进汽门全开、或部分全开，同时维持阀位不变，初温不变（调节锅炉燃烧）。,31,不同配汽方式的比较 从三个方面比较：经济性、安全性、负荷响应速度,32,复合配汽方式 实际采用喷嘴调节时，常使第1、2个调门同步动作，第3、4个调门顺序开启。,33,随负荷上
7、升，采用：定压滑压定压 低负荷：采用定压，锅炉金属温度变化率较小，蒸汽初参数较高，循环热效率较高。 中间负荷：采用滑压方式，汽机金属温度变化小。 高负荷：采用喷嘴配汽，使汽机内效率提高。例：浙江北仑发电厂#2机（法国ALSTHOM 600MW机组）的配汽方式随负荷变化： 050时#1、#2、#3阀同步参与调节（定压节流）； 5094时#1、#2、#3阀全开（滑压运行）； 94100时#4阀开启并参与调节（定压喷嘴调节）。,34,例题：凝汽式汽轮机初参数16.7MPa，550C，设有4个调节级喷嘴组，喷嘴数依次为8、6、4、4。设计工况下4个调节汽门完全开启，额定流量为300t/h，此时调节级后
8、压力为10MPa。 假定调门开启无重迭度、调节级反动度为零，且全开调门的级相对内效率为0.7，调门部分开启的级相对内效率为0.65，调门全开时对应喷嘴组前的压力为15.88MPa。 试求机组流量为225t/h时各调门的流量分配，部分开启调门前的压力，调节级的状态点。,解：（1）调节级后压力,35,（2）判断全开调门后喷嘴组的状态,（3）求喷嘴组的临界流量,（4）求第3喷嘴组前的压力,36,（5）求调节级出口状态,混合后，h=3284.4kJ/kg。,37,第四节 焓降、反动度的变化,一、各级焓降的变化,如果初温变化小，则焓降主要取决于压比 压比增大，焓降减小；压比减小，焓降增大,38,1、凝汽
9、式汽轮机的中间级,因级的压比不变，故焓降也基本不变。负荷降低，调节级后温度降低，压力？图318,39,2、背压式汽轮机的中间级,pz/p0的影响 图319、320,40,3、末级 当流量减小，压比增大，焓降减小4、调节级二、各级反动度的变化焓降增大或减小，使汽流在喷嘴和动叶中的膨胀比例发生变化。对于亚音速流动的级，焓降减小，反动度增大； 对于超音速流动的级，焓降减小，反动度减小。,41,当级的焓降减小时，由速度三角形：,故级的焓降减小时，反动度增大，以保证流动顺畅。,42,设计反动度较大，焓降变化引起的反动度变化较小 设计反动度较小，焓降变化引起的反动度变化较大经验公式：,当动叶出口汽流超音速
10、时？,43,第五节 轴向推力的变化,一、冲动式汽轮机,节流调节的凝汽式汽轮机流量变化，末级焓降变化，其余级焓降不变，反动度不变压力与流量成正比，压差也与流量成正比所以：,44,调节级的轴向推力,45,背压式汽轮机的轴向推力流量增大，压力压差增大，焓降增大，反动度减小轴向推力不一定增大,46,第六节 凝汽式汽轮机的工况图,47,课堂练习,具有4个调门的喷嘴调节汽轮机，在调门顺序开启过程中，先开调门所通过的蒸汽量是否变化，为什么？汽轮机某级在制造装配中出现失误，该级各喷嘴的出口面积较设计值增大20。试问：在级焓降保持不变情况下，级的反动度和速度三角形是否发生变化？请画图说明。某多级凝汽式汽轮机，因故障使末级排汽压力上升，整机的焓降减小。试问：在调节级后压力保持不变情况下，由高压缸到低压缸，哪些级的焓降改变最大？哪些级的焓降基本不变？,48,课堂练习,已知某级的压比为0.3，原设计工况下喷嘴为亚音速流动。为增大机组出力，现将喷嘴改为超音速流动。问：1、反动度是增加了还是减小了？2、若新设计的喷嘴和动叶的出口气流角不变，则速度三角形有什么变化？请画图说明。,The End,
