3 多級汽輪機20140929汽輪機

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1、1重慶大學本科課程2014.09授課教師：陳艷容 2第三章第三章 多級汽輪機多級汽輪機第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失汽輪機裝置的效率多級汽輪機的損失汽輪機裝置的效率第三節(jié)級汽輪機的軸向推力及平衡方法第三節(jié)級汽輪機的軸向推力及平衡方法第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程3n多級汽輪機的特點多級汽輪機的特點（一） 多級汽輪機的特點 第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程(1) 為什么采用多級汽輪機 ? 1）提高熱效率和單機功率的需要 2）金屬材料的限制提高熱效率和單機功率提高循環(huán)初參數(shù)和降低終參數(shù)ih蒸汽的比焓降增大ih 很大ih假如在單一級中利用數(shù)值較大的會導致

2、什么樣的結果呢？1噴嘴出口汽流速度c 很大1(opopuxc最 佳 速 比)md 很大為保證較高的輪周效率u很大受金屬材料強度的限制采用多級汽輪機i采用多級來分擔 h,使整機具有較大的功率 使每一級都在最佳速比附近工作titiiPPHH4n多級汽輪機的特點多級汽輪機的特點（一） 多級汽輪機的特點新蒸汽 第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程新蒸汽高壓缸中壓缸高壓缸排汽，去再熱器再熱蒸汽低壓缸中壓缸排汽低壓缸進汽低壓缸排汽低壓缸排汽5一一. 多級汽輪機的特點多級汽輪機的特點 第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程n（二）多級汽輪機的優(yōu)越性（二）多級汽輪機的優(yōu)越性n

3、1多級汽輪機的循環(huán)熱效率大大提高多級汽輪機的循環(huán)熱效率大大提高n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)，因此循環(huán)熱效率大大提高。n2多級汽輪機的相對內(nèi)效率明顯提高多級汽輪機的相對內(nèi)效率明顯提高n3 3單位功率的投資和運行成本降低單位功率的投資和運行成本降低n4.4.便于新技術的采用便于新技術的采用6一一. 多級汽輪機的特點多級汽輪機的特點 第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程n（二）多級汽輪機的優(yōu)越性（二）多級汽輪機的優(yōu)越性n1多級汽輪機的循環(huán)熱效率大大提高多級汽輪機的循環(huán)熱

4、效率大大提高n2多級汽輪機的相對內(nèi)效率明顯提高多級汽輪機的相對內(nèi)效率明顯提高n（1） 多級汽輪機每一級承擔的焓降不必很大，可以保證各級都在最佳速比附近工作。使級的效率更高n（2）可以使每一級分配的比焓降，以及每一級的平均直徑dm和噴嘴出口高度ln都比較合理，減小葉高損失。n（3）多級汽輪機具有重熱現(xiàn)象重熱的利用，使級的效率更高n（4）在一定的條件下，多級汽輪機的余速動能可以全部或部分地被下一級利用。余速的利用，使級的效率更高n（5）多級汽輪機級的焓降較小，可以采用漸縮噴嘴，避免了采用難以加工、效率較低的縮放噴嘴。7一一. 多級汽輪機的特點多級汽輪機的特點 第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級

5、汽輪機的工作過程n（二）多級汽輪機的優(yōu)越性（二）多級汽輪機的優(yōu)越性n1多級汽輪機的循環(huán)熱效率大大提高多級汽輪機的循環(huán)熱效率大大提高n2多級汽輪機的相對內(nèi)效率明顯提高多級汽輪機的相對內(nèi)效率明顯提高n3 3單位功率的投資和運行成本降低單位功率的投資和運行成本降低n4. 4. 便于新技術的采用便于新技術的采用8一一. 多級汽輪機的特點多級汽輪機的特點 第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程n（三）多級汽輪機存在的問題（三）多級汽輪機存在的問題n（1）增加了一些附加的能量損失，如隔板漏汽損失、濕汽損失等。）增加了一些附加的能量損失，如隔板漏汽損失、濕汽損失等。n（2）由于級數(shù)多，相應地

6、增加了機組的長度和質量。）由于級數(shù)多，相應地增加了機組的長度和質量。n（3）由于新蒸汽和再熱蒸汽溫度的提高，多級汽輪機高中壓缸前面）由于新蒸汽和再熱蒸汽溫度的提高，多級汽輪機高中壓缸前面若干級的工作溫度較高，故對零部件的金屬材料要求高了。若干級的工作溫度較高，故對零部件的金屬材料要求高了。n（4）級數(shù)增加，零部件增多，使多級汽輪機的結構更為復雜。）級數(shù)增加，零部件增多，使多級汽輪機的結構更為復雜。n總的來說，多級汽輪機的優(yōu)越性遠大于其存在的不足，因此在工業(yè)中總的來說，多級汽輪機的優(yōu)越性遠大于其存在的不足，因此在工業(yè)中得到了廣泛的應用。得到了廣泛的應用。9l 多級汽輪機有沖動式和反動式兩種。國產(chǎn)

7、100MW、125MW、200MW汽輪機都是沖動式多級汽輪機；國產(chǎn)300MW汽輪機則是反動式汽輪機。多級汽輪機通常采用噴嘴調(diào)節(jié)（控制進汽量），稱之為調(diào)節(jié)級調(diào)節(jié)級，其余的級稱為壓力級壓力級。中小型汽輪機，通常采用雙列級作為調(diào)節(jié)級，大功率汽輪機多用單列級單列級作為調(diào)節(jié)級。 l 蒸汽進入汽輪機各級膨脹作功，壓力和溫度逐級降低，比容不斷增加。因此，通流部分尺寸逐級增大，特別是在低壓部分，平均直徑增加很快。即葉片的高度越來越長。 l 由于受到材料強度的限制，葉片不可能太長，故大型汽輪機都采用多排汽口多排汽口。如國產(chǎn)200MW汽輪機，設計為三排汽口和兩排汽口；國產(chǎn)300MW汽輪機采用兩排汽口。 第一節(jié)第一

8、節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程一一. 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程 1.多級汽輪機工作過程的基本特點10 第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程一一. 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程 11 第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程一一. 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程 2. 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程 ：蒸汽在多級汽輪機中膨脹作功過程和在級中的膨脹作功過程一樣。作功過程是重復的，但參數(shù)是變化的。12 第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程一一. 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程 高

9、、中、低級段（或高、中、低壓缸）高、中、低級段（或高、中、低壓缸）2. 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程 ：蒸汽在多級汽輪機中膨脹作功過程和在級中的膨脹作功過程一樣。作功過程是重復的，但參數(shù)是變化的。沿蒸汽的流動方向沿蒸汽的流動方向13 第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程二二.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另外，當采用部分進汽方式增加葉片高度時，另外，當采用部分進汽方式增加葉片高度時，在選取葉片高度和部分進汽度這兩個參數(shù)時，需要綜合優(yōu)化，以獲得最高的效率。小小小小小topmhcxudGv11)(變化小變化小變化小tmhdv （一）高壓段（一）高

10、壓段（1）（2）（3）m太大引起葉片頂部漏汽量增大14 第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程二二.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 （一）高壓段（一）高壓段（1）（2）（3）（4 4）采用全三維彎扭葉片技術，大大降低端部的二次流損失，同時通過新型汽封減少漏汽。采用全三維彎扭葉片技術，大大降低端部的二次流損失，同時通過新型汽封減少漏汽。15 第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程二二.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高壓缸的工作過程高壓缸的工作過程 新蒸汽（從過熱器來）排汽（到再熱器去）沿蒸汽流動方向，逐級做功16 第一節(jié)

11、第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程二二.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END 8（二）低壓級段（低壓缸）（二）低壓級段（低壓缸）例如：600MW汽輪機中流經(jīng)最末級的蒸汽體積流量約為流經(jīng)第一級的800倍，而在低壓缸最后5級中的體積流量就增大50倍左右。 （1）各級之間變化劇烈。各級之間變化劇烈。 （2）由于各級之間平均直徑變化急劇，葉片很長，設計應使子午面輪廓線的流線光滑，并逐級加大出口汽流角，且徑高比小，故均采用扭曲葉片。 （3）17 第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程二二.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END 8（

12、二）低壓級段（低壓缸）（二）低壓級段（低壓缸） （1）各級之間變化劇烈。各級之間變化劇烈。 （2） （3） （4）18 第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程二二.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 （一）中壓段（一）中壓段（1）（2）各級的平均直徑變化比較平緩各級的平均直徑變化比較平緩（3）（4）19 第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程二二.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中壓段中壓段2020 第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程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21前一級的排汽狀態(tài)

13、點，就是下一級的進汽狀態(tài)點。把各點連接起來，就是多級汽輪機的熱力過程曲線。整個熱力過程曲線由三部分所組成：進汽機構的節(jié)流過程，各級實際膨脹過程, 排汽管道的節(jié)流過程。tHiH 第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程cp三、多級汽輪機的熱力過程曲線三、多級汽輪機的熱力過程曲線),(000tpA 調(diào)節(jié)級前的蒸汽狀態(tài)點為tH 汽輪機總理想焓降為 排汽壓力cp由于進汽機構的節(jié)流損失和排汽機構的壓力損失 調(diào)節(jié)級噴嘴前的實際狀態(tài)點為0A 排汽壓力為cp 總的理想焓降為整機有效焓降為tHtHcp0A0A1A為第一級的排汽狀態(tài)點， 第二級的進汽狀態(tài)點iH排汽汽機構節(jié)流過程各級實際膨脹過程進汽機

14、構節(jié)流過程22（1）重熱現(xiàn)象 在在h-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，隨著溫度增加，等壓線是壓線是呈擴散形呈擴散形。因此，在。因此，在h-s 圖上的兩條等壓線圖上的兩條等壓線之間的距離（之間的距離（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增，能使后一這樣一來，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，使后一級的進汽溫度升高，即在后一級汽本身，使后一級的進汽溫度升高，即在后一級得到了利用得到了利用這就是多級汽輪機的這就是多級汽輪機的重熱現(xiàn)象重熱

15、現(xiàn)象。 第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程二二. 多級汽輪機的重熱現(xiàn)象多級汽輪機的重熱現(xiàn)象1. 重熱現(xiàn)象與重熱系數(shù)3p2p23 第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程二二. 多級汽輪機的重熱現(xiàn)象多級汽輪機的重熱現(xiàn)象1. 重熱現(xiàn)象與重熱系數(shù)u重熱現(xiàn)象的解釋132Tp ,th從 做等熵膨脹到其理想焓降為21,p T2th 21,p T21132,Tp ,tTh實際過程存在損失于是第二級的實際初始參數(shù)為 p從 做等熵膨脹到其理想焓降為21,p T2th平行線22tthh 2th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，在后一級得到了利用24

16、n由于重熱現(xiàn)象而增加的理想焓降占汽輪機理想由于重熱現(xiàn)象而增加的理想焓降占汽輪機理想焓降的比例稱為重熱系數(shù)，焓降的比例稱為重熱系數(shù)，用表示。可見：二二. . 重熱系數(shù)重熱系數(shù)1.重熱現(xiàn)象與重熱系數(shù)（2）重熱系數(shù)由于等壓線是呈擴散形，所以：以上各式相加得：0tittHHH1122,.,tttttntnhhhhhh 第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程則上式寫成252. 重熱現(xiàn)象與效率重熱現(xiàn)象與效率設各級內(nèi)效率相等，用（ ）表示，則各級有效焓降為：sri11tsriihh22tsriihh，tnsriinhh相加得 第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程26而整機的

17、內(nèi)效率為：1(1)(1)nijsjTsiritririttthHHHHH由于 0，所以 ，即整機的內(nèi)效率大于各級平均內(nèi)效率。結論：結論：1）整機的內(nèi)效率大于各級平均內(nèi)效率2）決不能誤認為越大越好。因為增大，是以增加損失為代價的，而重熱只能回收損失其中的一小部分。大會使整機的內(nèi)效率降低。3）提高汽輪機效率的根本途徑是提高各級的相對內(nèi)效率。sriTri 第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程2. 重熱現(xiàn)象與效率重熱現(xiàn)象與效率273. 重熱系數(shù)的計算重熱系數(shù)的計算通常，重熱系數(shù)通常，重熱系數(shù) = 0.03 0.08 ，其大小與下列因素有關：，其大小與下列因素有關：1) 和級數(shù)有關，級

18、數(shù)多，和級數(shù)有關，級數(shù)多，大；大；2) 與各級內(nèi)效率有關，級內(nèi)效率低，則與各級內(nèi)效率有關，級內(nèi)效率低，則大；大；3) 與蒸汽狀態(tài)有關，過熱區(qū)與蒸汽狀態(tài)有關，過熱區(qū)大，濕汽區(qū)大，濕汽區(qū)小。小。一般用經(jīng)驗公式計算重熱系數(shù)一般用經(jīng)驗公式計算重熱系數(shù) 其中，其中，k-修正系數(shù)，過熱區(qū)修正系數(shù)，過熱區(qū) k = 0.2；濕汽區(qū)；濕汽區(qū) k = 0.12；部分在過熱區(qū)，部分；部分在過熱區(qū)，部分在濕汽區(qū)在濕汽區(qū) k = 0.140.18。zzHktri1187. 4)1 ( 第一節(jié)第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程多級汽輪機的工作過程28 汽輪機除了各級級內(nèi)損失之外，還有進、排汽管道的節(jié)流損失，前后端軸封的漏汽輪機

19、除了各級級內(nèi)損失之外，還有進、排汽管道的節(jié)流損失，前后端軸封的漏汽損失，機械損失。汽損失，機械損失。一一. 前后端軸封的漏汽損失前后端軸封的漏汽損失1. 漏汽原因：漏汽原因：n由于結構的要求，汽輪機由于結構的要求，汽輪機大軸必須從汽缸內(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。這樣，大并支持在軸承座上。這樣，大軸和汽缸之間必須留有一定的間隙。軸和汽缸之間必須留有一定的間隙。n汽缸的高壓端，缸內(nèi)蒸汽壓力大于大氣壓力，蒸汽必然要汽缸的高壓端，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。 這樣就這樣就減少了作功蒸汽量減少了作功蒸汽量 ， 降低了機組的經(jīng)濟性。降低了機組的

20、經(jīng)濟性。 n在機組的排汽端，缸內(nèi)為真空運行，蒸汽壓力低于大氣壓力，外界的在機組的排汽端，缸內(nèi)為真空運行，蒸汽壓力低于大氣壓力，外界的空氣將通過間空氣將通過間隙流入汽缸內(nèi)隙流入汽缸內(nèi)，破壞真空，也會降低機組的經(jīng)濟性。，破壞真空，也會降低機組的經(jīng)濟性。第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率292. 減少漏汽的措施：減少漏汽的措施： 第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率l 裝在汽輪機高壓端的汽封稱為裝在汽輪機高壓端的汽封稱為前軸封前軸封，作用是為了減少高溫高壓蒸汽從汽，作用是為了減少高溫高壓蒸汽從汽缸內(nèi)缸內(nèi)向外泄漏向外泄漏；l 裝在汽輪機低壓

21、端的汽封稱為裝在汽輪機低壓端的汽封稱為后軸封后軸封，它的作用是為了防止外界空氣，它的作用是為了防止外界空氣漏漏向汽缸向汽缸，保，保 證汽缸內(nèi)的真空度。證汽缸內(nèi)的真空度。 l 對于多缸汽輪機，每個缸的兩端都有軸封。對于多缸汽輪機，每個缸的兩端都有軸封。30第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率31（一）軸封系統(tǒng)（一）軸封系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率(1) 作用作用 確保汽輪機軸端和汽輪機進汽閥（主汽閥、調(diào)節(jié)閥）閥桿端部處的嚴密性，確保汽輪機軸端和汽輪機進汽閥（主汽閥、調(diào)節(jié)閥）閥桿端部處的嚴密性，收集利用汽輪機軸封、進汽閥桿的

22、漏氣，收集利用汽輪機軸封、進汽閥桿的漏氣，防止蒸汽向外泄露以及空氣漏人低壓防止蒸汽向外泄露以及空氣漏人低壓汽缸內(nèi)汽缸內(nèi).(2) 組成組成 軸封、軸封冷卻器及軸封風機、軸封蒸汽壓力和溫度調(diào)節(jié)器，壓力調(diào)節(jié)閥、軸封、軸封冷卻器及軸封風機、軸封蒸汽壓力和溫度調(diào)節(jié)器，壓力調(diào)節(jié)閥、減溫器以及相連的管道、閥門等。減溫器以及相連的管道、閥門等。(3) 特點特點 軸封分成多段多室，與軸封分成多段多室，與大氣環(huán)境接近的腔室的壓力大氣環(huán)境接近的腔室的壓力由抽汽器或風機維持略由抽汽器或風機維持略低于大氣壓力，緊鄰腔室的壓力低于大氣壓力，緊鄰腔室的壓力由壓力調(diào)節(jié)器維持由壓力調(diào)節(jié)器維持高于大氣壓力高于大氣壓力，從而保證蒸

23、，從而保證蒸汽不外泄、空氣不內(nèi)漏。汽不外泄、空氣不內(nèi)漏。(4) 軸封系統(tǒng)根據(jù)其功能又可分為軸封軸封系統(tǒng)根據(jù)其功能又可分為軸封供汽、軸封漏氣和軸封回汽三個部分。供汽、軸封漏氣和軸封回汽三個部分。 32二二. 軸封系統(tǒng)軸封系統(tǒng)第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失多級汽輪機的損失高高負荷運行時，低壓軸封的供汽負荷運行時，低壓軸封的供汽來自于來自于高壓軸封的漏汽，高高壓軸封的漏汽，高壓漏汽經(jīng)噴水減溫后進入低壓軸封；壓漏汽經(jīng)噴水減溫后進入低壓軸封；啟動或啟動或低負荷時，軸封汽由低負荷時，軸封汽由外部提供。外部提供。優(yōu)點：系統(tǒng)簡單；優(yōu)點：系統(tǒng)簡單；缺點：不能充分冷卻高、中壓缸高溫軸端。缺點：不能充分冷卻高、中壓

24、缸高溫軸端。2 外供汽式軸封系統(tǒng)外供汽式軸封系統(tǒng)軸封的供汽來自于輔助蒸汽系統(tǒng)，部分漏汽被引至低壓加熱器。軸封的供汽來自于輔助蒸汽系統(tǒng)，部分漏汽被引至低壓加熱器。優(yōu)點：低溫輔助蒸汽對高、中壓段高溫軸端起到冷卻作用；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。缺點：系統(tǒng)復雜。1自密封式軸封系統(tǒng)自密封式軸封系統(tǒng)125 1 000 MW等級的汽輪機組多數(shù)采用自密封系統(tǒng), 100 MW以下等級的汽輪機組有的采用外部供汽的汽封系統(tǒng),也有的采用自密封系統(tǒng), 當高壓端軸封漏汽量能滿足低壓端軸封供汽時, 可做到自密封。33A2、B1、C3的漏氣去的漏氣去5號加熱器號加熱器高壓缸第高壓缸第

25、7級抽汽和級抽汽和C2漏氣去漏氣去3號加熱器號加熱器600MW凝汽式汽輪機軸封系統(tǒng)流程圖凝汽式汽輪機軸封系統(tǒng)流程圖（汽輪機啟動或低負荷運行時）（汽輪機啟動或低負荷運行時）A1腔室腔室(高壓缸內(nèi)缸前軸封高壓缸內(nèi)缸前軸封)的大部的大部分漏氣排入高壓缸內(nèi)、外缸夾層分漏氣排入高壓缸內(nèi)、外缸夾層C1腔室腔室(中壓缸前軸封中壓缸前軸封)的漏氣的漏氣大部分排入中壓缸內(nèi)、外缸夾層大部分排入中壓缸內(nèi)、外缸夾層最外側的腔室，通過軸封冷卻器、軸封風機維持微真空最外側的腔室，通過軸封冷卻器、軸封風機維持微真空34600MW凝汽式汽輪機軸封系統(tǒng)流程圖凝汽式汽輪機軸封系統(tǒng)流程圖（進汽調(diào)節(jié)閥全關時）（進汽調(diào)節(jié)閥全關時）35

26、自密封系統(tǒng)實例分析自密封系統(tǒng)實例分析 36圖1為欽州燃煤電廠一期工程汽封系統(tǒng)圖。欽州燃煤電廠1、2 號機組均采用東方汽輪機廠N600- 24. 2/ 566/ 566型凝汽式汽輪機，兩臺機組于2007年7月、1 1 月相續(xù)并網(wǎng)發(fā)電。自密封汽封系統(tǒng)的三個汽封蒸汽供汽站分別來自主蒸汽、輔助蒸汽和低溫再熱蒸汽。機組抽真空階段由輔助蒸汽供汽，壓力維持在約0. 122 Mpa，溫度為50； 機組沖轉到低負荷階段，由輔助蒸汽和低溫再熱蒸汽聯(lián)合供汽，維持供汽母管壓力維持在約0. 122 Mpa；機組在5% 60% 負荷時， 由主蒸汽和低溫再熱蒸汽聯(lián)合供汽, 維持供汽母管壓力約在0. 123 0. 127 M

27、pa；負荷增加至大約60%時， 高中壓缸軸封第二段漏汽量與低壓缸軸封需要的供汽量達到平衡，形成自密封狀態(tài)； 當汽封供汽母管壓力升至0.129 MPa 時，溢流閥自動打開，多余蒸汽溢流去8 號低壓加熱器，當8 號低加因滿水、抽汽管溫度超高或其他原因停運時，蒸汽溢流去凝汽器，低負荷下，汽封排汽溫度超過低加允許值時，也溢流去凝汽器?？紤]轉子的材料承溫能力及壽命，冷態(tài)啟動時防止轉子反復受大溫差引起熱疲勞裂紋，供汽溫度應控制在150260，熱態(tài)啟動時轉子溫度較高，為了防止軸端冷卻，出現(xiàn)較大負脹差，供汽溫度要高一些，一般在208 375，極熱態(tài)啟動時，可采用主汽供汽。若輔汽溫度超汽機廠的汽封供汽允許值，設

28、計時應注意在輔汽站前加減溫器。為了靈活可靠的控制供汽母管壓力并維持壓力穩(wěn)定，供汽站及溢流站調(diào)門采用氣動執(zhí)行機構， 隔斷門采用電動執(zhí)行機構， 并納入自動化控制系統(tǒng)。37 高壓側與外界壓差大，設置的汽封齒數(shù)較多，軸封分段較多，高壓側與外界壓差大，設置的汽封齒數(shù)較多，軸封分段較多，每段軸徑可不同，兩段之間設腔室每段軸徑可不同，兩段之間設腔室（4） 軸封系統(tǒng)的設計思路軸封系統(tǒng)的設計思路第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率38汽封的主要形式：齒形汽封汽封的主要形式：齒形汽封(1) (1) 齒形汽封的結構：齒形汽封的結構： 現(xiàn)代汽輪機中常見的軸封是齒形軸封，它是由許多固定在汽

29、現(xiàn)代汽輪機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，使兩者之間保持一對應，使兩者之間保持一 較小的間隙較小的間隙 ，以形成許多汽封齒隙。，以形成許多汽封齒隙。而兩齒之間形成一個環(huán)形汽室。而兩齒之間形成一個環(huán)形汽室。（二）（二） 齒形汽封的工作原理齒形汽封的工作原理 第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率39 (2)減少漏汽的途徑：減少漏汽的途徑：當漏汽通過軸封時，依次逐個通過這些齒隙和當漏汽通過軸封時，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

30、程來確定。為了減少漏汽量，可以通環(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：減少齒隙面積過：減少齒隙面積A、汽流速度、汽流速度C 和增大比容和增大比容V 等辦法來實現(xiàn)。等辦法來實現(xiàn)。vCAGll第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失多級汽輪機的損失比容比容是蒸汽流動狀態(tài)來決定，不可任意改變是蒸汽流動狀態(tài)來決定，不可任意改變面積面積 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是由大軸的強是由大軸的強度確定。為了保證安全，間隙度確定。為了保證安全，間隙 不能太小不能太小(一般一般 = 0.3 0.6 mm) 。 太小，太小，可能使大軸與軸封片摩擦，造成大軸彎曲

31、可能使大軸與軸封片摩擦，造成大軸彎曲 ， 引起機組振動。引起機組振動。 、lllddA(汽流速度汽流速度C。汽流速度。汽流速度C取取決于軸封齒兩側的壓力差，決于軸封齒兩側的壓力差，所以所以減小軸封齒兩側的壓力減小軸封齒兩側的壓力差是減少軸封漏汽量的主要差是減少軸封漏汽量的主要措施措施。40(3) 齒形軸封的工作原理齒形軸封的工作原理： 蒸汽通過一環(huán)形齒隙時，由于通道面積減小，速度增加，壓力從po降到p1。 但是蒸汽進入兩齒間的環(huán)形汽室時，通道面積突然增大，速度降低。由于渦流和碰撞，蒸汽動能被消耗而轉變成熱量，使蒸汽焓值又回到原值。即蒸汽通過軸封齒隙為一節(jié)流過程。 其后，蒸汽每通過軸封一齒隙時，

32、都重復這一過程，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，從而達到降低漏汽速度，減小漏汽量的作用。 第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率環(huán)形齒隙環(huán)形汽室41(3) 齒形軸封的工作原理齒形軸封的工作原理：蒸汽每通過軸封一齒隙時，壓力不斷降低，容積不斷擴大，而流量是相同的。根據(jù)連續(xù)性方程，則流速是越來越大的，其比焓降也越來越大。第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率從a點到b點（蒸汽在環(huán)形齒隙中流動）等熵膨脹，壓力從po降到p1，速度增加從b點到c點（蒸汽在環(huán)形汽室中流動）壓力

33、p1不變，速度降低，蒸汽動能轉變?yōu)闊崮?，重新加熱蒸汽，使蒸汽焓值又回到原值將bdfh各點連成的曲線稱為芬諾曲線。 cdab42(3) 齒形軸封的工作原理齒形軸封的工作原理：第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率 bdfh各點連成的曲線稱為各點連成的曲線稱為芬諾曲線。芬諾曲線。當汽封中最后一個齒隙的壓比小于臨界當汽封中最后一個齒隙的壓比小于臨界壓比時，壓比時，該處的蒸汽速度達到臨界速度，該處的蒸汽速度達到臨界速度，汽封的漏氣量達到最大，汽封的漏氣量達到最大，前面各齒隙處的前面各齒隙處的蒸汽速度必然都小于臨界速度。蒸汽速度必然都小于臨界速度。當汽封中最后一個齒隙的壓比大

34、于臨界當汽封中最后一個齒隙的壓比大于臨界壓比時，壓比時，各齒隙處的蒸汽速度都小于臨界各齒隙處的蒸汽速度都小于臨界速度。速度。由此可知：由此可知：434. 軸封漏汽量計算軸封漏汽量計算 為了計算軸封漏汽量，這里作兩個假設： 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； 2 ）假定軸封各齒隙的面積都相同。 蒸汽在軸封間隙中流動時，汽流速度逐級增加。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。所以，蒸汽在軸封間隙中的最大速度是臨界速度，這一速度只可能在軸封最后一齒中達到。這樣，蒸汽在軸封間隙中的流動可能產(chǎn)生兩種情況： 1 ）蒸汽在軸封各齒隙中的流動均小于臨界速度均小于臨界速

35、度； 2 ）蒸汽在軸封最后一齒隙中達到臨界速度，而在以前各齒中其汽流速度均小于臨界速度 。 END 9第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率44（1 1）蒸汽在軸封最后一齒隙中流速低于臨界速度時）蒸汽在軸封最后一齒隙中流速低于臨界速度時 若已知軸封前后蒸汽壓力為 ，軸封間隙為 ，軸封齒數(shù)為z ，高低齒間隙處的直徑分別為 d1,d2 二者相差小， 用平均半徑 ，則軸的齒隙面積 。則通過軸封的漏汽量可用下式計算： 從上式可知，當軸封前后蒸汽壓力確定后，增加軸封齒數(shù)，可減少漏汽 量 。zpp 、0)(2121dddllldA 00220 vpzppAGlzll4. 軸封漏

36、汽量計算軸封漏汽量計算第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率45（2 2）蒸汽在軸封最后一齒隙中流速達到臨界速度時）蒸汽在軸封最后一齒隙中流速達到臨界速度時 根據(jù)上述公式分析，當蒸汽在軸封最后一齒隙中流速達到臨界速度，而在此之前的各齒中，汽流速度均小于臨界速度的情況下，其漏汽量可計算：02120 ) 1(RTzppAGzlll而蒸汽在最后一齒隙中流速達到臨界速度,其流量為臨界流量，因此應按臨界流量公式進行計算，即 根據(jù)連續(xù)性，兩種流量應相等，則：4. 軸封漏汽量計算軸封漏汽量計算第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率01)1()1( ,)

37、12(RTpkkAGzkkllcrl46（3 3）臨界狀態(tài)判別式）臨界狀態(tài)判別式 當蒸汽在軸封最后一齒隙中流速達到臨界速度時，則該齒前后壓力比 0.546。則可得到臨界狀態(tài)判別式： 即當 時，則說明最后一齒達到臨界速度；反之，若 ，則說明最后一齒未達到臨界速度。當判別之后，分別計算其漏汽量。1/zzpp25. 182. 00lzzpp25. 182. 00lzzpp25. 182. 00lzzpp軸封最后一齒隙中流速達到臨界時，漏汽量為：第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率47（4 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算式

38、中，考慮軸封結構的影響。需要乘以一個流量系數(shù)。不同結構的軸封，其流量系數(shù)可從圖3-7中查得。 * 對于光軸汽封光軸汽封 (平齒齒封）平齒齒封），其流量的計算，則要從圖3-8中查取一個修正系數(shù)K1，用此系數(shù)乘以用上述方法計算而得到的軸封漏汽量，即 1lGKG軸封最后一齒隙中流速達到臨界時，漏汽量為：蒸汽在軸封最后一齒隙中流速低于臨界速度時蒸汽在軸封最后一齒隙中流速低于臨界速度時第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率48流量系數(shù)較小0.70.8第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率1234567723564149（5）（5）第二節(jié)第二節(jié) 多級

39、汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率50（6）第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率5151第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失多級汽輪機的損失（7）布萊登汽封）布萊登汽封自由狀態(tài)下的布萊登汽封進汽槽布萊登汽封的結構特征1、取消了傳統(tǒng)汽封背部的板式壓簧3、加大了汽封“脖頸”處與汽封槽的間隙2、在汽封的圓周方向加裝4支螺旋壓縮彈簧進汽槽4、在汽封的進汽側增加進汽槽5252第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失多級汽輪機的損失汽封設計工作間隙為0.350.05mm自由狀態(tài)下的布萊登汽封布萊登汽封的工作原理及工作過程布萊登汽封的工作原理及工作過程工作狀態(tài)下的布萊登汽封布萊登

40、汽封受力分布 在汽輪機停機狀態(tài)下，汽封在彈簧力的作用下，處于張開狀態(tài)。此時，汽封與轉子的間隙為最大狀態(tài)。 當汽輪機啟動后，蒸汽進入到缸內(nèi)。在汽封進汽側及出汽側蒸汽壓差的作用下，汽封出汽側脖頸處與汽封槽道貼合，這樣，就在汽封的背部與汽封槽道形成一半封閉“腔室”，蒸汽順進汽槽進入該“腔室”。5353第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失多級汽輪機的損失汽封設計工作間隙為0.350.05mm自由狀態(tài)下的布萊登汽封工作狀態(tài)下的布萊登汽封布萊登汽封受力分布布萊登汽封的工作原理及工作過程布萊登汽封的工作原理及工作過程 隨著汽輪機通流部分蒸汽進入量的增加，作用于汽封弧段背部的關閉力克服作用于汽封齒側的開啟力及摩擦力

41、，汽封弧塊在關閉力的作用下逐級關閉，并最終實現(xiàn)汽封塊的關閉，使汽封齒與轉子的徑向間隙減到最小值，并予以保持。5454第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失多級汽輪機的損失汽封設計工作間隙為0.350.05mm自由狀態(tài)下的布萊登汽封工作狀態(tài)下的布萊登汽封布萊登汽封受力分布布萊登汽封的工作原理及工作過程布萊登汽封的工作原理及工作過程 當機組停機時，由于進入的蒸汽量少，相應進入汽封弧段背部的蒸汽量也少，作用于汽封弧段背部的關閉力就小，當蒸汽流量減少到3%30%時，汽封塊在開啟力的作用下，各汽封處于張開狀態(tài)，遠離轉子，使汽封齒與轉子的徑向間隙保持在較大狀態(tài)（最大值為汽封退讓隙與機組正常運行時的汽封徑向間隙之和

42、。汽封退讓間隙1.82.0mm）。5555第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失多級汽輪機的損失汽封設計工作間隙為0.350.05mm自由狀態(tài)下的布萊登汽封工作狀態(tài)下的布萊登汽封布萊登汽封受力分布布萊登汽封的工作原理及工作過程布萊登汽封的工作原理及工作過程 綜上，布萊登汽封通過汽封弧段的自動開啟和關閉，實現(xiàn)了在機組啟、停機過程中汽封與轉子的徑向間隙可調(diào)，避免了由于振動產(chǎn)生的動靜碰磨，在機組正常運行中汽封與轉子的徑向間隙始終保持在較小的范圍內(nèi)，即設計值的下限。5656第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失多級汽輪機的損失 通過停機過程中的張開狀態(tài)和過臨界轉速后的閉合狀態(tài)，有效避免汽封與轉子的動靜碰磨，并使汽封在

43、機組運行過程中始終與轉子保持最小工作間隙。57第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率二二. 汽輪機進、排汽機構的損失汽輪機進、排汽機構的損失 汽輪機在啟動、停機和負荷變化時，通過控制調(diào)節(jié)汽閥的開度來改變汽輪汽輪機在啟動、停機和負荷變化時，通過控制調(diào)節(jié)汽閥的開度來改變汽輪機的蒸汽流量或蒸汽參數(shù)（或同時改變兩者）。機的蒸汽流量或蒸汽參數(shù)（或同時改變兩者）。 汽輪機必須有汽輪機必須有進汽機構進汽機構和和排汽管道排汽管道。進汽機構由主汽閥、調(diào)節(jié)閥、導汽管和。進汽機構由主汽閥、調(diào)節(jié)閥、導汽管和蒸汽室組成。排汽機構是一個擴散形的排汽管所構成。蒸汽在這些部件中流動蒸汽室組成。排汽

44、機構是一個擴散形的排汽管所構成。蒸汽在這些部件中流動必然存在損失，將使機組的效率下降。主要損失包括兩個方面：必然存在損失，將使機組的效率下降。主要損失包括兩個方面： 蒸汽從末級動葉出口，經(jīng)排汽缸流至凝汽器，為克服汽蒸汽從末級動葉出口，經(jīng)排汽缸流至凝汽器，為克服汽流的摩擦和渦流，必須要有合理的壓力降。流的摩擦和渦流，必須要有合理的壓力降。進汽壓力損失進汽壓力損失排汽壓力損失排汽壓力損失蒸汽進入汽輪機工作級前必須先經(jīng)過主汽閥、調(diào)節(jié)閥和蒸汽進入汽輪機工作級前必須先經(jīng)過主汽閥、調(diào)節(jié)閥和蒸汽室，由于沿程阻力和局部阻力等原因，產(chǎn)生壓力損蒸汽室，由于沿程阻力和局部阻力等原因，產(chǎn)生壓力損耗。其中主汽閥和調(diào)節(jié)閥

45、的損耗最為嚴重。耗。其中主汽閥和調(diào)節(jié)閥的損耗最為嚴重。由于通過這些部件時蒸汽的散熱損失可忽略，因此這些壓力損失的近似為一由于通過這些部件時蒸汽的散熱損失可忽略，因此這些壓力損失的近似為一個等個等比焓節(jié)流過程比焓節(jié)流過程，即，即壓力降低，但比焓值不變壓力降低，但比焓值不變。58第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率1th2th2th 2th1 th0p0prprp rp1 th2thspcpspcp3th3th2thtchhs一次中間再熱汽輪機的熱力過程線一次中間再熱汽輪機的熱力過程線進汽機構壓力損失中壓聯(lián)合進汽壓力損失低壓部分進汽壓力損失排汽壓力損失再熱管道及再熱器

46、壓損59第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率1 th2th2th 2th1 th0p0prprp rp1 th2 thspcpspcp3th3th3 thtchhs一次中間再熱汽輪機的熱力過程線一次中間再熱汽輪機的熱力過程線ssspppps)03. 002. 0(rrrppppr1 . 01、進汽機構壓損：、進汽機構壓損：高壓缸理想比焓降損失值為：高壓缸理想比焓降損失值為：333ttthhh2、再熱管道及再熱器壓損：、再熱管道及再熱器壓損：111ttthhh3、中壓聯(lián)合進汽閥壓損：、中壓聯(lián)合進汽閥壓損：rpppprrr02. 0 000)05. 003. 0( 0

47、pppp低壓缸理想比焓降損失值為：低壓缸理想比焓降損失值為：222ttthhh4、低壓缸進汽導管壓損：、低壓缸進汽導管壓損：中、低壓缸理想比焓降損失值為：中、低壓缸理想比焓降損失值為：（一）進汽壓力損失計算（一）進汽壓力損失計算蒸汽在進汽機構中的壓力損失和管道長短、閥門蒸汽在進汽機構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。通常，當閥型線、蒸汽室形狀及汽流速度有關。通常，當閥門全開時，汽流速度為（門全開時，汽流速度為（40 60）m / s。60第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率1 th2th2th 2th1 th0p0prprp rp1 th

48、2 thspcpspcp3 th3th2 thtchhs一次中間再熱汽輪機的熱力過程線一次中間再熱汽輪機的熱力過程線2、排汽壓損：、排汽壓損：中、低壓壓缸理想比焓降損失值為：中、低壓壓缸理想比焓降損失值為：（二）排汽壓力損失計算（二）排汽壓力損失計算2100excccCpppp 22ttchhht式中，阻力系數(shù)，一般取=0.050.1；100m/s80exC排汽管中的汽流速度對于凝汽機，對于背壓機，60m/s40exCexC排汽壓力損失主要取決于流速的大排汽壓力損失主要取決于流速的大小、排汽管道的型線結構等原因小、排汽管道的型線結構等原因6162三三. 機械損失機械損失 汽輪機在工作時，要克服

49、支持軸承、推力軸承的摩擦阻力，還要帶動主油泵和調(diào)速系統(tǒng)工作，必然要消耗一部分功率。通常，用機械損失來描述。汽輪機的機械損失一般用機械效率來計算。這樣， 式 中 ， 分別為汽輪機的內(nèi)功率、軸端功率； 為機械損失，對于同一臺機組，由于轉速為常數(shù)，所以近似為常數(shù)。immmiiPPPPP,imP PmP第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率63 火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程，要經(jīng)過一系列的能量轉換之后，最后才能將礦物燃料礦物燃料的化學能轉變?yōu)殡娔堋Ｔ谶@些轉換過程中，要用各種效率來描述整個能量轉換過程中的完善程度 。第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率汽

50、輪機性能的評價指標相對效率： 以整機的理想焓降為基礎，不考慮循環(huán)熱效率絕對效率：以單位質量蒸汽在鍋爐中的吸熱量為基礎 ，即要考慮循環(huán)熱效率四、汽輪機裝置的效率及熱經(jīng)濟性指標64iiritthPhP第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率汽輪機的相對內(nèi)效率是考慮了機組進出口管道的壓力損失和各級內(nèi)能的 。汽輪機的相對內(nèi)效率是衡量汽輪機內(nèi)能量轉換完善程度的重要指標。它是整機的有效焓降與理想焓降之比，即 （一） 相對效率四、汽輪機裝置的效率及熱經(jīng)濟性指標汽輪機性能的評價指標：相對效率和絕對效率1、汽輪機相對內(nèi)效率和內(nèi)功率tiP式中： 為汽輪機的理想功率，kW;P為汽輪機的內(nèi)功

51、率，kW.65 汽輪機的內(nèi)功率等于汽輪機的進汽量與有效焓降之乘積。 對于無回熱加熱系統(tǒng)的汽輪機，它的內(nèi)功率為：0itritriPPGh03.6triitriDhPP113.6nitrijijjPPDHjijnjhj式中， 為回熱抽汽級數(shù)；D 為第 段的蒸汽流量，t/h;為第 段增其有效比焓降，kJ/kg.第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率對于有回熱加熱系統(tǒng)的汽輪機，它的內(nèi)功率為：或 者 ，00/ ;/ .Dt h Gkg s式中：為主蒸汽流量，為主蒸汽流量，（一） 相對效率1、汽輪機相對內(nèi)效率和內(nèi)功率66 2. 2. 機械效率，軸端功率機械效率，軸端功率03.6

52、trimmimDhPPP 00.3.63.6ttelmelrimelr elDhDhPP . r elrimel 第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率發(fā)電機出線功率為：汽輪機以軸端功率來拖動發(fā)電機發(fā)電，還要考慮發(fā)電機的機械損失和電氣損失。汽輪機主軸輸出的軸端功率為 ： mmiPP汽輪機的機械效率為：3.3.發(fā)電機效率，發(fā)電機出線功率發(fā)電機效率，發(fā)電機出線功率（一） 相對效率發(fā)電機效率為：elelmPP它表示每kg蒸汽所具有的理想焓降中最后轉變?yōu)殡娔艿姆蓊~，是衡量汽輪發(fā)電機組工作完善程度的一個綜合指標 。4.4.發(fā)電機組的相對電效率發(fā)電機組的相對電效率發(fā)電機組的相對

53、電效率為：軸端輸出功率Pm和內(nèi)功率Pi的比值發(fā)電機出線功率Pel和軸端輸出功率Pm的比值發(fā)電機相對內(nèi)效率、機械效率和發(fā)電機效率的乘積67 （二）絕對效率（二）絕對效率00tttfwhhQhh01kg1kgth蒸汽具有的理想比焓降與蒸汽在鍋爐中吸收的熱量Q的比值,00()trimgela eltrimgfwhPQhh 第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率1、循環(huán)熱效率、循環(huán)熱效率2、絕對電效率、絕對電效率01kg1kgth蒸汽具有的理想比焓降轉換為電能的份額與蒸汽在鍋爐中吸收的熱量Q的比值3、電廠熱效率、電廠熱效率elselsC.其中，Cs是涉及鍋爐效率、管道效率及

54、廠用電率的系數(shù)。一般取 Cs= 0.80.85。現(xiàn)代大型汽輪發(fā)電機組的電廠熱效率在45%左右。在絕對電效率el的基礎上，考慮鍋爐效率、管道效率及廠用電率形成的效率值680.10003600eltr elDdPh)()(0000fwelfwelhhdPhhDPQq第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率 （三）其他重要熱經(jīng)濟性指標（三）其他重要熱經(jīng)濟性指標1.汽耗率汽耗率對 于 同 功 率 的 汽 輪 機 組 ， 雖 然 功 率 相 同 ， 但 因 蒸 汽 的 初 終 參 數(shù) 不 同 ， 而 使 得 汽 耗 量 不 一 樣 。 所 以 ，汽 耗 率 d 并 不 宜 用

55、來 比 較 不 同 類 型 機 組 的 經(jīng) 濟 性 ， 而 是 采 用 反 映 機 組 經(jīng) 濟 性 的 另 一 指 標即熱 耗 率q。/()d kgkW h用來表示1kW h 生產(chǎn)的電能所消耗的蒸汽量稱為汽耗率，6900,3600()3600()fwfwtr ela elhhqd hhh第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率2.熱耗率熱耗率1kW h 生產(chǎn)的電能所消耗的熱量稱為熱耗率，/()q kJkW h用來表示u對 于 無中 間 再 熱 機 組 來 說 ，u對 于 中 間 再 熱 機 組 來 說 ， 00()()fwrrrrDqd hhhhD 00t / h /

56、rrrDDhhhkJkg 其中：、分別為汽輪機主蒸汽流量、再熱蒸汽流量量，；為主蒸汽比焓值，kJ/kg;、再熱蒸汽進汽比焓值、高壓缸排汽比焓值，。, a el其中，為絕對電效率。3.汽輪發(fā)電機組的各種效率和經(jīng)濟指標見表汽輪發(fā)電機組的各種效率和經(jīng)濟指標見表3-1。國產(chǎn)200MW汽輪發(fā)電機組的熱耗率為q 8402 kJ / kw h ，國 產(chǎn)300MW 汽輪發(fā)電機組的熱耗率為q 7993kJ / kw h ，70第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率是衡量某個能量轉換環(huán)節(jié)設計的完善程度的指標。是衡量某個能量轉換環(huán)節(jié)設計的完善程度的指標。ri(1)相對效率相對效率是衡量汽

57、輪發(fā)電機組經(jīng)濟性的主要指標。是衡量汽輪發(fā)電機組經(jīng)濟性的主要指標。,a el(2)絕對電效率絕對電效率和熱耗率效率和熱耗率效率qq(4)熱耗率熱耗率熱耗率可以作為不同機組之間經(jīng)濟性評價的指標。熱耗率可以作為不同機組之間經(jīng)濟性評價的指標。d(3)汽耗率汽耗率汽耗率由于和機組的初、終參數(shù)有關，因此只能用于比較同類型同參數(shù)機汽耗率由于和機組的初、終參數(shù)有關，因此只能用于比較同類型同參數(shù)機組的運行管理水平。組的運行管理水平。討論：討論：不同類型、不同參數(shù)、不同型式71五. 汽輪機極限功率和提高單機功率的主要措施 （一） 凝汽式汽輪機的功率可用下式表示：03.6trimgelDHP n整機的理想焓降Ht取

58、決于初終參數(shù)。 在常見的初終參數(shù)條件下， Ht =10001500 kJ/kg；三個效率的變化不大；n汽輪機所能發(fā)出的最大功率就取決于進汽量D0；n在汽輪機中，蒸汽膨脹到末級時，其容積流量達到最大值；因此通過汽輪機的最大流量又取決于末級葉片的幾何尺寸；n當容積流量達最大值，要求通流面積也最大，因此，末級動葉片必須做得很長。n由于汽輪機轉子作高速旋轉，長葉片將產(chǎn)生巨大的離心力。然而，葉片材料的強度是有限的，因此，末級葉片的葉高將受到限制（10001300mm）；可見：單缸單排汽的汽輪機的功率是有限的，其最大功率稱為汽輪機的極限功率極限功率。通常，單缸單排汽的汽輪機的極限功率可達110150 MW

59、（ 對于高壓機組而言）。第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率72 （二） 提高汽輪機單機容量的措施 由于單缸單排汽汽輪機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： 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)可以增大整機的理想焓降 ，再加上中間再熱，就能較大地提高單機功率 ； 2. 采用高強度低重度的合金材料采用高強度低重度的合金材料 由于汽輪機單機功率受到末級葉片材料強度的限制（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。采用高強度低重度的合金材料制造末級葉片，就可以在保證葉片強度的條件下，增長末級葉片的

60、高度，即增大通流面積，從而達到增加進汽量、增大汽輪機單機功率的目的。 第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率733. 采用多排汽口采用多排汽口 將汽輪機設計為多排汽缸形式，以保證能夠通過更大的流量。這是當前提高汽輪機單機功率最有效的辦法之一。4. 采用低轉速采用低轉速 降低轉速可以大幅提高通流面積，從而顯著增大功率。通常只有在核電汽輪機中，由于蒸汽的體積流量很大，為解決末級葉片排汽困難，才采用半速機。5. 提高機組的相對內(nèi)效率提高機組的相對內(nèi)效率 采用全三維的彎扭葉片和新型的軸封裝置等，使得各級機內(nèi)損失降低，提高機組的相對內(nèi)效率，從而提高汽輪機單機功率和機組的熱經(jīng)濟

61、性。第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效率多級汽輪機的損失及裝置效率（二） 提高汽輪機單機容量的措施746. 采用給水回熱循環(huán)采用給水回熱循環(huán) 從汽輪機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，同時也可以增加進汽量。減少排汽量，可以降低末級葉片高度，同時可以減少冷源損失；增加進汽量，可以增大機組功率，增大高壓部分葉高和部分進汽度，提高其效率。因此，采用給水回熱循環(huán)既可提高單機功率又可提高熱效率。7. 采用中間再熱循環(huán)采用中間再熱循環(huán) 通過中間再熱，可以提高蒸汽初參數(shù)，增加汽輪機總的理想比焓降，同時可以降低低壓級的濕氣損失，從而提高單機功率。第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的損失及裝置效

62、率多級汽輪機的損失及裝置效率（二） 提高汽輪機單機容量的措施75第三節(jié)第三節(jié) 級汽輪機的軸向推力及平衡方法級汽輪機的軸向推力及平衡方法1 1、作用在動葉片上的軸向力、作用在動葉片上的軸向力1zF一一. 多級汽輪機的軸向推力多級汽輪機的軸向推力 蒸汽通過汽輪機通流部分膨脹作功時，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，而軸向分力則對轉子產(chǎn)生一個軸向推力。 在一般情況下，作用在一個沖動級上的軸向推力由 3 部分所組成： 2 2、作用在葉輪面上的軸向力、作用在葉輪面上的軸向力2zF3 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3zF76第三節(jié)第三節(jié) 級汽輪機

63、的軸向推力及平衡方法級汽輪機的軸向推力及平衡方法1 1、作用在動葉片上的軸向力：、作用在動葉片上的軸向力：1zF1112212( sinsin)()zb bFG ccd lpp1202:pppppp定義一個壓力反動度一一. 多級汽輪機的軸向推力多級汽輪機的軸向推力102()zb bpFd lpp可將軸向分速產(chǎn)生的軸向推力忽略不計1122sinsincc對于沖動級pm當反動度不大時，壓力反動度和焓降反動度相差不大，則上式為:102()zb bmFd lpp11sinc1c111wu22cu2w222sinc軸向分速產(chǎn)生的軸向推力動葉前后壓差產(chǎn)生的軸向推力bdbl1p2p7712當葉輪兩側輪轂相等

64、時,即d =d =d，則上式為： dp其中，為葉輪前的壓力。22222122()()44zbbdbbFdldpdldp第三節(jié)第三節(jié) 級汽輪機的軸向推力及平衡方法級汽輪機的軸向推力及平衡方法一一. 多級汽輪機的軸向推力多級汽輪機的軸向推力2zF2、作用在葉輪面上的軸向力dp2pbdbl1d2d作用在葉輪前的力作用在葉輪后的力2222()()4zbbdFdldpp7823zzzFFFFz 1汽 輪 機 某 一 級 的 軸 向 推 力 為 ：22312()4zFddp3、作用在軸封凸肩上的軸向力3zF第三節(jié)第三節(jié) 級汽輪機的軸向推力及平衡方法級汽輪機的軸向推力及平衡方法多級汽輪機總的軸向推力為各級軸

65、向推力之和。即 ：一一. 多級汽輪機的軸向推力多級汽輪機的軸向推力zzFF1d2d79二. 軸向推力的平衡方法 在多級汽輪機中，總的軸向推力很大。特別是反動式汽輪機，其總的軸向推力可達 200300T，沖動式汽輪機，其總的軸向推力可達4080T。這樣大的軸向推力是推力軸承所不能承受的。因此，必須設法減少總的軸向推力，使之符合推力軸承的能承載能力。也就是說，對汽輪機總的軸向推力應加以平衡。第三節(jié)第三節(jié) 級汽輪機的軸向推力及平衡方法級汽輪機的軸向推力及平衡方法1.設置平衡活塞設置平衡活塞2.轉子設計成轉鼓形式轉子設計成轉鼓形式3.葉輪上開平衡孔葉輪上開平衡孔 4.汽缸對稱布置法汽缸對稱布置法5.推

66、力軸承承擔軸向推力推力軸承承擔軸向推力常見的軸向推常見的軸向推力平衡辦法力平衡辦法80二. 軸向推力的平衡方法 第三節(jié)第三節(jié) 級汽輪機的軸向推力及平衡方法級汽輪機的軸向推力及平衡方法1. 1. 平衡活塞法平衡活塞法在平衡活塞上裝有齒形軸封，當蒸汽由活塞的高壓側向低壓側流動時，壓力由p0降為px 。平衡活塞在壓力差作用下，就產(chǎn)生了一個向左的作用力 。 這個力剛好與 Fz 方向相反，起到了平衡作用。pxp0Fz2. 2. 轉子設計成轉鼓形式：轉子設計成轉鼓形式：適用于反動式汽輪機適用于反動式汽輪機反動式汽輪機，各級的反動度較大動葉片兩側的壓差很大轉子設計成轉鼓形式，減少每級葉輪上產(chǎn)生的軸向推力81二. 軸向推力的平衡方法第三節(jié)第三節(jié) 級汽輪機的軸向推力及平衡方法級汽輪機的軸向推力及平衡方法在葉輪上開設平衡孔可以減少葉輪兩側的壓力差，從而可以減少作用在葉輪上的軸向力。通常在葉輪上開57個平衡孔。3. 葉輪上開平衡孔葉輪上開平衡孔適用于沖動式汽輪機適用于沖動式汽輪機平衡孔平衡孔dp2p82采用多缸反向（兩個缸對稱布置）布置，使汽流在不同的汽缸中作反向流動, 其軸向力方向相反，達到了平衡的目的。