1、3 汽輪機(jī)的變工況特性汽輪機(jī)的變工況特性第一節(jié)噴嘴的變工況特性第一節(jié)噴嘴的變工況特性第二節(jié)級(jí)與級(jí)組的變工況特性第二節(jié)級(jí)與級(jí)組的變工況特性第三節(jié)配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響第三節(jié)配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響第四節(jié)滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性第四節(jié)滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性第五節(jié)小容積流量工況與葉片顫振第五節(jié)小容積流量工況與葉片顫振第六節(jié)變工況下汽輪機(jī)的熱力核算第六節(jié)變工況下汽輪機(jī)的熱力核算第七節(jié)初終參數(shù)變化對(duì)汽輪機(jī)工作的影響第七節(jié)初終參數(shù)變化對(duì)汽輪機(jī)工作的影響第八節(jié)汽輪機(jī)的工況圖與熱電聯(lián)產(chǎn)汽輪機(jī)第八節(jié)汽輪機(jī)的工況圖與熱電聯(lián)產(chǎn)汽輪機(jī)3 汽輪機(jī)的變工況特性汽輪機(jī)的變工況特性l任務(wù)任務(wù)

2、研究汽輪機(jī)在偏離設(shè)計(jì)(off-design)工況下各級(jí)流量與熱力參數(shù)的相對(duì)變化關(guān)系，以及由此產(chǎn)生的反動(dòng)度、內(nèi)功率、效率和軸向推力等的改變，分析和估算這些變化對(duì)機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生的影響。l研究方法研究方法 在選定參考工況(如額定設(shè)計(jì)工況或最大工況)下，以噴嘴非設(shè)計(jì)工況的運(yùn)行特性和小參數(shù)變化簡(jiǎn)化分析為基礎(chǔ)，將汽輪機(jī)通流部分劃分為調(diào)節(jié)級(jí)、中間級(jí)組和末級(jí)組三部分，分析、估算流量與熱力參數(shù)相對(duì)于參考工況的相對(duì)變化。3 汽輪機(jī)的變工況特性汽輪機(jī)的變工況特性研究噴嘴的變動(dòng)工況，主要是分析噴嘴前后壓力與流量之間的變化關(guān)系，噴嘴的這種關(guān)系是以后研究汽輪機(jī)級(jí)和整個(gè)汽輪機(jī)變工況特性的基礎(chǔ)。噴嘴又分漸縮噴嘴和縮放

3、噴嘴兩種型式。本節(jié)主要分析漸縮噴嘴的變工況特性。 3.1.1 漸縮噴嘴初壓不變時(shí)背壓與流量的關(guān)系漸縮噴嘴初壓不變時(shí)背壓與流量的關(guān)系由第一章知：噴嘴的流量公式為02100010100021kkkntnnpkGGAppppkv3.1 噴嘴的變工況特性噴嘴的變工況特性對(duì)漸縮噴嘴，在定熵指數(shù)k和流量系數(shù)都不變的條件下，若噴嘴前滯止參數(shù)和出口面積都不變，則噴嘴的流量G與背壓的關(guān)系如圖所示： 0000,pvnAcp當(dāng)時(shí)，不變，如直線AB所示；當(dāng) 時(shí)，流量沿曲線BC變化。1cpp1cppcGG曲線BC段與橢圓的1/4線段相當(dāng)近似，若用橢圓曲線代替它，誤差較小，故可用橢圓方程表示BC段的 關(guān)系：1Gp3.1

4、噴嘴的變工況特性噴嘴的變工況特性P00P1pcAGcGBCOD漸縮噴嘴的流量與背壓關(guān)系曲線22100111cnn cccn cppGGpp式中， 是彭臺(tái)門系數(shù)3.1.2 漸縮噴嘴前后參數(shù)都變化時(shí)的流量變化漸縮噴嘴前后參數(shù)都變化時(shí)的流量變化1. 設(shè)計(jì)工況與變工況下噴嘴均為臨界工況設(shè)計(jì)工況與變工況下噴嘴均為臨界工況噴嘴出口流速達(dá)到或超過臨界速度時(shí)，稱噴嘴處于臨界工況。若設(shè)計(jì)工況和變工況下，噴嘴內(nèi)流速均達(dá)到或超過臨界速度，則此兩種工況下的臨界流量之比為：3.1 噴嘴的變工況特性噴嘴的變工況特性0000000010110100010000000000101001000.6480.648nccnApvG

5、pp vpTGppvpTApv凡變工況參數(shù)，右下角都多加一角標(biāo)“1”，以下均相同略去溫度的影響，則010100ccGpGp一般地，滯止參數(shù)的焓值與非滯止參數(shù)的焓相差不大，因此，在非設(shè)計(jì)工況流量估算時(shí)，可略去滯止參數(shù)的影響，得：1010ccGpGp由此可知，噴嘴臨界流量?jī)H正比與初壓或滯止初壓3.1 噴嘴的變工況特性噴嘴的變工況特性2. 設(shè)計(jì)工況與變工況下噴嘴均為亞臨界工況設(shè)計(jì)工況與變工況下噴嘴均為亞臨界工況噴嘴出口流速小于臨界流速時(shí)，稱噴嘴處于亞臨界工況。若設(shè)計(jì)工況與變工況下，噴嘴都是亞臨界工況，流量為：001110 1010 1010000 100 1ccGpTpTGGGpTpT若不考慮溫度的

6、變化，則010 110 11000ppGGpp若工況變動(dòng)前為臨界工況，變動(dòng)后為亞臨界工況，則可用臨界工況公式算到 處，再用亞臨界工況公式由 算到變動(dòng)后的工況。若相反，則計(jì)算方法相反nncnnc3.1 噴嘴的變工況特性噴嘴的變工況特性3. 漸縮噴嘴初壓，背壓與流量的關(guān)系漸縮噴嘴初壓，背壓與流量的關(guān)系3.1 噴嘴的變工況特性噴嘴的變工況特性若漸縮噴嘴前后的蒸汽參數(shù)都變化，僅初溫不變或不考慮溫度變化的影響，則對(duì)于每一個(gè)初壓都可以畫出一條流量與背壓關(guān)系曲線， 示于右圖中。圖中AOB區(qū)域 是臨界工況區(qū)，臨界流量與 初壓成正比，BOC區(qū)域是亞 臨界工況區(qū)，同一初壓下流 量與背壓近似成橢圓曲線關(guān) 系。若各初

7、壓下的臨界壓力比不變，則各曲線水平段與橢圓段的交點(diǎn)必位于同一直線OB上，因這些交點(diǎn)的橫坐標(biāo)成正比?？梢荒苛巳坏目闯霾豢紤]初溫變化時(shí)的流量與初壓、背壓的相互關(guān)系。 OBCAmax6 .0cGmax8 .0cGmaxcGG1p3.1 3.1 噴嘴的變工況特性噴嘴的變工況特性( (作業(yè)與思考作業(yè)與思考) ) 1.簡(jiǎn)述漸縮噴嘴初壓，背壓與流量的關(guān)系。 2.分析漸縮噴嘴的流量與背壓的關(guān)系。3.2.1 級(jí)內(nèi)壓力與流量的關(guān)系級(jí)內(nèi)壓力與流量的關(guān)系1.級(jí)內(nèi)為臨界工況級(jí)內(nèi)為臨界工況級(jí)內(nèi)的噴嘴葉柵或動(dòng)葉柵兩者之一的流速達(dá)到或超過臨界速度，稱該工況為級(jí)的臨界工況。噴嘴臨界噴嘴臨界忽略溫度的影響001010010000

8、01001ccGpTpTGpTpT010101000ccGppGpp3.2 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性動(dòng)葉臨界動(dòng)葉臨界只要采用動(dòng)葉的相對(duì)熱力參數(shù)，噴嘴的結(jié)論可用：略去溫度影響，得由于葉頂漏汽不大，可認(rèn)為噴嘴流量等于動(dòng)葉流量。這時(shí)噴嘴在設(shè)計(jì)工況和變工況下的連續(xù)方程之比為；00111111100111111ccGpTpTGpTpT011111011ccGppGpp120111101101210kkknnnkkknnnpppp3.2級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性可見處于臨界工況時(shí)，級(jí)的流量與滯止初壓或初壓成正比，與滯止初溫或初溫成反比；若不考慮溫度的變化，則流量只與滯止初壓或

9、初壓成正比。方程解為 。這樣，有1nn00101001000001001ccGpTpTGpTpT略去溫度的影響010 10 1000ccGppGpp3.2級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性2.級(jí)內(nèi)為亞臨界工況級(jí)內(nèi)為亞臨界工況級(jí)的出口方程連續(xù)性方程為設(shè)，則 ，代入上式得設(shè)計(jì)工況與變工況后均為亞臨界工況的流量比11tnntGvA c00c12 1tmtch 221121tnntmttvGAhvv 22201210121012220102021111ncncmmncncppppTGGTpppp 3.2級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性3.2.2 級(jí)組壓力與流量的關(guān)系級(jí)組壓力與流量的關(guān)系級(jí)

10、組：流量相等而依次串聯(lián)排列的若干級(jí)。當(dāng)級(jí)組內(nèi)各級(jí)的汽流速度均小于臨界速度時(shí)，稱級(jí)組為亞臨界工況；當(dāng)級(jí)組內(nèi)至少有一列葉柵的出口流速達(dá)到或超過臨界速度時(shí)，稱級(jí)組為臨界工況。假設(shè)比容變化較小、反動(dòng)度基本不變。簡(jiǎn)化得22012101220201ppTGGppT略去溫度的影響，則22012112202ppGGpp3.2級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性1. 工況變化前后級(jí)組均為臨界工況工況變化前后級(jí)組均為臨界工況在各級(jí)通流面積不變的條件下，處于亞臨界工況的級(jí)組，若級(jí)組前后壓差由小變大，則各級(jí)流量和流速也要增大，這時(shí)一般是級(jí)組內(nèi)最后一級(jí)最先達(dá)到臨界速度，這是因?yàn)椋篴.后面的級(jí)的比容較大，其平均直徑往

11、往比前面的級(jí)要大，若相鄰兩級(jí)的速比和反動(dòng)度基本相同，則后一級(jí)的比焓降較大，也就是最后一級(jí)的比焓降最大，流速也最大。b.最后一級(jí)的蒸汽絕對(duì)溫度最低，當(dāng)?shù)匾羲僮钚?。討論末?jí)為臨界，其余級(jí)為亞臨界。忽略溫度影響。3.2級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性若變工況前后級(jí)組的末級(jí)都是臨界工況，則：zzccppGG11因末級(jí)前的汽流未達(dá)臨界，故對(duì)倒第二級(jí)可寫出下式 222212121zzzzccppppGG由于通過各級(jí)的流量相等，從而有 222212122121zzzzzzccppppppGG由此得：21211zzzzccppppGG3.2級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性同理00111pppp

12、GGzzcc可見級(jí)組為臨界工況時(shí)，級(jí)組流量與級(jí)組前壓力成正比，與級(jí)組前絕對(duì)溫度的平方根成反比，若不考慮溫度的變化，則級(jí)組流量只與級(jí)組前壓力成正比。2. 工況變化前后級(jí)組均為亞臨界工況工況變化前后級(jí)組均為亞臨界工況由斯托陀拉(stodola)實(shí)驗(yàn)所得到的級(jí)組蒸汽流量與初壓背壓的關(guān)系曲線推得：010220212011TTppppGGgg若不考慮溫度的變化220212011ggppppGG3.2級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性上兩式就是著名的弗留格爾(flugel)公式，是級(jí)組在亞臨界工況下的級(jí)組流量與壓力的關(guān)系式。由弗留格爾公式可見，1）級(jí)組內(nèi)級(jí)數(shù)越多，應(yīng)用它計(jì)算的誤差越小，反之誤差越大；

13、2）不論級(jí)組內(nèi)級(jí)數(shù)多少，在設(shè)計(jì)工況下應(yīng)用弗留格爾公式時(shí)，沒有誤差；3）偏離設(shè)計(jì)工況越近，誤差越小，反之誤差越大；4）背壓與初壓相等，設(shè)計(jì)流量為零時(shí)，應(yīng)用弗留格爾公式的計(jì)算誤差為零。3.2.3 各級(jí)組的各級(jí)組的 曲線曲線Gp 03.2級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性1.弗留格爾公式的應(yīng)用條件弗留格爾公式的應(yīng)用條件3.2.4 壓力與流量關(guān)系式的應(yīng)用壓力與流量關(guān)系式的應(yīng)用a) 必須保持設(shè)計(jì)工況和變工況下通汽面積不變。如通流部分面積發(fā)生變化，則應(yīng)進(jìn)行修正。0011ppaGGAAa1b) 同一工況下各級(jí)的流量相等或成相同的比例。c) 通過各級(jí)的蒸汽應(yīng)是一股均質(zhì)流。 3.2級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與

14、級(jí)組的變工況特性2. 用于分析運(yùn)行問題用于分析運(yùn)行問題3.2.5 級(jí)的比焓降和反動(dòng)度的變化規(guī)律級(jí)的比焓降和反動(dòng)度的變化規(guī)律1. 級(jí)的比焓降變化規(guī)律級(jí)的比焓降變化規(guī)律 凝汽式汽輪機(jī)凝汽式汽輪機(jī)a)中間級(jí)中間級(jí)(除調(diào)節(jié)級(jí)與末級(jí)以外除調(diào)節(jié)級(jí)與末級(jí)以外)級(jí)的比焓降kktppRTkkh102011由0121022210011ppppppppGG3.2 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性0011TThhtt得tthhTT1001即凝汽式汽輪機(jī)中間級(jí),流量變化時(shí)級(jí)的理想比焓降基本不變b)末級(jí)末級(jí)流量大于設(shè)計(jì)工況時(shí)，雖正比于，但背壓 不與成正比，若不變，則流量增大，增大；反之， 流量減小， 減小。0pG

15、cpGcpthGth由于 ，中間級(jí)、末級(jí)的最危險(xiǎn)工況為，最大流量工況。pG3.2級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性 背壓式汽輪機(jī)背壓式汽輪機(jī) 在一般情況下，即使是最后一級(jí)也不會(huì)達(dá)到臨界狀態(tài)。此時(shí)，忽略溫度變化，由弗留格爾公式可得變工況下理想比焓降與流量的關(guān)系曲線。 由圖3.2.5可知：1）隨著流量增大，每級(jí) 增大；2）流量變化越大，級(jí)的理想比焓降變化也越大；3）流量變化時(shí)， 和 都比 大的多的級(jí)， 變化較小， 和 與 接近的級(jí)， 變化較大，末級(jí) 變化最大0p2pgpgpthth0p2pth3.2級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性th2.級(jí)的反動(dòng)度的變化規(guī)律級(jí)的反動(dòng)度的變化規(guī)律ax固

16、定轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)的反動(dòng)度變化主要由級(jí)的比焓降變化引起的。當(dāng) 減小即速比 增大時(shí)， 由下圖虛線所示，由于u不變， 故 ， 減為 ，動(dòng)葉進(jìn)口實(shí)際 有效相對(duì)速度為 。 由圖可知，th111cc1111w11w11111cosw111111111coswcwc3.2級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性1221111112cosbwhw ， 若反動(dòng)度不變，則上述不等式關(guān)系將使 。從而噴嘴流出來的汽流來不及流出動(dòng)葉柵，使反動(dòng)度增大。212111wwccthax111111111coswcwc212111wwcc同理， 增大即 減小時(shí)， ，因而 ，故反動(dòng)度必然降低。3.2級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況

17、特性反動(dòng)度的變化規(guī)律：1）級(jí)的比焓降增大，即速比減小時(shí)，反動(dòng)度減?。患?jí)的比焓降減小，即速比增大時(shí)，反動(dòng)度增大；2）設(shè)計(jì)反動(dòng)度較小的級(jí)，比焓降變化時(shí)，反動(dòng)度變化較大；反之，變化較??；3）反動(dòng)級(jí)的反動(dòng)度基本不變；4）對(duì)于凝汽式汽輪機(jī)末級(jí)，已達(dá)臨界的條件下，若排汽壓力 下降，級(jí)的比焓降增大，反動(dòng)度增大。若排汽壓力上升，級(jí)的比焓降減小而反動(dòng)度減小。5）對(duì)于調(diào)節(jié)級(jí)，當(dāng)動(dòng)葉流速超過臨界速度時(shí)，與凝汽式汽輪機(jī)末級(jí)相同。6）若末級(jí)未達(dá)到臨界，反動(dòng)度的變化規(guī)律同一般級(jí)。3.2級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性3.2.6 撞擊損失撞擊損失設(shè)計(jì)工況下,氣流進(jìn)入動(dòng)葉柵的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向角 與動(dòng)葉幾何進(jìn)汽角 一致,氣

18、流能平滑的進(jìn)入動(dòng)葉。級(jí)的比焓降改變時(shí)， 減小， ； 增大， 都會(huì)使氣流進(jìn)入動(dòng)葉的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向改變，從而使動(dòng)葉附面層厚度改變，葉形損失增加，這一附加損失稱為撞擊損失。 的變化量以沖角（或撞擊角） 表示 則11gth111th1111111111 時(shí) 為正，稱正沖角，沖擊背??；111時(shí) 為負(fù)，稱負(fù)沖角，沖擊內(nèi)弧。3.2級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性3.2.7 各級(jí)各級(jí) 的變化規(guī)律的變化規(guī)律0tmaiiphxP、 、 、上式表示與動(dòng)葉進(jìn)口有效相對(duì)速度方向相垂直的分量 全部損失掉。撞擊損失 ，按葉柵試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算。1bh12111sin2bhw現(xiàn)在把前面介紹的內(nèi)容，聯(lián)系起來作一小結(jié)。1. 凝汽

19、式汽輪機(jī)凝汽式汽輪機(jī)a. 末級(jí)為臨界工況末級(jí)為臨界工況3.2級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性中間級(jí)tmaiiGhxP 、tmaiiGhxP 、末級(jí)tmaiiGhxP 、tmaiiGhxP 、由于末級(jí)為反動(dòng)級(jí)，可認(rèn)為其反動(dòng)度基本不變。b. 末級(jí)為亞臨界工況末級(jí)為亞臨界工況只有最后兩、三級(jí)的變化規(guī)律與背壓式汽輪機(jī)非調(diào)節(jié)級(jí)相同，其余工況均與臨界工況相同。2. 背壓式汽輪機(jī)非調(diào)節(jié)級(jí)背壓式汽輪機(jī)非調(diào)節(jié)級(jí)3.2級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性末級(jí)一般為亞臨界工況，此時(shí)的變化規(guī)律tmaiiGhxP 、tmaiiGhxP 、3. 調(diào)節(jié)級(jí)調(diào)節(jié)級(jí)討論全開調(diào)節(jié)汽門后噴嘴與動(dòng)葉組成的這部分調(diào)節(jié)級(jí)。a.

20、 動(dòng)葉為亞臨界工況動(dòng)葉為亞臨界工況tmaiitiGhxPGh 、tmaiitiGhxPGh 、b. 動(dòng)葉為臨界工況動(dòng)葉為臨界工況tmaiitiGhxPGh 、tmaiitiGhxPGh 、3.2級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性1.試分析變工況時(shí)各級(jí)的變化試分析變工況時(shí)各級(jí)的變化規(guī)律。規(guī)律。2.簡(jiǎn)要分析變工況時(shí)級(jí)的反動(dòng)度的變化原因。簡(jiǎn)要分析變工況時(shí)級(jí)的反動(dòng)度的變化原因。3.2級(jí)與級(jí)組的變工況特性（作業(yè)與思考）級(jí)與級(jí)組的變工況特性（作業(yè)與思考）0tmaiiphxP、 、 、3.3.1 節(jié)流配汽節(jié)流配汽結(jié)構(gòu)：1工作過程1）最大負(fù)荷；2）部分負(fù)荷3.3 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響配

21、汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響(a)示意圖(b)熱力過程線節(jié)流 2優(yōu)缺點(diǎn) 1）缺點(diǎn) 定壓運(yùn)行機(jī)組，低負(fù)荷時(shí)調(diào)節(jié)汽門中節(jié)流損失較大，使扣除進(jìn)汽機(jī)構(gòu)節(jié)流損失后的理想比焓降減小得較多。 2）優(yōu)點(diǎn) a）沒有調(diào)節(jié)級(jí)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低； b）定壓運(yùn)行流量變化時(shí)，各級(jí)溫度變化較小，對(duì)負(fù)荷變化適應(yīng)性較好。 3.3 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響 節(jié)流效率是蒸汽初終參數(shù)和流量的函數(shù)。 a）同一背壓下，蒸汽流量比設(shè)計(jì)值小得越多，調(diào)節(jié)汽門中的節(jié)流越大，節(jié)流效率越低； b）同一流量下，背壓越高，節(jié)流效率越低。 所以，背壓式汽輪機(jī)一般不用節(jié)流配汽。凝汽式汽輪機(jī)背壓

22、很低，即使流量下降較多，節(jié)流效率仍降得較少。3.3 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響用節(jié)流效率表示節(jié)流損失對(duì)汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)性的影響：m a ctthm a cthhiith3.3.2 噴嘴配汽噴嘴配汽結(jié)構(gòu)：為減小噴嘴配汽調(diào)節(jié)級(jí)的漏汽量，調(diào)節(jié)級(jí)采用低反動(dòng)度(約0.05）的沖動(dòng)級(jí)。3.3 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響(a)全機(jī)示意圖，(b)調(diào)節(jié)級(jí)示意圖 1-自動(dòng)主汽自動(dòng)主汽門門2-調(diào)節(jié)汽門調(diào)節(jié)汽門3-噴嘴組間噴嘴組間壁壁 1工作過程 以啟機(jī)帶負(fù)荷過程為例。 1）負(fù)荷很小時(shí) 只有一個(gè)汽門開啟，部分進(jìn)汽度最小。 2

23、）負(fù)荷逐漸增大時(shí) 汽門依次開啟。 3）最大負(fù)荷時(shí) 所有汽門全開。3.3 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響2優(yōu)缺點(diǎn)1）優(yōu)點(diǎn) 與節(jié)流配汽相比，部分負(fù)荷時(shí)，節(jié)流損失較少，效率較高。2）缺點(diǎn)a）額定功率下，噴嘴配汽的效率比節(jié)流配汽的稍低；部分進(jìn)汽度e1 ，即使最大負(fù)荷時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)仍是部分進(jìn)汽；調(diào)節(jié)級(jí)的余速不能被利用。b）定壓運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)級(jí)汽室及各高壓級(jí)在變工況下溫度變化較大，引起較大的熱應(yīng)力，限制機(jī)組迅速改變負(fù)荷3.3 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響 3調(diào)節(jié)級(jí)后出口狀態(tài)確定 設(shè)調(diào)節(jié)級(jí)為四個(gè)噴嘴組，第、調(diào)節(jié)汽門全開，第

24、調(diào)節(jié)汽門部分開啟，第調(diào)節(jié)汽門關(guān)閉。 3.3 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響兩股汽流混合后的比焓： 調(diào)節(jié)級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率： 4調(diào)節(jié)級(jí)的最危險(xiǎn)工況 當(dāng)只有第一調(diào)節(jié)汽門全開而其他調(diào)節(jié)汽門關(guān)閉時(shí)，非但第一級(jí)的理想比焓降最大，而且流過第一噴嘴組的流量是第一噴嘴組的最大流量，這股流量集中在第一噴嘴組后的少數(shù)動(dòng)葉上，使每片動(dòng)葉分?jǐn)偟恼羝髁孔畲?。?dòng)葉的蒸汽作用力 正比于流量和比焓降之積， 因此當(dāng)?shù)谝徽{(diào)節(jié)汽門全開 而其他調(diào)節(jié)汽門都關(guān)閉時(shí)， 調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)葉受力最大，是 最危險(xiǎn)工況。3.3 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響 1配汽

25、方式對(duì)調(diào)節(jié)級(jí)或第一級(jí)的影響 1）對(duì)調(diào)節(jié)級(jí)的影響 2）對(duì)第一級(jí)的影響3.3 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響3.3.3 配汽方式對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響配汽方式對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響 2配汽方式對(duì)高壓缸各級(jí)的影響3.3 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響3.3.3 配汽方式對(duì)定壓運(yùn)配汽方式對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響行機(jī)組變工況的影響3.3.4 軸向推力的變化規(guī)律軸向推力的變化規(guī)律轉(zhuǎn)子上的軸向推力過大的危害：1）軸向位移大，可能產(chǎn)生動(dòng)靜摩擦；2）損壞推力軸承，造成其他事故。 汽輪機(jī)軸向推力主要決定于級(jí)前后的

26、壓差與反動(dòng)度的乘積。3.3 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響 汽輪機(jī)軸向推力的變工況計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜，且難以計(jì)算準(zhǔn)確，故在實(shí)際運(yùn)行中，常用測(cè)量推力軸承工作瓦塊溫升的方法來監(jiān)視軸向推力的變化。 3.3.4 軸向推力的變化規(guī)律軸向推力的變化規(guī)律3.3 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響1. 節(jié)流配汽凝汽式汽輪機(jī)節(jié)流配汽凝汽式汽輪機(jī)1)反動(dòng)度變化情況中間級(jí)：各級(jí)比焓降不變，反動(dòng)度也不變；最末幾級(jí)：比焓降變化，但反動(dòng)度較大，其變化較小或基本不變。2）壓差變化情況中間級(jí)：各級(jí)前后壓差與流量成正比；最末幾級(jí)：占比?。淮笮∨c流

27、量同方向增減。3）平衡活塞處或前后端軸封兩側(cè)壓差與流量成正比。3.3 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響結(jié)論： 節(jié)流調(diào)節(jié)凝汽式汽輪機(jī)級(jí)的軸向推力與流量成正節(jié)流調(diào)節(jié)凝汽式汽輪機(jī)級(jí)的軸向推力與流量成正比變化比變化 。軸向推力隨負(fù)荷增大而增加，且在最大負(fù)荷。軸向推力隨負(fù)荷增大而增加，且在最大負(fù)荷時(shí)達(dá)最大值時(shí)達(dá)最大值 。GGFFzz112. 噴嘴配汽凝汽式汽輪機(jī)噴嘴配汽凝汽式汽輪機(jī)1）非調(diào)節(jié)級(jí) 不論沖動(dòng)式還是反動(dòng)式，非調(diào)節(jié)劑的軸向推力變化規(guī)律與節(jié)流配汽凝汽式汽輪機(jī)相同。3.3 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響2）調(diào)節(jié)

28、級(jí) 調(diào)節(jié)級(jí)軸向推力變化復(fù)雜。1非調(diào)節(jié)級(jí)軸向推力與流量的關(guān)系2-全機(jī)軸向推力與流量的關(guān)系 當(dāng)負(fù)荷由額定值減小時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)前后壓差變大應(yīng)使軸向推力變大，實(shí)際情況：調(diào)節(jié)級(jí)的軸向推力大都調(diào)節(jié)級(jí)的軸向推力大都變小或不變。變小或不變。調(diào)節(jié)級(jí)的軸向推力主要是動(dòng)葉片上的軸向力，其值mzpeF原因： 調(diào)節(jié)級(jí)比焓降變大，引起反動(dòng)度變??；某個(gè)調(diào)節(jié)汽門關(guān)小時(shí)，該調(diào)節(jié)汽門后的那一噴嘴弧段所在的級(jí)前后壓差迅速減小；一個(gè)調(diào)節(jié)汽門全關(guān)時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)部分進(jìn)汽度減小，故承受(p1-p2)的動(dòng)葉弧段減短、且全關(guān)的調(diào)節(jié)汽門所控制的噴嘴組后的動(dòng)葉汽道成為葉輪前后的漏汽通道，使葉輪前后壓差變得更小。結(jié)論：一般可近似認(rèn)為，凝汽式汽輪機(jī)總的軸向推

29、力與一般可近似認(rèn)為，凝汽式汽輪機(jī)總的軸向推力與流量成正比或近似正比變化，且最大功率時(shí)達(dá)最大值。流量成正比或近似正比變化，且最大功率時(shí)達(dá)最大值。 3.3 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響3 背壓式汽輪機(jī)背壓式汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)：軸向推力的變化特性與凝汽式汽輪機(jī)相同。壓力級(jí)：工況變動(dòng)時(shí)，因級(jí)前、后壓力與流量不成正比，級(jí)內(nèi)比焓降和反動(dòng)度相應(yīng)發(fā)生變化，因此級(jí)的軸向推力也不與流量成正比。3.3 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響背壓式汽輪機(jī)通流部分總的軸向推力的最大值并非軸向推力的最大值并非在最大功率處，而是在某在最大功率處

30、，而是在某一中間功率時(shí)達(dá)到一中間功率時(shí)達(dá)到 。3.3 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響（作業(yè)）配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響（作業(yè)） 1.何為調(diào)節(jié)級(jí)的最危險(xiǎn)工況？ 2.調(diào)節(jié)級(jí)的軸向推力變化規(guī)律是什么，為什么？汽輪機(jī)有兩種運(yùn)行方式，一是定壓運(yùn)行，一是滑壓運(yùn)行。大容量汽輪機(jī)調(diào)峰時(shí)，采用滑壓運(yùn)行方式，在安全性和負(fù)荷變化靈活性上，都優(yōu)于定壓運(yùn)行方式，一定條件下的經(jīng)濟(jì)性也優(yōu)于定壓運(yùn)行方式。 3.4.1 滑壓運(yùn)行方式滑壓運(yùn)行方式汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)汽門全開或開度不變。根據(jù)負(fù)荷大小調(diào)節(jié)進(jìn)入鍋爐的燃料量，給水量和空氣量，使鍋爐出口汽壓和流量隨負(fù)荷升降而升降，但出口汽溫不變，因此汽輪機(jī)的進(jìn)汽溫度

31、維持額定值不變，而進(jìn)汽壓力與流量都隨負(fù)荷升降而增減，可借以調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的功率。汽輪機(jī)的進(jìn)汽壓力隨外界負(fù)荷增減而上下滑動(dòng)，故稱滑壓運(yùn)行，也稱變壓運(yùn)行。3.4 滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性滑壓運(yùn)行又可分為三種方式1.純滑壓運(yùn)行方式 工作過程：不需要調(diào)節(jié)級(jí)，第一級(jí)全周進(jìn)汽，調(diào)節(jié)汽門全開，只靠鍋爐出口蒸汽壓力和流量的改變來調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù)荷。 缺點(diǎn)：由于鍋爐存在熱慣性，負(fù)荷調(diào)節(jié)存在滯后現(xiàn)象。2.節(jié)流滑壓運(yùn)行方式 工作過程：不需要調(diào)節(jié)級(jí)，第一級(jí)全周進(jìn)汽，節(jié)流調(diào)節(jié)汽門預(yù)先關(guān)小5%15%，進(jìn)行滑壓運(yùn)行。 缺點(diǎn)：節(jié)流調(diào)節(jié)汽門中有節(jié)流損失。3.4 滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性3.

32、4 滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性3.復(fù)合滑壓運(yùn)行方式 工作過程：采用噴嘴配汽。高負(fù)荷區(qū)，進(jìn)行定壓運(yùn)行；較低負(fù)荷區(qū)，進(jìn)行滑壓運(yùn)行；在滑壓運(yùn)行的最低負(fù)荷點(diǎn)之下又進(jìn)行初壓水平較低的定壓運(yùn)行。 優(yōu)點(diǎn)： 高負(fù)荷區(qū)：循環(huán)熱效率高，相對(duì)內(nèi)效率高； 較低負(fù)荷區(qū)：無部分開啟汽門，節(jié)流損失小，內(nèi)效率接近設(shè)計(jì)值； 最低負(fù)荷區(qū)：可避免經(jīng)濟(jì)性降低太多。3.4.2 機(jī)組滑壓運(yùn)行的熱經(jīng)濟(jì)性機(jī)組滑壓運(yùn)行的熱經(jīng)濟(jì)性1在部分負(fù)荷時(shí)，滑壓運(yùn)行機(jī)組高壓缸相對(duì)內(nèi)效率高于定壓運(yùn)行機(jī)組 。 原因：部分負(fù)荷時(shí)，1）滑壓運(yùn)行機(jī)組新汽容積流量基本不變；2）噴嘴配汽定壓運(yùn)行機(jī)組調(diào)節(jié)級(jí)效率下降較多；3）節(jié)流配汽定壓運(yùn)行機(jī)組節(jié)流損

33、失較大。 3.4 滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性 2 滑壓運(yùn)行機(jī)組在部分負(fù)荷下的鍋爐給水壓力降低，用變速給水泵就可降低給水泵耗功。 優(yōu)點(diǎn)：低負(fù)荷時(shí)給水泵耗功的減少將給滑壓運(yùn)行機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性帶來明顯益處。 3 滑壓運(yùn)行機(jī)組在部分負(fù)荷下運(yùn)行的循環(huán)熱效率低于定壓運(yùn)行機(jī)組。 原因：滑壓運(yùn)行機(jī)組部分負(fù)荷下的鍋爐內(nèi)平均吸熱溫度T1隨吸熱壓力下降而下降，而冷源平均放熱溫度T2基本不變 。 3.4 滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性3.4.2 機(jī)組滑壓運(yùn)行的熱經(jīng)濟(jì)性機(jī)組滑壓運(yùn)行的熱經(jīng)濟(jì)性 與噴嘴配汽定壓運(yùn)行比較： 與主蒸汽壓力密切相關(guān)，當(dāng)初壓接近臨界壓力時(shí)，負(fù)荷較低時(shí)，滑壓運(yùn)行

34、熱耗率才低于噴嘴配汽定壓運(yùn)行；當(dāng)初壓超過臨界壓力時(shí)，滑壓運(yùn)行熱耗率始終低于噴嘴配汽定壓運(yùn)行機(jī)組。 與節(jié)流配汽定壓運(yùn)行比較： 滑壓運(yùn)行機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性始終高于節(jié)流配汽定壓運(yùn)行機(jī)組。3.4.2 機(jī)組滑壓運(yùn)行的熱經(jīng)濟(jì)性機(jī)組滑壓運(yùn)行的熱經(jīng)濟(jì)性3.4 滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性3.4.3 滑壓運(yùn)行機(jī)組的安全性與靈活性滑壓運(yùn)行機(jī)組的安全性與靈活性定壓運(yùn)行噴嘴配汽機(jī)組： 汽輪機(jī)調(diào)峰時(shí)，若迅速改變負(fù)荷或夜間停機(jī)和啟動(dòng)，特別是調(diào)節(jié)級(jí)引起較大的溫度變化或熱應(yīng)力，這是限制該機(jī)組調(diào)峰靈活性的主要障礙，也是影響機(jī)組的安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵問題。定壓運(yùn)行節(jié)流配汽機(jī)組： 高壓缸各級(jí)溫度變化雖不大，但節(jié)流損失較

35、大，熱經(jīng)濟(jì)性較低，只有滑壓運(yùn)行最適宜于調(diào)峰。3.4 滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性 滑壓運(yùn)行機(jī)組負(fù)荷變化時(shí)高壓缸各級(jí)溫度幾乎不變。如圖：滑壓運(yùn)行機(jī)組在負(fù)荷降低時(shí)，能保持中間再熱溫度穩(wěn)定，噴嘴配汽定壓運(yùn)行機(jī)組負(fù)荷下降時(shí)，因高壓缸排汽溫度下降，中壓缸進(jìn)汽溫度有所下降，這不僅影響效率，而且引起熱應(yīng)力和熱變形?；瑝哼\(yùn)行機(jī)組高壓缸排汽溫度穩(wěn)定，中壓缸進(jìn)汽溫度葉穩(wěn)定。3.4 滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性由此可見，滑壓運(yùn)行機(jī)組的安全性和靈活性都高于定壓運(yùn)行。不同配汽方式的運(yùn)行特性比較經(jīng)濟(jì)性安全性響應(yīng)能力噴嘴配汽好差好節(jié)流配汽差較好好滑壓配汽較差好差3.4 滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)

36、性與安全性滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性 1.何為滑壓運(yùn)行方式？ 2.簡(jiǎn)要分析并比較不同配汽方式下機(jī)組的安全性與經(jīng)濟(jì)性。3.4 滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性（作業(yè)與思考）滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性（作業(yè)與思考）3.7.1 初終參數(shù)變化過大對(duì)安全性的影響初終參數(shù)變化過大對(duì)安全性的影響1.蒸汽初壓蒸汽初壓 、再熱壓力、再熱壓力 變化過大對(duì)安全性的影響變化過大對(duì)安全性的影響0prpa.初溫不變，初壓升高，調(diào)節(jié)汽門開度不變， 末級(jí)危險(xiǎn)性。Gb.若第一調(diào)節(jié)汽門剛?cè)_，此時(shí)升高 ，則調(diào)節(jié)級(jí)流量，比焓降不變，影響運(yùn)行安全性。軸向推力,0Gpc. d. 一般危險(xiǎn)性不大，若此時(shí)仍讓機(jī)組發(fā)額定功率， ，使末級(jí)的工況危險(xiǎn)，及整

37、級(jí)的軸向推力。,0 Gp0GG 3.7 初終參數(shù)變化對(duì)汽輪機(jī)工作的影響初終參數(shù)變化對(duì)汽輪機(jī)工作的影響2.蒸汽初溫和再熱汽溫蒸汽初溫和再熱汽溫 變化過大對(duì)安全性的影響變化過大對(duì)安全性的影響0trta. 與 不變， 與 升高，鋼材蠕變，溫度越高，蠕變速度越快，蠕變極限越小。0trt0prpb. 與 降低時(shí)，影響安全的關(guān)鍵是汽溫下降速度。0trt 下降過快，其一般是鍋爐滿水等事故造成的，應(yīng)防止汽輪機(jī)水沖擊。另外濕度增大，蒸汽中夾帶的水滴軸向打擊動(dòng)葉進(jìn)口邊葉背，使軸向推力增大推力瓦塊溫度升高，軸向位移增大。 下降速度小于1/min時(shí)沒有危險(xiǎn)，但汽溫降的多時(shí)，應(yīng)防止軸向推力過大。3.7 初終參數(shù)變化對(duì)汽

38、輪機(jī)工作的影響初終參數(shù)變化對(duì)汽輪機(jī)工作的影響3.真空惡化和排汽溫度過高對(duì)安全性的影響真空惡化和排汽溫度過高對(duì)安全性的影響a. 轉(zhuǎn)子對(duì)中性被破壞而產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)。b.污染凝結(jié)水質(zhì)。c.可能誘發(fā)末級(jí)葉片顫振。3.7.2 初終參數(shù)變化對(duì)汽輪機(jī)功率的影響初終參數(shù)變化對(duì)汽輪機(jī)功率的影響3.7 初終參數(shù)變化對(duì)汽輪機(jī)工作的影響初終參數(shù)變化對(duì)汽輪機(jī)工作的影響1. 初壓初壓p0改變時(shí)汽輪機(jī)功率的影響改變時(shí)汽輪機(jī)功率的影響汽輪機(jī)初壓改變時(shí)，全機(jī)功率改變量可通過對(duì)功率方程式求全微分而得：對(duì)于非再熱機(jī)組，全機(jī)有0010001pppphvpPPkkzmactii式中，pz是排汽壓力。對(duì)于中間再熱機(jī)組，p0變化只影響高壓

39、缸的理想比焓降，因此對(duì)全機(jī)功率的變化影響較小。2. 初溫初溫t0改變對(duì)汽輪機(jī)功率的影響改變對(duì)汽輪機(jī)功率的影響初溫t0改變時(shí)，全機(jī)功率的改變量也可通過對(duì)功率方程式求全微分求得。0i003000200011thhcTPPfwpii3. 真空改變對(duì)汽輪機(jī)功率的影響真空改變對(duì)汽輪機(jī)功率的影響分為末級(jí)動(dòng)葉中流速小于與大與臨界速度兩種情況介紹。但不論那種情況，單位蒸汽流量的功率改變量3.7 初終參數(shù)變化對(duì)汽輪機(jī)工作的影響初終參數(shù)變化對(duì)汽輪機(jī)工作的影響 也只與 有關(guān)， 即：GpfGPi2GPiGp23.7.3 極限真空極限真空使末級(jí)動(dòng)葉斜切部分全部 用于蒸汽膨脹時(shí)的壓力為極 限壓力，對(duì)應(yīng)的真空為極限 真空。

40、隨著排汽壓力的降低，單 位蒸汽功率的增加量等于抽汽造成的功率的減小量時(shí)的壓力為極限壓力，對(duì)應(yīng)的真空為極限真空。即如圖對(duì)應(yīng)的c點(diǎn)的真空。3.7 初終參數(shù)變化對(duì)汽輪機(jī)工作的影響初終參數(shù)變化對(duì)汽輪機(jī)工作的影響 1.分析、討論蒸汽初終參數(shù)的變化對(duì)汽輪機(jī)安全性的影響。 2.解釋極限真空。3.7 初終參數(shù)變化對(duì)汽輪機(jī)工作的影響（思考）初終參數(shù)變化對(duì)汽輪機(jī)工作的影響（思考）汽輪發(fā)電機(jī)組的功率與汽耗量間的關(guān)系曲線稱汽輪發(fā)電機(jī)組的工況圖，也稱汽耗線。3.8.1 凝汽式汽輪機(jī)工況圖凝汽式汽輪機(jī)工況圖汽輪發(fā)電機(jī)組的空載汽耗汽輪發(fā)電機(jī)組的空載汽耗 -汽輪發(fā)電機(jī)組保持空轉(zhuǎn)時(shí)為克服機(jī)械損失所消耗的蒸汽量。汽耗微增率汽耗微增率 -每增加單位功率所增加的汽耗量。nlD1d熱電聯(lián)產(chǎn)-將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為高品位的熱能用以發(fā)電，同時(shí)將以在供熱或汽輪機(jī)中做部分功后的地位能對(duì)外供熱，從而提高熱效率。3.8 汽輪機(jī)的工況圖與熱電聯(lián)產(chǎn)汽輪機(jī)汽輪機(jī)的工況圖與熱電聯(lián)產(chǎn)汽輪機(jī)2. 噴嘴配汽凝汽式汽輪機(jī)工況圖噴嘴配汽凝汽式汽輪機(jī)工況圖與節(jié)流配汽相似，隨機(jī) 組負(fù)荷增大，效率提高， 汽耗率下降。差別在于 噴嘴配汽當(dāng)調(diào)門全開時(shí) 節(jié)流損失最小，故汽耗 率、汽耗量及效率均為 曲折線?？蛰d時(shí)效率為零，汽耗率最大