1、渦輪機(jī)械原理第三章 汽輪機(jī)的變工況特性3.配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響 4 滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性 胡長(zhǎng)興E-mail: 聯(lián)系電話1頁(yè)，共26頁(yè)。3.配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響4 滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性滑參數(shù)運(yùn)行與定參數(shù)運(yùn)行一、節(jié)流配汽二、噴嘴配汽三、調(diào)節(jié)級(jí)的壓力與流量的關(guān)系五、 軸向推力的變化 練習(xí)第2頁(yè)，共26頁(yè)。3 & 4滑參數(shù)運(yùn)行與定參數(shù)運(yùn)行要調(diào)節(jié)Pel，可以調(diào)節(jié)G 或是調(diào)節(jié) 或是兩者同時(shí)調(diào)節(jié)。純滑壓運(yùn)行 節(jié)流滑壓運(yùn)行復(fù)合滑壓運(yùn)行節(jié)流調(diào)節(jié)（配汽）定參數(shù)運(yùn)行:通過(guò)改變流量（G)調(diào)節(jié)機(jī)組的功率的方法，通常在低負(fù)荷和額定負(fù)荷附近?；瑓?shù)運(yùn)行

2、：改變整機(jī)的理想比焓降（Ht），大型火電機(jī)組的主要運(yùn)行方式。噴嘴調(diào)節(jié)（配汽）旁通調(diào)節(jié)（配汽）第3頁(yè)，共26頁(yè)。3 & 4 滑參數(shù)運(yùn)行與定參數(shù)運(yùn)行 滑參數(shù)運(yùn)行：（也稱滑壓運(yùn)行）指單元機(jī)組中，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門全開(kāi)或開(kāi)度不變，當(dāng)負(fù)荷的改變，調(diào)節(jié)鍋爐燃料量、給水量和空氣量，改變鍋爐出口蒸汽壓力與流量，而蒸汽溫度保持不變，來(lái)實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的負(fù)荷變化。 調(diào)節(jié)汽門主汽門p0 , t0不變主汽門調(diào)節(jié)汽門全開(kāi)t0不變p0 鍋爐燃料量和給水量滑參數(shù)運(yùn)行定參數(shù)運(yùn)行定參數(shù)運(yùn)行：又稱定壓運(yùn)行，新蒸汽參數(shù)保持不變。 第4頁(yè)，共26頁(yè)?；瑓?shù)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)：可靠性，對(duì)部分負(fù)荷下運(yùn)行的適應(yīng)性增加 ， ，而 保持不變，熱應(yīng)力減少；提高部

3、分負(fù)荷下的熱效率 調(diào)節(jié)汽門全開(kāi) 節(jié)流損失小 新蒸汽 ， 不變。末級(jí)濕度降低，濕汽損失 低負(fù)荷時(shí)， ，鍋爐給水壓力相應(yīng)降低，給水泵耗功， 但循環(huán)熱效率，汽耗率。采用滑壓運(yùn)行：滑壓運(yùn)行適應(yīng)工況的大幅度的變化，調(diào)峰機(jī)組。節(jié)流損失濕汽損失給水泵耗功循環(huán)熱效率3 & 4 滑參數(shù)運(yùn)行與定參數(shù)運(yùn)行第5頁(yè)，共26頁(yè)。進(jìn)入汽輪機(jī)的所有蒸汽都通過(guò)一個(gè)調(diào)節(jié)汽門（或幾個(gè)同時(shí)開(kāi)啟的調(diào)節(jié)汽門），進(jìn)入第一級(jí)噴嘴，稱節(jié)流配汽，又稱單閥調(diào)節(jié)方式。3.配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響一、節(jié)流配汽額定功率運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)汽門全開(kāi)。部分功率運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)汽門部分開(kāi)啟，使得進(jìn)入汽輪機(jī)的新蒸汽流量 G 減少，汽輪機(jī)理想焓降 減小。第6頁(yè)

4、，共26頁(yè)。：調(diào)節(jié)汽門部分開(kāi)啟時(shí)，扣除進(jìn)汽機(jī)構(gòu)節(jié)流損失后理想焓降。：調(diào)節(jié)汽門全開(kāi)時(shí)機(jī)組前壓力； ：調(diào)節(jié)汽門部分開(kāi)啟時(shí)，機(jī)組前壓力；：調(diào)節(jié)汽門全開(kāi)時(shí)，扣除進(jìn)汽機(jī)構(gòu)節(jié)流損失后理想焓降；當(dāng)調(diào)節(jié)汽門部分開(kāi)啟時(shí)，汽輪機(jī)全機(jī)相對(duì)內(nèi)效率為： 指未包括進(jìn)汽機(jī)構(gòu)的汽輪機(jī)通流部分相對(duì)內(nèi)效率，指調(diào)節(jié)汽門的節(jié)流效率。3.配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響一、節(jié)流配汽第7頁(yè)，共26頁(yè)。節(jié)流配汽特點(diǎn)：1)在調(diào)節(jié)汽門部分開(kāi)啟時(shí)，其節(jié)流損失較大；2）在調(diào)節(jié)汽門全開(kāi)時(shí)，其節(jié)流損失小，適用于承擔(dān)基本負(fù)荷的大型機(jī)組。3) 沒(méi)有調(diào)節(jié)級(jí)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低。4）全周進(jìn)汽，熱應(yīng)力小，可靠性高，對(duì)負(fù)荷適應(yīng)性強(qiáng)，一般用于小功率機(jī)組，如

5、給水泵汽輪機(jī)。3.配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響一、節(jié)流配汽第8頁(yè)，共26頁(yè)。1，主汽閥； 2，調(diào)節(jié)閥概括幾點(diǎn)： (1)汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)，主汽門全開(kāi)。調(diào)節(jié)汽門（調(diào)節(jié)閥）則根據(jù)負(fù)荷大小依次開(kāi)啟或關(guān)閉。改變調(diào)節(jié)級(jí)通流面積，進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量 G。也稱順序閥調(diào)節(jié)。 (2)各調(diào)節(jié)汽門之前壓力都相同的。主汽門始終保持最大開(kāi)度，節(jié)流很小。 (3)各調(diào)節(jié)汽門后，即各閥控制的噴嘴組之前的壓力 是變動(dòng)的。取決于各閥開(kāi)度大小。當(dāng)全開(kāi)時(shí) 。當(dāng)?shù)谝婚y開(kāi)啟，第二閥部分開(kāi)啟時(shí)， 。其余類推。部分開(kāi)啟的閥受到閥體的節(jié)流作用。3.配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響二、噴嘴配汽第9頁(yè)，共26頁(yè)。(5)調(diào)節(jié)級(jí)后p2是相

6、同的，若 。1，主汽閥； 2，調(diào)節(jié)閥(4)噴嘴之后蒸汽壓力p1 對(duì)各噴嘴組都相同（噴嘴與動(dòng)葉之間環(huán)形空間是完全相通的），即使某一關(guān)閉調(diào)節(jié)閥控制的噴嘴組之后的壓力也等于p1 。3.配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響二、噴嘴配汽 (6)各噴嘴組內(nèi)包含噴嘴數(shù)不一定相等。各調(diào)節(jié)汽門開(kāi)足時(shí)能通過(guò)的最大流量不一定相等。第10頁(yè)，共26頁(yè)。調(diào)節(jié)級(jí)后： 通過(guò)全開(kāi)調(diào)門，幾乎沒(méi)有節(jié)流損失； 通過(guò)部分開(kāi)啟調(diào)門，有節(jié)流損失。若第一、第二調(diào)門全開(kāi)，第三調(diào)門部分開(kāi)啟。通過(guò)三個(gè)調(diào)門的流量為G ：調(diào)節(jié)級(jí)相對(duì)內(nèi)效率：調(diào)節(jié)級(jí)的內(nèi)效率3.配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響二、噴嘴配汽第11頁(yè)，共26頁(yè)。 便于討論，假定：

7、調(diào)節(jié)級(jí)反動(dòng)度 ，且不隨工況變化， ; 各調(diào)節(jié)汽門之間無(wú)重疊度（前一個(gè)閥完全開(kāi)啟后，才開(kāi)后一個(gè)閥）； 不考慮調(diào)節(jié)級(jí)后溫度變化的影響； 主汽門后壓力 不隨流量增加而降低。 P11=(G1/G)P1 假設(shè)有四個(gè)調(diào)節(jié)汽門 第一調(diào)門開(kāi)啟（其余調(diào)門全關(guān)閉） 第二調(diào)門開(kāi)啟（第一調(diào)門已全開(kāi)，其余關(guān)） 第三調(diào)門開(kāi)啟（第一、二調(diào)門已全開(kāi)，第四調(diào)門關(guān)） 第四調(diào)門開(kāi)啟（其余調(diào)門全開(kāi)）3.配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響三、調(diào)節(jié)級(jí)壓力與流量的關(guān)系1、簡(jiǎn)化的調(diào)節(jié)級(jí)壓力與流量的關(guān)系第12頁(yè)，共26頁(yè)。3.配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響三、調(diào)節(jié)級(jí)壓力與流量的關(guān)系I調(diào)門開(kāi)啟II調(diào)門開(kāi)啟III調(diào)門開(kāi)啟各噴嘴組壓力與

8、流量的關(guān)系1、簡(jiǎn)化的調(diào)節(jié)級(jí)壓力與流量的關(guān)系第13頁(yè)，共26頁(yè)。各噴嘴組流量與總流量的關(guān)系3.配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響三、調(diào)節(jié)級(jí)壓力與流量的關(guān)系1、簡(jiǎn)化的調(diào)節(jié)級(jí)壓力與流量的關(guān)系第14頁(yè)，共26頁(yè)。（1）實(shí)際上調(diào)節(jié)級(jí)后溫度t2隨流量變化而變化。（2）實(shí)際上調(diào)節(jié)級(jí)有反動(dòng)度m0，且反動(dòng)度隨工況有變化。（3）調(diào)節(jié)汽門開(kāi)啟有重疊度。 目的是改善調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能，i）穩(wěn)定性； ii）縮短開(kāi)啟的總升程。（4）實(shí)際上流量增大時(shí)，自動(dòng)主汽門、調(diào)節(jié)汽門和導(dǎo)管等節(jié)流損失增大，使全開(kāi)汽門后的壓力略降低。 3.配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響三、調(diào)節(jié)級(jí)壓力與流量的關(guān)系2、調(diào)節(jié)級(jí)的實(shí)際壓力與流量的關(guān)系調(diào)節(jié)

9、級(jí)后溫度t2隨流量變化第15頁(yè)，共26頁(yè)。調(diào)節(jié)級(jí)效率曲線呈波折狀。調(diào)節(jié)閥全開(kāi)時(shí)，節(jié)流損失小，效率較高（如a、b、c、d點(diǎn)）。在其他工況下，通過(guò)部分開(kāi)啟閥的那股流量要受到節(jié)流作用，使效率下降。c點(diǎn)為設(shè)計(jì)工況（三閥全開(kāi)），效率最高。（三）調(diào)節(jié)級(jí)效率曲線3.配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響三、調(diào)節(jié)級(jí)壓力與流量的關(guān)系2、調(diào)節(jié)級(jí)的實(shí)際壓力與流量的關(guān)系第16頁(yè)，共26頁(yè)。負(fù)荷、蒸汽參數(shù)變化、汽封間隙增大、通流部分的結(jié)垢或腐蝕，水沖擊等，均可引起汽輪機(jī)軸向推力的變化。（只討論負(fù)荷、參數(shù)改變時(shí)引起軸向推力變化 ）（一）沖動(dòng)式汽輪機(jī)軸向推力的變化 變工況時(shí)：0 1、節(jié)流配汽凝汽式汽輪機(jī) 2、噴嘴配汽凝汽式

10、汽輪機(jī) 3、背壓式機(jī)組的軸向推力變化 3.配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響五、軸向推力的變化規(guī)律第17頁(yè)，共26頁(yè)。 （二）反動(dòng)式汽輪機(jī)軸向推力的變化 反動(dòng)式汽輪機(jī)設(shè)計(jì)反動(dòng)度大，在工況變動(dòng)時(shí)，反動(dòng)度變化卻減小，反動(dòng)級(jí)的軸向推力與級(jí)內(nèi)壓差成正比地變化，最大軸向推力發(fā)生在最大負(fù)荷工況時(shí)。 現(xiàn)代大型反動(dòng)式汽輪機(jī)設(shè)計(jì)成多缸多排汽口反向?qū)χ眯问剑Y(jié)構(gòu)上采用平衡活塞等措施，由推力軸承所承擔(dān)的凈推力并不大。故在運(yùn)行時(shí)，當(dāng)工況改變時(shí)，推力軸承所承擔(dān)的凈推力的大小和方向可能會(huì)發(fā)生改變。 工況變動(dòng)時(shí)，軸向推力計(jì)算復(fù)雜，其準(zhǔn)確性也難保證。 在實(shí)際運(yùn)行中，通過(guò)測(cè)量推力軸承工作瓦塊的溫度，對(duì)軸向推力的變化情況進(jìn)行

11、間接監(jiān)視。當(dāng)軸向推力增大時(shí)，推力瓦塊的摩擦大，使工作油膜溫度升高，則工作瓦塊溫度也升高。 汽輪機(jī)運(yùn)行中，推力軸承工作瓦塊的溫度和軸向位移是重點(diǎn)監(jiān)視的運(yùn)行參數(shù)之一。 3.配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響五、軸向推力的變化規(guī)律第18頁(yè)，共26頁(yè)。第19頁(yè)，共26頁(yè)。1、節(jié)流配汽凝汽式汽輪機(jī) 在最大負(fù)荷時(shí)，流量最大，軸向推力最大。凝汽式機(jī)組中間各級(jí)變工況時(shí)，反動(dòng)度基本不變。第20頁(yè)，共26頁(yè)。2、噴嘴配汽凝汽式汽輪機(jī)對(duì)于噴嘴配汽，軸向推力變化受到調(diào)門開(kāi)啟的影響，成折線變化。 全機(jī)壓力級(jí)第21頁(yè)，共26頁(yè)。3、背壓式機(jī)組的軸向推力變化 對(duì)于背壓式壓力級(jí)在工況變化時(shí)，其級(jí)前、后壓力與流量不成正比，

12、焓降、反動(dòng)度都變化，所以級(jí)的軸向推力不與流量成正比，最大軸向推力都發(fā)生在某一中間功率時(shí)達(dá)到。第22頁(yè)，共26頁(yè)。第一調(diào)門開(kāi)啟（其余調(diào)門全關(guān)閉）第一調(diào)門， 第一組噴嘴組臨界壓力 ，噴嘴組后壓力 ， 此時(shí)噴嘴組為臨界狀態(tài)。通過(guò)第一調(diào)門流量 為臨界流量。當(dāng)?shù)谝徽{(diào)門全開(kāi)后， 且不變。流量 也不變。直到 H 點(diǎn)， 噴嘴組為亞臨界。通過(guò)第一調(diào)門流量 按橢圓曲線下降。當(dāng)?shù)谝徽{(diào)門全開(kāi)而其他調(diào)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。第23頁(yè)，共26頁(yè)。第二調(diào)門剛開(kāi)時(shí)， ， ，此時(shí)噴嘴組為亞臨界。 與流量 按弗留格爾公式變化。當(dāng)?shù)诙{(diào)門， ， 當(dāng) 時(shí)，第二組噴嘴處于臨界狀態(tài)。 與 呈直線關(guān)系。當(dāng)?shù)诙{(diào)門全開(kāi)時(shí)， ，且不變。流量也不變，直到 H 點(diǎn)， 為亞臨界， 按橢圓曲線下降。 第二調(diào)門開(kāi)啟（第一調(diào)門已全開(kāi)，其余全關(guān)）第24頁(yè)，共26頁(yè)。 當(dāng)?shù)谌{(diào)門開(kāi)啟時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)背壓已經(jīng)相當(dāng)高了， ，始終為 亞臨界。 三閥全開(kāi)時(shí)， ，要求為設(shè)計(jì)工況時(shí)的流量。 如