1第五章汽輪機(jī)的變工況特性第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系

第二節(jié)變工況下級(jí)的比焓降和反動(dòng)度的變化規(guī)律

第三節(jié)配汽方式和調(diào)節(jié)級(jí)的變工況特性

第四節(jié)凝汽式汽輪機(jī)的工況圖

第五節(jié)蒸汽初終參數(shù)變化對(duì)汽輪機(jī)工作的影響

第六節(jié)汽輪機(jī)變工況熱力核算21.什么是工況？設(shè)計(jì)工況、變動(dòng)工況。設(shè)計(jì)工況:運(yùn)行時(shí)各種參數(shù)都保持設(shè)計(jì)值，即汽輪機(jī)在設(shè)計(jì)條件下的工況。也稱為經(jīng)濟(jì)工況。變動(dòng)工況：外界負(fù)荷、蒸汽參數(shù)及轉(zhuǎn)速等運(yùn)行參數(shù)發(fā)生變動(dòng)，偏離設(shè)計(jì)值的工況。第五章汽輪機(jī)的變工況特性2.研究變動(dòng)工況的目的了解汽輪機(jī)在不同工況下的效率變化不同調(diào)節(jié)方式對(duì)汽輪機(jī)工作的影響了解汽輪機(jī)在不同工況下受力情況從而保證機(jī)組在變工況下安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。33.引起工況變化的原因第五章汽輪機(jī)的變工況特性4.研究方法a.蒸汽初、終參數(shù)變化b.通流部分工作狀態(tài)變化c.轉(zhuǎn)速、進(jìn)汽調(diào)節(jié)方式d.回?zé)嵯到y(tǒng)運(yùn)行方式發(fā)生變化外擾：a.一次調(diào)頻的要求b.二次調(diào)頻的要求內(nèi)擾：第一類負(fù)荷變化引起的頻率偏差而產(chǎn)生的負(fù)荷調(diào)節(jié)過程。該負(fù)荷變化具有變化周期短，變動(dòng)幅度很小的特點(diǎn)，是一種隨機(jī)負(fù)荷波動(dòng)。第二類負(fù)荷變化引起的頻率偏差而產(chǎn)生的負(fù)荷調(diào)節(jié)過程。該負(fù)荷變化具有負(fù)荷變化慢，幅度大的特點(diǎn)，具有一定的可預(yù)測性。在選定參考工況（如設(shè)計(jì)工況或最大工況下），以噴嘴及動(dòng)葉非設(shè)計(jì)工況的運(yùn)行特性和小參數(shù)變化簡化分析為基礎(chǔ)，分析估算流量與熱力參數(shù)相對(duì)于參考工況的變化。4一、漸縮噴嘴的流量變化第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系時(shí)，（2）當(dāng)噴嘴前后壓力比（臨界），流量為（1）當(dāng)噴嘴前后壓力比（亞臨界），流量為時(shí)，上二式中：——噴嘴前壓力、密度；——噴嘴后壓力、臨界壓力；——壓力比；——噴嘴出口截面積。51、分析：對(duì)于式（5—1）第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系

B

BCABA6圖5-1漸縮噴嘴流量與出口壓力的關(guān)系曲線2、當(dāng)初壓不變，對(duì)于任意一背壓，通過漸縮噴嘴的流量為：3、將BC段流量曲線近似為橢圓1/4線段第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系彭臺(tái)門系數(shù)的近似計(jì)算公式，比較簡單7第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系一.漸縮噴嘴壓力與流量的關(guān)系分析：1.初壓變化時(shí)，G－p的關(guān)系

不變，背壓8第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系一.漸縮噴嘴壓力與流量的關(guān)系2.當(dāng)噴嘴前后參數(shù)同時(shí)變化時(shí)，壓力流量關(guān)系式分析(1)前后兩種工況都為亞臨界(β1<1,β<1),通過噴嘴的流量和噴嘴前、后的參數(shù)變化都有關(guān)系；(2)前后兩種工況都為臨界(β1=β=1),通過噴嘴的流量只和噴嘴前的參數(shù)變化有關(guān)系。忽略溫度的變化9圖5-2減縮噴嘴的流量壓力曲線前面所講流量曲線ABC，每一工況對(duì)應(yīng)一根曲線，不方便。為了擴(kuò)大適應(yīng)性，改用壓力比、流量比作為坐標(biāo)，作出流量曲線。3.流量壓力曲線相對(duì)背壓：流量比：最大初壓：相對(duì)初壓：則流量比為：根據(jù)前面所講橢圓方程：根據(jù)上式作圖(5—2)的流量壓力曲線。圖中，、、三個(gè)中只要已知其中的二個(gè)，則可以求得第三個(gè)。第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系對(duì)于一種工況采用一根相應(yīng)的流量曲線與之對(duì)應(yīng)。定義標(biāo)準(zhǔn)方程對(duì)稱軸參數(shù)方程焦點(diǎn)位置圖形頂點(diǎn)11第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系一.漸縮噴嘴壓力與流量的關(guān)系例：已知：p0=1MPa，p01=0.9MPa，p1=0.7MPa，

p11=0.8Mpa，t0=320℃，t01=305℃。求流量的變化。解：首先假定溫度溫度不變，并取最大初壓p0m=1MPa。

對(duì)于原工況：ε0=p0/p0m=1，ε1=p1/p0m=0.7，在流網(wǎng)圖中可查得：

βm=G/G0m=0.94；

對(duì)于新工況：ε01=p01/p0m=0.9，ε11=p11/p0m=0.8，在流網(wǎng)圖中可查得：

βm1=G1/G0m=0.589。

故在不考慮溫度變化時(shí)可得：考慮溫度變化有：即在新工況下，通過噴嘴的流量為原來的0.635倍。12第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系一.漸縮噴嘴壓力與流量的關(guān)系例：用解析法求一例中流量的變化。對(duì)于原工況：對(duì)于新工況：從而：13第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系習(xí)題1、在設(shè)計(jì)工況下漸縮噴嘴前的蒸汽壓力=2.16MPa，溫度=350，噴嘴后的壓力=0.589MPa，流量為3kg/s。若流量保持為臨界值，則最大背壓（）可以為多少？若要流量減少為原設(shè)計(jì)值的1/3，則在初壓、初溫不變時(shí)，背壓應(yīng)增高至何值？又設(shè)背壓維持為0.589MPa不變，則初壓應(yīng)降低到何數(shù)值（假定初溫不變）才能使流量為原設(shè)計(jì)值的4/7？2、工況變動(dòng)前，漸縮噴嘴的初壓=8.83MPa，初溫=500,背壓=4.9MPa，工況變動(dòng)后，初壓降為=7.06MPa，背壓降為=4.413MPa。試用分析法和查流量網(wǎng)圖解法確定工況變動(dòng)前后通過噴嘴的流量比系數(shù)（溫度變化忽略）。14第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系二.級(jí)的變工況（一）級(jí)前的壓力-流量關(guān)系

1.級(jí)在臨界工況下工作因此可得出結(jié)論：只要級(jí)在臨界狀態(tài)下工作，不論臨界狀態(tài)發(fā)生在噴嘴還是動(dòng)葉中，通過該級(jí)的流量均與級(jí)前壓力成正比，而與級(jí)后壓力無關(guān)！同樣適用于動(dòng)葉15第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系二.級(jí)的變工況（一）級(jí)前的壓力-流量關(guān)系

2.級(jí)在亞臨界工況下工作結(jié)論：當(dāng)級(jí)內(nèi)流動(dòng)未達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，通過該級(jí)的流量不僅與級(jí)前壓力有關(guān)，而且與級(jí)后壓力也有關(guān)。忽略溫度的變化設(shè)計(jì)工況為亞臨界工況的流量方程：變工況為亞臨界工況的流量方程：可得變工況前后級(jí)的流量變化關(guān)系：兩式相比，忽略反動(dòng)度的變化，并假設(shè)16第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系二.級(jí)的變工況（一）級(jí)前的壓力-流量關(guān)系

3.一種工況在臨界狀態(tài)，另一種狀態(tài)在亞臨界狀態(tài)

該情況一般只發(fā)生在凝汽式汽輪機(jī)最后一級(jí)和調(diào)節(jié)級(jí)中。無法給出級(jí)的流量與蒸汽參數(shù)之間的具體關(guān)系式。對(duì)于該情況就需要對(duì)變工況進(jìn)行詳細(xì)的核算。17第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系二.級(jí)的變工況（二）級(jí)組前后壓力-流量關(guān)系級(jí)組——由流量相同的若干連續(xù)排列的級(jí)所組成，可以是汽輪機(jī)中的某幾個(gè)流量相同的連續(xù)級(jí)，也可以是整個(gè)汽輪機(jī)。END13級(jí)組的臨界壓力：當(dāng)級(jí)組中任一級(jí)處于臨界狀態(tài)時(shí)級(jí)組的最高背壓。級(jí)組的臨界壓力比：級(jí)組的臨界壓力pzcr與級(jí)組的初壓之比，用zcr表示。其大小與級(jí)組中級(jí)數(shù)的多少有關(guān)。級(jí)組前后有壓力測點(diǎn)，中間一般不裝，級(jí)組前后的壓力測點(diǎn)稱為監(jiān)視壓力。各級(jí)（級(jí)組）各級(jí)（級(jí)組）第二抽汽口

調(diào)節(jié)級(jí)第一抽汽口18第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系二.級(jí)的變工況（二）級(jí)組前后壓力-流量關(guān)系1.級(jí)組內(nèi)各級(jí)均未達(dá)到臨界狀態(tài)是否處于臨界狀態(tài)的判據(jù)：末級(jí)的狀態(tài)。當(dāng)末級(jí)處于臨界狀態(tài)時(shí)，機(jī)組就處于臨界狀態(tài)，否則處于亞臨界狀態(tài)。（5-10a)和（5-10b)稱為弗留格爾公式忽略溫度影響END13由級(jí)的壓力流量關(guān)系式（書5-8a）推導(dǎo)可得級(jí)組內(nèi)各級(jí)均未達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，變工況前后級(jí)組的前后的蒸汽參數(shù)與流量變化關(guān)系式。19弗留格爾公式，它表明：當(dāng)工況變化前后級(jí)組均未達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，級(jí)組的流量與級(jí)組前后壓力平方差的平方根成正比。第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系二.級(jí)的變工況（二）級(jí)組前后壓力-流量關(guān)系1.級(jí)組內(nèi)各級(jí)均未達(dá)到臨界狀態(tài)20第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系二.級(jí)的變工況（二）級(jí)組前后壓力-流量關(guān)系1.級(jí)組內(nèi)各級(jí)均未達(dá)到臨界狀態(tài)(2)弗留格爾公式分析對(duì)于凝汽式汽輪機(jī)，如果機(jī)組的級(jí)數(shù)足夠多，末級(jí)的壓力相對(duì)與初始?jí)毫Χ院苄　t公式可簡化為：可見：除了最后一、二級(jí)以外，凝汽式汽輪機(jī)各級(jí)級(jí)組前壓力與流量成正比關(guān)系。21去掉第一壓力級(jí)，將剩余壓力級(jí)取成一個(gè)級(jí)組，與上同理可得依次類推，凝汽式汽輪機(jī)高、中壓各級(jí)，均有凝汽式汽輪機(jī)高、中壓各級(jí)級(jí)前壓力與流量成正比。對(duì)于凝汽式汽輪機(jī)，如果機(jī)組的級(jí)數(shù)足夠多，末級(jí)的壓力相對(duì)與初始?jí)毫Χ院苄　t公式可簡化為：第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系22除了最后一、二級(jí)以外，凝汽式汽輪機(jī)各級(jí)級(jí)組前壓力與流量成正比關(guān)系。因此流量壓力曲線為直線關(guān)系。第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系23第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系（二）級(jí)組前后壓力-流量關(guān)系2.級(jí)組內(nèi)達(dá)到臨界狀態(tài)(2)弗留格爾公式分析(先忽略溫度變化)可見：在工況發(fā)生變動(dòng)時(shí)，如果級(jí)組的最后一級(jí)始終在臨界狀態(tài)下工作，則通過該機(jī)組的流量與級(jí)組中所有各級(jí)的初壓成正比。汽輪機(jī)的各壓力級(jí)的比焓降是從高壓向低壓逐級(jí)增加，因此如果級(jí)組內(nèi)達(dá)到臨界狀態(tài)，首先是末級(jí)達(dá)到臨界狀態(tài)。假設(shè)第III級(jí)達(dá)到臨界狀態(tài)，則第II級(jí)達(dá)到未臨界狀態(tài)，則同一級(jí)組內(nèi)各級(jí)流量相等，即24第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系（三）弗留格爾公式的應(yīng)用1.應(yīng)用條件或者其中，——面積變化之比。(1)在不同工況下，級(jí)組各級(jí)的面積應(yīng)保持不變。假設(shè)級(jí)組內(nèi)各級(jí)通流面積發(fā)生了相同程度的變化，則弗留格爾公式須作修正：

Ⅲ.對(duì)于調(diào)節(jié)級(jí)，只有當(dāng)?shù)谝徽{(diào)節(jié)汽門開大或關(guān)小而其他調(diào)節(jié)汽門均關(guān)閉時(shí)，通汽面積才不變，才可把調(diào)節(jié)級(jí)包括在級(jí)組內(nèi)。若調(diào)節(jié)級(jí)在變工況過程中多開了或關(guān)閉了一個(gè)調(diào)節(jié)汽門，則改變了通汽面積，就不能包括在級(jí)組內(nèi)，也不能對(duì)調(diào)節(jié)級(jí)單獨(dú)應(yīng)用級(jí)的流量與壓力的關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算。25第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系（三）弗留格爾公式的應(yīng)用1.應(yīng)用條件(2)通過同一級(jí)組各級(jí)的流量應(yīng)相同；對(duì)于凝汽式機(jī)組，各級(jí)回?zé)岢槠前匆欢ū壤?與總進(jìn)汽量之間存在著正比關(guān)系），可不考慮其影響，而把除調(diào)節(jié)級(jí)之外的所有壓力級(jí)看成一個(gè)級(jí)組。(3)適用于“無窮多級(jí)”的級(jí)組，但一般來說，只要級(jí)數(shù)多于4~5級(jí)，計(jì)算結(jié)果就能滿足工程精度的需要。或者其中，——面積變化之比。(1)在不同工況下，組各級(jí)的面積應(yīng)保持不變。假設(shè)級(jí)組內(nèi)各級(jí)通流面積發(fā)生了相同程度的變化，則弗留格爾公式須作修正：26第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系二.級(jí)的變工況（三）弗留格爾公式的應(yīng)用2.應(yīng)用場合

進(jìn)行變工況計(jì)算；監(jiān)視汽輪機(jī)通流部分運(yùn)行是否正常。根據(jù)壓力流量關(guān)系判斷機(jī)組是否因結(jié)垢或腐蝕發(fā)生改變；（3）推算不同功率時(shí)各級(jí)的壓差和焓降，分析效率和受力情況等。27第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系二.級(jí)的變工況2.應(yīng)用場合監(jiān)視汽輪機(jī)通流部分運(yùn)行是否正常。根據(jù)壓力流量關(guān)系判斷機(jī)組是否因結(jié)垢或腐蝕發(fā)生改變；28第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系二.級(jí)的變工況2.應(yīng)用場合監(jiān)視汽輪機(jī)通流部分運(yùn)行是否正常。根據(jù)壓力流量關(guān)系判斷機(jī)組是否因結(jié)垢或腐蝕發(fā)生改變；29第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系總結(jié)：變工況前后的壓力-流量關(guān)系1.級(jí)在臨界工況下工作結(jié)論：只要級(jí)在臨界狀態(tài)下工作，不論臨界狀態(tài)發(fā)生在噴嘴還是動(dòng)葉中，通過該級(jí)的流量均與級(jí)前壓力成正比，而與級(jí)后壓力無關(guān)！

2.級(jí)在亞臨界工況下工作結(jié)論：當(dāng)級(jí)內(nèi)流動(dòng)未達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，通過該級(jí)的流量不僅與級(jí)前壓力有關(guān)，而且與級(jí)后壓力也有關(guān)。忽略溫度的變化30第一節(jié)變工況下級(jí)的壓力與流量的關(guān)系3.級(jí)組內(nèi)達(dá)到臨界狀態(tài)結(jié)論：在工況發(fā)生變動(dòng)時(shí)，如果級(jí)組的最后一級(jí)始終在臨界狀態(tài)下工作，則通過該機(jī)組的流量與級(jí)組中所有各級(jí)的初壓成正比。總結(jié)：變工況前后的壓力-流量關(guān)系4.級(jí)組內(nèi)未達(dá)到臨界狀態(tài)結(jié)論：當(dāng)工況變化前后級(jí)組均未達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，級(jí)組的流量與級(jí)組前后壓力平方差的平