汽輪機(jī)配汽系統(tǒng)

1、汽輪機(jī)配汽系統(tǒng)概述熱耗汽輪機(jī)的配汽方式對汽輪K節(jié)流配汽機(jī)的運(yùn)行性能、結(jié)構(gòu)，特別是汽缸高中壓部分的布置和結(jié)噴嘴配汽構(gòu)有很大的影響。汽輪機(jī)最常G 流量采用的配汽方式為噴嘴配汽噴嘴配汽和節(jié)流配汽汽輪機(jī)的熱耗曲線及其比較和節(jié)流配汽。在一般情況下,節(jié)流配汽的汽輪機(jī)在設(shè)計(jì)工況下的效率稍高于噴嘴配汽的汽輪機(jī)，而在部分負(fù)荷工況下，前者的效率則低于后者。右圖表示了這兩種汽輪機(jī)的熱耗（h ）隨流量（ G，即機(jī)組功率）而變化的曲線。在設(shè)計(jì)工況下節(jié)流配汽的汽輪機(jī)效率高的原因在于，節(jié)流配汽的汽輪機(jī)沒有調(diào)節(jié)級(jí)，不存在調(diào)節(jié)級(jí)中的部分進(jìn)汽損失，另外，它的第一級(jí)的余速可被下一級(jí)利用。而在部分負(fù)荷下效率的降低，則是由于節(jié)流損失的

2、增大引起的。節(jié)流損失的大小與機(jī)組流量（功率）變化的程度有關(guān)，也和機(jī)組總理想焓降的大小有關(guān)。流量變化越大，閥門節(jié)流程度越大，節(jié)流損失就越大，機(jī)組的總理想焓降越大，即初壓 /背壓比越大，節(jié)流損失則越?。ㄕ伎傡式档谋壤叫。?。對于中間再熱機(jī)組 ,節(jié)流損失僅存在于中間再熱之前的高壓級(jí)內(nèi)。由于高壓機(jī)組的背壓遠(yuǎn)大于凝汽機(jī)組的背壓，所以，對高壓缸來講，節(jié)流損失是相當(dāng)大的。中低壓缸的焓降一般第四章汽輪機(jī)配汽系統(tǒng)要占機(jī)組總焓降的 2/3 3/4,而這一部分不受節(jié)流損失的影響，因此對整個(gè)汽輪機(jī)來講，節(jié)流損失將大為減小。對于中間再熱機(jī)組，節(jié)流損失的大小隨初壓力的提高而有所降低。這是因?yàn)槌鯄毫Φ奶岣邔Ω邏杭?jí)組的初壓/

3、背壓影響不大 （隨著初壓力的提高，高壓級(jí)組的背壓也將按比例增長） ，但卻會(huì)擴(kuò)大中低壓級(jí)組焓降在汽輪機(jī)總焓降中所占的比例，從而使整個(gè)機(jī)組的節(jié)流損失有所減少。噴嘴配汽汽輪機(jī)在部分負(fù)載下的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于節(jié)流配汽汽輪機(jī)，但它的高壓級(jí)組在變工況下的蒸汽溫度變化比較大，從而會(huì)引起較大的材料熱應(yīng)力，因此調(diào)節(jié)級(jí)汽缸壁可能產(chǎn)生的熱應(yīng)力常成為限制這種汽輪機(jī)迅速改變負(fù)荷的重要因素之一。而節(jié)流配汽汽輪機(jī)的情況則與此不同，各級(jí)溫度隨負(fù)荷變化的幅度大體相等，而且都很小。所以節(jié)流配汽的汽輪機(jī) 雖然部分負(fù)荷下的效率較低，但它適應(yīng)工況變化的能力卻高于噴嘴配汽的汽輪機(jī)。大功率汽輪機(jī)從安全著眼，控制機(jī)組在運(yùn)行中的熱應(yīng)力具有很大意義，所

4、以帶基本負(fù)荷的大功率汽輪機(jī)目前傾向于采用節(jié)流配汽方式。節(jié)流配汽汽輪機(jī)在部分負(fù)荷下效率低這一缺點(diǎn)，可通過采用滑壓運(yùn)行的方式在一定程度上予以克服。最為優(yōu)越的配汽方式是采用了所謂雙重配汽方式。 兼顧噴嘴和節(jié)流兩種配汽方式的優(yōu)點(diǎn)，將汽輪機(jī)設(shè)計(jì)成高負(fù)荷段為噴嘴配汽，低負(fù)荷轉(zhuǎn)為節(jié)流配汽的節(jié)流噴嘴混合配汽方式。 2國外實(shí)踐表明， 隨著蒸汽參數(shù)的提高， 汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)的柔性應(yīng)相應(yīng)提高。特別是汽輪機(jī)的進(jìn)汽部分，不管是高壓進(jìn)汽部分還是中壓進(jìn)汽部分，這點(diǎn)都尤為重要，因?yàn)樵摬课皇瞧啓C(jī)的高溫區(qū)域，盡可能地減小其在變動(dòng)工況下所固有的熱應(yīng)力，對適應(yīng)高溫運(yùn)行有很重要的意義。經(jīng)驗(yàn)表明，和高參數(shù)機(jī)組相比，在進(jìn)汽部分采取一些新的結(jié)構(gòu)

5、方式，增強(qiáng)相互膨脹，防止汽缸與噴嘴室之間產(chǎn)生裂紋等。這些新的結(jié)構(gòu)方式包括：蒸汽室和汽缸分離并鉸接在基礎(chǔ)上，蒸汽室和汽缸采用柔性很大的導(dǎo)汽管連接，噴嘴汽室與汽缸采用裝配式聯(lián)接等。高參數(shù)大功率汽輪機(jī)多采用噴嘴配汽。習(xí)慣做法是，蒸汽室與噴嘴室單獨(dú)鑄出，然后再分別與高壓缸焊接，調(diào)節(jié)汽閥布置在汽缸上。這種結(jié)構(gòu)方式，布置緊湊，調(diào)節(jié)汽閥的傳動(dòng)控制集中，從調(diào)節(jié)閥到汽輪機(jī)之間的中間容積小，有利于提高調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第四章汽輪機(jī)配汽系統(tǒng)特別是防止甩負(fù)荷后的動(dòng)態(tài)超速。 但這種結(jié)構(gòu)使高壓缸結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，特別是會(huì)使汽缸在運(yùn)行中由于溫度不均勻而產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力，不能很好適應(yīng)蒸汽參數(shù)提高和單機(jī)功率增大對高溫運(yùn)行提出的要求。

6、目前應(yīng)用較多的是將噴嘴配汽汽輪機(jī)的蒸汽室及其調(diào)節(jié)閥從高壓缸缸體上分離出來，成為單獨(dú)的汽閥體。其實(shí)節(jié)流配汽的汽輪機(jī)一向就采用這種進(jìn)汽部分的布置方式。需要說明的是，再熱機(jī)組高壓部分不論采用何種配汽方式 ,中壓進(jìn)汽部分一般均采用全周進(jìn)汽的節(jié)流配汽方式（僅很低負(fù)荷時(shí)參加調(diào)節(jié)）。大功率汽輪機(jī)的主蒸汽進(jìn)汽管和再熱蒸汽進(jìn)汽管多為雙路布置，這樣較有利于對稱布置。所以獨(dú)立的汽閥體通?？偸桥c主汽閥（或再熱主汽閥）制成。如上圖進(jìn)汽室、噴嘴室與汽缸的焊接連接一體，而且一般總是制造成同樣結(jié)構(gòu)和大小的兩個(gè)或四個(gè)。對稱布置并固定在汽缸的兩側(cè)，閥體與汽缸之間用較長的并按大曲率半徑彎成的管道連接，以避免結(jié)合部分受到過大的應(yīng)力。

7、閥體與汽缸分離并固定在基礎(chǔ)上的布置方式， 增加了導(dǎo)汽管中貯存新汽的容積，在甩負(fù)荷時(shí)容易引起機(jī)組超速，對調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性有不利影響。為了克服這一缺點(diǎn)，采用使閥體盡量靠近汽缸但又不單獨(dú)固定的方法，同時(shí)將主汽閥和調(diào)節(jié)閥合裝在一個(gè)殼體內(nèi)來簡化汽閥體的結(jié)構(gòu)。這種布置方式也同樣有一些缺點(diǎn)，主要是由于汽閥體不單獨(dú)固定在基礎(chǔ)上， 4主蒸汽管道的不對稱推力可能傳到汽缸上，這就要求汽缸能承受這部分額外的力量。選擇機(jī)組配汽系統(tǒng)的布置方式，主要考慮了一下幾個(gè)方面：蒸汽管道對汽缸的推力在允許的范圍內(nèi)，任何工況下管道對汽缸的總推力不得大于汽缸總重量的5。1）管道和閥門在任何工況下的熱應(yīng)力和熱變形在允許的范圍內(nèi)，同時(shí)也不會(huì)使

8、之與連接的汽缸產(chǎn)生不允許的熱應(yīng)力和熱變形。2）調(diào)節(jié)閥后至配汽室的容積應(yīng)盡可能小，避免調(diào)節(jié)閥快關(guān)后，閥后有過多的“余汽”進(jìn)入汽輪機(jī)，造成汽輪機(jī)組超速。3）安裝、運(yùn)行操作、檢修方便，結(jié)構(gòu)緊湊、整齊、美觀。下圖為汽輪機(jī)組配汽系統(tǒng)高壓主汽閥、調(diào)節(jié)汽閥布置（ MSV 為主汽閥； CV 為調(diào)節(jié)閥）的布置方式。與一期閥門外形一致材料稍有不同。主蒸汽管道位于汽輪機(jī)運(yùn)行層下部，經(jīng)過 2 個(gè)高壓主汽閥和 4 個(gè)高壓調(diào)節(jié)汽閥，分四路進(jìn)入高壓缸。 2 個(gè)高壓主汽閥的出口與4 個(gè)調(diào)節(jié)汽閥的進(jìn)口對接焊成一體， 4 個(gè)高壓調(diào)節(jié)汽閥合用一個(gè)殼體。四根高壓導(dǎo)汽管的一端與高壓調(diào)節(jié)閥出口焊接，另一端則采用法蘭、螺栓與高壓缸上4 根進(jìn)汽短管的垂直法蘭相連接。第四章汽輪機(jī)配汽系統(tǒng)高壓缸上的4 根進(jìn)汽短管以鐘罩型結(jié)構(gòu)與高壓外缸焊接在一起，它們與噴嘴室的短管采用插入式連接。高壓缸共有4 個(gè)噴嘴室（噴嘴組） ，對稱地布置于高壓缸上下汽缸上。再熱蒸汽經(jīng)過位于高、 中壓缸中部兩側(cè)的中壓主汽聯(lián)合調(diào)節(jié)汽閥（布置在運(yùn)轉(zhuǎn)層） ，進(jìn)入中壓缸。中壓聯(lián)合汽閥的進(jìn)口與熱段再熱蒸汽管道連接，出口通向中壓缸中部的進(jìn)汽口，這種布置方式能有效縮短中聯(lián)閥至中壓缸之間的管道長度，減少管道蒸汽容積，避免閥門快關(guān)后汽輪機(jī)的超速。超臨界機(jī)組主蒸汽及再熱蒸汽壓力、 溫度較高， 產(chǎn)生的沖擊力