動(dòng)力機(jī)械3-變工況-調(diào)節(jié)方式及調(diào)節(jié)級(jí)變工況

1、第三節(jié) 汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)方式及調(diào)節(jié)級(jí)變工況3600mgritelHDPl汽輪機(jī)的功率方程汽輪機(jī)的功率方程l由上式可知，要改變汽輪機(jī)的功率，可改變流量由上式可知，要改變汽輪機(jī)的功率，可改變流量D D或焓或焓降降 HtHt；l對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)方式對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)方式： 從結(jié)構(gòu)上看從結(jié)構(gòu)上看有：噴嘴調(diào)節(jié)、節(jié)流調(diào)節(jié)有：噴嘴調(diào)節(jié)、節(jié)流調(diào)節(jié)； 從運(yùn)行方式上看有：定壓調(diào)節(jié)和從運(yùn)行方式上看有：定壓調(diào)節(jié)和滑壓調(diào)節(jié)?；瑝赫{(diào)節(jié)。一、節(jié)流調(diào)節(jié)一、節(jié)流調(diào)節(jié)（節(jié)流配汽）（節(jié)流配汽）定義：所有進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽都經(jīng)過(guò)一個(gè)或幾個(gè)同時(shí)啟閉定義：所有進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽都經(jīng)過(guò)一個(gè)或幾個(gè)同時(shí)啟閉的調(diào)節(jié)閥，然后進(jìn)入第一級(jí)噴嘴。的調(diào)節(jié)閥，然后進(jìn)入第一級(jí)噴嘴

2、。節(jié)流調(diào)節(jié)示意圖l 節(jié)流調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)過(guò)程：節(jié)流調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)過(guò)程： 節(jié)流調(diào)節(jié)第一級(jí)的變工況特性與中間級(jí)完全相同。節(jié)流調(diào)節(jié)第一級(jí)的變工況特性與中間級(jí)完全相同。l 節(jié)流調(diào)節(jié)的熱力過(guò)程：節(jié)流調(diào)節(jié)的熱力過(guò)程：工作過(guò)程：進(jìn)入汽輪機(jī)的所有蒸汽都通過(guò)調(diào)節(jié)汽門，然后進(jìn)入汽輪機(jī)。調(diào)節(jié)汽門控制流量大小。GP0,t0主汽門調(diào)節(jié)汽門汽輪機(jī)hsh0t0p0p”0p0pc工作特點(diǎn)：1）機(jī)組在低負(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。（存在節(jié)流效率）2）沒(méi)有調(diào)節(jié)級(jí)，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單；節(jié)流調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、制造成本低；3）在工況變動(dòng)時(shí)，各級(jí)比焓降變化不大，同時(shí)級(jí)前溫度變化也較小。工況變動(dòng)時(shí)，各級(jí)焓

3、降(除最末級(jí)外)變化不大，故各級(jí)前的溫度變化很小，從而減小了由溫度變化而引起的熱變形與熱應(yīng)力，提高了機(jī)組的運(yùn)行可靠性和機(jī)動(dòng)性；4）在部分負(fù)荷下由于節(jié)流損失，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性下降。節(jié)流調(diào)節(jié)的應(yīng)用：節(jié)流調(diào)節(jié)一般用在小機(jī)組以及承擔(dān)基本負(fù)荷的大型機(jī)組上。 節(jié)流后汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率：thtttiiriHHHHHHrit 節(jié)流效率其中tHHtth 節(jié)流效率的大小取決于流量和蒸汽參數(shù)，如圖所示。二、噴嘴調(diào)節(jié)及調(diào)節(jié)級(jí)變工況 噴嘴調(diào)節(jié)：噴嘴調(diào)節(jié)：將汽輪機(jī)的第一級(jí)噴嘴分成若干組，每組各有一個(gè)調(diào)節(jié)閥控制，當(dāng)汽輪機(jī)的負(fù)荷改變時(shí)，依次開(kāi)啟或關(guān)閉各調(diào)節(jié)閥，以調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的進(jìn)汽。333322221G工作過(guò)程：主要特點(diǎn)：機(jī)組在部分負(fù)

4、荷時(shí)，效率較高。機(jī)組的高壓部分在工況變化時(shí)溫度變化很大，從而引起較大的熱應(yīng)力。噴嘴調(diào)節(jié)級(jí)壓力與流量的關(guān)系 分析過(guò)程中，為了突出調(diào)節(jié)級(jí)主要變工況特點(diǎn)首先對(duì)上頁(yè)所示的調(diào)節(jié)級(jí)的工作 過(guò)程作如下假定：1）忽略調(diào)節(jié)級(jí)后溫度變化的影響，調(diào)節(jié)級(jí)后壓力P2正比于全機(jī)流量；2）各種工況下級(jí)的反動(dòng)度都等于零，p11=p21；3）四個(gè)調(diào)節(jié)汽門依次開(kāi)啟，沒(méi)有重疊度；4）凡全開(kāi)調(diào)節(jié)汽門后的噴嘴組前壓力均為p0不變。調(diào)節(jié)級(jí)：調(diào)節(jié)級(jí)：采用噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)第一級(jí)，其通流面積隨負(fù)荷的改變而改變，故稱該級(jí)為調(diào)節(jié)級(jí)。該級(jí)后的汽室常稱為調(diào)節(jié)級(jí)汽室。為了研究調(diào)節(jié)級(jí)，做以下假設(shè)為了研究調(diào)節(jié)級(jí)，做以下假設(shè)：l 調(diào)節(jié)級(jí)的反動(dòng)度m=0，且工況

5、變動(dòng)時(shí)反動(dòng)度保持不變。l 各閥門之間無(wú)重疊度。l 此外各組噴嘴后壓力p1均相等，凝汽式汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)后p2與流量成正比。l 全開(kāi)閥后的壓力不隨流量的增加而降低噴嘴調(diào)節(jié)級(jí)壓力與流量的關(guān)系pG0187654320p0p0pV0p調(diào)節(jié)級(jí)出口壓力線G10.8G0.4GGQULIMKNVJG簡(jiǎn)化的調(diào)節(jié)級(jí)的壓力與流量的關(guān)系 1.調(diào)節(jié)級(jí)的變工況分析調(diào)節(jié)級(jí)的變工況分析 第一調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟過(guò)程中：第一調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟過(guò)程中： 閥后壓力閥后壓力(即噴嘴前壓力即噴嘴前壓力)與與流量成正比，當(dāng)閥門全開(kāi)時(shí)，流量成正比，當(dāng)閥門全開(kāi)時(shí)， 達(dá)最大。達(dá)最大。 焓降的變化：由于壓力比保持不變，所以焓降也保持不變。焓降的變化：由于壓力比保持不

6、變，所以焓降也保持不變。但隨著第二、第三調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟，焓降將逐漸減小。但隨著第二、第三調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟，焓降將逐漸減小。 調(diào)節(jié)級(jí)后壓力一直小于臨界壓力，故通過(guò)該組噴嘴的流量調(diào)節(jié)級(jí)后壓力一直小于臨界壓力，故通過(guò)該組噴嘴的流量為臨界流量。為臨界流量。 第二調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟過(guò)程中：第二調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟過(guò)程中： 第二組噴嘴將從非臨界狀態(tài)過(guò)渡到臨界狀態(tài)。第二組噴嘴將從非臨界狀態(tài)過(guò)渡到臨界狀態(tài)。在噴嘴達(dá)臨界之前，噴嘴壓力比隨流量的增加而減小，噴在噴嘴達(dá)臨界之前，噴嘴壓力比隨流量的增加而減小，噴嘴達(dá)臨界后壓力比則保持不變。嘴達(dá)臨界后壓力比則保持不變。調(diào)節(jié)級(jí)變工況曲線 第三調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟過(guò)程中：第三調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟過(guò)程中： 第三組噴嘴

7、中一直達(dá)不到臨界狀態(tài)；噴嘴壓力比隨流第三組噴嘴中一直達(dá)不到臨界狀態(tài)；噴嘴壓力比隨流量的增大而減小。量的增大而減小。 第四調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟過(guò)程中：第四調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟過(guò)程中： 第四調(diào)節(jié)閥為過(guò)負(fù)荷閥，第四組噴嘴的變工況特性與第四調(diào)節(jié)閥為過(guò)負(fù)荷閥，第四組噴嘴的變工況特性與第三組噴嘴相同。第三組噴嘴相同。 綜上所述，調(diào)節(jié)級(jí)焓降是隨汽輪機(jī)流量的變化而改變的。綜上所述，調(diào)節(jié)級(jí)焓降是隨汽輪機(jī)流量的變化而改變的。流量增加時(shí)，部分開(kāi)啟閥門所控制的噴嘴組焓降增大，全流量增加時(shí)，部分開(kāi)啟閥門所控制的噴嘴組焓降增大，全開(kāi)閥門所控制的噴嘴組焓降減小。在第一調(diào)節(jié)閥全開(kāi)而第開(kāi)閥門所控制的噴嘴組焓降減小。在第一調(diào)節(jié)閥全開(kāi)而第二調(diào)節(jié)閥尚未

8、開(kāi)啟時(shí)，二調(diào)節(jié)閥尚未開(kāi)啟時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)焓降達(dá)最大值；調(diào)節(jié)級(jí)焓降達(dá)最大值；級(jí)前后級(jí)前后的壓差最大，的壓差最大，流過(guò)該噴嘴的流量亦最大；流過(guò)該噴嘴的流量亦最大；級(jí)的部分進(jìn)級(jí)的部分進(jìn)汽度則最小，致使調(diào)節(jié)級(jí)葉片處于最大的應(yīng)力狀態(tài)。所以汽度則最小，致使調(diào)節(jié)級(jí)葉片處于最大的應(yīng)力狀態(tài)。所以當(dāng)進(jìn)行調(diào)節(jié)級(jí)強(qiáng)度核算時(shí)，最危險(xiǎn)工況不是汽輪機(jī)的最大當(dāng)進(jìn)行調(diào)節(jié)級(jí)強(qiáng)度核算時(shí)，最危險(xiǎn)工況不是汽輪機(jī)的最大負(fù)荷，而是第一調(diào)節(jié)閥剛?cè)_(kāi)時(shí)的運(yùn)行工況。負(fù)荷，而是第一調(diào)節(jié)閥剛?cè)_(kāi)時(shí)的運(yùn)行工況。 2.調(diào)節(jié)級(jí)的熱力過(guò)程及效率曲線222)()(hDDDhDhDD DhDhDDh222)( DhhDhhDDii)()(00iihDDhDDDh0t

9、ititrihhDDhhDDDhhh20ririDDDDD 從圖中可見(jiàn)，調(diào)節(jié)級(jí)效率曲線具有明顯的波折狀。圖中可見(jiàn)，調(diào)節(jié)級(jí)效率曲線具有明顯的波折狀。這是因?yàn)殚y全開(kāi)時(shí)，節(jié)流損失小，效率較高。在這是因?yàn)殚y全開(kāi)時(shí)，節(jié)流損失小，效率較高。在其它工況下，通過(guò)部分開(kāi)啟閥的汽流受到較大的其它工況下，通過(guò)部分開(kāi)啟閥的汽流受到較大的節(jié)流，使效率下降節(jié)流，使效率下降。 3.3.噴嘴調(diào)節(jié)的特點(diǎn)：噴嘴調(diào)節(jié)的特點(diǎn)： （1 1）噴嘴調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、制造成本高；）噴嘴調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、制造成本高； （2 2）工況變動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)汽室溫度變化大，從而）工況變動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)汽室溫度變化大，從而增加了由溫度變化而引起的熱變形與熱應(yīng)力

10、，限制增加了由溫度變化而引起的熱變形與熱應(yīng)力，限制了機(jī)組的運(yùn)行可靠性和機(jī)動(dòng)性；了機(jī)組的運(yùn)行可靠性和機(jī)動(dòng)性； （3 3）在部分負(fù)荷下的效率高于節(jié)流調(diào)節(jié)。）在部分負(fù)荷下的效率高于節(jié)流調(diào)節(jié)。 噴嘴調(diào)節(jié)的應(yīng)用：大容量機(jī)組和背壓機(jī)組噴嘴調(diào)節(jié)的應(yīng)用：大容量機(jī)組和背壓機(jī)組三、滑壓調(diào)節(jié)三、滑壓調(diào)節(jié) 所謂滑壓調(diào)節(jié)是指單元機(jī)組中，汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)汽閥保持全開(kāi)所謂滑壓調(diào)節(jié)是指單元機(jī)組中，汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)汽閥保持全開(kāi)或基本全開(kāi)的狀態(tài)，通過(guò)鍋爐調(diào)整新汽壓力的方法或基本全開(kāi)的狀態(tài)，通過(guò)鍋爐調(diào)整新汽壓力的方法(新汽溫新汽溫度盡可能保持不變度盡可能保持不變)，達(dá)到改變蒸汽量使其適應(yīng)汽輪機(jī)不同，達(dá)到改變蒸汽量使其適應(yīng)汽輪機(jī)不同負(fù)荷的要求。負(fù)荷的要求。 （一）滑壓調(diào)節(jié)的特點(diǎn)（一）滑壓調(diào)節(jié)的特點(diǎn)1提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性和對(duì)負(fù)荷的適應(yīng)性。提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性和對(duì)負(fù)荷的適應(yīng)性。2提高了機(jī)組在部分負(fù)荷下運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性提高了機(jī)組在部分負(fù)荷下運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性（1）提高了部分負(fù)荷下的內(nèi)效率。）提高了部分負(fù)荷下的內(nèi)效率。 （2）改善了機(jī)組循環(huán)熱效率。）改善了機(jī)組循環(huán)熱效率。 （3）給水泵耗功減小。）給水泵耗功減小。 3高負(fù)荷區(qū)滑壓調(diào)節(jié)不經(jīng)濟(jì)高負(fù)荷區(qū)滑壓調(diào)節(jié)不經(jīng)濟(jì)（二）滑壓調(diào)節(jié)的方式二）滑壓調(diào)節(jié)的方式1純