汽輪機(jī)通流部分面積評價方法研究

1、畢業(yè)設(shè)計論文姓名：學(xué)號：學(xué)院：能源與動力工程學(xué)院專 業(yè)：熱能與動力工程題 目：汽輪機(jī)通流部分面積評價方法研究指導(dǎo)教師：教授2013年6月摘 要汽輪機(jī)通流部分是機(jī)組能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部位，通流部分一旦發(fā)生故障將對 汽輪機(jī)組運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)牛重要影響。所以，對汽輪機(jī)通流部分故障 分析和診斷是十分必要的。本論文在參考大量國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對汽輪機(jī) 通流部分的的通流特性進(jìn)行了細(xì)致的研究。木文首先從影響汽輪機(jī)相對內(nèi)效率的因素出發(fā)，論證了影響汽輪機(jī)相對內(nèi) 效率的因素以及級內(nèi)各項(xiàng)損失的原因，并對漏汽損失在原理上進(jìn)行了理論分析, 并給出了漏汽損失的公式計算分析。以弗留格爾公式為基礎(chǔ)，經(jīng)過推導(dǎo)演繹，提出了汽

2、輪機(jī)級組特征通流面積 的新概念，給出了明確的解析式。通過具體實(shí)例驗(yàn)證了級組特征通流面積的精 度，并指出了級組特征通流面積在機(jī)組運(yùn)行分析、變工況計算、監(jiān)測與診斷等 方面的應(yīng)用途徑。在建立機(jī)組通流部分的精確熱力性能檔案時，除了考慮級組 的特征通流面積及其相對于設(shè)計工況的偏差率外，還考慮了級組的相對內(nèi)效率 和級組內(nèi)功率。對汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢現(xiàn)象，從實(shí)際出發(fā)給予分析，并對汽輪機(jī)結(jié)垢后， 對汽輪機(jī)功率和效率的影響從理論上進(jìn)行了論證。最后，還對結(jié)垢后汽輪機(jī)前 后壓力比的變化進(jìn)行了分析。木論文緊密結(jié)合電廠汽輪機(jī)通流部分的實(shí)際情況進(jìn)行分析研究。研究成果 的應(yīng)用，可以較好的解決以前單純的以級組相對內(nèi)效率為判據(jù)所

3、帶來的診斷結(jié) 果受回?zé)嵯到y(tǒng)運(yùn)行情況和機(jī)組“重?zé)岈F(xiàn)象”影響的弊端，也能為電廠汽輪機(jī)通 流部分運(yùn)行監(jiān)測、故障診斷以及機(jī)組的變工況計算提供良好的理論依據(jù)。關(guān)鍵字：汽輪機(jī)；通流部分；特征通流面積；結(jié)垢abstracttitle turbine flow passage area of evaluation methodabstractthe flow passage of steam turbine is the key part of a unit for energy conversion. once faults occur in the flow passage, it will have g

4、reat impact on the security and economy of a running turbine.thus, it is necessary to study on fault analysis and fault diagnosis of the flow passage of steam turbine. reftrring to plenty of literatures both in china and abroad, this paper has carried out detailed research on flow characteristic of

5、the flow passage of steam turbine.in this paper, starting from the influence factors of relative internal efficiency for steam turbines, demonstrates the influence factors of relative internal efficiency of steam turbines and the reasons for the loss in the level and leakage losses in the theoretica

6、l analysis on the principle and calculation and analysis of leakage loss of a formula are givenbased on flugel formula, a new concept of characteristic flow area of steam turbines was presented by derivation and deduction, and the definite analytical expression of the characteristic flow area was gi

7、ven in this paper. an illustrative example is provided to verify the precision of characteristic flow area, and the applied approaches of characteristic flow area in the field of operation analysis, variable condition calculation, monitoring and diagnosis were pointed out.while creating accuracy the

8、rmal performance file of flow passage the characteridtic flow area of steam turbine and its rate of deviation related to design condition, internal efficiency ratio and internal power were considered.the turbine flow passage scaling phenomenon, from reality to give analysis, and after scaling the tu

9、rbine, the turbine power and efficiency theoretically demonstrated. finally, right before the turbine pressure ratio after scaling changes were analyzedthis paper conducted analysis and researches combined with practical situation of flow passage of steam turbine.the application of research results

10、can solve diagnostic error affected by running condition of regenerative system and “reheat phenomena" when using internal efficiency ratio as a criteria. meanwhile, the results can also supply favorable theory basis for operational monitoring, fault diagnosis and variable condition calculation

11、 of flow passagekey words： steam turbine； flow passage； characteristic flow area； performance analysis； fouling.ii11-2-2-357-7-91010-111214141416171718-19-19232525252627摘要t q: 1 11"v匕1研究本課題的背景及意義1.2木課題國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1國外研究現(xiàn)狀1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀1.3本課題要研究的內(nèi)容13本課題研究的目的1.3.2木課題擬進(jìn)行的工作第2章 汽輪機(jī)相對內(nèi)效率的影響因素.2.1相對內(nèi)效率的定義

12、2.2級內(nèi)主要損失的分布2.2葉高損失2.2.2 扇形損失2.2.3葉輪摩擦損失2.2.4部分進(jìn)汽損失225漏汽損失2.2.6濕汽損失2.3漏汽損失的計算2.3.1隔板漏汽損失2.3.2葉頂漏汽損失2.4間隙變化對相對內(nèi)效率和功率的影 第3章 弗留格爾公式及特征通流面積3弗留格爾公式的推導(dǎo)3.1.1弗留格爾證明法3.2寇爾頓證明法3.2弗留格爾公式的應(yīng)用3.2計算精度3.2.2級組的劃分3.3汽輪機(jī)級組特征通流面積（cfa） 3.3.1cfa表達(dá)式及其精度分析. 3.3.2濕蒸汽區(qū)的處理3.4特征通流面積的應(yīng)用341性能偏離分析3.4.2建立機(jī)組的精確熱力性能檔3.4.3機(jī)組的運(yùn)行監(jiān)測與診斷.

13、 第4章 汽輪機(jī)結(jié)垢因素研究及診斷in4汽輪機(jī)通流部分粗糙的原因分析4.1.1通流部分表面結(jié)垢4.1.2腐蝕4.1.3 i古i體顆粒沖蝕4.1.4外物沖擊和噴砂處理27272728282831313334353637致謝參考文獻(xiàn)4.2通流部分表面變粗糙后對機(jī)組功率和效率的影響4.3通流部分結(jié)垢診斷方法4.3.1汽輪機(jī)正常運(yùn)行屮的級組前后壓力比分析4.3.2汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢時級組前后壓力比分析4.3.3回?zé)嵯到y(tǒng)運(yùn)行參數(shù)對各級組壓比影響的修正第1章緒 論1研究本課題的背景及意義汽輪機(jī)是以蒸汽為工質(zhì)的將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的旋轉(zhuǎn)式原動機(jī)。與其他熱 力原動機(jī)相比，它具有單機(jī)功率大，效率較高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、單

14、位功率制造成本 低和使用壽命長等一系列有點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。汽輪機(jī)不僅是現(xiàn)代火電廠 和核電站中普遍采用的發(fā)動機(jī)，而且還廣泛用于冶金、化工、船運(yùn)等部門用來 直接驅(qū)動各種從動機(jī)械，如各種泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和傳動螺旋槳等。在使用化 石燃料的現(xiàn)代常規(guī)火電廠、核電站以及地?zé)岚l(fā)電站中，汽輪機(jī)是用來驅(qū)動發(fā)電 機(jī)生產(chǎn)電能的，故汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)的組合成為汽輪發(fā)電機(jī)組。全世界發(fā)電總量 的80%左右是又汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)出的，所以汽輪機(jī)是現(xiàn)代化國家中重要的動力 機(jī)械設(shè)備。對于電站汽輪機(jī)，如果發(fā)生故障，輕則造成停機(jī)，重則機(jī)毀人亡，這將會 給電廠和社會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。隨著電力技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，現(xiàn)代電 廠汽輪發(fā)電機(jī)組正

15、向高參數(shù)和大型化方向發(fā)展。但是，隨著單機(jī)功率的不斷增 大和蒸汽初參數(shù)的不斷提高，使電站汽輪機(jī)發(fā)生故障的概率大大增加。同時， 由于汽輪機(jī)通流部分其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和運(yùn)行環(huán)境的特殊性，故障率一直居高不 下，而且一旦發(fā)生故障將對汽輪機(jī)機(jī)組造成損害，同時給發(fā)電企業(yè)帶來巨大的 安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失。所以對通流部分而言，最好應(yīng)在故障發(fā)生的最初階段就 發(fā)現(xiàn)問題，并加以解決，以免造成更大的損失。近年來，與熱力參數(shù)變化緊密相關(guān)的汽輪機(jī)通流部分故障，如汽流通道結(jié) 垢、葉片斷裂和汽封脫落等越來越受到重視。通流能力和相對內(nèi)效率是汽輪機(jī) 的兩大重要的熱力性能指標(biāo)。溫度、壓力等熱力過程參數(shù)，在汽輪機(jī)通流部分 發(fā)生故障時，最先產(chǎn)

16、生變化，然后引起機(jī)組的相對內(nèi)效率發(fā)生變化2】。以相對 內(nèi)效率為判據(jù)檢測汽輪機(jī)運(yùn)行狀況時，首先采集通流部分的運(yùn)行參數(shù)，然后計 算岀不同工況下相對內(nèi)效率的值，與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，通過偏差率的大小，就 可以判斷通流部分運(yùn)行狀態(tài)譏但是，對于有回?zé)嵯到y(tǒng)和再熱系統(tǒng)的汽輪機(jī)組, 汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率不能準(zhǔn)確反映汽輪機(jī)通流部分的運(yùn)行狀態(tài)，因?yàn)楫?dāng)汽輪機(jī) 回?zé)峒訜崞鞫瞬钤龃蠖蛊淅硐胙h(huán)熱效率降低時，也將引起回?zé)岢槠康淖?化，從而使汽輪機(jī)通流部分的流量發(fā)生變化，引起汽輪機(jī)相對內(nèi)效率降低。這 樣，當(dāng)汽輪機(jī)相對內(nèi)效率降低時，有時很難判斷岀是由汽輪機(jī)本體通流部分故 障如通流部分結(jié)垢或間隙增大等直接引起的，還是由于回?zé)嵯到y(tǒng)

17、出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性下 降故障如回?zé)峒訜崞鞫瞬钤龃蠡虺槠麎簱p增大等間接引起的，這就給汽輪機(jī)的 相對內(nèi)效率基準(zhǔn)值的確定帶來了難度。計算表明，當(dāng)回?zé)嵯到y(tǒng)岀現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性下降 故障如回?zé)峒訜崞鞫瞬钤龃蠡虺槠麎簱p增大等時，無論故障出現(xiàn)在低壓加熱器 還是高壓加熱器，對中間各個級組相對內(nèi)效率的影響很小，中間各個級組的相 對內(nèi)效率基本不變，而對最末級組相對內(nèi)效率的影響較大。對于最后一段抽 汽與低壓缸排汽構(gòu)成的最末級組，由于其處于濕蒸汽區(qū)，目前排汽恰不能準(zhǔn)確 確定，所以很難確定最末級組相對內(nèi)效率的應(yīng)達(dá)值。此外，為了積極響應(yīng)國家節(jié)能減排政策的要求，我們必須提高汽輪機(jī)組效 率、降低能耗，這就要求我們對現(xiàn)有汽輪機(jī)組進(jìn)行改造，提高汽

18、輪機(jī)組的性能 多方面性能。其中，對汽輪機(jī)通流部分的合理改造，不但可以提高汽輪機(jī)的相 對內(nèi)效率，還以最少的投入獲得最大的效益。同時，合理的對汽輪機(jī)通流部分 進(jìn)行評價和研究，能夠找到提高機(jī)組效率的方法，為將來分析和解決電力生產(chǎn) 的實(shí)際問題，奠定良好的基礎(chǔ)，這是研究本課題的關(guān)鍵所在。1.2本課題國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1國外研究現(xiàn)狀最近幾十年來，世界各國對汽輪機(jī)通流部分的監(jiān)測和故障診斷技術(shù)研究已 經(jīng)相當(dāng)重視，并有了長足進(jìn)步，先后開發(fā)了以電站汽輪機(jī)通流部分為研究對彖 的故障診斷專家系統(tǒng),如美國本特利公司的tdm/ddm/pdm> adre3、 trcndmastcr2000,美國西屋公司和卡內(nèi)基梅

19、隆大學(xué)合作開發(fā)的透平機(jī)械、發(fā)電 機(jī)和水化學(xué)處理的三個專家系統(tǒng)turbine aid、gen aid及chem aid等系統(tǒng)。 但是，這些診斷系統(tǒng)大部分都是以軸系振動量為分析對象來診斷汽輪機(jī)機(jī)械故 障，對于通流部分的故障，如汽封脫落，葉片變形、汽流通道阻塞等故障很少 涉及。只有當(dāng)故障發(fā)展到較為嚴(yán)重的階段，振動參數(shù)才會出現(xiàn)變化，所以這 些專家系統(tǒng)的使用，不利于故障的早期診斷。隨著“狀態(tài)檢修”的概念越來越被人提及，故障診斷的含義也隨之?dāng)U大。 最好在故障出現(xiàn)之前就能夠預(yù)知，而不是等機(jī)組岀現(xiàn)故障了，再去尋找故障原 因、提出檢修方案等。這樣可以減少設(shè)備維修費(fèi)用，增大機(jī)組運(yùn)行安全系數(shù)， 為機(jī)組維修提供科學(xué)依

20、據(jù)?；跓崃?shù)的汽輪機(jī)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷由于在 故障發(fā)生初期就可以發(fā)現(xiàn)故障，屬于故障早期診斷。122國內(nèi)研究現(xiàn)狀對于大型汽輪機(jī)組通流部分的故障診斷研究，我國從上個世紀(jì)80年代末就 開始了。結(jié)垢、磨損、損壞、汽封漏汽，是汽輪機(jī)通流部分最常見的故障，這 些故障發(fā)生時總是會引起一些熱力參數(shù)的變化，因而可以通過監(jiān)視熱力參數(shù)的 變化，利用熱力參數(shù)變化與通流部分故障之間的關(guān)系，進(jìn)行汽輪機(jī)通流部分的 故障診斷。上海交通大學(xué)的忻建華，葉春等人，對電站汽輪機(jī)通流部分故障特征規(guī)律 進(jìn)行了研究，提岀了熱力參數(shù)故障診斷，并分析了熱力參數(shù)診斷的方法，給出 了高壓缸通流部分的部分故障與熱力參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系。實(shí)現(xiàn)了軸系振動

21、診斷無 法取代的汽輪機(jī)通流部分的早期故障診斷。山東電力研究院的牛衛(wèi)東，對基 于熱力參數(shù)的通流部分監(jiān)測與診斷作了討論，得出了電廠負(fù)荷改變與汽輪機(jī)通 流部分的熱力參數(shù)變化的關(guān)系。并對熱力參數(shù)變化對內(nèi)效率及通流部分的安 全性影響進(jìn)行了分析，最后利用計算機(jī)編程的方式，進(jìn)行了通流部分變工況診 斷的實(shí)例分析。上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究所的史進(jìn)源等人，在研究汽輪機(jī)通 流部分的故障診斷模型的基礎(chǔ)上，提出了一些故障診斷規(guī)則用于汽輪機(jī)通流部 分的監(jiān)測。東北電力大學(xué)xx教授等通過工程實(shí)例驗(yàn)證了他們自己提出的通流 部分結(jié)垢的診斷方法，還提岀了對汽輪機(jī)相對內(nèi)效率在線監(jiān)測的方法。華北電 力大學(xué)楊勇平教授在1999年提出過一

22、個“當(dāng)量通流面積”的概念，可以通過監(jiān) 測某級組的”當(dāng)量通流面積”的變化，診斷出其通流面積的改變。利用“當(dāng)量 通流面積”進(jìn)行汽輪機(jī)通流部分的故障診斷時，可以直接得出到底通流面積是 增加（磨損）還是減少（結(jié)垢）；并通過一個實(shí)例計算了 “當(dāng)量通流面積”的值w 中國廣東核電集團(tuán)有限公司的徐大懋院士，結(jié)合多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在弗留 格爾公式的基礎(chǔ)上提出了 “特征通流面積”的概念，并提出了如何利用“特征 通流面積”的概念去檢測和診斷汽輪機(jī)故障的設(shè)想。對于這一概念，徐院士 在核電汽輪機(jī)組的熱力性能試驗(yàn)中進(jìn)行了驗(yàn)證，在機(jī)組性能偏離分析方面取得 了良好效果。在火電機(jī)組方面，徐院士沒有驗(yàn)證。綜上所述，目前汽輪機(jī)通流部

23、分的故障診斷研究主要有兩個方向：一是以 相對內(nèi)效率為判據(jù)，通過各種計算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)故障的在線、離線檢測與診斷。 二是通過特征值來表征汽輪機(jī)通流面積的變化，直接判斷通流部分的故障情況。 但是目前在火電機(jī)組方面述沒有一個經(jīng)過驗(yàn)證的可以應(yīng)用到工程實(shí)際的特征值 作為機(jī)組故障的判據(jù)。1.3本課題要研究的內(nèi)容131本課題研究的目的汽輪機(jī)的通流能力是一個與通流而積密切相關(guān)的概念。如果我們能夠找到 一個表征汽輪機(jī)通流能力的表達(dá)式，以進(jìn)行汽輪機(jī)通流部分的定量計算分析和 故障診斷，將對于汽輪機(jī)的故障診斷和運(yùn)行監(jiān)測有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。對汽輪機(jī)通流部分的合理改造，不但可以提高汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率，還可 以以最少的投入獲

24、得最大的效益。同時，合理的對汽輪機(jī)通流部分進(jìn)行評價和 研究，能夠找到提高機(jī)組效率的方法，為將來分析和解決電力生產(chǎn)的實(shí)際問題, 奠定良好的基礎(chǔ)，這是研究本課題的關(guān)鍵所在。1.3.2本課題擬進(jìn)行的工作（1）對影響汽輪機(jī)相對內(nèi)效率的因素進(jìn)行分析；（2）對弗留格爾公式進(jìn)行分析及推導(dǎo)；（3）對汽輪機(jī)本體運(yùn)行過程屮相對內(nèi)效率降低和汽輪機(jī)結(jié)垢及間隙增大原因進(jìn) 行分析；（4）分析對前汽輪機(jī)通流部分存在的問題，并對這些問題找到合適的解決方案。（5）進(jìn)一步分析和總結(jié)對汽輪機(jī)通流部分的評價方法，并對未來汽輪機(jī)通流部 分的研究和改進(jìn)給以展望。第2章汽輪機(jī)相對內(nèi)效率的影響因素2.1相對內(nèi)效率的定義目前，應(yīng)用最廣泛的汽輪

25、機(jī)熱力性能評價指標(biāo)就是相對內(nèi)效率，它的值等 于汽輪機(jī)某一級組的實(shí)際焙降與理想等嫡焙降的比值。計算公式如下：(2-1)式中：九為級組進(jìn)口的蒸汽焙值；他為級組出口蒸汽實(shí)際焙值；饑為級組 出口蒸汽理想焙值。級的相對內(nèi)效率是衡量級內(nèi)能量轉(zhuǎn)換完善程度的最終指標(biāo)，它的大小與所 選用的葉型、速比、反動度、葉柵高度等有密切的關(guān)系，也與蒸汽的性質(zhì)、級 的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。因此設(shè)計時只有合理地確定這些因素才能獲得較高的級效 率。當(dāng)汽輪機(jī)通流部分出現(xiàn)異常，機(jī)組和對內(nèi)效率會隨之降低，所以根據(jù)監(jiān)測 到的汽輪機(jī)各級組的相對內(nèi)效率變化，就能初步判斷通流部分運(yùn)行是否正常。 機(jī)組熱力試驗(yàn)時，測量各相關(guān)點(diǎn)的溫度和壓力值，然后通過查

26、水蒸汽性質(zhì)表確 定相關(guān)的蒸汽焙值和嫡值，再根據(jù)上述公式2-1計算出相對內(nèi)效率。而濕蒸汽 區(qū)，應(yīng)該設(shè)法求出濕蒸汽的焙值和嫡值才能進(jìn)行診斷。將通過熱力試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)計算出的和對內(nèi)效率，與相對內(nèi)效率在對應(yīng)負(fù)荷 下的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，根據(jù)偏差大小，即可判斷出發(fā)生故障的級組及故障的嚴(yán) 重程度。和對內(nèi)效率作為熱力判據(jù)的局限性是：無法判斷通流部分到底發(fā)生 了什么故障，比如通流部分結(jié)垢和通流部分葉片斷裂，都使相對內(nèi)效率降低， 無法通過相對內(nèi)效率的變化，區(qū)分具體故障原因。另外，相對內(nèi)效率的變化還 受回?zé)嵯到y(tǒng)運(yùn)行情況的影響，使內(nèi)效率的變化和通流部分故障的關(guān)系變得更加 復(fù)雜，不利于故障診斷的進(jìn)行。2.2級內(nèi)主要損失的分

27、布在實(shí)際的能量轉(zhuǎn)換過程中，除了靜、動葉柵損失和余速損失外，級內(nèi)還可 能存在葉高損失、扇形損失、葉輪摩擦損失、部分進(jìn)汽損失、漏汽損失和濕汽 損失等。這些損失的存在，使得汽輪機(jī)級的有效比焙降減少，效率降低。因此, 在進(jìn)行級內(nèi)損失的計算之前，首先應(yīng)根據(jù)級的結(jié)構(gòu)和工作條件等分析級內(nèi)存在 的損失，然后再選用適當(dāng)?shù)墓接嬎?。對此，以張家口電廠n300-6.7/537/537-5 型汽輪機(jī)為例在額定工況下計算高壓缸某級和中壓缸某級級內(nèi)主要損失 的分布情況，該汽輪機(jī)是東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的沖動式汽輪機(jī)。根據(jù)這兩個級所動葉柵損失、余速損失、葉高損失、(a)高壓缸某級(b)中壓缸某級圖21某沖動級級內(nèi)主要損失的分布某

28、沖動級內(nèi)主要損失的分布，如圖21所示。圖21屮的縱坐標(biāo)為各項(xiàng)損失 占級內(nèi)總損失的百分?jǐn)?shù)，橫坐標(biāo)1、2、3、4、5、6、7分別表示靜、動葉柵損 失、余速損失、葉高損失(包含扇形損失)、葉輪摩擦損失、隔板漏汽損失和葉頂 漏汽損失。從圖2-1屮看出，葉頂漏汽損失占整個級內(nèi)損失相當(dāng)大的一部分。 葉頂漏汽損失和隔板漏汽損失合在一起所占的比例就更大。雖然對于不同的級 來說，這個比例不是一個常數(shù)，但總的說來，占總損失的份額還是比較大的。 在實(shí)際運(yùn)行屮，由于汽封的磨損不能監(jiān)測，普遍存在著間隙比設(shè)計值大，因此 所引起的漏汽損失就更大，嚴(yán)重影響到級的效率和功率。另外，對于反動級, 由于葉片環(huán)汽封直徑比隔板汽封直徑

29、大，而汽封的齒數(shù)又比較少，所以反動級 葉片環(huán)汽封比沖動級隔板汽封的漏汽量要大。同時，由于反動級的動葉柵前后 壓差大，動葉頂部的漏汽流量也比沖動級的大。221葉高損失蒸汽在葉柵通道內(nèi)做曲線運(yùn)動時，受到兩個力的作用，其一是離心力，其 二是由于汽道內(nèi)，這兩個力是平衡的，但是在葉柵汽道上下兩個端面蒸汽的離 心力較小，從而產(chǎn)生橫向流動，這種流動稱為二次流。在靠近端面的背弧上, 二次流與主流的附面層相互作用，其結(jié)果使兩端面上的附面層劇烈增厚，在大 多數(shù)情況下，形成了局部脫離，加上因端面附近二次流使得主汽流產(chǎn)生橫向的 補(bǔ)償流動，在葉片背面與壁面的交界處形成了兩個方向相反的旋渦區(qū)，從而引 起了較大的能量損失，

30、這種損失稱為二次流損失。二次流損失與葉片高度密切相關(guān)，當(dāng)葉片較長時，二次流在上下兩端面產(chǎn) 生的旋渦對主流的影響較弱；反z,當(dāng)葉片較短時，尤其是/,<12mm時，上下 兩端面的旋渦匯合并充滿整個汽道，二次流損失劇增01。因此，二次流損失又 稱為葉高損失。例如，調(diào)節(jié)級采用部分進(jìn)汽，增加葉片高度，就是為了減少葉 高損失。另外還可以采用減少葉柵的平均直徑的辦法，以增加葉片高度，減少 葉高損失。2.2.2扇形損失汽輪機(jī)級中實(shí)際應(yīng)用的是環(huán)列葉柵，它與平面直葉柵相比，有兩個特點(diǎn)： 一是葉柵的相對節(jié)距不是常數(shù)而是從內(nèi)徑向外徑成正比例增加的。這樣除了平 均直徑截面處的相對節(jié)距為最佳值外，其它各圓周截面的相

31、對節(jié)距必然偏離最 佳值。因此這些截面的葉型損失系數(shù)都大于最小值，這就帶來了一項(xiàng)額外的流 動損失；二是空汽動力學(xué)上的特點(diǎn)，葉柵出口汽流在軸向間隙中存在著壓力梯 度，即由內(nèi)徑向外徑靜壓力逐漸增加，所以會產(chǎn)生徑向流動損失。所有這些就 構(gòu)成了扇形損失。2.2.3葉輪摩擦損失葉輪摩擦損失的根本原因，是由于具有黏性的蒸汽造成的。葉輪兩側(cè)充滿 了停滯的蒸汽，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時，僅貼在葉輪表面的蒸汽以與葉輪相同的速度一 起旋轉(zhuǎn)，而緊貼在隔板和汽缸壁的蒸汽速度為零。因此在葉輪兩側(cè)到隔板的軸 向間隙中，蒸汽形成了層與層之間的速度差，從而產(chǎn)生了摩擦損失，這種摩擦 損失包括兩方面內(nèi)容：(1) 葉輪兩側(cè)及圍帶表而的粗糙度引起

32、的摩擦損失當(dāng)葉輪在充滿蒸汽的汽室 內(nèi)轉(zhuǎn)動時由于蒸汽的粘性和旋轉(zhuǎn)表面的粗糙度，粘附在葉輪兩側(cè)及外緣表面的 蒸汽微團(tuán)被葉輪帶著轉(zhuǎn)動，其圓周速度與葉輪表而相應(yīng)點(diǎn)的圓周速度大致相等, 緊貼在汽缸壁或隔板表面的蒸汽微團(tuán)的圓周速度為零。由葉輪表面至汽缸壁的 間距上蒸汽微團(tuán)的圓周速度是不同的，即存在著速度梯度，因此造成了蒸汽微 團(tuán)之間和蒸汽與壁面之間的摩擦。為了克服摩擦和帶動蒸汽質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動必然要 消耗一部分輪周功。(2) 子午面內(nèi)的渦流運(yùn)動引起的損失緊靠葉輪表面的蒸汽微團(tuán)隨葉輪一起轉(zhuǎn) 動，受到離心力的作用，產(chǎn)生向外的徑向流動。而靠近汽缸壁或隔板表面的蒸 汽微團(tuán)由于速度小，受到的離心力也小，自然地向中心移動以填

33、補(bǔ)葉輪處徑向 外流的蒸汽，于是葉輪兩側(cè)的子午面內(nèi)便形成了蒸汽的渦流運(yùn)動。渦流本身要 消耗一部分輪周功，而且還使摩擦阻力增加。葉輪摩擦損失與級的容積流量成反比。汽輪機(jī)的高壓段，摩擦較大；大型 機(jī)組低壓級的很小，甚至可以忽略不計。另外，與速比的三次方成正比，表 明當(dāng)增加吋，急劇增大。224部分進(jìn)汽損失小汽輪機(jī)高壓級容積流量較小，為了保證噴嘴高度不小于極限相對高度(如 窄葉片高度為1215mm),噴嘴葉柵就不能像動葉柵那樣整圈布置，而只是占 據(jù)部分圓周，這種布置稱為部分進(jìn)汽。此外，調(diào)節(jié)級由于配汽方式的需要通 常采用部分進(jìn)汽。常用裝有噴嘴的弧段長度(為噴嘴片數(shù))與整個圓周長度的 比值來表示部分進(jìn)汽的程

34、度，稱為部分進(jìn)汽度，由于部分進(jìn)汽而帶來的能量損 失稱為部分進(jìn)汽損失，它是由鼓風(fēng)損失和斥汽損失組成的：(1) 鼓風(fēng)損失發(fā)生在不裝噴嘴的弧段內(nèi)。當(dāng)部分進(jìn)汽時，動葉通道不是連續(xù) 地通過工作蒸汽。當(dāng)旋轉(zhuǎn)著的動葉通過無噴嘴的“死區(qū)”弧段時，動葉片就像鼓 風(fēng)機(jī)一樣，將“死區(qū)"屮基本處于靜止?fàn)顟B(tài)的蒸汽由一側(cè)鼓到另一側(cè)，因此要消 耗一部分輪周功；同時動葉兩側(cè)與充滿在軸向間隙中的不工作蒸汽產(chǎn)生摩擦， 從而帶來了摩擦損失，在數(shù)值上比前者還大?？梢?，部分進(jìn)汽度越小，鼓風(fēng)損失越大。為了減少鼓風(fēng)損失，除合理選擇 部分進(jìn)汽度外，還經(jīng)常采用護(hù)罩，把”死區(qū)”內(nèi)的動葉罩住這樣可減少鼓動蒸汽 量，使鼓風(fēng)損失減小。(2)

35、 斥汽損失與鼓風(fēng)損失相反，它發(fā)生在裝有噴嘴的工作弧段內(nèi)。當(dāng)動葉柵 經(jīng)過無噴嘴的弧段時，對應(yīng)的汽道b內(nèi)被汽室a屮的呆滯蒸汽所充滿。當(dāng)動葉 進(jìn)入工作弧段時，除嘴屮射岀的高速汽流首先必須把汽道中的呆滯蒸汽推出去, 并使z加速，從而消耗了工作蒸汽的一部分動能。此外，由于葉輪高速旋轉(zhuǎn)的 作用，在噴嘴組出口端a處，噴嘴葉柵與動葉葉柵z間的間隙屮將產(chǎn)生漏汽， 引起損失；而在噴嘴組的進(jìn)入端b處卻相反，將產(chǎn)生抽汽，將一部分呆滯蒸汽 吸入動葉汽道。干擾了主汽流，也會引起損失。這些損失構(gòu)成了斥汽損失，又 因?yàn)樗菄娮旎《蝺啥颂幍膿p失，故又稱為弧端損失。由于動葉每經(jīng)過一組噴嘴弧段時就要發(fā)生次斥汽損失，所以在相同部分

36、進(jìn)汽度下。噴嘴沿圓周分布的組數(shù)越多，斥汽損失就越大。為了減少斥汽損失, 應(yīng)盡量減少噴嘴組數(shù)。2.2.5漏汽損失對于沖動級，隔板前后存在著較大的壓差，而隔板和轉(zhuǎn)軸之間又存在著間 隙，因此必定有一部分蒸汽，從隔板前通過間隙漏到隔板與本級葉輪之間的汽 室內(nèi)。由于這部分蒸汽不通過噴嘴，所以不參加作功，因而形成了隔板漏汽損 失。此外，漏進(jìn)這一汽室內(nèi)的蒸汽還有可能通過噴嘴和動葉根部之間的間隙流 入動葉。由于這些漏汽不是以正確方向進(jìn)入動葉的，因此不但不作功，反而擾 亂了動葉中的主汽流，造成損失。為了避免隔板漏汽混入動葉中干擾主汽流， 一方而在葉輪上開設(shè)平衡孔，使隔板漏汽經(jīng)過平衡孔流到級后，另一方而在動 葉根

37、部設(shè)置汽封片加以阻擋，并在設(shè)計時選取合理的反動度，盡量使動葉根部 不出現(xiàn)吸汽或漏汽現(xiàn)象。在動葉頂部，為了避免轉(zhuǎn)子和汽缸之間的相對膨脹及轉(zhuǎn)子發(fā)生振動時產(chǎn)生 碰撞，在動葉頂部與隔板和持環(huán)之間應(yīng)有一定的軸向間隙和徑向間隙。即使是 沖動級，動葉頂部也有較大的反動度，即葉頂前后有較大的壓差，這樣勢必造 成從噴嘴出來的一部分蒸汽不通過動葉汽道，而由動葉頂部間隙漏到級后。由 于這部分蒸汽未參加作功，因而構(gòu)成了葉頂漏汽損失。由于漏汽量止比于間隙面積和間隙兩側(cè)的壓差，故減少漏汽損失應(yīng)從減小 間隙面積和兩側(cè)壓差這兩方而著手。實(shí)踐證明，采用高低齒汽封，可同時滿 足這兩個要求。因?yàn)楦叩妄X汽封的間隙可以做得很小，而且汽

38、流每通過一個齒 就發(fā)生一次節(jié)流作用，使壓力降低一次，故每個齒只承擔(dān)整個壓差的一小部分。 由于毎個汽封齒中蒸汽的流動情況都大致與蒸汽在漸縮噴嘴中的流動相似，所 以漏汽量可以參照噴嘴流量公式計算。對于反動級來說，根據(jù)它的基本結(jié)構(gòu)和工作原理不難分析，其漏汽損失比 沖動級大，這是因?yàn)椋?1) 內(nèi)徑汽封的漏汽量比沖動級的隔扳漏汽量大，這主要是因?yàn)閮?nèi)徑汽封直徑 比隔板汽封直徑大，而汽封齒數(shù)又比較少。(2) 動葉前后的壓差較大，所以葉頂漏汽量相當(dāng)可觀。為了減少漏汽損失，應(yīng)盡量減小徑向間隙和，但汽輪機(jī)在啟動等情況下， 靜止部分和轉(zhuǎn)動部分受熱不均，溫差較大，為避免兩者摩擦，和又不能過小。 因此采用徑向和軸向汽封

39、結(jié)構(gòu)，以減少漏汽。對于較長的扭葉片級，在無圍帶 的情況下，往往將動葉頂部削薄，縮短動葉與汽缸(或隔板套)的間隙，從而達(dá)到 封汽的作用。此外，述應(yīng)盡量設(shè)法減小葉頂反動度，使動葉項(xiàng)部前后壓差不致 過大。2.2.6濕汽損失飽和蒸汽汽輪機(jī)的各級和普通凝汽式汽輪機(jī)的最后幾級都工作于濕蒸汽 區(qū)。由于有水分存在、干蒸汽的工作也將受到一定的影響，這種影響主要表現(xiàn) 為一種能量損失，這就是所謂的濕汽損失。產(chǎn)生濕汽損失的原因，有以下幾個 方面：(1) 濕蒸汽在噴嘴中膨脹時，一部分蒸汽凝結(jié)成水滴，使做功的蒸汽量減少。 每kg濕蒸汽中，大約減少(1-x) kg蒸汽量。(2) 般來說，濕蒸汽在膨脹過程中析出的水殊，尤其是

40、聚集在噴嘴出汽邊 的水膜經(jīng)汽流粉碎后所形成的較大顆粒的水珠，其速度總比蒸汽的速度低得多。 這樣，在汽水兩相流動中，低速的水珠被高速的蒸汽挾帶著流動，從而消耗了 汽流的一部分動能，稱之為挾帶損失。（3）在汽流的挾帶下，水珠的速度雖有提高，但仍小于汽相的速度。水珠出 噴嘴的速度只有蒸汽速度的10%13%左右，而圓周速度"一樣，使水珠進(jìn)動葉 的方向角遠(yuǎn)大于，偏離動葉入口方向的水珠撞擊在動葉進(jìn)口處的背孤上，產(chǎn)生 了阻止葉輪旋轉(zhuǎn)的制動作用，克服它就要消耗一部分有用功，稱之為制動損失。（4）從動葉岀來的水珠的相對速度要比蒸汽速度低得多，而圓周速度u是一 樣的，使遠(yuǎn)大于，當(dāng)蒸汽按止確方向進(jìn)入下一級

41、噴嘴時，水珠將撞擊在噴嘴進(jìn) 口處的壁面上，從而擾亂了主汽流，造成損失，稱之為擾流損失。（5）在濕蒸汽級中采用的各種捕水裝置，當(dāng)從級內(nèi)排除部分液相的同時，都 不可避免地伴隨著一部分蒸汽同時被抽出汽輪機(jī)，造成工質(zhì)損失。濕蒸汽中的水珠打在動葉進(jìn)口邊頂部的背弧上，將使該處受到?jīng)_蝕，葉片 表面將被沖蝕成許多密集的細(xì)毛孔，嚴(yán)重者造成葉片缺損，對汽輪機(jī)的安全運(yùn) 行有很大的威脅。隨著單機(jī)功率不斷增大，末級葉高和葉頂圓周速度也不斷增 大，沖蝕程度就更嚴(yán)重，所以對現(xiàn)代輕汽式汽輪機(jī)末級最大可見濕度（在力-s圖 上查得的濕度）限制在12%14%以內(nèi)。為了提高濕蒸汽級的效率和防止動葉被 沖蝕損壞，一方面可采取有效的去濕

42、方法，另一方面應(yīng)提高葉片本身的抗沖蝕 能力。2.3漏汽損失的計算從圖2-1還可看出，葉頂漏汽損失和隔板漏汽損失在高壓級所占的份額比 中壓級人，這說明漏汽損失主要影響高壓級的效率和經(jīng)濟(jì)性。隨著超臨界汽輪 機(jī)的應(yīng)用，蒸汽壓力高和級間蒸汽密度人等因素將導(dǎo)致漏汽損失增加，進(jìn)而會 對機(jī)組效率和經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生更大的影響。為此，本章通過計算研究了汽輪機(jī)通流 部分間隙變化對汽輪機(jī)相對內(nèi)效率和功率的影響程度，指出對汽輪機(jī)通流部分 間隙變化實(shí)行狀態(tài)監(jiān)測的必要性，為汽輪機(jī)通流部分檢修和節(jié)能提供依據(jù)。通常漏汽損失包括隔板漏汽損失和動葉頂部漏汽損失，如圖2-2o2.3.1隔板漏汽損失（1）隔板漏汽流量gp :g廠 0.66

43、7異“vk7訂（2-2）式屮：/為流經(jīng)汽封段的漏汽流量與單個汽封齒時（虧=1）最大漏汽流量的 比值，其值可以查/隨汽封齒數(shù)牛和壓比化/幾的變化曲線；“為汽封流量系數(shù)；列為隔板汽封的漏汽面積，m3 “和億為汽封段前后蒸汽的壓力，pa；卩。為汽封段前蒸汽的比體積,m3/kgo若為平齒，則應(yīng)對式21進(jìn)行修正。圖22沖動式汽輪機(jī)級的徑向漏汽示圖(2) 1kg蒸汽引起的隔板漏汽損失沏廠gshn 二一mr(2-3)p g '/?： = a/?/ - shtl _ 3hh - 3hc2 - 3ht(2-4)式中：g為級的蒸汽流量，kg/s； 葉為級的滯止理想比熠降，kj/kg； h.t 為不含漏汽損

44、失時級的有效比焙降，kj/kg,丸、弘、恥2、場分別為靜葉柵 損失、動葉柵損失、余速損失和包含扇形損失的葉高損失，kj/kg 02.3.2葉頂漏汽損失(1) 葉頂漏汽流量ag/：藥=呻9卩+匚)勇j2qq貯(2拓)'b j1 + z(6z /©)2式中：m為動葉頂部間隙的流量系數(shù)，一般取"仏=06心和人分別為動葉片 直徑和高度，m；仏為動葉頂部反動度；乙為級后理想狀態(tài)點(diǎn)的比體m3/kg； 盤為式軸向間隙，步為徑向間隙，m； z,為葉頂汽封齒數(shù)。(2) 1kg蒸汽引起的動葉頂部的漏汽損失 :(2-6)2.4間隙變化對相對內(nèi)效率和功率的影響以高壓級為例，分別計算隔板汽封

45、徑向間隙、葉頂汽封徑向間隙、靜葉柵 和動葉柵z間的開式軸向間隙變化時對級的相對內(nèi)效率和功率的影響。間4農(nóng)玄衣5逗金圖23通流部分間隙變化對級相對內(nèi)內(nèi)效率的影響由圖2-3看出，當(dāng)隔板汽封的徑向間隙變化而其它間隙不變時，級的相對 內(nèi)效率隨間隙的增大呈線性下降，間隙每變化0.1mm,相對內(nèi)效率下降0.17% 左右;當(dāng)葉頂汽封的徑向間隙變化而其它間隙不變時，級的相對內(nèi)效率也幾乎隨 間隙的增大呈線性下降，但斜率變小，間隙每變化0.1mm,級的相對內(nèi)效率下 降0.11%左右；當(dāng)靜、動葉柵z間的開式軸向間隙變化而其它間隙不變時，級 的相對內(nèi)效率下降非常緩慢，間隙每變化0.1mm,級的相對內(nèi)效率下降0.004

46、% 左右。這也說明，當(dāng)有葉頂汽封時，葉頂漏汽流量主要和葉頂汽封徑向間隙和 汽封齒數(shù)有關(guān)。由式2-4可知，當(dāng)沒有葉頂汽封時，葉頂漏汽流量與開式軸向 間隙成正比變化，此時當(dāng)開式軸向間隙變化而隔板汽封徑向間隙不變時，級的 相對內(nèi)效率也會隨間隙的增大呈線性下降。由圖24可以看出，當(dāng)隔板汽封的徑向間隙變化而其它間隙不變時，隔板 漏汽損失幾乎隨間隙的增大呈線性增加，間隙每變化0.1mm,泄漏損失增加 16kw左右；當(dāng)葉頂汽封的徑向間隙變化而其它間隙不變時，葉頂漏汽損失也幾 乎隨間隙的增大呈線性增加，但增加的幅度變小，間隙每變化0.1mm,漏汽損 失增加llkw左右；當(dāng)靜、動葉柵z間的開式軸向間隙變化而其它

47、間隙不變時, 漏汽損失增加得比較緩慢，間隙每變化0.1mm,漏汽損失增加lkw左右；當(dāng)沒有葉頂汽封時，開式軸向間隙變化而隔板汽封徑向間隙不變時，葉頂漏汽損失 也會隨間隙的增大而呈線性增加。圖24通流部分間隙變化對功率的影響第3章弗留格爾公式及特征通流面積3弗留格爾公式的推導(dǎo)反映汽輪機(jī)變工況前后通過級組的流量與級組前后參數(shù)關(guān)系的弗留格爾公 式為汽輪機(jī)變工況的分析提供了一種有效的方法，在實(shí)踐中獲得了廣泛的應(yīng)用, 且當(dāng)級組級數(shù)較多時其具有較高的精確性。但是，目前對弗留格爾公式的理 論證明還沒有公認(rèn)的方法。本章采用弗留格爾證明法和寇爾頓證明法對弗留格 爾公式做了分析，從理論上更深入地該公式對該公式進(jìn)行

48、理解，并提出了該公 式的應(yīng)用條件，論述了其精度和級組劃分問題。3弗留格爾證明法根據(jù)噴嘴及動葉出口的流量方程有:及能量方程有:(1-q,” )/+*5(3-1)(3-2)(3-3)式中：g為變工況前級組的流量；q為噴嘴出口汽流速度；巴為動葉出口 汽流速度嶺、匕分別為噴嘴、動葉出口處比容；片、坊分別為噴嘴、動葉出口 截面積；cp、妙分別為變工況前后級組通流部分面積比；為反動度。則有式屮專17肘(3-4)當(dāng)級組內(nèi)級數(shù)無窮多時，各級的理想熔降可寫成d/“又因焙降很小， 噴嘴和動葉岀口處比容可近似認(rèn)為相等，即嶺=匕=1/將寫成阿，則式34 可寫成g?”二丄叭(3-5)級組的實(shí)際焰降為dh=rih=ric

49、 pdt(3-6)又由熱力學(xué)第一定律及理想汽體的狀態(tài)方程式可得v = v0代入式3-5令 1-77 = 77kg2d = xdh =v2v2z 、177-vdp _1 |k2勺3丿/、1 一 "丁k dp-1則有(3-7)令，則變工況前有01二丄£1片）1-(3-8)變工況后有/ 、n1-pl5丿1 aha)>(3-9)認(rèn)為n = n ,（）=（）,則有幾仏-（py）”/ po(3-10)因伙-1/約較小，由式37可近似認(rèn)為刃=2,故得弗留格爾公式為(3-h)1931年弗留格爾首次從理論上證明了弗留格爾公式,但其證明是在一定的 假設(shè)基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此，存在如下問題卩叭

50、（1）只有當(dāng)級組內(nèi)級數(shù)為無窮多時，各級的理想焰降才很小，才有 a/?, = dh, , =d，因此，該假設(shè)僅適用于無窮多級，亦即級組內(nèi)不會出現(xiàn)超 臨界現(xiàn)象。k(2) 證明中用了 36式“ =2-，但由相關(guān)資料知，n與"及k之間k的關(guān)系為1 +(1-必故36式的物理意義是不清楚的。1 + (1此外，證明中近似認(rèn)為«=2,但該假設(shè)對式36來說僅當(dāng) =0或k = l時才 成立，而對蒸汽來說，khl,所以，只有 =0時才成立。如果將的假設(shè)代入310式，取蒸汽k=1.3,則得=1.538,顯然這是 不可能的。因此，力=2的假設(shè)是不合理的。(3) 因證明中運(yùn)用了理想汽體狀態(tài)方程式，所以

51、，僅對理想汽體或高溫低 壓過熱蒸汽適用，對濕蒸汽則誤差較大，需做蒸汽濕度修正。(4) 證明中認(rèn)為，<d() = <d01 ,但實(shí)際上，當(dāng)級組內(nèi)通過的流量不同時，級組內(nèi)各級的效率將有不同程度地改變，使和0變化，且片】/卩21北嶺“2。 因此，° h 00, n = ® o(5) 證明中沒有考慮流量變化口寸反動度的變化。3.1.2寇爾頓證明法寇爾頓利用典型反動度(qn產(chǎn)0.5)的級組導(dǎo)岀弗留格爾公式(3-12)式中k工丄亠1 - y n -1 y 1變工況后，認(rèn)為k值不變，有則(3-13)g? = k卩21i匕】v21p（n pi貝ij色=巴汕（3-14）g 1 p

52、±_pi_i v0 v2寇爾頓證明方法做了如下假定*（1）各級的焙降很小。反動式汽輪機(jī)由于做功能力小，在相同運(yùn)行條件及 功率下機(jī)組的級數(shù)較沖動式機(jī)組要多，從而使反動式級組內(nèi)各級的焰降較小， 故該假設(shè)較接近實(shí)際情況。（2）變工況前后不變。典型反動級的反動度較大，變工況后，級組的速 比變化較小，級組的效率變化較小，故變化較小，該假設(shè)近似認(rèn)為合理。（3）動靜葉柵的速度系數(shù)相同。典型反動級的動靜葉柵型線相同，故汽速 度系數(shù)亦相等。（4）式314若以理想汽體狀態(tài)方程v = rt/p代入，則得（鏟尸-（鏟尸（3-15）01 210（鈔可見，該式不僅考慮了變工況前后級組前穩(wěn)定人的變化，而且還考慮了

53、級 組后溫度卩2的變化情況，這一點(diǎn)事比較合理的?？軤栴D證明法存在的問題：（1）在級組的直徑突變處或級前有抽汽口處c°=0,該級的焰降要大些，這 與各級焰降很小的假設(shè)不符合。（2）寇爾頓證明法僅適用于典型反動級組成的級組，且變工況幅度不大。 但對于真實(shí)反動級或沖動級級組，由于其結(jié)構(gòu)上的差別，該證明方法不適用。（3）對理想汽體或高溫低壓過熱蒸汽適用，對濕蒸汽則誤差較大。3.2弗留格爾公式的應(yīng)用3.2.1計算精度弗留格爾公式嚴(yán)格說僅適用于無窮多級，如果要較精確地計算有限級的壓 力流量關(guān)系，應(yīng)考慮機(jī)組的臨界壓力比，即（3-16）g1 二（卩02 乙2） cf（poi 一21）2 . tqg

54、v（po2- p22）-（po- p2）2 vol當(dāng)級組內(nèi)級數(shù)無窮多時，£,嚴(yán)0,貝ija-o,即通常的弗留格爾公式。因此, 弗留格爾公式只是上述公式的特例。當(dāng)級組內(nèi)級數(shù)少于4級時，弗留格爾公式的誤差較大，而考慮級組臨界壓 比的弗留格爾公式誤差較??；當(dāng)級組內(nèi)級數(shù)不少于4級時，二者的精度基本相 當(dāng)，誤差均在1%左右。3.2.2級組的劃分應(yīng)用弗留格爾公式時，級組的劃分很重要，否則會引起錯誤的結(jié)果。對級 組通流部分結(jié)垢程度進(jìn)行診斷時，應(yīng)將結(jié)垢程度大致相同的級劃為一個級組， 而不應(yīng)將結(jié)垢程度不同甚至將未結(jié)垢的級與結(jié)垢的級劃為一個級組。在診斷汽輪機(jī)通流部分的結(jié)垢程度時，將整個壓力級作為一個級組

55、，這樣色如(3-17)g a)在運(yùn)行過程中可通過監(jiān)視g值的變化來診斷通流部分的結(jié)垢程度。但實(shí)際上，凝汽式汽輪機(jī)的低壓級由于汽液兩相的沖刷作用，即使結(jié)垢， 也很快被沖刷掉，使低壓級的結(jié)垢很少。因此，不能將整個壓力級看作一個級 組，才能正確地診斷岀結(jié)垢程度。例如，某機(jī)組設(shè)計運(yùn)行參數(shù)如表31所示。表31某機(jī)組設(shè)計運(yùn)行參數(shù)級數(shù)項(xiàng)目調(diào)節(jié)級2345678910流量t/h114.2112.5106.5106.5102.2102.296.696.690.4590.45級后壓 力，mpa1.1760.8620.6120.4260.2820.1790040.0620.03230.0049級后溫 度，°c

56、3282882532181791400.9950.9740.9480.884當(dāng)主蒸汽流量相同時測得的運(yùn)行參數(shù)為：調(diào)節(jié)級后壓力(p0i)2 = 1.21 mpa 第2級后壓力so) =0.905mpa 第 6 級后壓力(p21)6 = 0.179 mpa與表1相比，在相同主蒸汽流量下，調(diào)節(jié)級和第2級后壓力升高，而第6 級后壓力不變，表明710級沒有結(jié)垢，可能是36級結(jié)垢，故將36級劃 為一個級組，由公式1=（血）3-（血）（3-18）v （從-（宀）6得口 = 0.95,即由于結(jié)垢，使36級通流面積減少5%。直接以調(diào)節(jié)級后壓力代入式318得d = 0.97,即面積僅減少了 3%,與本文 采用的分組計算方法相比，相對誤差為40% o因此，在診斷機(jī)組通流部分的結(jié)垢程度時，建議釆用本章推薦的分組計算 方法。利用本方法還可以大致診斷出結(jié)垢的位置。3.3汽輪機(jī)級組特征通流面積（cfa）汽輪機(jī)的熱力性能有