第二章多級汽輪機

1、多級汽輪機第一節(jié) 多級汽輪機的優(yōu)越性及其特點第二節(jié) 進汽阻力損失和排汽阻力損失第三節(jié) 汽輪機及其裝置的評價指標 第四節(jié) 軸封及其系統(tǒng)第五節(jié) 多級汽輪機的軸向推力及其平衡第六節(jié) 單排汽口凝汽式汽輪機的極限功率多級汽輪機的優(yōu)越性及其特點多級汽輪機的優(yōu)越性和存在的問題 多級汽輪機的效率大大提高 多級汽輪機的循環(huán)熱效率大大提高 多級汽輪機的相對內(nèi)效率明顯提高 多級汽輪機的各級的比焓降較小，速比一定時的級的圓周速度和平均直徑也較小，葉高損失減小，噴嘴流動效率較高。 多級汽輪機上面級的損失可以部分的被下一級利用，使全機相對內(nèi)效率提高 多級汽輪機單位功率的投資大大減小 多級汽輪機存在的問題 增加了一些附加損

2、失，如隔板漏氣損失 由于級數(shù)多，相應的增加了機組的長度和質(zhì)量 由于新蒸汽和再熱蒸汽溫度的提高，對零件的金屬材料的要求提高了 級數(shù)增加，零部件數(shù)目增加，使多級汽輪機的結構更為復雜，全機成本相應提高，但從單位功率的制造成本來說，多級汽輪機遠低于單級汽輪機重熱現(xiàn)象 多級汽輪機上一級損失造成的比熵增大將使后面級的理想比焓降增大，即上一級損失中的一小部分可以在以后各級得到利用，這種現(xiàn)象稱為多級汽輪機的重熱現(xiàn)象。重熱熱量使整個汽輪機的相對內(nèi)效率大于各級的平均像對內(nèi)效率，但不應得出重熱系數(shù)越大整機效率越高的錯誤結論，因為重熱系數(shù)的很少量增大是在級效率降低很多的前提下實現(xiàn)的，因此擬通過提高重熱系數(shù)來提高整機效

3、率的想法是錯誤的，是行不通的。多級汽輪機個級段工作的特點 高壓段 工作蒸汽的壓力，溫度很高，比容較小，通過該級段的蒸汽容積流量叫小，所需的通流面積也較小。而且在高壓段級的反動度不大，當靜動動葉根部間隙不吸汽，不漏汽時，根部反動度較小，平均直徑處的反動度也就很小。各級的比焓降不大，比焓降的變化不大?？赡艽嬖诘膿p失有噴嘴損失，動葉損失，余速損失，葉高損失，扇形損失，漏汽損失，葉輪摩擦損失，部分進汽損失，高壓段比容較小，漏汽間隙不可能按比例減小，故漏氣量相對較大，漏氣損失較大；葉輪摩擦損失較大，此外高壓段葉片高度相對較小，使葉高損失較大，高壓段位于過熱蒸汽區(qū)，所以沒有濕汽損失，綜上所述，高壓段各級的

4、效率較低。低壓段低壓段的特點是蒸汽的容積流量較大，要求低壓段具有很大的通流面積，因次葉片高度勢必很大，為了避免葉高過大，不得不把低壓段各級的噴嘴出口氣流角度取得很大。級的反動度明顯增大的原因，一方面是低壓段葉片高度很大，保證葉片根部不出現(xiàn)負反動度，平均直徑處的反動度較大，另一方面是級的比焓降大，為避免噴嘴出口氣流速度超過臨界速度而采用縮放噴嘴，只有增大級的反動度，才能增大動葉比焓降。低壓 段容積流量大，葉輪直徑大，圓周速度增大較快，為了有較高的級效率，各級應在最佳速比附近工作，此時各級的理想比焓降增大較快。 從低壓段損失來看，余速損失較大，但各級的余速凍能一般可被下一級利用。工作于濕蒸汽區(qū)，濕

5、氣損失較大，葉片高度大，漏氣間隙所占比例小，故漏氣損失較小，葉高損失也很小，蒸汽比容很大，葉輪摩擦損失很小，采用全周進汽，沒有部分進汽損失。總之主要由于濕氣損失大，使低壓段的效率很低，特別是最后幾級，效率降低的更多。中壓段 中壓段的情況位于高壓段和低壓段之間。該蒸汽的比容不像高壓段那么很小，因此漏氣損失較小，葉輪摩擦損失較小，葉片高度大，故葉高損失較小，一般為全周進汽，沒有部分進汽損失，中壓段不在濕蒸汽區(qū)，故沒有濕氣損失，級的余速動能一般可被下一級利用，由此可見中壓段各級的級內(nèi)損失較小，效率比高壓段和低壓段都高。為保證汽輪機的通流部分暢通，各級噴嘴和動葉高度沿蒸汽流動方向是逐漸增大的，故中壓段

6、各級的反動度一般位于高壓和低壓段之間且逐漸增大。進汽阻力損失和排汽阻力損失（）進汽阻力損失 蒸汽進入汽輪機的第一級之前必須先經(jīng)過主汽門，調(diào)節(jié)汽門和蒸汽室，經(jīng)過這些機構時將產(chǎn)生壓降，其中主汽門和調(diào)節(jié)汽門的壓降最大，若忽略蒸汽通過進汽機構的散熱損失，則蒸汽通過進汽機構的過程為一節(jié)流過程，即蒸汽通過進汽機構后雖有壓力下降，但比焓值不變，由于節(jié)流的存在引起的理想比焓降損失，稱為進汽阻力損失。 降低進汽阻力損失的主要方法：改善蒸汽在氣門中的流動特性。排氣阻力損失 進入汽輪機的蒸汽在作完功后，從末級動葉出來經(jīng)排汽管排出，排氣在排氣管中流動時，由于摩擦，渦流，轉向等阻力作用而有壓力下降，這部分沒做功的壓將損

7、失，稱為汽輪機的排氣阻力損失。汽輪機及其裝置的評價指標汽輪機的相對內(nèi)效率 對沒有回熱抽汽，沒有前后端軸封漏氣損失和門桿漏汽的純凝汽式汽輪機，整齊的實際比焓降和蒸汽的理想比焓降之比稱為汽輪機的相對內(nèi)效率，公式表達為：汽輪機的絕對內(nèi)效率 蒸汽的實際比焓降與整個熱力循環(huán)中加給1千克蒸汽的能量之比稱為汽輪機的絕對內(nèi)效率，公式為：汽輪機運行時，為了克服徑向軸承和推力軸承的摩擦阻力，為了帶動主油泵，為了帶動調(diào)速器，都要消耗功率，這三項功率消耗之和稱為汽輪機的機械損失。1千克蒸汽所具有的理想比焓降中有多少能量轉換為電能，成為汽輪發(fā)電機組的相對電效率，它是評價汽輪發(fā)電機組工作完善程度的一個重要指標。每生產(chǎn)1度

8、電能所消耗的蒸汽量稱為汽耗率，用d表示，每生產(chǎn)1度電能所消耗的熱量稱為能耗率，用q表示，mactmaciihh0.cmaciiahhhelmactelhPDd360010000elaelmactchhhq.03600)(3600軸封及其系統(tǒng)汽輪機中廣泛采用齒形軸封阻擋各處的漏汽，在汽輪機的高壓段（高中壓缸）采用曲徑軸封，在低壓段(低壓缸）采用光軸軸封。曲徑軸封的工作原理 （ 汽封 ）（曲徑汽封） 曲徑軸封可以看成有許多狹小的通道及相間的小室串聯(lián)而成，從側面看，即為許多環(huán)形孔口和環(huán)形汽室。蒸汽從高壓側流向低壓側，通過環(huán)形孔口時，同流面積變小，蒸汽流速變大，壓力降低，比焓值降低，當蒸汽進入環(huán)形汽室

9、時，同流面積突然變大，流速降低，氣流轉向，產(chǎn)生渦流，蒸汽流速降低近為零，但壓力不變，蒸汽原來的動能變成熱能，重新加到蒸汽中，軸縫中的散熱量與汽流的總熱量相比很小，可以忽略，故蒸汽的比焓值恢復到原來的數(shù)值，比熵值增大，蒸汽依次通過各軸封片都發(fā)生這樣的過程。等流量曲線（芬若曲線）見課本113頁。曲徑軸封最后一片孔口的壓差足夠大時，氣流速度可以達到與當?shù)匾羲傧嗟鹊呐R界速度，這是軸封的漏汽量達最大值，若把軸封的環(huán)形孔口看成是沒有斜切部分的漸縮噴嘴，最后一片軸封孔口的氣流速度在任何情況下都不可能超過臨界速度，在其前面的各軸封孔口出的氣流速度都小于臨界速度，對于軸封而言，臨界速度只能發(fā)生在最后一片孔口處，

10、因為等流量曲線上逆流方向各點對應的蒸汽絕對溫度越來越高，而氣流速度越來越低，當最后一片軸封孔口處為臨界速度時，前面各片軸封孔口處的氣流速度都必然小于臨界速度。多級汽輪機的軸向平衡軸承 ， 推力軸承軸向推力 在軸流式汽輪機中，通常是高壓蒸汽由一端進入，低壓蒸汽由另一端流出，從整體來看，蒸汽對汽輪機轉子施加了一個由高壓端指向低壓端的軸向力，使汽輪機轉子有向低壓端移動的趨勢，這個力就稱為轉子的軸向推力。沖動式汽輪機的軸向推力，整個轉子上的軸向推力主要是各級軸向推理的總和，包括作用在動葉上的軸向推力，作用在葉輪上的軸向推力以及作用在軸的凸肩處的軸向推力。反動式汽輪機的軸向推力，作用在通流部分轉子上的軸向推力有下列三部分組成：作用在葉片上的軸向推力，作用在輪鼓錐形面上的軸向推力，作用在轉子階梯上的軸向推力軸向推力的平衡，在現(xiàn)代汽輪機中為了減小止推軸承所承受的推力，都盡可能設法使軸向推力得到平衡，主要采用下兩種方法: 平衡活塞法 相反流動布置法單排