華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課件 變工況特性

1、第一節(jié)噴嘴的變工況特性第一節(jié)噴嘴的變工況特性第二節(jié)機(jī)與機(jī)組的變工況特性第二節(jié)機(jī)與機(jī)組的變工況特性第三節(jié)配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響第三節(jié)配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響第四節(jié)滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性第四節(jié)滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性第五節(jié)小容積流量工況與葉片顫振第五節(jié)小容積流量工況與葉片顫振第六節(jié)變工況下汽輪機(jī)的熱力核算第六節(jié)變工況下汽輪機(jī)的熱力核算第七節(jié)初終參數(shù)變化對(duì)汽輪機(jī)工作的影響第七節(jié)初終參數(shù)變化對(duì)汽輪機(jī)工作的影響第八節(jié)汽輪機(jī)的工況圖與熱電聯(lián)產(chǎn)汽輪機(jī)第八節(jié)汽輪機(jī)的工況圖與熱電聯(lián)產(chǎn)汽輪機(jī)第三章第三章 汽輪機(jī)的變工況特性汽輪機(jī)的變工況特性設(shè)計(jì)工況：設(shè)計(jì)工況：汽輪機(jī)在設(shè)計(jì)參數(shù)（進(jìn)行

2、汽輪機(jī)熱力設(shè)計(jì)時(shí)確定的各參數(shù)）下運(yùn)行為設(shè)計(jì)工況，也稱(chēng)經(jīng)濟(jì)工況（在此工況下運(yùn)行效率最高）。（汽輪機(jī)汽輪機(jī)的熱的熱力設(shè)計(jì)：力設(shè)計(jì)：給定初終參數(shù)、功率和轉(zhuǎn)速的條件下，計(jì)算和確定蒸汽流量、級(jí)數(shù)、各級(jí)尺寸、蒸汽參數(shù)、反動(dòng)度、功率和效率等，進(jìn)而得出各級(jí)和全機(jī)的熱力過(guò)程線等。）唯一。第三章第三章 汽輪機(jī)的變工況特性汽輪機(jī)的變工況特性變工況：變工況：汽輪機(jī)在偏離設(shè)計(jì)參數(shù)的條件下運(yùn)行的工況。第三章第三章 汽輪機(jī)的變工況特性汽輪機(jī)的變工況特性本章任務(wù)：本章任務(wù)：研究汽輪機(jī)在偏離（流量、進(jìn)汽溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、排汽壓力等）設(shè)計(jì)(off-designoff-design)工況下各級(jí)流量與熱力參數(shù)（主要是蒸汽壓力）的相對(duì)

3、變化關(guān)系，以及反動(dòng)度、內(nèi)功率、效率和軸向推力等的變化，分析計(jì)算這些參數(shù)變化對(duì)機(jī)組安全性、經(jīng)濟(jì)性的影響。研究等轉(zhuǎn)速的情況。研究順序：研究順序： 噴嘴（動(dòng)葉）、級(jí)、多級(jí)（級(jí)組）、整機(jī)。 汽輪機(jī)內(nèi)噴嘴有兩種型式：漸縮噴嘴和縮放噴嘴。由于兩種噴嘴的結(jié)構(gòu)不同，其變工況特性差別很大。第一節(jié)第一節(jié) 噴嘴的變工況特性噴嘴的變工況特性氣體在漸縮噴管中的流動(dòng) 氣體在縮放噴管中的流動(dòng)第一節(jié)第一節(jié) 噴嘴的變工況特性噴嘴的變工況特性圖3.1.1可見(jiàn)，對(duì)縮放噴嘴，噴嘴膨脹度f(wàn) （f=An/Ac）越大，縮放噴嘴設(shè)計(jì)壓比越小，在實(shí)際壓比增大時(shí)速度系數(shù) 降低的越多，即效率下降越多。但漸縮噴嘴在背壓高于設(shè)計(jì)值時(shí)不會(huì)出現(xiàn)激波，效率

4、仍然較高，只在設(shè)計(jì)壓比小于臨界壓比時(shí)，效率才下降?？s放噴嘴在變工況時(shí)，由于背壓升高，會(huì)在漸擴(kuò)段某處出現(xiàn)激波，產(chǎn)生損失，效率下降。汽輪機(jī)中多采用漸縮噴嘴（一般只在調(diào)節(jié)級(jí)采用縮放噴嘴），本節(jié)主要分析本節(jié)主要分析漸縮噴嘴的變工況特性。漸縮噴嘴的變工況特性。 對(duì)漸縮噴嘴，在定熵指數(shù)k和流量系數(shù)n都不變的條件下，若噴嘴前滯止參數(shù)p00、v00和出口面積An都不變，噴嘴的流量G與背壓pc的關(guān)系如圖所示。 當(dāng)時(shí)，不變，如直線AB所示；當(dāng) 時(shí)，流量沿曲線BC變化。1cpp1cppcGG曲線BC段與橢圓的1/4線段相當(dāng)近似，若橢圓曲線代替它，誤差較小，故可用橢圓方程表示BC段的G-P1關(guān)系：圖圖3.1.2 漸縮

5、噴嘴的流量與背壓漸縮噴嘴的流量與背壓關(guān)系曲線關(guān)系曲線第一節(jié)第一節(jié) 噴嘴的變工況特性噴嘴的變工況特性一、漸縮噴嘴初壓不變時(shí)背壓與流量的關(guān)系一、漸縮噴嘴初壓不變時(shí)背壓與流量的關(guān)系第一章給出了通過(guò)漸縮噴嘴的流量與噴嘴前后參數(shù)關(guān)系為02100010100021kkkntnnpkGGAppppkv22100111cnncccncppGGpp 的精確計(jì)算式： 第一節(jié)第一節(jié) 噴嘴的變工況特性噴嘴的變工況特性111222112kkkkkntnncntcGGkGGk用橢圓方程計(jì)算得的流量比略小于精確值，約千分之幾，滿足工程要求。壓比0.6000.7000.7500.8000.8500.8750.9000.925

6、0.9500.9750.9850.9901.000誤差-0.35-2.26-3.34-4.36-5.96-6.64-7.56-7.99-8.66-9.33-9.60-11.20表表3.1.1 3.1.1 以橢圓公式代替精確公式計(jì)算流量比的誤差（以橢圓公式代替精確公式計(jì)算流量比的誤差（）第一節(jié)第一節(jié) 噴嘴的變工況特性噴嘴的變工況特性二、二、 漸縮噴嘴前后參數(shù)都變化時(shí)的流量變化漸縮噴嘴前后參數(shù)都變化時(shí)的流量變化00000000101101000100000000001 01001000.6480.648nccnApvGpp vpTGpp vpTApv1. 設(shè)計(jì)工況與變工況下噴嘴均為臨界工況設(shè)計(jì)工況

7、與變工況下噴嘴均為臨界工況 存在三種情況：設(shè)計(jì)工況與變工況下噴嘴均為臨界工況、均為亞臨界工況、設(shè)計(jì)工況為臨界變工況為亞臨界010100ccGpGp忽略溫度的影響，有臨界工況：噴嘴出口流速達(dá)到或超過(guò)臨界速度。若設(shè)計(jì)工況和變工況下，噴嘴內(nèi)流速均達(dá)到或超過(guò)臨界速度，則此兩種工況下的臨界流量之比為：滯止參數(shù)不易獲得 若(1) 噴嘴前壓力變動(dòng)由節(jié)流引起( )，(2) 噴嘴前溫度不變（如滑壓運(yùn)行），(3) 溫度變化很小可以忽略，(4) 近似計(jì)算忽略溫度變化。（后面凡是變工況時(shí)不考慮溫度變化都是這四方面的原因，不再重復(fù)） 假想由噴嘴入口的滯止?fàn)顟B(tài)點(diǎn)到入口實(shí)際狀態(tài)點(diǎn)的等熵過(guò)程線是在一個(gè)假想噴嘴中完成的，則這個(gè)

8、假想噴嘴的出口截面即為實(shí)際噴嘴的入口截面 ，其流量等于實(shí)際噴嘴的流量，這個(gè)假想噴嘴的出口處于亞臨界工況，按亞臨界噴嘴流量計(jì)算公式分別寫(xiě)出變工況前后這個(gè)假想噴嘴的流量計(jì)算式，實(shí)際噴嘴在變工況前后都是臨界工況的流量比還可寫(xiě)為：由此可知，噴嘴臨界流量?jī)H正比與初壓或滯止初壓第一節(jié)第一節(jié) 噴嘴的變工況特性噴嘴的變工況特性000001 0100p vp v 而第一節(jié)第一節(jié) 噴嘴的變工況特性噴嘴的變工況特性02100010101010100110210000000002021010001010101000101120200000000021211kkknnckkkcnnnnkkkcckpkAppppkvGG

9、pkAppppkvApppppp vGGpppppp v因?yàn)榧傧雵娮熘袨槔硐脒^(guò)程，；為假想噴嘴的出口截面積即實(shí)際噴嘴的入口截面積100kkP16(1.2.19)1212122210000010010101011210000001000000000010101001010010100001000010100101000010kkkkkkkkkkkkkckkkcccccpTppppGGpTppppppppGpTGpTGpTGpT變工況前后假想噴嘴的壓比為，則有：由前面實(shí)際噴嘴臨界工況變工況前后流量比公式：可知1010010000100000001011kkpppppppp，所以即第一節(jié)第一節(jié) 噴嘴

10、的變工況特性噴嘴的變工況特性01000100pppp1010001TTccGpGp01000100TTTT近似認(rèn)為 ，有忽略溫度變化則有：1010ccGpGp第一節(jié)第一節(jié) 噴嘴的變工況特性噴嘴的變工況特性結(jié)論：噴嘴的臨界流量正比于初壓或滯止初壓，反比于噴嘴前熱力學(xué)溫度的平方根或制止熱力學(xué)溫度的平方根。 在電站汽輪機(jī)中，只有凝汽式汽輪機(jī)的最末一兩級(jí)和調(diào)節(jié)級(jí)的噴嘴流速可能達(dá)到臨界速度。對(duì)于調(diào)節(jié)級(jí)，不論定壓運(yùn)行還是滑壓運(yùn)行，新蒸汽溫度都不變，且調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴進(jìn)口初速為0，有 ，故有 。第一節(jié)第一節(jié) 噴嘴的變工況特性噴嘴的變工況特性01000100TTTT假設(shè)帶來(lái)誤差的討論： 010TT 01000100

11、TTTT 對(duì)于凝汽式汽輪機(jī)的最末一兩級(jí)，它們都處于濕蒸汽區(qū)，即前后壓力和溫度都很低，這種假設(shè)造成的誤差很小，如流量由設(shè)計(jì)值增大20%， 誤差僅為0.19%。 關(guān)于2.2. 設(shè)計(jì)工況與變工況下噴嘴均為亞臨界工況設(shè)計(jì)工況與變工況下噴嘴均為亞臨界工況 噴嘴出口流速小于臨界流速時(shí)，稱(chēng)噴嘴處于亞臨界工況。若設(shè)計(jì)工況與變工況下，噴嘴都是亞臨界工況，流量比為：001110 1010 1010000 100 1ccGpTpTGGGpTpT若不考慮溫度的變化，則有010 110 11000ppGGpp用臨界工況公式算到 處，再用亞臨界工況公式由 算到變動(dòng)后的工況。若相反，則計(jì)算方法相反。nncnnc 第一節(jié)第一

12、節(jié) 噴嘴的變工況特性噴嘴的變工況特性3. 3. 若工況變動(dòng)前為臨界工況，變動(dòng)后為亞臨界工況若工況變動(dòng)前為臨界工況，變動(dòng)后為亞臨界工況4. 4. 漸縮噴嘴初壓，背壓與流量的關(guān)系漸縮噴嘴初壓，背壓與流量的關(guān)系圖中AOB區(qū)域是臨界工況區(qū)，臨界流量與初壓成正比，BOC區(qū)域是亞臨界工況區(qū)，同一初壓下流量與背壓近似成橢圓曲線關(guān)系。若各初壓下的臨界壓力比不變，則各曲線水平段與橢圓段的交點(diǎn)必位于同一直線OB上，因這些交點(diǎn)的橫坐標(biāo)成正比。該圖可以很直觀的看出不考慮初溫變化時(shí)的流量與初壓、背壓的相互關(guān)系。 第一節(jié)第一節(jié) 噴嘴的變工況特性噴嘴的變工況特性圖圖3.1.3 3.1.3 漸縮噴嘴初壓、漸縮噴嘴初壓、背壓與

13、流量的關(guān)系背壓與流量的關(guān)系若漸縮噴嘴前后的蒸汽參數(shù)都變化，僅初溫不變或不考慮溫度變化的影響，則對(duì)與每一個(gè)初壓都可以畫(huà)出一條流量與背壓關(guān)系曲線，示于圖3.1.3中。第一節(jié)第一節(jié) 噴嘴的變工況特性噴嘴的變工況特性圖圖3.1.2 漸縮噴嘴的流量與背壓漸縮噴嘴的流量與背壓關(guān)系曲線關(guān)系曲線 圖3.1.2中虛線BO, 雖然對(duì)于漸縮噴嘴沒(méi)有實(shí)際意義，但對(duì)于縮放噴嘴是有實(shí)際意義的。CBO曲線上各點(diǎn)，表示蒸汽初參數(shù)、物性和噴嘴出口面積給定時(shí)，不同背壓時(shí)，各縮放噴嘴的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)。 噴嘴入口蒸汽參數(shù)不變，背壓越低，噴嘴的膨脹度f(wàn)=An/Ac就會(huì)越大，出口截面積An維持不變，噴嘴喉部截面Ac也就越小。當(dāng)P10時(shí)，f，

14、 Ac 0，Gc0。漸縮噴嘴流量錐漸縮噴嘴流量錐 第一節(jié)第一節(jié) 噴嘴的變工況特性噴嘴的變工況特性作業(yè)： 習(xí)題集第90頁(yè)，第155題。155. 漸縮噴嘴在設(shè)計(jì)工況下，噴嘴前的蒸汽壓力p0=2.16MPa，溫度t0=350，噴嘴后的壓力p1=0.589MPa，流量為3kg/s。如蒸汽流量保持為臨界值，則最大背壓(p1)max可以為多少？若流量減少為原設(shè)計(jì)值的1/3，則在初溫、初壓不變時(shí)，背壓應(yīng)為多少？若背壓維持0.589MPa不變，則初壓p0應(yīng)為多少，才能使流量變?yōu)樵O(shè)計(jì)值的4/7？ 第一節(jié)第一節(jié) 噴嘴的變工況特性噴嘴的變工況特性上節(jié)課回顧（1）縮放噴嘴的變工況性能較差，只要偏離設(shè)計(jì)工）縮放噴嘴的

15、變工況性能較差，只要偏離設(shè)計(jì)工況，效率就下降；漸縮噴嘴只有在壓比小于臨界壓比況，效率就下降；漸縮噴嘴只有在壓比小于臨界壓比試，效率才下降。試，效率才下降。（2）漸縮噴嘴變工況前后均為臨界時(shí)，噴嘴流量與）漸縮噴嘴變工況前后均為臨界時(shí)，噴嘴流量與噴嘴前蒸汽（滯止）壓力成正比，與噴嘴前（滯止）噴嘴前蒸汽（滯止）壓力成正比，與噴嘴前（滯止）熱力學(xué)溫度的平方根成反比。熱力學(xué)溫度的平方根成反比。（3 3）漸縮噴嘴變工況前后均為亞臨界時(shí)，噴嘴流量）漸縮噴嘴變工況前后均為亞臨界時(shí)，噴嘴流量與噴嘴前蒸汽（滯止）壓力與該工況下彭臺(tái)門(mén)系數(shù)與噴嘴前蒸汽（滯止）壓力與該工況下彭臺(tái)門(mén)系數(shù)的乘積成正比，與噴嘴前（滯止）熱力

16、學(xué)溫度的平的乘積成正比，與噴嘴前（滯止）熱力學(xué)溫度的平方根成反比。方根成反比。 。一、一、 級(jí)內(nèi)壓力與流量的關(guān)系級(jí)內(nèi)壓力與流量的關(guān)系1.級(jí)內(nèi)為臨界工況級(jí)內(nèi)為臨界工況 級(jí)的臨界工況：級(jí)的臨界工況：級(jí)內(nèi)的噴嘴葉柵或動(dòng)葉柵兩者之一級(jí)內(nèi)的噴嘴葉柵或動(dòng)葉柵兩者之一的流速達(dá)到或超過(guò)臨界速度，稱(chēng)該工況為級(jí)的臨界工的流速達(dá)到或超過(guò)臨界速度，稱(chēng)該工況為級(jí)的臨界工況。級(jí)的噴嘴或者動(dòng)葉的汽流速度剛達(dá)到臨界速度時(shí)，況。級(jí)的噴嘴或者動(dòng)葉的汽流速度剛達(dá)到臨界速度時(shí)，級(jí)前后的壓力比稱(chēng)為級(jí)臨界壓力比。級(jí)前后的壓力比稱(chēng)為級(jí)臨界壓力比。第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性分兩種情況討論分兩種情況討論: : 級(jí)內(nèi)

17、為臨界工況、級(jí)內(nèi)為亞臨界工況級(jí)內(nèi)為臨界工況、級(jí)內(nèi)為亞臨界工況分兩種情況討論分兩種情況討論：噴嘴為臨界噴嘴為臨界和和動(dòng)葉為臨界。動(dòng)葉為臨界。第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性1.1 1.1 噴嘴為臨界噴嘴為臨界00101001000001001ccGpTpTGpTpT忽略溫度的影響有：忽略溫度的影響有：010101000ccGppGpp無(wú)論動(dòng)葉是否為臨界，均有如下關(guān)系無(wú)論動(dòng)葉是否為臨界，均有如下關(guān)系即，通過(guò)級(jí)的流量，與滯止初壓或初壓成正比，通過(guò)級(jí)的流量，與滯止初壓或初壓成正比，與滯止初溫或初溫的平方根成反比。與滯止初溫或初溫的平方根成反比。1.2 1.2 動(dòng)葉為臨界動(dòng)葉為臨界

18、 如級(jí)變工況前后噴嘴均為亞臨界，動(dòng)葉均為臨如級(jí)變工況前后噴嘴均為亞臨界，動(dòng)葉均為臨界，則仿照噴嘴的變工況公式，以動(dòng)葉的相對(duì)熱力界，則仿照噴嘴的變工況公式，以動(dòng)葉的相對(duì)熱力參數(shù)帶入，得到變工況前后動(dòng)葉臨界流量的比值：參數(shù)帶入，得到變工況前后動(dòng)葉臨界流量的比值：略去溫度影響，得略去溫度影響，得00111111100111111ccGpTpTGpTpT011111011ccGppGpp第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性動(dòng)葉前參數(shù)不易獲得動(dòng)葉前參數(shù)不易獲得第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性 由于葉頂漏汽不大，可認(rèn)為噴嘴流量等于動(dòng)葉流由于葉頂漏汽不大，可認(rèn)為噴嘴流

19、量等于動(dòng)葉流量。這時(shí)噴嘴在設(shè)計(jì)工況和變工況下的連續(xù)方程之比量。這時(shí)噴嘴在設(shè)計(jì)工況和變工況下的連續(xù)方程之比為（設(shè)計(jì)工況和變工況下，噴嘴均為亞臨界工況，故為（設(shè)計(jì)工況和變工況下，噴嘴均為亞臨界工況，故蒸汽在噴嘴斜切部分不發(fā)生膨脹，噴嘴出口面積蒸汽在噴嘴斜切部分不發(fā)生膨脹，噴嘴出口面積A An n不不變變 ）：）：設(shè)計(jì)工況：設(shè)計(jì)工況：變工況：變工況：兩式相比有兩式相比有第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性等于流過(guò)動(dòng)葉的流量之比等于流過(guò)動(dòng)葉的流量之比 對(duì)于實(shí)際汽輪機(jī)，動(dòng)葉為臨界而噴嘴為亞臨界對(duì)于實(shí)際汽輪機(jī)，動(dòng)葉為臨界而噴嘴為亞臨界的情況，僅出現(xiàn)在汽輪機(jī)的末兩級(jí)，此處蒸汽溫度的情況，僅

20、出現(xiàn)在汽輪機(jī)的末兩級(jí)，此處蒸汽溫度已經(jīng)很低，且工況變化時(shí)，蒸汽溫度變化較小，可已經(jīng)很低，且工況變化時(shí)，蒸汽溫度變化較小，可以認(rèn)為（流量增大以認(rèn)為（流量增大20%20%，誤差為，誤差為0.24%0.24%）：）：111010TTTTkknknkknknccTTppGG/1/2/11/2100100000011111111/1/2/11/2100100000011TTppTTppGGkknknkknkncc上式變?yōu)椋鲜阶優(yōu)椋?11/1/2/11/2100001ppppkknknkknkn第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性120111101101210kkknnnkkknnnp

21、ppp1nn1110000100111001pppppppp于是有于是有上式的解為：上式的解為：也就是，也就是，帶入到動(dòng)葉臨界流量的比表達(dá)式，并近似認(rèn)為帶入到動(dòng)葉臨界流量的比表達(dá)式，并近似認(rèn)為01000100111/TTTTTT第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性01000100100000011TTppTTppGGcc有，有，即，即，通過(guò)級(jí)的流量，與滯止初壓或初壓成正比，通過(guò)級(jí)的流量，與滯止初壓或初壓成正比，與滯止初溫或初溫的平方根成反比。與滯止初溫或初溫的平方根成反比。忽略溫度的影響有：忽略溫度的影響有：010101000ccGppGpp結(jié)論結(jié)論：如變工況前后級(jí)均為臨界工

22、況，無(wú)論是噴嘴如變工況前后級(jí)均為臨界工況，無(wú)論是噴嘴或動(dòng)葉為臨界，通過(guò)級(jí)的流量，與滯止初壓或初壓或動(dòng)葉為臨界，通過(guò)級(jí)的流量，與滯止初壓或初壓成正比，與滯止初溫或初溫的平方根成反比。成正比，與滯止初溫或初溫的平方根成反比。第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性 級(jí)內(nèi)噴嘴和動(dòng)葉出口的流速均小于臨界速度，級(jí)內(nèi)噴嘴和動(dòng)葉出口的流速均小于臨界速度，則該級(jí)為亞臨界工況。則該級(jí)為亞臨界工況。11tnntGvA c2.級(jí)內(nèi)為亞臨界工況級(jí)內(nèi)為亞臨界工況噴嘴出口的連續(xù)性方程噴嘴出口的連續(xù)性方程為為設(shè)設(shè)代入代入連續(xù)性連續(xù)性方程得方程得，則有，則有00c 12 1tmtch 221121tnntmtt

23、vGAhvv 上式中括號(hào)內(nèi)部分為假想級(jí)的理想比焓降全部發(fā)生在噴上式中括號(hào)內(nèi)部分為假想級(jí)的理想比焓降全部發(fā)生在噴嘴嘴內(nèi)時(shí)的假想流量，用內(nèi)時(shí)的假想流量，用G表示，表示， 為由級(jí)的入口狀態(tài)等比熵膨脹為由級(jí)的入口狀態(tài)等比熵膨脹2tv到到P P2 2的假想出口比容。的假想出口比容。G第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性c202000.6481cncpppAvppGG設(shè)全部焓降都發(fā)生在噴嘴中時(shí)，噴嘴為亞臨界，則設(shè)全部焓降都發(fā)生在噴嘴中時(shí)，噴嘴為亞臨界，則全級(jí)肯定為亞臨界。通過(guò)噴嘴的假想流量為全級(jí)肯定為亞臨界。通過(guò)噴嘴的假想流量為設(shè)計(jì)工況下，通過(guò)噴嘴流量為設(shè)計(jì)工況下，通過(guò)噴嘴流量為變工況下

24、，通過(guò)噴嘴流量為變工況下，通過(guò)噴嘴流量為1111221011210101111648. 0mttccnvvppppvpAGmttccnvvppppvpAG11648. 01220200第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性兩式相比，經(jīng)化簡(jiǎn)可得（兩式相比，經(jīng)化簡(jiǎn)可得（P136P136）22201210121012220102021111ncncmmncncppppTGGTpppp該式用于級(jí)亞臨界變工況計(jì)算，是較為準(zhǔn)確的。在不進(jìn)該式用于級(jí)亞臨界變工況計(jì)算，是較為準(zhǔn)確的。在不進(jìn)行精確計(jì)算，用于級(jí)的變工況估算時(shí)，該式顯得較繁瑣。行精確計(jì)算，用于級(jí)的變工況估算時(shí)，該式顯得較繁瑣。如對(duì)級(jí)的

25、變工況進(jìn)行估算，可以對(duì)該式進(jìn)行簡(jiǎn)化。如對(duì)級(jí)的變工況進(jìn)行估算，可以對(duì)該式進(jìn)行簡(jiǎn)化。為簡(jiǎn)化該式兩點(diǎn)近似假定：為簡(jiǎn)化該式兩點(diǎn)近似假定：（1 1）工況變化時(shí)，級(jí)的反動(dòng)度不變。工況變動(dòng)時(shí)，反）工況變化時(shí)，級(jí)的反動(dòng)度不變。工況變動(dòng)時(shí)，反動(dòng)級(jí)的反動(dòng)度基本不變；當(dāng)速比變化不大時(shí)，沖動(dòng)級(jí)動(dòng)級(jí)的反動(dòng)度基本不變；當(dāng)速比變化不大時(shí)，沖動(dòng)級(jí)的反動(dòng)度變化也很小。的反動(dòng)度變化也很小。（2 2）級(jí)處于亞臨界工況時(shí)，壓降較小，）級(jí)處于亞臨界工況時(shí)，壓降較小，p p2 2/p/p0 0較大，較大，（p p0 0-p-p2 2) )較小，（較小，（p p0 02 2-p-p2 22 2) ) (p(p0 0-p-p2 2) )2

26、2。上式可以簡(jiǎn)化為。上式可以簡(jiǎn)化為22012101220201ppTGGppT略去溫度的影響，有略去溫度的影響，有22012112202ppGGpp第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性在得到上述關(guān)系式時(shí)，由于進(jìn)行了一些假定，因此在得到上述關(guān)系式時(shí)，由于進(jìn)行了一些假定，因此利用它們計(jì)算得到是近似值，但誤差不大。例如，利用它們計(jì)算得到是近似值，但誤差不大。例如，對(duì)對(duì)BP-25BP-25型背壓式汽輪機(jī)進(jìn)行全機(jī)變工況計(jì)算表明，型背壓式汽輪機(jī)進(jìn)行全機(jī)變工況計(jì)算表明，在流量比設(shè)計(jì)值小于在流量比設(shè)計(jì)值小于30% 30% 時(shí)，計(jì)算誤差為時(shí)，計(jì)算誤差為3.14% 3.14% ；偏離設(shè)計(jì)值越近，

27、誤差越小。偏離設(shè)計(jì)值越近，誤差越小。結(jié)論結(jié)論：如果變工況前后級(jí)均為亞臨界工況，通過(guò)級(jí)如果變工況前后級(jí)均為亞臨界工況，通過(guò)級(jí)的流量，與初壓和背壓平方差的平方根成正比，與的流量，與初壓和背壓平方差的平方根成正比，與初溫的平方根成反比。初溫的平方根成反比。第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性二、級(jí)組壓力與流量的關(guān)系二、級(jí)組壓力與流量的關(guān)系級(jí)組級(jí)組：流量相等而依次串聯(lián)排列的若干級(jí)稱(chēng)為一個(gè)：流量相等而依次串聯(lián)排列的若干級(jí)稱(chēng)為一個(gè)級(jí)組。級(jí)組。 當(dāng)級(jí)組內(nèi)各級(jí)均為亞臨界工況時(shí)，稱(chēng)級(jí)組為亞臨界當(dāng)級(jí)組內(nèi)各級(jí)均為亞臨界工況時(shí)，稱(chēng)級(jí)組為亞臨界工況；當(dāng)級(jí)組內(nèi)至少有一列葉柵工況；當(dāng)級(jí)組內(nèi)至少有一列葉柵(

28、 (如某一級(jí)的噴嘴或如某一級(jí)的噴嘴或動(dòng)葉動(dòng)葉) )的出口流速達(dá)到或超過(guò)臨界速度時(shí)，稱(chēng)級(jí)組為的出口流速達(dá)到或超過(guò)臨界速度時(shí)，稱(chēng)級(jí)組為臨界工況。臨界工況。 同樣也分別對(duì)級(jí)組為臨界與亞臨界兩種工況進(jìn)行討論。同樣也分別對(duì)級(jí)組為臨界與亞臨界兩種工況進(jìn)行討論。1.1.工況變化前后級(jí)組均為臨界工況工況變化前后級(jí)組均為臨界工況 在各級(jí)通流面積不變的條件下，處于亞臨界工況的在各級(jí)通流面積不變的條件下，處于亞臨界工況的級(jí)組，若級(jí)組前后壓差由小變大，則各級(jí)流量和流速也級(jí)組，若級(jí)組前后壓差由小變大，則各級(jí)流量和流速也要增大，隨著壓差的增大，一般是級(jí)組內(nèi)最后一級(jí)最先要增大，隨著壓差的增大，一般是級(jí)組內(nèi)最后一級(jí)最先達(dá)到臨

29、界工況，這是因?yàn)椋哼_(dá)到臨界工況，這是因?yàn)椋篴 a）后面級(jí)的蒸汽比容較大，其平均直徑比前面的級(jí)要大，）后面級(jí)的蒸汽比容較大，其平均直徑比前面的級(jí)要大，若相鄰兩級(jí)的速比和反動(dòng)度基本相同，則后一級(jí)的比焓若相鄰兩級(jí)的速比和反動(dòng)度基本相同，則后一級(jí)的比焓降較大，也就是最后一級(jí)的比焓降最大，流速也最大。降較大，也就是最后一級(jí)的比焓降最大，流速也最大。第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性亞臨界工況級(jí)組中某一級(jí)（一般是最末級(jí)）的噴嘴或亞臨界工況級(jí)組中某一級(jí)（一般是最末級(jí)）的噴嘴或動(dòng)葉的汽流速度剛升到臨界速度時(shí)，級(jí)組前后的壓力動(dòng)葉的汽流速度剛升到臨界速度時(shí)，級(jí)組前后的壓力比稱(chēng)為級(jí)組臨界壓力比。

30、比稱(chēng)為級(jí)組臨界壓力比。b) b) 最后一級(jí)的蒸汽絕對(duì)溫度最低，當(dāng)?shù)匾羲僮钚?。最后一?jí)的蒸汽絕對(duì)溫度最低，當(dāng)?shù)匾羲僮钚?。第二?jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性設(shè)變工況前后末級(jí)為臨界，其余級(jí)為亞臨界。設(shè)變工況前后末級(jí)為臨界，其余級(jí)為亞臨界。111zzzzccTTppGG對(duì)于本級(jí)組的末級(jí)有對(duì)于本級(jí)組的末級(jí)有對(duì)于除末級(jí)外的其余級(jí)有對(duì)于除末級(jí)外的其余級(jí)有01022202212011 , 22212221 , 121 , 21 , 112212121 , 11TTppppTTppppTTppppGGZZzzzzzzzzzzcc 近似認(rèn)為：近似認(rèn)為：0101 , 221 , 111TTTTT

31、TTTZZzzZZ 第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性2220221201212221 , 121 , 22212121 , 111ppppppppppppppGGzzzzzzzzzzcc 2220221201212221 , 121 , 22212121 , 12121ppppppppppppppGGzzzzzzzzzzcc 有：有根據(jù)分式運(yùn)算原則有2020122202122221222120121 , 121 , 22121 , 12121ppppppppppppppppGGzzzzzzzzzzcc 第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性0011ppGG

32、cc0100011TTppGGcc可得通過(guò)機(jī)組流量與級(jí)組前壓力關(guān)系如考慮溫度變化的影響，有將級(jí)組的第二級(jí)到末級(jí)的所有級(jí)視為一個(gè)級(jí)組，有11111111TTppGGcc第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性將級(jí)組的第三級(jí)到末級(jí)的所有級(jí)視為一個(gè)級(jí)組，有以此類(lèi)推，有2122211TTppGGcc111 , 1111 , 12122211111110100011ZZzzzzzzccTTppTTppTTppTTppTTppGG 結(jié)論結(jié)論：如果變工況前后級(jí)組均為臨界工況，通過(guò)級(jí)如果變工況前后級(jí)組均為臨界工況，通過(guò)級(jí)組的流量，與級(jí)組內(nèi)各級(jí)前壓力正比，與級(jí)前初溫組的流量，與級(jí)組內(nèi)各級(jí)前壓力正比

33、，與級(jí)前初溫的平方根成反比。的平方根成反比。第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性 斯托陀拉斯托陀拉(stodola)(stodola)實(shí)驗(yàn)得到了一個(gè)級(jí)數(shù)為實(shí)驗(yàn)得到了一個(gè)級(jí)數(shù)為8 8級(jí)的級(jí)組蒸汽流級(jí)的級(jí)組蒸汽流量與初壓背壓的關(guān)系曲線（量與初壓背壓的關(guān)系曲線（a) a)，該級(jí)組的臨界壓比為，該級(jí)組的臨界壓比為 gcgc=0.08=0.08。當(dāng)級(jí)組級(jí)數(shù)為無(wú)窮多時(shí)，級(jí)組的臨界壓比為當(dāng)級(jí)組級(jí)數(shù)為無(wú)窮多時(shí)，級(jí)組的臨界壓比為0 0，圖（，圖（b b）所示。）所示。機(jī)組流量與壓力的關(guān)系曲線（a）機(jī)組臨界壓力pgc0 （b）機(jī)組臨界壓力pgc=0 2.2.工況變化前后級(jí)組均為亞臨界工況工況變化

34、前后級(jí)組均為亞臨界工況第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性 圖（b）曲線的圓弧部分近似為橢圓曲線，對(duì)設(shè)計(jì)工況和變工況分別有20220pppGGgc2012120111pppGGgc0100011TTppGGcc設(shè)計(jì)工況變工況兩式相比，并注意若不考慮溫度的變化，有第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性 上兩式是級(jí)組在亞臨界工況下的級(jí)組流量與級(jí)組上兩式是級(jí)組在亞臨界工況下的級(jí)組流量與級(jí)組前后蒸汽參數(shù)之間的關(guān)系式，稱(chēng)為前后蒸汽參數(shù)之間的關(guān)系式，稱(chēng)為弗留格爾（弗留格爾（FlgelFlgel）公式公式。有010220212011TTppppGGgg220212011gg

35、ppppGG 弗留格爾公式是在假設(shè)級(jí)組臨界壓比為0時(shí)得到的，級(jí)組內(nèi)級(jí)數(shù)越多，臨界壓比越接近零。因此，級(jí)組的級(jí)數(shù)越多，計(jì)算的誤差越??；反之，誤差越大。 第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性 不論級(jí)組內(nèi)級(jí)數(shù)多少，在設(shè)計(jì)工況下應(yīng)用弗留格爾公式時(shí)，各參數(shù)相等，因此沒(méi)有誤差。偏離設(shè)計(jì)工況越近，誤差越??；反之，誤差越大。 結(jié)論：結(jié)論：級(jí)組為亞臨界工況時(shí)，初壓不變時(shí)，流量級(jí)組為亞臨界工況時(shí)，初壓不變時(shí)，流量與背壓為橢圓關(guān)系；背壓不變時(shí)，流量與初壓為與背壓為橢圓關(guān)系；背壓不變時(shí)，流量與初壓為雙曲線關(guān)系。雙曲線關(guān)系。回顧與總結(jié)回顧與總結(jié)(級(jí)與級(jí)組的變工況特性）級(jí)與級(jí)組的變工況特性）1. 1.

36、變工況前后級(jí)均為臨界工況，通過(guò)級(jí)的流量，與變工況前后級(jí)均為臨界工況，通過(guò)級(jí)的流量，與滯止初壓或初壓成正比，與滯止初溫或初溫的平方滯止初壓或初壓成正比，與滯止初溫或初溫的平方根成反比。根成反比。2. 變工況前后級(jí)均為亞臨界工況，通過(guò)級(jí)的流量與變工況前后級(jí)均為亞臨界工況，通過(guò)級(jí)的流量與初壓和背壓平方差的平方根成正比，與初溫的平方初壓和背壓平方差的平方根成正比，與初溫的平方根成反比。根成反比。3. 變工況前后級(jí)組均為臨界工況，通過(guò)級(jí)組的流量變工況前后級(jí)組均為臨界工況，通過(guò)級(jí)組的流量與級(jí)組內(nèi)各級(jí)前壓力正比，與級(jí)前初溫的平方根成與級(jí)組內(nèi)各級(jí)前壓力正比，與級(jí)前初溫的平方根成反比。反比。4. 級(jí)組為亞臨界工

37、況，初壓不變時(shí)，流量與背壓級(jí)組為亞臨界工況，初壓不變時(shí)，流量與背壓為橢圓關(guān)系；背壓不變時(shí)，流量與初壓為雙曲線為橢圓關(guān)系；背壓不變時(shí)，流量與初壓為雙曲線關(guān)系。關(guān)系。（弗留格爾公式）（弗留格爾公式）第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性三、三、 汽輪機(jī)各級(jí)組的汽輪機(jī)各級(jí)組的 p-Gp-G 關(guān)系曲線關(guān)系曲線1. 1. 凝汽式汽輪機(jī)非調(diào)節(jié)級(jí)各級(jí)組凝汽式汽輪機(jī)非調(diào)節(jié)級(jí)各級(jí)組 除很小容量的機(jī)組外，凝汽式汽輪機(jī)末級(jí)在設(shè)計(jì)工況下一般都處于臨界工況。對(duì)于凝汽式機(jī)組，可以把除調(diào)節(jié)級(jí)外、包括末級(jí)在內(nèi)串聯(lián)布置的相鄰的級(jí)看作為一個(gè)級(jí)組。 由于有回?zé)岢槠绻麑⒊槠诎ㄔ诩?jí)組內(nèi)，顯然級(jí)組內(nèi)個(gè)級(jí)的流量是不

38、同的。但由于各級(jí)回?zé)岢槠颗c總進(jìn)汽量同方向增減，且每段抽汽量相對(duì)主流量比較小（近似認(rèn)為抽汽量與總流量為正比關(guān)系） 。因此，把抽汽口前后的級(jí)放在一個(gè)級(jí)組內(nèi)，基本不影響比例關(guān)系。2211122ACACppGGpp 如圖所示，為相鄰兩級(jí)組，兩級(jí)組間有回?zé)岢槠?jí)組流量與抽汽量之間關(guān)系為GGR)1 (11)1 (GGR對(duì)兩級(jí)組分別寫(xiě)出弗留格爾公式GGGGRR1122212121BABAppppGG22212121CBCBRRppppGG2221212221212121BABACBCBRRppppppppGGGG第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性 在實(shí)際應(yīng)用中，往往把從某一抽汽口到末

39、級(jí)視為一個(gè)級(jí)組。這是因?yàn)?，?duì)實(shí)際運(yùn)行的級(jí)組，抽汽口處的蒸汽參數(shù)較易獲得。 對(duì)于末級(jí)為臨界工況，各級(jí)組的流量與各抽汽口的壓力成正比，即0100011TTppGG0011ppGG或第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性 對(duì)于末級(jí)為亞臨界的工況，通過(guò)級(jí)組的流量與級(jí)組前后蒸汽參數(shù)關(guān)系為220212011ggppppGG凝汽式汽輪機(jī)非調(diào)節(jié)級(jí)各級(jí)組的流量壓力關(guān)系曲線凝汽式汽輪機(jī)非調(diào)節(jié)級(jí)各級(jí)組的流量壓力關(guān)系曲線 凝汽式汽輪機(jī)的排汽壓力遠(yuǎn)小于各抽汽口處的壓力，因此， p02 pg2 （p012 pg12） （某200MW、300MW機(jī)組抽汽口壓力與排汽壓力關(guān)系），上式可以簡(jiǎn)化為?；?10220

40、212011TTppppGGgg0011ppGG0100011TTppGG或結(jié)論結(jié)論：對(duì)于凝汽式汽輪機(jī)，包含末級(jí)的各級(jí)祖，無(wú)論末級(jí)是：對(duì)于凝汽式汽輪機(jī)，包含末級(jí)的各級(jí)祖，無(wú)論末級(jí)是否為臨界工況，通過(guò)級(jí)組的流量與級(jí)組前的壓力成正比，與否為臨界工況，通過(guò)級(jí)組的流量與級(jí)組前的壓力成正比，與級(jí)前熱力學(xué)溫度的平方根成反比。級(jí)前熱力學(xué)溫度的平方根成反比。無(wú)廠用汽無(wú)廠用汽負(fù)荷較高時(shí)，末級(jí)為臨界，或即使為亞臨界，最末段抽汽壓力遠(yuǎn)大于排汽壓力，故末段級(jí)前壓力與流量成正比；負(fù)荷很低時(shí)，末級(jí)為亞臨界，抽汽壓力也較低，排汽壓力不能忽略，流量與抽汽壓力為雙曲線關(guān)系。少量廠用汽少量廠用汽較多廠用汽較多廠用汽有廠用汽有廠用

41、汽 背壓式汽輪機(jī)的排汽壓力高于大氣壓力，末級(jí)在設(shè)計(jì)工況下一般為亞臨界，其非調(diào)節(jié)級(jí)的流量與蒸汽參數(shù)關(guān)系為第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性2. 2. 背壓式汽輪機(jī)非調(diào)節(jié)級(jí)各級(jí)組背壓式汽輪機(jī)非調(diào)節(jié)級(jí)各級(jí)組調(diào)整抽汽汽輪機(jī)：其調(diào)整抽汽口的壓力是基本不變的，調(diào)整抽汽汽輪機(jī)：其調(diào)整抽汽口的壓力是基本不變的，且大于大氣壓，故抽汽口前各級(jí)都處于亞臨界工況，且大于大氣壓，故抽汽口前各級(jí)都處于亞臨界工況，抽汽口前級(jí)組流量與級(jí)組初壓是雙曲線關(guān)系；抽汽口抽汽口前級(jí)組流量與級(jí)組初壓是雙曲線關(guān)系；抽汽口后壓力與流量，同凝汽式汽輪機(jī)。后壓力與流量，同凝汽式汽輪機(jī)。220212011ggppppGG010

42、220212011TTppppGGgg或結(jié)論結(jié)論：背壓式汽輪機(jī)的排汽壓力基本不變，因此，：背壓式汽輪機(jī)的排汽壓力基本不變，因此，流量與級(jí)組初壓為雙曲線關(guān)系。流量與級(jí)組初壓為雙曲線關(guān)系。1.弗留格爾公式的應(yīng)用條件弗留格爾公式的應(yīng)用條件四、四、 壓力與流量關(guān)系式的應(yīng)用壓力與流量關(guān)系式的應(yīng)用a) 如通流部分面積發(fā)生變化，則應(yīng)進(jìn)行修正。0110pGaGp1AaAb）同一工況下各級(jí)的流量相等或成相同的比例，大量抽汽供暖、動(dòng)力或其他廠用抽汽口兩側(cè)，及調(diào)整抽汽汽輪機(jī)的供熱抽汽口兩側(cè)，必須分作兩個(gè)級(jí)組。第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性 a變工況下與設(shè)計(jì)工況下的通流面積之比其中c）通過(guò)各級(jí)

43、的汽流為一股均質(zhì)流（調(diào)節(jié)級(jí)不能 包括級(jí)組內(nèi)）第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性2. 用于分析運(yùn)行問(wèn)題用于分析運(yùn)行問(wèn)題 通常把調(diào)節(jié)級(jí)汽室、各段調(diào)整抽汽和非調(diào)整抽汽汽室作為壓力的監(jiān)視點(diǎn)，通稱(chēng)為監(jiān)視段壓力。 凝汽式汽輪機(jī)的監(jiān)視段壓力與流量成正比，同一流量下，若監(jiān)視段壓力較初投產(chǎn)時(shí)的數(shù)值高，表明監(jiān)視點(diǎn)后面級(jí)的通流部分可能結(jié)垢：當(dāng)監(jiān)視段壓力增大515以上時(shí)，軸向推力將增大到威脅機(jī)組安全的程度。例： 某凝汽式汽輪機(jī)設(shè)計(jì)工況下蒸汽流量為132.6t/h，調(diào)節(jié)級(jí)汽室壓力為1.67MPa。當(dāng)機(jī)組流量降為90t/h時(shí)，試問(wèn)此工況下調(diào)節(jié)級(jí)汽室的壓力應(yīng)為多少？又壓力級(jí)結(jié)垢后使通流面積減少5%，則在

44、90t/h工況下調(diào)節(jié)級(jí)汽室壓力是多少？0101101090,1.133132.61.67ppGpMpaGp第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性0101110100.95A90,1.193A132.61.67ppGpMpaGp通流部分結(jié)垢后面積減少5，則解：對(duì)凝汽式汽輪機(jī)，略去溫度變化的影響，正常情況下，流量與調(diào)節(jié)級(jí)汽室壓力成正比有五、五、 級(jí)的比焓降和反動(dòng)度的變化規(guī)律級(jí)的比焓降和反動(dòng)度的變化規(guī)律1.1. 級(jí)的比焓降變化規(guī)律級(jí)的比焓降變化規(guī)律級(jí)的比焓降由120011kktpkhRTkp第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性由上式可知，如忽略溫度的影響，級(jí)的比焓降

45、取決于級(jí)壓比的大小。汽輪機(jī)工況變化時(shí)，有了級(jí)壓比的變化規(guī)律討論，也就得到了焓降的變化規(guī)律。第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性0112122102001pGpppGpppp1010tthThT 凝汽式汽輪機(jī)凝汽式汽輪機(jī)a)中間級(jí)(除調(diào)節(jié)級(jí)與末級(jí)以外)0101 ttTThh 得結(jié)論：凝汽式汽輪機(jī)中間級(jí),流量變化時(shí)級(jí)的理想比焓降基本不變。在調(diào)節(jié)級(jí)、中間級(jí)、末級(jí)的情況不同，分別討論。b)末級(jí)最大流量工況。th 流量大于臨界流量最小值時(shí)，雖p0正比于G，但背壓pc不于G成正比，一般pc不變，有流量增大，ht增大；反之，流量減小，ht減小。第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變

46、工況特性 流量小于臨界流量最小值時(shí)，p0與G為雙曲線，G下降 時(shí)， ht減得稍慢中間級(jí)、末級(jí)的最危險(xiǎn)工況：c)調(diào)節(jié)級(jí)（第三節(jié)討論） 背壓式汽輪機(jī)背壓式汽輪機(jī) 如果背壓式汽輪機(jī)的最后一級(jí)在工況變動(dòng)前后均達(dá)到臨界狀態(tài)，則各壓力級(jí)級(jí)前壓力與流量成正比。在此情況下，這些級(jí)(除末級(jí)外)的比焓降的變化規(guī)律，與凝汽式汽輪機(jī)的中間級(jí)一樣。但一般情況下，最后一級(jí)也不會(huì)達(dá)到臨界狀態(tài)。此時(shí)，忽略溫度變化，由弗留格爾公式可得變工況下理想比焓降與流量的關(guān)系曲線 12222211122220111kkggttggpppG GhBhpppG G第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變

47、工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性由圖可知：流量變化越大，級(jí)的理想比焓降變化也越大。流量變化時(shí)，前面級(jí)的焓降變化較?。缓竺婕?jí)的焓降變化較大。背壓式汽輪機(jī)非調(diào)節(jié)級(jí)焓降變化規(guī)律第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性 根據(jù)第一章討論可知（圖1.6.2），對(duì)于噴嘴與動(dòng)葉出口面積比已定的情況下，定轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)的反動(dòng)度變化主要是由級(jí)的速比變化引起的。而定轉(zhuǎn)速時(shí)，只有焓降變化，速比才會(huì)變化，因此，定速汽輪機(jī)級(jí)的反動(dòng)度變化主要是由級(jí)的比焓降變化引起的。2.級(jí)的反動(dòng)度的變化規(guī)律級(jí)的反動(dòng)度的變化規(guī)律 當(dāng)比焓降ht減小，即速比a增大時(shí)，c11c1，由于圓周速度u不變，故111，w1減為w11，動(dòng)葉進(jìn)口實(shí)際有

48、效相對(duì)速度為w11cos(11-1)。111111111coswcwc1221111112cosbwhw第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性由右圖可知焓降減小動(dòng)葉柵進(jìn)口速度三角形的影響焓降減小動(dòng)葉柵進(jìn)口速度三角形的影響1w動(dòng)葉出口相對(duì)速度為2122whwb第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性從而噴嘴流出來(lái)的汽流不能通暢的流出動(dòng)葉柵，造成在動(dòng)葉柵中發(fā)生阻塞，使p1增大，反動(dòng)度增大，來(lái)減輕動(dòng)葉柵汽道的阻塞。212111wwcc若反動(dòng)度不變，則上述不等式將使反動(dòng)度不再增大，達(dá)到平衡。11112121nbA cA wG當(dāng)反動(dòng)度增加到一定程度時(shí)，使得同理，如級(jí)的比焓降

49、ht增大，即速比a減小時(shí)，有111111111coswcwcax212111wwcc第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性從而，使反動(dòng)度減小。焓降增大動(dòng)葉柵進(jìn)口速度三角形的影響焓降增大動(dòng)葉柵進(jìn)口速度三角形的影響使第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性 當(dāng)面積比f(wàn) 一定、ht變化使速度a變化時(shí)，反動(dòng)度設(shè)計(jì)值較小的級(jí)，反動(dòng)度變化較大； 反動(dòng)度設(shè)計(jì)值較大的變化小。圖1.6.2 原因：設(shè)計(jì)反動(dòng)度很小時(shí)，動(dòng)葉出口速度w2主要決定于w1， hb對(duì)w2的影響很小，當(dāng)焓降變化時(shí)，只有反動(dòng)度變化較大，才能w21的變化滿足流動(dòng)連續(xù)的要求；設(shè)計(jì)反動(dòng)度較大時(shí)，動(dòng)葉出口速度w2主要決定于

50、hb ， 受w1 的影響很小，當(dāng)焓降變化時(shí)，反動(dòng)度變化較小， w21就能滿足流動(dòng)連續(xù)的要求。 對(duì)于凝汽式汽輪機(jī)末級(jí)，已達(dá)臨界的條件下，若排汽壓力pc下降，則hb增大而hn不變，即級(jí)的比焓降增大時(shí)反動(dòng)度增大；若pc 上升，同理，級(jí)的比焓降減小而反動(dòng)度減小。對(duì)于調(diào)節(jié)級(jí)，當(dāng)動(dòng)葉流速超過(guò)臨界速 度時(shí)，也是如此。 級(jí)的比焓降增大，即速比減小時(shí)，反動(dòng)度減?。环粗嗳?。設(shè)計(jì)反動(dòng)度較小的級(jí)，比焓降變化時(shí)，反動(dòng)度變化較大；反之，變化較小；反動(dòng)級(jí)的反動(dòng)度基本不變。第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性中間級(jí)的反動(dòng)度的變化規(guī)律：若末級(jí)未達(dá)到臨界，反動(dòng)度的變化規(guī)律同一般級(jí)。末級(jí)的反動(dòng)度的變化規(guī)律：六、

51、撞擊損失六、撞擊損失 設(shè)計(jì)工況下，汽流進(jìn)入動(dòng)葉柵的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向角1 與動(dòng)葉幾何進(jìn)汽角1g一致，汽流能平滑的進(jìn)入動(dòng)葉。當(dāng)級(jí)的比焓降改變時(shí)，如ht 減小，111；ht 增大，1111 時(shí) 為正，稱(chēng)為正沖角，汽流沖擊內(nèi)??；111 時(shí) 為負(fù)，稱(chēng)為負(fù)沖角，汽流沖擊背弧。第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性1的變化量以沖角（或撞擊角）表示，第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性撞擊損失 hb1，按葉柵試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算。12111sin2bhw如缺乏試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可按下是估算上式表示與動(dòng)葉進(jìn)口有效相對(duì)速度方向相垂直的分量全部損失掉。1w七、各級(jí)七、各級(jí) 的變化規(guī)律的變化規(guī)律0tma

52、iiphxP、 、 、1.1. 凝汽式汽輪機(jī)凝汽式汽輪機(jī)a. a. 末級(jí)為臨界工況（中間級(jí)、末級(jí)）末級(jí)為臨界工況（中間級(jí)、末級(jí)）第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性中間級(jí)中間級(jí)：流量增加(負(fù)荷增加)級(jí)前壓力忽略溫度變化影響各級(jí)焓降各級(jí)速比級(jí)反動(dòng)度各級(jí)效率各級(jí)功率與流量成正比增加不變不變不變不變正比增大itihGp第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性流量減小(負(fù)荷減小)忽略溫度變化影響課下作業(yè)，分析壓力、焓降、速比、反動(dòng)度、效率、功率變化末級(jí)末級(jí)：流量增加(負(fù)荷增加)級(jí)前壓力忽略溫度變化影響、級(jí)后壓力不變級(jí)焓降級(jí)速比級(jí)反動(dòng)度級(jí)效率級(jí)功率與流量成正比增加增加減小

53、增加減小增大itihGp第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性末級(jí)末級(jí)：流量減小(負(fù)荷減小)級(jí)前壓力忽略溫度變化影響級(jí)后壓力不變級(jí)焓降級(jí)速比級(jí)反動(dòng)度級(jí)效率級(jí)功率與流量成正比減小減小增大減小 ？減小itihGp第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性b. b. 末級(jí)為亞臨界工況末級(jí)為亞臨界工況 只有最后兩、三級(jí)的變化規(guī)律與背壓式汽輪機(jī)非調(diào)節(jié)級(jí)相同，其余工況均與臨界工況相同。2. 2.背壓式汽輪機(jī)非調(diào)節(jié)級(jí)背壓式汽輪機(jī)非調(diào)節(jié)級(jí)流量增加(負(fù)荷增加)級(jí)前壓力忽略溫度變化影響各級(jí)焓降各級(jí)速比級(jí)反動(dòng)度各級(jí)效率各級(jí)功率增加增加減小減小減小增大itihGp試分析變工況時(shí)凝汽式和背壓

54、式汽輪機(jī)非調(diào)試分析變工況時(shí)凝汽式和背壓式汽輪機(jī)非調(diào)節(jié)級(jí)的變化規(guī)律。節(jié)級(jí)的變化規(guī)律。作業(yè)與思考作業(yè)與思考0tmaiiphxP、 、 、第二節(jié)第二節(jié) 級(jí)與級(jí)組的變工況特性級(jí)與級(jí)組的變工況特性第三節(jié)第三節(jié) 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響變工況的影響(a)示意圖(b)熱力過(guò)程線節(jié)流 為了滿足電網(wǎng)功率的平衡，需要改變汽輪發(fā)電機(jī)組的輸出功率，一般通過(guò)改變汽輪機(jī)的進(jìn)汽量和汽輪機(jī)的進(jìn)汽參數(shù)來(lái)達(dá)到目的。th汽輪機(jī)的配汽方式汽輪機(jī)的配汽方式改變進(jìn)汽量的方式稱(chēng)為汽輪機(jī)的配汽方式。汽輪機(jī)的配汽主要有節(jié)流配汽、噴嘴配汽節(jié)流配汽、噴嘴配汽和旁通配汽旁通配汽三種方式。第三節(jié)第三節(jié) 配汽方式

55、及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響變工況的影響采用節(jié)流配汽的汽輪機(jī)，其全部蒸汽通過(guò)一個(gè)或幾個(gè)同時(shí)開(kāi)啟閥門(mén)，進(jìn)入汽輪機(jī)的第一級(jí)（無(wú)調(diào)節(jié)級(jí)），調(diào)節(jié)汽門(mén)后的壓力即為汽輪機(jī)的進(jìn)口壓力。在部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，閥后壓力決定于流量比，進(jìn)汽溫度基本保持不變。一、節(jié)流配汽一、節(jié)流配汽th負(fù)荷小于額定值時(shí)，所有蒸汽節(jié)流。th 在汽輪機(jī)負(fù)荷變化不大時(shí)，汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率基本不變（容積流量基本不變）。節(jié)流配汽在部分負(fù)荷下效率下降的主要原因是調(diào)節(jié)汽門(mén)的節(jié)流損失，并且隨負(fù)荷下降而損失增大。第三節(jié)第三節(jié) 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響變工況的影響節(jié)流配汽特點(diǎn)：macmac

56、maciitithimacmacmacttthhhhhh thth i i用節(jié)流效率 thth表示節(jié)流損失對(duì)汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)性的影響：不包括進(jìn)汽機(jī)構(gòu)的通流部分相對(duì)內(nèi)效率第三節(jié)第三節(jié) 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響變工況的影響同樣負(fù)荷下，背壓越高，節(jié)流效率越低。（為什么？）提示：與蒸汽性質(zhì)有關(guān)所以，背壓式汽輪機(jī)一般不用節(jié)流配汽。二、二、 噴嘴配汽噴嘴配汽 將汽輪機(jī)高壓缸的第一級(jí)的噴嘴分成多組（46組），每一噴嘴組由1個(gè)獨(dú)立的調(diào)節(jié)汽門(mén)控制。變負(fù)荷時(shí)，這些調(diào)節(jié)汽門(mén)依次開(kāi)啟或關(guān)閉，改變進(jìn)汽量。這種配汽方式稱(chēng)為噴嘴配汽。(a)全機(jī)示意圖，(b)調(diào)節(jié)級(jí)示意圖 1-1-自動(dòng)主汽門(mén)

57、自動(dòng)主汽門(mén)2-2-調(diào)節(jié)汽門(mén)調(diào)節(jié)汽門(mén)3-3-噴嘴組間壁噴嘴組間壁 第三節(jié)第三節(jié) 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響變工況的影響第三節(jié)第三節(jié) 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響變工況的影響為減小噴嘴配汽調(diào)節(jié)級(jí)的漏汽量，調(diào)節(jié)級(jí)采用低反動(dòng)度(約0.05）的沖動(dòng)級(jí)。部分負(fù)荷，根據(jù)負(fù)荷大小，調(diào)門(mén)順序開(kāi)啟，只有通過(guò)部分開(kāi)啟的調(diào)門(mén)有節(jié)流損失，而通過(guò)全開(kāi)調(diào)門(mén)的氣流沒(méi)有節(jié)流損失，因此效率高于節(jié)流。噴嘴配汽特點(diǎn)：噴嘴配汽特點(diǎn)：部分進(jìn)汽 e1 ，100負(fù)荷效率低于節(jié)流配汽。第三節(jié)第三節(jié) 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響變工況的

58、影響 設(shè)調(diào)節(jié)級(jí)為四個(gè)噴嘴組，右圖所示是第、調(diào)節(jié)汽門(mén)全開(kāi)，第調(diào)節(jié)汽門(mén)部分開(kāi)啟，第調(diào)節(jié)汽關(guān)閉時(shí)的調(diào)節(jié)級(jí)熱力過(guò)程線。兩股汽流混合后的焓值為222000IIIIIIIIIIIIIiIIIiIIIIIIIIIIiiGGhG hhGGGhhGhhGGGGhhhGG第三節(jié)第三節(jié) 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響變工況的影響02IIIIIIIIIIIIIIiiIIIIIIiiitttGGGGhhhhGGhGhGhGG調(diào)節(jié)級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率為：三、調(diào)節(jié)級(jí)壓力與流量的關(guān)系三、調(diào)節(jié)級(jí)壓力與流量的關(guān)系1.1. 簡(jiǎn)化的調(diào)節(jié)級(jí)壓力與流量的關(guān)系簡(jiǎn)化的調(diào)節(jié)級(jí)壓力與流量的關(guān)系全開(kāi)調(diào)節(jié)汽門(mén)后噴嘴組前壓

59、力均為P0不變； 1121ppop在上述假定下，可以畫(huà)出調(diào)節(jié)級(jí)及各噴嘴組的曲線p-G 圖。第三節(jié)第三節(jié) 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響的影響假定：忽略調(diào)節(jié)級(jí)后溫度變化的影響；各種工況下級(jí)的反動(dòng)度都保持為零（純沖動(dòng)級(jí)）；四個(gè)調(diào)節(jié)汽門(mén)，依次開(kāi)啟，沒(méi)有重疊度； P Pc ci i=0.546P=0.546P0 0i iG11.0G1.2G0.8G0.4GP0PcPcP0P0PcPcP0P0PP21P0各噴嘴組壓力與流量的關(guān)系各噴嘴組壓力與流量的關(guān)系G11.0G1.2G0.8G0.4G0.4G0.8G1.0G1.2GGGGG各噴嘴組流量與總流量的關(guān)系各噴嘴組流量

60、與總流量的關(guān)系G12.2. 調(diào)節(jié)級(jí)的實(shí)際壓力與流量的關(guān)系調(diào)節(jié)級(jí)的實(shí)際壓力與流量的關(guān)系 (1) (1)調(diào)節(jié)級(jí)后溫度變化的影響調(diào)節(jié)級(jí)后溫度變化的影響：實(shí)際上調(diào)節(jié)級(jí)后溫度t2隨流量變化而變化，如圖3-9(a)所示，圖中D表示蒸汽流量，圖中三個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)是調(diào)節(jié)汽門(mén)依次全開(kāi)時(shí)節(jié)流損失比較小的工況點(diǎn)，稱(chēng)之為閥點(diǎn)。由于節(jié)流損失小，在這些工況點(diǎn)的做功較多，故調(diào)節(jié)后的h2和t2均處于較低點(diǎn)。 第三節(jié)第三節(jié) 配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況配汽方式及其對(duì)定壓運(yùn)行機(jī)組變工況的影響的影響圖圖3.9 3.9 調(diào)節(jié)級(jí)后溫度變化調(diào)節(jié)級(jí)后溫度變化G11.2G0.4GcabdOskfP1.0G0.8G0.2GP11P21圖圖3.9