多級(jí)汽輪機(jī)201301008

1、1第三章第三章 多級(jí)汽輪機(jī)多級(jí)汽輪機(jī)第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及汽輪機(jī)裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及汽輪機(jī)裝置效率第三節(jié)第三節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的軸向推力多級(jí)汽輪機(jī)的軸向推力第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程2n多級(jí)汽輪機(jī)的特點(diǎn)多級(jí)汽輪機(jī)的特點(diǎn)（一） 多級(jí)汽輪機(jī)的特點(diǎn) 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程(1) 為什么采用多級(jí)汽輪機(jī) ? 1）提高熱效率和單機(jī)功率的需要 2）金屬材料的限制提高熱效率和單機(jī)功率提高循環(huán)初參數(shù)和降低終參數(shù)ih蒸汽的比焓降增大ih 很大ih假如在單一級(jí)中利用數(shù)值較大的會(huì)導(dǎo)致什么樣的結(jié)果呢？1噴嘴出口汽流速度c 很大1(opopuxc最

2、佳 速 比)md 很大為保證較高的輪周效率u很大受金屬材料強(qiáng)度的限制采用多級(jí)汽輪機(jī)i采用多級(jí)來分擔(dān) h,使整機(jī)具有較大的功率 使每一級(jí)都在最佳速比附近工作3n多級(jí)汽輪機(jī)的特點(diǎn)多級(jí)汽輪機(jī)的特點(diǎn)（一） 多級(jí)汽輪機(jī)的特點(diǎn)新蒸汽 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程新蒸汽高壓缸中壓缸高壓缸排汽，去再熱器再熱蒸汽低壓缸中壓缸排汽低壓缸進(jìn)汽低壓缸排汽低壓缸排汽4一一. 多級(jí)汽輪機(jī)的特點(diǎn)多級(jí)汽輪機(jī)的特點(diǎn) 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程n（二）多級(jí)汽輪機(jī)的優(yōu)越性（二）多級(jí)汽輪機(jī)的優(yōu)越性n1多級(jí)汽輪機(jī)的循環(huán)熱效率大大提高多級(jí)汽輪機(jī)的循環(huán)熱效率大大提高n與單級(jí)汽輪機(jī)相比，

3、多級(jí)汽輪機(jī)的比焓降增大很多，相應(yīng)地進(jìn)汽參數(shù)大大提高，排汽壓力也可顯著降低，同時(shí)，由于是多級(jí)，還可采用回?zé)嵫h(huán)和中間再熱循環(huán)，因此循環(huán)熱效率大大提高。n2多級(jí)汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率明顯提高多級(jí)汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率明顯提高n3 3單位功率的投資和運(yùn)行成本降低單位功率的投資和運(yùn)行成本降低n4.4.便于新技術(shù)的采用便于新技術(shù)的采用5一一. 多級(jí)汽輪機(jī)的特點(diǎn)多級(jí)汽輪機(jī)的特點(diǎn) 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程n（二）多級(jí)汽輪機(jī)的優(yōu)越性（二）多級(jí)汽輪機(jī)的優(yōu)越性n1多級(jí)汽輪機(jī)的循環(huán)熱效率大大提高多級(jí)汽輪機(jī)的循環(huán)熱效率大大提高n2多級(jí)汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率明顯提高多級(jí)汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率明顯提高n（1

4、） 多級(jí)汽輪機(jī)每一級(jí)承擔(dān)的焓降不必很大，可以保證各級(jí)都在最佳速比附近工作。使級(jí)的效率更高n（2）可以使每一級(jí)分配的比焓降，以及每一級(jí)的平均直徑dm和噴嘴出口高度ln都比較合理，減小葉高損失。n（3）多級(jí)汽輪機(jī)具有重?zé)岈F(xiàn)象重?zé)岬睦?，使?jí)的效率更高n（4）在一定的條件下，多級(jí)汽輪機(jī)的余速動(dòng)能可以全部或部分地被下一級(jí)利用。余速的利用，使級(jí)的效率更高n（5）多級(jí)汽輪機(jī)級(jí)的焓降較小，可以采用漸縮噴嘴，避免了采用難以加工、效率較低的縮放噴嘴。6一一. 多級(jí)汽輪機(jī)的特點(diǎn)多級(jí)汽輪機(jī)的特點(diǎn) 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程n（二）多級(jí)汽輪機(jī)的優(yōu)越性（二）多級(jí)汽輪機(jī)的優(yōu)越性n1多級(jí)汽輪機(jī)的

5、循環(huán)熱效率大大提高多級(jí)汽輪機(jī)的循環(huán)熱效率大大提高n2多級(jí)汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率明顯提高多級(jí)汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率明顯提高n3 3單位功率的投資和運(yùn)行成本降低單位功率的投資和運(yùn)行成本降低n4. 4. 便于新技術(shù)的采用便于新技術(shù)的采用7一一. 多級(jí)汽輪機(jī)的特點(diǎn)多級(jí)汽輪機(jī)的特點(diǎn) 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程n（三）多級(jí)汽輪機(jī)存在的問題（三）多級(jí)汽輪機(jī)存在的問題n（1）增加了一些附加的能量損失，如隔板漏汽損失、濕汽損失等。）增加了一些附加的能量損失，如隔板漏汽損失、濕汽損失等。n（2）由于級(jí)數(shù)多，相應(yīng)地增加了機(jī)組的長度和質(zhì)量。）由于級(jí)數(shù)多，相應(yīng)地增加了機(jī)組的長度和質(zhì)量。n（3）由于新

6、蒸汽和再熱蒸汽溫度的提高，多級(jí)汽輪機(jī)高中壓缸前面）由于新蒸汽和再熱蒸汽溫度的提高，多級(jí)汽輪機(jī)高中壓缸前面若干級(jí)的工作溫度較高，故對(duì)零部件的金屬材料要求高了。若干級(jí)的工作溫度較高，故對(duì)零部件的金屬材料要求高了。n（4）級(jí)數(shù)增加，零部件增多，使多級(jí)汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。）級(jí)數(shù)增加，零部件增多，使多級(jí)汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。n總的來說，多級(jí)汽輪機(jī)的優(yōu)越性遠(yuǎn)大于其存在的不足，因此在工業(yè)中總的來說，多級(jí)汽輪機(jī)的優(yōu)越性遠(yuǎn)大于其存在的不足，因此在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。得到了廣泛的應(yīng)用。8l 多級(jí)汽輪機(jī)有沖動(dòng)式和反動(dòng)式兩種。國產(chǎn)100MW、125MW、200MW汽輪機(jī)都是沖動(dòng)式多級(jí)汽輪機(jī)；國產(chǎn)300MW汽輪機(jī)

7、則是反動(dòng)式汽輪機(jī)。多級(jí)汽輪機(jī)通常采用噴嘴調(diào)節(jié)（控制進(jìn)汽量），稱之為調(diào)節(jié)級(jí)調(diào)節(jié)級(jí)，其余的級(jí)稱為壓力級(jí)壓力級(jí)。中小型汽輪機(jī)，通常采用雙列級(jí)作為調(diào)節(jié)級(jí)，大功率汽輪機(jī)多用單列級(jí)單列級(jí)作為調(diào)節(jié)級(jí)。 l 蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)各級(jí)膨脹作功，壓力和溫度逐級(jí)降低，比容不斷增加。因此，通流部分尺寸逐級(jí)增大，特別是在低壓部分，平均直徑增加很快。即葉片的高度越來越長。 l 由于受到材料強(qiáng)度的限制，葉片不可能太長，故大型汽輪機(jī)都采用多排汽口多排汽口。如國產(chǎn)200MW汽輪機(jī)，設(shè)計(jì)為三排汽口和兩排汽口；國產(chǎn)300MW汽輪機(jī)采用兩排汽口。 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程一一. 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)

8、的工作過程 1.多級(jí)汽輪機(jī)工作過程的基本特點(diǎn)9 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程一一. 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程 10 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程一一. 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程 2. 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程 ：蒸汽在多級(jí)汽輪機(jī)中膨脹作功過程和在級(jí)中的膨脹作功過程一樣。作功過程是重復(fù)的，但參數(shù)是變化的。11 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程一一. 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程 高、中、低級(jí)段（或高、中、低壓缸）高、中、低級(jí)段（或高、中、低壓缸）2. 多級(jí)汽輪機(jī)的

9、工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程 ：蒸汽在多級(jí)汽輪機(jī)中膨脹作功過程和在級(jí)中的膨脹作功過程一樣。作功過程是重復(fù)的，但參數(shù)是變化的。沿蒸汽的流動(dòng)方向沿蒸汽的流動(dòng)方向12 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程二二.多級(jí)汽輪機(jī)各級(jí)段的工作特點(diǎn)多級(jí)汽輪機(jī)各級(jí)段的工作特點(diǎn)另外，當(dāng)采用部分進(jìn)汽方式增加葉片高度時(shí)，另外，當(dāng)采用部分進(jìn)汽方式增加葉片高度時(shí)，在選取葉片高度和部分進(jìn)汽度這兩個(gè)參數(shù)時(shí)，需要綜合優(yōu)化，以獲得最高的效率。小小小小小topmhcxudGv11)(變化小變化小變化小tmhdv （一）高壓段（一）高壓段（1）（2）（3）m太大引起葉片頂部漏汽量增大13 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工

10、作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程二二.多級(jí)汽輪機(jī)各級(jí)段的工作特點(diǎn)多級(jí)汽輪機(jī)各級(jí)段的工作特點(diǎn) （一）高壓段（一）高壓段（1）（2）（3）（4 4）采用全三維彎扭葉片技術(shù)，大大降低端部的二次流損失，同時(shí)通過新型汽封減少漏汽。采用全三維彎扭葉片技術(shù)，大大降低端部的二次流損失，同時(shí)通過新型汽封減少漏汽。14 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程二二.多級(jí)汽輪機(jī)各級(jí)段的工作特點(diǎn)多級(jí)汽輪機(jī)各級(jí)段的工作特點(diǎn)高壓缸的工作過程高壓缸的工作過程 新蒸汽（從過熱器來）排汽（到再熱器去）沿蒸汽流動(dòng)方向，逐級(jí)做功15 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程二二.多級(jí)汽輪機(jī)各級(jí)段的工作特點(diǎn)多級(jí)

11、汽輪機(jī)各級(jí)段的工作特點(diǎn)END 8（二）低壓級(jí)段（低壓缸）（二）低壓級(jí)段（低壓缸）例如：600MW汽輪機(jī)中流經(jīng)最末級(jí)的蒸汽體積流量約為流經(jīng)第一級(jí)的800倍，而在低壓缸最后5級(jí)中的體積流量就增大50倍左右。 （1）各級(jí)之間變化劇烈。各級(jí)之間變化劇烈。 （2）由于各級(jí)之間平均直徑變化急劇，葉片很長，設(shè)計(jì)應(yīng)使子午面輪廓線的流線光滑，并逐級(jí)加大出口汽流角，且徑高比小，故均采用扭曲葉片。 （3）16 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程二二.多級(jí)汽輪機(jī)各級(jí)段的工作特點(diǎn)多級(jí)汽輪機(jī)各級(jí)段的工作特點(diǎn)END 8（二）低壓級(jí)段（低壓缸）（二）低壓級(jí)段（低壓缸） （1）各級(jí)之間變化劇烈。各級(jí)之間變化

12、劇烈。 （2） （3） （4）17 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程二二.多級(jí)汽輪機(jī)各級(jí)段的工作特點(diǎn)多級(jí)汽輪機(jī)各級(jí)段的工作特點(diǎn) （一）中壓段（一）中壓段（1）（2）各級(jí)的平均直徑變化比較平緩各級(jí)的平均直徑變化比較平緩（3）（4）18 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程二二.多級(jí)汽輪機(jī)各級(jí)段的工作特點(diǎn)多級(jí)汽輪機(jī)各級(jí)段的工作特點(diǎn)中壓段中壓段1919 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)各缸工作特點(diǎn)小結(jié)多級(jí)汽輪機(jī)各缸工作特點(diǎn)小結(jié)20前一級(jí)的排汽狀態(tài)點(diǎn)，就是下一級(jí)的進(jìn)汽狀態(tài)點(diǎn)。把各點(diǎn)連接起來，就是多級(jí)汽輪機(jī)的熱力過程曲線。整個(gè)熱力過

13、程曲線由三部分所組成：進(jìn)汽機(jī)構(gòu)的節(jié)流過程，各級(jí)實(shí)際膨脹過程, 排汽管道的節(jié)流過程。tHiH 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程cp三、多級(jí)汽輪機(jī)的熱力過程曲線三、多級(jí)汽輪機(jī)的熱力過程曲線),(000tpA 調(diào)節(jié)級(jí)前的蒸汽狀態(tài)點(diǎn)為tH 汽輪機(jī)總理想焓降為 排汽壓力cp由于進(jìn)汽機(jī)構(gòu)的節(jié)流損失和排汽機(jī)構(gòu)的壓力損失 調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴前的實(shí)際狀態(tài)點(diǎn)為0A 排汽壓力為cp 總的理想焓降為整機(jī)有效焓降為tHtHcp0A0A1A為第一級(jí)的排汽狀態(tài)點(diǎn)， 第二級(jí)的進(jìn)汽狀態(tài)點(diǎn)iH排汽汽機(jī)構(gòu)節(jié)流過程各級(jí)實(shí)際膨脹過程進(jìn)汽機(jī)構(gòu)節(jié)流過程21（1）重?zé)岈F(xiàn)象 在在h-s 圖上，在圖上，在過熱區(qū)內(nèi)過熱區(qū)內(nèi)，隨著溫度

14、增加，等，隨著溫度增加，等壓線是壓線是呈擴(kuò)散形呈擴(kuò)散形。因此，在。因此，在h-s 圖上的兩條等壓線圖上的兩條等壓線之間的距離（之間的距離（焓降）是隨著熵的增加而增加的焓降）是隨著熵的增加而增加的。這樣一來，前一級(jí)的損失造成的熵增，能使后一這樣一來，前一級(jí)的損失造成的熵增，能使后一級(jí)的理想焓降增加。即前一級(jí)的損失，加熱了蒸級(jí)的理想焓降增加。即前一級(jí)的損失，加熱了蒸汽本身，使后一級(jí)的進(jìn)汽溫度升高，即在后一級(jí)汽本身，使后一級(jí)的進(jìn)汽溫度升高，即在后一級(jí)得到了利用得到了利用這就是多級(jí)汽輪機(jī)的這就是多級(jí)汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象重?zé)岈F(xiàn)象。 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程二二. 多級(jí)汽輪機(jī)的重

15、熱現(xiàn)象多級(jí)汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象1. 重?zé)岈F(xiàn)象與重?zé)嵯禂?shù)3p2p22 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程二二. 多級(jí)汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象多級(jí)汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象1. 重?zé)岈F(xiàn)象與重?zé)嵯禂?shù)u重?zé)岈F(xiàn)象的解釋132Tp ,th從 做等熵膨脹到其理想焓降為21,p T2th 21,p T21132,Tp ,tTh實(shí)際過程存在損失于是第二級(jí)的實(shí)際初始參數(shù)為 p從 做等熵膨脹到其理想焓降為21,p T2th平行線22tthh 2th前一級(jí)的損失造成的熵增，能使后一級(jí)的理想焓降增加。即前一級(jí)的損失，在后一級(jí)得到了利用23n由于重?zé)岈F(xiàn)象而增加的理想焓降占汽輪機(jī)理想由于重?zé)岈F(xiàn)象而增加的理想焓降占汽輪機(jī)理想焓

16、降的比例稱為重?zé)嵯禂?shù)，焓降的比例稱為重?zé)嵯禂?shù)，用表示。可見：二二. . 重?zé)嵯禂?shù)重?zé)嵯禂?shù)1.重?zé)岈F(xiàn)象與重?zé)嵯禂?shù)（2）重?zé)嵯禂?shù)由于等壓線是呈擴(kuò)散形，所以：以上各式相加得：0tittHHH1122,.,tttttntnhhhhhh 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程則上式寫成242. 重?zé)岈F(xiàn)象與效率重?zé)岈F(xiàn)象與效率設(shè)各級(jí)內(nèi)效率相等，用（ ）表示，則各級(jí)有效焓降為：sri11tsriihh22tsriihh，tnsriinhh相加得 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程25而整機(jī)的內(nèi)效率為：1(1)(1)nijsjTsiritririttthHHHHH由于 0，所

17、以 ，即整機(jī)的內(nèi)效率大于各級(jí)平均內(nèi)效率。結(jié)論：結(jié)論：1）整機(jī)的內(nèi)效率大于各級(jí)平均內(nèi)效率2）決不能誤認(rèn)為越大越好。因?yàn)樵龃?，是以增加損失為代價(jià)的，而重?zé)嶂荒芑厥論p失其中的一小部分。大會(huì)使整機(jī)的內(nèi)效率降低。3）提高汽輪機(jī)效率的根本途徑是提高各級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率。sriTri 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程2. 重?zé)岈F(xiàn)象與效率重?zé)岈F(xiàn)象與效率263. 重?zé)嵯禂?shù)的計(jì)算重?zé)嵯禂?shù)的計(jì)算通常，重?zé)嵯禂?shù)通常，重?zé)嵯禂?shù) = 0.03 0.08 ，其大小與下列因素有關(guān)：，其大小與下列因素有關(guān)：1) 和級(jí)數(shù)有關(guān)，級(jí)數(shù)多，和級(jí)數(shù)有關(guān)，級(jí)數(shù)多，大；大；2) 與各級(jí)內(nèi)效率有關(guān)，級(jí)內(nèi)效率低，則與各級(jí)內(nèi)效率

18、有關(guān)，級(jí)內(nèi)效率低，則大；大；3) 與蒸汽狀態(tài)有關(guān)，過熱區(qū)與蒸汽狀態(tài)有關(guān)，過熱區(qū)大，濕汽區(qū)大，濕汽區(qū)小。小。一般用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算重?zé)嵯禂?shù)一般用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算重?zé)嵯禂?shù) 其中，其中，k-修正系數(shù)，過熱區(qū)修正系數(shù)，過熱區(qū) k = 0.2；濕汽區(qū)；濕汽區(qū) k = 0.12；部分在過熱區(qū)，部分；部分在過熱區(qū)，部分在濕汽區(qū)在濕汽區(qū) k = 0.140.18。zzHktri1187. 4)1 ( 第一節(jié)第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程27 汽輪機(jī)除了各級(jí)級(jí)內(nèi)損失之外，還有進(jìn)、排汽管道的節(jié)流損失，前后端軸封的漏汽輪機(jī)除了各級(jí)級(jí)內(nèi)損失之外，還有進(jìn)、排汽管道的節(jié)流損失，前后端軸封的漏汽損失，機(jī)械損失。汽

19、損失，機(jī)械損失。一一. 前后端軸封的漏汽損失前后端軸封的漏汽損失1. 漏汽原因：漏汽原因：n由于結(jié)構(gòu)的要求，汽輪機(jī)由于結(jié)構(gòu)的要求，汽輪機(jī)大軸必須從汽缸內(nèi)向外伸出大軸必須從汽缸內(nèi)向外伸出并支持在軸承座上。這樣，大并支持在軸承座上。這樣，大軸和汽缸之間必須留有一定的間隙。軸和汽缸之間必須留有一定的間隙。n汽缸的高壓端，缸內(nèi)蒸汽壓力大于大氣壓力，蒸汽必然要汽缸的高壓端，缸內(nèi)蒸汽壓力大于大氣壓力，蒸汽必然要從間隙向外泄漏從間隙向外泄漏。 這樣就這樣就減少了作功蒸汽量減少了作功蒸汽量 ， 降低了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。降低了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。 n在機(jī)組的排汽端，缸內(nèi)為真空運(yùn)行，蒸汽壓力低于大氣壓力，外界的在機(jī)組的排汽

20、端，缸內(nèi)為真空運(yùn)行，蒸汽壓力低于大氣壓力，外界的空氣將通過間空氣將通過間隙流入汽缸內(nèi)隙流入汽缸內(nèi)，破壞真空，也會(huì)降低機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。，破壞真空，也會(huì)降低機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率282. 減少漏汽的措施：減少漏汽的措施： 第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率l 裝在汽輪機(jī)高壓端的汽封稱為裝在汽輪機(jī)高壓端的汽封稱為前軸封前軸封，作用是為了減少高溫高壓蒸汽從汽，作用是為了減少高溫高壓蒸汽從汽缸內(nèi)缸內(nèi)向外泄漏向外泄漏；l 裝在汽輪機(jī)低壓端的汽封稱為裝在汽輪機(jī)低壓端的汽封稱為后軸封后軸封，它的作用是為了防止外界空氣，它的

21、作用是為了防止外界空氣漏漏向汽缸向汽缸，保，保 證汽缸內(nèi)的真空度。證汽缸內(nèi)的真空度。 l 對(duì)于多缸汽輪機(jī)，每個(gè)缸的兩端都有軸封。對(duì)于多缸汽輪機(jī)，每個(gè)缸的兩端都有軸封。29第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率30（一）軸封系統(tǒng)（一）軸封系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率(1) 作用作用 確保汽輪機(jī)軸端和汽輪機(jī)進(jìn)汽閥（主汽閥、調(diào)節(jié)閥）閥桿端部處的嚴(yán)密性，確保汽輪機(jī)軸端和汽輪機(jī)進(jìn)汽閥（主汽閥、調(diào)節(jié)閥）閥桿端部處的嚴(yán)密性，收集利用汽輪機(jī)軸封、進(jìn)汽閥桿的漏氣，收集利用汽輪機(jī)軸封、進(jìn)汽閥桿的漏氣，防止蒸汽向外泄露以及空氣漏人低壓防止蒸汽向

22、外泄露以及空氣漏人低壓汽缸內(nèi)汽缸內(nèi).(2) 組成組成 軸封、軸封冷卻器及軸封風(fēng)機(jī)、軸封蒸汽壓力和溫度調(diào)節(jié)器，壓力調(diào)節(jié)閥、軸封、軸封冷卻器及軸封風(fēng)機(jī)、軸封蒸汽壓力和溫度調(diào)節(jié)器，壓力調(diào)節(jié)閥、減溫器以及相連的管道、閥門等。減溫器以及相連的管道、閥門等。(3) 特點(diǎn)特點(diǎn) 軸封分成多段多室，與軸封分成多段多室，與大氣環(huán)境接近的腔室的壓力大氣環(huán)境接近的腔室的壓力由抽汽器或風(fēng)機(jī)維持略由抽汽器或風(fēng)機(jī)維持略低于大氣壓力，緊鄰腔室的壓力低于大氣壓力，緊鄰腔室的壓力由壓力調(diào)節(jié)器維持由壓力調(diào)節(jié)器維持高于大氣壓力高于大氣壓力，從而保證蒸，從而保證蒸汽不外泄、空氣不內(nèi)漏。汽不外泄、空氣不內(nèi)漏。(4) 軸封系統(tǒng)根據(jù)其功能又

23、可分為軸封軸封系統(tǒng)根據(jù)其功能又可分為軸封供汽、軸封漏氣和軸封回汽三個(gè)部分。供汽、軸封漏氣和軸封回汽三個(gè)部分。 31A2、B1、C3的漏氣去的漏氣去5號(hào)加熱器號(hào)加熱器高壓缸第高壓缸第7級(jí)抽汽和級(jí)抽汽和C2漏氣去漏氣去3號(hào)加熱器號(hào)加熱器600MW凝汽式汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)流程圖凝汽式汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)流程圖（汽輪機(jī)啟動(dòng)或低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)）（汽輪機(jī)啟動(dòng)或低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)）A1腔室腔室(高壓缸內(nèi)缸前軸封高壓缸內(nèi)缸前軸封)的大部的大部分漏氣排入高壓缸內(nèi)、外缸夾層分漏氣排入高壓缸內(nèi)、外缸夾層C1腔室腔室(中壓缸前軸封中壓缸前軸封)的漏氣的漏氣大部分排入中壓缸內(nèi)、外缸夾層大部分排入中壓缸內(nèi)、外缸夾層最外側(cè)的腔室，通過軸封冷卻

24、器、軸封風(fēng)機(jī)維持微真空最外側(cè)的腔室，通過軸封冷卻器、軸封風(fēng)機(jī)維持微真空32 高壓側(cè)與外界壓差大，設(shè)置的汽封齒數(shù)較多，軸封分段較多，高壓側(cè)與外界壓差大，設(shè)置的汽封齒數(shù)較多，軸封分段較多，每段軸徑可不同，兩段之間設(shè)腔室每段軸徑可不同，兩段之間設(shè)腔室（4） 軸封系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路軸封系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率33汽封的主要形式：齒形汽封汽封的主要形式：齒形汽封(1) (1) 齒形汽封的結(jié)構(gòu)：齒形汽封的結(jié)構(gòu)： 現(xiàn)代汽輪機(jī)中常見的軸封是齒形軸封，它是由許多固定在汽現(xiàn)代汽輪機(jī)中常見的軸封是齒形軸封，它是由許多固定在汽缸上的金屬片組成。其高低齒與軸或者軸套上

25、的凸肩溝槽相錯(cuò)缸上的金屬片組成。其高低齒與軸或者軸套上的凸肩溝槽相錯(cuò)對(duì)應(yīng)，使兩者之間保持一對(duì)應(yīng)，使兩者之間保持一 較小的間隙較小的間隙 ，以形成許多汽封齒隙。，以形成許多汽封齒隙。而兩齒之間形成一個(gè)環(huán)形汽室。而兩齒之間形成一個(gè)環(huán)形汽室。（二）（二） 齒形汽封的工作原理齒形汽封的工作原理 第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率34 (2)減少漏汽的途徑：減少漏汽的途徑：當(dāng)漏汽通過軸封時(shí)，依次逐個(gè)通過這些齒隙和當(dāng)漏汽通過軸封時(shí)，依次逐個(gè)通過這些齒隙和環(huán)形汽室。通過軸封漏量按續(xù)程方程來確定。為了減少漏汽量，可以通環(huán)形汽室。通過軸封漏量按續(xù)程方程來確定。為了減少漏汽量，可以

26、通過：減少齒隙面積過：減少齒隙面積A、汽流速度、汽流速度C 和增大比容和增大比容V 等辦法來實(shí)現(xiàn)。等辦法來實(shí)現(xiàn)。vCAGll第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失多級(jí)汽輪機(jī)的損失比容比容是蒸汽流動(dòng)狀態(tài)來決定，不可任意改變是蒸汽流動(dòng)狀態(tài)來決定，不可任意改變面積面積 分別為軸封直徑、間隙）、軸封直徑分別為軸封直徑、間隙）、軸封直徑d是由大軸的強(qiáng)是由大軸的強(qiáng)度確定。為了保證安全，間隙度確定。為了保證安全，間隙 不能太小不能太小(一般一般 = 0.3 0.6 mm) 。 太小，太小，可能使大軸與軸封片摩擦，造成大軸彎曲可能使大軸與軸封片摩擦，造成大軸彎曲 ， 引起機(jī)組振動(dòng)。引起機(jī)組振動(dòng)。 、lllddA(汽流

27、速度汽流速度C。汽流速度。汽流速度C取取決于軸封齒兩側(cè)的壓力差，決于軸封齒兩側(cè)的壓力差，所以所以減小軸封齒兩側(cè)的壓力減小軸封齒兩側(cè)的壓力差是減少軸封漏汽量的主要差是減少軸封漏汽量的主要措施措施。35(3) 齒形軸封的工作原理齒形軸封的工作原理： 蒸汽通過一環(huán)形齒隙時(shí)，由于通道面積減小，速度增加，壓力從po降到p1。 但是蒸汽進(jìn)入兩齒間的環(huán)形汽室時(shí)，通道面積突然增大，速度降低。由于渦流和碰撞，蒸汽動(dòng)能被消耗而轉(zhuǎn)變成熱量，使蒸汽焓值又回到原值。即蒸汽通過軸封齒隙為一節(jié)流過程。 其后，蒸汽每通過軸封一齒隙時(shí)，都重復(fù)這一過程，壓力不斷降低，直到降低軸封最后一齒后的壓力為止。所以，軸封的作用是將一個(gè)較大

28、的壓差分割成若干個(gè)減小的壓差，從而達(dá)到降低漏汽速度，減小漏汽量的作用。 第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率環(huán)形齒隙環(huán)形汽室36(3) 齒形軸封的工作原理齒形軸封的工作原理：蒸汽每通過軸封一齒隙時(shí)，壓力不斷降低，容積不斷擴(kuò)大，而流量是相同的。根據(jù)連續(xù)性方程，則流速是越來越大的，其比焓降也越來越大。第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率從a點(diǎn)到b點(diǎn)（蒸汽在環(huán)形齒隙中流動(dòng)）等熵膨脹，壓力從po降到p1，速度增加從b點(diǎn)到c點(diǎn)（蒸汽在環(huán)形汽室中流動(dòng)）壓力p1不變，速度降低，蒸汽動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽匦录訜嵴羝?，使蒸汽焓值又回到原值將bdfh各點(diǎn)連成

29、的曲線稱為芬諾曲線。 cdab37(3) 齒形軸封的工作原理齒形軸封的工作原理：第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率 bdfh各點(diǎn)連成的曲線稱為各點(diǎn)連成的曲線稱為芬諾曲線。芬諾曲線。當(dāng)汽封中最后一個(gè)齒隙的壓比小于臨界當(dāng)汽封中最后一個(gè)齒隙的壓比小于臨界壓比時(shí)，壓比時(shí)，該處的蒸汽速度達(dá)到臨界速度，該處的蒸汽速度達(dá)到臨界速度，汽封的漏氣量達(dá)到最大，汽封的漏氣量達(dá)到最大，前面各齒隙處的前面各齒隙處的蒸汽速度必然都小于臨界速度。蒸汽速度必然都小于臨界速度。當(dāng)汽封中最后一個(gè)齒隙的壓比大于臨界當(dāng)汽封中最后一個(gè)齒隙的壓比大于臨界壓比時(shí)，壓比時(shí)，各齒隙處的蒸汽速度都小于臨界各齒隙處

30、的蒸汽速度都小于臨界速度。速度。由此可知：由此可知：384. 軸封漏汽量計(jì)算軸封漏汽量計(jì)算 為了計(jì)算軸封漏汽量，這里作兩個(gè)假設(shè)： 1） 蒸汽在軸封間隙中的流動(dòng)和在簡單的漸縮噴嘴中的流動(dòng)相似； 2 ）假定軸封各齒隙的面積都相同。 蒸汽在軸封間隙中流動(dòng)時(shí)，汽流速度逐級(jí)增加。蒸汽在軸封間隙中的流動(dòng)和在簡單的漸縮噴嘴中的流動(dòng)相似。所以，蒸汽在軸封間隙中的最大速度是臨界速度，這一速度只可能在軸封最后一齒中達(dá)到。這樣，蒸汽在軸封間隙中的流動(dòng)可能產(chǎn)生兩種情況： 1 ）蒸汽在軸封各齒隙中的流動(dòng)均小于臨界速度均小于臨界速度； 2 ）蒸汽在軸封最后一齒隙中達(dá)到臨界速度，而在以前各齒中其汽流速度均小于臨界速度 。

31、END 9第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率39（1 1）蒸汽在軸封最后一齒隙中流速低于臨界速度時(shí)）蒸汽在軸封最后一齒隙中流速低于臨界速度時(shí) 若已知軸封前后蒸汽壓力為 ，軸封間隙為 ，軸封齒數(shù)為z ，高低齒間隙處的直徑分別為 d1,d2 二者相差小， 用平均半徑 ，則軸的齒隙面積 。則通過軸封的漏汽量可用下式計(jì)算： 從上式可知，當(dāng)軸封前后蒸汽壓力確定后，增加軸封齒數(shù)，可減少漏汽 量 。zpp 、0)(2121dddllldA 00220 vpzppAGlzll4. 軸封漏汽量計(jì)算軸封漏汽量計(jì)算第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率40

32、（2 2）蒸汽在軸封最后一齒隙中流速達(dá)到臨界速度時(shí)）蒸汽在軸封最后一齒隙中流速達(dá)到臨界速度時(shí) 根據(jù)上述公式分析，當(dāng)蒸汽在軸封最后一齒隙中流速達(dá)到臨界速度，而在此之前的各齒中，汽流速度均小于臨界速度的情況下，其漏汽量可計(jì)算：02120 ) 1(RTzppAGzlll而蒸汽在最后一齒隙中流速達(dá)到臨界速度,其流量為臨界流量，因此應(yīng)按臨界流量公式進(jìn)行計(jì)算，即 根據(jù)連續(xù)性，兩種流量應(yīng)相等，則：4. 軸封漏汽量計(jì)算軸封漏汽量計(jì)算第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率01)1()1( ,)12(RTpkkAGzkkllcrl41（3 3）臨界狀態(tài)判別式）臨界狀態(tài)判別式 當(dāng)蒸汽在軸

33、封最后一齒隙中流速達(dá)到臨界速度時(shí)，則該齒前后壓力比 0.546。則可得到臨界狀態(tài)判別式： 即當(dāng) 時(shí)，則說明最后一齒達(dá)到臨界速度；反之，若 ，則說明最后一齒未達(dá)到臨界速度。當(dāng)判別之后，分別計(jì)算其漏汽量。1/zzpp25. 182. 00lzzpp25. 182. 00lzzpp25. 182. 00lzzpp軸封最后一齒隙中流速達(dá)到臨界時(shí)，漏汽量為：第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率42（4 4）軸封漏汽量的流量系數(shù)）軸封漏汽量的流量系數(shù) 在上述兩種情況下的軸封漏汽量計(jì)算式中，考慮軸封結(jié)構(gòu)的影響。需要乘以一個(gè)流量系數(shù)。不同結(jié)構(gòu)的軸封，其流量系數(shù)可從圖3-7中查得。

34、 * 對(duì)于光軸汽封光軸汽封 (平齒齒封）平齒齒封），其流量的計(jì)算，則要從圖3-8中查取一個(gè)修正系數(shù)K1，用此系數(shù)乘以用上述方法計(jì)算而得到的軸封漏汽量，即 1lGKG軸封最后一齒隙中流速達(dá)到臨界時(shí)，漏汽量為：蒸汽在軸封最后一齒隙中流速低于臨界速度時(shí)蒸汽在軸封最后一齒隙中流速低于臨界速度時(shí)第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率43流量系數(shù)較小0.70.8第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率1234567723564144（5）（5）第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率45（6）第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝

35、置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率4646第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失多級(jí)汽輪機(jī)的損失（7）布萊登汽封）布萊登汽封自由狀態(tài)下的布萊登汽封進(jìn)汽槽布萊登汽封的結(jié)構(gòu)特征1、取消了傳統(tǒng)汽封背部的板式壓簧3、加大了汽封“脖頸”處與汽封槽的間隙2、在汽封的圓周方向加裝4支螺旋壓縮彈簧進(jìn)汽槽4、在汽封的進(jìn)汽側(cè)增加進(jìn)汽槽4747第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失多級(jí)汽輪機(jī)的損失汽封設(shè)計(jì)工作間隙為0.350.05mm自由狀態(tài)下的布萊登汽封布萊登汽封的工作原理及工作過程布萊登汽封的工作原理及工作過程工作狀態(tài)下的布萊登汽封布萊登汽封受力分布 在汽輪機(jī)停機(jī)狀態(tài)下，汽封在彈簧力的作用下，處于張開狀態(tài)。此時(shí)，汽封與轉(zhuǎn)子的間隙

36、為最大狀態(tài)。 當(dāng)汽輪機(jī)啟動(dòng)后，蒸汽進(jìn)入到缸內(nèi)。在汽封進(jìn)汽側(cè)及出汽側(cè)蒸汽壓差的作用下，汽封出汽側(cè)脖頸處與汽封槽道貼合，這樣，就在汽封的背部與汽封槽道形成一半封閉“腔室”，蒸汽順進(jìn)汽槽進(jìn)入該“腔室”。4848第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失多級(jí)汽輪機(jī)的損失汽封設(shè)計(jì)工作間隙為0.350.05mm自由狀態(tài)下的布萊登汽封工作狀態(tài)下的布萊登汽封布萊登汽封受力分布布萊登汽封的工作原理及工作過程布萊登汽封的工作原理及工作過程 隨著汽輪機(jī)通流部分蒸汽進(jìn)入量的增加，作用于汽封弧段背部的關(guān)閉力克服作用于汽封齒側(cè)的開啟力及摩擦力，汽封弧塊在關(guān)閉力的作用下逐級(jí)關(guān)閉，并最終實(shí)現(xiàn)汽封塊的關(guān)閉，使汽封齒與轉(zhuǎn)子的徑向間隙減到最小

37、值，并予以保持。4949第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失多級(jí)汽輪機(jī)的損失汽封設(shè)計(jì)工作間隙為0.350.05mm自由狀態(tài)下的布萊登汽封工作狀態(tài)下的布萊登汽封布萊登汽封受力分布布萊登汽封的工作原理及工作過程布萊登汽封的工作原理及工作過程 當(dāng)機(jī)組停機(jī)時(shí)，由于進(jìn)入的蒸汽量少，相應(yīng)進(jìn)入汽封弧段背部的蒸汽量也少，作用于汽封弧段背部的關(guān)閉力就小，當(dāng)蒸汽流量減少到3%30%時(shí)，汽封塊在開啟力的作用下，各汽封處于張開狀態(tài)，遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子，使汽封齒與轉(zhuǎn)子的徑向間隙保持在較大狀態(tài)（最大值為汽封退讓隙與機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)的汽封徑向間隙之和。汽封退讓間隙1.82.0mm）。5050第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失多級(jí)汽輪機(jī)的損失汽封

38、設(shè)計(jì)工作間隙為0.350.05mm自由狀態(tài)下的布萊登汽封工作狀態(tài)下的布萊登汽封布萊登汽封受力分布布萊登汽封的工作原理及工作過程布萊登汽封的工作原理及工作過程 綜上，布萊登汽封通過汽封弧段的自動(dòng)開啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)了在機(jī)組啟、停機(jī)過程中汽封與轉(zhuǎn)子的徑向間隙可調(diào)，避免了由于振動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)靜碰磨，在機(jī)組正常運(yùn)行中汽封與轉(zhuǎn)子的徑向間隙始終保持在較小的范圍內(nèi)，即設(shè)計(jì)值的下限。5151第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失多級(jí)汽輪機(jī)的損失 通過停機(jī)過程中的張開狀態(tài)和過臨界轉(zhuǎn)速后的閉合狀態(tài)，有效避免汽封與轉(zhuǎn)子的動(dòng)靜碰磨，并使汽封在機(jī)組運(yùn)行過程中始終與轉(zhuǎn)子保持最小工作間隙。52第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽

39、輪機(jī)的損失及裝置效率二二. 汽輪機(jī)進(jìn)、排汽機(jī)構(gòu)的損失汽輪機(jī)進(jìn)、排汽機(jī)構(gòu)的損失 汽輪機(jī)在啟動(dòng)、停機(jī)和負(fù)荷變化時(shí)，通過控制調(diào)節(jié)汽閥的開度來改變汽輪汽輪機(jī)在啟動(dòng)、停機(jī)和負(fù)荷變化時(shí)，通過控制調(diào)節(jié)汽閥的開度來改變汽輪機(jī)的蒸汽流量或蒸汽參數(shù)（或同時(shí)改變兩者）。機(jī)的蒸汽流量或蒸汽參數(shù)（或同時(shí)改變兩者）。 汽輪機(jī)必須有汽輪機(jī)必須有進(jìn)汽機(jī)構(gòu)進(jìn)汽機(jī)構(gòu)和和排汽管道排汽管道。進(jìn)汽機(jī)構(gòu)由主汽閥、調(diào)節(jié)閥、導(dǎo)汽管和。進(jìn)汽機(jī)構(gòu)由主汽閥、調(diào)節(jié)閥、導(dǎo)汽管和蒸汽室組成。排汽機(jī)構(gòu)是一個(gè)擴(kuò)散形的排汽管所構(gòu)成。蒸汽在這些部件中流動(dòng)蒸汽室組成。排汽機(jī)構(gòu)是一個(gè)擴(kuò)散形的排汽管所構(gòu)成。蒸汽在這些部件中流動(dòng)必然存在損失，將使機(jī)組的效率下降。主要損

40、失包括兩個(gè)方面：必然存在損失，將使機(jī)組的效率下降。主要損失包括兩個(gè)方面： 蒸汽從末級(jí)動(dòng)葉出口，經(jīng)排汽缸流至凝汽器，為克服汽蒸汽從末級(jí)動(dòng)葉出口，經(jīng)排汽缸流至凝汽器，為克服汽流的摩擦和渦流，必須要有合理的壓力降。流的摩擦和渦流，必須要有合理的壓力降。進(jìn)汽壓力損失進(jìn)汽壓力損失排汽壓力損失排汽壓力損失蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)工作級(jí)前必須先經(jīng)過主汽閥、調(diào)節(jié)閥和蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)工作級(jí)前必須先經(jīng)過主汽閥、調(diào)節(jié)閥和蒸汽室，由于沿程阻力和局部阻力等原因，產(chǎn)生壓力損蒸汽室，由于沿程阻力和局部阻力等原因，產(chǎn)生壓力損耗。其中主汽閥和調(diào)節(jié)閥的損耗最為嚴(yán)重。耗。其中主汽閥和調(diào)節(jié)閥的損耗最為嚴(yán)重。由于通過這些部件時(shí)蒸汽的散熱損失可忽略

41、，因此這些壓力損失的近似為一由于通過這些部件時(shí)蒸汽的散熱損失可忽略，因此這些壓力損失的近似為一個(gè)等個(gè)等比焓節(jié)流過程比焓節(jié)流過程，即，即壓力降低，但比焓值不變壓力降低，但比焓值不變。53第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率1th2th2th 2th1 th0p0prprp rp1 th2thspcpspcp3th3th2thtchhs一次中間再熱汽輪機(jī)的熱力過程線一次中間再熱汽輪機(jī)的熱力過程線進(jìn)汽機(jī)構(gòu)壓力損失中壓聯(lián)合進(jìn)汽壓力損失低壓部分進(jìn)汽壓力損失排汽壓力損失再熱管道及再熱器壓損54第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率1 th2th2t

42、h 2th1 th0p0prprp rp1 th2 thspcpspcp3th3th3 thtchhs一次中間再熱汽輪機(jī)的熱力過程線一次中間再熱汽輪機(jī)的熱力過程線ssspppps)03. 002. 0(rrrppppr1 . 01、進(jìn)汽機(jī)構(gòu)壓損：、進(jìn)汽機(jī)構(gòu)壓損：高壓缸理想比焓降損失值為：高壓缸理想比焓降損失值為：333ttthhh2、再熱管道及再熱器壓損：、再熱管道及再熱器壓損：111ttthhh3、中壓聯(lián)合進(jìn)汽閥壓損：、中壓聯(lián)合進(jìn)汽閥壓損：rpppprrr02. 0 000)05. 003. 0( 0pppp低壓缸理想比焓降損失值為：低壓缸理想比焓降損失值為：222ttthhh4、低壓缸進(jìn)汽

43、導(dǎo)管壓損：、低壓缸進(jìn)汽導(dǎo)管壓損：中、低壓缸理想比焓降損失值為：中、低壓缸理想比焓降損失值為：（一）進(jìn)汽壓力損失計(jì)算（一）進(jìn)汽壓力損失計(jì)算蒸汽在進(jìn)汽機(jī)構(gòu)中的壓力損失和管道長短、閥門蒸汽在進(jìn)汽機(jī)構(gòu)中的壓力損失和管道長短、閥門型線、蒸汽室形狀及汽流速度有關(guān)。通常，當(dāng)閥型線、蒸汽室形狀及汽流速度有關(guān)。通常，當(dāng)閥門全開時(shí)，汽流速度為（門全開時(shí)，汽流速度為（40 60）m / s。55第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率1 th2th2th 2th1 th0p0prprp rp1 th2 thspcpspcp3 th3th2 thtchhs一次中間再熱汽輪機(jī)的熱力過程線一次中

44、間再熱汽輪機(jī)的熱力過程線2、排汽壓損：、排汽壓損：中、低壓壓缸理想比焓降損失值為：中、低壓壓缸理想比焓降損失值為：（二）排汽壓力損失計(jì)算（二）排汽壓力損失計(jì)算2100excccCpppp 22ttchhht式中，阻力系數(shù)，一般取=0.050.1；100m/s80exC排汽管中的汽流速度對(duì)于凝汽機(jī)，對(duì)于背壓機(jī)，60m/s40exCexC排汽壓力損失主要取決于流速的大排汽壓力損失主要取決于流速的大小、排汽管道的型線結(jié)構(gòu)等原因小、排汽管道的型線結(jié)構(gòu)等原因5657三三. 機(jī)械損失機(jī)械損失 汽輪機(jī)在工作時(shí)，要克服支持軸承、推力軸承的摩擦阻力，還要帶動(dòng)主油泵和調(diào)速系統(tǒng)工作，必然要消耗一部分功率。通常，用機(jī)

45、械損失來描述。汽輪機(jī)的機(jī)械損失一般用機(jī)械效率來計(jì)算。這樣， 式 中 ， 分別為汽輪機(jī)的內(nèi)功率、軸端功率； 為機(jī)械損失，對(duì)于同一臺(tái)機(jī)組，由于轉(zhuǎn)速為常數(shù)，所以近似為常數(shù)。immmiiPPPPP,imP PmP第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率58 火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程，要經(jīng)過一系列的能量轉(zhuǎn)換之后，最后才能將礦物燃料礦物燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。在這些轉(zhuǎn)換過程中，要用各種效率來描述整個(gè)能量轉(zhuǎn)換過程中的完善程度 。第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率汽輪機(jī)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)效率： 以整機(jī)的理想焓降為基礎(chǔ)，不考慮循環(huán)熱效率絕對(duì)效率：以單位質(zhì)量蒸

46、汽在鍋爐中的吸熱量為基礎(chǔ) ，即要考慮循環(huán)熱效率四、汽輪機(jī)裝置的效率及熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)59iiritthPhP第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率是考慮了機(jī)組進(jìn)出口管道的壓力損失和各級(jí)內(nèi)能的 。汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率是衡量汽輪機(jī)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換完善程度的重要指標(biāo)。它是整機(jī)的有效焓降與理想焓降之比，即 （一） 相對(duì)效率四、汽輪機(jī)裝置的效率及熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)汽輪機(jī)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)：相對(duì)效率和絕對(duì)效率1、汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率和內(nèi)功率tiP式中： 為汽輪機(jī)的理想功率，kW;P為汽輪機(jī)的內(nèi)功率，kW.60 汽輪機(jī)的內(nèi)功率等于汽輪機(jī)的進(jìn)汽量與有效焓降之乘積。 對(duì)于無回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的汽輪

47、機(jī)，它的內(nèi)功率為：0itritriPPGh03.6triitriDhPP113.6nitrijijjPPDHjijnjhj式中， 為回?zé)岢槠?jí)數(shù)；D 為第 段的蒸汽流量，t/h;為第 段增其有效比焓降，kJ/kg.第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率對(duì)于有回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的汽輪機(jī)，它的內(nèi)功率為：或 者 ，00/ ;/ .Dt h Gkg s式中：為主蒸汽流量，為主蒸汽流量，（一） 相對(duì)效率1、汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率和內(nèi)功率61 2. 2. 機(jī)械效率，軸端功率機(jī)械效率，軸端功率03.6trimmimDhPPP 00.3.63.6ttelmelrimelr elDhDhPP .

48、 r elrimel 第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率發(fā)電機(jī)出線功率為：汽輪機(jī)以軸端功率來拖動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，還要考慮發(fā)電機(jī)的機(jī)械損失和電氣損失。汽輪機(jī)主軸輸出的軸端功率為 ： mmiPP汽輪機(jī)的機(jī)械效率為：3.3.發(fā)電機(jī)效率，發(fā)電機(jī)出線功率發(fā)電機(jī)效率，發(fā)電機(jī)出線功率（一） 相對(duì)效率發(fā)電機(jī)效率為：elelmPP它表示每kg蒸汽所具有的理想焓降中最后轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿姆蓊~，是衡量汽輪發(fā)電機(jī)組工作完善程度的一個(gè)綜合指標(biāo) 。4.4.發(fā)電機(jī)組的相對(duì)電效率發(fā)電機(jī)組的相對(duì)電效率發(fā)電機(jī)組的相對(duì)電效率為：軸端輸出功率Pm和內(nèi)功率Pi的比值發(fā)電機(jī)出線功率Pel和軸端輸出功率Pm的比值發(fā)電

49、機(jī)相對(duì)內(nèi)效率、機(jī)械效率和發(fā)電機(jī)效率的乘積62 （二）絕對(duì)效率（二）絕對(duì)效率00tttfwhhQhh01kg1kgth蒸汽具有的理想比焓降與蒸汽在鍋爐中吸收的熱量Q的比值,00()trimgela eltrimgfwhPQhh 第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率1、循環(huán)熱效率、循環(huán)熱效率2、絕對(duì)電效率、絕對(duì)電效率01kg1kgth蒸汽具有的理想比焓降轉(zhuǎn)換為電能的份額與蒸汽在鍋爐中吸收的熱量Q的比值3、電廠熱效率、電廠熱效率elselsC.其中，Cs是涉及鍋爐效率、管道效率及廠用電率的系數(shù)。一般取 Cs= 0.80.85?，F(xiàn)代大型汽輪發(fā)電機(jī)組的電廠熱效率在45%左右

50、。在絕對(duì)電效率el的基礎(chǔ)上，考慮鍋爐效率、管道效率及廠用電率形成的效率值630.10003600eltr elDdPh)()(0000fwelfwelhhdPhhDPQq第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率 （三）其他重要熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（三）其他重要熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)1.汽耗率汽耗率對(duì) 于 同 功 率 的 汽 輪 機(jī) 組 ， 雖 然 功 率 相 同 ， 但 因 蒸 汽 的 初 終 參 數(shù) 不 同 ， 而 使 得 汽 耗 量 不 一 樣 。 所 以 ，汽 耗 率 d 并 不 宜 用 來 比 較 不 同 類 型 機(jī) 組 的 經(jīng) 濟(jì) 性 ， 而 是 采 用 反 映 機(jī) 組 經(jīng)

51、濟(jì) 性 的 另 一 指 標(biāo)即熱 耗 率q。/()d kgkW h用來表示1kW h生產(chǎn)的電能所消耗的蒸汽量稱為汽耗率，6400,3600()3600()fwfwtr ela elhhqd hhh第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率2.熱耗率熱耗率1kW h生產(chǎn)的電能所消耗的熱量稱為熱耗率，/()q kJkW h用來表示u對(duì) 于 無中 間 再 熱 機(jī) 組 來 說 ，u對(duì) 于 中 間 再 熱 機(jī) 組 來 說 ， 00()()fwrrrrDqd hhhhD 00t / h /rrrDDhhhkJkg 其中：、分別為汽輪機(jī)主蒸汽流量、再熱蒸汽流量量，；為主蒸汽比焓值，kJ

52、/kg;、再熱蒸汽進(jìn)汽比焓值、高壓缸排汽比焓值，。, a el其中，為絕對(duì)電效率。3.汽輪發(fā)電機(jī)組的各種效率和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表汽輪發(fā)電機(jī)組的各種效率和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表3-1。國產(chǎn)200MW汽輪發(fā)電機(jī)組的熱耗率為q 8402 kJ / kw h，國 產(chǎn)300MW 汽輪發(fā)電機(jī)組的熱耗率為q 7993kJ / kw h，65第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率是衡量某個(gè)能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的完善程度的指標(biāo)。是衡量某個(gè)能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的完善程度的指標(biāo)。ri(1)相對(duì)效率相對(duì)效率是衡量汽輪發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的主要指標(biāo)。是衡量汽輪發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的主要指標(biāo)。,a el(2)絕對(duì)電效率絕對(duì)電效率

53、和熱耗率效率和熱耗率效率qq(4)熱耗率熱耗率熱耗率可以作為不同機(jī)組之間經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)的指標(biāo)。熱耗率可以作為不同機(jī)組之間經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)的指標(biāo)。d(3)汽耗率汽耗率汽耗率由于和機(jī)組的初、終參數(shù)有關(guān)，因此只能用于比較同類型同參數(shù)機(jī)汽耗率由于和機(jī)組的初、終參數(shù)有關(guān)，因此只能用于比較同類型同參數(shù)機(jī)組的運(yùn)行管理水平。組的運(yùn)行管理水平。討論：討論：不同類型、不同參數(shù)、不同型式66五. 汽輪機(jī)極限功率和提高單機(jī)功率的主要措施 （一） 凝汽式汽輪機(jī)的功率可用下式表示：03.6trimgelDHP n整機(jī)的理想焓降Ht取決于初終參數(shù)。 在常見的初終參數(shù)條件下， Ht =10001500 kJ/kg；三個(gè)效率的變化不大；

54、n汽輪機(jī)所能發(fā)出的最大功率就取決于進(jìn)汽量D0；n在汽輪機(jī)中，蒸汽膨脹到末級(jí)時(shí)，其容積流量達(dá)到最大值；因此通過汽輪機(jī)的最大流量又取決于末級(jí)葉片的幾何尺寸；n當(dāng)容積流量達(dá)最大值，要求通流面積也最大，因此，末級(jí)動(dòng)葉片必須做得很長。n由于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子作高速旋轉(zhuǎn)，長葉片將產(chǎn)生巨大的離心力。然而，葉片材料的強(qiáng)度是有限的，因此，末級(jí)葉片的葉高將受到限制（10001300mm）；可見：單缸單排汽的汽輪機(jī)的功率是有限的，其最大功率稱為汽輪機(jī)的極限功率極限功率。通常，單缸單排汽的汽輪機(jī)的極限功率可達(dá)110150 MW（ 對(duì)于高壓機(jī)組而言）。第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率67 （二

55、） 提高汽輪機(jī)單機(jī)容量的措施 由于單缸單排汽汽輪機(jī)受到極限功率的限制，為了得到更大的功率，就必須采取其他措施，常用的辦法有： 1. 提高新蒸汽的參數(shù)提高新蒸汽的參數(shù) 提高新蒸汽的參數(shù)可以增大整機(jī)的理想焓降 ，再加上中間再熱，就能較大地提高單機(jī)功率 ； 2. 采用高強(qiáng)度低重度的合金材料采用高強(qiáng)度低重度的合金材料 由于汽輪機(jī)單機(jī)功率受到末級(jí)葉片材料強(qiáng)度的限制（離心力太大），故末級(jí)葉片不可能做得很長，通流面積大小有限。采用高強(qiáng)度低重度的合金材料制造末級(jí)葉片，就可以在保證葉片強(qiáng)度的條件下，增長末級(jí)葉片的高度，即增大通流面積，從而達(dá)到增加進(jìn)汽量、增大汽輪機(jī)單機(jī)功率的目的。 第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失

56、及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率683. 采用多排汽口采用多排汽口 將汽輪機(jī)設(shè)計(jì)為多排汽缸形式，以保證能夠通過更大的流量。這是當(dāng)前提高汽輪機(jī)單機(jī)功率最有效的辦法之一。4. 采用低轉(zhuǎn)速采用低轉(zhuǎn)速 降低轉(zhuǎn)速可以大幅提高通流面積，從而顯著增大功率。通常只有在核電汽輪機(jī)中，由于蒸汽的體積流量很大，為解決末級(jí)葉片排汽困難，才采用半速機(jī)。5. 提高機(jī)組的相對(duì)內(nèi)效率提高機(jī)組的相對(duì)內(nèi)效率 采用全三維的彎扭葉片和新型的軸封裝置等，使得各級(jí)機(jī)內(nèi)損失降低，提高機(jī)組的相對(duì)內(nèi)效率，從而提高汽輪機(jī)單機(jī)功率和機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率（二） 提高汽輪機(jī)單機(jī)容量的措

57、施696. 采用給水回?zé)嵫h(huán)采用給水回?zé)嵫h(huán) 從汽輪機(jī)中間某些級(jí)抽出部分蒸汽來加熱給水，一方面可以減少排汽量，同時(shí)也可以增加進(jìn)汽量。減少排汽量，可以降低末級(jí)葉片高度，同時(shí)可以減少冷源損失；增加進(jìn)汽量，可以增大機(jī)組功率，增大高壓部分葉高和部分進(jìn)汽度，提高其效率。因此，采用給水回?zé)嵫h(huán)既可提高單機(jī)功率又可提高熱效率。7. 采用中間再熱循環(huán)采用中間再熱循環(huán) 通過中間再熱，可以提高蒸汽初參數(shù)，增加汽輪機(jī)總的理想比焓降，同時(shí)可以降低低壓級(jí)的濕氣損失，從而提高單機(jī)功率。第二節(jié)第二節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率多級(jí)汽輪機(jī)的損失及裝置效率（二） 提高汽輪機(jī)單機(jī)容量的措施70第三節(jié)第三節(jié) 級(jí)汽輪機(jī)的軸向推力及平

58、衡方法級(jí)汽輪機(jī)的軸向推力及平衡方法1 1、作用在動(dòng)葉片上的軸向力、作用在動(dòng)葉片上的軸向力1zF一一. 多級(jí)汽輪機(jī)的軸向推力多級(jí)汽輪機(jī)的軸向推力 蒸汽通過汽輪機(jī)通流部分膨脹作功時(shí)，對(duì)葉片的作用力由圓周分力和軸向分力所組成。其中，圓周分力推動(dòng)葉輪作功，而軸向分力則對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個(gè)軸向推力。 在一般情況下，作用在一個(gè)沖動(dòng)級(jí)上的軸向推力由 3 部分所組成： 2 2、作用在葉輪面上的軸向力、作用在葉輪面上的軸向力2zF3 3、作用在主軸凸肩上的軸向力、作用在主軸凸肩上的軸向力3zF71第三節(jié)第三節(jié) 級(jí)汽輪機(jī)的軸向推力及平衡方法級(jí)汽輪機(jī)的軸向推力及平衡方法1 1、作用在動(dòng)葉片上的軸向力：、作用在動(dòng)葉片上的軸向力：1zF1112212( sinsin)()zb bFG ccd lpp1202:pppppp定義一個(gè)壓力反動(dòng)度一一. 多級(jí)汽輪機(jī)的軸向