第三章汽輪機(jī)的變工況

1、第第三三章章 汽輪機(jī)汽輪機(jī)的變工況的變工況華北電力大學(xué)，能源動(dòng)力與機(jī)械工程學(xué)院華北電力大學(xué)，能源動(dòng)力與機(jī)械工程學(xué)院巨星變工況汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)值：效率最高汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)值：效率最高設(shè)計(jì)工況：經(jīng)濟(jì)工況設(shè)計(jì)工況：經(jīng)濟(jì)工況 設(shè)計(jì)功率：經(jīng)濟(jì)功率設(shè)計(jì)功率：經(jīng)濟(jì)功率運(yùn)行中參數(shù)不可能始終保持設(shè)計(jì)值運(yùn)行中參數(shù)不可能始終保持設(shè)計(jì)值變工況變工況汽機(jī)熱力汽機(jī)熱力過(guò)程變化（流量、壓力、溫度、比焓降、效率等）、零過(guò)程變化（流量、壓力、溫度、比焓降、效率等）、零部件受力變化、熱應(yīng)力部件受力變化、熱應(yīng)力/熱膨脹熱膨脹/熱變形情況變化熱變形情況變化典型變工況：?jiǎn)?dòng)、停機(jī)、故障典型變工況：?jiǎn)?dòng)、停機(jī)、故障一、一、級(jí)組的變工況級(jí)組的變工

2、況一、定壓運(yùn)行與滑壓運(yùn)行定壓運(yùn)行定壓運(yùn)行：汽輪機(jī)在不同工況運(yùn)行時(shí)，依靠改變調(diào)節(jié)汽門(mén)的開(kāi)：汽輪機(jī)在不同工況運(yùn)行時(shí)，依靠改變調(diào)節(jié)汽門(mén)的開(kāi)度來(lái)改變級(jí)組的功率。而汽輪機(jī)前的新奇壓力和新汽溫度維持度來(lái)改變級(jí)組的功率。而汽輪機(jī)前的新奇壓力和新汽溫度維持不變。（汽機(jī)主調(diào)鍋爐跟隨，汽輪機(jī)通過(guò)改變調(diào)門(mén)位置改變電不變。（汽機(jī)主調(diào)鍋爐跟隨，汽輪機(jī)通過(guò)改變調(diào)門(mén)位置改變電負(fù)荷，鍋爐維持主蒸汽壓力負(fù)荷，鍋爐維持主蒸汽壓力爐跟機(jī)）爐跟機(jī)）滑壓運(yùn)行滑壓運(yùn)行：汽輪機(jī)在不同工況運(yùn)行時(shí)，不僅主汽門(mén)全開(kāi)，調(diào)節(jié)：汽輪機(jī)在不同工況運(yùn)行時(shí)，不僅主汽門(mén)全開(kāi)，調(diào)節(jié)汽門(mén)也是全開(kāi)的，這時(shí)機(jī)組功率的變工是靠汽輪機(jī)前主蒸汽壓汽門(mén)也是全開(kāi)的，這時(shí)機(jī)組功

3、率的變工是靠汽輪機(jī)前主蒸汽壓力的改變而實(shí)現(xiàn)的。也就是說(shuō)，主蒸汽壓力隨機(jī)組工況變動(dòng)而力的改變而實(shí)現(xiàn)的。也就是說(shuō)，主蒸汽壓力隨機(jī)組工況變動(dòng)而變動(dòng)，但此時(shí)主蒸汽溫度仍保持不變。變動(dòng)，但此時(shí)主蒸汽溫度仍保持不變。即：機(jī)組在額定功率時(shí)即：機(jī)組在額定功率時(shí)按額定壓力運(yùn)行；低負(fù)荷時(shí)則以某一低于額定數(shù)值的壓力運(yùn)行按額定壓力運(yùn)行；低負(fù)荷時(shí)則以某一低于額定數(shù)值的壓力運(yùn)行，而在工況變動(dòng)范圍內(nèi)，汽溫并不變化，仍保持額定值。，而在工況變動(dòng)范圍內(nèi)，汽溫并不變化，仍保持額定值。（鍋（鍋爐主調(diào)汽機(jī)跟隨，鍋爐通過(guò)改變主蒸汽壓力改變電負(fù)荷，汽輪爐主調(diào)汽機(jī)跟隨，鍋爐通過(guò)改變主蒸汽壓力改變電負(fù)荷，汽輪機(jī)維持調(diào)門(mén)位置機(jī)維持調(diào)門(mén)位置機(jī)跟

4、爐）機(jī)跟爐）一、與定壓運(yùn)行相比一、與定壓運(yùn)行相比,滑壓運(yùn)行的效益主要表現(xiàn)在滑壓運(yùn)行的效益主要表現(xiàn)在:1）由于壓力隨負(fù)荷降低，蒸汽的比熱減小，過(guò)熱熱減小。所以）由于壓力隨負(fù)荷降低，蒸汽的比熱減小，過(guò)熱熱減小。所以過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)熱蒸汽溫度在較寬的負(fù)荷范圍內(nèi)都維持了在較寬的負(fù)荷范圍內(nèi)都維持了穩(wěn)定穩(wěn)定（例如：在（例如：在40-100%MCR內(nèi)可維持額定溫度）；內(nèi)可維持額定溫度）；2）由于汽輪機(jī)節(jié)流損失小，）由于汽輪機(jī)節(jié)流損失小，高壓缸排汽溫度穩(wěn)定高壓缸排汽溫度穩(wěn)定（亞臨界機(jī)組，（亞臨界機(jī)組，負(fù)荷從負(fù)荷從100%降低到降低到50%MCR，高缸排汽溫度只降低了，高缸排汽溫度只降低了60度左右，度左右，所以

5、所以再熱氣溫也容易維持穩(wěn)定再熱氣溫也容易維持穩(wěn)定）；）；3）由于汽輪機(jī)節(jié)流損失小，）由于汽輪機(jī)節(jié)流損失小，級(jí)前后的壓力比級(jí)前后的壓力比與額定負(fù)荷相比，與額定負(fù)荷相比，幾乎不變幾乎不變；而機(jī)內(nèi)蒸汽的；而機(jī)內(nèi)蒸汽的容積流量也與額定負(fù)荷基本相同容積流量也與額定負(fù)荷基本相同（由（由于壓力降低）；所以，汽機(jī)的于壓力降低）；所以，汽機(jī)的級(jí)效率保持較高級(jí)效率保持較高。與定壓運(yùn)行相。與定壓運(yùn)行相比，變壓運(yùn)行時(shí)，汽機(jī)的內(nèi)效率提高了比，變壓運(yùn)行時(shí)，汽機(jī)的內(nèi)效率提高了 ；4）由于負(fù)荷變動(dòng)過(guò)程中，汽機(jī)內(nèi)）由于負(fù)荷變動(dòng)過(guò)程中，汽機(jī)內(nèi)金屬的溫度變化小金屬的溫度變化?。ㄒ话悴淮螅ㄒ话悴淮笥谟?8度），所以，汽機(jī)金屬的度），

6、所以，汽機(jī)金屬的熱應(yīng)力小熱應(yīng)力小，負(fù)荷變動(dòng)的速度不受，負(fù)荷變動(dòng)的速度不受汽缸應(yīng)力的限制；汽缸應(yīng)力的限制；5）機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，給水的壓力和流量同時(shí)降低，所以與定）機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，給水的壓力和流量同時(shí)降低，所以與定壓相比，壓相比，能耗明顯降低能耗明顯降低。二、缺點(diǎn)：二、缺點(diǎn)：1）負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，汽包內(nèi)壓力和溫度隨著變化，）負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，汽包內(nèi)壓力和溫度隨著變化，汽包的應(yīng)力汽包的應(yīng)力問(wèn)題問(wèn)題比定壓運(yùn)行嚴(yán)重，成為限制機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)速度的主要因素比定壓運(yùn)行嚴(yán)重，成為限制機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)速度的主要因素2）機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)，是靠鍋爐調(diào)整燃燒和給水進(jìn)行的，而鍋爐是）機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)，是靠鍋爐調(diào)整燃燒和給水進(jìn)行的，而鍋爐是熱慣

7、性大的設(shè)備，所以，熱慣性大的設(shè)備，所以，負(fù)荷響應(yīng)的速度慢負(fù)荷響應(yīng)的速度慢3）低負(fù)荷時(shí)降低了主蒸汽壓力，從而）低負(fù)荷時(shí)降低了主蒸汽壓力，從而降低了機(jī)組的循環(huán)熱效率降低了機(jī)組的循環(huán)熱效率因此因此,在某一負(fù)荷下是否應(yīng)該采用滑壓運(yùn)行在某一負(fù)荷下是否應(yīng)該采用滑壓運(yùn)行,關(guān)鍵是綜合上述各項(xiàng)關(guān)鍵是綜合上述各項(xiàng)來(lái)考察機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性來(lái)考察機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性二、級(jí)組壓力與流量的關(guān)系流量相等而依次串聯(lián)的排列的若干級(jí)稱(chēng)為級(jí)組。流量相等而依次串聯(lián)的排列的若干級(jí)稱(chēng)為級(jí)組。級(jí)組的亞臨界工況級(jí)組的亞臨界工況：各級(jí)氣流速度均小于臨界速度：各級(jí)氣流速度均小于臨界速度級(jí)組的臨界工況級(jí)組的臨界工況：級(jí)組內(nèi)至少有一列葉柵的出口流速：級(jí)組

8、內(nèi)至少有一列葉柵的出口流速達(dá)到或超過(guò)臨界流速達(dá)到或超過(guò)臨界流速1.1.級(jí)組的亞臨界工況級(jí)組的亞臨界工況G G0101、P P0101、T T01 01 、P Pg g1 1 變工況下級(jí)組流量、初壓、初溫、背壓變工況下級(jí)組流量、初壓、初溫、背壓G G0 0、P P0 0、T T0 0、P Pg1 g1 設(shè)計(jì)工況設(shè)計(jì)工況下級(jí)組流量、初壓、下級(jí)組流量、初壓、初溫、背壓初溫、背壓01022021201001TTppppGGgg22021201001ggppppGG若不考慮溫度變化（滑壓運(yùn)行）：若不考慮溫度變化（滑壓運(yùn)行）：弗留格爾公式弗留格爾公式：通流部分結(jié)構(gòu)不變時(shí)：通流部分結(jié)構(gòu)不變時(shí)1.1.級(jí)組的臨

9、界工況級(jí)組的臨界工況 某級(jí)處于臨界狀態(tài)，或者級(jí)后壓力很低：某級(jí)處于臨界狀態(tài)，或者級(jí)后壓力很低： 忽略溫度的影響忽略溫度的影響 可利用調(diào)節(jié)級(jí)后蒸汽壓力作為測(cè)量蒸汽流量的可利用調(diào)節(jié)級(jí)后蒸汽壓力作為測(cè)量蒸汽流量的信號(hào)或機(jī)組功率的信號(hào)信號(hào)或機(jī)組功率的信號(hào)010001001TTppGG001001ppGG1001ppGG 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)組對(duì)于凝汽式級(jí)組，可將包括末級(jí)在內(nèi)的各級(jí)作為一個(gè)級(jí)組，該對(duì)于凝汽式級(jí)組，可將包括末級(jí)在內(nèi)的各級(jí)作為一個(gè)級(jí)組，該級(jí)組后壓力為汽輪機(jī)排汽壓力級(jí)組后壓力為汽輪機(jī)排汽壓力 ，當(dāng)級(jí)數(shù)較多時(shí)，級(jí)組前壓力，當(dāng)級(jí)數(shù)較多時(shí)，級(jí)組前壓力 ，這樣：

10、，這樣：0pG結(jié)論：1）凝汽式汽輪機(jī)各級(jí)（除最后一、二級(jí)外），無(wú)論是否發(fā)生 臨界，其流量均與級(jí)前壓力成正比。 2）對(duì)于最后幾級(jí)，由于 相對(duì)較低， 就不能忽略，應(yīng)按弗留格爾公式計(jì)算。 3）對(duì)于回?zé)岢槠?，可近似?yīng)用弗留格爾公式，誤差不大。 gp0gpp2210010,0ggpppp2120122010110112220020011ggggppppppGGpppppp001,pp221001,ggpppp級(jí)組gpp0三、各級(jí)組的 曲線0011ppGG0100011TTppGG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)系曲線負(fù)荷較高時(shí)，末級(jí)為臨界，或即使為亞臨界

11、，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。無(wú)廠用汽無(wú)廠用汽凝汽式汽輪機(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)系曲線少量廠用汽少量廠用汽較多廠用汽較多廠用汽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 背壓式汽輪機(jī)的特點(diǎn)，背壓（汽輪機(jī)排汽壓力背壓式汽輪機(jī)的特點(diǎn)，背壓（汽輪機(jī)排汽壓力 ）高于大氣壓）高于大氣壓，排汽比容小，末級(jí)直徑較小，末級(jí)焓降較小，流速較低。，排汽比容小，末級(jí)直徑較小，末級(jí)焓降較小，流速較低。一般情況下，背壓級(jí)組末級(jí)也處于亞臨

12、界工況。一般情況下，背壓級(jí)組末級(jí)也處于亞臨界工況。所以，只能應(yīng)用所以，只能應(yīng)用弗留格爾公式弗留格爾公式計(jì)算（呈雙曲線變化）。計(jì)算（呈雙曲線變化）。調(diào)整抽汽式汽輪機(jī)，其調(diào)節(jié)抽汽口壓力基本保持不變，且大于調(diào)整抽汽式汽輪機(jī)，其調(diào)節(jié)抽汽口壓力基本保持不變，且大于大氣壓，所以抽汽口各級(jí)都處于亞臨界工況，也用大氣壓，所以抽汽口各級(jí)都處于亞臨界工況，也用弗留格爾公弗留格爾公式式計(jì)算。計(jì)算。 gp熱用戶(hù)gp220212011ggppppGG010220212011TTppppGGgg或1.1.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、 壓力與流量關(guān)系式的應(yīng)用（1）在不同工況下，級(jí)組中各級(jí)通流面積不變）在

13、不同工況下，級(jí)組中各級(jí)通流面積不變 如通流部分結(jié)垢或磨損等，應(yīng)進(jìn)行修正2201101001122001001,ggpppTTGGaaGpTGppT01p01p 結(jié)垢（a 1），則同一流量G1下， 必然降低。（2）在同一工況中，通過(guò)級(jí)組的流量相等。）在同一工況中，通過(guò)級(jí)組的流量相等。調(diào)節(jié)抽汽口（大量抽汽供熱、取暖、其他廠用汽等）應(yīng)作為分級(jí)組的界限。（3）流過(guò)級(jí)組的蒸汽流應(yīng)是均質(zhì)流。）流過(guò)級(jí)組的蒸汽流應(yīng)是均質(zhì)流。不能把調(diào)節(jié)級(jí)取在級(jí)組內(nèi)（4）嚴(yán)格講，弗留格爾公式適用于無(wú)窮多級(jí)數(shù)的級(jí)組，但一般多于）嚴(yán)格講，弗留格爾公式適用于無(wú)窮多級(jí)數(shù)的級(jí)組，但一般多于 56級(jí)，就能得到滿意的結(jié)果級(jí)，就能得到滿意的結(jié)果

14、。級(jí)組內(nèi)級(jí)數(shù)越多，精度越高。2.2.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。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)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5 51515以上時(shí)，軸向推力將增大到威脅機(jī)組安全以上時(shí)，軸向推力將增大到威脅機(jī)組安全的程度。的

15、程度。汽輪機(jī)的負(fù)荷特性舉例汽輪機(jī)的負(fù)荷特性舉例 1 1、某臺(tái)一次再熱超高壓凝汽式汽輪機(jī)的功率突然下降、某臺(tái)一次再熱超高壓凝汽式汽輪機(jī)的功率突然下降40%40%，此時(shí)機(jī)組無(wú)明顯振動(dòng)，機(jī)組參數(shù)變化如下（負(fù)號(hào)，此時(shí)機(jī)組無(wú)明顯振動(dòng)，機(jī)組參數(shù)變化如下（負(fù)號(hào)表示降低）：表示降低）： 功率降低后，一些參數(shù)又基本穩(wěn)定不變，各監(jiān)視段壓功率降低后，一些參數(shù)又基本穩(wěn)定不變，各監(jiān)視段壓力近似成比例降低。力近似成比例降低。負(fù)荷負(fù)荷給水流量給水流量 調(diào)節(jié)級(jí)后調(diào)節(jié)級(jí)后壓力壓力中間再熱中間再熱后壓力后壓力高壓缸高壓缸效率效率中低壓缸中低壓缸效率效率-40%-40%-36%-36%-42%-42%-44%-44%-1.8%-1

16、.8%-0.4%-0.4% 分析原因：分析原因： 調(diào)節(jié)級(jí)后壓力和中間再熱后壓力降低，表明蒸汽流量變小，調(diào)節(jié)級(jí)后壓力和中間再熱后壓力降低，表明蒸汽流量變小，這也由給水流量降低證實(shí)。符合公式！說(shuō)明調(diào)節(jié)級(jí)后均工作這也由給水流量降低證實(shí)。符合公式！說(shuō)明調(diào)節(jié)級(jí)后均工作正常！流量突降是調(diào)節(jié)級(jí)或調(diào)節(jié)級(jí)之前流通部分的故障導(dǎo)致正常！流量突降是調(diào)節(jié)級(jí)或調(diào)節(jié)級(jí)之前流通部分的故障導(dǎo)致 未引起振動(dòng)，說(shuō)明非轉(zhuǎn)動(dòng)部分的機(jī)械問(wèn)題！未引起振動(dòng)，說(shuō)明非轉(zhuǎn)動(dòng)部分的機(jī)械問(wèn)題！ 調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴、動(dòng)葉損壞？流量增大；調(diào)節(jié)級(jí)葉片斷落？非調(diào)調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴、動(dòng)葉損壞？流量增大；調(diào)節(jié)級(jí)葉片斷落？非調(diào)節(jié)級(jí)第一級(jí)噴嘴堵塞使調(diào)節(jié)級(jí)后壓力升高；非調(diào)節(jié)級(jí)問(wèn)題！節(jié)

17、級(jí)第一級(jí)噴嘴堵塞使調(diào)節(jié)級(jí)后壓力升高；非調(diào)節(jié)級(jí)問(wèn)題！ 調(diào)節(jié)汽門(mén)問(wèn)題？調(diào)節(jié)汽門(mén)問(wèn)題？ 調(diào)節(jié)汽門(mén)閥桿斷裂會(huì)導(dǎo)致汽門(mén)一直處于關(guān)閉或近關(guān)閉位置。調(diào)節(jié)汽門(mén)閥桿斷裂會(huì)導(dǎo)致汽門(mén)一直處于關(guān)閉或近關(guān)閉位置。移動(dòng)油動(dòng)機(jī)，提起閥桿發(fā)現(xiàn)第一調(diào)門(mén)開(kāi)大范圍內(nèi)流量不變！移動(dòng)油動(dòng)機(jī)，提起閥桿發(fā)現(xiàn)第一調(diào)門(mén)開(kāi)大范圍內(nèi)流量不變！ 閥門(mén)動(dòng)作失靈閥門(mén)動(dòng)作失靈第一調(diào)節(jié)汽門(mén)閥桿斷裂第一調(diào)節(jié)汽門(mén)閥桿斷裂負(fù)荷負(fù)荷給水流量給水流量 調(diào)節(jié)級(jí)后調(diào)節(jié)級(jí)后壓力壓力中間再熱中間再熱后壓力后壓力高壓缸高壓缸效率效率中低壓缸中低壓缸效率效率-40%-40%-36%-36%-42%-42%-44%-44%-1.8%-1.8%-0.4%-0.4%汽輪機(jī)的負(fù)荷特性舉

18、例汽輪機(jī)的負(fù)荷特性舉例 2 2、一超高壓汽輪機(jī)在運(yùn)行、一超高壓汽輪機(jī)在運(yùn)行2121個(gè)月后發(fā)現(xiàn)功率不斷下降個(gè)月后發(fā)現(xiàn)功率不斷下降，已持續(xù)一兩個(gè)月。分析每天數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)功率是以不變，已持續(xù)一兩個(gè)月。分析每天數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)功率是以不變的速度下降的，而不是突降的。與的速度下降的，而不是突降的。與2121個(gè)月前的運(yùn)行數(shù)據(jù)個(gè)月前的運(yùn)行數(shù)據(jù)相比，變化情況如下：相比，變化情況如下：流量流量功率功率調(diào)節(jié)級(jí)后調(diào)節(jié)級(jí)后壓力壓力高壓缸高壓缸效率效率-17.2%-17.2%-16.5%-16.5%+21.2%+21.2%-12.2%-12.2% 分析原因：分析原因： 調(diào)節(jié)級(jí)后壓力增加，但流量不增加。不正常！根據(jù)計(jì)算公式調(diào)節(jié)級(jí)

19、后壓力增加，但流量不增加。不正常！根據(jù)計(jì)算公式得出：得出：a1a1a1 各個(gè)調(diào)節(jié)汽門(mén)開(kāi)度下降功率變大：應(yīng)非調(diào)節(jié)汽門(mén)問(wèn)題各個(gè)調(diào)節(jié)汽門(mén)開(kāi)度下降功率變大：應(yīng)非調(diào)節(jié)汽門(mén)問(wèn)題 調(diào)節(jié)級(jí)通流面積增大：噴嘴腐蝕？葉片損壞？噴嘴弧段漏氣？調(diào)節(jié)級(jí)通流面積增大：噴嘴腐蝕？葉片損壞？噴嘴弧段漏氣？ 前兩種高壓缸效率大為降低。高壓缸效率略有下降：噴嘴腐蝕前兩種高壓缸效率大為降低。高壓缸效率略有下降：噴嘴腐蝕！五、 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由上式可知，如忽略溫度的影響，級(jí)的比焓降取決于級(jí)壓比的大小。汽輪機(jī)工況變化時(shí)，有了級(jí)壓比的

20、變化規(guī)律討論，也就得到了焓降的變化規(guī)律。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。 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)

21、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a）工況變化時(shí)，若級(jí)焓降）工況變化時(shí)，若級(jí)焓降 減小，反

22、動(dòng)度減小，反動(dòng)度 增大；增大； 若級(jí)焓降若級(jí)焓降 增大，反動(dòng)度增大，反動(dòng)度 減小。減小。b）設(shè)計(jì)工況的反動(dòng)度較小的級(jí)，焓降變化時(shí)，反動(dòng)度變化較大；）設(shè)計(jì)工況的反動(dòng)度較小的級(jí)，焓降變化時(shí)，反動(dòng)度變化較大； 設(shè)計(jì)工況的反動(dòng)度較大的級(jí)，焓降變化時(shí)，反動(dòng)度變化較小。設(shè)計(jì)工況的反動(dòng)度較大的級(jí)，焓降變化時(shí)，反動(dòng)度變化較小。c）反動(dòng)級(jí)變工況時(shí)，反動(dòng)度基本不變。）反動(dòng)級(jí)變工況時(shí)，反動(dòng)度基本不變。thmthm動(dòng)、靜葉出口面積比變化，引起反動(dòng)度變化動(dòng)、靜葉出口面積比變化，引起反動(dòng)度變化 當(dāng)制造、安裝誤差、運(yùn)行后磨損、結(jié)垢等原因，使面積比偏離當(dāng)制造、安裝誤差、運(yùn)行后磨損、結(jié)垢等原因，使面積比偏離設(shè)計(jì)值，也將引起反動(dòng)

23、度變化。設(shè)計(jì)值，也將引起反動(dòng)度變化。 變化規(guī)律：葉柵出口面積比增大，反動(dòng)度增大。變化規(guī)律：葉柵出口面積比增大，反動(dòng)度增大。 葉柵出口面積比減小，反動(dòng)度減小。葉柵出口面積比減小，反動(dòng)度減小。面積比面積比 fAn / Ab六、撞擊損失 當(dāng) 增大時(shí)，C11 C1，u不變， 0，為正沖角。 汽流沖擊在動(dòng)葉內(nèi)弧段。定義：沖角 (葉型進(jìn)汽角汽流進(jìn)汽角)設(shè)計(jì)工況時(shí)，汽流進(jìn)汽角與動(dòng)葉進(jìn)汽角一致，變工況時(shí)，級(jí)的焓降變化，汽流偏離設(shè)計(jì)方向，產(chǎn)生沖角。當(dāng) 減小時(shí)，C11 C1， u不變， 在最大負(fù)荷時(shí)，流量最大，軸向推力最大。ssppppppppppGG12021012210011GGppFFssZZ111凝汽式機(jī)

24、組中間各級(jí)變工況時(shí)，反動(dòng)度基本不變。2、噴嘴配汽凝汽式汽輪機(jī)軸向推力對(duì)于噴嘴配汽，軸向推力變化受到調(diào)門(mén)開(kāi)啟的影響，成折線變化。 全機(jī)壓力級(jí)mszpeF3、背壓式機(jī)組的軸向推力 對(duì)于背壓式壓力級(jí)在工況變化時(shí)，其級(jí)前、后壓力與流量不成正比，焓降、反動(dòng)度都變化，所以級(jí)的軸向推力不與流量成正比，最大軸向推力都發(fā)生在某一中間功率時(shí)達(dá)到。 滑壓運(yùn)行：（也稱(chēng)變壓運(yùn)行）指單元機(jī)組中，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門(mén)全開(kāi)或開(kāi)度不變，負(fù)荷改變時(shí)，調(diào)節(jié)鍋爐燃料量、給水量和空氣量，改變鍋爐出口蒸汽壓力與流量，而蒸汽溫度保持不變，來(lái)實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的負(fù)荷變化。 定壓運(yùn)行：前面講到的配汽方式（節(jié)流調(diào)節(jié)、噴嘴調(diào)節(jié)，保持主氣閥前蒸汽參數(shù)不變，改變調(diào)

25、節(jié)閥開(kāi)度）統(tǒng)稱(chēng)為定壓運(yùn)行。 調(diào)節(jié)汽門(mén)主汽門(mén)p0 , t0不變主汽門(mén)調(diào)節(jié)汽門(mén)全開(kāi)t0不變p0 鍋爐燃料量和給水量滑壓運(yùn)行定壓運(yùn)行滑壓運(yùn)行與定壓運(yùn)行的比較可靠性，對(duì)部分負(fù)荷下運(yùn)行的適應(yīng)性增加 ， ，而 保持不變，熱應(yīng)力減少；提高部分負(fù)荷下的熱效率（經(jīng)濟(jì)性） 調(diào)節(jié)汽門(mén)全開(kāi) 節(jié)流損失小 新蒸汽 ， 不變。末級(jí)濕度降低，濕汽損失 低負(fù)荷時(shí)， ，鍋爐給水壓力相應(yīng)降低，給水泵耗功 但循環(huán)熱效率，汽耗采用滑壓運(yùn)行：0pmacth0T0p0T0p滑壓運(yùn)行適應(yīng)工況的大幅度的變化，調(diào)峰機(jī)組。超臨界、超超臨界機(jī)組在負(fù)荷低至25%左右采用滑壓運(yùn)行，熱效率可改善23%。12.75MPa以下的機(jī)組，壓降使循環(huán)熱效率下降過(guò)大

26、，一般不用滑壓調(diào)節(jié)。節(jié)流損失濕汽損失給水泵耗功循環(huán)熱效率滑壓運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)滑壓運(yùn)行方式 p0Pel純滑壓方式純滑壓方式：不需要調(diào)節(jié)級(jí)，第一級(jí)全周進(jìn)汽，調(diào)節(jié)汽門(mén)全開(kāi)，只靠鍋爐出口蒸汽壓力和流量的改變來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù)荷。鍋爐熱容量大，適應(yīng)性差。節(jié)流滑壓方式節(jié)流滑壓方式：不需要調(diào)節(jié)級(jí)，第一級(jí)全周進(jìn)汽，節(jié)流調(diào)節(jié)汽門(mén)預(yù)先關(guān)小5%15%，進(jìn)行滑壓運(yùn)行。有節(jié)流損失。復(fù)合滑壓方式復(fù)合滑壓方式（定-滑-定）：高負(fù)荷區(qū)(80%95%)，定壓運(yùn)行（初壓高，熱循環(huán)效率高）；中間負(fù)荷(8050%)，滑壓運(yùn)行（節(jié)流損失?。坏拓?fù)荷(25%50%)初壓水平較低的定壓運(yùn)行（避免經(jīng)濟(jì)性下降太多）。熱經(jīng)濟(jì)性?；瑝哼\(yùn)行機(jī)組的安全性與靈活性

27、滑壓運(yùn)行機(jī)組的安全性與靈活性所謂安全性，主要考核機(jī)組在變負(fù)荷時(shí)，汽輪機(jī)零部件熱應(yīng)力大??；靈活性是指允許機(jī)組負(fù)荷變化速率的大小。汽輪機(jī)零部件的熱應(yīng)力，主要與溫度變化大小及變化速率有關(guān)，溫度變化越大，熱應(yīng)力越大，安全性越差。對(duì)于同等幅度的負(fù)荷變化，溫度變化越大，靈活性就越差。因此，安全性和靈活性是統(tǒng)一的。P02=8.58MPaP01=12.8MPaP0=17.2MPashB1P=1.62MPaP=2.45MPaP=3.43MPat=320t=295t=262t0=540B2A1A2D2A3D3D1C2B3C375%負(fù)荷50%負(fù)荷100%負(fù)荷不同運(yùn)行方式時(shí)，高壓缸溫度變化不同運(yùn)行方式時(shí)，高壓缸溫度變

28、化噴嘴配汽定壓運(yùn)行機(jī)組，負(fù)荷下降時(shí)，高壓缸各級(jí)溫度下降較多，引起較大熱應(yīng)力和熱變形。滑壓運(yùn)行機(jī)組高壓各級(jí)溫度基本不變。結(jié)論：結(jié)論：滑壓運(yùn)行機(jī)滑壓運(yùn)行機(jī)組的安全性和靈活組的安全性和靈活性都高于定壓運(yùn)行。性都高于定壓運(yùn)行。 噴嘴配汽定壓運(yùn)行汽輪機(jī)調(diào)峰時(shí)，若迅速改變負(fù)荷，將引起高壓缸內(nèi)各級(jí)，特別是調(diào)節(jié)級(jí)處較大的溫度變化，這是限制該機(jī)組調(diào)峰靈活性的主要原因，也是影響機(jī)組的安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題。 滑壓運(yùn)行機(jī)組，負(fù)荷變化時(shí)，高壓缸各級(jí)溫度幾乎不變。 節(jié)流配汽定壓運(yùn)行時(shí)，高壓缸各級(jí)溫度變化雖不大，但節(jié)流損失較大，熱經(jīng)濟(jì)性較低。 大容量汽輪機(jī)調(diào)峰時(shí)，采用滑壓運(yùn)行方式，在安全性和負(fù)荷變化靈活性上，都優(yōu)于定壓運(yùn)行方式，一定條件下的經(jīng)濟(jì)性也優(yōu)于定壓運(yùn)行方式。蒸汽參數(shù)變化對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行的影響 主、再熱蒸汽壓力變化的影響 主、再熱蒸汽溫度的影響 排汽壓力變化的影響 蒸汽品質(zhì)對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行的影響主、再熱蒸汽壓力變化的影響 經(jīng)濟(jì)性調(diào)節(jié)汽門(mén)開(kāi)度不變：壓力升高，進(jìn)汽量增大，理想焓降增加，功率增加，經(jīng)濟(jì)性越好。維持功率不變：節(jié)流損失和朗肯循環(huán)效率的影響相互抵消，壓力變化，經(jīng)濟(jì)性基本不變。 安全性：壓力過(guò)高，承壓部件和調(diào)節(jié)級(jí)葉片危險(xiǎn)。壓力過(guò)低，若要保持功率，則流量增大，末級(jí)葉片危險(xiǎn)。主、再熱蒸汽溫度的影響 經(jīng)濟(jì)性溫度升高，朗肯循環(huán)效率升高，末級(jí)濕度下降，汽