汽輪機(jī)原理-多級汽輪機(jī)的工作過程課件

汽輪機(jī)原理

PrincipleofSteamTurbine主講老師：密騰閣適用專業(yè)：能源與動力工程專業(yè)2多級汽輪機(jī)的特點(diǎn)（一）多級汽輪機(jī)的特點(diǎn)

第一節(jié)多級汽輪機(jī)的工作過程(1)為什么采用多級汽輪機(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)會導(dǎo)致什么樣的結(jié)果呢？為保證較高的輪周效率受金屬材料強(qiáng)度的限制采用多級汽輪機(jī)3多級汽輪機(jī)的特點(diǎn)（一）多級汽輪機(jī)的特點(diǎn)新蒸汽

第一節(jié)多級汽輪機(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.多級汽輪機(jī)的特點(diǎn)

第一節(jié)多級汽輪機(jī)的工作過程（二）多級汽輪機(jī)的優(yōu)越性1．多級汽輪機(jī)的循環(huán)熱效率大大提高與單級汽輪機(jī)相比，多級汽輪機(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，由于是多級，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。2．多級汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率明顯提高3．單位功率的投資和運(yùn)行成本降低4.便于新技術(shù)的采用5一.多級汽輪機(jī)的特點(diǎn)

第一節(jié)多級汽輪機(jī)的工作過程（二）多級汽輪機(jī)的優(yōu)越性1．多級汽輪機(jī)的循環(huán)熱效率大大提高2．多級汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率明顯提高（1）多級汽輪機(jī)每一級承擔(dān)的焓降不必很大，可以保證各級都在最佳速比附近工作?！辜壍男矢撸?）可以使每一級分配的比焓降，以及每一級的平均直徑dm和噴嘴出口高度ln都比較合理，減小葉高損失。（3）多級汽輪機(jī)具有重?zé)岈F(xiàn)象→重?zé)岬睦?，使級的效率更高?）在一定的條件下，多級汽輪機(jī)的余速動能可以全部或部分地被下一級利用。→余速的利用，使級的效率更高（5）多級汽輪機(jī)級的焓降較小，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.多級汽輪機(jī)的特點(diǎn)

第一節(jié)多級汽輪機(jī)的工作過程（二）多級汽輪機(jī)的優(yōu)越性1．多級汽輪機(jī)的循環(huán)熱效率大大提高2．多級汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率明顯提高3．單位功率的投資和運(yùn)行成本降低4.便于新技術(shù)的采用7一.多級汽輪機(jī)的特點(diǎn)

第一節(jié)多級汽輪機(jī)的工作過程（三）多級汽輪機(jī)存在的問題（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。（2）由于級數(shù)多，相應(yīng)地增加了機(jī)組的長度和質(zhì)量。（3）由于新蒸汽和再熱蒸汽溫度的提高，多級汽輪機(jī)高中壓缸前面若干級的工作溫度較高，故對零部件的金屬材料要求高了。（4）級數(shù)增加，零部件增多，使多級汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜?？偟膩碚f，多級汽輪機(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。8

多級汽輪機(jī)有沖動式和反動式兩種。國產(chǎn)100MW、125MW、200MW汽輪機(jī)都是沖動式多級汽輪機(jī)；國產(chǎn)300MW汽輪機(jī)則是反動式汽輪機(jī)。多級汽輪機(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，其余的級稱為壓力級。中小型汽輪機(jī)，通常采用雙列級作為調(diào)節(jié)級，大功率汽輪機(jī)多用單列級作為調(diào)節(jié)級。蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)各級膨脹作功，壓力和溫度逐級降低，比容不斷增加。因此，通流部分尺寸逐級增大，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。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。如國產(chǎn)200MW汽輪機(jī)，設(shè)計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)多級汽輪機(jī)的工作過程一.多級汽輪機(jī)的工作過程1.多級汽輪機(jī)工作過程的基本特點(diǎn)9

第一節(jié)多級汽輪機(jī)的工作過程一.多級汽輪機(jī)的工作過程10

第一節(jié)多級汽輪機(jī)的工作過程一.多級汽輪機(jī)的工作過程2.多級汽輪機(jī)的工作過程：蒸汽在多級汽輪機(jī)中膨脹作功過程和在級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)多級汽輪機(jī)的工作過程一.多級汽輪機(jī)的工作過程高、中、低級段（或高、中、低壓缸）2.多級汽輪機(jī)的工作過程：蒸汽在多級汽輪機(jī)中膨脹作功過程和在級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。沿蒸汽的流動方向12

第一節(jié)多級汽輪機(jī)的工作過程二.多級汽輪機(jī)各級段的工作特點(diǎn)另外，當(dāng)采用部分進(jìn)汽方式增加葉片高度時，在選取葉片高度和部分進(jìn)汽度這兩個參數(shù)時，需要綜合優(yōu)化，以獲得最高的效率。

（一）高壓段（1）（2）（3）13

第一節(jié)多級汽輪機(jī)的工作過程二.多級汽輪機(jī)各級段的工作特點(diǎn)

（一）高壓段（1）（2）（3）（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，同時通過新型汽封減少漏汽。14

第一節(jié)多級汽輪機(jī)的工作過程二.多級汽輪機(jī)各級段的工作特點(diǎn)高壓缸的工作過程

新蒸汽（從過熱器來）排汽（到再熱器去）沿蒸汽流動方向，逐級做功15

第一節(jié)多級汽輪機(jī)的工作過程二.多級汽輪機(jī)各級段的工作特點(diǎn)END8（二）低壓級段（低壓缸）例如：600MW汽輪機(jī)中流經(jīng)最末級的蒸汽體積流量約為流經(jīng)第一級的800倍，而在低壓缸最后5級中的體積流量就增大50倍左右。

（1）各級之間變化劇烈。

（2）由于各級之間平均直徑變化急劇，葉片很長，設(shè)計應(yīng)使子午面輪廓線的流線光滑，并逐級加大出口汽流角，且徑高比小，故均采用扭曲葉片。

（3）16

第一節(jié)多級汽輪機(jī)的工作過程二.多級汽輪機(jī)各級段的工作特點(diǎn)END8（二）低壓級段（低壓缸）

（1）各級之間變化劇烈。

（2）

（3）

（4）17

第一節(jié)多級汽輪機(jī)的工作過程二.多級汽輪機(jī)各級段的工作特點(diǎn)

（一）中壓段（1）（2）各級的平均直徑變化比較平緩（3）（4）18

第一節(jié)多級汽輪機(jī)的工作過程二.多級汽輪機(jī)各級段的工作特點(diǎn)中壓段1919

第一節(jié)多級汽輪機(jī)的工作過程多級汽輪機(jī)各缸工作特點(diǎn)小結(jié)20前一級的排汽狀態(tài)點(diǎn)，就是下一級的進(jìn)汽狀態(tài)點(diǎn)。把各點(diǎn)連接起來，就是多級汽輪機(jī)的熱力過程曲線。整個熱力過程曲線由三部分所組成：進(jìn)汽機(jī)構(gòu)的節(jié)流過程，各級實(shí)際膨脹過程,排汽管道的節(jié)流過程。

第一節(jié)多級汽輪機(jī)的工作過程三、多級汽輪機(jī)的熱力過程曲線①調(diào)節(jié)級前的蒸汽狀態(tài)點(diǎn)為③汽輪機(jī)總理想焓降為②排汽壓力由于進(jìn)汽機(jī)構(gòu)的節(jié)流損失和排汽機(jī)構(gòu)的壓力損失①調(diào)節(jié)級噴嘴前的實(shí)際狀態(tài)點(diǎn)為

②

排汽壓力為③總的理想焓降為整機(jī)有效焓降為排汽汽機(jī)構(gòu)節(jié)流過程各級實(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h-s

圖上，在過熱區(qū)內(nèi)，隨著溫度增加，等壓線是呈擴(kuò)散形。因此，在h-s

圖上的兩條等壓線之間的距離（焓降）是隨著熵的增加而增加的。這樣一來，前一級的損失造成的熵增，能使后一級的理想焓降增加。即前一級的損失，加熱了蒸汽本身，使后一級的進(jìn)汽溫度升高，即在后一級得到了利用——這就是多級汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象。

第一節(jié)多級汽輪機(jī)的工作過程二.多級汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象1.重?zé)岈F(xiàn)象與重?zé)嵯禂?shù)22

第一節(jié)多級汽輪機(jī)的工作過程二.多級汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象1.重?zé)岈F(xiàn)象與重?zé)嵯禂?shù)重?zé)岈F(xiàn)象的解釋前一級的損失造成的熵增，能使后一級的理想焓降增加。即前一級的損失，在后一級得到了利用23由于重?zé)岈F(xiàn)象而增加的理想焓降占汽輪機(jī)理想焓降的比例稱為重?zé)嵯禂?shù)，用α表示。可見：二.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：

第一節(jié)多級汽輪機(jī)的工作過程則上式寫成242.重?zé)岈F(xiàn)象與效率設(shè)各級內(nèi)效率相等，用（）表示，則各級有效焓降為：……，相加得

第一節(jié)多級汽輪機(jī)的工作過程25而整機(jī)的內(nèi)效率為：由于α>0，所以，即整機(jī)的內(nèi)效率大于各級平均內(nèi)效率。結(jié)論：1）整機(jī)的內(nèi)效率大于各級平均內(nèi)效率2）決不能誤認(rèn)為α越大越好。因為α增大，是以增加損失為代價的，而重?zé)嶂荒芑厥論p失其中的一小部分。α大會使整機(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的相對內(nèi)效率。

第一節(jié)多級汽輪機(jī)的工作過程2.重?zé)岈F(xiàn)象與效率263.重?zé)嵯禂?shù)的計算通常，重?zé)嵯禂?shù)α=0.03~0.08，其