華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)市公開(kāi)課一等獎(jiǎng)省賽課微課金獎(jiǎng)

汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)

一、課程設(shè)計(jì)目標(biāo)與要求1．目標(biāo)：系統(tǒng)地總結(jié)、鞏固并應(yīng)用《汽輪機(jī)原理》課程中已學(xué)過(guò)理論知識(shí)，經(jīng)過(guò)課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)掌握汽輪機(jī)熱力設(shè)計(jì)方法、步驟。2．汽輪機(jī)熱力設(shè)計(jì)任務(wù)：按照給定設(shè)計(jì)條件，選擇一些參數(shù)如平均反動(dòng)度，速比，確定流通部分幾何參數(shù)，包含級(jí)平均直徑，葉型，葉高，幾何角,力爭(zhēng)取得較高相對(duì)內(nèi)效率。就汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)而言其，任務(wù)通常是指各級(jí)幾何尺寸確實(shí)定及級(jí)效率和內(nèi)功率計(jì)算。華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第1頁(yè)第1頁(yè)3．課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容與設(shè)計(jì)程序(1)分析并確定汽輪機(jī)熱力設(shè)計(jì)基本參數(shù)：汽輪機(jī)容量、進(jìn)汽參數(shù)、轉(zhuǎn)速、排汽壓力或循環(huán)水溫度、回?zé)峒訜峒?jí)數(shù)及給水溫度、供熱汽輪機(jī)供汽壓力等。(2)分析并選擇汽輪機(jī)型式、配汽機(jī)構(gòu)型式、通流部分形狀及相關(guān)參數(shù)。(3)確定汽輪機(jī)近似熱力過(guò)程線(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)性熱力系統(tǒng)，進(jìn)行汽耗量與熱經(jīng)濟(jì)性初步計(jì)算。(4)依據(jù)汽輪機(jī)運(yùn)行特征、經(jīng)濟(jì)要求及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等原因，比較和確定調(diào)整級(jí)型式、比焓降、葉型及尺寸等。(5)依據(jù)流通部分形狀和回?zé)岢槠麎毫σ螅_定壓力級(jí)級(jí)數(shù)，并進(jìn)行各級(jí)比焓降分配。(6)對(duì)各級(jí)進(jìn)行詳細(xì)熱力計(jì)算，求出各級(jí)流通部分幾何尺寸、相對(duì)內(nèi)效率和內(nèi)功率，確定汽輪機(jī)實(shí)際熱力過(guò)程線(xiàn)。(7)依據(jù)各級(jí)熱力計(jì)算結(jié)果，修正各回?zé)岢槠c(diǎn)壓力以符合實(shí)際熱力過(guò)程線(xiàn)要求。(8)依據(jù)需要修正熱力計(jì)算結(jié)果。(9)繪制流通部分及縱剖面圖。華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第2頁(yè)第2頁(yè)設(shè)計(jì)流程初擬整機(jī)過(guò)程線(xiàn)初估進(jìn)汽流量調(diào)整級(jí)計(jì)算假設(shè)⊿hηiΩm

dm壓力級(jí)焓降分配假設(shè)Xa

dmα

等⊿h

回?zé)嵯到y(tǒng)初算假設(shè)：

端差等焓升

壓力級(jí)詳細(xì)計(jì)算整機(jī)校核過(guò)程線(xiàn)

速度三角形繪制通流部分剖面圖編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)調(diào)整局部參數(shù)調(diào)整華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第3頁(yè)第3頁(yè)注意問(wèn)題所設(shè)計(jì)汽輪機(jī)應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：（1）運(yùn)行時(shí)含有較高經(jīng)濟(jì)性。（2）不一樣工況下工作時(shí)都有高可靠性。（3)）在滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)性和可靠性要求同時(shí)，還應(yīng)考慮到汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、布局合理、成本低廉、安裝與維修方便以及零部件通用化、系列標(biāo)準(zhǔn)化等原因。

華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第4頁(yè)第4頁(yè)經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)作深入了解，明確主要部件在整個(gè)機(jī)組中作用、位置及相互關(guān)系。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)了解并掌握我國(guó)當(dāng)前技術(shù)政策和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)資料等。因?yàn)檎n程設(shè)計(jì)題目靠近實(shí)際，與當(dāng)前國(guó)民經(jīng)濟(jì)要求相適應(yīng)，因而要求設(shè)計(jì)者含有高度責(zé)任感，嚴(yán)厲認(rèn)真。應(yīng)做到選擇及計(jì)算數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、合理、繪圖規(guī)范，清楚美觀。華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第5頁(yè)第5頁(yè)二、課程設(shè)計(jì)題目機(jī)組型號(hào)：B25-8.83/0.981

機(jī)組型式：多級(jí)沖動(dòng)式背壓汽輪機(jī)

新汽壓力：Po=8.83Mpa(90ata)

新汽溫度：to=535℃

排汽壓力：Pc=0.981Mpa(10ata)

額定功率：Pel=25000KW

轉(zhuǎn)速：n=3000rpm華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第6頁(yè)第6頁(yè)三、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟設(shè)計(jì)工況下熱力計(jì)算熱力設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)匯總整機(jī)相對(duì)內(nèi)效率核實(shí)及修正繪制汽輪機(jī)通流部分圖華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第7頁(yè)第7頁(yè)（一）設(shè)計(jì)工況下熱力計(jì)算1．確定機(jī)組配汽方式（采取噴嘴配汽）2．調(diào)整級(jí)選型（采取單列級(jí)）3．主要參數(shù)確定⑴已知設(shè)計(jì)參數(shù)Po=8.83Mpa，to=535℃，Pc=0.981Mpa，Pel=25000KW，n=3000rpm⑵選取設(shè)計(jì)參數(shù)

①設(shè)計(jì)功率普通凝汽式機(jī)組有統(tǒng)一系列標(biāo)準(zhǔn)，而背壓機(jī)組在國(guó)內(nèi)當(dāng)前尚無(wú)統(tǒng)一系列標(biāo)準(zhǔn)?？扇。涸O(shè)計(jì)功率=經(jīng)濟(jì)功率=額定功率。

②汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率ηri選取某一ηri值，待各級(jí)詳細(xì)計(jì)算后與所得ηri'進(jìn)行比較，直到符合要求為止。取ηri=80.5%

③機(jī)械效率：取ηm=99%④發(fā)電效率：取ηg=97%⑤給水回?zé)嵯到y(tǒng)及參數(shù)：采取兩級(jí)加熱器,一級(jí)除氧器。華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第8頁(yè)第8頁(yè)

圖1給定題目標(biāo)回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)圖華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第9頁(yè)第9頁(yè)4．近似（全機(jī)）熱力過(guò)程線(xiàn)確定確定方法“見(jiàn)課程設(shè)計(jì)參考資料”P(pán)37頁(yè)（1）進(jìn)汽機(jī)構(gòu)節(jié)流損失ΔPo

閥門(mén)全開(kāi)時(shí)，ΔPo=(0.03~0.05)Po，通常取調(diào)整級(jí)噴嘴前Po'=0.95Po（2）排汽管中壓力損失ΔPc：對(duì)于本機(jī),認(rèn)為Pc'=Pc，即ΔPc=0（3）末級(jí)余速損失δhc2：本機(jī)取C2=70m/s（4）調(diào)整級(jí)效率調(diào)整級(jí)效率較低，而中間級(jí)效率較高。假定調(diào)整級(jí)ηri=70%而調(diào)整級(jí)后壓力Pa=5.88Mpa，作為初擬熱力過(guò)程線(xiàn)參數(shù)。可采取分段確定熱力過(guò)程線(xiàn)。（后邊壓力級(jí)數(shù)分配用）華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第10頁(yè)第10頁(yè)5．汽輪機(jī)總進(jìn)汽量初步估算

ΔD是考慮門(mén)桿漏汽及前軸封漏汽蒸汽量，（t/h）ΔD=ΔDl+ΔDv給定前軸封漏汽ΔDl=3.8t/h，門(mén)桿漏汽ΔDv=1.2t/h；華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第11頁(yè)第11頁(yè)6．調(diào)整級(jí)詳細(xì)熱力計(jì)算

共（1）~（34）項(xiàng)內(nèi)容畫(huà)出調(diào)整級(jí)熱力過(guò)程線(xiàn)和動(dòng)葉進(jìn)出口速度三角形華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第12頁(yè)第12頁(yè)7．壓力級(jí)比焓降分配及級(jí)數(shù)確定（1）第一壓力級(jí)平均直徑dmI確實(shí)定（檢驗(yàn)ln）（2）末級(jí)平均直徑確實(shí)定（給定dmz=1019.5mm）（3）確定壓力級(jí)平均直徑改變（4）壓力級(jí)平均直徑dm（平均）將BD線(xiàn)等分為m等分，取1、2、3……m-1點(diǎn)。為了減小誤差，提議>6。從圖中量出割斷長(zhǎng)度，求出平均直徑。dm（平均）=（AB+（1-1）+（2-2）+……+CD）/（m+1）*k，式中k為百分比尺。華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第13頁(yè)第13頁(yè)（5）壓力級(jí)平均比焓降Δht（平均）選取平均速比Xa（平均）=0.4367，則Δht（平均）=0.5*（π*dm（平均）*n/60/Xa（平均））^2（6）壓力級(jí)級(jí)數(shù)確實(shí)定Z

Z=(1+α)*Δht(p)/Δht（平均）式中Δht(p)--壓力級(jí)理想比焓降，α為重?zé)嵯禂?shù)，本機(jī)α=0.05，將Z取整。（7）各級(jí)平均直徑求取求取壓力級(jí)級(jí)數(shù)后，再將上圖中BD線(xiàn)段重新分為(Z-1)等分，在原確定平均直徑改變曲線(xiàn)上，求出各級(jí)平均直徑。華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第14頁(yè)第14頁(yè)焓降分配華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第15頁(yè)第15頁(yè)（8）各級(jí)比焓降分配依據(jù)求出各級(jí)平均直徑，選取對(duì)應(yīng)速比，求出各級(jí)理想比焓降ΔhtΔht=0.5*(π*dm*n/60/Xa)2為了便于比較和修正,普通以表格方式列出見(jiàn)表“見(jiàn)課程設(shè)計(jì)參考資料”P(pán)57頁(yè)，表2-16華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第16頁(yè)第16頁(yè)（9）各級(jí)比焓降修正在確定熱力過(guò)程線(xiàn)上逐層作出各級(jí)理想比焓降Δht，計(jì)算Δh。

Δh=(1+α)*Δht(p)-ΣΔht假如Δh較大時(shí)可平均分配給各級(jí)，很小時(shí)能夠加在末一、二級(jí)上。（10）檢驗(yàn)各抽汽點(diǎn)壓力值，是否符合要求，其誤差應(yīng)小于2%，假如相差太大，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整各級(jí)比焓降。（11）最終按照各級(jí)dm和Δht求出對(duì)應(yīng)各級(jí)速比Xa。注意末級(jí)計(jì)算，應(yīng)待末二級(jí)詳算后，依據(jù)末二級(jí)后壓力與排汽壓力來(lái)確定Δhtz和Xaz。華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第17頁(yè)第17頁(yè)8．壓力級(jí)詳細(xì)熱力計(jì)算

共（1）~（46）項(xiàng)內(nèi)容每個(gè)級(jí)都要算，依據(jù)熱力過(guò)程線(xiàn)確定狀態(tài)點(diǎn)華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第18頁(yè)第18頁(yè)（二）熱力計(jì)算數(shù)據(jù)匯總

提議按照步驟逐項(xiàng)列表形成各級(jí)數(shù)據(jù)匯總表，“見(jiàn)課程設(shè)計(jì)參考資料”P(pán)142頁(yè)附表1-8”1．在數(shù)據(jù)匯總表后計(jì)算整機(jī)內(nèi)功率Pi

Pi=ΣPis

2．機(jī)組各級(jí)有效比焓降之和ΣΔhi華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第19頁(yè)第19頁(yè)（三）整機(jī)相對(duì)內(nèi)效率核實(shí)及修正1．整機(jī)相對(duì)內(nèi)效率核實(shí) （1）計(jì)算效率ηri"ηri"=ΣΔhi/(Δhtmac)（2）計(jì)算誤差Δηri（與初選值比較）Δηri=ηri-ηri"華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第20頁(yè)第20頁(yè)2．修正方法（1）假如Δηri＜1%認(rèn)為計(jì)算結(jié)果滿(mǎn)足要求，無(wú)須修正（2）假如Δηri＞3%應(yīng)按照ηri'重新作熱力計(jì)算（3）假如1%＜Δηri＜3%，只需進(jìn)行通流尺寸修正，華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第21頁(yè)第21頁(yè)修正方法以下①總進(jìn)汽量修正：

3.6*PelDo1=─────────────*m+ΔD

(Δhtmac)'*ηri'ηgηm

②調(diào)整級(jí)修正Dg1=Do1-ΔDvK=Dg1/Dg則An1=K*An，ln1=K*ln，Ab1=K*Ab，lb1=K*lb③壓力級(jí)修正認(rèn)為前軸封漏汽量及回?zé)岢槠烤c總進(jìn)汽量成正比。所以，各壓力級(jí)An、Ab、ln和lb均以修正系數(shù)K修正。在熱力計(jì)算數(shù)據(jù)匯總表中，應(yīng)增加上述修正后值。④內(nèi)功率修正Pi1=K*Pi3．計(jì)算軸端功率PePe=Pi1*ηm發(fā)電機(jī)功率PelPel=Pe*ηg華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第22頁(yè)第22頁(yè)（四）繪制汽輪機(jī)通流部分圖

能夠參考同類(lèi)型機(jī)組，但應(yīng)依據(jù)以上計(jì)算出通流部分尺寸（包含dm、ln、lb等）繪制。華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第23頁(yè)第23頁(yè)華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第24頁(yè)第24頁(yè)提交材料—設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)編寫(xiě)要求1．設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)包含上述1到3項(xiàng)全部?jī)?nèi)容。其中調(diào)整級(jí)和第一壓力級(jí)，要寫(xiě)出詳細(xì)計(jì)算步驟和列表，其它各級(jí)只要列出數(shù)據(jù)計(jì)算匯總表即可。2．畫(huà)出汽輪機(jī)通流圖（只畫(huà)進(jìn)汽部分）。3．將各級(jí)動(dòng)葉出口速度三角形，按照一定百分比畫(huà)在同一張圖上。.4．畫(huà)出調(diào)整級(jí)和第一壓力級(jí)詳細(xì)熱力過(guò)程線(xiàn)，并標(biāo)出各個(gè)參數(shù)。5．畫(huà)出整機(jī)熱力過(guò)程線(xiàn)。6．此次設(shè)計(jì)總結(jié)。7．列出參考文件，參考資料。華北電力大學(xué)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)課件第25頁(yè)第25頁(yè)參考文件

[1]沈士一，莊賀慶，康松，龐立云.汽輪機(jī)原理.水利電力出版社，1992[2]馮慧雯主編，汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)參考資料.水利電力出版