雪慕冰汽轮机原理及运行汽轮机在变工况下工作.pptx

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1、11.工况：设计工况、额定工况、变动工况。变动工况：当外界负荷变动、蒸汽参数和转速变动，都是变动工况。2.研究变动工况的目的：了解汽轮机在不同工况下的效率变化，以设法使效率变化不多。了解汽轮机在不同工况下受力情况，保证机组安全。第1页/共59页2第一节第一节 喷嘴在变工况下的工作喷嘴在变工况下的工作渐缩喷嘴的变动工况及其流量网渐缩喷嘴的变动工况及其流量网缩放喷嘴的变工况及流量网（略）缩放喷嘴的变工况及流量网（略）第2页/共59页3一一 渐缩喷嘴的变动工况及其流量网渐缩喷嘴的变动工况及其流量网1.渐缩喷嘴的流量变化渐缩喷嘴的流量变化（1）当喷嘴前后压力比 时，（亚临界），流量为 （31）（2）当

2、喷嘴前后压力比 时，（临界）流量为临界流量 （32）上二式中：、喷嘴前压力、密度；、喷嘴后压力、临界压力；=压力比；喷嘴出口截面积。第3页/共59页4分析：对于式（分析：对于式（31）（1）当）当 、不变不变 时，时，G只与只与 （）有关；）有关；*当当 =，=1，则则 G=0；（A点）点）*当当 时，时，1，G 如图如图31之之AB所示；所示；*当当 =时，时，=，G 达临界值达临界值 （B点）点）*当当 时，时，G 保持临界流量不变，（保持临界流量不变，（BC）（2）当）当 、变为另一值变为另一值 、时，曲线为时，曲线为ABC。用椭圆代替流量曲线：（略）用椭圆代替流量曲线：（略）当初压不变

3、，对于任意一背压，当初压不变，对于任意一背压，通过渐缩通过渐缩喷嘴的喷嘴的流量为流量为：=0.648 (34)第4页/共59页54.4.当喷嘴前后参数同时变化时，其流量变化为：当喷嘴前后参数同时变化时，其流量变化为：由于温度比变化不大，则上式为：由于温度比变化不大，则上式为：（35a）5.当两种工况均为临界流量时当两种工况均为临界流量时，则则 =1，则式（，则式（35a）为）为 （36）或者或者 （36a）第5页/共59页66.流量网流量网前前面面所所讲讲流流量量曲曲线线ABC，每每一一工工况况对对应应一一根根曲曲线线，不不方方便便。为为了了扩扩大大适适应性，改用压力比、流量比作为坐标，作出流

4、量曲线。应性，改用压力比、流量比作为坐标，作出流量曲线。横坐标横坐标：相对背压相对背压，纵坐标纵坐标：流量比流量比。相对初压相对初压，最大初压最大初压，（37）则流量比为：则流量比为：根据前面所讲根据前面所讲椭圆方程椭圆方程：（38）根根据据上上式式作作图图(32)的的流流量量网网。图图中中，、三三个个中中只只要要已已知知其其中中的的二个，则可以求得第三个。然后用温度修正。二个，则可以求得第三个。然后用温度修正。第6页/共59页7作业与思考题：1、在设计工况下渐缩喷嘴前的蒸汽压力 =2.16MPa，温度 =350 ，喷 嘴后的压力 =0.589MPa，流量为3kg/s。若流量保持为临界值，则最

5、大背压（）可以为多少？若要流量减少为原设计值的1/3，则在初压、初温不变时，背压 应增高 至何值？又设背压维持为0.589MPa不变，则初压 应降低到何数值（假定初温不 变）才能使流量为原设计值的4/7？2、工况变动前，渐缩喷嘴的初压 =8.83MPa，初温 =500 ，背压 =4.9MPa，工况变动后，初压降为 =7.06MPa，背压降为 =4.413MPa。试用分析法和查流量网图解法确定工况变动前后通过喷嘴的流量比系数（温度变化忽略）。第7页/共59页8第二节第二节 级组压力与流量的关系级组压力与流量的关系级组前、后压力和流量的关系级组前、后压力和流量的关系弗留格尔公式的应用条件弗留格尔公

6、式的应用条件第8页/共59页9一一一一 级组前、后压力和流量的关系级组前、后压力和流量的关系级组前、后压力和流量的关系级组前、后压力和流量的关系1.级组中各级均未达临界工况级组中各级均未达临界工况：级组为流量相同的若干连续几级组成，根据第二节式（331），级组 中每一级均有 同样的关系存在。将其改写成设级内有Z级，则第一级：第9页/共59页10第二级：第Z级：各级相加得：这里，有 为常数，而温度比可看作不变，这样一来，有同理可得=所以经改写得：第10页/共59页11当忽略温度影响时，为 ：（3-37a）上式称为弗留格尔公式。对于凝汽式汽轮机来说，可把调节级之外的所有级看成一个级组，这样，级组前

7、后压力（、）相差很大，则 （338）（3-37）第11页/共59页12二二 弗留格尔公式的应用条件弗留格尔公式的应用条件1.通过同一级组各级的流量应相同；通过同一级组各级的流量应相同；对对于于凝凝汽汽机机组组，各各级级回回热热抽抽汽汽是是按按一一定定比比例例，可可不不考考虑虑其其影影响响，而而把把除除调调节节级之外的所有压力级看成一个级组。级之外的所有压力级看成一个级组。2.在不同工况下，组各级的面积应保持不变。而调节级是部分进汽，而且进在不同工况下，组各级的面积应保持不变。而调节级是部分进汽，而且进 汽汽度度要要发发生生变变化化，因因此此调调节节级级不不能能同同压压力力级级合合为为一一组组。

8、假假设设级级组组内内各各级级通通流流面积发生了相同程度的变化，则弗留格尔公式须作修正：面积发生了相同程度的变化，则弗留格尔公式须作修正：或者其中，面积变化之比。第12页/共59页13作业与思考题：1、已知某级组进汽压力 =3.0MPa，温度 =400 ，级组排汽压力 =0.12MPa，通过级组的流量G=36t/h。试求：当级组初温和背压不变，而流量减半时级组的初压 。2、已知某汽轮机级原设计在速度比 =0.495下工作，这时喷嘴中的理想焓降 =83.74kJ/kg，喷嘴出汽角 =14 。当工况改变时，喷嘴中的理想焓降减少一半（转速不变）。试计算当蒸汽进入叶片时，由于相对速度的大小和方向发生变化

9、，因而产生的撞击损失，并计算汽流进入动叶的动能。3、某汽轮机级设计条件下 =0.42，级的理想焓降 =104.67kJ/kg，级别的反动度 =0.05，工况改变后，=125.6kJ/kg，而圆周速度u 不变。试计算工况改变后的反动度 。第13页/共59页14第三节第三节 工况变动时汽轮机各级焓降的变化工况变动时汽轮机各级焓降的变化工况变动时各级比焓降的变化工况变动时各级比焓降的变化工况变动时，级内反动度的变化工况变动时，级内反动度的变化第14页/共59页15 根据第一章的讨论，级的理想焓降可近似写成 所以 （341）1.凝汽式汽轮机凝汽式汽轮机 根根据据前前面面的的讨讨论论可可知知，当当工工况

10、况变变动动时时，通通过过级级的的流流量量与与级级前前压压力力成成正比，即正比，即所以：第15页/共59页16上式表明，当工况变动时，凝汽式汽轮机各中间级前后压力比不变。这样，代入式（341）后，级的理想焓降不变。当然，级的速度比和级效率也不变。而级的内功率为：=B G （342）这就说明：在计算汽轮机各中间级的变动工况时，不需要逐级进行详细计算，只需求得各级前的压力，然后将热力过程曲线平移即可。而调节级和末级的变动工况，则要进行详细计算。2.2.背压式汽轮机背压式汽轮机如如果果背背压压式式汽汽轮轮机机最最后后一一级级达达临临界界，则则各各级级前前的的压压力力与与流流量量成成正正比比。其其焓降、

11、效率、反动度、功率的变化规律和凝汽式汽轮机各中间级一样。焓降、效率、反动度、功率的变化规律和凝汽式汽轮机各中间级一样。但但是是，背背压压式式汽汽轮轮机机的的末末级级一一般般不不会会达达临临界界，其其压压力力与与流流量量的的关关系系应应按按弗留格尔公式进行计算弗留格尔公式进行计算第16页/共59页17上式经变换后为：（343）同样有：上式中，、分别为某中间级前后压力和整机背压。对上式的两边同除以 得 （344）上式表明，当背压不变时，背压式汽轮机各级前压力与流量的关系按双曲线规律变化。离末级越远，越近于直线，如图3-17所示。第17页/共59页18从图上分析：从图上分析：对对于于背背压压式式汽汽

12、轮轮机机的的前前几几级级，当当工工况况偏偏离离设设计计值值不不远远时时，级级前前压压力力与与流流量量的的关关系系近近于于直直 线线；当当流流量量在在设设计计值值附附近近变变化化时时，可可认认为为各各中中间间级级焓焓降降不不变变，或变化很小或变化很小；当当流流量量变变化化较较大大时时，各各级级焓焓降降都都要要变变化化，并并且且最最后后一一、二级变化最大。二级变化最大。第18页/共59页19二二 级内反动度的变化级内反动度的变化1.级内反动度的变化级内反动度的变化 级级内内反反动动度度的的变变化化，不不仅仅影影响响效效率率，而而且且也也影影响响零零件件强强度度和和轴轴向向推推力力。经过讨论动叶通道

13、的流动情况之后，得出下面的结论。经过讨论动叶通道的流动情况之后，得出下面的结论。结论：当级的焓降 减小（速度比 增加）时，则反动度 增大；当级的焓降 增加（速度比 减小）时，则反动度 减小。并且，反动度的变化与原设计值大小有关，原设计值大，变化就小；相反，原设计值小，变化就大。2.反动度变化的计算反动度变化的计算 由于级的焓降由于级的焓降 变化引起反动度变化，通常用下式计算：变化引起反动度变化，通常用下式计算：当当 在很大范围内变化时，可用下式计算在很大范围内变化时，可用下式计算 （335）当当 在（在（-0.1 0.2）范围内变化时，可用下式计算）范围内变化时，可用下式计算 (3-36)第1

14、9页/共59页20作业与思考题：1、在设计工况下汽轮机的流量 =132.6t/h，调节级汽室压力 =1.67MPa。当流量变为 =90t/h，试问调节级汽室压力应为多少？若压力级结垢使通流面积减少5%，则调节级汽室压力又为多少？2、某级组在设计工况下调节级汽室压力 =40MPa，凝汽器压力 =0.006MPa。当负荷降低到76%额定负荷时，调节级汽室压力为多少？此时，凝汽器压力降到 =0.005MPa。第20页/共59页21第四节第四节 汽轮机的调节方式和调节级的变动工汽轮机的调节方式和调节级的变动工况况 节流调节节流调节 旁通调节旁通调节 喷嘴调节喷嘴调节 调节级的变工况调节级的变工况 滑压

15、调节滑压调节第21页/共59页22 汽轮机汽轮机的内功率为：的内功率为：=B 当当初初参参数数不不变变或或变变化化不不大大时时，汽汽轮轮机机的的内内功功率率就就取取决决于于进进汽汽量量 的的大大小小。因因此此，对对汽汽轮轮机机的的功功率率进进行行调调节节，主主要要是是对对进进汽汽量量进进行行调调节节。常常用用的的调调节方式有：节方式有：节流调节节流调节、旁通调节旁通调节、喷嘴调节喷嘴调节、变压调节变压调节。一一 节流调节节流调节节节流流调调节节：这这种种调调节节方方式式就就是是用用一一个个（或或两两个个）调调节节阀阀对对进进入入汽汽轮轮机机的的全全部部进进汽汽量量 进进行行调调节节。当当功功率

16、率增增加加时时，开开大大调调节节阀阀的的开开度度（L）。在在额额定定工工况况下下，全全开开（L=1）。当当功功率率减减小小时时，关关小小调调节节阀阀的的开开度度（L），进进入入汽汽轮轮机机的的全全部部进进汽汽量量都都受受到到节节流流作作用用。当当机机组组功功率率变变化化时时，流流量量和和焓降都要变化。如图焓降都要变化。如图319、3-20所示。所示。节流调节的热力过程曲线节流调节的热力过程曲线（图图320）；）；第22页/共59页233.节流调节的效率节流调节的效率 蒸汽经节流之后，焓值不变压力降低（蒸汽经节流之后，焓值不变压力降低（降到降到 ），节流后的内效率为：），节流后的内效率为：=(3

17、4-3)式中，式中，通流部分的相对内效率；通流部分的相对内效率；调节阀的节流效率，为部分开启和全开时理想焓降之比。调节阀的节流效率，为部分开启和全开时理想焓降之比。节流效率曲线节流效率曲线（图（图3-21）（根据曲线分析）（根据曲线分析）第23页/共59页24二二 旁通调节旁通调节1.1.旁通调节有外旁通调节和内旁通调节（图旁通调节有外旁通调节和内旁通调节（图3 32222）。）。2.2.旁通旁通调节的工作原理调节的工作原理：当当发经济功率发经济功率时，调节阀时，调节阀2全开，旁通阀全开，旁通阀3、4关闭。相当于节流调节；关闭。相当于节流调节；1.当当过负荷过负荷时，调节阀时，调节阀2全开，旁

18、通阀部分开启。由于后几级有较大的通流全开，旁通阀部分开启。由于后几级有较大的通流 面积，可以多进汽、多作功；面积，可以多进汽、多作功；过负荷时，通过旁通阀部分的蒸汽有节流损失，旁通阀不能全开，效过负荷时，通过旁通阀部分的蒸汽有节流损失，旁通阀不能全开，效 率有所降低；率有所降低；当当开旁通阀时开旁通阀时，旁通室压力升高，旁通级焓降减小，速度比增大，功率，旁通室压力升高，旁通级焓降减小，速度比增大，功率 减小，效率降低。减小，效率降低。第24页/共59页253.旁旁通通调调节节汽汽轮轮机机的的变变工工况况曲曲线线（图323）图323a 压力与流量的关系。OA为调节阀后（第一级前）的压力随流量的变

19、化情况。全开时，流量为 ，压力为 ；OB为旁通室的压力变化情况。当流量为 ，压力为 ；过负荷时，流量增加，压力 升高。图323b为流量的变化曲线：当流量从0 时，流量为oa，在 时达a；过负荷时，旁通级流量呈双曲线减少。第25页/共59页264.旁通调节的热力过程曲线旁通调节的热力过程曲线（图324）当旁通阀投入后，其热力过程曲线如图324所示：其中，通过调节阀进入旁通级的流量，过程线为01线，终焓为 ，有效焓降为 =-，为通过旁通阀进入旁通室的流量，混合后的压力为 ，终焓为 ，而混合后的焓值为 注意：（1）不能太小，因旁通阀开启后，压力 升高，温度 升高。为了冷 却旁通级，必需有一定流量通过

20、旁通级组，以带走热量；（2）旁通调节不能独立使用，只能联合使用。5.内旁通内旁通 这种调节方式和喷嘴调节联合使用。需要过负荷时，打开内旁通阀，使调节级后的蒸汽进入某中间作功。第26页/共59页27三三 喷嘴调节喷嘴调节 这是一种应用最广泛的调节方式。每一个调节阀控制一组喷嘴组。中小型机组一般有47个调节阀，大型机组一般有46个调节阀。在这种调节方式中，机组运行时，只有一组喷嘴的蒸汽受到节流作用，节流损失小。第四调节阀一般是在过负荷时（或者在初参数降低而要求发额定负荷时）才使用。图3_25第27页/共59页28四四 调节级的变工况调节级的变工况先假定：（先假定：（1）调节级的反动度调节级的反动度

21、 =0，则，则 =；各阀无重叠度。；各阀无重叠度。1.调调 节节 级级 的的 热热 力力 过过 程程 曲曲 线线(图图3-25,图图3-26）：在某一工况下，第一、二阀全开，阀后压力为在某一工况下，第一、二阀全开，阀后压力为 =；第三阀部分开启，第三阀部分开启，阀后压力为阀后压力为 ，流量为亚临界，流量为亚临界，点点n之后，之后，）；）；（3）喷嘴组后的压力：）喷嘴组后的压力：；（4）亚临界流动。）亚临界流动。第四阀开启过程第四阀开启过程：L4=01.0时，时，过负荷，亚临界流动。，过负荷，亚临界流动。调节级的焓降变化：调节级的焓降变化：从从图图327a可可见见，随随着着流流量量增增加加，压压

22、差差（-）是是逐逐渐渐减减少少的的，焓焓降降也也是是逐逐渐渐减减少少的的。相相反反，则则压压差差（-）和和焓焓降降也也是是逐逐渐渐增增加加的的。特特别别是是第第一一调调节节阀阀全全开开而而第第二二阀阀还还未未开开启启之之时时，焓焓降降最最大大，压压差（差（-）最大，是）最大，是调节级的最危险工况调节级的最危险工况。调节级后的变化较大，不能忽略，在计算时应修正；调节级后的变化较大，不能忽略，在计算时应修正；第34页/共59页35调节级的效率曲线：调节级的效率曲线：在前面的讨论中，就可以求得在前面的讨论中，就可以求得任意流量下通过各阀的流任意流量下通过各阀的流量、阀后压力、级后压力、量、阀后压力、

23、级后压力、各组喷嘴的焓降。这样就各组喷嘴的焓降。这样就可以求得整个调节级的效可以求得整个调节级的效率。如图率。如图328 所示的效所示的效率曲线率曲线 0-a-b-c-d，曲线曲线呈波折状呈波折状。原因在于各阀。原因在于各阀在开启过程中有节流存在在开启过程中有节流存在。第35页/共59页36五五 滑压调节滑压调节1.电网负荷变化问题：电网负荷变化问题：峰谷差问题；电网调峰：水电，抽水蓄能，火电。峰谷差问题；电网调峰：水电，抽水蓄能，火电。而火电调峰办法：（而火电调峰办法：（1）低负荷运行；（）低负荷运行；（2）两班制启停。）两班制启停。2.滑压运行：滑压运行：对于调峰机组，启停频繁，负荷变化大

24、。为了适应这一特点，对于调峰机组，启停频繁，负荷变化大。为了适应这一特点，通常采用滑压运行。根据外界负荷变化情况，调整通常采用滑压运行。根据外界负荷变化情况，调整燃烧量燃烧量和和给水压给水压力力，使锅炉出口蒸汽压力变化，而温度不变。汽轮机调节阀全开，使锅炉出口蒸汽压力变化，而温度不变。汽轮机调节阀全开，没有节流损失。没有节流损失。第36页/共59页373.滑压运行的特点：提高了部分负荷下的经济性:(1)调节阀全开，无节流损失；(2)变速给水泵，减少厂用电；(3)提高了末级的干度，减少了湿汽损失；提高了机组运行的可靠性和负荷的适应性。4.滑压运行的方式：纯滑压运行：节流滑压运行：机组稳定运行时，

25、调节阀有一定余量；降负荷时，采用滑压运行；升负荷时，采用定压运行。复合滑压运行：高负荷时，定压运行；中间负荷时，变压运行；低负荷时，定压运行。第37页/共59页38第五节第五节 凝汽式汽轮机的工况图凝汽式汽轮机的工况图节流调节凝汽式汽轮机的工况图节流调节凝汽式汽轮机的工况图喷嘴调节凝汽式汽轮机的工况图喷嘴调节凝汽式汽轮机的工况图旁通调节凝汽式汽轮机的工况图旁通调节凝汽式汽轮机的工况图蒸汽量调节方式的比较和选择蒸汽量调节方式的比较和选择第38页/共59页39 工况图：汽轮机功率与汽耗量的关系曲线汽耗特性。一一 节流调节凝汽式汽轮机的工况图：节流调节凝汽式汽轮机的工况图：1.功率与流量的关系：而汽

26、轮机的功率可分为两部分：（1）有效功率 ；（2）克服机械损失 耗功 ；而汽轮机的内效率（）等于汽轮机通流部分的内效率（）与调节阀节流效率的乘积（=）。当负荷变化不大时，可认为效率（、）近似不变。另外，当转速一定时，机械损失 为常数，则上式可写出：（351）第39页/共59页402.工况图工况图图图339表表示示汽汽轮轮机机D、d、与与功功率率（）的的关关系系：随随着着功功率率（）的的增增加加，流流量量D、效效率率 增增加加，汽汽耗耗率率 减减少少，空空载载汽汽耗耗量量（）不不变变。D近似直线。近似直线。式中，汽耗微增率，即每增加单位功率所需增加的汽耗量；空载汽耗量，=，通常为（0.050.1）

27、Do。=第40页/共59页41二二 喷嘴调节喷嘴调节凝汽式汽轮机的凝汽式汽轮机的工况图：工况图：1.1.喷喷嘴嘴调调节节凝凝汽汽式式汽汽轮轮机机的的工工况况图图 如如图图340340所所示示。由由于于喷喷嘴嘴调调节节汽汽轮轮机机的的效效率率曲曲线线呈呈波波折折形形，所所以以汽汽耗耗率率和和电电效效率率曲曲线线也也呈呈波波折折形形。由由于于重重叠叠度度的的原原因因，汽汽耗耗量量与与功功率率的的关关系系近近似似为为一一直直线线（ABCABC）。其其中中B B点点对对应应额定负荷，额定负荷，BCBC为过负荷。为过负荷。2.汽耗特性方程：汽耗特性方程：当功率小于经济功率时，当功率小于经济功率时，当功率

28、大于经济功率时，当功率大于经济功率时，式中，式中，过负荷时的汽耗过负荷时的汽耗微增率。微增率。当大于额定负荷当大于额定负荷 时，时，下降，下降，。图340图341第41页/共59页42三三 旁通调节凝汽式汽轮机的工况图：旁通调节凝汽式汽轮机的工况图：1.旁旁通通调调节节凝凝汽汽式式汽汽轮轮机机的的D、d、与与功功率率（）的的关关系系 如如图图342所示。在设计功率时，效率最高；当旁通阀投入后效率降低。所示。在设计功率时，效率最高；当旁通阀投入后效率降低。2.汽耗特性方程汽耗特性方程：(1）当功率小于经济功率时，）当功率小于经济功率时，(2）当功率大于经济功率时，）当功率大于经济功率时，第42页

29、/共59页43四四蒸汽量调节方式的比较和选择：蒸汽量调节方式的比较和选择：1.调节方式的选择：调节方式的选择：（1）承担基本负荷的机组：要求效率高，多采用节流调节和单列级作调）承担基本负荷的机组：要求效率高，多采用节流调节和单列级作调 节级的喷嘴调节方式；节级的喷嘴调节方式；（2）承担尖峰负荷的机组：要求负荷适应性好，当工况变动时效率）承担尖峰负荷的机组：要求负荷适应性好，当工况变动时效率 变化不大，常选用双列级作调节级的喷嘴调节方式。变化不大，常选用双列级作调节级的喷嘴调节方式。（3）背压机：采用喷嘴调节方式。）背压机：采用喷嘴调节方式。第43页/共59页442.2.调节级焓降大小的选用：调

30、节级焓降大小对机组经济性影响很大，图345345表示功率相同的两台机组，在设计工况下，调节级焓降大小不同，在工况变动时，级后压力与流量的关系。设计工况下，调节级焓降大（），流量减小时焓降变化（）小；设计工况下，调节级焓降小（），流量减小时焓降变化（）大；承担基本负荷的机组，运行时，负荷变化不大，则调节级焓降应取小些,以求较高的效率；承担尖峰负荷的机组，运行时，负荷变化大，则调节级焓降应取大些（双列级），使之在工况变动时，调节级焓降变化不大，效率变化不大。第44页/共59页45第六节第六节 变工况时汽轮机轴向推力的变化变工况时汽轮机轴向推力的变化蒸汽流量（或负荷）改变时轴向推力的变化蒸汽流量（或

31、负荷）改变时轴向推力的变化1.凝气式汽轮机轴向推力的变化凝气式汽轮机轴向推力的变化2.背压式汽轮机轴向推力的变化背压式汽轮机轴向推力的变化特殊工况下轴向推力的变化特殊工况下轴向推力的变化第45页/共59页46 级的轴向推力的大小取决于几前后压力差和反动度。因此级的轴向推力的变化可近似表示为：式中，。1.1.凝汽式汽轮机轴向推力的变化：凝汽式汽轮机轴向推力的变化：（1）对于节流调节凝汽式汽轮机：除了最末一、二级外，各级焓降和反动度近似不变，可导出轴向推力与功率（流量）成正比；但最末一、二级焓降和反动度要变化，但对总推力影响不大。因此，最大轴向推力发生在最大功率时；（2）对于喷嘴调节凝汽式汽轮机：

32、在工况变动时，压力级焓降和反动度近似不变，可导出轴向推力与功率（流量）成正比；而调节级的轴向推力变化复杂，但对总的轴向推力影响不大。因此，最大轴向推力发生在最大功率时。第46页/共59页472.背压式汽轮机轴向推力的变化：背压式汽轮机轴向推力的变化：（1）调节级的轴向推力变化同上；调节级的轴向推力变化同上；（2）压力级）压力级的轴向推力不与流量成正比，最大轴向推力发生在中间负荷。的轴向推力不与流量成正比，最大轴向推力发生在中间负荷。二二 特殊工况下轴向推力的变化特殊工况下轴向推力的变化1.新蒸汽温度降低新蒸汽温度降低2.水冲击水冲击3.负荷突增负荷突增4.甩负荷甩负荷2.叶片结垢叶片结垢第47

33、页/共59页48第七节第七节 蒸汽初终参数的波动对经济性的影响蒸汽初终参数的波动对经济性的影响初温、背压不变，初压变化对功率的影响初温、背压不变，初压变化对功率的影响初压、背压不变，初温变化对功率的影响初压、背压不变，初温变化对功率的影响初压、初温不变，背压变化对功率的影响初压、初温不变，背压变化对功率的影响第48页/共59页49 工况变动时，除流量变化之外，汽轮机的初终参数也有变动。当初终参数变化超过一定范围后，不仅影响机组的经济性，对机组的安全也会有影响。一一 初温、背压不变，初压变化对功率的影响初温、背压不变，初压变化对功率的影响蒸汽初压的变化，将会引起进汽量、理想焓降和内效率的变化。汽

34、轮机 的内功率为：（378）当初压变化不大时，汽轮机的内功率变化为：（379）第49页/共59页501.当初压变化而调节阀开度不变，当初压变化而调节阀开度不变，对式（对式（379）的各项进行简化、推导可得：）的各项进行简化、推导可得：（383）上式两边同除以式（378）得相对值：（383a）上式表明，当初温、背压不变时，功率变化量（）正比于初压改变量（），而背压越高，初压对功率的影响就越大，即对背压机影响更大。如图358所示，在不同背压下，功率增加与初压的关系。图358第50页/共59页512.2.初压（初压（）变化，保持流量（）变化，保持流量（D D）不变）不变1.对对于于喷喷嘴嘴调调节节汽

35、汽轮轮机机来来说说：初初压压（）变变化化，保保持持流流量量（D）不不变变，则则必必需需改改变变调调节节阀阀的的开开度度。若若忽忽略略节节流流损损失失，则则功功率率要要改改变变，这这种种功功率率要要改变是焓降变化所引起的，这样式（改变是焓降变化所引起的，这样式（383）变为）变为 （384）或者或者 （384a）1.对对于于节节流流调调节节汽汽轮轮机机来来说说，当当初初压压（）变变化化，流流量量（D）不不变变，必必需需改改变变调调节节阀阀的的开开度度，则则第第一一级级前前的的压压力力不不变变。因因此此，理理想想焓焓降降不不变变。初初压变化不会引起功率变化，但有节流损失。压变化不会引起功率变化，但

36、有节流损失。2.对对于于中中间间再再热热机机组组，初初压压（）变变化化只只会会对对高高压压缸缸起起作作用用。而而高高压压缸缸的的功率一般只占总功率的功率一般只占总功率的1/41/3，对功率影响不大。，对功率影响不大。第51页/共59页523.3.初压（初压（）变化，要求功率（）变化，要求功率（）不变，则流量要变化）不变，则流量要变化 所以：所以：（385）或者或者 （385a）上上式式表表明明，当当上上升升，理理想想焓焓降降增增加加，效效率率 提提高高，流流量量D减减少少。当当忽忽略略效效率率变化时，上式为：变化时，上式为：（386）第52页/共59页53二二 初压、背压不变，初温变化对功率的

37、影响初压、背压不变，初温变化对功率的影响当当初初温温在在一一定定范范围围内内变变化化时时，要要影影响响功功率率；初初焓焓变变化化，也也会会影影响响蒸蒸汽汽在在锅锅炉内的吸热量炉内的吸热量Q。1.1.蒸汽总吸热量蒸汽总吸热量Q Q不变不变这时，功率为这时，功率为 当初温变化时，理想焓降当初温变化时，理想焓降 、初焓、初焓 和效率和效率 都要变化。都要变化。对上式进行推导得：对上式进行推导得：（390）第53页/共59页542.调节阀的开度不变调节阀的开度不变这种情况下，初温变化对功率的影响为：这种情况下，初温变化对功率的影响为：其中，其中，。3.流量保持不变流量保持不变 这种情况下，初温变化对功

38、率的影响为：这种情况下，初温变化对功率的影响为：（初温变化对机组安全的影响初温变化对机组安全的影响：初初温温变变化化对对机机组组安安全全的的影影响响，主主要要对对主主汽汽阀阀、调调节节阀阀、调调节节级级的的影影响响，引起较大的热应力引起较大的热应力。第54页/共59页55三三 初压、初温不变，背压变化对功率的影响初压、初温不变，背压变化对功率的影响 背压变化对汽轮机的影响主要在末级。为了方便，假定在设计工况下，末级级后压力为临界压力（）。工况变化后有两种情况：（1）末级级后压力由临界压力（）上升；（2）末级级后压力由临界压力（）下降。通常，=320 m/s，k=1.13，=1.012，所以，1

39、.1.背压由临界压力（背压由临界压力（）上升）上升当当背背压压由由临临界界压压力力（）上上升升到到 时时，（1）级级的的焓焓降降（）减减少少；（2）余余速速损损失失改改变变；（3）级级效效率率改改变变；（4）凝凝结结水水温温度度改改变变。这这四四方方面都活引起功率变化，最后可得：面都活引起功率变化，最后可得：（3100）第55页/共59页56对于凝汽机组，为常数（370m/s），、u 、k、为定值，则由上式可得单位流量的功率增量（）只与压力比（）有关。=f ()(3-101)结合式（395），有 （3-102）因此，根据不同的()，就可以算出相应的功率增量（）。2.2.背压由临界压力（背压由临

40、界压力（）下降：）下降：当当背背压压由由临临界界压压力力（）下下降降时时，使使汽汽流流在在动动叶叶的的斜斜切切部部分分膨膨胀胀，反反动动度度增增加加，发发生生偏偏转转，变变成成（+）。对对喉喉部部前前的的流流动动没没有有影影响响。因因此此，功功率率变变化化只只是是由由于于 的的大大小小和和方方向向改改变变所所引引起起的的，经经过过推推导导可可得得：对对于于一一定定机机组组，当当背背压压由由临临界界压压力力（）下下降降时时，所所引引起起单单位位流流量的功率变化量的功率变化为：为：和式（3102相同第56页/共59页573.通用曲线通用曲线 从从以以上上分分析析，当当背背压压变变动动时时，单单位位

41、蒸蒸汽汽流流量量的的功功率率变变化化均均与与（）有有关关。为为了了方方便便，将将上上述述两两种种情情况况绘绘成成统统一一的的曲曲线线。这这条条曲曲线线具具有有通通用用性性，如如图图366所所示示：BA线线，按按背背压压上上升升的的情情况况绘绘制制，BD线线，按按背背压压下下降降的的情情况况绘绘制制；C 点点对对应应喷喷嘴嘴斜斜切切部部分分刚刚好好用用完完的的极极限限状状态态。从从C点点起，再继续降低背压，功率不再增加。起，再继续降低背压，功率不再增加。在在BA段，段，功，功 率呈直线下降；率呈直线下降；在在BC段，段，功，功 率增加，到率增加，到C 点点 为止，其后不再增加。为止，其后不再增加。第57页/共59页58作业与思考题：作业与思考题：1、某中压汽轮机新蒸汽参数 =3.5MPa，=435 ，凝汽器压力 =0.0049MPa。为了利用循环水供暖，将凝汽器压力提高至 =0.06MPa。若流量与设计工况相同，整个装置的相对电效率由原工况的 =0.8降为0.66，则汽轮机的功率将减少多少倍？（不计回热抽汽）。2、初参数为 =8.83MPa，=480 ，背压 =1.08MPa的汽轮机，设计工况下的相对内效率 =0.8。试计算蒸汽初温每改变1 时所引起功率相对增量 。另外，当温度升高到500 时，功率相对增量又为多少？第58页/共59页59感谢您的观看！第59页/共59页