多級(jí)汽輪機(jī)22226

2 1多級(jí)汽輪機(jī)的特點(diǎn) 多級(jí)汽輪機(jī)是提高機(jī)組功率和效率 實(shí)現(xiàn)抽汽回?zé)岷椭虚g再熱的必然結(jié)果 性能特點(diǎn)循環(huán)效率提高蒸汽參數(shù)提高 焓降增大 實(shí)現(xiàn)抽汽回?zé)岷椭虚g再熱 相對(duì)內(nèi)效率提高合理分配各級(jí)焙降使之在最佳速比附近工作 大多數(shù)級(jí)的余速得到利用 平均焓降減小 可使級(jí)的平均直徑減小 提高葉片高度 因存在重?zé)岈F(xiàn)象 前級(jí)產(chǎn)生的損失部分地被下級(jí)利用 單位功率的投資減小 重?zé)岷椭責(zé)嵯禂?shù)在水蒸汽的焓 熵圖上 等壓線沿熵增方向逐漸擴(kuò)張 即 2 1多級(jí)汽輪機(jī)的特點(diǎn) 等壓線間的理想焓降隨熵增而增大 這種由熵增損失產(chǎn)生的各級(jí)理想焓降之和大于整機(jī)理想焓降的現(xiàn)象稱為多級(jí)汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象 重?zé)嵯禂?shù)a 各級(jí)理想焓降之和大于整機(jī)理想焓降的增量與整機(jī)理想焓降的比 即重?zé)崂檬且造卦鰮p失為代價(jià) 只是利用了上級(jí)損失中的部分能量 即減小上級(jí)損失產(chǎn)生的影響 但總的結(jié)果機(jī)組的次序是下降的 由于級(jí)的焓降決定于最佳速比 在計(jì)及重?zé)岷?整機(jī)的級(jí)數(shù)增多 多級(jí)汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作特征蒸汽在多級(jí)汽輪機(jī)中膨脹作功 壓力和溫度降低 比容增大 導(dǎo)致沿蒸汽膨脹流程的通流面積增大 使汽輪機(jī)通流部分的結(jié)構(gòu)和工作特征沿蒸汽流程發(fā)生很大變化 沿蒸汽流程平均直徑和葉片高度 2 1多級(jí)汽輪機(jī)的特點(diǎn) 增大 反動(dòng)度呈逐級(jí)增大勢態(tài) 蒸汽比容的減小 漏汽損失的相對(duì)比例呈逐級(jí)下降 葉片的增長 二次流損失呈下降趨勢 但葉型損失相對(duì)增大 對(duì)中間再熱機(jī)組 漏汽及二次流損失較大 加上調(diào)節(jié)級(jí)部分進(jìn)汽 高壓缸效率最低 中壓缸的工況較好 故效率最高 2 1多級(jí)汽輪機(jī)的特點(diǎn) 2 2進(jìn)排汽損失和機(jī)組性能評(píng)價(jià) 2 2 1系統(tǒng)特征新蒸汽經(jīng)電動(dòng)主汽門 自動(dòng)主汽門和調(diào)節(jié)汽門進(jìn)入汽輪機(jī) 膨脹作功后由高壓缸排汽回到鍋爐再熱器中加熱 經(jīng)中壓主汽門和中壓調(diào)節(jié)汽門到中 低壓缸中繼續(xù)膨脹作功 再由低壓排汽口排向凝汽器 蒸汽在汽輪機(jī)本體之外流道中的流動(dòng)必然產(chǎn)生損失 將使機(jī)組的效率下降 這些損失歸結(jié)為進(jìn)汽損失和排汽損失兩部分 主要特征是汽流的沿程摩擦 轉(zhuǎn)向和渦流損失三方面 2 2 2進(jìn)汽損失蒸汽的進(jìn)汽機(jī)構(gòu)通道上流動(dòng)過程簡化為絕熱等焓過程 進(jìn)汽損失定義為由進(jìn)汽機(jī)構(gòu)流動(dòng)損失所產(chǎn)生的整機(jī)理想焓降減小的部分 為計(jì)算方便 通常用壓損占新汽壓力的百分?jǐn)?shù)來表示 損失的大小取決于汽流速度和主汽門及調(diào)門的空氣特性 對(duì)高壓進(jìn)汽部分 壓損 2 2進(jìn)排汽損失和機(jī)組性能評(píng)價(jià) 對(duì)于再熱管道及再熱器 壓損 2 2 3排汽損失排汽部分通常做成蝸殼擴(kuò)散式 并內(nèi)裝導(dǎo)流環(huán) 盡可能使排汽的余速動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?補(bǔ)償流動(dòng)產(chǎn)生的損失 排汽管內(nèi)的流動(dòng)主要表現(xiàn)為流動(dòng)壓降損失 動(dòng)能損失轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎徒邓贁U(kuò)壓 排汽損失通常用汽輪機(jī)未級(jí)動(dòng)葉出口靜壓與凝汽器喉部靜壓差表示 由能量平衡得排汽總損失進(jìn)入凝汽器的蒸汽動(dòng)能和排汽通道的流動(dòng)壓力損失 即靜壓恢復(fù)系數(shù)排汽通道出口 進(jìn)口靜壓差與末級(jí)動(dòng)葉出口蒸汽動(dòng)能之比 即 2 2進(jìn)排汽損失和機(jī)組性能評(píng)價(jià) 能量損失系數(shù)排汽通道總損失與末級(jí)動(dòng)葉出口蒸汽動(dòng)能之比 即 由可知 當(dāng) 回收壓頭正好補(bǔ)償流動(dòng)損失壓頭 當(dāng) 余速動(dòng)能全部轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓頭 當(dāng) 部分汽流動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?當(dāng) 擴(kuò)壓回收的壓力不足以彌補(bǔ)沿程阻力損失 2 2進(jìn)排汽損失和機(jī)組性能評(píng)價(jià) 2 2 4性能評(píng)價(jià)指標(biāo)汽輪機(jī)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)分絕對(duì)效率和相對(duì)效率兩種 以整機(jī)理想焓降為基礎(chǔ)的效率是相對(duì)效率 而以單位質(zhì)量蒸汽在熱力循環(huán)中所吸收熱量為基礎(chǔ)的效率是絕對(duì)效率 相對(duì)效率又分整機(jī)相對(duì)內(nèi)效率和缸相對(duì)內(nèi)效率相對(duì)內(nèi)效率有效焓降與理想焓降之比 絕對(duì)內(nèi)效率有效焓降與循環(huán)吸熱量之比 循環(huán)熱效率理想焓降與循環(huán)吸熱量之比 顯然 提高絕對(duì)內(nèi)效率的途徑是增大循環(huán)熱效率和相對(duì)內(nèi)效率 機(jī)械效率汽輪機(jī)軸端輸出功率與內(nèi)功率之比 2 2進(jìn)排汽損失和機(jī)組性能評(píng)價(jià) 2 2進(jìn)排汽損失和機(jī)組性能評(píng)價(jià) 機(jī)械效率描述了軸承摩擦 主油泵等的功率消耗 發(fā)電機(jī)效率發(fā)電機(jī)功率輸出與汽輪機(jī)軸端功率之比 發(fā)電機(jī)損失主要是機(jī)械損失 機(jī)械摩擦和風(fēng)扇功耗 和電氣損失 勵(lì)磁功耗 鐵損 銅損 汽輪發(fā)電機(jī)組相對(duì)電效率汽輪發(fā)電機(jī)組絕對(duì)電效率汽耗率機(jī)組發(fā)出1KW h電量所消耗的蒸汽量 用下式表示汽耗率并不能完整地表示機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)劣 回?zé)岢槠麢C(jī)組的汽耗率大于非回?zé)岢槠麢C(jī)組 但前者的循環(huán)效率高于后者 熱耗率機(jī)組發(fā)出1KW h電量所消耗的熱量 用下式表示 2 2進(jìn)排汽損失和機(jī)組性能評(píng)價(jià) 對(duì)中間再熱機(jī)組 煤耗率機(jī)組發(fā)出1KW h電量所消耗的標(biāo)煤量 標(biāo)準(zhǔn)煤g KW h 1kg標(biāo)準(zhǔn)煤發(fā)熱量為7000Kcal 發(fā)電煤耗 供電煤耗 2 3多級(jí)汽輪機(jī)的軸向力及其平衡 2 3 1軸向力的計(jì)算轉(zhuǎn)子上的軸向推力包括作用在動(dòng)葉上汽流力和壓差力 葉輪兩側(cè)的壓差力和轉(zhuǎn)子凸肩上壓差力三個(gè)方面 動(dòng)葉上的軸向力動(dòng)葉上的汽流力正比于流量和級(jí)的反動(dòng)度及動(dòng)葉的有效作用面 即 其中葉輪上的軸向力壓力反動(dòng)度動(dòng)葉前后壓差與級(jí)壓差的比值 在h s圖上 同一壓差的焓降隨壓力降低而增大 故壓力反動(dòng)度小于焓降反動(dòng)度 用焓降反動(dòng)度替代壓力反動(dòng)度計(jì)算軸向偏于安全 葉輪上的軸向力決定于葉輪兩側(cè)的壓差 而壓差的大小決定于隔板漏汽 平衡孔漏汽和葉根漏汽的平衡 以及動(dòng)葉根部 2 3多級(jí)汽輪機(jī)的軸向力及其平衡 汽流產(chǎn)生的抽汽效應(yīng)和葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的泵浦效應(yīng) 三者的流量決定于隔板與葉輪空間的壓力 葉輪反動(dòng)度漏汽量計(jì)算隔板漏汽量計(jì)算按汽封漏汽計(jì)算公式計(jì)算 平衡孔漏汽量計(jì)算采用不可壓縮流體的流量計(jì)算公式計(jì)算 2 3多級(jí)汽輪機(jī)的軸向力及其平衡 其中 動(dòng)葉根部漏汽量按不可壓縮流體流量計(jì)算公式計(jì)算 即動(dòng)葉根部軸向間隙靜壓 抽汽 泵浦效應(yīng)的等效壓差 抽汽效應(yīng) 噴嘴中流出的高速汽流在葉根處對(duì)隔板與葉輪間腔室內(nèi)的蒸汽產(chǎn)生抽吸作用 其效應(yīng)相當(dāng)于增大腔室中的壓力 抽汽效應(yīng)反動(dòng)度抽汽效應(yīng)產(chǎn)生的壓差與級(jí)壓差的比值泵浦 pumping 效應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)的葉輪帶動(dòng)周圍蒸汽旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 離心力使部分蒸汽產(chǎn)生指向葉根的徑向運(yùn)動(dòng) 增大了葉根兩側(cè)的壓差 泵浦效應(yīng)反動(dòng)度泵浦效應(yīng)產(chǎn)生的壓差與級(jí)壓差的比值 2 3多級(jí)汽輪機(jī)的軸向力及其平衡 從而有即通過流量平衡求得 2 3 2軸向推力的平衡軸向推力的平衡主要由蒸汽膨脹的對(duì)稱反流布置和設(shè)置平衡活塞實(shí)現(xiàn)的 對(duì)于沖動(dòng)式為主的汽輪機(jī) 因葉輪兩側(cè)的壓差較小 通常采用高 中壓缸對(duì)置 低壓缸雙分流布置基本上平衡軸向推力 其余部分由推力軸承來承擔(dān) 對(duì)反動(dòng)式機(jī)組 高 中壓缸轉(zhuǎn)子采用鼓式結(jié)構(gòu) 減小葉輪的軸向推 除采用高 中壓對(duì)置布置外 還在高 中壓缸轉(zhuǎn)子上增設(shè)平衡活塞 減小轉(zhuǎn)子上的凈軸向推力 2 3多級(jí)汽輪機(jī)的軸向力及其平衡 2 4軸封及軸封系統(tǒng) 軸封 在汽缸兩端轉(zhuǎn)子穿出處 轉(zhuǎn)子與汽缸間的汽封 作用是減小漏汽損失 防止蒸汽外逸和空氣內(nèi)漏 汽輪機(jī)中汽封有隔板汽封 葉根及葉頂汽封 軸端汽封和門桿汽封 主要型式 曲徑式汽封 平齒汽封 蜂窩式 2 4 1工作原理和計(jì)算原理蒸汽在汽封中的流動(dòng)當(dāng)作絕熱等焓過程 蒸汽在流經(jīng)汽封片時(shí)節(jié)流加速 然后在腔室中產(chǎn)生渦流 將汽流動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?隨壓力降低 蒸汽比容增大 故對(duì)相同結(jié)構(gòu)的汽封 汽流速度是逐級(jí)增大 又因膨脹后焓值變小 音速降低 因此在汽封中如果出現(xiàn)超臨界流動(dòng) 只能在最后一個(gè)汽封片處出現(xiàn) 漏汽量計(jì)算漏汽量計(jì)算分亞臨界和超臨界兩種工況亞臨界亞臨界工況的漏汽量采用不可壓縮流動(dòng)方程 汽流通過 2 4軸封及軸封系統(tǒng) 2 4軸封及軸封系統(tǒng) 孔口的流速為對(duì)應(yīng)的流量為由于等焓線上壓力與比容的乘積為常數(shù) 從而求得腔室壓力與前后壓差的關(guān)系由遞推關(guān)系 得亞臨界時(shí)通過汽封的蒸汽量臨界臨界工況時(shí) 將最后一個(gè)孔口當(dāng)作噴嘴 由臨界流量計(jì)算公式得通過最后一個(gè)孔口的漏汽量為因最后道汽封前均為亞臨界 由前亞臨界漏汽量計(jì)算公式求得末道前壓力判定是否臨界的準(zhǔn)則 2 4軸封及軸封系統(tǒng) 因而 漏汽量臨界壓比與汽封齒數(shù)有關(guān) 齒數(shù)愈多 臨界壓比愈小 亞臨界的漏汽量小于臨界工況 減小漏量的措施應(yīng)采用小的汽封間隙和增加汽封齒數(shù) 以及采用新型高效汽封 流量系數(shù)流量系數(shù)決定于汽封的結(jié)構(gòu)形狀 對(duì)曲徑式汽封有一組試驗(yàn)曲線 對(duì)光軸則還應(yīng)加上一個(gè)修正系數(shù) 減小流量系數(shù)的途徑是增大汽封腔室的動(dòng)能損耗 2 4 2軸封系統(tǒng)作用在任何運(yùn)行工況下保證蒸汽不外泄 空氣不內(nèi)漏 同時(shí)回收泄漏蒸汽的熱能和組織汽流冷卻的轉(zhuǎn)子軸端 系統(tǒng)組成軸封系統(tǒng)由軸封 供汽母管及均壓箱 軸封調(diào)節(jié)器 軸封加熱器和軸封抽汽器等組成 軸封系統(tǒng)的型式有外供汽式和自 2 4軸封及軸封系統(tǒng) 密封式兩種 不同制造廠采用不同的軸封系統(tǒng)和軸封汽流組織方式 軸封分成多段多室 與大氣環(huán)境接近的腔室的壓力由抽汽器或風(fēng)機(jī)維持略低于大氣壓力 緊鄰的腔室壓力由壓力調(diào)節(jié)器維持略高于大氣壓力 從而保證蒸汽不外泄 空氣不內(nèi)漏 高壓缸因壓力較高 軸封的段數(shù)較多 其中高壓段的漏汽被引作回?zé)岢槠?自密封式軸封系統(tǒng)軸封主要由三段二室組成 高負(fù)荷運(yùn)行時(shí) 低壓軸封的供汽來自于高壓軸封的漏汽 高壓漏汽經(jīng)噴水減溫后進(jìn)入低壓軸封 低負(fù)荷時(shí) 軸封汽由外部提供