汽輪機課程設計低壓缸

1、目 錄第一章 摘要 . . .2第二章 汽輪機熱力計算的技術條件和參數(shù). .3第三章 汽輪機低壓部分介紹. .4第四章 擬定汽輪機近似熱力過程曲線. 5第五章 回熱系統(tǒng)的計算.7第六章 低壓缸的壓力級的級數(shù)和排汽口數(shù)的確定.9第七章 各級詳細的熱力計算. . .10第八章 參考文獻. . .15第九章 總結.16第一章 摘 要 本次課程設計主要對200MW亞臨界沖動式汽輪機通流部分（低壓缸）進行了詳細的設計和計算。先后完成了汽輪機近似熱力過程曲線的擬定、原則性回熱系統(tǒng)的計算、低壓缸進汽量的估算、低壓缸級數(shù)的確定、比焓降的分配和各級詳細的熱力計算，初步完成了汽輪機低壓缸的設計。 汽輪機是以水蒸氣

2、為工質，將熱能轉變?yōu)闄C械能的外燃高速旋轉式原動機。它具有單機功率大、效率高、運轉平穩(wěn)、單位功率制造成本低和使用壽命長等優(yōu)點。汽輪機是現(xiàn)代化國家中重要的動力機械設備。汽輪機設備是火電廠的三大主要設備之一，汽輪機設備及系統(tǒng)包括汽輪機本體、調節(jié)保安油系統(tǒng)、輔助設備及熱力系統(tǒng)等。汽輪機本體是由汽輪機的轉動部分（轉子）和固定部分（靜子）組成，調節(jié)保安油系統(tǒng)主要包括調節(jié)氣閥、調速器、調速傳動機構、主油泵、油箱、安全保護裝置等；輔助設備主要包括凝汽器、抽氣器、高低壓加熱器、除氧器、給水泵、凝結水泵、凝升泵、循環(huán)水泵等；熱力系統(tǒng)主要指主蒸汽系統(tǒng)、再熱蒸汽系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)、凝汽系統(tǒng)、給水回熱系統(tǒng)、給水除氧系統(tǒng)等。

3、 汽輪機是以水蒸氣為工質，將熱能轉變?yōu)闄C械能的外燃高速旋轉式原動機。它具有單機功率大、效率高、運轉平穩(wěn)、單位功率制造成本低和使用壽命長等優(yōu)點。汽輪機是現(xiàn)代化國家中重要的動力機械設備。汽輪機設備是火電廠的三大主要設備之一，汽輪機設備及系統(tǒng)包括汽輪機本體、調節(jié)保安油系統(tǒng)、輔助設備及熱力系統(tǒng)等。汽輪機本體是由汽輪機的轉動部分（轉子）和固定部分（靜子）組成，調節(jié)保安油系統(tǒng)主要包括調節(jié)氣閥、調速器、調速傳動機構、主油泵、油箱、安全保護裝置等；輔助設備主要包括凝汽器、抽氣器、高低壓加熱器、除氧器、給水泵、凝結水泵、凝升泵、循環(huán)水泵等；熱力系統(tǒng)主要指主蒸汽系統(tǒng)、再熱蒸汽系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)、凝汽系統(tǒng)、給水回熱系統(tǒng)

4、、給水除氧系統(tǒng)等。第2章 汽輪機熱力計算的技術條件和參數(shù)已知技術條件和參數(shù)：額定功率 P=200MW 轉 速 n=3000r/min主蒸汽壓力 主蒸汽溫度低壓缸排汽壓力設計冷卻水溫度設計要求：運行時具有較高的經(jīng)濟性；不同工況下工作時均有高的可靠性；滿足經(jīng)濟性、可靠性，保證汽輪機結構緊湊、布置合理。提交的文件：相關計算程序一份；繪制通流部分方案圖及縱剖面圖；設計、計算說明書一冊；詳細的設計過程、思路說明。第三章 汽輪機低壓部分介紹 汽缸即汽輪機的外殼，是汽輪機靜止部件的主要部分之一。它的作用是將汽輪機的通流部分與大氣隔絕，以形成蒸汽能量轉換的封閉空間，以及支撐其他靜止部件。對于軸承座固定在汽缸上

5、的機組，汽缸還要承受汽輪機轉子的部分質量。 由于汽輪機的型式、容量、蒸汽參數(shù)、是否采用中間再熱以及制造廠家的不同，汽缸結構型式也不一樣。 汽缸一般為水平中分型式，上、下兩個缸通過水平法蘭用螺栓緊固。國產600MW汽輪機有高壓、中壓和兩個低壓缸共四個缸。低壓缸工作壓力不高、溫度較低，但由于蒸汽容積大、低壓缸的尺寸很大，尤其是排汽部分。因此，在低壓缸的設計中，強度已不成為主要問題，而如何保證其剛度，防止缸提產生撓曲和變形，合理設計排汽通道則成為了主要問題。另外，為了改善低壓缸的熱膨脹，大機組采用多層低壓缸，將通流部分設計在內缸中，使體積小的內缸承受溫度變化而外缸和龐大的排汽缸則處于排汽低溫狀態(tài)，使

6、其膨脹變形較小。這種結構有利于設計成徑向擴壓排汽，使末級的余速損失減少，并可縮短尺寸，大多低壓缸采用對稱分流布置。第四章 擬定汽輪機近似熱力過程曲線由主蒸汽壓力 、主蒸汽溫度 ，取進汽機構的節(jié)流損失，得調節(jié)級前壓力查hs圖得，由進汽狀態(tài)點O等熵到高壓缸排汽壓力，查hs圖得， ，由可確定高壓缸排汽點2。取主蒸汽管道損失 得，查得： 考慮損失得4點，得3點作等熵線交排汽壓力0.0049KPa等壓線于3點,查得.由此得: ,由以上數(shù)據(jù)與估測，可得到如下的汽輪機近似熱力過程曲線：第五章 回熱系統(tǒng)的計算1. 排汽參數(shù)的確定 由中壓缸進汽參數(shù),蒸汽溫度 ，查hs圖得，等熵變化到時, ,對應的凝汽器中的飽和

7、水溫度 ，經(jīng)過軸封加熱器時溫升 ,即。2: 回熱級數(shù)的確定: 由除氧器溫度為,低壓進口水溫,高加出口,且已知有8級回熱,得每級平均溫升為:低加級數(shù) 2.88去除除氧器可得低加級數(shù)為3級因此,整個機組的回熱系統(tǒng)由三高四低一除氧組成.3: 低加回熱參數(shù)的確定由,根據(jù)低加等溫升分配各級溫升,則.以第8級加熱器計算為例:取出口端差 ,則飽和水溫度查得對應得出口水焓和飽和水比焓分別為: 和 又可查得加熱器工作壓力,取抽汽管壓損得抽汽壓力為 同理可得第5、6、7號加熱器的相關參數(shù)由中壓缸進汽參數(shù), 查hs圖得等熵變化到壓力分別為抽汽壓力時可查得各段抽汽得比焓和抽汽溫度: 4: 各級回熱抽汽量的計算假定各加

8、熱器的效率,低加進入除氧器的水量為(1) 低壓加熱器:由熱平衡方程式: (2) 低壓加熱器:該級加熱器的計算抽汽量 由上級的疏水使本級抽汽量減少的相當量為:本級加熱器的實際抽汽量為:同理可求得：（已知中壓缸的排氣量為812.17t/h）第六章 低壓缸的壓力級的級數(shù)和排汽口數(shù)的確定1、排氣口數(shù)的確定由已知條件可知排氣口數(shù)為3排氣口2、低壓缸壓力級級數(shù)的確定第一壓力級的平均直徑估?。?先假定 凝汽式汽輪機末級直徑的估取取確定壓力級平均直徑但的變化 在橫坐標上任取a=25cm的線段用以表示第一級至末級動葉中心之間的距離，在BD兩端分別按比例畫出第一級至末級的平均直徑值，據(jù)所選擇的通道形狀，用光滑曲線

9、將A.C連接起來，壓力級平均直徑在圖上將BD分為7等份，從圖中可以看出各段長度，求出平均直徑為：壓力級平均理想比焓降： 級數(shù)的確定 ，取為7各級比焓降的分配： 級號1234567平均直徑1.921.9351.95822.0522.2462.58速度比0.650.650.6460.6460.650.660.67計算理想焓降107.6109113.3118.24124.2142.8164.4第七章 各級詳細的熱力計算第一級：1. 噴嘴出口汽流速度及噴嘴損失 2. 噴嘴出口面積Ab和噴嘴出口高度ln： 3. 動葉出口汽流速度及動葉損失 4. Ab和ln計算 級效率與內功率1 輪周有效比焓降： (取)

10、2.頁高損失(考慮扇形損失取)得 3.級后各項能量損失：隔板漏氣損失：其中 得 葉頂漏氣損失 取由于該級前后蒸汽干度均為1，故不考慮（僅7、8級要考慮）故該級有效比焓降：級效率：=86.07%級內功率： =9293.919kw同理可得其余各級參數(shù)列表如下：項 目單 位第一級第二級第三級第四級第七級級進汽壓力/P0MPa0.7860.5230.340.1950.0624級進汽比焓/h0kJ/kg3132.13038.92930.128322981.7級進汽滯止壓力/P00MPa0.825.60.360.230.024上一級余速利用系數(shù)/1-01111上一級余速損失/hc2kJ/kg5.4643.

11、9913.988.117.75上一級余速動能利用/hc0kJ/kg03.9913.988.117.75級進汽滯止比焓/h00kJ/kg3132.13042.924293428422499.5本級比焓降/htkJ/kg107.6109113.3118.24164.9本級滯止比焓降/ht0kJ/kg107.6112.99117.28128.2190.1本級平均直徑/dmm1.921.9351.95822.58速度比/Xa-0.650.650.650.6470.67級的蒸汽流量/G0kg/s104.219104.298.798.788.6平均反動度估算/m-0.450.450.520.520.66噴

12、嘴理想比焓降/hnkJ/kg53.862.145556.766.5噴嘴滯止理想比焓降/hn0kJ/kg53.866.1458.9866.784.36理想噴嘴出口氣流速度/c1tm/s328.02342.01343.3365.2410.51實際噴嘴出口氣流速度/c1m/s318.18331.7333354.2398.19噴嘴損失/hnkJ/kg3.183.93.483.944.98圓周速度/um/s301.59303.795307314405.26噴嘴等比熵出口焓/h1tkJ/kg3078.32980.82871.12775.32415.242噴嘴等比熵出口壓力/P1MPa0.6440.400.

13、2650.1690.016噴嘴等比熵出口比容/V1tm3/kg0.410.5830.811.1398.725噴嘴出口面積/Anm20.1340.1720.230.301.94部分進汽度/e-11111噴嘴高度/lnm0.0910.1090.1410.1890.852噴嘴出口實際比焓降/h1kJ/kg3081.482984.72874.62779.242420.221動葉進口汽流角/1°85.10468.3680.661-78.27動葉進口相對速度/w1m/s78.87995.788.895.8115.5動葉動能/hw1kJ/kg3.1114.583.444.606.67動葉前滯止比焓

14、/h10kJ/kg3084.5912989.32878.52783.842426.89動葉前滯止壓力/P10MPa0.6520.450.2740.170.017動葉理想比焓降/hbkJ/kg53.844.0558.7661.464129.09動葉滯止比焓降/hb0kJ/kg56.91159.0862.666.06135.76動葉出口理想汽流速度/w2tm/s337.375343.5353.8363.48521.08動葉出口實際汽流速度/w2m/s316.45319.45328.03338.03488.7動葉損失/hbkJ/kg6.8387.248.38.9116.3動葉后壓力/P2MPa0.5

15、230.370.20.13100.006動葉后比容/V2m3/kg0.4860.620.991.3821.119動葉后比焓/h2kJ/kg3024.52942.82824.142726.682307.438動葉出口面積/Abm20.1600.200.2760.373.83蓋度/mm33333動葉高度/lbm0.0940.1120.1440.1920.855動葉出汽角/2°16.39517.0917.7517.533.543動葉出口絕對速度/c2m/s89.34389.28101.592270.135絕對速度方向角/2°88.71988.986.3885.2989.557余速

16、損失/hc2kJ/kg3.9913.9815.15.136.48輪周效率比焓降/hu'(無限長葉片)kJ/kg93.59193.8898.4110.25155.57級消耗的理想能量/E0kJ/kg103.6105.02103.2122.9213輪周效率/u'9.3389.399289.773單位質量蒸汽輪周功/WukJ/kg93.7949595.6111.2115.578輪周效率/u''90.0490.292.790.572.9兩種輪周效率誤差/u0.30.960.80.890.01葉高損失/hlkJ/kg1.6461.0330.810.6980.292輪周有效

17、比焓降/hukJ/kg91.44692.8544.59109.5155.286輪周效率/u89.1488.4191.6589.0972.78級效率/i86.078588.1389.1172.61級內功率/PiskW9293.99361.019079.410741.613733.6 參考文獻【1】馮慧雯.汽輪機課程設計參考資料.中國電力出版社，1998.【2】王乃寧.汽輪機熱力設計.水利電力出版社，1987.【3】沈士一.汽輪機原理.中國電力出版社，1992.【4】翦天聰.汽輪機原理.水利電力出版社，1992.【5】靳智平.電廠汽輪機原理及系統(tǒng).中國電力出版社,2004.【6】葉濤.熱力發(fā)電廠.

18、中國電力出版社，2004.【7】王乃寧汽輪機熱力設計水利電力出版社，1987【8】朱新華.電廠汽輪機. 水利電力出版社,1993第十章 總 結時間過得真快，轉眼間為期三周的汽輪機課程設計已經(jīng)結束。時間雖短，但我收獲頗豐，給我的大學生涯寫下了濃墨重彩的一筆。在這三周時間里，我們組對300MW亞臨界沖動式汽輪機通流部分（低壓缸）進行了詳細的設計和計算，克服了種種困難，先后完成了汽輪機近似熱力過程曲線的擬定、原則性回熱系統(tǒng)的計算、低壓缸進汽量的估算、低壓缸級數(shù)的確定、比焓降的分配和各級詳細的熱力計算，初步完成了課程設計任務書中規(guī)定的任務。在設計過程中，對所學的相關理論知識有了更進一步的認識，擴大了自己的知識面，提高了自己的動手操作能力，培養(yǎng)了一定的專業(yè)素養(yǎng)。不足的地方很多，離達到任務書中設計的要求還有很大的差距，更不用提對整個汽輪機整體設計任務的把握了?？傊?，還不夠完