《汽輪機原理》講稿

1、1第二章 多級汽輪機 第一節(jié) 多級汽輪機的工作過程一，多級汽輪機的特點和工作過程 1，多 級 汽 輪 機 的采用： 為了提高汽輪機的功率 ，就必須增加汽輪機的進(jìn)汽量G 和蒸汽的理想焓降。 從經(jīng)濟(jì)和安全兩個方面來考慮，只有一個級的汽輪機要能有效地利用很大的理想焓是不可能的。為了有效地利用蒸汽的理想焓降，唯一的辦法就是采用多級汽輪機。多級汽輪機的一級只利用總焓降中的一部分。使每一級都能在最佳速度比附近工作，就能有效地利用蒸汽的理想焓降，提高機組效率。 和 單 級 汽 輪 機 相 比 較 ， 多 級 汽 輪 機 具 有 單 機 功 率 大 和 內(nèi) 效 率 高 的 特 點 。2l 多 級 汽 輪 機

2、有 沖 動 式 和 反 動 式 兩 種 。 國 產(chǎn) 10 0 MW 、 12 5 M W 、 2 0 0 M W 汽 輪 機 都 是 沖 動 式 多 級 汽 輪 機 ； 國 產(chǎn) 3 0 0 M W 汽 輪 機 則 是 反 動 式 汽 輪 機 。 多 級 汽 輪 機 通 常 采 用 噴 嘴 調(diào) 節(jié) （ 控 制 進(jìn) 汽 量 ） ，稱 之為 調(diào)調(diào) 節(jié)節(jié) 級級 ， 其 余 的 級 稱 為 壓壓 力力 級級 。 中 小 型 汽 輪 機 ， 通 常 采 用 雙 列 級 作 為 調(diào) 節(jié) 級 ， 大 功 率 汽 輪 機 多 用 單 列 級 作 為 調(diào) 節(jié) 級 。 多 級 汽 輪 機 的 通 流 部 分 如 圖

3、 2 - 1所 示 。 l 蒸 汽 進(jìn) 入 汽 輪 機 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 是 逐 級 增 大 的 ， 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 度 的 限 制 ， 葉 片 不 可 能 太 長 ， 故 大 型 汽 輪 機 都 采 用 多 排 汽 口 。 如 國 產(chǎn) 2 0 0 M W 汽 輪 機 ，設(shè) 計 為 三 排 汽 口 和 兩 排 汽 口 ； 國 產(chǎn) 3 0 0 M W 汽 輪

4、機 采 用 兩 排 汽 口 。 32，多多 級級 汽汽 輪輪 機機 的的 工工 作作 過過 程程 ： 蒸 汽 在 多 級 汽 輪 機 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。3 3，多級汽輪機的熱力過程曲線，多級汽輪機的熱力過程曲線：其熱力過程曲線如圖2-2。調(diào)節(jié)級前的蒸汽狀態(tài)點為 ，排汽壓力用 表示。汽輪機總理想焓降為 。由于進(jìn)汽機的節(jié)流損失和排汽機構(gòu)的壓力損失，故調(diào)節(jié)級噴嘴前的實際狀態(tài)點為 , 而汽輪機末級動葉出口壓力為 ?？紤]了這兩項損失之后，則總的理想焓降為 。 為整機的有效焓降。 多級汽輪機前一級的排汽狀態(tài)點，就

5、是下一級的進(jìn)汽狀態(tài)點。把各點連接起來，就是多級汽輪機的熱力過程曲線。整個熱力過程曲線由三部分所組成：進(jìn)汽機構(gòu)的節(jié)流過程，各級實際膨脹過程, 排汽管道的節(jié)流過程。 ),(000tpAcptH 0AcptHiH4第二節(jié)第二節(jié) 多級汽輪機的重?zé)岈F(xiàn)象多級汽輪機的重?zé)岈F(xiàn)象一，一，重?zé)岈F(xiàn)象重?zé)岈F(xiàn)象 在hs 圖上，在過熱區(qū)內(nèi)，隨著溫度增加，等壓線是呈擴(kuò)散形；在濕蒸汽區(qū)，等壓線是斜率為常數(shù)的直線。因此，在hs 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

6、級汽輪機的重?zé)岈F(xiàn)象重?zé)岈F(xiàn)象。5二，二，重?zé)嵯禂?shù)重?zé)嵯禂?shù)1，重?zé)嵯禂?shù)如右圖：整機理想焓降為 ，tHtH=1th+2th+3th+tnh由于等壓線是呈擴(kuò)散形，所以：1th=1th，2th2th，3th3th，tnhtnh以上各式相加得：1 th+2th+3th+tnh1 th+2th+3th+tnh即有：nitih1 tH也就是：nitih1=tH+tH=tHttHH1上式之比值：ttHH稱為重?zé)嵯禂?shù)，用表示。則上式寫成 nitih1=tH(I+)62，整機效率與級效率根據(jù)上述推導(dǎo)， 表示各級理想焓降之和大于整機理想焓降。由于這部分熱量的利用，使整機的內(nèi)效率大于各級平均內(nèi)效率。設(shè)各級內(nèi)效率相等，用

7、（ ）表示，則各級有效焓降為：tHsi1tsiihh2tsiihh，tnsinihh相加得ih+ih+nih=si（1th+2th+tnh）njjih1=si（nitih1）=si（1+）tH7而整機的內(nèi)效率為：)1 ()1 (1sittsitnjjitiTiHHHhHH由于 0，所以 ，即整機的內(nèi)效率大于各級平均內(nèi)效率。通常，重?zé)嵯禂?shù) = 0.03 0.08 ，其大小與下列因素有關(guān)：1) 和級數(shù)有關(guān)，級數(shù)多，大；2) 與各級內(nèi)效率有關(guān)，級內(nèi)效率低，則大；3) 與蒸汽狀態(tài)有關(guān)，過熱區(qū)大，濕汽區(qū)小。* 這里，決不能誤認(rèn)為越大越好。因為增大，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。

8、大會使整機的內(nèi)效率降低。siTi三，重?zé)嵯禂?shù)的計算：一般用經(jīng)驗公式計算重?zé)嵯禂?shù) 其中，k修正系數(shù)，過熱區(qū) k = 0.2；濕汽區(qū) k = 0.12；部分在過熱區(qū)，部分在濕汽區(qū) k = 0.140.18。zzHktri1187. 4)1 (8第四節(jié)第四節(jié) 多多 級級 汽汽 輪輪 機機 的的 損損 失失 汽輪機除了各級級內(nèi)損失之外，還有進(jìn)、排汽管道的節(jié)流損失，前后端軸封的漏汽損失，機械損失。一一 ，前后端軸封的漏汽損失和漏汽量計算，前后端軸封的漏汽損失和漏汽量計算1 1，漏汽原因：，漏汽原因： * 由于結(jié)構(gòu)的要求，汽輪機大軸必須從汽缸內(nèi)向外伸出并支持在軸承座上。這樣，大軸和汽缸之間必須留有一定的間

9、隙。* 汽缸的高壓端，缸內(nèi)蒸汽壓力大于大氣壓力，蒸汽必然要從間隙向外泄漏。 這樣就減少了作功蒸汽量 ， 降低了機組的經(jīng)濟(jì)性。 * 在機組的排汽端，缸內(nèi)為真空運行，蒸汽壓力低于大氣壓力，外界的空氣將通過間隙流入汽缸內(nèi)，破壞真空，也會降低機組的經(jīng)濟(jì)性。92 2 ，減少漏汽的措施：，減少漏汽的措施： 為 了 提 高 汽 輪 機 的 經(jīng) 濟(jì) 性 ， 防 止 或 減 小 這 種 漏 進(jìn) 、 漏 出 現(xiàn) 象 的 存 在 ， 因 此 ， 在 汽 輪 機 的 兩 端 漏 氣 （ 汽 ） 處 裝 設(shè) 汽 封 ， 以 減 少 漏 氣 （ 汽 ） 量 。l 裝 在 汽 輪 機 高 壓 端 的 汽 封 稱 為 前 軸

10、 封 ， 作 用 是 為 了 減 少 高 溫 高 壓 蒸 汽 從 汽 缸 內(nèi) 向向 外外 泄泄 漏漏 ；l 裝 在 汽 輪 機 低 壓 端 的 汽 封 稱 為 后 軸 封 ， 它 的 作 用 是 為 了 防 止 外 界 空 氣 漏漏 向向 汽汽 缸缸 ， 保 證 汽 缸 內(nèi) 的 真 空 度 。 l 對 于 多 缸 的 大 型 汽 輪 機 ， 每 個 缸 的 兩 端 都 有 軸 封 ， 其 作 用 要 根 據(jù) 具 體 情 況 而 定 。（ 一一 ） 齒齒 形形 軸軸 封封 的的 工工 作作 原原 理理 1 1，齒形軸封的結(jié)構(gòu)：，齒形軸封的結(jié)構(gòu)： 現(xiàn)代汽輪機中常見的軸封是齒形軸封，它是由許多固定在

11、汽缸上的金屬片組成。其高低齒與軸或者軸套上的凸肩溝槽相錯對應(yīng)，使兩者之間保持一 較小的間隙，以形成許多汽封齒隙。而兩齒之間形成一個環(huán)形汽室，如圖2- 8所示。 10 2 2，減少漏汽的途徑，減少漏汽的途徑：當(dāng)漏汽通過軸封時，依次逐個通過這些齒隙和環(huán)形汽室。通過軸封漏量按續(xù)程方程來確定。為了減少漏汽量，可以通過：減少齒隙面積A、汽流速度C 和增大比容V 等辦法來實現(xiàn)。 但是：(1), 比容是蒸汽流動狀態(tài)來決定，不可任意改變 。(2), 而面積 分別為軸封直徑、間隙）、軸封直徑d是由大軸的強度確定。為了保證安全，間隙不能太小(一般 = 0.3 0.6 mm) 。 太小，可能使大軸與軸封片摩擦，造成

12、大軸彎曲 ， 引起機組振動。 (3), 唯一可行的辦法就是減小汽流速度C。汽流速度C取決于軸封齒兩側(cè)的壓力差，所以減小軸封齒兩側(cè)的壓力差是減少軸封漏汽量的主要措施。 vCAGll、lllddA(113. 齒形軸封的工作原理齒形軸封的工作原理：從左圖可見到，蒸汽通過一環(huán)形齒隙時，由于通道面積減小，速度增加，壓力從 po降到p1 。但是蒸汽進(jìn)入兩齒間的大空間時，容積突然增大，速度大為減小。由于渦流和碰撞，蒸汽動能被消耗而轉(zhuǎn)變成熱量，使蒸汽焓值又回到原值，如左下圖所示。即蒸汽通過軸封齒隙為一節(jié)流過程。其后，蒸汽每通過軸封一齒隙時，都重復(fù)這一過程，壓力不斷降低，直到降低軸封最后一齒后的壓力為止。所以，

13、軸封的作用是將一個較大的壓差分割成若干個減小的壓差，從而達(dá)到降低漏汽速度，減小漏汽量的作用。這就是齒形軸封的工作原理。 蒸汽每通過軸封一齒隙時，壓力不斷降低，容積不斷擴(kuò)大，而流量是相同的。根據(jù)連續(xù)性方程，則流速是越來越大的，并在最后一齒大最大。如左圖所示，ab 曲線對應(yīng)C/v=常數(shù)，稱為芬諾曲線。12（ 二 ） 軸 封 漏汽量計算： 為 了 計 算 軸 封 漏 汽 量 ， 這 里 作 兩 個 假 設(shè) ：1，蒸汽在軸封間隙中的流動和 在 簡 單 的 漸 縮 噴 嘴 中 的 流 動 相 似 ；2， 假 定 軸 封 各 齒 隙 的 面 積 都 相 同 。 從 軸 封 的 工 作 原 理 可 知 ，蒸

14、 汽 在 軸 封 間 隙 中 的 流 動 時 ， 汽 流 速 度 是 逐 級 增 加 的 。 現(xiàn) 在 又 蒸 汽 在 軸 封 間 隙 中 的 流 動 和 在 簡 單 的 漸 縮 噴 嘴 中 的 流 動 相 似 。 所 以 ，蒸 汽 在 軸 封 間 隙 中 的 最 大 速 度 是 臨 界 速 度 ，這一速度只 可 能 在 軸 封 最 后 一 齒 中 達(dá) 到 。這 樣 ，蒸 汽 在 軸 封 間 隙 中 的 流 動 可 能 產(chǎn) 生 兩 種 情 況 ：1，蒸 汽 在 軸 封 各 齒 隙 中 的 流 動 均均 小小 于于 臨臨 界界 速速 度度 ；2，蒸 汽 在 軸 封 最 后 一 齒 隙 中 達(dá) 到

15、臨 界 速 度 ， 而 在 以 前 各 齒 中 其 汽 流 速 度 均 小 于 臨 界 速 度 。 131 1，蒸汽在軸封最后一齒隙中流速低于臨界速度時，蒸汽在軸封最后一齒隙中流速低于臨界速度時 若已知軸封前后蒸汽壓力為 ，軸封間隙為 ，軸封齒數(shù)為 ，高低齒間隙處的直徑分別為 二者相差小， 用平均半徑 ，則軸的齒隙面積 。則通過軸封的漏汽量可用下式計算： 從上式可知，當(dāng)軸封前后蒸汽壓力確定后，增加軸封齒數(shù)，可減少漏汽 量 。2 2，蒸汽在軸封最后一齒隙中流速達(dá)到臨界速度時，蒸汽在軸封最后一齒隙中流速達(dá)到臨界速度時 根據(jù)上述公式分析，當(dāng)蒸汽在軸封最后一齒隙中流速達(dá)到臨界速度，而在此之前的各齒中，

16、汽流速度均小于臨界速度的情況下，其漏汽量可用上式計算： zpp 、021dd 、)(2121dddllldA 00220 vpzppAGlzll002120 ) 1(vpzppAGlzll而蒸汽在最后一齒隙中流速達(dá)到臨界速度,其流量為臨界流量，因此應(yīng)按臨界流量公式進(jìn)行計算，即 0021 648. 0vppAGzll根據(jù)連續(xù)性，兩種流量應(yīng)相等。 則軸封最后一齒隙中流速達(dá)到臨界時，漏汽量為：00 )4 . 1(vzpAGlll143 3，臨界狀態(tài)判別式，臨界狀態(tài)判別式 當(dāng)蒸汽在軸封最后一齒隙中流速達(dá)到臨界速度時，則該齒前后壓力比 0.546。則可得到臨界狀態(tài)判別式： 即當(dāng) 時，則說明最后一齒達(dá)到臨

17、界速度；反之，若 ，則說明最后一齒未達(dá)到臨界速度。當(dāng)判別之后，分別計算其相應(yīng)的漏汽量。1/zzpp4 . 185. 00lzzpp4 . 185. 00lzzpp4 . 185. 00lzzpp4 4，軸封漏汽量的流量系數(shù)，軸封漏汽量的流量系數(shù) 在上述兩種情況下的軸封漏汽量計算式中，沒有考慮軸封結(jié)構(gòu)的影響。所以，流過軸封的實際漏汽量，應(yīng)該是在上述兩種計算式中所計算漏汽量再乘以一個流量系數(shù)。即 不同結(jié)構(gòu)的軸封，其流量系數(shù)可從圖2-10 中查得。 * 對于平齒齒封平齒齒封，其流量的計算，則要從圖2-11中查取一個修正系數(shù)，用此系數(shù)乘以用上述方法計算而得到的軸封漏汽量，即 llGG llkGkG15

18、圖210、圖211 流量系數(shù)、修正系數(shù)16二，汽輪機進(jìn)、排汽機構(gòu)的壓力損失二，汽輪機進(jìn)、排汽機構(gòu)的壓力損失 汽輪機必須有進(jìn)汽機構(gòu)和排汽管道。進(jìn)汽機構(gòu)由主汽閥、調(diào)節(jié)閥、導(dǎo)汽管和蒸汽室組成。排汽機構(gòu)是一個擴(kuò)散形的排汽管所構(gòu)成。蒸汽通過汽輪機進(jìn)、排汽機構(gòu)時，由于摩擦和渦流的存在，會使壓力降低，形成損失。 1 1，進(jìn)汽機構(gòu)中的壓力損失，進(jìn)汽機構(gòu)中的壓力損失 由于摩擦和渦流的存在，蒸汽通過汽輪機進(jìn)汽管道就會有壓力降低。這個壓力降低不作功，是一種損失。而第一級噴嘴前的壓力為 ，則 。 從圖2-3 (b) 中可見，由于壓力差p存在，使整機理想焓降從 降為 。蒸汽在進(jìn)汽機構(gòu)中的壓力損失和管道長短、閥門型線、蒸

19、汽室形狀及汽流速度有關(guān)。通常，當(dāng)閥門全開時，汽流速度為（40 60）m / s ，則在進(jìn)汽機構(gòu)中由于節(jié)流所引起的壓力損失為： (2- )對于大型汽輪機（如國產(chǎn)200MW 、300MW汽輪機），中壓缸和低壓缸之間有低壓導(dǎo)汽管道相連接，則低壓導(dǎo)汽管道的壓力損失為： (2 - ) 0p 000ppptHtH0 000)05. 003. 0(ppppsssspppp)03. 002. 0( 17圖213 考慮了進(jìn)、排汽機構(gòu)的壓力損失的熱力過程曲線182、排汽管道的壓力損失、排汽管道的壓力損失：乏汽從末級動葉排出，經(jīng)排汽管到凝汽器或供熱管道，蒸汽在其中流動時，因摩擦、渦流等原因，會造成壓力損失，即排汽管

20、道的壓力損失。若末級動葉出口壓力為 ，凝汽器的壓力為 ，則壓力損失為 。由于壓力損失的存在，從圖213(b)可知，使整機理想焓降由 變?yōu)?。差值為 ，壓力損失主要取決于流速的大小、排汽管道的型線結(jié)構(gòu)等原因。通常用下式來估計排汽管道的壓力損失，即式中，阻力系數(shù)，一般取=0.050.1； 排汽管中的汽流速度，對于凝汽機，取 =80120m/s；對于背壓機，取 =4060m/s。cpcpccppptHHttttHcexccpCppp100exCexCexC19三，三， 機機 械械 損損 失失 汽 輪 機 在 工 作 時 ， 要 克 服 支 持 軸 承 、 推 力 軸 承 的 摩 擦 阻 力 ， 還

21、要 帶 動 主 油 泵 和 調(diào) 速 系 統(tǒng) 工 作 ， 必 然 要 消 耗 一 部 分 功 率 。 通 常 ， 用 機 械 損 失 來 描 述 。汽 輪 機 的 機 械 損 失 一 般 用 機 械 效 率 來 計 算 。 這 樣 ， (2- )式 中 ， 分 別 為 汽 輪 機 的 軸 端 功 率 、 內(nèi) 功 率 ； 為 機 械 損 失 ， 對 于 同 一 臺 機 組 ， 由 于 轉(zhuǎn) 速 為 常 數(shù) ， 所 以 近 似 為 常 數(shù) 。imimiieffmNNNNNNN1ieffNN、mN20第五節(jié) 汽 輪 機 裝 置 的 效 率 火 力 發(fā) 電 廠 的 生 產(chǎn) 過 程 ， 要 經(jīng) 過 一 系

22、列 的 能 量 轉(zhuǎn) 換 之 后 ， 最 后 才 能 將 礦礦 物物 燃燃 料料 的 化 學(xué) 能 轉(zhuǎn) 變 為 電 能 。 在 這 些 轉(zhuǎn) 換 過 程 中 ， 要 用 各 種 效 率 來 描 述 整 個 能 量 轉(zhuǎn) 換 過 程 中 的 完 善 成 度 。 一，汽輪機的相對內(nèi)效率 汽 輪 機 的 相 對 內(nèi) 效 率 是 衡 量 汽 輪 機 內(nèi) 能 量 轉(zhuǎn) 換 完 善 程 度 的 重 要 指 標(biāo) 。 它 是 整 機 的 有 效 焓 降 與 理 想 焓 降 之 比 ， 即 (2- ) 汽 輪 機 的 相 對 內(nèi) 效 率 是 考 慮 了 機 組 進(jìn) 出 口 管 道 的 壓 力 損 失 和 各 級 內(nèi) 能

23、的 。 tiiHHi21二，汽輪機的內(nèi)功率二，汽輪機的內(nèi)功率 汽 輪 機 的 內(nèi) 功 率 等 于 汽 輪 機 的 進(jìn) 汽 量 與 有 效 焓 降 之 乘 積 。 對 于 無 回 熱 加 熱 系 統(tǒng) 的 汽 輪 機 ， 它 的 內(nèi) 功 率 為 ： (kw) ( 2- )或 者 ， = (kw) ( 2- 3 a )對 于 有 回 熱 加 熱 系 統(tǒng) 的 汽 輪 機 ， 它 的 內(nèi) 功 率 為 ： = (2 - 53 b )其 中 ， D 、 G 為 汽 輪 機 各 級 蒸 汽 量 ， 為相應(yīng)的有效 焓 降 。 itiiHGHGN00iN3600360000itiHDHDjnjjnjjjHGHD1

24、13600iNjH22三，汽輪機的軸端功率、電功率三，汽輪機的軸端功率、電功率 對 于 無 回 熱 加 熱 系 統(tǒng) 的 汽 輪 機 ， 它 的 軸 端 功 率為 ： = (2- ) 汽 輪 機 以 軸 端 功 率 來 拖 動 發(fā) 電 機 發(fā) 電 ，還 要 考 慮 發(fā) 電 機 的 機 械 損 失 和 電 氣 損 失 。 用 表 示 發(fā) 電 機 的 效 率 ， 則 在 發(fā) 電 機 的 出 線 端 所 獲 得 的 電 功 率 為 ： (2 - )其 中 ， ， 稱 為 相 對 電 效 率 。 它 表 示 每 kg 蒸 汽 所 具 有 的 理 想 焓 降 中 最 后 轉(zhuǎn) 變 為 電 能 的 份 額 ，

25、 是 衡 量 汽 輪 發(fā) 電 機 組 經(jīng) 濟(jì) 性 的 一 項 重 要 指 標(biāo) 。 36000mitmiHDNaxNgelrtgmitgaxelHDHDNN.0036003600gmielr.23 四，循四，循 環(huán)環(huán) 熱熱 效效 率率 和和 絕絕 對對 電電 效效 率率 由 于 汽 輪 發(fā) 電 機 組 熱 力 循 環(huán) 中 存 在 著 冷 源 損 失 ， 所 以 ， 為 了 使 得 1 kg 蒸 汽 獲 得 理 想 焓 降 為 的 熱 量 ， 就 需 要 加 給 它 比 多 許 多 的 熱 量 。 若 忽 略 水 泵 耗 功 ， 并 且 使 裝 置 按 朗 肯 循 環(huán) 工 作 ， 則 裝 置 的

26、循循 環(huán)環(huán) 熱熱 效效 率率 為 ： (2 - )其 中 ， - 蒸 汽 的 初 焓 ， - 凝 結(jié) 水 焓 ， 即 在 背 壓 pc 下 的 飽 和 水 焓 。 這 里 ， - 為 每 1 kg 蒸 汽 在 鍋 爐 中 所 獲 得 的 熱 量 。 對 于 有 回 熱 加 熱 系 統(tǒng) 來 說 ， 則 應(yīng) 為 末 級 高 壓 加 熱 器 出 口 的 給 水 焓 值 。 這 樣 ， 整 個 熱 力 循 環(huán) 中 加 給1kg 蒸 汽 的 熱 量 最 終 轉(zhuǎn) 變 為 電 能 的 份 額 稱 為 絕 對 電 效 率 ， 用 表 示 ： (2 - ) 0ctthhHtH ch0h chfwhelgmitf

27、wgmitelelhhDHDQN)(00000h24五，汽耗率d 熱耗率q 除 了 用 效 率 表 示 汽 輪 發(fā) 電 機 組 的 經(jīng) 濟(jì) 性 外 ， 還 經(jīng) 常 用 汽 耗 率 d 熱 耗 率 q 來 表 示 其 經(jīng) 濟(jì) 性 。 生 產(chǎn) 1 k w.h 的 電 能 所 需 要 的 蒸 汽 量 稱 為 汽 耗 率 ，用 d 表 示 ， 即 d = ( kg / kw.h ) (2 - ) 對 于 同 功 率 的 汽 輪 機 組 ， 雖 然 功 率 相 同 ， 但 因 蒸 汽 的 初 終 參 數(shù) 不 同 ， 而 使 得 汽 耗 量 不 一 樣 。 所 以 ，汽 耗 率 d 并 不 宜 用 來 比

28、 較 不 同 類 型 機 組 的 經(jīng) 濟(jì) 性 ， 而 是 采 用 反 映 機 組 經(jīng) 濟(jì) 性 的 另 一 指 標(biāo)熱 耗 率 ， 即 發(fā) 出 1 kw.h 電 能 所 需 要 熱 量 ， 用 q 表 示 ： elrtelHND.03600)()(0000fwelfwelhhdNhhDNQqelelrtfwHhh3600)(3600.025對 于 中 間 再 熱 機 組 來 說 ， , (kJ / kw.h ) (2- )其 中 ， - 汽 輪 機 總 進(jìn) 汽 量 、 再 熱 蒸 汽 量 ， （ kg / h ) ， - 再 熱 蒸 汽 初 焓 、 高 壓 缸 排 汽 焓 ， （ kg / h )

29、 。 再考慮鍋爐效率、管道損失及發(fā)電廠各種風(fēng)機、水泵耗功的影響，整個火力發(fā)電廠的絕對電效率要比汽輪發(fā)電機組的絕對電效率低，而火力發(fā)電廠的熱耗率亦比汽輪發(fā)電機組的熱耗率高?；鹆Πl(fā)電廠的絕對電效率 為 ： (2- )其中， 是涉及鍋爐效率、管道效率及廠用電的系數(shù)。一般取 = 0.80.85 。 當(dāng)前世界主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家火力發(fā)電廠的平均熱效率為 (30 35 ) %, 而大型機組可達(dá)40% 。汽輪發(fā)電機組的各種效率和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表。國產(chǎn)200MW汽輪發(fā)電機組的熱耗率為 q = 8402 kJ / kw.h，國 產(chǎn)300MW 汽輪發(fā)電機組的熱耗率為q = 7993 kJ / kw.h 。 )()( 00

30、rrrfwrhhDDhhdqrDD 、0 rrhh 、elselsC.sCsC26第七節(jié)第七節(jié) 多級汽輪機的軸向推力及平衡方法多級汽輪機的軸向推力及平衡方法一，多級汽輪機的軸向推力一，多級汽輪機的軸向推力 蒸汽通過汽輪機通流部分膨脹作功時，對葉片的作用力由圓周分力和軸向分力所組成。其中，圓周分力推動葉輪作功，而軸向分力則對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個軸向推力。 在一般情況下，作用在一個沖動級上的軸向推力由 4 部分所組成： 1 1、作用在動葉片上的軸向力、作用在動葉片上的軸向力 ： （265 ) 當(dāng)反動度不大時，壓力反動度（ ）和焓降反動度相差不大，這樣一來， 則上式為 （266）1zF)()sinsin(2

31、12211ppldccGbb1zF2021ppppp)()sinsin(202211ppldccGmbb1zF272、作用在葉輪面上的軸向力 當(dāng) 葉輪兩側(cè)輪轂相等時，則上式為： （2-6 7 ） 其 中 ， 為葉輪前的壓力。（略）3、作用在輪轂上或者轉(zhuǎn)子凸肩上的軸向力 (268 ) 4、作用在軸封凸肩上的軸向力 (2-70 ) 這樣，多級汽輪機總的軸向推力為各級軸向推力之和。即 , ( N ) (2-71 )4321zzzzzFFFFFxpdd)(422212zF4zFniipphd1 )()(4222ppdlddbb3zF2zFdp2222212)(4)(4pdldpdldbbdbb28二，

32、軸 向 推 力 的 平 衡 方 法 在 多 級 汽 輪 機 中 ，總 的 軸 向 推 力 是 很 大 的 。特 別 是 反 動 式 汽 輪 機 ， 其 總 的 軸 向 推 力 可 達(dá) 200 300 T ， 沖 動 式 汽 輪 機 ， 其 總 的 軸 向 推 力 可 達(dá) 4080T。 這 樣 大 的 軸 向 推 力 是 推 力 軸 承 所 不 能 承 受 的 。 因 此 ， 必 須 設(shè) 法 減 少 總 的 軸 向 推 力 ， 使 之 符 合 推 力 軸 承 的 能 承 載 能 力 。 也 就 是 說 ， 對 汽 輪 機 總 的 軸 向 推 力 應(yīng) 加 與 平 衡 。 常 見 的 軸 向 推 力

33、 平 衡 辦 法 有 ： 1.1.采用平衡孔平衡軸向推力采用平衡孔平衡軸向推力 在 葉 輪 上 開 設(shè) 平 衡 孔 可 以 減 少 葉 輪 兩 側(cè) 的 壓 力 差 ， 從 而 可 以 減 少 作 用 在 葉 輪 上 的 軸 向 力 。 2.2.設(shè)置平衡活塞設(shè)置平衡活塞 如圖2 - 23 所示，在平衡活塞上裝有齒形軸封，當(dāng)蒸汽由活塞的高壓側(cè)向低壓側(cè)流動時，壓力由 降為 。平衡活塞在壓力差作用下，就產(chǎn)生了一個向左的作用力 。 這個力剛好與 方向相反，起到了平衡作用。0pxpzF293.3.采用多缸反向布置采用多缸反向布置 采用多缸反向布置，使汽流在不同的汽缸中作反向流動, 其軸向力方向相反，達(dá)到了

34、平衡的目的。圖2-24為多缸反向布置的示意圖。國產(chǎn)125MW、200MW、300MW 汽輪機都采用多缸反向布置的辦法來平衡軸向力。 4.4.推力軸承所承擔(dān)的軸向推力推力軸承所承擔(dān)的軸向推力 汽輪機的運行要求推力軸承承擔(dān)一部分軸向推力，以保證汽輪機運行工況發(fā)生變化時，軸向推力方向不變，達(dá)到機組穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的目的。推力軸承所承擔(dān)的軸向推力為： 為了安全起見，核算推力軸承時，其安全系數(shù) 應(yīng)大于1.5 1.7。 FFFzb30第八節(jié) 汽輪機的極限功率一一 ，汽輪機單機容量，汽輪機單機容量 凝 汽 式 汽 輪 機 的 功 率 可 用 下 式 表 示 ： 其中，整機的理想焓降 取決于初終參數(shù)。 在常見的初終參

35、數(shù)條件下， = 10001500 kJ/kg。三個效率的變化不大。所以，汽輪機所能發(fā)出的最大功率就決定于進(jìn)汽量。而通過汽輪機的最大流量又決定于末級葉片的幾何尺寸。在汽輪機中，蒸汽膨脹到末級時，其容積流量達(dá)最大值。所以，要求通流面積也最大。因此，末級動葉片必須做得很長。由于汽輪機轉(zhuǎn)子作高速旋轉(zhuǎn)，長葉片將產(chǎn)生巨大的離心力。葉片材料的強度是有限的，因此，末級葉片的葉高將受到限制。這就是說，單缸單排汽的汽輪機的功率是有限的，其最大功率稱為汽輪機的極限功率極限功率。通常，單缸單排汽的汽輪機的極限功率可達(dá)100 MW（ 對于高壓機組而言）。 36000gmitelHDNtHtH31二 ，提高汽輪機單機容量

36、的措施 由 于 單 缸 單 排 汽 汽 輪 機 受 到 極 限 功 率 的 限 制 ， 為 了 得 到 更 大 的 功 率 ， 就 必 須 采 取 其 他 措 施 ， 常 用 的 辦 法 有 ： 1 1，提，提 高高 新新 蒸蒸 汽汽 的的 參參 數(shù)數(shù) 提 高 新 蒸 汽 的 參 數(shù) 可 以 增 大 整 機 的 理 想 焓 降 ， 再 加 上 中 間 再 熱 ， 就 能 較 大 地 提 高 單 機 功 率 ； 2 2 ， 采采 用用 高高 強強 度度 低低 重重 度度 的的 合合 金金 材材 料料 由 于 汽 輪 機 單 機 功 率 受 到 末 級 葉 片 材 料 強 度 的 限 制 （ 離 心 力 太 大 ）， 故 末 級 葉 片 不 可 能 做 得 很 長 ， 通 流 面 積 大 小 有 限 。 采 用 高 強