汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)(中壓缸)

PAGEPAGE29600MW超臨界汽輪機(jī)通流部分設(shè)計(jì)（中壓缸）摘 要本文根是根據(jù)給定的設(shè)計(jì)條件,確定通流部分的幾何尺寸,以求獲得較高的相對(duì)內(nèi)效率。心以及零件的通用化和系列化等因素。目 錄摘要… 1第一:汽輪機(jī)熱力計(jì)算的基本參數(shù)… 2第二:汽輪機(jī)蒸汽流量的初步計(jì)算… 3第三:通流部分選型 9第四::壓力級(jí)比焓降分配及級(jí)數(shù)確定… 10第五:汽輪機(jī)級(jí)的熱力計(jì)算… 14第六;高中壓缸結(jié)構(gòu)概述… 17第七:600MW汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)… 19第八:總結(jié)… 20參考文獻(xiàn)… 23第一章 汽輪機(jī)熱力計(jì)算的基本參數(shù)主蒸汽壓力 24.2MPa主蒸汽溫 566℃轉(zhuǎn)速 3000r/min給水溫度 284℃額定功率 600MW高壓缸排汽壓力 4.23MPa中壓缸進(jìn)汽量 設(shè)計(jì)參考機(jī)型:CLN600-24.2/566/566型超臨界參數(shù)、一次中間再熱、單軸、三缸、四排汽反動(dòng)式汽輪機(jī)第二章 汽輪機(jī)蒸汽流量的初步計(jì)算一．近似熱力過(guò)程曲線(xiàn)的擬定。（一）進(jìn)排汽機(jī)構(gòu)及連接管道的各項(xiàng)損失。損失名稱(chēng)損失名稱(chēng)符號(hào) 估算范圍取值說(shuō)明主汽門(mén)調(diào)節(jié)閥節(jié)流損失P0P00P0.968MPa0P24.2MPa0排汽管中壓力損失PcPccP0.2KPacP4.9KPac中間再熱器及連接管道中壓力損失中壓快速截止閥和調(diào)節(jié)閥中節(jié)流損失中低壓連通管中壓力損失PPr r rP0.381MParP3.81MParPrP0.02PrrP0.0762MParPsPssP0.106KPasP4.23KPas（二）汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率的估算取i91%（三）汽輪機(jī)近似熱力過(guò)程的擬定p0p0p2p0p0031 4mac p2i1t12hmaci2hmact22pc65he20P0

s24.2MPa，t0

566，P0

0.968MPa，P23.232MPa，查表0得：h0

3398.78kJ/kg。過(guò)0點(diǎn)做等比熵線(xiàn)交高壓缸排汽壓力4.23MPa等壓線(xiàn)于2‘點(diǎn)，查表得：h2919.05KJ/kg。由此得：2hmahh47.73KJ/kg，hmach

ma4355KJ/kgt！ 0 2 i1 t12P3

3.849MPa，

566。查表得：r 3 3h3598.19KJ/kg考慮損失P，得4點(diǎn)。過(guò)3點(diǎn)做等比熵線(xiàn)交低壓缸3 r排汽壓力4.9KPa等壓線(xiàn)于3點(diǎn)，查表得：h2223.02KJ/kg，由此得：3（ht2

mah3

h3

1375.17KJ/kg，hi2

mac（ht2

ma1254KJ/kg?？芍篽ma

ma

ma1859KJ/kgt 整級(jí)有效比焓降：hmachmach

t2mac1688KJ/kgi i1 i2由此得排汽點(diǎn)6，考慮末級(jí)余速損失h ，c2h hma021688367KJ/kgc2 i5457kJ/kg7475曲線(xiàn)的擬訂。二．汽輪機(jī)總進(jìn)汽量的初步估算0 0 eDehmax

mDt img取91%i

99%g

99%1.23%D0

600000MW ，max1854.9kj/kgt則D1615.22t/h0三．回?zé)嵯到y(tǒng)的熱平衡初步計(jì)算（一）回?zé)岢槠麎毫Φ拇_定1．除氧器的工作壓力根據(jù)SDJ1-80《火力發(fā)電廠(chǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，本機(jī)組及大容近最佳值。額定工況時(shí)，除氧器工作壓力為1.01Mpa。2.回?zé)岢槠麎毫Φ拇_定的不同。提高回?zé)岢槠h(huán)系統(tǒng)節(jié)能效果的重要原則：高品位（即處于高熱焓，低熵值蒸汽狀態(tài)）處不抽汽或少抽汽，低品位處則盡可能地多抽汽由此確定中壓缸的兩級(jí)抽汽：一段抽汽從中壓缸4段抽汽口抽36額定工況時(shí)，除氧器工作壓力 1.01MPa，對(duì)應(yīng)的飽和水溫度180.3℃，考慮到非調(diào)節(jié)抽汽隨負(fù)荷變化的特點(diǎn)，取除氧器的回?zé)岢槠麎毫?.06MPa因低加進(jìn)口水溫33℃，根據(jù)給水溫t =284℃fw得1275。則每級(jí)平均溫升約為(275-33)/83≈30℃。則低加級(jí)數(shù)Z=(180.3-33)/30≈5，去除氧器一臺(tái)，則系統(tǒng)有四臺(tái)低壓加器。高壓級(jí)數(shù)Z=(275-180.3)/30≈3，則系統(tǒng)有三臺(tái)高壓加熱器。（二）回?zé)嵯到y(tǒng)的熱平衡初步估算1.加熱器汽水參數(shù)根據(jù)給水溫度284℃,可得1號(hào)高加給水出口水溫275.1℃,且除氧器出口水溫180.3℃,根據(jù)等溫升分配原則選擇各加熱器出口水溫。根據(jù)各加熱器的出口水溫及出口端差 ,可得加熱器疏水溫度ttw2

t,查得tPe′—加熱器的工作壓力,考l慮抽汽管壓損后確定各級(jí)回?zé)岢槠麎毫e。l在擬定的近似熱力過(guò)程曲線(xiàn)上求出各回?zé)岢槠撵手?。加加熱器型?hào)抽壓Pe汽力焓he抽管損汽壓加熱器 飽和工作壓 水溫h'e(kj/kg)出溫t口差(kj/kg)度t'(MPa)P/Pe(℃)口tw2溫e e力 Pe(MPa)'hw2(℃)(℃)(kj/kg)(%)Hd1.06053178.2851.01180.32214.38764.60180.32 779.50H32.1843403.3252.08917.755209.38 905.70說(shuō)明：加熱器端差愈小，機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性降低也愈小，效益越大。不合理的抽汽管壓降和加熱器端差會(huì)帶來(lái)汽輪機(jī)高壓抽汽增加，低壓抽汽減少的不利趨勢(shì)，從而導(dǎo)致汽輪機(jī)熱經(jīng)濟(jì)性降低。熱器數(shù)目，節(jié)約鋼材和初投資，而且有利于除氧效果。4氧器自生沸騰，同時(shí)提高除氧器后給水溫度，充分利用該段抽汽的加熱熱量，有利于提高系統(tǒng)效率。各級(jí)加熱器回?zé)岢槠坑?jì)算（1）H3高壓加熱器確定各級(jí)加熱器的效率 0.98，高加給水量D=1611.22t/h，h fw先不考慮漏入H3

高壓加熱器的那部分軸封漏汽量△D12

以及上級(jí)加熱器H3

，則該級(jí)加熱器的計(jì)算抽汽量為：12DDfw(hw3hw2)1611.22(905.7779.5)83.475t/he3 (he3

he3

(3403.32917.75)0.98考慮上級(jí)加熱器疏水流入H3的相當(dāng)量為：

高壓加熱器并放熱可使本級(jí)抽汽減少D(hh) 110.73(1105.22917.75)D e2 e2 e38.352t/he2e

h he3

3403.32917.75考慮前軸封一部分漏汽量△D12熱抽汽量減少的相當(dāng)量為：

漏入本級(jí)加熱器并放熱可使本級(jí)回D

D(hl2

he3

)15(3281.52917.75)14.265t/hl2e

h he3

3403.32917.75h—軸封漏氣比焓值，相當(dāng)于調(diào)節(jié)級(jí)后汽室中蒸汽比焓l則本級(jí)高壓加熱器H實(shí)際所需回?zé)岢槠繛椋?D DD D 83.4578.35214.26560.585t/he3 e3 e2e l2e（2）除氧器除氧器為混合式回?zé)崞?，根?jù)熱平衡圖，列除氧器熱平衡方程式和質(zhì)量平衡方程式。{Dh D D DDDhDh{eded e2 e3 l1 l2 e3 ww fwedD DD D D D D Dcw l1 l2 ed e1 e3 e2 fw代入已知數(shù)據(jù)，整理得：{3178.28D{ed

905.7Dcw

966383.375D Ded

1322.032故：除氧器抽汽量Ded

101.683t/h凝結(jié)水量Dcw

1220.394t/h熱系統(tǒng)在除氧器分配的抽汽量比較大，有利于系統(tǒng)效率的提高。流經(jīng)汽輪機(jī)各級(jí)組的蒸汽流量及其內(nèi)功率的計(jì)算對(duì)于中壓缸部分：第三級(jí)組：DD3 2

De2

1423.67t/hDp 3(he2he3D

165.632mwi3 3.6第四級(jí)組：DD4

De3

1363.085t/hDp 4(he3hedD

85.178mwi4 3.6中壓缸排汽參數(shù)：排汽溫度：372℃排汽比焓：3205KJ/Kg排汽量：1253.504t/h第三部分 通流部分選型一．排汽口數(shù)和末級(jí)葉片根據(jù)汽輪機(jī)功率確定排汽口數(shù)和末級(jí)葉片一般末級(jí)葉片應(yīng)使經(jīng)高比θ =d/l≥7，軸向排汽速度 Cx≤2a300m/s。二．配汽方式和調(diào)節(jié)級(jí)選型量。0.7—0.8。三．壓力級(jí)設(shè)計(jì)特點(diǎn)光滑變化的通道形狀。中壓非調(diào)節(jié)級(jí)的速度比a=0.46-0.50;為保證設(shè)計(jì)工況下葉片根部不吸汽不漏汽，選用根部反動(dòng)度Ω=3%--5%。r第四部分 壓力級(jí)比焓降分配及級(jí)數(shù)確定一．蒸汽信道的合理形狀根據(jù)反動(dòng)式汽輪機(jī)每級(jí)作功能力較沖動(dòng)級(jí)小，為保證高壓部分全周進(jìn)汽，選擇較小的平均直徑。由此選擇由三種不同等根徑級(jí)給形成的通道形狀。二．各級(jí)平均直徑的確定。壓力級(jí)比焓降分配的主要依據(jù)是各級(jí)要有合適的速度比a使通道形狀光滑變化以達(dá)到較高的內(nèi)效率，所以首先要考慮到各級(jí)直徑選取，各級(jí)直徑的選擇既要考慮通道光滑性，還要考慮通用性。中壓級(jí)組第一級(jí)平均直徑的估取d'0.2847xm

htmn3000r/min取ht60kJ/kg，a0.49，則dm11.08m中壓級(jí)組末級(jí)直徑的估取GGc2140sin2hmaxtm取G1253.504103348.2kg/s,c 3600 2

0.25m3/kg,8,0.0207,hmax393kj/kgt則dz1.32mm根據(jù)作圖法確定壓力級(jí)平均直徑的變化在橫坐標(biāo)上任取長(zhǎng)度為aBD(a=25cm)BD第一壓力級(jí)與末級(jí)的平均直徑AB，CD，根據(jù)所選的通道形狀，用光滑曲線(xiàn)將的變化規(guī)律。CAB DA三．級(jí)數(shù)的確定及比焓降的分配級(jí)數(shù)的確定壓力級(jí)平均直徑在圖上將BD曲線(xiàn)m等分，從中量取各段長(zhǎng)度，求出平均直徑：AB(22) CDd m 11

101.17m壓力級(jí)平均理想比焓降ht

d 1.17 m)2 12.337 ( )2 70.05kJ/ x 0.491a級(jí)數(shù)的確定zhpa)/ht

393(10.06)/61.686hp—壓力級(jí)組理想比焓降t比焓降的分配各級(jí)平均直徑的求取在壓力級(jí)平均直徑變化曲線(xiàn)上求取各級(jí)的平均直徑各級(jí)比焓降分配根據(jù)求出的各級(jí)平均直徑，選取相應(yīng)的速度比，根據(jù)d2，求出各級(jí)的理想比焓降，其參數(shù)如下：h12.337mt級(jí)號(hào)平均直徑級(jí)號(hào)平均直徑cmdm速度比xa試算理想比焓降kJ/kg ht12334561.081.101.121.171.231.320.49000.49020.49050.49080.49100.491560.0062.1264.3070.1077.9288.98各級(jí)比焓降的修正調(diào)整抽汽壓力的注意事項(xiàng)：①除氧器的抽汽壓力等大于其額定值，以免負(fù)荷變小時(shí)，不能保證除氧②除氧器前一級(jí)抽汽壓力不可過(guò)高，否則容易引起給水在除氧器內(nèi)的自生沸騰。③滿(mǎn)足給水溫度要求中壓缸實(shí)際熱力過(guò)程曲線(xiàn)測(cè)點(diǎn)h(kj/kg)ih(kj/kg)ih(kj/kg)i13538.193543.5954.623481.473487.0656.529233422.763428.54758.51343358.4473364.75663.79153294.6563294.303870.452263205.32383213.33280.9718第五部分 汽輪機(jī)的熱力計(jì)算一． 葉型及其選1．葉型的選擇根據(jù)汽流在其出口處的馬赫數(shù)M=c/a的大小，又由于采用單列級(jí)，故采用帶“A”的亞音速葉柵。過(guò)快，為利于生產(chǎn)制造，降低成本，葉壓級(jí)組葉片采用相同葉型。具體葉型及其參數(shù)如下：出口角進(jìn)口角相對(duì)節(jié)距安裝角葉寬B弦長(zhǎng)b葉片型號(hào)()（）t（mm）()（mm）（mm）1 21TP-3A24700.67785556.32TP-3A24700.67785556.322． 相對(duì)節(jié)距和葉片數(shù)的確定ttb56.320.6738mmn n nttbb b

56.320.6738mm根據(jù)Z

de，ntnbt，ntnbtb項(xiàng)目123456噴管90909296102110動(dòng)葉90909296102110

db

取整后確定葉片數(shù)，具體數(shù)據(jù)如下：二．級(jí)的熱力計(jì)算中壓缸第一級(jí)：噴嘴出口汽流速度及噴管損失hcc

(1m

)ht

0.554.627.3kJ/kg初速動(dòng)能：hc0

00kJ/2000hhn t

hc0

27.3kJ/kg噴嘴出口汽流理想速度：c噴嘴出口汽流實(shí)際速度：c1

2h*n2h*n

233.67m/s0.95233.67221.99m/s噴嘴損失：hn

(12)h*(10.952)27.32.66kJ/kgn噴嘴出口面積：由于 0.577cr0P0n 1n

/P*3.21313.77280.85噴嘴工作于亞音速區(qū)，故采用漸縮噴嘴，噴嘴出口面積An為：GA

393.260.09104 1041561.52cm2n cn

0.97233.67噴嘴出口高度：ln

ed

Ansinnn 1

1561.52102 113.2mm10803.14sin24.動(dòng)葉進(jìn)出口速度及能量損失hb

h*27.3kJ/kgm t

tg

csin1

701 ccosu1 1

1sin

233.48sin131 96.147m/sc1 sinc11

sin30.58

w24.622kJ/kg2 1h*h

231.922kJ/kgb b w2t動(dòng)葉出口汽流實(shí)際速度：w2

2h*b2h*b2t

252.674m/s0.95252.674240.04m/s動(dòng)葉出口絕對(duì)速度之方向與大?。簑c w

sin

2109.647m/s2 sin2tg

sin

2 632 wcosu2 2動(dòng)葉損失：hb余速損失：hc2

(12)h(10.952)31.9223.11kJ/kgbc2 6.011kJ/cAb

G 21041638.31kJ/wG2動(dòng)葉高度： Albedb

b 116mmsin2項(xiàng)目噴嘴出口汽流項(xiàng)目噴嘴出口汽流速度c(m/s)1噴嘴損失n噴嘴出口面積h(kJ/kg)A(cm2)n動(dòng)葉出口面積A(cm2)b動(dòng)葉進(jìn)口速度w(m/s)1123456221.99237.576249.093255.949267.46286.112.663.0493.2183.513.8464.4221561.52170319602160221525371638.311740201823262368274296.147106.317113.752115.545120.24128.345240.04258.154266.946277.541290.83293.9413.113.603.854.1614.5695.2256.0117.5068.2088.8119.739.025113.2121137144.6159.85176.08116123139155.7167.06188.60動(dòng)葉出口速度w2動(dòng)葉出口速度w2(m/s)動(dòng)葉損失b余速損失h(kJ/kg)c2h(kJ/kg)噴嘴出口高度l(mm)n動(dòng)葉高度l(mm)b葉高損失:hl

ahl un

1.2113.2

42.8190.454kJ/kg輪周有效比焓降h'hhh

hh

54.603.112.666.01142.819kJ/kgu c0

n b c2Ehhh

054.60.856.01148.89kJ/kg0 c0 t 2 c2——余速利用系數(shù)，取2

=0.85輪周功率： u E

42.36586.65%48.890級(jí)后各項(xiàng)能量損失扇形損失：h1.7(lb)2E

0.116 1.7 ( )2 48.89 d b

1.32隔板漏汽損失:dA zn phA zn p

h3.14200.0542.3650.04KJ/kg1561.521561.52 4葉頂漏汽損失:

1.4

1.21.4hE

1.72r El b

1.7211.649.1240.76kJ/kg級(jí)效率和級(jí)內(nèi)功率hhi u

hp

h

h

42.3650.640.040.7640.925kj/kg級(jí)效率:h ii 0

40.92548.89

100%88.71%級(jí)內(nèi)功率:phG40.925593.2626.094MWi i項(xiàng)目項(xiàng)目huuhhphIpip239.734MWI12345642.36550.954256.295860.05668.64279.538886.6591.9689.1990.3590.4291.7860.640.69370.75460.8420.9261.0610.040.04250.0370.03660.04080.04260.760.9720.7280.6810.7290.78488.7189.37589.2189.3389.48290.83226.09437.5340.29243.29545.23247.191第六部分高中壓缸結(jié)構(gòu)概述界機(jī)組，其高中壓缸結(jié)構(gòu)如下：裝在汽輪機(jī)兩側(cè)的主汽閥調(diào)節(jié)閥組件進(jìn)入高壓汽輪機(jī)。汽閥調(diào)節(jié)閥進(jìn)入中壓缸。機(jī)組啟動(dòng)后，主汽閥用來(lái)控制從盤(pán)車(chē)轉(zhuǎn)速到大約90速時(shí)機(jī)組通過(guò)的汽流流量，調(diào)節(jié)閥用來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)組從90轉(zhuǎn)速到同步轉(zhuǎn)速以及汽輪機(jī)整個(gè)負(fù)荷范圍內(nèi)的蒸汽流量。缸和下缸。缸上，以適應(yīng)溫度的變化。二．中壓汽缸高中壓缸采用合缸結(jié)構(gòu)，通流部分為反向布置。由高﹑缸﹑高壓內(nèi)缸和中壓內(nèi)缸組成，形成雙層汽缸結(jié)構(gòu)。611—16級(jí)與中壓汽缸中的壓力級(jí)的蒸汽流動(dòng)方向相反。由鍋爐來(lái)的新蒸汽通過(guò)主蒸汽管從下部進(jìn)入布置于汽輪機(jī)兩側(cè)1﹑2反向布置的優(yōu)點(diǎn)：﹑減小汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和汽缸的軸向溫差及熱應(yīng)力。﹑承的工作條件，還可平衡一部分高，中壓汽缸內(nèi)的軸向推力。減少。度。第七部分 600mw汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)一、熱再熱蒸汽系統(tǒng)缸，在汽輪機(jī)中壓聯(lián)合汽門(mén)前用一個(gè)45°斜三通分為兩根管道,分別接至汽輪機(jī)中壓聯(lián)合汽門(mén)。由于再熱蒸汽氣壓損中壓缸的高溫再熱蒸汽的溫度偏差。二、回?zé)岢槠到y(tǒng)采用回?zé)嵫h(huán)的主要目的是提高工質(zhì)在鍋爐內(nèi)吸熱過(guò)程的平均溫度，以提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。為避免各事故發(fā)生，在抽汽管道上安裝電動(dòng)隔離閥的氣動(dòng)止回閥。三、除氧器汽水系統(tǒng)水箱，有補(bǔ)償鍋爐給水的汽輪機(jī)凝結(jié)水量之間不平衡的作用。作用：加熱給水、除去水中的氣體、回收工質(zhì)。第八部分 總 結(jié)一．設(shè)計(jì)結(jié)果總結(jié)為期三周的《汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)》即將結(jié)束，在這個(gè)過(guò)程中，本組同學(xué)對(duì)汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)和熱力設(shè)計(jì)有了較深刻的理解。本次課程設(shè)計(jì)內(nèi)容雖不多，但我們通過(guò)查閱整理各種資料，分析解決了設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的各類(lèi)問(wèn)題。態(tài)度認(rèn)真，團(tuán)結(jié)協(xié)作。本次課程設(shè)計(jì)內(nèi)有很多知識(shí)涉及到較高的知識(shí)層次，在三周的時(shí)間內(nèi)我多次請(qǐng)教老師和同學(xué)，仔細(xì)核算各計(jì)算式，細(xì)致繪制各設(shè)計(jì)輔助圖。雖然，設(shè)計(jì)結(jié)果沒(méi)有完全達(dá)到預(yù)期的理想結(jié)果，但我學(xué)到了不少寶貴的知識(shí)和方法，更重要的是學(xué)到了積極的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，為將來(lái)從事電廠(chǎng)方面的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二．設(shè)計(jì)思路說(shuō)明給定參數(shù)PtP給定參數(shù)PtPtPP0000 rc參考機(jī)型ztfwfwPedtPe熱力過(guò)程曲線(xiàn)回?zé)岢槠麉?shù)級(jí)的熱力計(jì)算汽輪機(jī)總進(jìn)汽量各級(jí)平均直徑各級(jí)比焓降回?zé)岢槠c(diǎn)的確定對(duì)于回?zé)岢槠c(diǎn)的初步確定，本組同學(xué)經(jīng)過(guò)多次討論并查閱經(jīng)譚老師指點(diǎn)，我們終于初步完成了回?zé)岢槠c(diǎn)及抽汽壓力表的確定，并經(jīng)熱力計(jì)算后修正確定了相關(guān)參數(shù)。除氧器工作壓力的確定