25mw凝汽式汽輪機(jī)組熱力設(shè)計(jì)Word版

整理為word格式整理為word格式整理為word格式畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書25MW凝汽式汽輪機(jī)組熱力設(shè)計(jì)中北大學(xué)（朔州校區(qū)）陳淑婧1227024207學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：中北大學(xué)（朔州校區(qū)）陳淑婧1227024207學(xué)院：熱能與動(dòng)力工程專業(yè)：熱能與動(dòng)力工程張志香指導(dǎo)教師：張志香2016年6月整理為word格式整理為word格式整理為word格式30MW凝汽式汽輪機(jī)組熱力設(shè)計(jì)摘要本課題針對30MW凝汽式汽輪機(jī)組進(jìn)行熱力設(shè)計(jì)，在額定功率下確定汽輪機(jī)型式及參數(shù)，使其運(yùn)行時(shí)具有較高的經(jīng)濟(jì)性，并考慮汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、布置等方面的因素，以達(dá)到“節(jié)能降耗，保護(hù)環(huán)境”的目的。本文首先對汽輪機(jī)進(jìn)行了選型，對汽輪機(jī)總進(jìn)汽量進(jìn)行了計(jì)算、通流部分的選型、壓力級比焓降分配及級數(shù)的確定、汽輪機(jī)級的熱力計(jì)算、漏氣量的計(jì)算與整機(jī)校核等。根據(jù)通流部分選型，確定排汽口數(shù)與末級葉片、配汽方式和調(diào)節(jié)級的選型，并進(jìn)行各級比焓降分配與級數(shù)的確定；對各級進(jìn)行熱力計(jì)算，求出各級通流部分的幾何尺寸，相對內(nèi)效率，實(shí)際熱力過程曲線。根據(jù)熱力計(jì)算結(jié)果，修正各回?zé)岢槠c(diǎn)壓力達(dá)到符合實(shí)際熱力過程曲線的要求，并修正回?zé)嵯到y(tǒng)的熱力平衡計(jì)算，分析并確定汽輪機(jī)熱力設(shè)計(jì)的基本參數(shù)。關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)，凝汽式，熱力系統(tǒng)，熱力計(jì)算整理為word格式整理為word格式整理為word格式Thermodynamicdesignof30MWcondensingsteamturbineAbstractThistopicfor30MWsteamturbineunitforthermaldesign,seekappropriateturbineatratedpower,tomakeitrunwithhighereconomicandtoconsideredtosteamturbinestructure,systemandarrangementandparts.Soitcanachieve"energysaving,environmentalprotection"purpose.Determinationofmachine,firstly,thesteamturbinefortheselectionoftheturbinetotalinletwerecalculatedthroughflowpartoftheselectionpressureenthalpydropdistributionandseries,steamturbinethermodynamiccalculation,theleakageamountofcalculationandcheck.Accordingtothethroughflowpartofselectiontodeterminetheexhaustportnumberandthelaststagebladesofsteamdistributionmodeandregulationlevelselection,andfordifferentlevelsofspecificenthalpydropdistributionandtheseriesoflevelswithathermodynamiccalculationforatalllevelsthroughflowpartofthegeometryandrelativeinternalefficiency,theactualthermodynamicprocesscurve.Accordingtothethermodynamiccalculationresults,correctionofregenerativeextractionsteampressuretoconformtotheactualthermodynamicprocesscurve,andrepairThermodynamicequilibriumcalculation,analysisanddeterminationofthebasicparametersofthethermaldesignoftheturbine.keywords:steamturbine,condensingtype,thermodynamicsystem,thermodynamiccalculation整理為word格式整理為word格式整理為word格式整理為word格式整理為word格式整理為word格式目錄292771緒論 1225232汽輪機(jī)基本參數(shù)確定 2255652.1原始數(shù)據(jù) 231262.2汽輪機(jī)的基本參數(shù)確定 2267823汽輪機(jī)總進(jìn)汽量的初步估算 5263073.1回?zé)岢槠麎毫Υ_定 5141263.2熱經(jīng)濟(jì)性初步計(jì)算 657724通流部分的選型 15130584.1排汽口數(shù)與末級葉片 15267874.2配汽方式和調(diào)節(jié)級的選型 15139904.3壓力級設(shè)計(jì)特點(diǎn) 1841225壓力級比焓降分配及級數(shù)的確定 20186155.1蒸汽通道的合理形狀 20249965.2各級平均直徑的確定 20187655.3級數(shù)的確定與比焓降的分配 22220866汽輪機(jī)級的熱力計(jì)算 25129906.1葉型及其選擇 2523296.2級的熱力計(jì)算 2784346.3級的詳細(xì)計(jì)算 34117997汽輪機(jī)漏汽量的計(jì)算與整機(jī)校核 37226017.1閥桿漏汽量的計(jì)算 37137657.2軸封漏汽量的計(jì)算 37220927.3汽封直徑的確定 3887567.4整機(jī)校核 39278288結(jié)論 4020526致謝 4126017參考文獻(xiàn) 42整理為word格式整理為word格式整理為word格式1緒論蒸汽輪機(jī)從1883年第一臺(tái)實(shí)用性機(jī)組問世至今，已有100多年的歷史[1]。汽輪機(jī)的發(fā)展經(jīng)由單級沖動(dòng)式汽輪機(jī)到多級沖動(dòng)式汽輪機(jī)再到多級反動(dòng)式汽輪機(jī)，汽輪機(jī)隨著時(shí)代和科技的進(jìn)步而進(jìn)步。19世紀(jì)以來，在不斷提高安全可靠性、耐用性和保證運(yùn)行方便的基礎(chǔ)上，汽輪機(jī)是通過增大單機(jī)功率和提高裝置的熱經(jīng)濟(jì)性來發(fā)展的，汽輪機(jī)的出現(xiàn)推動(dòng)了電力工業(yè)的發(fā)展；20世紀(jì)初，電站汽輪機(jī)單機(jī)功率已達(dá)10MW；隨著電力應(yīng)用的日益廣泛，美國紐約等大城市的電站尖峰負(fù)荷在20年代已接近1000MW，如果單機(jī)功率只有10MW，則需要裝機(jī)近百臺(tái)，因此20年代時(shí)單機(jī)功率就已增大到60MW，30年代初又出現(xiàn)了165MW和208MW的汽輪機(jī)；但是之后的經(jīng)濟(jì)衰退、第二次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，使得汽輪機(jī)單機(jī)功率的增大處于停頓狀態(tài)；50年代，隨著戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力需求突飛猛進(jìn)，單機(jī)功率又開始不斷增大，陸續(xù)出現(xiàn)了325～600MW的大型汽輪機(jī)；60年代制成了1000MW汽輪機(jī)；70年代，制成了1300MW汽輪機(jī)。但是機(jī)組過大又帶來可靠性、可用率的降低，因而到90年代初，火力發(fā)電單機(jī)容量穩(wěn)定在300～700MW。21世紀(jì)，為提高發(fā)電效率，我國對電廠機(jī)組實(shí)行“上大壓小”政策。高參數(shù)大容量凝汽式機(jī)組成為火力發(fā)展不可抗拒的發(fā)展趨勢。現(xiàn)在許多國家常用的單機(jī)功率為300～600MW。近幾年來，國家大力提倡節(jié)能減排[2]。這就需要在額定功率下尋求合適汽輪機(jī)，使運(yùn)行時(shí)具有較高的經(jīng)濟(jì)性，在不同工況下工作時(shí)均有比較高的可靠性，滿足經(jīng)濟(jì)性和可靠性要求的同時(shí)需要考慮到汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、布置、成本、安裝和維修以及零件等方面的因素，在確保汽輪機(jī)熱力設(shè)計(jì)在適用性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性的前提下，能達(dá)到“節(jié)能降耗，保護(hù)環(huán)境”的目的。而且汽輪機(jī)在計(jì)算機(jī)方面應(yīng)用的廣度與深度一直在更進(jìn)一步的發(fā)展。已經(jīng)大大減小了手工計(jì)算的負(fù)擔(dān)，但我們目前仍與其他國家存在著一定的差距，遇與挑戰(zhàn)，這就需要我們大膽創(chuàng)新，不斷提高汽輪機(jī)在國際上的競爭力，加大研究高參數(shù)、高效率、高可靠性和自動(dòng)化的汽輪機(jī)產(chǎn)品的力度，不斷推動(dòng)我國汽輪機(jī)的發(fā)展與進(jìn)步。整理為word格式整理為word格式整理為word格式2汽輪機(jī)基本參數(shù)確定2.1原始數(shù)據(jù)機(jī)型：25MW凝汽式；蒸汽初參數(shù)：p0=3.43MPa，t0=435℃；凝汽器出口壓力：pc=1.9kPa；給水溫度：tfw=160℃；經(jīng)濟(jì)功率：Pc=12000kW；汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速：3000r/min；汽輪機(jī)內(nèi)效率：0.8。2.2汽輪機(jī)的基本參數(shù)確定（1）汽輪機(jī)功率汽輪機(jī)額定功率也稱銘牌功率，由國產(chǎn)發(fā)電用汽輪機(jī)功率系列（見表2.1）可知，本課題25MW汽輪機(jī)屬于中壓汽輪機(jī)。表2.1國產(chǎn)發(fā)電用汽輪機(jī)功率系列汽輪機(jī)型式低壓汽輪機(jī)中壓汽輪機(jī)高壓汽輪機(jī)超高壓汽輪機(jī)亞臨界汽輪機(jī)超臨界汽輪機(jī)額定功率（MW）0.751.536122550100125200300600≥600汽輪機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)所依據(jù)的功率稱為設(shè)計(jì)功率，又稱為經(jīng)濟(jì)功率，其大小由機(jī)組本身額定功率大小級運(yùn)行時(shí)所承擔(dān)負(fù)荷的變化而定。表2.2給出了國產(chǎn)汽輪機(jī)選用的設(shè)計(jì)功率與額定功率之比。表2.2國產(chǎn)汽輪機(jī)不同額定功率的設(shè)計(jì)功率額定功率≤612～2550≥100設(shè)計(jì)功率與額定功率之比758090100為了確保汽輪機(jī)在初參數(shù)下降或背壓升高時(shí)仍能發(fā)出額定功率，在設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)閥與噴嘴進(jìn)汽能力及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，需要考慮適當(dāng)?shù)挠嗔俊Ｒ虼?，在正常的參?shù)級提高整理為word格式整理為word格式整理為word格式初參數(shù)或降低背壓時(shí)，汽輪機(jī)發(fā)出的功率可能大于額定值，此功率為最大功率。（2）進(jìn)汽參數(shù)=1\*GB3①新蒸汽參數(shù)汽輪機(jī)的新蒸汽參數(shù)是指主氣門的蒸汽壓力與溫度，通常又稱為初壓、初溫。我國對電站汽輪機(jī)采用按功率劃分新蒸汽參數(shù)等級的產(chǎn)品系列，見表2.3。表2.3國產(chǎn)汽輪機(jī)新蒸汽參數(shù)額定功率（MW）0.75，1.5，36，12，2550，100125，200300，600新蒸汽壓力（MPa）1.273.438.8212.7～13.2316.1～16.66新蒸汽溫度（℃）340435535535～550535～550=2\*GB3②排汽壓力凝汽式汽輪機(jī)的排汽壓力要綜合考慮汽輪機(jī)運(yùn)行地點(diǎn)的氣候條件，供水方式，末級葉片等因素。我國凝汽式汽輪機(jī)常用的排汽壓力見表2.4。表2.4我國凝汽式汽輪機(jī)常用的排汽壓力冷卻水溫℃101520252730排汽壓力（MPa）0.003~0.0040.004~0.0050.005~0.0060.006~0.0070.007~0.0080.008~0.01=3\*GB3③汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速由電網(wǎng)頻率決定，我國電網(wǎng)頻率為50HZ，故我國生產(chǎn)的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速采用3000r/min。=4\*GB3④調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)的抽汽壓力[2]調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)除了能滿足供電外，還能滿足供熱需要。調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)的抽汽往往由熱用戶的需要決定。其抽汽壓力一般綜合用戶要求和產(chǎn)品系列規(guī)范決定，表2.5為國產(chǎn)調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)常用抽汽壓力。整理為word格式整理為word格式整理為word格式表2.5國產(chǎn)調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)常用抽汽壓力[3]額定抽汽壓力（MPa）0.120.501.001.30調(diào)整范圍0.07～0.250.40～0.700.80～1.301.00～1.60=5\*GB3⑤給水溫度與回?zé)峒墧?shù)通常給水溫度選為初蒸汽壓力下飽和溫度的65%~75%較為經(jīng)濟(jì)，由文檔[3]可知回?zé)峒墧?shù)選4段，采用“兩高、一低、一除氧”的形式。表2.6為不同回?zé)峒墧?shù)和給水溫度。表2.6不同回?zé)峒墧?shù)和給水溫度[4]新汽壓力MPa2.353.438.8212.74~13.2316.17~16.6623.5新汽溫度℃390435535535/535535/535565/565回?zé)峒墧?shù)1～33～56～77～87～88～9給水溫度℃105～150150～170210～230220～250245～270270～300整理為word格式整理為word格式整理為word格式3汽輪機(jī)總進(jìn)汽量的初步估算一般凝汽式汽輪機(jī)的總蒸汽量可由下式估算：（t/h）（式3.1）式中：m為考慮回?zé)岢槠疬M(jìn)汽量增加的系數(shù)，它與回?zé)峒墧?shù)、給水溫度、汽輪機(jī)容量及參數(shù)有關(guān)，對中壓機(jī)組m=1.08~1.15，高壓機(jī)組m=1.18~1.15，背壓式汽輪機(jī)m=1；?D為考慮閥桿漏汽和前軸封漏汽，并保證在初參數(shù)下降或背壓升高時(shí)仍能發(fā)出設(shè)計(jì)功率的蒸汽裕量，通常取?D/D0=3%~5%；Pel為汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組出線端的電功率，kW；?Ht為汽輪機(jī)的理想比焓降，kJ/kg；ηri為汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率；ηm為汽輪機(jī)的機(jī)械效率；ηg為發(fā)電機(jī)的效率；D0為汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，kg/h。回?zé)嵯到y(tǒng)的熱平衡初步計(jì)算在汽輪機(jī)進(jìn)汽量估算及汽輪機(jī)近似熱力過程曲線擬定以后進(jìn)行。3.1回?zé)岢槠麎毫Υ_定（1）除氧器的工作壓力給水溫度和回?zé)峒墧?shù)確定之后，根據(jù)機(jī)組的初參數(shù)和容量確定除氧器的工作壓力。大氣式除氧器的工作壓力一般選擇略高于大氣壓力即0.118MPa，高壓除氧器的工作壓力一般為0.343~0.588MPa，我國定壓運(yùn)行的高壓除氧器壓力為0.588MPa。（2）抽汽管中壓力損失整理為word格式整理為word格式整理為word格式在進(jìn)行熱力計(jì)算時(shí)，要求不超過抽汽壓力的10%，取=（0.04~0.08），級間抽汽時(shí)取較大值，高中壓排汽時(shí)取較小值[3]。（3）表面式加熱器出口傳熱端差一般無蒸汽冷卻段的加熱器取=3～5℃，有蒸汽冷卻段的加熱器取=－1～2℃。（4）回?zé)岢槠麎毫Φ拇_定在確定了給水溫度，回?zé)岢槠墧?shù)，上端差和抽汽管道壓損等參數(shù)后，根據(jù)除氧器的工作壓力，確定除氧器前的低壓加熱器數(shù)和除氧器后的高壓加熱器數(shù)，同時(shí)確定各級加熱器的比焓升或溫升，這樣就確定了各級加熱器的給水出口水溫。（5）回?zé)嵯到y(tǒng)的熱平衡初步估算汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)熱平衡計(jì)算的目的是確定汽輪機(jī)在設(shè)計(jì)工況下的汽耗量、各級回?zé)岢槠?、汽輪機(jī)各級組蒸汽流量及汽輪機(jī)裝置的熱經(jīng)濟(jì)性。3.2熱經(jīng)濟(jì)性初步計(jì)算對25MW凝汽式汽輪機(jī)的回?zé)嵯到y(tǒng)進(jìn)行熱平衡估算。額定功率為=25MW，因=80%=80%MW=20MW，新蒸汽壓力=3.43MPa，凝結(jié)水泵壓頭=1.18Mpa，射汽抽氣耗汽量=0.5t/h，抽汽冷卻器內(nèi)蒸汽比焓降=2302.7kJ/kg。（1）近似熱力過程曲線的擬定在h-s圖上根據(jù)新蒸汽壓力3.43MPa和新蒸汽溫度=435℃確定汽輪機(jī)進(jìn)汽狀態(tài)點(diǎn)0（主汽閥前），并查出比焓h0=3304.2kJ/kg，設(shè)進(jìn)汽機(jī)構(gòu)的節(jié)流損失=0.04，得調(diào)節(jié)級前壓力，汽輪機(jī)級的理想比焓降等于1176.9kJ/kg，汽輪機(jī)內(nèi)效率為80%，有效比焓降為1000.365kJ/kg，排汽比焓降為2303.835kJ/kg，=2127.3kJ/kg。整理為word格式整理為word格式整理為word格式=2127.3kJ/kg=2303.835kJ/kg0.0047MPa1000.365kJ/kg=3304.2kJ/kg435℃3.3MPa12~15kJ/kg3.43MPa=2127.3kJ/kg=2303.835kJ/kg0.0047MPa1000.365kJ/kg=3304.2kJ/kg435℃3.3MPa12~15kJ/kg3.43MPa1176.9kJ/kg圖3.1非再熱凝汽式汽輪機(jī)近似熱力過程曲線（2）估算汽輪機(jī)的進(jìn)汽量考慮回?zé)岢槠疬M(jìn)汽量增加的系數(shù)，它與回?zé)峒墧?shù)、給水溫度、汽輪機(jī)容量及參數(shù)有關(guān)，對中壓機(jī)組m=1.08~1.15，高壓機(jī)組m=1.18~1.15，背壓式汽輪機(jī)m=1取得m=1.12；取慮閥桿漏汽和前軸封漏汽，并保證在初參數(shù)下降或背壓升高時(shí)仍能發(fā)出設(shè)計(jì)功率的蒸汽裕量，通常取?D/D0=3%~5%，在這里取3%，?D=0.03D0；另外取=99.0%，=97.5%，帶入式3.1可得=86（t/h）。蒸汽量包括前軸封漏氣量=1.000t/h，待汽輪機(jī)通流部分有關(guān)尺寸確定后計(jì)算。（3）抽汽壓力確定本課題汽輪機(jī)采用大氣式除氧器，除氧器壓力為0.118MPa，對應(yīng)的飽和水溫度=104.25℃?？紤]到調(diào)節(jié)抽汽隨負(fù)荷變化的特點(diǎn)，為了維持所有工況下除氧器定壓運(yùn)行，供給除氧器的回?zé)岢槠麎毫σ话阏頌閣ord格式整理為word格式整理為word格式比除氧器工作壓力高0.2~0.3MPa[5]。本機(jī)采用70%負(fù)荷以下時(shí)除氧器與高壓加熱器供汽源的運(yùn)行方式，故除氧器的回?zé)岢槠麎毫H比除氧器工作壓力高出0.024MPa。根據(jù)給水溫度=160℃，可得高壓加熱器給水出口溫度=160℃，且除氧器出口水溫=104.25℃，根據(jù)等溫升（等比焓升）分配原則得高壓加熱器給水溫℃，取為132.125；凝汽器壓力對應(yīng)下的飽和水溫為16.7℃，同理的低壓加熱器的出口給水溫度，見表3.1。表3.125MW凝汽式汽輪機(jī)加熱器汽水參數(shù)加加熱器號(hào)抽汽壓力(MPa)抽汽比焓(kJ/kg)抽汽管壓損(%)加熱器工作壓力(MPa)飽和水溫度(℃)飽和水比焓(kJ/kg)出口端差(℃)給水出口溫度(℃)給水出口比焓(kJ/kg)H10.7622996.780.701165697.25160675.5H20.3612832.480.333137.125576.845132.125555.46Hd0.1422703.4170.118104.25437.30104.25437.3H30.0252629.680.02363.475265.73360.475253.169由各加熱器的出口水溫和出口端差得加熱器疏水溫度。查得對應(yīng)的飽和壓力（加熱器的工作壓力）?？紤]抽氣管壓損后，確定各級回?zé)岢闅鈮毫?。然后在擬定的近似熱力過程曲線上求出各級回?zé)岢槠褥手?，如圖3.2。整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖3.2汽輪機(jī)組的蒸汽熱力膨脹過程線（4）各級加熱器回?zé)岢槠坑?jì)算=1\*GB3①高壓加熱器=1.000t/h，=0.77t/h，=0.5t/h。則給水量為（式3.2）式中：為高壓端軸封漏汽量，t/h；為漏入高壓加熱器的軸封漏汽量，t/h；為射汽抽氣器耗汽量，t/h。由表3.1得給水出口比焓=675.5kJ/kg，抽汽比焓=2996.7kJ/kg，飽和水比焓整理為word格式整理為word格式整理為word格式=697.2kJ/kg，加熱器進(jìn)口水比焓=555.46kJ/kg，一般加熱效率=0.98，因此該級回?zé)岢槠繛椋ㄊ?.3）=2\*GB3②除氧器除氧器為混合式加熱器，它的熱平衡圖如圖3.3（a）。由表3.1可得=2703.4kJ/kg，=437.3kJ/kg。列除氧器的熱平衡方程式：（式3.4）質(zhì)量方程式：（式3.5）整理后得：（1）（2）由（1）和（2）聯(lián)立解得：除氧器抽汽量為1.504t/h，凝結(jié)水量為76.018t/h。=3\*GB3③低壓加熱器其熱平衡見圖3.3（b），查表3.1、3.2可得=266.1kJ/kg，=378.4kJ/kg，=2629.6kJ/kg，=390.2kJ/kg回?zé)岢槠繛椋海╰/h）（式3.6）整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖3.3（a）加熱器熱平衡圖（b）除氧器器熱平衡圖（5）流經(jīng)汽輪機(jī)各級組的蒸汽流量和內(nèi)功率計(jì)算調(diào)節(jié)級（雙列）：查表3.1、3.3可得：=86t/h，=3304.2kJ/kg，=3098.1kJ/kg，（式3.7）第一級組：已知=1.000t/h，=2996.7kJ/kg，（t/h）（式3.8）其它級計(jì)算方法與第一級組相同。整機(jī)內(nèi)功率：（kW）（6）汽輪機(jī)的熱經(jīng)濟(jì)性計(jì)算機(jī)械損失：（式3.9）汽輪機(jī)軸端功率：（式3.10）整理為word格式整理為word格式整理為word格式發(fā)電機(jī)功率：（式3.11）由此可見，符合設(shè)計(jì)工況=20000kW的要求，說明原估計(jì)的蒸汽量正確。若功率達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，則需修正蒸汽量并重新進(jìn)行計(jì)算，直到達(dá)到為止。汽耗量：（式3.12）不抽汽時(shí)（回?zé)岢槠Ｓ茫┕烙?jì)汽耗量：汽輪機(jī)的汽耗率：汽輪機(jī)的絕對電效率：表3.2各級加熱器回?zé)岢闅饬康挠?jì)算數(shù)據(jù)單位給水量t/h86.27凝結(jié)水量t/h76.018實(shí)際抽氣量t/h5.1942.7841.504計(jì)算抽氣量t/h3.957上級加熱器疏水相當(dāng)量t/h0.313上級加熱器漏氣相當(dāng)量t/h0.86表3.3流經(jīng)汽輪機(jī)各級組的蒸汽流量及其內(nèi)功率計(jì)算數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)級第一級組第二級組第三級組第四級組第五級組第六級組整機(jī)內(nèi)功率整理為word格式整理為word格式整理為word格式蒸汽流量Dt/h868579.80677.02275.51871.62867.60121550內(nèi)功率kW49923.5239436422760154829213361表3.425MW凝汽式汽輪機(jī)熱平衡計(jì)算數(shù)據(jù)汽輪機(jī)初壓MPa3.43射汽抽氣器汽耗量ΔDcjt/h0.5汽輪機(jī)初溫℃435射汽抽氣式比焓量ΔhcjkJ/kg2302.7汽輪機(jī)初比焓kJ/kg3304.2汽輪機(jī)總進(jìn)汽量t/h86工作轉(zhuǎn)速Nr/min3000前軸封漏汽量t/h1冷卻水溫℃15流入蒸汽器蒸汽量t/h67.601汽輪機(jī)背壓MPa0.0049/0.0047凝汽器出口水溫℃31.80抽氣冷卻器出口水溫℃34.80給水泵壓頭MPa6.27凝結(jié)水泵壓頭MPa1.18表3.5熱平衡計(jì)算數(shù)據(jù)加熱器整理為word格式整理為word格式整理為word格式加熱抽汽抽汽壓力MPa0.7450.3610.142抽汽比焓kJ/kg2996.72832.42703.4加熱器壓力MPa0.7010.3330.118凝結(jié)給水下飽和水溫℃164.17132.42104.25下飽和水比焓kJ/kg693.6556.6437.01kg蒸汽的放熱量kJ/kg2303.12275.82266.4被加熱的凝結(jié)水量t/h86.27086.27076.018加熱器進(jìn)口水溫℃132.125104.2560.475加熱器進(jìn)口水比焓kJ/kg555.46437.3253.169加熱器出口端差℃550出口水溫℃160132.125104.25出口水比焓kJ/kg675.5555.46437.3給水比焓量kJ/kg135.9102.358.6抽汽量計(jì)算抽汽量t/h5.1943.9571.967實(shí)際抽汽量t/h5.1942.7841.504表3.6汽機(jī)裝置的熱力特性數(shù)據(jù)排汽比焓kJ/kg2297.9發(fā)電效率%97.5等比熵排汽比焓kJ/kg2127.3給水溫度℃160汽輪機(jī)內(nèi)效率%80給水比焓kJ/kg675.5整理為word格式整理為word格式整理為word格式回?zé)嵯到y(tǒng)熱平衡初步計(jì)算所得的抽汽壓力與壓力級比焓降分配后所確定的各級壓力往往不能完全吻合，必須進(jìn)行調(diào)整，通常需反復(fù)幾次。表格中所有數(shù)據(jù)為已經(jīng)過調(diào)整后確定的熱平衡計(jì)算數(shù)據(jù)。通過回?zé)嵯到y(tǒng)熱平衡計(jì)算可得機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，當(dāng)機(jī)組的效率、級數(shù)、抽汽點(diǎn)位置和回?zé)嵯到y(tǒng)布置有變化時(shí)，系統(tǒng)的熱平衡及機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性發(fā)生相應(yīng)變化，必須重新計(jì)算。整理為word格式整理為word格式整理為word格式4通流部分的選型4.1排汽口數(shù)與末級葉片凝汽式汽輪機(jī)的汽缸數(shù)目與排汽口數(shù)都根據(jù)功率和單排汽口凝汽式汽輪機(jī)的極限功率共同確定的。當(dāng)汽輪機(jī)的功率大于單排汽口凝汽式汽輪機(jī)的工作極限時(shí)，采用多缸和多排汽口。若轉(zhuǎn)速和初始參數(shù)一定，則排汽口數(shù)主要取決于末級通道的排汽面積。末級通道的排汽面積需要對末級長葉片特性、材料、強(qiáng)度、汽輪機(jī)背壓、末級余速損失大小及制造成本等因素進(jìn)行綜合比較后才能確定，通常可按下式估算排汽面積。（式4.1）式中：為機(jī)組電功率，kW；為汽輪機(jī)排汽壓力，kPa。汽缸數(shù)增加，軸承數(shù)也增加，機(jī)組的總長度會(huì)增長，遠(yuǎn)離推力軸承的汽缸，轉(zhuǎn)子和靜子的熱膨脹差值也相應(yīng)增大，這既增加了機(jī)組的造價(jià)又不利于機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為了減少汽缸數(shù)，采用高、中壓部分汽缸和較先進(jìn)的低壓長葉片兩方法[6]。根據(jù)總體設(shè)計(jì)決定排汽口數(shù)時(shí)要盡量在已有的葉片系列中選擇與排汽面積相近的末級葉片或一組葉片，并續(xù)進(jìn)行蒸汽彎曲應(yīng)力的校核。新設(shè)計(jì)的末級葉片一般應(yīng)使徑高比，軸向排汽速度≦300m/s。4.2配汽方式和調(diào)節(jié)級的選型電站用汽輪機(jī)的配汽方式又稱調(diào)節(jié)方式，同機(jī)組運(yùn)行要求密切相關(guān)。常有噴嘴配汽、節(jié)流配汽、變壓配汽和旁通配汽四種。噴嘴配汽是絕大多數(shù)國產(chǎn)汽輪機(jī)所采用的配汽方式。采用噴嘴配汽汽輪機(jī)，其蒸汽流量的改變主要是有改變第一級噴嘴的工作面積實(shí)現(xiàn)的，所以該機(jī)的第一級又稱調(diào)節(jié)級。調(diào)節(jié)級各噴嘴組的通道面積及通過其內(nèi)的蒸汽流量是不一定相同的。調(diào)節(jié)級的形式與參數(shù)的選擇在熱力設(shè)計(jì)中相當(dāng)重要，與機(jī)組容量大小、運(yùn)行方式等因素有關(guān)。整理為word格式整理為word格式整理為word格式（1）調(diào)節(jié)級選型現(xiàn)常用的調(diào)節(jié)級有單列級與雙列級兩種。主要依據(jù)設(shè)計(jì)工況下調(diào)節(jié)理想的比焓降的大小來決定其形式。兩種調(diào)節(jié)級的主要特點(diǎn)是[7]：=1\*GB3①雙列級一般能承擔(dān)較大的理想比焓降，約為160~500kJ/kg；單列級能承擔(dān)的理想焓降比較小，為70~125kJ/kg。=2\*GB3②雙列級的效率和整機(jī)效率都比較低，在變工況時(shí)其級效率變化比單列級?。粏瘟屑壴谠O(shè)計(jì)工況下效率較高，在變工況時(shí)級效率變化較大。=3\*GB3③采用單列級的汽輪機(jī)級數(shù)多，費(fèi)用高。采用雙列級的汽輪機(jī)級數(shù)少，結(jié)構(gòu)緊湊，且由于其調(diào)節(jié)級低的蒸汽壓力與溫度下降較多，故除調(diào)節(jié)級、噴嘴等部件用較好的材料外，汽缸與轉(zhuǎn)子的材料等級可適當(dāng)降低，從而可降低機(jī)組造價(jià)，提高機(jī)組運(yùn)行的可靠性。因此，在電網(wǎng)中承擔(dān)尖峰負(fù)荷時(shí)，對參數(shù)不高的中小型汽輪機(jī)宜采用雙列級。如國產(chǎn)100MW以下的汽輪機(jī)絕大多數(shù)采用雙列級，對于在電網(wǎng)中承擔(dān)基本負(fù)荷的高參數(shù)、大容量汽輪機(jī)，則最好采用單列級。（2）理想比焓降的選擇=1\*GB3①理想比焓降目前國產(chǎn)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級理想比焓降選取范圍已經(jīng)敘述過了，單列級在75~125kJ/kg，雙列級在160~500kJ/kg，功率較大者選取較小值。選擇設(shè)計(jì)工況下調(diào)節(jié)級理想比焓降時(shí)，還要考慮工況變動(dòng)后的一些因素[8]。如為了保證一定的給水溫度，調(diào)節(jié)級后壓力到第一級回?zé)岢槠麎毫χg的比焓降需要在保證壓力級的平均直徑平滑變化時(shí)的條件下，分為整數(shù)級。當(dāng)?shù)谝患壋槠挥谡{(diào)節(jié)級后時(shí)，調(diào)節(jié)級后壓力需要根據(jù)給水溫度進(jìn)行選取。=2\*GB3②選擇調(diào)節(jié)級速比選取適當(dāng)?shù)乃俣缺仁菫榱吮ＷC調(diào)節(jié)級的級效率，級效率與選擇的調(diào)節(jié)級形式有關(guān)。通常單列調(diào)節(jié)級速比選擇范圍=0.35~0.44，雙列級速比選擇的范圍在=0.22~0.28。低的反動(dòng)度和小的部分進(jìn)汽度對應(yīng)較低的速度比[9]。=3\*GB3③選擇調(diào)節(jié)級反動(dòng)度為了提高調(diào)節(jié)級的級效率，所以一般調(diào)節(jié)級都帶有一定的反動(dòng)度。由于調(diào)節(jié)級為部分進(jìn)汽級，整理為word格式整理為word格式整理為word格式故為了減少漏汽損失其反動(dòng)度不宜選的過大。雙列調(diào)節(jié)級各列葉柵反動(dòng)度之和，一般在13%~20%之間，當(dāng)壓力比<0.4時(shí)，可在0.14~0.25之間選取。反動(dòng)度的分配以各列葉柵通道光滑變化為原則，大小由調(diào)節(jié)級各列葉柵的出口面積予以保證[10]。表4.1為雙列級各列葉柵的面積比，經(jīng)過了實(shí)驗(yàn)證明的具有較高級效率。表4.1雙列級各列葉柵的面積比理想比焓降壓力比第一列動(dòng)葉出口面積比導(dǎo)葉出口面積比第二列動(dòng)葉出口面積比（kJ/kg）Ab/AnAg/AnAB’/An<20<0.551.50~1.552.35~2.503.40~3.80210~2990.35~0.551.53~1.592.40~2.603.45~3.80（3）選擇調(diào)節(jié)級幾何參數(shù)=1\*GB3①選擇調(diào)節(jié)級平均直徑選擇調(diào)節(jié)級的平均直徑時(shí)通常要考慮制造工藝。一般范圍選取為中低壓汽輪機(jī)取dm=1000~1200mm，高壓汽輪機(jī)取dm=900~1100mm；單列級選取較大理想比焓降是可取上線值；故選dm=1100mm。=2\*GB3②調(diào)節(jié)級的葉形及幾何特性調(diào)節(jié)級的葉型，特別是雙列調(diào)節(jié)級的葉型，通常成組配套使用。蘇字葉型是國產(chǎn)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級最常用的葉型組合。表4.2為常用的蘇字雙列調(diào)節(jié)級葉型的基本數(shù)據(jù)。表4.2蘇字雙列調(diào)節(jié)級葉型項(xiàng)目型線出口角范圍進(jìn)口角范圍相對節(jié)距相對面積比噴嘴TC-1A11~140.70~0.751.00第一列動(dòng)葉TP-0A14~1620~300.67~0.721.47~1.55導(dǎo)葉TP-2A19~2225~400.59~0.642.45~2.60第二列動(dòng)葉TP-4A29~3145~600.50~0.562.50~3.80整理為word格式整理為word格式整理為word格式噴嘴TC-114~170.70~0.751.00第一列動(dòng)葉TP-217~2020~280.60~0.651.45~1.50導(dǎo)葉TP-3A23~2530~450.56~0.632.35~2.45第二列動(dòng)葉TP-5A31~3445~600.50~0.563.10~3.804.3壓力級設(shè)計(jì)特點(diǎn)壓力級一般是指調(diào)節(jié)級后的各非調(diào)節(jié)級。當(dāng)調(diào)節(jié)級選定后，壓力級前后的壓力及理想比焓降也就確定[11]。根據(jù)蒸汽容積流量在汽輪機(jī)各級中變化的大小，可將壓力級分為三個(gè)級組：高壓級組、中壓級組、低壓級組。（1）高壓級組高壓級組中蒸汽的容積流量及其變化都較小，級組通流部分的高度不大，幾何尺寸變化緩慢，其各級的能量損失中葉高損失所占比例較大。通常采用較小的平均直徑dm和較小的噴嘴出口角（11°~14°）是為了減少葉高損失。有的級采用部分進(jìn)汽是為了使葉高Ln不小于12~20mm。對大容量機(jī)組而言，為了保證必要的高度和強(qiáng)度，往往高壓隔板和噴嘴會(huì)比較厚，這就導(dǎo)致噴嘴相對高度較小，端部損失較大。為了增加葉柵高度，我國汽輪機(jī)的制造通過配加強(qiáng)筋來滿足葉柵剛度與強(qiáng)度的要求。（2）中壓級組中壓級組工作在過熱蒸汽區(qū)，不會(huì)產(chǎn)生濕汽損失，當(dāng)蒸汽流過高壓級組時(shí)膨脹容積流量較大，導(dǎo)致各級葉高損失和漏汽損失變小，級組中各級效率較高，易設(shè)計(jì)成為有合適高度和光滑變化的通道形狀。通常設(shè)計(jì)多級沖動(dòng)式汽輪機(jī)，選取高、中壓非調(diào)節(jié)級的速比為=0.46~0.50；為了保證設(shè)計(jì)工況下的葉片根部不吸汽不漏汽，通常選根部反動(dòng)度=3%~5%。（3）低壓級組低壓級組指的是包括最末級在內(nèi)的幾個(gè)壓力級。為了能夠適應(yīng)蒸汽流量急劇增大的要求，需同時(shí)放大低壓級組的葉高和平均直徑。該級設(shè)計(jì)需考慮的主要因素時(shí)，力求將葉高控制在合理范圍，盡量時(shí)通道形狀保持光滑變化。通常采用下列措施保證通道的光滑變化：整理為word格式整理為word格式整理為word格式=1\*GB3①逐級提高平均直徑處的反動(dòng)度[12]。當(dāng)根部反動(dòng)度為0~5%時(shí)末級平均反動(dòng)度可達(dá)30%~50%或更大。=2\*GB3②加大噴嘴與動(dòng)葉的出口角。末級噴嘴出口角可達(dá)18°~20°。=3\*GB3③選用較大的速度比。一般的沖動(dòng)式汽輪機(jī)速度比可在0.48~0.52范圍內(nèi)選取，有時(shí)末級速度比可達(dá)0.6[13]。低壓級組一般是在濕蒸汽區(qū)進(jìn)行工作，為減少濕氣損失和其給葉片帶來的水濕破壞，這就要求非中間再熱式汽輪機(jī)最終的蒸汽濕度不能超過12%。同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)置去濕裝置和相應(yīng)的去濕措施是非常有必要的。整理為word格式整理為word格式整理為word格式5壓力級比焓降分配及級數(shù)的確定5.1蒸汽通道的合理形狀沖動(dòng)式汽輪機(jī)常用的蒸汽通道形狀有三種：等根徑、根徑增大、根徑減小。（1）等根徑指的是蒸汽通道形狀的根部直徑相等整段轉(zhuǎn)子最宜采用這種通道，其各級轉(zhuǎn)子的平均直徑是逐漸增加的，國產(chǎn)高參數(shù)汽輪機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子及大功率中間再熱汽輪機(jī)的中壓轉(zhuǎn)子都是等根徑的；背壓式汽輪機(jī)由于排汽壓力較高，容積流量變化較小，其通道形狀通常也設(shè)計(jì)成等徑的[14]。（2）根徑增大指的是蒸汽通道形狀的根部逐漸增大這種通道形狀能夠令高壓級葉片加長，低壓級葉片減短，充分滿足容積流量增加較快的要求，主要應(yīng)用于套裝葉輪的轉(zhuǎn)子和低壓焊接的轉(zhuǎn)子。為控制低壓部分由于葉片頂部擴(kuò)張嚴(yán)重而導(dǎo)致的流動(dòng)損失，一般應(yīng)是頂部擴(kuò)張角不超過40°。（3）根徑減小指的是蒸汽通道形狀的根部逐漸減小通道形狀的平均直徑雖然還在逐步增加，但它的根部直徑卻是在逐漸減小，這部分葉片根部流動(dòng)條件較差，并且僅在低壓部分采用。由于蒸汽流過汽輪機(jī)各級時(shí)的容積流量變化程度不相同，因此上述幾種情況的組合通常為整臺(tái)汽輪機(jī)的蒸汽通道形狀。5.2各級平均直徑的確定各級要有合適的速比是壓力級中比焓降分配的主要依據(jù)，也是為了使通道形狀光滑變化能夠達(dá)到較高的能效率。所以除了考慮各級直徑通道的光滑性選取外，還要考慮其通用性。其中第一壓力級平均直徑影響較大。（1）第一壓力級平均直徑的估取第一壓力級的平均直徑的估取根據(jù)的事調(diào)節(jié)級和末級的平均直徑。由于調(diào)節(jié)級的部分進(jìn)汽在工況變動(dòng)時(shí)是變化的，與第一壓力級的進(jìn)汽不同，因此兩級平均直徑是不同的，一般兩級平均直徑之差不小于50~100mm。對于單缸汽輪機(jī)，它的首末兩級平均直徑之比大于等于0.46~0.6，所以末級為通用葉型級可用第一壓力級的平均直徑來估取末級直徑。第一壓力級的末級直徑按下式進(jìn)行估算整理為word格式整理為word格式整理為word格式（式5.1）式5.1可根據(jù)噴嘴的流量方程，速度與速度比關(guān)系推導(dǎo)得出。用下面簡化公式也可以進(jìn)行平均直徑估算（式5.2）（查單列級速度比Xa=0.35~0.44，取Xa=0.40；kJ/kg）式中：G為通過第一壓力級的蒸汽流量，kg/s；n為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速；為級理想比焓降；Xa為第一壓力級速度比；ln為第一壓力級噴嘴高度，估取時(shí)ln>0.012~0.02；為第一壓力級平均反動(dòng)度；Un為噴嘴流量系數(shù)，過熱取通常取0.97；e為第一壓力級部分進(jìn)汽，盡量使e=1需與葉高ln相應(yīng)估?。粸榈谝粔毫墖娮斐隹诮?；第一壓力級噴嘴出口理想比熔m2/kg。（2）凝汽式汽輪機(jī)末級直徑的估算當(dāng)末級不為通用級時(shí)，最后一級的平均直徑可用下式估算：（式5.3）（查表得，=67.601t/h=18.8kg/s，=0.015~0.025，取=0.02，=90，=10，查h-s圖得=30m2/kg，=1000.365kJ/kg）整理為word格式整理為word格式整理為word格式式中：為通過末級的蒸汽流量kJ/kg；為末級動(dòng)葉出汽角，一般取90；為末級余速損失系數(shù)，一般=0.015~0.025；為末級動(dòng)葉排汽比容m3/kg；為末級徑高比，，對于小功率汽輪機(jī)盡量使≧8~12，因避免采用扭葉片，大容量機(jī)組可取較小值，但一般>2.5~3。（3）確定壓力級平均直徑的變化根據(jù)前面描述的蒸汽通道形狀來確定壓力級平均直徑的變化規(guī)律。一般采用作圖法（如圖5.1）：橫坐標(biāo)上任取長度為a的線段BD(一般為25cm)來表示第一壓力級至末級動(dòng)葉中心之軸向距離。在BD兩端分別按比例畫出第一壓力級與末級的平均直徑值如圖中的AB與CD，一般AB=,CD=.根據(jù)所選的通道形狀，用光滑曲線將A、C連接起來，AC曲線即為壓力級各直徑的變化規(guī)律[3]。AABCD112233m-1m-1圖5.1壓力級平均直徑變化規(guī)律5.3級數(shù)的確定與比焓降的分配（1）級數(shù)的確定整理為word格式整理為word格式整理為word格式=1\*GB3①圖中壓力級的平均直徑將BD線段分為m等份（m>5），量出圖中各段長度，求出平均直徑：（式5.4）=2\*GB3②壓力級理想比焓降可由下式確定為：kJ/kg（式5.5）=3\*GB3③壓力級組的級數(shù)可由下式求得（結(jié)果取整）：（式5.6）式中：為壓力級理想比焓降，取1176.9kJ/kg；為重?zé)嵯禂?shù)，取0.05。重?zé)嵯禂?shù)一般通過估取，凝汽式汽輪機(jī)取，等級數(shù)確定后，用來校核。（2）比焓降的分配=1\*GB3①求取各級平均直徑求得壓力級級數(shù)后，再將圖中線段BD重新分為（Z-1）等份，在原擬定的平均直徑變化曲線AC上求出各級的平均直徑。=2\*GB3②分配各級比焓降相應(yīng)的速度比是根據(jù)求出的各級平均直徑來選取的，然后根據(jù)式5.5求出各級的理想比焓降是為了方便比較與修正，將上述參數(shù)進(jìn)行整理，如表5.1。表5.1各級比焓降的分配級號(hào)12...Z總和整理為word格式整理為word格式整理為word格式平均直徑dm0.811.51.82.53速度比Xa0.40.410.420.430.4350.44計(jì)算理想比焓降ht49.34873.39100.71216.18407.48573.521420.628=3\*GB3③各級比焓降的修正必須對分配的比焓降進(jìn)行修正的情況是在擬定的熱力過程曲線上逐級作出各級理想比焓降,當(dāng)最后一級背壓與排汽壓力不能重合。在擬定的熱力過程曲線上，將經(jīng)過修正后的各級比焓降進(jìn)行分配，然后找出各級所對應(yīng)的回?zé)岢槠麎毫?。將此抽汽壓力與回?zé)嵯到y(tǒng)計(jì)算所得的抽汽點(diǎn)壓力相比較，看是否相等。一般難以完全吻合，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。調(diào)整時(shí)注意：除氧器前一級的抽汽壓力不能過高，否則易引起給水在除氧器內(nèi)的自沸騰；除氧器的額定抽汽壓力應(yīng)大小其抽汽壓力，以免負(fù)荷變化，不能保證其正常工作；滿足給水溫度要求。調(diào)整好抽汽壓力后，為了最后確定各級抽汽量和汽輪機(jī)各級組的蒸汽量，還需對回?zé)嵯到y(tǒng)重新計(jì)算。整理為word格式整理為word格式整理為word格式6汽輪機(jī)級的熱力計(jì)算當(dāng)確定汽輪機(jī)各級的蒸汽流量和理想比焓降后，方可對各級進(jìn)行詳細(xì)的熱力計(jì)算，來確定級通流部分的主要尺寸、級效率、熱力參數(shù)和內(nèi)功率。級熱力計(jì)算的方法有兩種，分別是速度三角形法和模擬法。一般國內(nèi)采用速度三角形法，它以均勻一元流動(dòng)理論作為理論基礎(chǔ)，以平面葉柵的靜吹分試驗(yàn)為依據(jù)，將平均直徑截面上的參數(shù)視為整個(gè)級的熱力參數(shù)，通過基本方程和速度三角形確定級通流部分的主要尺寸以及內(nèi)功率和級效率[15]。6.1葉型及其選擇（1）葉片型線圖及特性曲線葉柵中葉片的橫截面形狀稱為葉型，其周線稱為型線[16]。圖6.1為汽輪機(jī)葉柵參示圖。圖6.1汽輪機(jī)葉柵參示圖（2）選擇葉型和有關(guān)幾何參數(shù)=1\*GB3①葉型的選擇氣流在其出口處馬赫數(shù)的大小是噴嘴和動(dòng)葉葉片型線的選擇依據(jù)。單列級大多數(shù)工作與亞音速范圍，選擇帶字母”A”的亞音速葉柵是較為合適的。不同的葉型有其相應(yīng)的最佳出口角。出口角較小的葉柵適用于容積流量較小的級，這樣才能保證該級的葉片高度；出口角較大的葉柵適用于容積流量最大的級，這樣才能保證葉片高度增加過快。整理為word格式整理為word格式整理為word格式=2\*GB3②葉片寬度和弦長的選擇在選擇噴嘴和動(dòng)葉葉片寬度bn、bb時(shí)，必須滿足葉片強(qiáng)度的要求。葉片寬度過大或過小將會(huì)造成材料的浪費(fèi)或引起葉片的斷裂。根據(jù)葉片的制造工藝和通用性的要求，通常一種葉型僅生產(chǎn)幾檔寬度供選擇使用。所以需根據(jù)葉片長度估算，選取某一檔葉片寬度Bn1、Bb以及安裝角.當(dāng)葉片寬度與安裝角確定之后，葉片的弦長bn、bb也就確定了。=3\*GB3③相對節(jié)距和葉片數(shù)的確定選取噴嘴和動(dòng)葉出口角的同時(shí)還需要對相對節(jié)距進(jìn)行選擇。一定的葉型對應(yīng)有最佳的相對節(jié)距范圍，所以在選取相對節(jié)距時(shí)應(yīng)在最佳范圍內(nèi)選取。將葉柵的各項(xiàng)幾何參數(shù)選定后，可根據(jù)dn和db來確定噴嘴與動(dòng)葉的葉片數(shù)，,然后進(jìn)行取整。然而從葉片強(qiáng)度考慮來考慮，通常葉片數(shù)為偶數(shù)。=4\*GB3④氣流出口角的選擇噴嘴和動(dòng)葉氣流出口角對葉柵的做功大小、通流能力、效率高低都有較大關(guān)系。根據(jù)級蒸汽容積流量的大小進(jìn)行級的熱力設(shè)計(jì)時(shí)，通常在下列范圍內(nèi)考慮選擇出口角：高中壓級，雙列級，其后各列葉柵的出口角選擇范圍為：。當(dāng)噴嘴出口氣流速度超過音速時(shí)，氣流在斜切部分繼續(xù)膨脹，氣流方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，此時(shí)出汽角為[17]（式6.1）式中：為噴嘴出汽角，通?？烧J(rèn)為與噴嘴出口幾何角相等；為氣流在噴嘴出口的偏轉(zhuǎn)角；k為定熵指數(shù)，過熱蒸汽，飽和蒸汽（為蒸汽干度）整理為word格式整理為word格式整理為word格式；為噴嘴壓力比，（為噴嘴前滯止壓力，為噴嘴后壓力）。當(dāng)動(dòng)葉內(nèi)氣流速度出現(xiàn)超音速時(shí)，氣流在動(dòng)葉內(nèi)也產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，其出汽角為（式6.2）式中：為汽流在動(dòng)葉出口的偏轉(zhuǎn)角；動(dòng)葉出口角，常認(rèn)為與動(dòng)葉出口幾何角相等；為動(dòng)葉壓力比，（為噴嘴前滯止壓力，為噴嘴后壓力）6.2級的熱力計(jì)算級的熱力計(jì)算大致過程如下[18]：=1\*GB3①依據(jù)噴嘴壓力比和容積流量，選擇型線、葉片數(shù)Zn、節(jié)距tn、葉片寬度Bn、級出口角；=2\*GB3②算噴嘴出口汽流速度，通過連續(xù)方程算噴嘴出口面積An和葉片高度ln；=3\*GB3③依據(jù)噴嘴高度確定動(dòng)葉高度lb，后用連續(xù)方程計(jì)算動(dòng)葉出口角，選定葉片寬度Bb、動(dòng)葉型線、葉片數(shù)zb；=4\*GB3④校核無限長葉片的輪周效率，檢查計(jì)算的正確性；⑤計(jì)算各項(xiàng)能量損失，終確定該級所能達(dá)到的級效率和內(nèi)功率。計(jì)算出口面積和級葉片高度=1\*GB3①噴嘴出口汽流速度及噴嘴損失噴嘴中理想比焓降（式6.3）初速動(dòng)能（式6.4）整理為word格式整理為word格式整理為word格式式中：為進(jìn)入噴嘴的蒸汽余速，m/s。滯止理想比焓降（式6.5）噴嘴出口汽流理想速度（式6.6）噴嘴出口汽流實(shí)際速度（式6.7）式中：為噴嘴速度系數(shù)。=2\*GB3②噴嘴出口面積1）時(shí)噴嘴工作于亞音速區(qū)，采用漸縮噴嘴，噴嘴出口面積An（cm2）為（式6.8）式中：為臨界壓力比，僅與蒸汽性質(zhì)有關(guān)=0.546；為噴嘴前汽流滯止壓力，MPa；為噴嘴后氣流壓力，MPa；為噴嘴臨界壓力，MPa；為通過噴嘴的蒸汽流量，kg/s；為噴嘴出口汽流理想比容，m3/kg；噴嘴流量系數(shù)。2）時(shí)噴嘴出口汽流速度應(yīng)大于音速，宜采用漸縮噴嘴，但是汽流在噴嘴出口產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，噴嘴出口面積（噴嘴喉部面積）常用下式計(jì)算整理為word格式整理為word格式整理為word格式（式6.9）3）時(shí)噴嘴須采用縮放形式，其出口面積的計(jì)算公式為式6.9。=3\*GB3③噴嘴出口高度根據(jù)噴嘴壓力比和蒸汽容積流量選擇噴嘴型線、弦長bn、葉片寬度Bn、葉片數(shù)zn、相對節(jié)距tn和噴嘴出口角，可計(jì)算出噴嘴葉片高度ln：（式6.10）當(dāng)部分進(jìn)汽度e<1時(shí)，需要采用作圖法確定最有利的葉片高度，設(shè)若干各葉片高度ln，算出相應(yīng)的部分進(jìn)汽度e，然后分別計(jì)算處葉高損失和部分進(jìn)汽損失，然后按比例同畫在以ln為橫坐標(biāo)的圖上，兩條損失曲線的交點(diǎn)所對應(yīng)的葉高即為最有利的葉片高度。同樣也可采用數(shù)學(xué)中求導(dǎo)的方法求最有利葉片高度。=4\*GB3④動(dòng)葉進(jìn)出口速度及能量損失動(dòng)葉中理想比焓降kJ/kg（式6.11）動(dòng)葉進(jìn)口汽流方向（式6.12）動(dòng)葉進(jìn)口汽流速度m/s（式6.13）動(dòng)葉進(jìn)口速度動(dòng)能kJ/kg（式6.14）動(dòng)葉滯止比焓降kJ/kg（式6.15）整理為word格式整理為word格式整理為word格式動(dòng)葉出口理想速度m/s（式6.16）動(dòng)葉汽流實(shí)際速度m/s（式6.17）式中：為動(dòng)葉速度系數(shù)。動(dòng)葉出口絕對速度的方向與大小（見圖6.2）圖6.2動(dòng)葉進(jìn)出口速度三角形（式6.18）m/s（式6.19）動(dòng)葉損失kJ/kg（式6.20）余速損失kJ/kgkJ/kg（式6.21）⑤動(dòng)葉出口面積動(dòng)葉一般采取漸縮通道，其通道出口面積Ab的計(jì)算方法與噴嘴相同：或cm2（式6.22）式中：為通過動(dòng)葉的蒸汽流量，通常取噴嘴中的流量值，而將葉頂漏汽作為葉頂漏汽損失予以考慮；整理為word格式整理為word格式整理為word格式分別為動(dòng)葉的理想比容和實(shí)際比容。汽輪機(jī)制造廠常用上述第二式計(jì)算動(dòng)葉出口面積。⑥動(dòng)葉高度根據(jù)動(dòng)葉壓力比，選擇動(dòng)葉型線、葉片寬度Bb、弦長db、相對節(jié)距tb，確定動(dòng)葉個(gè)數(shù)zb，然后選擇就可以通過計(jì)算出動(dòng)葉出口高度lb。當(dāng)容積流量較小時(shí)，則認(rèn)為動(dòng)葉出口高度相等即，此時(shí)往往可通過確定動(dòng)葉進(jìn)口高度確定動(dòng)葉出口高度，然后用上式計(jì)算動(dòng)葉出口角。動(dòng)葉進(jìn)口高度可通過噴嘴出口高度來確定，式中為動(dòng)葉高度，，為葉根高度，為葉頂高度，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)從所推薦的范圍內(nèi)選取。當(dāng)容積流量較大時(shí)，比大得多時(shí)，只能將動(dòng)葉頂部與根部設(shè)計(jì)成傾斜形。此時(shí)要求傾斜角。雙列級導(dǎo)葉與第二列動(dòng)葉通道的主要尺寸確定方法與動(dòng)葉中所述相同。（2）反動(dòng)度與損失系數(shù)的選擇=1\*GB3①反動(dòng)度保證葉片根部動(dòng)靜葉軸向間隙中不吸汽、不漏汽是反動(dòng)度選擇原則。一般根部反動(dòng)度應(yīng)在0.03~0.05范圍內(nèi)。反動(dòng)度的選擇方式有兩種[18]1）選定一個(gè)合適的根部反動(dòng)度，估取動(dòng)葉高度，然后用下式確定相應(yīng)的平均直徑處的反動(dòng)度[18]（式6.23）2）估取一平均反動(dòng)度，待級熱力計(jì)算后再校核根部反動(dòng)度[18]。=2\*GB3②速度系數(shù)和整理為word格式整理為word格式整理為word格式噴嘴的速度系數(shù)和動(dòng)葉的速度系數(shù)的選擇主要是和葉片高度、壓力比、葉型、通道的粗糙度及進(jìn)出口角等因素有關(guān)，還和反動(dòng)度有很大的關(guān)系。一般=0.85~0.95，=0.92~0.98。速度系數(shù)由噴嘴與動(dòng)葉的能量系數(shù)來計(jì)算：。可通過葉型的氣動(dòng)特性曲線查出噴嘴與動(dòng)葉的能量系數(shù)，因?yàn)槠渑c進(jìn)汽角、馬赫數(shù)、節(jié)距等因素有關(guān)。在進(jìn)行漸縮通道熱力計(jì)算時(shí)為計(jì)算簡便，通常將與葉片高度有關(guān)的靜、動(dòng)葉端部損失提取出來，作為葉高損失用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行單獨(dú)計(jì)算，所以噴嘴的速度系數(shù)常取為常數(shù)，即=0.97。=3\*GB3③流量系數(shù)一般通過實(shí)驗(yàn)獲得噴嘴和動(dòng)葉的流量系數(shù)，其大小與蒸汽性質(zhì)、比容、汽流在通道內(nèi)的損失和流道進(jìn)出口角等因素有關(guān)。=4\*GB3④余速利用系數(shù)相鄰兩級的部分進(jìn)汽度相同，軸向間隙較小，平均直徑變化不大是上級余速動(dòng)能可被下級利用的條件。此時(shí)上級余速動(dòng)能可被下級完全利用，即=1.（3）級效率與內(nèi)效率=1\*GB3①輪周功與輪周功率無限長葉片輪周有效比焓降為kJ/kg（式6.23）輪周效率（式6.24）（式6.24a）式中：（式6.25）整理為word格式整理為word格式整理為word格式單位質(zhì)量蒸汽對動(dòng)葉所做的功為kJ/kg（式6.26）或（式6.26a）上述式子中計(jì)算所得的輪周效率應(yīng)相等，不過常存在誤差。其誤差要求為，若說明前面計(jì)算有誤，需重新計(jì)算。葉高損失kJ/kg（式6.27）式中：a為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，通常a=1.2，若將扇形損失一起計(jì)算可取a=1.6。輪軸有效比焓降kJ/kg（式6.28）輪周效率（式6.29）=2\*GB3②級后各項(xiàng)能量損失級后各項(xiàng)能量損失目前尚難以用完全分析方法進(jìn)行計(jì)算，依據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)條件，會(huì)得出不同的計(jì)算公式。下面僅介紹國內(nèi)只要汽輪機(jī)制造廠家在設(shè)計(jì)時(shí)常用的一種計(jì)算公式。扇形損失kJ/kg（式6.30）葉輪摩擦損失kJ/kg（式6.31）式中：為動(dòng)葉平均直徑，m。整理為word格式整理為word格式整理為word格式雙列級的葉輪摩擦損失為式6.31計(jì)算結(jié)果的兩倍。隔板漏汽損失kJ/kg（式6.32）式中：為隔板汽封平均直徑，cm；為隔板汽封間隙，cm；為隔板汽封齒數(shù)；為噴嘴出口面積，cm2。葉頂漏汽損失kJ/kg（式6.33）式中：為與葉頂軸向間隙和圍帶邊厚度有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；為葉頂軸向間隙及速度比有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；為與反動(dòng)度徑高比有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。反動(dòng)及葉頂漏汽損失常用半經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：kJ/kg（式6.34）式中：為反動(dòng)級漏汽能量損失系數(shù)。部分進(jìn)汽損失僅在部分進(jìn)汽級中產(chǎn)生，常用的半經(jīng)驗(yàn)公式kJ/kg（式6.35）式中：ek為加護(hù)罩部分的弧長；zk為噴嘴組數(shù)；ke為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，單列級ke=0.15，雙列級ke=0.55；整理為word格式整理為word格式整理為word格式為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，單列級=0.012，雙列級=0.016；ca為級假想速度，，m/s。濕汽損失僅產(chǎn)生于濕蒸汽區(qū)工業(yè)的汽輪機(jī)級，常用下式計(jì)算：kJ/kg（式6.36）式中：x0為級前蒸汽干度；x2為級后蒸汽干度。=3\*GB3③級效率及內(nèi)效率級的有效比焓降kJ/kg（式6.37）級效率（式6.38）汽輪機(jī)生產(chǎn)常用來計(jì)算級效率。級內(nèi)功率kW（式6.39）6.3級的詳細(xì)計(jì)算鑒于篇幅有限，對調(diào)節(jié)級進(jìn)行詳細(xì)熱力計(jì)算后，計(jì)算步驟省略，計(jì)算結(jié)果如表6.1所示。表6.1調(diào)節(jié)級詳細(xì)計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目符號(hào)單位噴嘴動(dòng)葉蒸汽流量Gkg/s23.923.9噴嘴平均直徑dnmm11501150整理為word格式整理為word格式整理為word格式級前壓力p0MPa0.09550.0955級前溫度/干度t0/x0℃433.1433.1級前速度C0m/s00級前比焓值kJ/kg45944594圓周速度m/s181181理想比焓降kJ/kg280280理想速度Cam/s748.3748.3假想速比0.240.24進(jìn)口蒸汽壓力MPa3.3051.554進(jìn)口蒸汽溫度℃434.4327進(jìn)口蒸汽比焓kJ/kg3304.23097.8反動(dòng)度％16.4216.42滯止比焓降kJ/kg291.38156.43進(jìn)口汽流速度m/s0470速度系數(shù)0.970.9245出口實(shí)際速度m/s642.5517.6葉柵損失kJ/kg1322.45壓損后壓力MPa1.5541.294噴嘴出口理想比體積m3/kg0.053出口面積m20.005830.008734出汽角°13.919.7高度mm2325整理為word格式整理為word格式整理為word格式部分進(jìn)汽度0.3590.359余速損失kJ/kg8.208.20輪周有效比焓降kJ/kg223.2223.2輪周效率％80.2680.26葉高損失kJ/kg13.413.4葉輪摩擦損失kJ/kg3.2283.228部分進(jìn)汽損失kJ/kg14.2714.27漏汽損失kJ/kg00濕汽損失kJ/kg00級內(nèi)有效比焓降kJ/kg192.2192.2級相對內(nèi)效率％68.668.6級的內(nèi)功率kW49244924整理為word格式整理為word格式整理為word格式7汽輪機(jī)漏汽量的計(jì)算與整機(jī)校核7.1閥桿漏汽量的計(jì)算（1）閥桿漏汽量計(jì)算公式（式7.1）式中：為閥桿每一分級前蒸汽壓力，MPa；為閥桿每一分級前蒸汽比容，m3/kg；為閥桿間隙面積，cm2；為閥桿漏汽量系數(shù)；為閥桿直徑，cm；為閥桿四周徑向間隙，通常取。（2）閥桿漏汽流量系數(shù)的確定[3]閥桿漏汽流量系數(shù)與閥桿分段前后壓力比及蒸汽流動(dòng)狀況——層流或紊流有關(guān)。一般可按下面步驟確定：=1\*GB3①確定（式7.2）式中：為蒸汽動(dòng)力粘度；=2\*GB3②查紊流流量系數(shù)：先計(jì)算系數(shù)然后查得。=3\*GB3③確定流量系數(shù)：當(dāng)時(shí)，，則，可根據(jù)查得。當(dāng)時(shí)，。7.2軸封漏汽量的計(jì)算整理為word格式整理為word格式整理為word格式汽輪機(jī)的軸封系統(tǒng)為汽輪機(jī)前后軸封加上與之相連的管道及附屬設(shè)備。軸封系統(tǒng)應(yīng)在確定汽封結(jié)構(gòu)的情況下，合理安排齒數(shù)，合理的選擇軸封各段腔室的壓力，盡量簡化系統(tǒng)減少漏汽量。常用的軸封系統(tǒng)有閉式和開式兩種：閉式系統(tǒng)較為復(fù)雜，但漏汽封閉在系統(tǒng)中，利于安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；開式系統(tǒng)簡單，應(yīng)用于小機(jī)組，不設(shè)抽汽設(shè)備，通常用冒汽管把軸封漏汽排入機(jī)房。=1\*GB3①軸封末齒輪中漏汽流動(dòng)狀態(tài)判別式為（式7.3）式中：為軸封段汽封齒數(shù)。=2\*GB3②計(jì)算漏汽量當(dāng)時(shí)，t/h（式7.4）當(dāng)時(shí)，t/h（式7.5）式中：為軸封段前后汽室壓力；為軸封段前蒸汽比容；為軸封段間隙面積，，為該段軸封直徑，為該段軸封徑向，間隙=0.03~0.04cm，計(jì)算時(shí)需要考慮汽輪機(jī)長期運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致間隙加大，所以一般取名義間隙的1.5~2倍；為軸封漏汽系數(shù)。7.3汽封直徑的確定對于整段轉(zhuǎn)子而言，汽封直徑即為轉(zhuǎn)子直徑。對于葉輪轉(zhuǎn)子，葉輪輪轂直徑為汽封直徑，主軸直徑通常要比葉輪輪轂直徑小80~120mm，所以要確定葉輪轉(zhuǎn)子的直徑必須首先確定主軸直徑。主軸直徑時(shí)根據(jù)主軸臨界轉(zhuǎn)速來決定的。一般中壓凝汽式汽輪機(jī)臨界轉(zhuǎn)速小于工作轉(zhuǎn)速，當(dāng)n=3000r/min時(shí)，n整理為word格式整理為word格式整理為word格式cr=1600~2200r/min,可用下列近似公式估?。ㄊ?.5）式中：為主軸最大直徑，mm；為兩軸承間距離，m；為轉(zhuǎn)子質(zhì)量，kg。對于整段轉(zhuǎn)子，可用來近似計(jì)算臨界轉(zhuǎn)速，式中為軸封直徑。7.4整機(jī)校核（1）通流部分光滑在進(jìn)行熱力計(jì)算的同時(shí)，應(yīng)檢查通流部分的光滑?？赏ㄟ^改變反動(dòng)度和出口角來實(shí)現(xiàn)對通流部分在葉片高度方面的少量的改變；當(dāng)通流部分需作出較大變動(dòng)時(shí)，必須改變平均直徑。計(jì)算出實(shí)際相對應(yīng)的內(nèi)效率與進(jìn)汽量，估算時(shí)所估取的相對內(nèi)效率的相對誤差不大于3%，在1%之內(nèi)為優(yōu)。（2）效率與功率的校核實(shí)際計(jì)算出的汽輪機(jī)內(nèi)效率和原設(shè)計(jì)要求的內(nèi)功率的誤差也不能超過3%，但是在制造安裝過程中，難免會(huì)有誤差，因此可以考慮比設(shè)計(jì)要求大2%以保證機(jī)組的出力。根據(jù)實(shí)際計(jì)算的相對內(nèi)效率、抽汽量、漏汽量及設(shè)計(jì)工況下內(nèi)功率進(jìn)行總蒸汽流量的校核，若汽輪機(jī)的進(jìn)汽量與原估計(jì)值的誤差大于1%但小于3%，則需要按比例進(jìn)行修正噴嘴與動(dòng)葉的高度；若誤差大與3%時(shí)，則依據(jù)計(jì)算所得流量和修正后的實(shí)際熱力過程曲線來進(jìn)行第二次計(jì)算。（3）額定功率的保證全機(jī)設(shè)計(jì)功率完成后，還要計(jì)算汽輪機(jī)在額定功率下所需蒸汽流量，并保證通道能通過此蒸汽流量。在選