《汽輪機(jī)原理》多級(jí)汽輪機(jī)

1第二章多級(jí)汽輪機(jī)

第一節(jié)多級(jí)汽輪機(jī)的工作過程一，多級(jí)汽輪機(jī)的特點(diǎn)和工作過程

1，多級(jí)汽輪機(jī)的采用：為了提高汽輪機(jī)的功率，就必須增加汽輪機(jī)的進(jìn)汽量G和蒸汽的理想焓降。從經(jīng)濟(jì)和安全兩個(gè)方面來考慮，只有一個(gè)級(jí)的汽輪機(jī)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(jí)汽輪機(jī)。和單級(jí)汽輪機(jī)相比較，多級(jí)汽輪機(jī)具有單機(jī)功率大和內(nèi)效率高的特點(diǎn)。2二、多級(jí)汽輪機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)1、多級(jí)汽輪機(jī)每級(jí)的焓降較小，有可能使速度比設(shè)計(jì)在最佳速度比附近，同時(shí)c1小、u也小，即直徑小，葉高或部分進(jìn)汽度相應(yīng)大，這些都是效率增大；2、各級(jí)余速動(dòng)能可以部分的被利用；3、多級(jí)汽輪機(jī)可以實(shí)現(xiàn)回?zé)嵫h(huán)和中間再熱循環(huán)；4、由于重?zé)岈F(xiàn)象，多級(jí)汽輪機(jī)前面級(jí)的損失部分的被后面各級(jí)所利用。3

多級(jí)汽輪機(jī)有沖動(dòng)式和反動(dòng)式兩種。多級(jí)汽輪機(jī)通常采用噴嘴調(diào)節(jié)（控制進(jìn)汽量），稱之為調(diào)節(jié)級(jí)，其余的級(jí)稱為壓力級(jí)。中小型汽輪機(jī)，通常采用雙列級(jí)作為調(diào)節(jié)級(jí)，大功率汽輪機(jī)多用單列級(jí)作為調(diào)節(jié)級(jí)。多級(jí)汽輪機(jī)的通流部分如圖2---1所示。蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)各級(jí)膨脹作功，壓力和溫度逐級(jí)降低，比容不斷增加。因此，通流部分尺寸是逐級(jí)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(zhǎng)。由于受到材料強(qiáng)度的限制，葉片不可能太長(zhǎng)，故大型汽輪機(jī)都采用多排汽口。4我國(guó)電站典型600MW汽輪機(jī)基本特點(diǎn)平圩電廠石洞口北倫港鄒縣電廠型號(hào)廠家N600-16.7/537/537哈汽D4Y454瑞士ABBTC4F-33.5日本東芝DH-600-40-T東汽（日立技術(shù)）主汽壓力16.5724.216.5616.7汽輪機(jī)級(jí)數(shù)高壓缸1單列調(diào)節(jié)級(jí)+10反動(dòng)級(jí)1單列調(diào)節(jié)級(jí)+21反動(dòng)級(jí)1單列調(diào)節(jié)級(jí)+7壓力級(jí)1單列調(diào)節(jié)級(jí)+6壓力級(jí)中壓缸2×9反動(dòng)級(jí)2×17反動(dòng)級(jí)2×6壓力級(jí)5個(gè)壓力級(jí)低壓缸2×2×7反動(dòng)級(jí)2×2×5反動(dòng)級(jí)2×2×7壓力級(jí)2×2×7壓力級(jí)合計(jì)57級(jí)76級(jí)48級(jí)40級(jí)5第二節(jié)多級(jí)汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象一，重?zé)岈F(xiàn)象在h—s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h—s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(jí)的損失造成的熵增，能使后一級(jí)的理想焓降增加。即前一級(jí)的損失，加熱了蒸汽本身，使后一級(jí)的進(jìn)汽溫度升高，即在后一級(jí)得到了利用——這就是多級(jí)汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象。6二，重?zé)嵯禂?shù)1，重?zé)嵯禂?shù)如右圖：整機(jī)理想焓降為，由于等壓線是呈擴(kuò)散形，所以：即有：也就是：上式之比值：稱為重?zé)嵯禂?shù)，用α表示。則上式寫成72，整機(jī)效率與級(jí)效率根據(jù)上述推導(dǎo)，表示各級(jí)理想焓降之和大于整機(jī)理想焓降。由于這部分熱量的利用，使整機(jī)的內(nèi)效率大于各級(jí)平均內(nèi)效率。設(shè)各級(jí)內(nèi)效率相等，用（）表示，則各級(jí)有效焓降為：……，相加得8而整機(jī)的內(nèi)效率為：由于α>0，所以，即整機(jī)的內(nèi)效率大于各級(jí)平均內(nèi)效率。通常，重?zé)嵯禂?shù)α=0.03~0.08，其大小與下列因素有關(guān)：1)和級(jí)數(shù)有關(guān)，級(jí)數(shù)多，α大；2)與各級(jí)內(nèi)效率有關(guān)，級(jí)內(nèi)效率低，則α大；3)與蒸汽狀態(tài)有關(guān)，過熱區(qū)α大，濕汽區(qū)α小。**這里，決不能誤認(rèn)為α越大越好。因?yàn)棣猎龃螅且栽黾訐p失為代價(jià)的，而重?zé)嶂荒芑厥論p失其中的一小部分。α大會(huì)使整機(jī)的內(nèi)效率降低。三，重?zé)嵯禂?shù)的計(jì)算：一般用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)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=0.14~0.18。9四、中間再熱式汽輪機(jī)1、采用中間再熱循環(huán)的原因

濕汽損失水滴侵蝕葉片排汽濕度增加新蒸汽參數(shù)提高2、中間再熱的概念再熱器103、中間再熱對(duì)循環(huán)熱效率的影響可提高或降低循環(huán)熱效率最有利的中間再熱壓力：初壓的(20~30)%

4、中間再熱的不利影響汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本體造價(jià)有所提高；系統(tǒng)復(fù)雜，管道布置復(fù)雜；汽輪機(jī)、鍋爐運(yùn)行方式復(fù)雜，調(diào)節(jié)系統(tǒng)要求高；11第三節(jié)多級(jí)汽輪機(jī)的損失

汽輪機(jī)除了各級(jí)級(jí)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(jī)械損失。一，前后端軸封的漏汽損失和漏汽量計(jì)算1，漏汽原因：*由于結(jié)構(gòu)的要求，汽輪機(jī)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(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。*在機(jī)組的排汽端，缸內(nèi)為真空運(yùn)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(huì)降低機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。122，減少漏汽的措施：

為了提高汽機(jī)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(jī)的兩端漏氣（汽）處裝設(shè)汽封，以減少漏氣（汽）量。裝在汽輪機(jī)高壓端的汽封稱為前軸封，作用是為減少高溫高壓蒸汽從汽缸內(nèi)向外泄漏；裝在汽輪機(jī)低壓端的汽封稱為后軸封，作用是為了防止外界空氣漏向汽缸保證汽缸內(nèi)的真空度。對(duì)于多缸的大型汽輪機(jī)每個(gè)缸的兩端都有軸封，其作用要根據(jù)具體情況而定。（一）齒形軸封的工作原理

1，齒形軸封的結(jié)構(gòu)：

現(xiàn)代汽輪機(jī)中常見的軸封是齒形軸封，它是由許多固定在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(cuò)對(duì)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(gè)環(huán)形汽室，如圖所示。

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2，減少漏汽的途徑：當(dāng)漏汽通過軸封時(shí)，依次逐個(gè)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(shí)現(xiàn)。但是：(1)比容是蒸汽流動(dòng)狀態(tài)來決定，不可任意改變。(2)面積分別為軸封直徑、間隙）、軸封直徑d是由大軸的強(qiáng)度確定。為了保證安全，間隙不能太小(一般

=0.3~0.6mm)。太小，可能使大軸與軸封片摩擦，造成大軸彎曲，引起機(jī)組振動(dòng)。

(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。

14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(shí)，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(shí)，容積突然增大，速度大為減小。由于渦流和碰撞，蒸汽動(dòng)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(shí)，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，軸封的作用是將一個(gè)較大的壓差分割成若干個(gè)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(shí)，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(duì)應(yīng)C/v=常數(shù)，稱為芬諾曲線。1516芬諾曲線17二，汽輪機(jī)進(jìn)、排汽機(jī)構(gòu)的壓力損失汽輪機(jī)必須有進(jìn)汽機(jī)構(gòu)和排汽管道。進(jìn)汽機(jī)構(gòu)由主汽閥、調(diào)節(jié)閥、導(dǎo)汽管和蒸汽室組成。排汽機(jī)構(gòu)是一個(gè)擴(kuò)散形的排汽管所構(gòu)成。蒸汽通過汽輪機(jī)進(jìn)、排汽機(jī)構(gòu)時(shí)，由于摩擦和渦流的存在，會(huì)使壓力降低，形成損失。1，進(jìn)汽機(jī)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(jī)進(jìn)汽管道就會(huì)有壓力降低。這個(gè)壓力降低不作功，是一種損失。而第一級(jí)噴嘴前的壓力為，則。由于壓力差p存在，使整機(jī)理想焓降從降為。蒸汽在進(jìn)汽機(jī)構(gòu)中的壓力損失和管道長(zhǎng)短、閥門型線、蒸汽室形狀及汽流速度有關(guān)。通常，當(dāng)閥門全開時(shí)，汽流速度為（40~60）m/s，則在進(jìn)汽機(jī)構(gòu)中由于節(jié)流所引起的壓力損失為：

對(duì)于大型汽輪機(jī)（如國(guó)產(chǎn)200MW、300MW汽輪機(jī)），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：

18圖2—13考慮了進(jìn)、排汽機(jī)構(gòu)的壓力損失的熱力過程曲線192、排汽管道的壓力損失：乏汽從末級(jí)動(dòng)葉排出，經(jīng)排汽管到凝汽器或供熱管道，蒸汽在其中流動(dòng)時(shí)，因摩擦、渦流等原因，會(huì)造成壓力損失，即排汽管道的壓力損失。若末級(jí)動(dòng)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，從上圖可知，使整機(jī)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(jì)排汽管道的壓力損失，即式中，——阻力系數(shù)，一般取=0.05~0.1；

——排汽管中的汽流速度，對(duì)于凝汽機(jī)，取=80~120m/s；對(duì)于背壓機(jī)，取=40~60m/s。203，多級(jí)汽輪機(jī)的熱力過程曲線：其熱力過程曲線如圖。蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)工作級(jí)前必須先經(jīng)過主汽閥、調(diào)節(jié)閥和蒸汽室。蒸汽通過這些部件時(shí)就會(huì)產(chǎn)生壓力降，主汽閥和調(diào)節(jié)閥最為嚴(yán)重。汽輪機(jī)的排汽從末級(jí)動(dòng)葉流出后通過排汽管進(jìn)人凝汽器。蒸汽在排汽管中流動(dòng)時(shí)，由于存在摩擦、渦流等產(chǎn)生的阻力，造成蒸汽的壓力降落。這部分蒸汽壓降并沒有做功，形成排汽管阻力損失。整個(gè)熱力過程曲線由三部分所組成：進(jìn)汽機(jī)構(gòu)的節(jié)流過程，各級(jí)實(shí)際膨脹過程,排汽管道的節(jié)流過程。

21三機(jī)械損失

汽輪機(jī)在工作時(shí)，要克服支持軸承、推力軸承的摩擦阻力，還要帶動(dòng)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(jī)械損失來描述。汽輪機(jī)的機(jī)械損失一般用機(jī)械效率來計(jì)算。這樣，

(2-----５０)式中，——分別為汽輪機(jī)的軸端功率、內(nèi)功率；

——為機(jī)械損失，對(duì)于同一臺(tái)機(jī)組，由于轉(zhuǎn)速為常數(shù)，所以近似為常數(shù)。22第四節(jié)汽輪機(jī)裝置的效率

火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程，要經(jīng)過一系列的能量轉(zhuǎn)換之后，最后才能將礦物燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。在這些轉(zhuǎn)換過程中，要用各種效率來描述整個(gè)能量轉(zhuǎn)換過程中的完善成度。一，汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率

汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率是衡量汽輪機(jī)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換完善程度的重要指標(biāo)。它是整機(jī)的有效焓降與理想焓降之比，即

汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率是考慮了機(jī)組進(jìn)出口管道的壓力損失和各級(jí)內(nèi)能的。

23二，汽輪機(jī)的內(nèi)功率

汽輪機(jī)的內(nèi)功率等于汽輪機(jī)的進(jìn)汽量與有效焓降之乘積。對(duì)于無回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的汽輪機(jī)，它的內(nèi)功率為：

(kw)或者，=(kw)對(duì)于有回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的汽輪機(jī)，它的內(nèi)功率為：

=其中，D、G為汽輪機(jī)各級(jí)蒸汽量，為相應(yīng)的有效焓降。24三，汽輪機(jī)的軸端功率、電功率

對(duì)于無回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的汽輪機(jī)，它的軸端功率為：

=(2----５６)

汽輪機(jī)以軸端功率來拖動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，還要考慮發(fā)電機(jī)的機(jī)械損失和電氣損失。用表示發(fā)電機(jī)的效率，則在發(fā)電機(jī)的出線端所獲得的電功率為：

(2---５７)其中，，稱為相對(duì)電效率。它表示每kg蒸汽所具有的理想焓降中最后轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿姆蓊~，是衡量汽輪發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的一項(xiàng)重要指標(biāo)。25

四，循環(huán)熱效率和絕對(duì)電效率

由于汽輪發(fā)電機(jī)組熱力循環(huán)中存在著冷源損失，所以，為了使得1kg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，則裝置的循環(huán)熱效率為：

(2----５８)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1kg蒸汽在鍋爐中所獲得的熱量。對(duì)于有回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)來說，則應(yīng)為末級(jí)高壓加熱器出口的給水焓值。這樣，整個(gè)熱力循環(huán)中加給1kg蒸汽的熱量最終轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿姆蓊~稱為絕對(duì)電效率，用表示：

(2---５９)26五，汽耗率d熱耗率q

除了用效率表示汽輪發(fā)電機(jī)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)1kw.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---６０)

對(duì)于同功率的汽輪機(jī)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并不宜用來比較不同類型機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，而是采用反映機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的另一指標(biāo)——熱耗率，即發(fā)出1kw.h電能所需要熱量，用q表示：

27再考慮鍋爐效率、管道損失及發(fā)電廠各種風(fēng)機(jī)、水泵耗功的影響，整個(gè)火力發(fā)電廠的絕對(duì)電效率要比汽輪發(fā)電機(jī)組的絕對(duì)電效率低，而火力發(fā)電廠的熱耗率亦比汽輪發(fā)電機(jī)組的熱耗率高。。當(dāng)前世界主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家火力發(fā)電廠的平均熱效率為(30~35)%,而大型機(jī)組可達(dá)40%。國(guó)產(chǎn)200MW汽輪發(fā)電機(jī)組的熱耗率為q=8402kJ/kw.h，國(guó)產(chǎn)300MW汽輪發(fā)電機(jī)組的熱耗率為q=7993kJ/kw.h。

28第五節(jié)多級(jí)汽輪機(jī)的軸向推力及平衡方法一，多級(jí)汽輪機(jī)的軸向推力

蒸汽通過汽輪機(jī)通流部分膨脹作功時(shí)，對(duì)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(dòng)葉輪作功，而軸向分力則對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個(gè)軸向推力。在一般情況下，作用在一個(gè)沖動(dòng)級(jí)上的軸向推力由4部分所組成：1、作用在動(dòng)葉片上的軸向力：

當(dāng)反動(dòng)度不大時(shí)，壓力反動(dòng)度（）和焓降反動(dòng)度相差不大，這樣一來，則上式為

292、作用在葉輪面上的軸向力

當(dāng)葉輪兩側(cè)輪轂相等時(shí)，則上式為：

其中，為葉輪前的壓力。3、作用在輪轂上或者轉(zhuǎn)子凸肩上的軸向力

4、作用在軸封凸肩上的軸向力

這樣，多級(jí)汽輪機(jī)總的軸向推力為各級(jí)軸向推力之和。即

,(N)30二，軸向推力的平衡方法

在多級(jí)汽輪機(jī)中，總的軸向推力是很大的。特別是反動(dòng)式汽輪機(jī)，其總的軸向推力可達(dá)200~300T，沖動(dòng)式汽輪機(jī)，其總的軸向推力可達(dá)40~80T。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(duì)汽輪機(jī)總的軸向推力應(yīng)加與平衡。常見的軸向推力平衡辦法有：

1.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.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(dòng)時(shí)，壓力由降為。平衡活塞在壓力差作用下，就產(chǎn)生了一個(gè)向左的作用力。這個(gè)力剛好與方向相反，起到了平衡作用。313.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(dòng),其軸向力方向相反，達(dá)到了平衡的目的。下圖為多缸反向布置的示意圖。國(guó)產(chǎn)125MW、200MW、300MW汽輪機(jī)都采用多缸反向布置的辦法來平衡軸向力。

4.推力軸承所承擔(dān)的軸向推力汽輪機(jī)的運(yùn)行要求推力軸承承擔(dān)一部分軸向推力，以保證汽輪機(jī)運(yùn)行工況發(fā)生變化時(shí)，軸向推力方向不變，達(dá)到機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)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(shí)，其安全系數(shù)應(yīng)大于1.5~1.7。第六節(jié)多級(jí)汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)和布置汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu)靜止部分采用雙層缸原因汽輪機(jī)高壓上缸（含靜葉柵）噴嘴軸承潤(rùn)滑油被帶到軸頸與軸瓦之間的契形間隙中，從契形間隙的寬口流向窄口，使?jié)櫥头e聚在狹小的間隙中而產(chǎn)生油壓。隨著轉(zhuǎn)速的升高，被帶入的油量也相應(yīng)的增多，油契中的壓力不斷升高，當(dāng)油壓升高到足以平衡轉(zhuǎn)子對(duì)該軸瓦的作用力時(shí)，軸頸便被油膜托起，此時(shí)軸頸和軸瓦完全由油膜隔開，從而避免了軸頸和軸瓦之間的干摩擦現(xiàn)象，并能靠潤(rùn)滑油不斷的帶走液體摩擦中所產(chǎn)生的熱量，使軸承能安全穩(wěn)定地工作。橢圓瓦可傾瓦汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子（含動(dòng)葉柵）69第七節(jié)汽輪機(jī)的極限功率一，汽輪機(jī)單機(jī)容量

凝汽式汽輪機(jī)的功率可用下式表示：

其中，整機(jī)的理想焓降取決于初終參數(shù)。在常見的初終參數(shù)條件下，=1000~1500kJ/kg。三個(gè)效率的變化不大。所以，汽輪機(jī)所能發(fā)出的最大功率就決定于進(jìn)汽量。而通過汽輪機(jī)的最大流量又決定于末級(jí)葉片的幾何尺寸。在汽輪機(jī)中，蒸汽膨脹到末級(jí)時(shí)，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(jí)動(dòng)葉片必須做得很長(zhǎng)。由于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子作高速旋轉(zhuǎn)，長(zhǎng)葉片將產(chǎn)生巨大的離心力。葉片材料的強(qiáng)度是有限的，因此，末級(jí)葉片的葉高將受到限制。這就是說，單缸單排汽的汽輪機(jī)的功率是有限的，其最大功率稱為汽輪機(jī)的極限功率。通常，單缸單排汽的汽輪機(jī)的極限功率可達(dá)100MW（對(duì)于高壓機(jī)組而言）。70二，提高汽輪機(jī)單機(jī)容量的措施

由于單缸單排汽汽輪機(jī)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，提高新蒸汽的參數(shù)

提高新蒸汽的參數(shù)可以增大整機(jī)的理想焓降，再加上中間再熱，就能較大地提高單機(jī)功率；

2，采用高強(qiáng)度低重度的合金材料

由于汽輪機(jī)單機(jī)功率受到末級(jí)葉片材料強(qiáng)度的限制（離心力太大），故末級(jí)葉片不可能做得很長(zhǎng)，通流面積大小有限。采用高強(qiáng)度低重度的合金材料制造末級(jí)葉片，就可以在保證葉片強(qiáng)度的條件下，增長(zhǎng)末級(jí)葉片的高度，即增大通流面積，從而達(dá)到增加進(jìn)汽量、增大汽輪機(jī)單機(jī)功率的目的。

3，采用多排汽口

采用多排汽口，就是對(duì)汽輪機(jī)的低壓缸進(jìn)行分流。這是當(dāng)前提高汽輪機(jī)單機(jī)功率最有效的辦法。714，采用給水會(huì)熱加熱系統(tǒng)：從汽輪機(jī)中間某些級(jí)抽出部分蒸汽來加熱給水，一方面可以減少排汽量，同時(shí)也可以增加進(jìn)汽量。減少排汽量，可以降低末級(jí)葉片高度，同時(shí)可以減少冷源損失；增加進(jìn)汽量，可以增大機(jī)組功率，增大高壓部分葉高和部分進(jìn)汽度，提高其效率。這而者都是可以熱效率的。

72第八節(jié)壓水堆核電汽輪機(jī)一、壓水堆核電汽輪機(jī)特點(diǎn)

1初參數(shù)低，濕度大

反應(yīng)堆供給汽輪機(jī)的蒸汽參數(shù)較低，壓力為63bar.a，濕度為0.25～0.4%，溫度約280℃，即為略帶濕度的飽和蒸汽。這比常規(guī)火電汽輪機(jī)初參數(shù)低得多。

核電汽輪機(jī)在高壓缸進(jìn)口,蒸汽在6.0MPa下,進(jìn)入時(shí)為略帶濕度的飽和蒸汽,溫度約280℃。膨脹至高壓缸出口,濕度增加到大約14%左右,進(jìn)入汽水分離再熱器去濕及再熱至大約有70℃過熱度,然后進(jìn)入低壓缸部分與常規(guī)火電汽輪機(jī)有相似的工作過程，其初參數(shù)低，壓力僅為亞臨界機(jī)組的1/3，臨界、超臨界機(jī)組的1/4，同時(shí)濕度大，工作段大部分處于濕蒸汽區(qū)。

2進(jìn)汽量和容積流量大

壓水堆核電汽輪機(jī)最主要的熱力特點(diǎn)就是大功率，小絕熱焓降，大流量和大容積流量，效率低。核電與火電站1000MW汽輪機(jī)熱力特點(diǎn)比較見下表。73核電與火電站1000MW汽輪機(jī)熱力特點(diǎn)比較

項(xiàng)目種類參數(shù)總焓降新汽量排汽量排汽量/新汽量通流效率℃/barkJ/kgt/ht/h％

核電1000MW280/265/64.31027580829640.5～87

火電1000MW600/600/2501750236016300.7～90比值0.582.51.650.7～9774核電汽輪機(jī)初參數(shù)低，其有效焓降僅為常規(guī)火電汽輪機(jī)的60％左右，致使同等功率機(jī)組，核電汽輪機(jī)的進(jìn)汽量約是火電機(jī)組的2.5倍，而容積流量則為4～6倍。由于核電汽輪機(jī)初參數(shù)低，其有效焓降僅為常規(guī)火電汽輪機(jī)的50%左右，致使同等功率的機(jī)組，核電汽輪機(jī)的進(jìn)汽量是火電機(jī)組的2倍,而容積流則為4～6倍。753單機(jī)功率大且承擔(dān)基本負(fù)荷

因?yàn)楹穗娬就顿Y成本高，運(yùn)行費(fèi)用低，所以核電汽輪機(jī)都設(shè)計(jì)成大功率的，并承擔(dān)電網(wǎng)的基本負(fù)荷。近期投運(yùn)的機(jī)組，功率均在600～1500MW之間,最大的單機(jī)功率已達(dá)到1580MW(法國(guó))，并準(zhǔn)備生產(chǎn)2000MW的機(jī)組，以進(jìn)一步降低成本。功率調(diào)節(jié)方式多采用節(jié)流調(diào)節(jié)。764轉(zhuǎn)速選擇

常規(guī)火電汽輪機(jī)多采用全速(3000r/min或3600r/min)，極少采用半速(1500r/min或1800r/min)。核電機(jī)組因?yàn)檫M(jìn)汽量和排汽容積流量很大，所以有必要采用半速機(jī)組。與常規(guī)火電全速汽輪機(jī)相比，核電半速汽輪機(jī)在不增加轉(zhuǎn)動(dòng)部套所受應(yīng)力的情況下，允許把線性尺寸(平均直徑和葉片高度)放大1倍左右，從而可得到約3.5～4倍于全速機(jī)組的通流面積和排汽面積，以適應(yīng)其排汽面積較大的需要。

但是正由于半速機(jī)組的轉(zhuǎn)子平均直徑大，葉片長(zhǎng)，增大