汽輪機(jī)課件：供熱機(jī)組的調(diào)節(jié)

供熱機(jī)組的調(diào)節(jié)供熱機(jī)組背壓式抽凝式抽背式熱電分產(chǎn)：分別生產(chǎn)熱能和電能凝汽式機(jī)組：對(duì)外發(fā)電，對(duì)冷源放熱，低位熱源完全得不到利用工業(yè)鍋爐或熱水鍋爐：供熱的低品位熱能由高品位熱能貶值轉(zhuǎn)換而來(lái)，能源浪費(fèi)極大熱電聯(lián)產(chǎn)：既發(fā)電又供熱熱電合供的汽輪機(jī)成為供熱式汽輪機(jī)供熱式機(jī)組熱電聯(lián)產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一、是與單獨(dú)生產(chǎn)熱能相比，蒸汽要先發(fā)電作功后再供熱，需要鍋爐將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成高參數(shù)蒸汽的高位熱能，這與分別生產(chǎn)熱能只要求燃料在鍋爐中轉(zhuǎn)換成低參數(shù)蒸汽的低位熱能相比，鍋爐中的換熱溫差和相應(yīng)的損失較?。欢?、是與單獨(dú)生產(chǎn)電能相比，熱電聯(lián)產(chǎn)因利用已作功的低位熱能對(duì)外供熱，從而避免了冷源損失。熱電聯(lián)產(chǎn)的主要優(yōu)點(diǎn)有：（1）熱電聯(lián)產(chǎn)通過(guò)綜合用能、按質(zhì)用能，使燃料化學(xué)能得到合理利用，節(jié)約能源；（2）減輕大氣污染，改善環(huán)境；（3）提高供熱質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件；（4）獲得其他效益，如煤場(chǎng)和灰場(chǎng)面積減小，煤和灰的運(yùn)輸量減少等。熱電聯(lián)產(chǎn)、熱電冷三聯(lián)產(chǎn)、熱電冷氣四聯(lián)產(chǎn)等供熱式汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性供熱式機(jī)組主要分為背壓式和調(diào)節(jié)抽汽凝氣式等類型。背壓機(jī)組又可分為單獨(dú)背壓供熱、帶調(diào)節(jié)抽汽的背壓供熱等類型。調(diào)節(jié)抽汽凝氣式機(jī)組可分為多級(jí)調(diào)節(jié)抽汽供熱和單級(jí)調(diào)節(jié)抽汽供熱等類型。熱用戶可以是工業(yè)用戶，也可以是民用采暖用戶。一般工業(yè)用戶需要的供熱參數(shù)較高1.4~4.0MPa，而采暖需要的供熱參數(shù)較低0.1MPa，溫度為150℃左右。效率：凝汽式汽輪機(jī)：汽輪機(jī)排汽的熱量完全不利用，成為廢熱。

發(fā)電廠的熱效率約為30%~46%。背壓式汽輪機(jī):

排汽的熱量完全作為低溫?zé)嵩垂幔?/p>

基本上全部被利用。

裝置的熱效率可達(dá)到80%~85%。調(diào)整抽汽式汽輪機(jī)兩種典型工況：1，抽汽量最大時(shí)，凝汽流量用來(lái)維持低壓缸的排汽溫度不過(guò)分升高，并不能使低壓缸發(fā)出多少有效功，這時(shí)供熱機(jī)組的工作十分接近背壓機(jī)，機(jī)組熱效率接近背壓機(jī)的熱效率。2，抽汽量為零時(shí)，抽汽式供熱汽輪機(jī)就相當(dāng)于一臺(tái)凝汽式汽輪機(jī)，它們的熱效率也基本相同。各種類型供熱機(jī)組的特點(diǎn)供熱指標(biāo)：供熱壓力和供熱量。靜態(tài)特性：電負(fù)荷：速度變動(dòng)率5%，遲緩率<0.5%

熱負(fù)荷：壓力變動(dòng)率（10%~20%）遲緩率3%組成：感受機(jī)構(gòu)：調(diào)壓器和調(diào)速器傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)。反調(diào)：當(dāng)甩電負(fù)荷時(shí)，要求調(diào)節(jié)汽門關(guān)閉，但是熱負(fù)荷要求開(kāi)啟調(diào)節(jié)汽閥。供熱機(jī)組的特性鍋爐給水煤電能給水泵汽輪機(jī)過(guò)熱蒸汽發(fā)電機(jī)熱用戶背壓式汽輪機(jī)1.排汽全部供熱用戶使用，完全沒(méi)有冷源損失；2.沒(méi)有凝汽器；3.要求穩(wěn)定可靠熱負(fù)荷；4.額定功率宜按全年基本熱負(fù)荷來(lái)確定；5.熱電負(fù)荷具有強(qiáng)制對(duì)應(yīng)關(guān)系；6.最好與抽汽凝汽式供熱機(jī)組并列使用。（以滿足熱電需求）背壓式汽輪機(jī)調(diào)節(jié)方式：1.蒸汽流量變化范圍也很大，常采用噴嘴配汽調(diào)節(jié)方式以減少節(jié)流損失；2.調(diào)節(jié)級(jí)一般采用復(fù)速級(jí)，以保證調(diào)節(jié)級(jí)在變工況時(shí)效率變化不大；通流部分特征：1.葉片長(zhǎng)度與部分進(jìn)汽度均較大，效率較高。（焓降小，流量大）2.通流部分的平均直徑及葉高的變化也不大。（各級(jí)的蒸氣質(zhì)量密度變化不大）3.結(jié)構(gòu)上可使葉輪輪緣外徑相等，非調(diào)節(jié)級(jí)可選相同的葉型。（同凝汽式汽輪機(jī)的高壓部分相似）排汽狀態(tài)、供熱量和電功率：1.排汽狀態(tài)和供熱量是根據(jù)用戶的需要確定的；2.機(jī)組的電功率取決于熱負(fù)荷；3.工業(yè)用汽壓力0.4~0.8MPa或1.3~1.5MPa；4.供暖用汽壓力0.12~0.25MPa。背壓式汽輪機(jī)的特點(diǎn)可歸結(jié)如下：（一）理想比焓降小，約是凝汽式機(jī)組的1/3~1/8。因此，背壓式汽輪機(jī)的級(jí)數(shù)較少，功率不大時(shí)可能由1個(gè)雙列速度級(jí)組成。（二）沒(méi)有低壓區(qū)的級(jí)組，通流部分大多工作于過(guò)熱蒸汽區(qū)，蒸汽的體積流量變化不大，各壓力級(jí)均可設(shè)計(jì)成具有相同葉型的等根徑葉輪，通流部分的尺寸變化比較平緩。（三）背壓式汽輪機(jī)的背壓高，理想比焓降較小，進(jìn)汽流量較大，同等功率下背壓式汽輪機(jī)的進(jìn)汽量約是凝汽式汽輪機(jī)的3~8倍，可能設(shè)計(jì)成全周進(jìn)汽。（四）蒸汽流量的變化范圍很大，所以需要采用噴嘴配汽方式，而不宜采用節(jié)流調(diào)節(jié)。運(yùn)行方式：以熱定電自由熱負(fù)荷，強(qiáng)迫電負(fù)荷，適宜于在熱負(fù)荷基本不變的場(chǎng)合下應(yīng)用。調(diào)節(jié)汽閥開(kāi)度主要由排汽管上的蒸汽壓力信號(hào)控制，以維持排汽壓力基本不變，保證供熱質(zhì)量。背壓式汽輪機(jī)和凝汽式汽輪機(jī)并列運(yùn)行，可以同時(shí)滿足熱和電的需求。當(dāng)機(jī)組按電負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，將排汽壓力脈沖門6關(guān)閉，調(diào)壓器2處于被切除的非工作狀態(tài)，其滑閥2相當(dāng)于杠桿的一個(gè)固定支點(diǎn)，整個(gè)系統(tǒng)由調(diào)速器控制，機(jī)組進(jìn)汽量（調(diào)節(jié)閥開(kāi)度）有電負(fù)荷大小來(lái)確定，因此當(dāng)電負(fù)荷改變時(shí)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)作過(guò)程和一般凝汽式機(jī)組完全相同。當(dāng)機(jī)組按熱負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，此時(shí)機(jī)組并入電網(wǎng)，調(diào)速器滑環(huán)由同步器控制處于固定位置（即外界負(fù)荷變化機(jī)組轉(zhuǎn)速變化不能引起滑環(huán)移動(dòng)），而調(diào)壓器根據(jù)機(jī)組排汽（即供熱蒸汽）壓力的變化來(lái)控制進(jìn)汽量。若熱用戶用汽量增加，引起供熱壓力下降，調(diào)壓器滑閥活塞在彈簧力作用下下移，通過(guò)杠桿（以調(diào)速器滑環(huán)為支點(diǎn)）使錯(cuò)油門活塞下移，打開(kāi)油動(dòng)機(jī)上、下部油流通道，開(kāi)大調(diào)節(jié)閥，增加進(jìn)汽量，使供熱蒸汽壓力重新穩(wěn)定，從而滿足熱用戶耗汽量增大的需要。在這種運(yùn)行方式下，背壓機(jī)組熱負(fù)荷的改變，必然引起供電負(fù)荷的改變，這只能由與該背壓機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行的其它機(jī)組來(lái)平衡或調(diào)節(jié)了。當(dāng)機(jī)組突然甩去電負(fù)荷并自電網(wǎng)中解列時(shí)，轉(zhuǎn)速將迅速增高，調(diào)速器滑環(huán)上移，并通過(guò)錯(cuò)油門和油動(dòng)機(jī)關(guān)小調(diào)節(jié)閥，防止轉(zhuǎn)速過(guò)分增大。但因此時(shí)背壓同時(shí)下降，調(diào)壓器滑閥也下移，通過(guò)錯(cuò)油門和油動(dòng)機(jī)開(kāi)大調(diào)節(jié)閥。調(diào)壓器的這種作用稱之為“反調(diào)”。

背壓式汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)圖

為了減小甩負(fù)荷時(shí)調(diào)壓器的反調(diào)作用，壓力變換器的下部泄油口做成T形油口（ax）。正常調(diào)節(jié)時(shí)，活塞在T形油口的豎直段移動(dòng)；甩負(fù)荷時(shí)，活塞上移至T形油口的水平段，故使脈沖油壓有一較大變化，使調(diào)節(jié)閥迅速關(guān)小。當(dāng)機(jī)組按電負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，只要轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪將調(diào)壓器切除即可

背壓式汽輪機(jī)的排汽一部分引到低壓凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電，背壓式汽輪機(jī)可以承擔(dān)較大的電負(fù)荷，汽輪機(jī)效率可以提高，而低壓凝汽式汽輪機(jī)由于去掉了高壓級(jí)組，成本既可以降低，效率又不受影響。背壓式汽輪機(jī)和低壓凝汽式汽輪機(jī)并列運(yùn)行背壓機(jī)組做為前置機(jī)：發(fā)電量主要由低壓機(jī)組所需總蒸汽量決定；低壓機(jī)組則根據(jù)電負(fù)荷的的需求來(lái)調(diào)節(jié)其進(jìn)汽量，從而改變前置汽輪機(jī)的排汽量。高壓缸中壓缸熱用戶調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)可向外界供應(yīng)1或2種參數(shù)的蒸汽，其壓力由調(diào)壓系統(tǒng)控制，能在較大范圍內(nèi)同時(shí)滿足外界熱負(fù)荷和電負(fù)荷的不同要求。以調(diào)節(jié)抽汽點(diǎn)為界分成不同級(jí)組。工作原理：來(lái)自鍋爐的蒸汽經(jīng)過(guò)高壓配汽系統(tǒng)進(jìn)入汽輪機(jī)的高壓部分，一部分蒸汽膨脹作功后被抽出汽輪機(jī)供給外界熱用戶，剩余的蒸汽經(jīng)過(guò)低壓配汽系統(tǒng)后繼續(xù)在汽輪機(jī)的低壓部分作功，直至排入凝汽器。這2個(gè)配汽系統(tǒng)分別由調(diào)速系統(tǒng)和調(diào)壓系統(tǒng)共同操縱，以同時(shí)滿足外界不同電負(fù)荷和熱負(fù)荷的需要，實(shí)現(xiàn)熱、電負(fù)荷的不關(guān)聯(lián)調(diào)節(jié)。極端情況：1.抽汽機(jī)組的凝汽運(yùn)行工況：熱負(fù)荷為零，進(jìn)入汽輪機(jī)高壓部分的流量全部流入低壓部分；2.抽汽機(jī)組的背壓工況：熱負(fù)荷需求很大，關(guān)閉低壓配氣系統(tǒng)，使進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽經(jīng)高壓部分膨脹作功后全部抽出汽輪機(jī)供外界使用。調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)的特點(diǎn)高D1低DcD2～P1P2工作原理：P=P1+P2Dc=D1-D2電負(fù)荷不變，熱負(fù)荷增加Pc下降，高壓調(diào)節(jié)汽閥開(kāi)大,低壓調(diào)節(jié)汽閥關(guān)小△Dc=△D1+△D2△P1=

△P2熱負(fù)荷不變，電負(fù)荷增加高、低壓調(diào)節(jié)閥都開(kāi)大△D1=

△D2△P=△P1+△P2調(diào)節(jié)抽汽機(jī)組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理供熱機(jī)組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)圖p1pcaφ2ac2B1B2ac1aφ1開(kāi)關(guān)f01f02px1px2用同步器加熱負(fù)荷：電負(fù)荷不變，轉(zhuǎn)速不變，P1不變，壓力變換器活塞不動(dòng)，兩個(gè)泄油口不變用同步器加熱負(fù)荷，Pc不變，動(dòng)作調(diào)壓器的同步器，使得彈簧的預(yù)緊力增加，活塞下移，上面的泄油口關(guān)小，Px2上升---錯(cuò)油門的活塞上移，油動(dòng)機(jī)的活塞上移，低壓調(diào)節(jié)汽閥關(guān)小，功率減少下面的泄油口開(kāi)大，Px1下降----錯(cuò)油門的活塞下移，油動(dòng)機(jī)的活塞下移，高壓調(diào)節(jié)汽閥開(kāi)大，功率增加；供熱量增加。二次抽汽工作原理具有一次可調(diào)節(jié)抽汽的凝汽式汽輪機(jī)雖然可以同時(shí)滿足熱用戶的要求，但是不同的熱用戶對(duì)供汽參數(shù)的要求不同，例如作為生產(chǎn)用的蒸汽參數(shù)較高，而供暖用的蒸汽參數(shù)較低，這是一次調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)不能解決的。具有兩次可調(diào)節(jié)抽汽的凝汽式汽輪機(jī)可以在很大程度上滿足這兩種熱用戶的要求，同時(shí)還能使電負(fù)荷不受熱負(fù)荷的影響。當(dāng)兩種熱負(fù)荷不變（抽汽壓力不變，調(diào)壓器不動(dòng)）而電負(fù)荷增加時(shí)，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速降低，調(diào)速器滑環(huán)下移，高、中、低壓油動(dòng)機(jī)滑閥同時(shí)下移開(kāi)大高、中、低壓調(diào)節(jié)閥，使汽輪機(jī)的功率增大。由于高、中、低壓調(diào)節(jié)閥同時(shí)開(kāi)大，所以兩種抽汽的抽汽量和抽汽壓力基本保持不變。當(dāng)電負(fù)荷和供暖抽汽量不變，而工業(yè)抽汽量增加時(shí)，則工業(yè)抽汽壓力Pe1降低，調(diào)壓器活塞2下移（活塞3和調(diào)速器滑環(huán)不動(dòng)），使高壓油動(dòng)機(jī)滑閥下移，開(kāi)大高壓調(diào)節(jié)閥，即高壓部分流量增加，高壓部分電功率相應(yīng)增加。在調(diào)壓器活塞2下移的同時(shí)，使中、低壓油動(dòng)機(jī)滑閥上移，關(guān)小中、低壓調(diào)節(jié)閥，即中、低壓部分流量減小，中、低壓部分電功率相應(yīng)減小，從而使總的電功率和供暖抽汽量維持不變，而工業(yè)抽汽量增加。一、熱力系統(tǒng)方面的特點(diǎn)由于有了調(diào)節(jié)抽汽，使流經(jīng)各缸的流量相差很大，這與一般凝汽式汽輪機(jī)的情況大不相同。此外，調(diào)節(jié)抽汽機(jī)組的回?zé)岢槠空伎傔M(jìn)汽量的比例也較小。二、通流部分熱力設(shè)計(jì)特點(diǎn)(一)各缸設(shè)計(jì)流量的確定

1．高壓缸設(shè)計(jì)流量對(duì)于調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)，當(dāng)功率和抽汽量為額定值時(shí)，總進(jìn)汽量就作為高壓缸的設(shè)計(jì)流量，而高壓缸的最大流量一般為設(shè)計(jì)流量的1.2倍。調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)的熱力設(shè)計(jì)特點(diǎn)2．中壓缸的