2009《汽輪機(jī)原理》講稿第三章.ppt

1、1,第三章 多級(jí)汽輪機(jī),2,第一節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的工作過(guò)程 1、多級(jí)汽輪機(jī)的采用 提高功率的途徑：增加進(jìn)汽量和總理想焓降 考慮經(jīng)濟(jì)和安全問(wèn)題，單級(jí)汽輪機(jī)有效利用很大理想焓降是不可能的 解決方案：多級(jí)汽輪機(jī)。每級(jí)只利用總焓降中的一部分，都在最佳速度比附近工作，有效利用整機(jī)理想焓降，提高機(jī)組效率。,3,多級(jí)汽輪機(jī)的特點(diǎn),單機(jī)功率大 每一級(jí)都能在最佳速度比附近工作 內(nèi)效率高 可做成多排汽口，提高新蒸汽的參數(shù)，增加總進(jìn)汽量,分類： 沖動(dòng)式、反動(dòng)式,4,多級(jí)汽輪機(jī)有沖動(dòng)式和反動(dòng)式兩種。國(guó)產(chǎn)100MW、125MW、200MW汽輪機(jī)都是沖動(dòng)式汽輪機(jī)；國(guó)產(chǎn)300MW汽輪機(jī)則是反動(dòng)式汽輪機(jī)。多級(jí)汽輪機(jī)通常用噴嘴調(diào)

2、節(jié)，控制進(jìn)汽量，第一級(jí)稱為調(diào)節(jié)級(jí)，其余級(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)。 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(lái)越長(zhǎng)。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。如國(guó)產(chǎn)200MW汽輪機(jī)，設(shè)計(jì)為三排汽口和兩排汽口；國(guó)產(chǎn)300MW汽輪機(jī)采用兩排汽口。,5,2、多級(jí)汽輪機(jī)的工作過(guò)程 蒸 汽 在 多 級(jí) 汽 輪 機(jī) 中 膨 脹 作 功 過(guò) 程 和 在 級(jí) 中 的 膨 脹 作 功 過(guò) 程一 樣。作功過(guò)程是重復(fù)的，但參數(shù)是變化的

3、。,6,分流低壓缸轉(zhuǎn)子（實(shí)物照片，5級(jí)）,7,3、多級(jí)汽輪機(jī)的熱力過(guò)程曲線 調(diào)節(jié)級(jí)前的蒸汽狀態(tài)點(diǎn)為 ，排汽壓力用 表示。汽輪機(jī)總理想焓降為 。由于進(jìn)汽節(jié)流損失和排汽機(jī)構(gòu)的 壓力損失，調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴前的實(shí)際狀態(tài) 點(diǎn)為 , 而汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉出口壓力為 ?？紤]了這兩項(xiàng)損失之后，則總的理想焓降為 。 為整機(jī)的有效焓降。 多級(jí)汽輪機(jī)前一級(jí)排汽狀態(tài)點(diǎn)就是下一級(jí)進(jìn)汽狀態(tài)點(diǎn)。把各點(diǎn)連接起來(lái)，就是熱力過(guò)程曲線，由三部分所組成： 進(jìn)汽機(jī)構(gòu)的節(jié)流過(guò)程， 各級(jí)實(shí)際膨脹過(guò)程, 排汽管道的節(jié)流過(guò)程。,8,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hs 圖上，在過(guò)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

4、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(lái)，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。,9,二、重?zé)嵯禂?shù) 1、重?zé)嵯禂?shù) 整機(jī)理想焓降為：,由于等壓線是呈擴(kuò)散形，所以：,以上各式相加得：,即有：,也就是：,稱為重?zé)嵯禂?shù)。則上式寫成,10,2、整機(jī)效率與級(jí)效率 表示各級(jí)理想焓降之和大于整機(jī)理想焓降的部分。由于這部分熱量的利用，使整機(jī)的內(nèi)效率大于各級(jí)內(nèi)效率的平均值。設(shè)各級(jí)內(nèi)效率 相等，則各級(jí)有效焓降為：,相加得,11,因?yàn)檎麢C(jī)的內(nèi)效率

5、為：,由于 0，所以 ，即整機(jī)的內(nèi)效率大于各級(jí)內(nèi)效率平均值。 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(jí)數(shù)有關(guān)，級(jí)數(shù)多，大； 2) 與各級(jí)內(nèi)效率有關(guān)，級(jí)內(nèi)效率低，則大； 3) 與蒸汽狀態(tài)有關(guān)，過(guò)熱區(qū)大，濕汽區(qū)小。 * 這里，決不能誤認(rèn)為越大越好。因?yàn)樵龃螅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。大會(huì)使整機(jī)的內(nèi)效率降低。,12,三，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(guò)熱區(qū) k = 0.2；濕汽區(qū) k = 0.12；部分在過(guò)熱區(qū)，部分在濕汽區(qū) k = 0.140.18。,13,第三節(jié) 焓降分配與級(jí)數(shù)的確定,蒸汽通流能力

6、平滑流道,各級(jí) 平均直徑dm 葉片高度l,各級(jí)速比 u/c1,各級(jí) u/c1c1ht,進(jìn)出口參數(shù)總焓降Ht,結(jié)果,14,第四節(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(guò)間

7、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。,15,2 ，減少漏汽的措施 為 了 提 高 汽 輪 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 了 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 ， 它 的 作 用 是 為 了 防 止 外 界 空 氣 漏

8、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 。,16,減少漏汽（汽封) 的技術(shù) 傳統(tǒng)技術(shù)：迷宮汽封、可調(diào)汽封 迷宮汽封優(yōu)化 蜂窩汽封 刷式汽封 結(jié)構(gòu)優(yōu)化：小直徑汽封、多齒汽封、徑向汽封、葉頂汽封、等,17,可調(diào)汽封,葉頂汽封,多齒汽封,小直徑汽封,18,汽封內(nèi)流場(chǎng)優(yōu)化,19,蜂窩汽封與斜齒迷宮汽封,20,（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

9、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。,21,2，減少漏汽的途徑：當(dāng)漏汽通過(guò)軸封時(shí)，依次逐個(gè)通過(guò)這些齒隙和環(huán)形汽室。通過(guò)軸封漏量按續(xù)程方程來(lái)確定。 為了減少漏汽量，可以通過(guò)：減少齒隙面積A、汽流速度C 和增大比容V 等辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)。 但是： (1), 比容由蒸汽流動(dòng)狀態(tài)來(lái)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(qiáng)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，造成大軸彎曲 ， 引起機(jī)組振動(dòng)。 (3), 可行的辦法就是減小汽流速度

10、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。,22,齒形軸封的工作原理：從左圖可見到，蒸汽通過(guò)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(guò)軸封齒隙為一節(jié)流過(guò)程。其后，蒸汽每通過(guò)軸封一齒隙時(shí)，都重復(fù)這一過(guò)程，壓力不斷降低，直到降低到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。

11、 蒸汽每通過(guò)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(lái)越大的，并在最后一齒達(dá)到最大。如左圖所示，ab 曲線對(duì)應(yīng)C/v=常數(shù)，稱為芬諾曲線。,23,（ 二 ） 軸 封 漏汽量計(jì)算 為了計(jì)算軸封漏汽量，作兩個(gè)假設(shè)： 1，蒸汽在軸封間隙中的流動(dòng)和在簡(jiǎn)單的漸縮噴嘴中的流動(dòng)相似； 2，假定軸封各齒隙的面積都相同。 蒸汽在軸封間隙中流動(dòng)，汽流速度逐級(jí)增加。若蒸汽在軸封間隙中的流動(dòng)和在簡(jiǎn)單的漸縮噴嘴中的流動(dòng)相似，則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。故，蒸汽在軸封間隙中的流動(dòng)可能產(chǎn)生兩種情況： 1，蒸汽在軸封各齒隙中的流動(dòng)均小

12、于臨界速度； 2，蒸汽在軸封最后一齒隙中達(dá)到臨界速度，而在以前各齒中其汽流速度均小于臨界速度。,24,1，蒸汽在軸封最后一齒隙中流速低于臨界速度 若已知軸封前后蒸汽壓力為 ，軸封間隙為 ，軸封齒數(shù)為Z，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(guò)軸封的漏汽量可用下式計(jì)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 。,25,2，蒸汽在軸封最后一齒隙中流速達(dá)到臨界速度 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，汽流速度均小于臨界速度的情況下，其漏汽量可用上式計(jì)算：,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

13、量，因此應(yīng)按臨界流量公式進(jìn)行計(jì)算，即,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(shí)，漏汽量為：,26,3，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(shí)，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(shí)，則說(shuō)明最后一齒未達(dá)到臨界速度；反之，若 則說(shuō)明最后一齒達(dá)到臨界速度。當(dāng)判別之后，分別計(jì)算其相應(yīng)的漏汽量。,27,4，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(jì)算式中，沒(méi)有考慮軸封結(jié)構(gòu)的影響。所以，流過(guò)軸封的實(shí)際漏汽量，應(yīng)該是在上述兩種計(jì)算式中所計(jì)算漏汽量再乘以一個(gè)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(duì)于平齒齒

14、封，其流量的計(jì)算，則要從圖2-11中查取一個(gè)修正系數(shù)，用此系數(shù)乘以用上述方法計(jì)算而得到的軸封漏汽量，即,28,圖210、圖211 流量系數(shù)、修正系數(shù),29,二，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(guò)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。,30,圖213 考慮進(jìn)、排汽機(jī)構(gòu)壓力損失的熱力過(guò)程曲線,31,1，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(guò)汽輪機(jī)進(jìn)汽管道會(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

15、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：,32,2、排汽管道壓力損失 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，使整機(jī)理想焓降由 變?yōu)?。差

16、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(lái)估計(jì)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(duì)于凝汽機(jī)，取80120m/s；背壓機(jī)，取 4060m/s。,33,三， 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 ， 用 機(jī) 械 損 失 來(lái) 描 述 。汽 輪 機(jī) 的 機(jī) 械 損 失 一 般 用 機(jī) 械 效 率 來(lái) 計(jì) 算 ， 式 中 ， 分 別 為 汽

17、 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) 。,34,第五節(jié) 汽 輪 機(jī) 裝 置 的 效 率,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 。,35,二，汽輪機(jī)的內(nèi)功率 汽 輪 機(jī) 的

18、 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(wú) 回 熱 加 熱 系 統(tǒng) 的 汽 輪 機(jī) ， 它 的 內(nèi) 功 率 為 ： (kw) 或 者 ， (kw) 對(duì) 于 有 回 熱 加 熱 系 統(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 。,36,三，汽輪機(jī)的軸端功率、電功率 對(duì) 于 無(wú) 回 熱 加 熱 系 統(tǒng) 的 汽 輪 機(jī) ， 軸 端 功 率為 ： 汽 輪 機(jī) 以 軸 端 功 率 來(lái) 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

19、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 ： 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 為 電 能 的 份 額 ， 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) 。,37,四，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 1 kg 蒸 汽 獲 得 理 想 焓 降為 的 熱 量 ， 就 需 要 加

20、給 它 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 ： 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(duì) 于 有 回 熱 加 熱 系 統(tǒng) 來(lái) 說(shuō) ， 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 為 電 能 的 份 額 稱

21、 為 絕 對(duì) 電 效 率 ， 用 表 示 ：,38,五，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 和熱 耗 率 q 來(lái) 表 示 其 經(jīng) 濟(jì) 性 。生產(chǎn) 1 kwh 的 電 能 所 需 要 的 蒸 汽 量 稱 為 汽 耗 率 ，用 d 表 示 ， 即 d = （ kg / kw.h ) 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(lái) 比 較 不 同 類

22、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 1 kw.h 電 能 所 需 要 熱 量 ， 用 q 表 示 ：,39,對(duì) 于 中 間 再 熱 機(jī) 組 (kJ / kw.h ) 其中 ， - 汽輪機(jī)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 ) 。 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。發(fā)電廠熱效率 為 ： 其中， 是涉及鍋爐效率、管道效率及廠用電的系數(shù)。一般

23、取 0.80.85 。,40,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 (38 40 ) %, 超（超）臨界機(jī)組可達(dá)45% 。 國(guó)產(chǎn)200MW汽輪發(fā)電機(jī)組的熱耗率為 q = 8402 kJ / kw.h，國(guó) 產(chǎn)300MW 汽輪發(fā)電機(jī)組的熱耗率為q = 7993 kJ / kw.h 。,41,第六節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)的熱力設(shè)計(jì),42,第七節(jié) 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(guò)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。 一般情況下，作用在沖動(dòng)級(jí) 上的軸向推力由 4 部分所組成： 1、作用

24、在動(dòng)葉片上的軸向力 2、作用在葉輪面上的軸向力 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,43,1、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(lái)， 則上式為,44,2、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 ),45,二，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

25、 動(dòng) 式 汽 輪 機(jī) ， 其 總 的 軸 向 推 力 可 達(dá) 200 300 T ， 沖 動(dòng) 式 汽 輪 機(jī) ， 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(shuō) ， 對(duì) 汽 輪 機(jī) 總 的 軸 向 推 力 應(yīng) 加 以 平 衡 。,46,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)

26、置平衡活塞,如圖所示，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)，壓力降低。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)力剛好與軸向推力方向相反，起到了平衡作用。,47,3.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。圖2-24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(lái)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

27、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。,48,第八節(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) 功 率 ： 整機(jī)的理想焓降取決于初終參數(shù)，通常為10001500 kJ/kg。三個(gè)效率的變化不大。故，汽輪機(jī)最大功率決定于進(jìn)汽量。而通過(guò)汽輪機(jī)的最大流量又決定于末級(jí)葉片的幾何尺寸。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(shuō)，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。,49,二 ，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)，輔之中間再熱 能 有 效