汽轮机第二章.

第二章多级汽轮机§2－1多级汽轮机的特点与损失一、多级汽轮机的工作过程二、多级汽轮机的优点（一）多级汽轮机的效率大大提高1.多级汽轮机的循环热效率大大提高现代多级汽轮机（2）在一定条件下，多级汽轮机的余速动能可以全部或部分地被下一级利用（3）多级汽轮机各级的比焓降较小，速比一定时级的圆周速度和平均直径较小，所以在容积流量相同的条件下，喷嘴出口高度增大，叶高损失减小，喷嘴流动效率较高。（4）多级汽轮机前面级的损失可以部分地被下面各级利用，使全机相对内效率提高（1）多级汽轮机各级都在最佳速比附近工作2.多级汽轮机的相对内效率明显提高（二）多级汽轮机单位功率的投资大大减小存在的问题：（1）增加了一些附加损失（2）由于级数多，相应地增加了机组的长度和质量（3）由于新蒸汽与再热蒸汽温度的提高，多级汽轮机高中压缸前面若干级的工作温度较高，对零部件的金属材料要求提高了（4）级数增加，零部件增多，使多级汽轮机的结构更为复杂，全机制造成本提高较小角口高度，喷嘴出口汽流为保证喷嘴有足够的出1)1，级的反动度一般不大冲动式汽轮机的高压段)2变化也不大降的级的比焓降不大，比焓在高压段的各级中，各)3部分进汽损失等叶轮摩擦损失，扇形损失，漏气损失，余速损失，叶高损失，损失，动叶损失，在的级内损失有：喷嘴高压段各级中，可能存)4小小小小小topmhcxudGv11)(变化小变化小变化小tmhdv1.高压段(效率相对较低)三、多级汽轮机各级段的工作特点，，反动式汽轮机的一般冲动式汽轮机的20~1414~1111back取得相当大，喷嘴出口汽流角为了避免叶片高度太大1)1显增大级的反动度在低压段明)2比焓降增大较快）低压段中各级的理想3摩擦损失很小很小，叶高损失很小，较大，漏气损失速损失较大，湿汽损失）低压段中的损失：余4uunnPcllAGv大为使大大很大1;即不至于过大，需要大，为使）很大；）,211btnhchl较快较快（较快大大topmhcxudGv11)2.低压段back3.中压段我国电站典型600MW汽轮机基本特点平圩电厂石洞口北伦港邹县电厂型号厂家N600-16.7/537/537哈汽D4Y454瑞士ABBTC4F-33.5日本东芝DH-600-40-T东汽（日立技术）主汽压力16.5724.216.5616.7汽轮机级数高压缸1单列调节级+10反动级1单列调节级+21反动级1单列调节级+7压力级1单列调节级+6压力级中压缸2×9反动级2×17反动级2×6压力级5个压力级低压缸2×2×7反动级2×2×5反动级2×2×7压力级2×2×7压力级合计57级76级48级40级四、重热现象和重热系数1.重热现象：上一级损失造成比熵的增大将使后面级的理想比焓降增大，即上一级损失中的一小部分可以在以后各级中得到利用第二级理想比焓降变为第二级理想比焓降12312[1]1kktpkhRTkp12312[1]1kktpkhRTkp2211tthhTT，所以由于2.重热系数假设汽轮机各级的相对内效率相等，则有：2211titilevihhhh，＝＝即2211tleviitleviihhhhtilevitlevittleviiiiihHhhhhhHH＝）（＝＝，表示全机的有效比焓降用212121tttthhHH＝为：总的理想比焓降若各级没有损失，全机ttHh由于重热现象的存在，timaciHH为：此时全机的相对内效率）（＝则有：111levimacitttttittilevimaciHHhHhHHhH—重热系数—＝tttHHh分热量。中被后面利用了的小部失热量，表示前面级的损即为多级汽轮机的重获mactthh提高汽轮机效率的根本途径是提高各级的相对内效率重热系数的影响因素：（1）多级汽轮机各级的效率（2）多级汽轮机的级数（3）各级的初参数五、进汽阻力损失和排汽阻力损失（一）进汽阻力损失tH理想比焓降变为由于节流的存在，全机ttmacHHh进汽损失：减少进汽损失的措施：1)限制蒸汽流速2)改善蒸汽在汽门中的流动特性tH比焓降为流，全机的理想如果没有进汽机构地节tH0P0PtHcPcPtH（二）排汽阻力损失排汽阻力损失：排汽在排汽管中流动时，由于摩擦、涡流、转向等阻力作用而有压力降落，这部分没有做功的压降损失，称为汽轮机的排汽阻力损失。动叶出口的静压表示凝汽式汽轮机末级cp表示凝汽器喉部的静压cpccppp排汽阻力损失：ttHH理想比焓降kPapcpcexc2100为凝汽器喉部压力于凝汽式机组—排汽管出口压力，对——排汽管中汽流速度——排汽管的阻力系数—cexpctH0P0PtHcPcPtH§2－2汽轮机及其装置的评价指标1.汽轮机的相对内效率：tiiHH汽轮机的内功率：ititiHGHDP006.32.机械效率：imimiiemPPPPPPP13.发电机效率111003.6eeegetimtimPPPPDHGHeggPP1或4.汽轮发电机组的相对电效率1eimg110eetPGH5.汽轮发电机组的绝对电效率1.110teaetetimgcHhh6.汽耗率01110003600/()eteDdkgkWhPH7.热耗率001,13600()3600()k/khccteaehhqdhhJWH（））（中间再热机组：hk/k)()[(00WJhhDDhhdqrrrc§2－3多级汽轮机的轴向推力及其平衡一、冲动式汽轮机的轴向推力在轴流式汽轮机中，通常是高压蒸汽由一端进入，低压蒸汽由另一端流出，从整体看，蒸汽对汽轮机转子施加了一个由高压端指向低压端的轴向力，使汽轮机转子有向低压端移动的趋势，这个力就称为转子的轴向推力。作用在动叶上的轴向推力、作用在叶轮面上的轴向推力以及作用在轴的凸肩处的轴向推力三部分组成p0p1p2pdZF力作用在动叶上的轴向推.1度的改变所产生的汽流在动叶中轴向分速和是由动叶前后的静压差力作用在动叶上的轴向推ZF)()sinsin(212211ppldccGFbmZ)(20212021pppppppppppp于是＝：压力反动度)(20ppdFpmZ则：)(20ppFmZpmZF向推力作用在叶轮轮面上的轴.22222212])[(4])[(4pdldpdldFbmdbmZ)]()[(4,22221ppdldFddddbmZ则上式可以化为：径相同，即如果叶轮两侧的轮毂直)(])[(42022202ppdldFppppdbmZddd＝：叶轮反动度)(20ppFdZ)(;20mmppFZpdp又动叶根部漏汽，Ⅲ向推力作用在轴的凸肩上的轴ZF.3xZpddF)(42122Ⅲ作用在一个级上的轴向推力为三部分之和:ⅢZZZZFFFF在反动式汽轮机中，作用在通流部分转子上的轴向推力由下列三部分组成：①作用在叶片上的轴向推力；②作用在轮鼓锥形面上的轴向推力；③作用在转子阶梯上的轴向推力。二、反动式汽轮机的轴向推力三、轴向推力的平衡1.平衡活塞法pddFZ)(421222.叶轮上开平衡孔3.相反流动布置法4.采用推力轴承再热器§2－4轴封及其系统漏汽：高压缸和中压缸的两端蒸汽向外泄漏，效率降低，凝结水失增大；漏气：低压缸和低压缸的两端，空气向内泄漏，机组真空恶化，抽气器负荷增大；轴封：高压缸或高压段采用高低齿曲径轴封低压缸或低压段采用平齿光轴轴封一、汽封的结构与种类位置通流部分汽封：动叶栅与隔板及汽缸之间间隙处的汽封隔板汽封：隔板内孔与主轴间隙处的汽封轴端汽封：主轴穿出汽缸处的汽封结构形式曲径式碳精式水封式1.汽封的结构曲径式汽封：也称迷宫式密封。由汽封体、汽封环及轴套三部分组成2.通流部分汽封3.隔板汽封4.平衡活塞汽封5.轴端汽封二、曲径轴封（一）曲径轴封的工作原理常数xxllxxllcAGcAG的比焓降所以每一孔口由于,xc任一轴封孔口的汽流速度小于等于临界速度减小zzecazhhhhhhpppp10210可以减小漏汽量，提高机组效率汽封片与主轴发生摩擦（二）曲径轴封漏汽量计算1.曲径轴封漏汽量的基本计算公式（1）当最后一片轴封孔口处流速未达到临界速度时02200111)(zpppAGz（2）当最后一片轴封孔口处流速达到临界速度时25.100111zpAG判断汽流在最后一片轴封孔口中是否达到临界速度：25.182.00zppz：达到临界速度25.182.00zppz：未达到临界速度25.182.00zppz2.轴封孔口流量系数但是尖锐边缘在汽机运行中会因摩擦钝化，此时流动情况接近喷嘴，11流量系数变大由图可以看出，轴封齿在进汽侧不应做成圆弧状或斜面状，应保持轴封齿的尖锐边缘，此时流量系数较小，8.0~7.013.光轴轴封漏汽量修正系数二、轴封系统1.轴封系统实例2.轴封系统的特点（1）轴封汽的利用（2）低压低温汽源的利用（3）防止蒸汽由轴封漏入大气（4）防止空气漏入真空部分七、提高汽轮机单机容量凝汽式汽轮机的功率:gmritcgmritelhGhDPmax,03600回热抽汽式汽轮机的功率:gmritcgmritelhmGhDmPmax,03600汽式功率大的倍数回热抽汽式汽轮机比凝m222222max,sin1sin1cldvwldvGbbbbc汽轮机的极限功率:单缸单排汽的汽轮机的最大功率提高汽轮机单机容量的措施:–提高新蒸汽的参数–采用高强度低重度的合金材料–采用多排汽口–采用给水回热加热系统–提高背压、采用双层叶片、采用低转速222222max,sin1sin1cldvwldvGbbbbc再热器600MW四缸四排汽汽轮机组BHPIP给水回热加热LP作业与思考题：1、为什么要采用多级汽轮机？2、画出多级汽轮机的热力过程曲线。3、多级汽轮机有哪些损失？各是如何产生的？又如何减少？4、叙述齿型轴封的工作原理。5、解释：汽轮机的相对内效率、内功率、轴端功率、机械效率；相对电效率、循环热效率、绝对电效率；汽耗率、热耗率。6、多级汽轮机轴向推力的平衡办法。动力工程及工程热物理全国排名一级学科代码及名称：0807动力工程及工程热物理110698西安交通大学98210003清华大学93310335浙江大学92410248上海交通大学89510056天津大学80610487华中科技大学79710213哈尔滨工业大学78810358中国科学技术大学910006北京航空航天大学771010251华东理工大学731110286东南大学热能与动力工程专业全国排名1、西安交通大学A+2、上海交通大学A+3、浙江大学A+4、清华大学A+5、华中科技大学A+6、天津大学A+7、哈尔滨工业大学A8、大连理工大学A9、北京航空航天大学A10、中国科学技术大学A11、重庆大学A12、东南大学A13、上海理工大学A14、江苏大学A15、北京理工大学A16、华北电力大学A17、南京理工大学A18、东北大学A19、北京科技大学A20、同济大学A21、山东大学A动力工程及工程热物理学位授予单位名称整体水平分项指标学术队伍科学研究人才培养学术声誉排名得分排名得分排名得分排名得分排名得分清华大学191.84