变工况课程设计

目录一、课程设计目的........................................................................................2二、课程设计内容........................................................................................2三、课程设计中使用的计算方法................................................................23.1逐级热力核算方法...........................................................................23.2整机热力核算...................................................................................3四、课程设计中的约定................................................................................6五、N300-16.7/537/537汽轮机介绍............................................................75.1汽轮机本体和系统基本组成............................................................75.2汽轮机N300主要结构参数和设计工况下的热力参数................8六、计算......................................................................................................106.1初压不变P为60%流量下N300-16.7/537/537的变工况计算...106.2应用程序.........................................................................................14七、分析......................................................................................................21八、总结......................................................................................................21一、课程设计目的（1）通过课程设计，系统地总结、巩固、加深在《汽轮机原理》课程中已学到知识，进一步了解汽轮机的工作原理。（2）在尽可能考虑制造、安装和运行的要求下，进行某一机组的变工况热力计算，掌握汽轮机热力计算的原理、方法和步骤。（3）通过课程设计对电站汽轮机建立整体的、量化的概念，掌握查阅的使用各种设计资料、标准、手册等参考文献的技巧。（4）培养综合应用书本知识、自主学习、独立工作的能力，培养与其他人相互协作的工作作风。二、课程设计内容以某种型号的汽轮机为对象，在已知结构参数和非设计工况新蒸汽参数和流量的条件下，进行通流部分热力校核计算，求出该变工况下级的内功率、相对内效率等全部特征参数，并与设计工况作对比分析。主要工作如下：（1）非设计工况下通流部分各级热力过程参数计算。（2）轴端汽封漏汽量校核计算。（3）与设计工况性能和特征参数作比较分析。三、课程设计中使用的计算方法3.1逐级热力核算方法汽机变工况下的核算方法很多，当新工况偏离设计工况不远时，可采用近似估计方法。当汽轮机的新工况偏离设计工况较远时，或者在特殊工况下，就需要进行逐级核算求取级的各项参数。汽轮机逐级热力核算一般使用两种方法：一、从已知新汽参数开始，逐级向低压段进行核算，称为顺算法；二、从估算的终参数开始，逐级向高压段进行核算。就具体级而言，两种方法可概述如下：a)由级前向级后核算由已知的级前初参数开始，根据流量比求得压力比，然后求出喷嘴后压力，求出相应的喷嘴理想比焓降，计算出喷嘴出口气流理想速度。然后进行动叶核算，方法与上述类同，求出新工况下动叶后压力，求出动叶理想比焓降，计算出动叶出口气流速度。上述方法适用于在喷嘴和动叶后的压力，继续使用该方法进行计算，但需要根据已知条件进行假定压力的校核。一般来说，顺算法在超临界流动中很少。b)由级后向级前推算从已知的级后压力开始，假设新工况下排气比焓、级后各项损失，求出动叶后参数，并对前面假设的余速损失进行校核及修正；继而假定动叶进口相对速度，求出动叶前参数、喷嘴后参数，再对动叶进口相对速度进行校核并修正；最后确定喷嘴前蒸汽状态点，并对最初估计的各项损失进行校核及修正；待各项假设假设都校核通过，即可求出新工况下级的反动度、级效率和内效率。判断动叶和喷嘴内是否出现超音速流动，当级内出现超音速流动时，还需确定临界状态点，并计算出口气流偏转角。3.2整机热力核算多级汽轮机整机的热力核算可以从已知新汽参数开始，是顺算法，由高压级逐渐向低压级进行核算；也可同时使用逆算法，由已知的假定的排汽点逐渐向初参数靠拢。当计算的初比焓值（对喷嘴调节剂汽轮机，一般为第一压力级前比焓值）与已知的初比焓值不符，需对末级排汽比焓进行修正；当计算的初比焓高于已知出比焓时，说明假设的末级排汽比焓值过高，反之，说明末级排汽比焓假设的过低；在初比焓相差不大时，可采用平移热力过程曲线的方法是比焓值重合，若计算得出比焓值与已知的相差较大，则需重新假设末级比焓进行计算，直至满足精度要求。在具体问题中究竟采用哪种方式进行核算，要根据所给定的新工况的条件及要求的精确程度来决定。当新工况与设计工况下的各级均未出现超音速流动时，采用流量比压力比关系式，先确定各级喷嘴前后压力，再根据各级反动度与比焓降的变化规律确定各级喷嘴后压力，进行核算。当工况变动不大时，仅调节各级与一、二级的热力过程曲线有较大变化，可仅对末级进行详细核算，中间级通过流量与压力关系式确定级前压力，然后逐级平移热力过程线即可。这就是近似估算法。当工况变动很大时或级由亚音速流动转变为超音速流动，必须进行逐级核算顺算法的计算步骤：在确定满足使用顺算法的条件以后，可以根据下列计算步骤进行热力核算：（1）求取喷嘴新工况的压力比1n，流量比1n及临界流量,1ncrG；临界流量010,1,001ncrncrpTGGpT流量比11,1/nnncrGG压力比21111nncrcr（2）求取新工况下喷嘴中的各项参数：喷嘴后压力11011npp根据水蒸气性质求出喷嘴理想出口比焓11th喷嘴理想比焓降10111ntthhh喷嘴理想出口速度1112000tntch喷嘴损失2111nnthh（查表确定）喷嘴实际比焓降111=nntnhhh求出喷嘴出口比焓11h，温度11t喷嘴实际出口1111tcc轮周速度/60mmudnd（为级的平均直径）动叶进口相对速度22111112coswcuuc11与速度对应的比焓21112000wwh动叶进汽角1111111sinarcsincw冲角1111（为额定工况下的动叶进汽角）撞击损失22111(sin)2000wh动叶进口滞止焓11011111111,nwhhhhhss根据水蒸气性质求得动叶进口滞止参数11p（3）求取动叶的压力比1b，流量比1b，及临界流量,1bcrG；临界流量111,1,111bcrbcrpTGGpT流量比11,1/bbbcrGG压力比21111bbcrcr动叶后压力21111bpp（4）求新工况下的动叶中各项参数：根据水蒸气热力性质求得11h动叶理想比焓降**11121btthhh动叶出口理想速度*2112000tbtwh速度系数查表得到2121(1)/2bthw动叶损失2121(1)/2bthw动叶出口焓212112tbhhh根据水蒸气性质动叶出口温度21t动叶实际比焓降1121bhhh动叶出口相对速度2121tww动叶出口绝对速度22212121212coscwuwu动叶出汽角：21212121cosarccoswuac212121212121212121sinsinarccosarctan)coswwcwu（不宜用或画出速度三角形，求出速度三角形中各项参数（5）求级的其他各项损失、内效率、内功率：无限长叶片轮周比焓降*12unbchhhhh叶高损失1.2lunhhl（将扇形损失一并考虑时1.6lunhhl，）nl：喷嘴高度，单位取mm,见附表3-7。轮周比焓降：uulhhh级的理想可用能量：*022lcEhh（2为下一级对本级的余速利用系数）扇形损失200.7blblhEdbl：动叶高度bd：动叶平均直径，以上参见附表3-7动叶摩擦损失3221001.07bfudhGv（u为圆周速度）湿气损失1xmuhxh（mx为极平均蒸汽干度）隔板漏气损失pppupdhhAzpd：隔板汽封平均直径p：隔板汽封间隙pz：隔板汽封齿数nA：喷嘴出口面积，以上参见附表3-7叶頂漏气损失1sinttuthh：与叶顶轴向间隙z和围周带边厚度s有关的经验系数t：与叶顶轴向间隙z及速度比有关的经验系数t:与反动度m及径高/lbdl比有关的经验系数t：叶顶轴向间隙z与叶高bl之比值，/tzbl，以上参数见附表3-7，余数损失222/2000chc级有效焓降022tlxpchhhhhhhhh相对内效率01thE级的内效率tPGh本级完成计算四、课程设计中的约定（1）各级回热抽汽量正比例于主汽流量；（2）门杆漏气和调门开启重叠度不计；（3）压力损失的参考值：高、中压连通管的压损为初压的5%，再热器的压损为高压缸排气压力的12%，中、低压连通管的压损为中压缸排气压力的2%。准确的数据可参考具体型号机组的资料。（4）余速利用系数的参考值为：调节级后的第一压力级、前面有抽气口的压力级利用上一级余速的系数为0.4，其它压力级为0.8。（5）第一次计算，用弗留格尔公式确定调节级后压力；（6）假定汽机排气压力为设计工况下的值，用平移设计工况热力过程线方法初步确定排气点。（7）待通流部分计算结束后，校核计算轴端汽封的漏气量，轴端汽封的漏气量正比例于汽封前的压力。五、N300-16.7/537/537汽轮机介绍5.1汽轮机本体和系统基本组成本机是按美国西屋公司的技术制造的300MW亚临界，中间再热式、高中压合缸、双缸双排汽、单轴凝气式汽轮机，如图4-2所示。它由高中压积木块BB0243与低压缸积木块BB074组合而成。为了进一步提高机组的经济性，对原引进技术做了改进设计，而且低压缸末级叶片采用905mm的长叶片。机组型号为N300-16.7/537/537，工厂产品号为D156.主要技术参数：额定功率300MW；主汽门前额定参数16.7MPa、537C，再热器汽门前温度537C；工作转速3000rpm；额定被压5.39KPa；回热级数3高、4低、1除氧；额定工况蒸汽流量910.2t/h、热耗7937KJ/(KWh)。本机通流部分共35级叶片，其中高压缸1+11级，中压缸9级低压缸2*