第五章 汽轮机的变工况特性

上一内容下一内容回主目录O返回目录 第一节 变工况下级的压力与流量的关系 第二节 变工况下级的比焓降和反动度的变化规律 第三节 配汽方式及调节级的变工况特性 第四节 凝汽式汽轮机的工况图 本章作业上一内容下一内容回主目录O返回 设计工况：设计工况：汽轮机在运行过程中，各种参数都保持设计值的运行工况称为汽轮机的设计工况，也称为经济工况。变工况：变工况：汽轮机在偏离设计参数值时的运行工况，称为变工况。上一内容下一内容回主目录O返回 渐缩喷嘴压力与流量的关系 级的变工况 级前后压力与流量的关系 级组前后压力与流量的关系 压力与流量的关系式（弗留格尔公式）的应用上一内容下一内容回主目录O返回 对于渐缩喷嘴，当其初参数及出口面积不变时，通过喷嘴的流量为：*000*00.6480.648nnpGApA*0111*010.648npGA*01011*001pGGp*01011*001pTGGpT根据上述两式，有：将蒸汽看作理想气体，根据气体状态方程，上式变为：上一内容下一内容回主目录O返回下面四种情况可以忽略温度的变化下面四种情况可以忽略温度的变化 喷嘴前压力变动是由节流引起的 喷嘴前温度不变 温度变化很小而可以忽略 因近似计算而可以忽略温度变化 当不考虑变工况时温度的影响，上式可简化为：*0111*0pGGp上一内容下一内容回主目录O返回*101*0crcrGpGp 当不考虑温度影响时：*1010*001crcrGpTGpT 如果工况变动前后均为临界工况，有：结论：当前后两种工况均为非临界工况时，通过喷嘴的流量和喷嘴 前、后的参数变化都有关系。当前后两种工况都为临界工况时，通过喷嘴的流量只和喷嘴 前的参数变化有关。上一内容下一内容回主目录O返回上一内容下一内容回主目录O返回上一内容下一内容回主目录O返回 主要研究级中诸参数随流量变化而变化的基本规律。喷嘴前、后压力发生变化引起流量的变化。反之，当流经喷嘴的流量变化时，喷嘴和动叶前后的压力也要随之变化，从而引起级内各个参数发生变化。上一内容下一内容回主目录O返回（一）级前后压力与流量的关系 1、级在临界工况下工作*01*0*0*011TTppGGcrcr*101*0crcrGpGp上一内容下一内容回主目录O返回 2、级在亚临界工况下工作22012101220201ppTGGppT22012112202ppGGpp 结论：当级内流动未达到临界状态时，通过该级的流量不仅与级前 压力有关，而且与级后压力有关。上一内容下一内容回主目录O返回 二、级组前后压力与流量的关系 1、级组内各级均未达到临界状态220110122001zzppTGGppT220111220zzppGGpp 弗留格尔公式上一内容下一内容回主目录O返回上一内容下一内容回主目录O返回 2、级组内达到临界状态0110pGGp0101001pTGGpT上一内容下一内容回主目录O返回 弗留格尔公式应用条件 1、级组中各级流量相同（有回热抽汽也可应用）；2、级组中各级的通流面积变工况前后保持不变（结垢后需修正）；3、级组中级数不少于34级。弗留格尔公式的应用 1、监视汽轮机通流部分运行是否正常；2、推算不同流量下各级的级前压力。上一内容下一内容回主目录O返回 一、工况变动时各级比焓降变化一、工况变动时各级比焓降变化 （一）凝汽式汽轮机（一）凝汽式汽轮机 1 1、凝汽式汽轮机各中间级、凝汽式汽轮机各中间级1212GpGp221001pppp0110pGGp上一内容下一内容回主目录O返回 当初压变化时，结果将导制各级压力也相应当初压变化时，结果将导制各级压力也相应的变化，但压力比不变，故焓降不变。又因为压的变化，但压力比不变，故焓降不变。又因为压力有变化，故其流量相应变化，功率也随之变化。力有变化，故其流量相应变化，功率也随之变化。上一内容下一内容回主目录O返回工况变动时各中间级的内功率工况变动时各中间级的内功率与流量成正比与流量成正比itriPG hBG上一内容下一内容回主目录O返回（二）背压式汽轮机中间级的变工况（二）背压式汽轮机中间级的变工况222221010()zzGppppG 222221212()zzGppppG220111220()()zzppGGpp结论：背压式汽轮机各中间级级前压力与流量的关系按照双曲线函数规律变化。当背压不变时，上式变为：上一内容下一内容回主目录O返回上一内容下一内容回主目录O返回2221010GppG当汽轮机级数比较多时：上一内容下一内容回主目录O返回工况变动时的损失：2111sin2wh上一内容下一内容回主目录O返回121121111221bnbnAcAwcwconstAccwAw假设工况变动前后，级都处于亚临界状态，不考虑级内间隙漏气或者吸气，有：结论：在流量保持连续条件下，工况变动时，喷嘴出口气流速度 及动叶出口气流速度前后之比是不变的。上一内容下一内容回主目录O返回1.工况变动时，级的理想比焓降减小 结论：动叶中比焓降增加，因此级的反动度增加，即111cmc212wmw11tthm hm111coswmw212/wwm1mm 上一内容下一内容回主目录O返回2.工况变动时，级的理想比焓降增大 结论：动叶中比焓降减小，因此级的反动度减小，即111cmc212wmw11tthm hm111coswmw212/wwm1mm 上一内容下一内容回主目录O返回上一内容下一内容回主目录O返回 一、滑参数运行与定参数运行eltrimelPG H 滑参数运行:通过改变整机理想比焓降来调节汽轮机机组的功 率的运行方式；定参数运行：通过改变流量来调节机组的功率的运行方式。配汽机构：汽轮机上用于控制进汽量的条件机构。由于锅炉的热惯性比较大，滑参数对变工况的响应速度有限；而定参数运行时，汽轮机的功率调节由改变进口蒸汽量来实 现，调节阀门的动作响应快，很快就可以满足工况变化的需 要。上一内容下一内容回主目录O返回 节流调节和喷嘴调节两种功率调节方式。节流调节上一内容下一内容回主目录O返回iitririthtttHHHHHH thri 汽轮机的相对内效率为：其中：汽轮机通流部分的相对内效率；为节流调节阀的节流 效率。上一内容下一内容回主目录O返回特点：特点：汽轮机第一级是调节级，调节级分为几个喷嘴组，蒸汽经过主汽门和调节汽门，通向调节级。喷嘴配汽的主要缺点：定压运行时调节级汽室及各高压级在变工况下温度变化都较大，从而引起较大的热应力，这常成为这种汽轮机迅速改变负荷的主要因素。上一内容下一内容回主目录O返回 一、调节级的相对内效率 热平衡方程：调节级的相对内效率：上一内容下一内容回主目录O返回 二、调节级前后压力与流量的关系 通过喷嘴的流量：0100.648iiniipDAv2121111111ncrcrnss渐缩喷嘴缩放喷嘴上一内容下一内容回主目录O返回 二、调节级前后压力与流量的关系上一内容下一内容回主目录O返回 二、调节级效率曲线上一内容下一内容回主目录O返回 一、冲动式汽轮机轴向推力的变化 工况变化时，轴向推力的变化可表示为：1）凝汽式汽轮机轴向推力的变化 节流配汽方式 2）喷嘴配汽方式上一内容下一内容回主目录O返回 2.背压式汽轮机轴向推力的变化上一内容下一内容回主目录O返回 汽耗特性：汽轮发电机组功率与流量之间的关系。表示这种关 系的数学表达式称为汽耗特性方程，而表示这种关系的曲线称 为汽轮机的工况图。一、节流配汽凝汽式汽轮机的工况图 汽轮发电机组功率与汽耗量之间的关系：上一内容下一内容回主目录O返回上一内容下一内容回主目录O返回 机组的汽耗特性方程 当功率小于设计功率时，即 当功率大于设计功率时，即上一内容下一内容回主目录O返回上一内容下一内容回主目录O返回1、若喷嘴前的蒸汽压力为p0=5.87MPa,喷嘴前的蒸汽温度恒定不变，当喷嘴后的蒸汽压力从p01=2.94MPa增加到p11=4.42MPa时，问通过渐缩喷嘴的蒸汽改变了多少？2、某台背压式汽轮机共有五级。在设计工况下，调节级后的压力p1=3.43MPa,四个压力级后的压力分别为p2=2.45MPa，p3=1.47MPa,p4=0.98MPa,pz=0.686MPa.试问：当蒸汽流量减少一半，而背压pz维持不变，各级的压力比将变为什么？