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1、涡轮机械原理涡轮机械原理第三章 汽轮机的变工况特性3.配汽方式及其对定压运行机组变工况的影响 4 滑压运行的经济性与安全性 胡长兴胡长兴E-mail:E-mail:联系电话：联系电话：13646647947Institute of Thermal Science and Power Systems浙江大学热工与动力系统研究所 3.配汽方式及其对定压运行机组变工况的影响4 滑压运行的经济性与安全性滑参数运行与定参数运行一、节流配汽二、喷嘴配汽三、调节级的压力与流量的关系五、五、轴向推力的变化轴向推力的变化 练习Institute of Thermal Science and Power Syst
2、ems浙江大学热工与动力系统研究所 3&4滑参数运行与定参数运行要调节Pel，可以调节G 或是调节 或是两者同时调节。纯滑压运行 节流滑压运行复合滑压运行节流调节（配汽）定参数运行:通过改变流量（G)调节机组的功率的方法，通常在低负荷和额定负荷附近。滑参数运行滑参数运行：改变整机的理想比焓降（Ht），大型火电机组大型火电机组的主要运行方式的主要运行方式。喷嘴调节（配汽）旁通调节（配汽）Institute of Thermal Science and Power Systems浙江大学热工与动力系统研究所 3&4 滑参数运行与定参数运行 滑参数运行滑参数运行：（也称滑压运行）指单元机组中，汽轮机
3、调节汽门全开或开度不变，当负荷的改变，调节锅炉燃料量调节锅炉燃料量、给水量给水量和空气量空气量，改变锅炉出口蒸汽压力与流量改变锅炉出口蒸汽压力与流量，而蒸汽温度保持不变蒸汽温度保持不变，来实现汽轮机的负荷变化。调节汽门主汽门p0,t0不变主汽门调节汽门全开t0不变p0 锅炉燃料量和给水量滑参数运行定参数运行定参数运行定参数运行：又称定压运行，新蒸汽参数保持不变新蒸汽参数保持不变。Institute of Thermal Science and Power Systems浙江大学热工与动力系统研究所 滑参数运行的优点：可靠性，对部分负荷下运行的适应性增加可靠性，对部分负荷下运行的适应性增加 ，而
4、 保持不变，热应力减少；提高部分负荷下的热效率提高部分负荷下的热效率 调节汽门全开 节流损失小 新蒸汽 ，不变。末级湿度降低，湿汽损失 低负荷时，锅炉给水压力相应降低，给水泵耗功，但循环热效率，汽耗率。采用滑压运行：滑压运行适应工况的大幅度的变化，调峰机组。节流损失湿汽损失给水泵耗功循环热效率3&4 滑参数运行与定参数运行Institute of Thermal Science and Power Systems浙江大学热工与动力系统研究所 进入汽轮机的所有蒸汽都通过一个一个调节汽门（或几个同时开启的调节调节汽门（或几个同时开启的调节汽门）汽门），进入第一级喷嘴，称节流配汽，又称单阀调节方式。
5、3.配汽方式及其对定压运行机组变工况的影响一、节流配汽一、节流配汽额定功率运行时，调节汽门全开。部分功率运行时，调节汽门部分开启，使得进入汽轮机的新蒸汽流量 G 减少，汽轮机理想焓降 减小。Institute of Thermal Science and Power Systems浙江大学热工与动力系统研究所：调节汽门部分开启时，扣除进汽机构节流损失后理想焓降。：调节汽门全开时机组前压力；：调节汽门部分开启时，机组前压力；：调节汽门全开时，扣除进汽机构节流损失后理想焓降；当调节汽门部分开启时，汽轮机全机相对内效率为：指未包括进汽机构的汽轮机通流部分相对内效率，指调节汽门的节流效率。3.配汽方式
6、及其对定压运行机组变工况的影响一、节流配汽一、节流配汽Institute of Thermal Science and Power Systems浙江大学热工与动力系统研究所 节流配汽特点：1)在调节汽门部分开启时，其节流损失较大；2）在调节汽门全开时，其节流损失小，适用于承担基本负荷的大型机组。3)没有调节级，结构简单，制造成本低。4）全周进汽，热应力小，可靠性高，对负荷适应性强，一般用于小功率机组，如给水泵汽轮机。3.配汽方式及其对定压运行机组变工况的影响一、节流配汽一、节流配汽Institute of Thermal Science and Power Systems浙江大学热工与动力系
7、统研究所 1，主汽阀；2，调节阀概括几点：(1)汽轮机运行时，主汽门全开。调节汽门（调节阀）则根据负荷大小依次开启或关闭依次开启或关闭。改变调节级通流面积，进入汽轮机的蒸汽流量 G。也称顺序阀调节。(2)各调节汽门之前压力都相同的。主汽门始终保持最大开度，节流很小。(3)各调节汽门后，即各阀控制的喷嘴组之前的压力 是变动的。取决于各阀开度大小。当全开时 。当第一阀开启，第二阀部分开启时，。其余类推。部分开启的阀受到阀体的节流作用。3.配汽方式及其对定压运行机组变工况的影响二、喷嘴配汽二、喷嘴配汽Institute of Thermal Science and Power Systems浙江大学
8、热工与动力系统研究所(5)调节级后p2是相同的，若 。1，主汽阀；2，调节阀(4)喷嘴之后蒸汽压力p1 对各喷嘴组都相同（喷嘴与动叶之间环形空间是完全相通的），即使某一关闭调节阀控制的喷嘴组之后的压力也等于p1。3.配汽方式及其对定压运行机组变工况的影响二、喷嘴配汽二、喷嘴配汽(6)各喷嘴组内包含喷嘴数不一定相等。各调节汽门开足时能通过的最大流量不一定相等。Institute of Thermal Science and Power Systems浙江大学热工与动力系统研究所 调节级后：通过全开调门，几乎没有节流损失；通过部分开启调门，有节流损失。若第一、第二调门全开，第三调门部分开启。通过三
9、个调门的流量为G：调节级相对内效率：调节级的内效率调节级的内效率3.配汽方式及其对定压运行机组变工况的影响二、喷嘴配汽二、喷嘴配汽Institute of Thermal Science and Power Systems浙江大学热工与动力系统研究所 便于讨论，假定：调节级反动度 ，且不随工况变化，;各调节汽门之间无重叠度（前一个阀完全开启后，才开后一个阀）；不考虑调节级后温度变化的影响；主汽门后压力 不随流量增加而降低。P11=(G1/G)P1 假设有四个调节汽门 第一调门开启（其余调门全关闭）第二调门开启（第一调门已全开，其余关）第三调门开启（第一、二调门已全开，第四调门关）第四调门开启（
10、其余调门全开）3.配汽方式及其对定压运行机组变工况的影响三、调节级压力与流量的关系三、调节级压力与流量的关系1、简化的调节级压力与流量的关系、简化的调节级压力与流量的关系Institute of Thermal Science and Power Systems浙江大学热工与动力系统研究所 3.配汽方式及其对定压运行机组变工况的影响三、调节级压力与流量的关系三、调节级压力与流量的关系I调门开启II调门开启III调门开启各喷嘴各喷嘴组压力组压力与流量与流量的关系的关系1、简化的调节级压力与流量的关系、简化的调节级压力与流量的关系Institute of Thermal Science and P
11、ower Systems浙江大学热工与动力系统研究所 各喷嘴组流量与总流量的关系各喷嘴组流量与总流量的关系3.配汽方式及其对定压运行机组变工况的影响三、调节级压力与流量的关系三、调节级压力与流量的关系1、简化的调节级压力与流量的关系、简化的调节级压力与流量的关系Institute of Thermal Science and Power Systems浙江大学热工与动力系统研究所（1）实际上调节级后温度t2随流量变化而变化。（2）实际上调节级有反动度m0，且反动度随工况有变化。（3）调节汽门开启有重叠度。目的是改善调节系统的性能，i）稳定性；ii）缩短开启的总升程。（4）实际上流量增大时，自动
12、主汽门、调节汽门和导管等节流损失增大，使全开汽门后的压力略降低。3.配汽方式及其对定压运行机组变工况的影响三、调节级压力与流量的关系三、调节级压力与流量的关系2、调节级的实际压力与流量的关系、调节级的实际压力与流量的关系调节级后温度调节级后温度t2随流量变化随流量变化Institute of Thermal Science and Power Systems浙江大学热工与动力系统研究所 调节级效率曲线呈波折状。调节阀全开时，节流损失小，效率较高（如a、b、c、d点）。在其他工况下，通过部分开启阀的那股流量要受到节流作用，使效率下降。c点为设计工况（三阀全开），效率最高。（三）调节级效率曲线（三
13、）调节级效率曲线3.配汽方式及其对定压运行机组变工况的影响三、调节级压力与流量的关系三、调节级压力与流量的关系2、调节级的实际压力与流量的关系、调节级的实际压力与流量的关系Institute of Thermal Science and Power Systems浙江大学热工与动力系统研究所 负荷负荷、蒸汽参数变化蒸汽参数变化、汽封间隙增大汽封间隙增大、通流部分的结垢或腐蚀通流部分的结垢或腐蚀，水水冲击冲击等，均可引起汽轮机轴向推力的变化。（只讨论负荷、参数改变时引起轴向推力变化）（一）冲动式汽轮机轴向推力的变化（一）冲动式汽轮机轴向推力的变化 变工况时：0 1、节流配汽凝汽式汽轮机 2、喷嘴
14、配汽凝汽式汽轮机 3、背压式机组的轴向推力变化 3.配汽方式及其对定压运行机组变工况的影响五、轴向推力的变化规律五、轴向推力的变化规律Institute of Thermal Science and Power Systems浙江大学热工与动力系统研究所 （二）反动式汽轮机轴向推力的变化（二）反动式汽轮机轴向推力的变化 反动式汽轮机设计反动度大设计反动度大，在工况变动时，反动度变化却减小，反动级的轴向推力与级内压差成正比地变化，最大轴向推力发生在最大负荷工况时。现代大型反动式汽轮机设计成多缸多排汽口反向对置形式，结构上采用平衡活塞等措施，由推力轴承所承担的净推力并不大。故在运行时，当工况改变时
15、，推力轴承所承担的净推力的大小和方向可能会发生改变。工况变动时，轴向推力计算复杂，其准确性也难保证。在实际运行中，通过测量推力轴承工作瓦块的温度，对轴向推力的变化情况进行间接监视。当轴向推力增大时，推力瓦块的摩擦大，使工作油膜温度升高，则工作瓦块温度也升高。汽轮机运行中，推力轴承工作瓦块的温度和轴向位移是重点监视的运行参数之一。3.配汽方式及其对定压运行机组变工况的影响五、轴向推力的变化规律五、轴向推力的变化规律Institute of Thermal Science and Power Systems浙江大学热工与动力系统研究所 Institute of Thermal Science an
16、d Power Systems浙江大学热工与动力系统研究所 1、节流配汽节流配汽凝汽式汽轮机 在最大负荷时，流量最大，轴向推力最大。凝汽式机组中间各级变工况时，反动度基本不变。Institute of Thermal Science and Power Systems浙江大学热工与动力系统研究所 2、喷嘴配汽喷嘴配汽凝汽式汽轮机对于喷嘴配汽，轴向推力变化受到调门开启的影响，成折线变化。全机压力级Institute of Thermal Science and Power Systems浙江大学热工与动力系统研究所 3、背压式机组的轴向推力变化 对于背压式压力级在工况变化时，其级前、后压力与流量
17、不成正比，焓降、反动度都变化，所以级的轴向推力不与流量成正比，最大轴向推力都发生在某一中间功率时达到。Institute of Thermal Science and Power Systems浙江大学热工与动力系统研究所 第一调门开启（其余调门全关闭）第一调门，第一组喷嘴组临界压力 ，喷嘴组后压力 ，此时喷嘴组为临界状态。通过第一调门流量 为临界流量。当第一调门全开后，且不变。流量 也不变。直到 H 点，喷嘴组为亚临界。通过第一调门流量 按椭圆曲线下降。当第一调门全开而其他调门都关闭时，调节级动叶受力最大，是最危险工况。Institute of Thermal Science and Pow
18、er Systems浙江大学热工与动力系统研究所 第二调门刚开时，此时喷嘴组为亚临界。与流量 按弗留格尔公式变化。当第二调门，当 时，第二组喷嘴处于临界状态。与 呈直线关系。当第二调门全开时，且不变。流量也不变，直到 H 点，为亚临界，按椭圆曲线下降。第二调门开启（第一调门已全开，其余全关）Institute of Thermal Science and Power Systems浙江大学热工与动力系统研究所 当第三调门开启时，调节级背压已经相当高了，始终为 亚临界。三阀全开时，要求为设计工况时的流量。如果要求超负荷运行，第四调门开始工作，此时背压更高。四组喷 嘴都处于非临界状态工作。第三调门开启（第一、二调门已全开，第四调门关）和第四调门开启（其余调门全关开）Institute of Thermal Science and Power Systems浙江大学热工与动力系统研究所 练习在实际运行中，通过测量 ，对轴向推力的变化情况进行间接监视。喷嘴调节在设计工况时效率最高，一般此时(）A、三阀全开，四阀部分开启 B、四阀全开 C、三阀全开 D、二阀全开滑参数运行：