《汽轮机原理》多级汽轮机

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1、1第二章 多级汽轮机 第一节 多级汽轮机的工作过程一，多级汽轮机的特点和工作过程 1，多 级 汽 轮 机 的采用： 为了提高汽轮机的功率 ，就必须增加汽轮机的进汽量G 和蒸汽的理想焓降。 从经济和安全两个方面来考虑，只有一个级的汽轮机要能有效地利用很大的理想焓是不可能的。为了有效地利用蒸汽的理想焓降，唯一的办法就是采用多级汽轮机。 和 单 级 汽 轮 机 相 比 较 ， 多 级 汽 轮 机 具 有 单 机 功 率 大 和 内 效 率 高 的 特 点 。2二、多级汽轮机的优缺点1、多级汽轮机每级的焓降较小，有可能使速度比设计在最佳速度比附近，同时c1小、u也小，即直径小，叶高或部分进汽度相应大，

2、这些都是效率增大；2、各级余速动能可以部分的被利用；3、多级汽轮机可以实现回热循环和中间再热循环；4、由于重热现象，多级汽轮机前面级的损失部分的被后面各级所利用。3l 多 级 汽 轮 机 有 冲 动 式 和 反 动 式 两 种 。 多 级 汽 轮 机 通 常 采 用 喷 嘴 调 节 （ 控 制 进 汽 量 ） ，称 之为 调调 节节 级级 ， 其 余 的 级 称 为 压压 力力 级级 。 中 小 型 汽 轮 机 ， 通 常 采 用 双 列 级 作 为 调 节 级 ， 大 功 率 汽 轮 机 多 用 单 列 级 作 为 调 节 级 。 多 级 汽 轮 机 的 通 流 部 分 如 图 2 - 1所

3、 示 。 l 蒸 汽 进 入 汽 轮 机 各 级 膨 胀 作 功 ， 压 力 和 温 度 逐 级 降 低 ， 比 容 不 断 增 加 。 因 此 ，通 流 部 分 尺 寸 是 逐 级 增 大 的 ， 特 别 是 在 低 压 部 分 ， 平 均 直 径 增 加 很 快 。 即 叶 片 的 高 度 越 来 越 长 。 l 由 于 受 到 材 料 强 度 的 限 制 ，叶 片 不 可 能 太 长 ， 故 大 型 汽 轮 机 都 采 用 多 排 汽 口 。4我国电站典型我国电站典型600MW汽轮机基本特点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D4Y45

4、4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29反动级217反动级26压力级5个压力级低压缸22 7反动级22 5反动级22 7压力级22 7压力级合计57级76级48级40级5第二节第二节 多级汽轮机的重热现象多级汽轮机的重热现象一，一，重热现象重热现象 在hs 图上，在过热区内，随着温度增加，等压线是呈扩散形；在湿蒸汽区，等压线是斜率为常数的直线。因此，在hs 图上的两条等压线之间的距离（焓降）是随着熵

5、的增加而增加的。这样一来，前一级的损失造成的熵增，能使后一级的理想焓降增加。即前一级的损失，加热了蒸汽本身，使后一级的进汽温度升高，即在后一级得到了利用这就是多级汽轮机的重热现象重热现象。6二，二，重热系数重热系数1，重热系数如右图：整机理想焓降为 ，tHtH=1th+2th+3th+tnh由于等压线是呈扩散形，所以：即有：nitih1 tH也就是：nitih1=tH+tH=tHttHH1上式之比值：ttHH称为重热系数，用表示。则上式写成 nitih1=tH(I+)72，整机效率与级效率根据上述推导， 表示各级理想焓降之和大于整机理想焓降。由于这部分热量的利用，使整机的内效率大于各级平均内效

6、率。设各级内效率相等，用（ ）表示，则各级有效焓降为：tHsi1tsiihh2tsiihh，tnsinihh相加得ih+ih+nih=si（1th+2th+tnh）njjih1=si（nitih1）=si（1+）tH8而整机的内效率为：)1 ()1 (1sittsitnjjitiTiHHHhHH由于 0，所以 ，即整机的内效率大于各级平均内效率。通常，重热系数 = 0.03 0.08 ，其大小与下列因素有关：1) 和级数有关，级数多，大；2) 与各级内效率有关，级内效率低，则大；3) 与蒸汽状态有关，过热区大，湿汽区小。* 这里，决不能误认为越大越好。因为增大，是以增加损失为代价的，而重热只能

7、回收损失其中的一小部分。大会使整机的内效率降低。siTi三，重热系数的计算：一般用经验公式计算重热系数 其中，k修正系数，过热区 k = 0.2；湿汽区 k = 0.12；部分在过热区，部分在湿汽区 k = 0.140.18。zzHktri1187. 4)1 (9四、中间再热式汽轮机四、中间再热式汽轮机1、采用中间再热循环的原因、采用中间再热循环的原因v 湿汽损失v 水滴侵蚀叶片排汽湿度增加新蒸汽参数提高2、中间再热的概念再热器103、中间再热对循环热效率的影响、中间再热对循环热效率的影响n可提高或降低循环热效率n最有利的中间再热压力： 初压的(2030)% 4、中间再热的不利影响、中间再热的

8、不利影响 汽轮机结构复杂，本体造价有所提高；汽轮机结构复杂，本体造价有所提高； 系统复杂，管道布置复杂；系统复杂，管道布置复杂； 汽轮机、锅炉运行方式复杂，调节系统要求高；汽轮机、锅炉运行方式复杂，调节系统要求高；11第三节第三节 多多 级级 汽汽 轮轮 机机 的的 损损 失失 汽轮机除了各级级内损失之外，还有进、排汽管道的节流损失，前后端轴封的漏汽损失，机械损失。一一 ，前后端轴封的漏汽损失和漏汽量计算，前后端轴封的漏汽损失和漏汽量计算1 1，漏汽原因：，漏汽原因： * 由于结构的要求，汽轮机大轴必须从汽缸内向外伸出并支持在轴承座上。这样，大轴和汽缸之间必须留有一定的间隙。* 汽缸的高压端，

9、缸内蒸汽压力大于大气压力，蒸汽必然要从间隙向外泄漏。 这样就减少了作功蒸汽量 ， 降低了机组的经济性。 * 在机组的排汽端，缸内为真空运行，蒸汽压力低于大气压力，外界的空气将通过间隙流入汽缸内，破坏真空，也会降低机组的经济性。122 2 ，减少漏汽的措施：，减少漏汽的措施： 为了提高汽机的经济性，防止或减小这种漏进、漏出现象的存在，因此， 在汽轮机的两端漏气（汽）处装设汽封，以减少漏气（汽）量 。l 装在汽轮机高压端的汽封称为前轴封，作用是为减少高温高压蒸汽从汽 缸内向外泄漏向外泄漏 ；l 装在汽轮机低压端的汽封称为后轴封， 作用是为了防止外界空气漏向汽缸漏向汽缸 保证汽缸内的真空度 。 l

10、对于多缸的大型汽轮机每个缸的两端都有轴封，其作用要根据具体情 况 而 定 。（ 一一 ） 齿齿 形形 轴轴 封封 的的 工工 作作 原原 理理 1 1，齿形轴封的结构：，齿形轴封的结构： 现代汽轮机中常见的轴封是齿形轴封，它是由许多固定在汽缸上的金属片组成。其高低齿与轴或者轴套上的凸肩沟槽相错对应，使两者之间保持一 较小的间隙，以形成许多汽封齿隙。而两齿之间形成一个环形汽室，如图所示。 13 2 2，减少漏汽的途径，减少漏汽的途径：当漏汽通过轴封时，依次逐个通过这些齿隙和环形汽室。通过轴封漏量按续程方程来确定。为了减少漏汽量，可以通过：减少齿隙面积A、汽流速度C 和增大比容V 等办法来实现。

11、但是：(1) 比容是蒸汽流动状态来决定，不可任意改变 。(2) 面积 分别为轴封直径、间隙）、轴封直径d是由大轴的强度确定。为了保证安全，间隙不能太小(一般 = 0.3 0.6 mm) 。 太小，可能使大轴与轴封片摩擦，造成大轴弯曲 ， 引起机组振动。 (3) 唯一可行的办法就是减小汽流速度C。汽流速度C取决于轴封齿两侧的压力差，所以减小轴封齿两侧的压力差是减少轴封漏汽量的主要措施。 vCAGll、lllddA(14齿形轴封的工作原理齿形轴封的工作原理：从左图可见到，蒸汽通过一环形齿隙时，由于通道面积减小，速度增加，压力从 po降到p1 。但是蒸汽进入两齿间的大空间时，容积突然增大，速度大为减