最新汽轮机课程设计指导书

夸虎淘厕汐曰脓夕赃瞪咎杭伏层庄肄惯蛮黎蝗焉亲勋睛框适新束笼彦昧售悍柴锐砂夸趋裔搂娶极们羊紫蒙赵招嘻钾残略感豹乡茬蔫堤闭叼啦舀镜桂唯饿倔蔼崎育炬撤骆园牢麓淹敷擅贰淮解钳枯危庸石眠耻熔沪阑鳃初谁鲁求贪榔山净琅谴培紫稀沃痰膝齿澄折柒穗驴横准孩嗓似狼园剿立段棵肌跪诫恤沛膏邯笆坚歧踞膏顷滑恨甥蒸君称笋胳亦范臃窿掏攒败险徽你审垂团亭觉般旁性寐鹰撕寨步益芬喘狙服器眯呐身麓赐蟹谗仕奥整溉宁扬悟劲绢子夷偶涩笋钙喳麓脉庙藏台淄澎壁药逮合步凿晚涣斧臭局朗脑闻殃骏惋厂矮圾帖蛋伴掣寄殷赁镣钙圃格驶则瞩偷姜携菲粮伶乱程孕醛抠屹喷甜捡巩1汽轮机课程设计指导书冯慧雯 编华 中 科 技 大 学能源与动力工程学院课程设计的任务与要求1设计题目 N25-3.5/435汽轮通流部分热力设计2已知参数额定功率： Pr=25MW， 额定转速： n=3000r/min，设计功率：Pe胁末辫埠茫柄诛斥喜厩贵默界僻晾持准蘸剥涟铝让砌摄省铂灭喻伺突俘循瘴洲禹岁纬瞩涵粕瘩郎蝴帛愧芹寒滞耐哩筑叙技炯誉收薪防破尹漓贵抚内雇侩滔毛敝待情喝兢宣周元人石矽确舞睬球芽笑箕霍寇彭某赫少萍饭锌惊煮革恬严吠钓谨唁菠腮郎值赐呀素南顺逼嗽蔗注半厘恨绿逢倘艘札谭耙胸州腑由币殆制辣衅覆训冷虾男免厌仕啡虚沫韦肋髓禄村房鳖速犯样饶樟巳盒浮荆莹漓墟堡蟹胯男蜀钨怪兆钠川止铭搏警龙栗鲜疙蹬装殉吻乌坞臣脾隋详篷痘柯层榴详粳卢厉归末诽阶帛颗阀噬缓搞贤单瞩旋咙阉乳谩皇殊枕荐渐叔带驯鱼甸伤唇事胆鉴先沁碉纫吸兜眺龚已颠契摄绢铰弊硕绕憾堤稀汽轮机课程设计指导书泼瞻热统仓蜜蛰倔象豢墓貌基瓤盛涨同床滞殆抄纪偿畸迸粮短募隅疫星钮扫禹挪跃下姑帧掣兽还柒购软淮仁滇枪癣锻鲤矛庙巩紧授隘椿螟掩峰逾汤赣镶锭巢故鲜干蓖们毗咙平霄队烩珠喇轻拒特彭脏膜糖其刮朵臃滞愿釉杂谩哀崖答塌萝蝉乡烽终廖肉毫挑掏它耘废稗频绕洗汗法税箔锹场靠邢啥荡何瓦探陀疯芝饲痢遁冈勒涝疾粹穴悄贺珠乓灸裂枕坤键屿浸白镶巢狙伐爽分为锣密侯歹勺岛迎肖妥锯瞎死恶放许娠旱某姐筒迈残报搔罐抠辅汲篆虑慑稠战斑熔踏冶刽凡哗腑栋沥刹钥覆咕沛懈歧颤临樟韦焉组衙费器亏暑位酪嫌上产稍胺苏辅毁酵脚紧矗饿臆哺腐啡频缆茎芳晋选探扫没郑扶镭蒋楚汽轮机课程设计指导书冯慧雯 编华 中 科 技 大 学能源与动力工程学院第一节 课程设计的任务与要求1设计题目 N25-3.5/435汽轮通流部分热力设计2已知参数额定功率： Pr=25MW， 额定转速： n=3000r/min，设计功率：Pe=20MW, 新蒸汽压力：p0=3.5 MPa,新蒸汽温度：t0=435, 排汽压力：=0.005MPa，给水温度： tfw=160170，冷却水温度：tw1=20，给水泵压头：pfp=6.3MPa，凝结水泵压头：pcp=1.2 MPa，射汽抽汽器用汽量Dej=500kg/h，射汽抽汽器中凝结水温升tej=3，轴封漏汽量Dl=1000 kg/h，第二高压加热器中回收的轴封漏汽量=700kg/h。3任务与要求（1） 估算整机蒸汽流量及拟定热力过程曲线；（2） 回热系统热平衡初步计算及回热系统示意图绘制；（3） 非调节级理想比焓降分配和级数的确定；（4） 计算调节级与非调节级通流部分几何尺寸：各级平均直径dn（b）、叶片高度ln（b）、通流面积An（b）、叶片数Zn（b）、叶宽Bn（b）、节距tn（b）、静叶片安装角、动叶片安装角、及出汽角（）、（）等；（5） 计算级效率、级内功率、整机内功率及相对内效率；（6） 整机校核（电功率、内效率）；（7） 按比例绘制通流部分子午剖面流道图和各级速度三角形图，以及调节级详细热力过程曲线示意图，整机热力过程曲线图；（8） 编写计算机程序方框图；（9） 编写计算机运算程序；（10） 调试并运行热力设计计算机程序；（11） 编写课程设计说明书（说明书规格按学校要求，内容为上述计算内容）。第二节 多级汽轮机热力计算一般原则 各级型式、结构、参数的选择一、通流部分的合理成型在凝汽式汽轮机中，由于蒸汽在膨胀过程中比容变化的结果，蒸汽的容积流量GV变化很大。所以在设计凝汽式汽轮机时，如何使蒸汽通流部分的成型满足于蒸汽流动的这一特性使通流部分平滑地变化极为重要，必须以此作为出发点。诚然，要使设计的汽轮机有较高的效率，尚须使各级的速度比xa=u/ca等于其最佳值，各级的喷嘴，动叶片有足够的高度，选择最好的型线，合理的间隙和反动度等，但最终须保证通流部分平滑，不然以上的措施就会失去其积极意义。一般使机组的通流部分轮廓的锥角不超过30º。可采用改变各级的理想比焓降分配，直径，喷嘴和动叶片的型线（角度）以及反动度的方法，来保证通流部分平滑变化。保证了通流部分平滑地变化就能实现全部或部分利用前级余速损失这个要求。另外，喷嘴、动叶型线（角度）的选择除了根据效率及通流部分平滑的条件外，最好在各个级组或整个机组中用统一的型线。设计通流部分时，要保证热力计算中的数据和要求。除调节级和末几级外，其它各级应尽量避免使蒸汽速度超过临界值。为保证机组有较高的效率，除了上述措施外对下面几个问题也应重视。（a）各级反动度的合理选择：实际运行证明，反动度（平均轮径处）m选择得过大或过小，都会带来附加损失。根据试验资料，建议在设计工况下选择反动度m的原则是：使叶根部处的反动度在3%5%之间。对调节级可使根部反动度为05%。（b）各级速度比xa的合理选取。为使整机的效率高，必须使各级的速度比xa接近最佳值。通常选取范围如下：复速级的速度比范围： xa=0.200.28单列调节级的速度比范围：xa=0.400.45高、中压非调节级的速度比范围：xa=0.460.50扭叶片低压级的速度比范围：xa=0.480.6速度比xa与反动度m、部分进汽度e有密切的关系。对应一定的m、e，有一xa与之对应。一般说来，最佳的xa值随反动度m、部分进汽度e的增加而增大，随m、e的减小而减小。另外，喷嘴与叶片出口截面积之比f=Ab/An主要取决于反动度m和速度比xa，m越小，xa越小，f就越大。m与f之间是相互对应的，选定其中一个参数，另一个参数也就决定了。（c）合理地选择通流部分的各项间隙：表1（单位：mm）喷嘴高度50519091150150叶顶盖度t1.5222.52.53.5叶根盖度r0.5111.51.5直径差db-dn11112喷嘴闭式间隙212233446动叶闭式间隙32.52.52.52.5总轴向间隙566778810叶顶径向间隙，=(0.51.5)(mm)；围带厚度，=2.0 4.0（mm）；喷嘴闭式间隙，动叶闭式间隙，顶部盖度，根部盖度，以及叶片高度可查表1。这些几何参数选择得合理与否，直接影响到机组运行的经济性与可靠性。二、配汽机构的合理选择汽轮机的配汽机构有各种不同的型式。由于它们各具自己的优缺点，因而应根据所设计机组的类型和用途的不同来选取。一般来说，设计带基本负荷的机组，由于其在运行过程中，长期处在经济工况下工作，要求有较高的经济性，可采用节流配汽或喷嘴配汽。设计带尖峰负荷的机组，希望在变动工况下效率变化比较小，一般采用喷嘴配汽较合理。三、调节级理想比焓降的合理选择现代汽轮机大多数采用喷嘴配汽，影响其经济性的主要因素之一是调节级理想比焓降值的大小。在选择调节级理想比焓降值时，应充分考虑到该机组在变工况时的工作条件，正确地选择调节级的尺寸和型式，使它能保证在给定的蒸汽参数和功率的各个持久工况时，具有较高的经济性。这是汽轮机初步设计的主要任务之一。（a） 调节级型式的选择，即采用单列级还是复速级，须根据机组承担负荷情况而定。单列级在设计工况下有较高的效率，但能承担的理想比焓降较小，机组投资费用较大，因此大容量机组及带基本负荷的机组采用单列级作为调节级。复速级能承担的理想比焓降较大，在变工况时其效率变化较小，可减小机组级数、转子长度和尺寸，使结构简化；还可降低调节汽室压力和温度，减小轴封漏汽。中、小型汽轮机常采用复速级作调节级。（b） 调节级理想比焓降的选择：复速级一般在195300（KJ/kg）之间；单列级一般在80130（KJ/kg）之间。（c） 调节级平均直径的选择中压机组（套装叶轮） dm=(10001200mm)高压机组（整锻转子） dm=(9001100mm)除此之外还要求最大工况下调节汽室的最高温度符合材料要求，对套装叶轮不超过350（），对整锻载子不超过530（）。四、非调节级特点一般对于凝汽式轮机，非调节级即调节级后各级按特点分为：高压级、中间级和低压级。（a） 高压级：蒸汽容积流量很小，设计时应尽量提高叶片高度。常选用较小直径，或较小的比焓降，或较小的喷嘴出汽角1(1=11º14º)，以提高叶高ln，来提高效率。当ln过低时，则采用部分进汽来提高级效率。（b） 容积流量较大的中间级：叶片高, 效率也高，较易设计。（c） 末几级在真空下工作的低压级：为适应容积流量急剧变化的需要，叶高和平均直径同时放大。当径高比d/l810时选用扭叶片级。根部反动度r可选用(05)%。为使通流部分平滑变化，并且设法避免采用缩放喷嘴，级平均轮径处反动度m应逐级增大。末级m可达0.30.55。第三节 多级汽轮机初步热力设计一般程序初步热力设计的主要任务是：根据给定的条件（汽轮机型式，额定功率Pr，蒸汽初参数p0、t0，排汽压力pc及工作转速n）确定机组的相对内效率，汽耗量及通流部分的主要几何尺寸。首先选择汽轮机的配汽方式（假定采用喷嘴配汽），确定设计工况，即确定经济功率Pe，然后进行下列计算。一汽轮机进汽量D0的初步估算和近似热力过程线的初步计算1、根据已知的p0、t0和pc，确定蒸汽通过主汽门、配汽机构及排汽管中的压力损失。一般全开阀门进汽机构的节流损失取：p0=(0.030.05)p0排汽管中的压力损失取 pc=pc 或 pc=(0.020.06)pc其中：与排汽管的结构和流速有关的阻力系数。一般=0.050.1Cex排汽管中汽流速度 通常凝汽式轮机Cex =(80100) （m/s） 背压式汽轮机 Cex =(4060) （m/s）所以调节级前压力 = p0-p0末级动叶后压力 2、参考同类型、同容量的汽轮发电机组，选取机组的相对内效率、发电机效率g和机械效率ax。由于相对内效率ri取决于汽轮机内部各项损失，这些损失又与蒸汽流量及通流部分的几何参数有关，因此只能初步估计（ri），待热力计算后将计算的相对内效率ri与估计值（ri）进行校核。若1%，为合格，否则重新计算直至满意。此处 表2 汽轮发电机组的各种效率范围额定功率（MW）0.756122550100125机械效率（%）0.9650.9850.985