汽轮机经济运行概论课件.ppt

主讲：郝杰主讲：郝杰汽轮机安全经济运行汽轮机安全经济运行n级内损失和级的相对内效率n多级汽轮机的效率n汽轮机运行分析n汽轮机事故诊断与处理级内损失和级内相对内效率n级内损失项和相对内效率n喷嘴损失n动叶损失n叶栅损失n余速损失n扇形损失n叶轮摩擦损失n部分进汽损失n漏汽损失n湿汽损失级内损失项和相对内效率级内各项损失：1.叶栅损失2.余速损失3.叶高损失4.扇形损失5.叶轮摩擦损失6.部分进汽损失7.漏汽损失8.湿汽损失式中：D、G级的进汽流量 ，级内损失项和相对内效率级的相对内效率（级效率）：级内功率：级内损失项和相对内效率叶栅损失 叶栅损失包括喷管损失和动叶损失，由下列损失组成：1）叶型损失2）叶端损失3）冲波损失叶栅损失 1.叶型损失 叶型损失是指平面气流绕流叶栅时产生的能量损失1）边界层（附面层）摩擦损失 边界层摩擦损失的大小 i）叶型 ii）表面光洁度 iii）叶型表面压力分布边界层叶栅损失1.叶型损失2）边界层脱离引起的涡流损失无边界层脱离边界层脱离边界层脱离点（a）无涡流（b）有涡流叶栅损失1.叶型损失3）尾迹损失 在强度和工艺条件许可的情况下，应尽量减小出口边的厚度，以减小尾迹损失。

进汽角的影响：定义：冲角=叶型进口角汽流进口角 喷嘴：动叶：为正时，正冲角 为负时，负冲角 1）冲角等于零时，叶栅损失最小；2）正冲角的叶栅损失大于负冲角的叶栅损失设计工况时，汽流进口角和叶型进口角相等，叶栅损失最小叶栅损失相对节距影响：当节距增大时，汽道中的汽流受腹面的约束随之减弱，背面出口段的扩压范围和扩压程度都将明显增大，于是叶型背面出口段的流动恶化，使叶型损失增加反之，相对节距过小，不仅使单位流量的摩擦面增加，而且出口边的相对厚度增大，使尾迹损失增加，即叶型损失增加，故只有在最佳节距下，叶型损失才最小叶栅损失叶栅损失 一般认为 15mm；否则，端部损失占整个叶型损失的比重就大，速度系数 就低2.叶端损失 蒸汽流过叶栅时，在其通道的顶部和根部形成附面层产生磨擦损失叶栅损失 3.冲波损失 汽流在跨声速和超声速范围内流动时，可能产生冲波，气流突然被压缩产生能量损失余速损失 汽流在动叶栅中做功后，以一定的速度离开，其动能未被本级利用叶高损失 式中：系数，单列级 （未包括扇形损失）（包括扇形损失）复速级 l 叶高 轮周有效焓降 扇形损失 环形叶栅，其节距 t、圆周速度 u 随叶高 lb 有所不同，会偏离最佳值。

式中：lb 动叶高度 db 动叶平均直径 E0 级理想能量采用直叶片采用扭叶片 式中：摩擦损失所消耗功率 经验系数 1.0-1.3 u 圆周速度 级的平均直径 v 汽室中蒸汽平均比容 叶轮摩擦损失叶轮以3000rpm旋转时，与两侧的蒸汽摩擦带来的损失部分进汽损失 目的：增加高压级的叶片高度引起鼓风损失和斥汽损失部分进汽损失1.鼓风损失当 时，只有当动叶通过喷嘴弧段时，才有工作蒸汽通过作功当动叶通过无喷嘴弧段时，不但没有工作蒸汽作功，反而象鼓风机风扇一样，与充满停滞的蒸汽摩擦，产生损失整个圆周长度工作喷嘴所占弧长度护罩所占弧长与整周弧长之比与级型有关的系数，单列级取0.15，复速级取0.55部分进汽损失2.斥汽损失 由于动叶经过不装喷嘴弧段时，已充满停滞的蒸汽当进入喷嘴段时，高速汽流要排斥并加速停滞在汽道内的蒸汽，产生损失经验系数，单列级取0.012，复速级取0.016喷管组数喷管叶栅的平均直径，m漏汽损失 1.冲动级的漏汽损失 包括隔板漏汽损失和动叶顶部的漏汽损失漏汽损失 1.冲动级的漏汽损失1）隔板漏汽损失 不含漏汽损失时级的有效焓降式中：汽封齿数；汽封流量系数；汽封间隙面积，v1t喷嘴出口处比容。

漏汽损失 1.冲动级的漏汽损失2）动叶顶部漏汽损失式中：动叶顶部间隙的流量系数，一般取0.58 动叶顶部反动度 动叶顶部的当量间隙dbzr漏汽损失 2.反动级的漏汽损失 反动级漏汽量要比冲动级漏汽量大一是内径汽封直径比隔板汽封直径大，使内径处漏汽量大；二是动叶前后压差较大，使叶顶漏汽量大式中：级内平均干度，x1、x2级进、出口处干度 未考虑湿汽损失时级的有效焓降 末级湿度限制在1214湿汽损失 湿汽损失 损失产生原因：过饱和损失 （过冷损失）夹带损失 制动损失 扰流损失 工质损失湿汽损失 常用去湿方法：捕水装置 空心喷嘴 镀硬质合金级的结构因素对效率的影响 1.盖度盖度：动叶进口高度与喷嘴出口高 度之差根部盖度顶部盖度盖度盖度过大：产生停滞区，产生漩涡流，造成损失；盖度过小：产生叶顶漏汽级的结构因素对效率的影响叶高与盖度之间的关系式中：开式轴向间隙；喷嘴闭式轴向间隙；动叶闭式轴向间隙级的结构因素对效率的影响2.轴向间隙经济上：轴向间隙小，减少漏汽损失，缩短机组的轴向长度；安全上：防止动、静相碰，希望轴向间隙大些喷嘴高度 ln 50喷嘴闭式间隙 12121212动叶闭式间隙 23232323总轴向间隙 34343434级的结构因素对效率的影响3.径向间隙经济上：减小径向间隙，装径向汽封，减少径向漏汽损失，提高效率；安全上，要考虑机组振动和热膨胀，不能太小。

级的结构因素对效率的影响4.叶片宽度 叶片宽度增加，增大端部损失，对于较短叶片影响明显但叶片过窄，将使其强度降低，同时在汽道表面粗糙度相同的情况下，雷诺数减小，导致叶型损失增加级的结构因素对效率的影响5.平衡孔目的：在叶轮上开设平衡孔是为了减少轴向推力平衡孔使叶根的漏汽损失和吸汽损失增大，级效率下降平衡孔的大小对级效率的影响，取决于隔板漏汽量无平衡孔有平衡孔级的结构因素对效率的影响6.拉筋 用拉筋把叶片连接成组，作用是叶片的调频手段但拉盘使汽流受阻，产生扰动单排拉盘使级效率下降约1%2%6.围带有自带围带和铆接围带两种作用：1）防止漏汽；2）叶片的调频级的结构因素对效率的影响多级汽轮机各段级的工作特点1.高压段 在多级汽轮机的高压段，工作蒸汽的压力、温度很高，比容较小，因此通过该级段的蒸汽容积流量较小，所需的流通面积也较小对于小容量汽轮机，应保证有足够大的喷嘴高度，以减小端部损失，提高喷嘴效率高压段的各级中，可能存在的级内损失有：喷嘴损失、动叶损失、余速损失、叶高损失、扇型损失、漏汽损失、叶轮摩擦损失、部分进汽损失等多级汽轮机各段级的工作特点2.低压段 低压段的特点是蒸汽的容积流量很大，要求低压段各级具有很大的流通面积，因而叶片高度势必很大。

由于蒸汽容积流量很大，而通流面积受到一定限制，因此余速损失较大，但各级余速损失动能一般都可被下一级利用；低压段处于湿蒸汽区，湿汽损失越往后越大；叶片高度很大，漏汽间隙所占的比例很小，故漏汽损失很小，叶高损失也很小；蒸汽比容很大，故叶轮摩擦损失很小；采用全周进汽，故没有部分进汽损失多级汽轮机各段级的工作特点3.中压段 中压段的情况介于高压段和低压段之间该段蒸汽的比容不像高压段那样很小，因此，漏汽损失很小，叶轮摩擦损失较小；叶高损失较小；级的余速动能一般可被下一级利用由此可见，中压段各级的级内损失较小，效率比高压段和低压段都高多级汽轮机的效率多级汽轮机的损失：1）外部损失不直接影响蒸汽的状态的损失，包括：机械损失外部漏汽损失2）内部损失直接影响蒸汽状态的损失，包括：进汽机构的节流损失排汽管的压力损失中间再热管道的压力损失 多级汽轮机的效率1.进汽阻力损失 蒸汽经过主汽门，调节汽门和蒸汽室时将产生压降，其中主汽门和调节汽门的压降最大，若忽略蒸汽通过进汽机构的散热损失，则蒸汽通过进汽机构的过程为一节流过程，即蒸汽通过进汽机构后虽有压力下降，但比焓值不变，由于节流的存在引起的理想比焓降损失，称为进汽阻力损失。

蒸汽通过进汽结构时的节流损失与气流速度、阀门类型、阀芯型线以及汽室形状等因素有关一般在设计上要求流过主气门，管道等的蒸汽速度小于或等4060m/s，蒸汽的进汽压力降落 控制在下式范围之内：多级汽轮机的效率2.排汽阻力损失 进入汽轮机的蒸汽在作完功后，从末级动叶出来经排汽管排出，排气在排气管中流动时，由于摩擦、涡流、转向等阻力作用而有压力下降，这部分没做功的压将损失，称为汽轮机的排气阻力损失kPa式中：排汽管的阻力系数；排汽管出口压力，对于凝汽式机组为凝汽器喉部压力排汽管中气流速度；对于凝汽式机组 ，对于背压式机组 多级汽轮机的效率3.中间再热管道压力损失 中间再热蒸汽流经再热器、冷段、热段管道时，由于流动损失产生 压降高压缸排汽压力，MPa式中：汽轮机的相对内效率 对于没有回热抽汽、没有前后端轴封漏气和门杆漏气的纯凝汽式汽轮机，相对内效率为：汽轮机的绝对内效率进入汽轮机的新蒸汽比焓；对于纯凝汽式汽轮机为凝结水比焓，即汽轮机排汽压力下的饱和水比焓，有回热抽汽式改为末级高压加热器出口给水比焓忽略本机组水泵耗功，且蒸汽动力装置按郎肯循环工作时的循环热效率式中：kJ（kw.h）对于中间再热机组 kJ/（kw.h）式中：汽轮机组的新蒸汽流量。

t/h；再热蒸汽流量，t/h；再热蒸汽初比焓，kJ/kg；高压缸排汽比焓，kJ/kg汽轮机的热耗率汽轮机运行分析运行参数对于汽轮机工作的影响：1.进汽压力2.进汽温度3.调节级汽压4.抽汽压力5.排汽温度6.轴封汽压力7.轴封汽温度8.轴向位移9.动静相对膨胀10.上下缸温差11.凝汽器水位12.凝汽器真空13.凝结水过冷度14.除氧器汽压15.给水箱水位16.给水温度17.加热器端差进汽压力 1.进汽压力升高 影响：汽机的湿汽损失增加，降低汽机的相对内效率，并且增加了几级叶片的侵蚀作用运行中汽压升高，调门开度不变，蒸汽流量升高，负荷增加，要防止流量过大，机组过负荷，汽动给水泵的转速升高，给水压力升高汽压升高过多至限额，使承压部件应力增大，主汽管、汽室，汽门壳体、汽缸法兰和螺栓受力过大，材料达到强度极限易发生危险要求：一般要求排汽干度大于88%；锅炉减负荷，降低汽压至允许范围内运行进汽压力 2.进汽压力降低影响：蒸汽流量相应减少，汽轮机出力降低，汽动给泵则转速降低，影响给水压力，流量降低低汽压运行对机组经济性影响较大，中压机组汽压每下降0.1MPa，热耗将增加0.30.5%，一般机组汽压降低1%，使汽耗量上升0.7%。

要维持汽轮机出力不变，汽压降低时，调门必须开大，增加蒸汽流量，各压力级的压力上升，会使通汽部分过负荷，尤其后几级过负荷较严重；同时机组轴向推力增加，轴向位移上升措施：一般汽压下降过多要减负荷，限制蒸汽流量不过大进汽温度 1.进汽温度升高影响：汽轮机的经济性提高超限运行，会引起金属的高温强度降低，产生蠕胀和耐劳强度降低，脆性增加，长期汽温超限运行将缩短金属部件的使用寿命汽温升高使机组的热膨胀和热变形增加、差胀上升，汽温升高的速度过快，会引起机组部件温差增大，热应力上升，还使叶轮与轴的紧力、叶片与叶轮的紧力发生松弛，易发生通汽部分动静摩擦，如由于管道补偿作用不足或机组热膨胀不均易引起振动增加进汽温度 2.进汽温度降低影响：维持汽轮机出力不变，蒸汽流量增加，调节级压力上升，调节级的焓降减小，调节级的安全性较好；末级叶片焓降显著增大，会使末级叶片和隔板过负荷；叶片反动度要增加，引起转子轴向推力加大汽温降低，汽轮机后几级蒸汽湿度增加，加剧了湿蒸汽对后几级叶片的冲蚀，缩短叶片的使用寿命低汽温运行，机组焓降减少，汽耗量增加，汽机经济性下降一般汽温每降低10，机组效率将降低0.5%进汽温度 2.进汽温度降低要求：加强对轴向位移、推力瓦温的监视。

汽温降低至某一规定值要减负荷；高压机组规定汽温突降50以上要紧急处理进汽温度 3.进汽温度热偏差 热偏差过大，使汽缸左右两侧进汽受热不均匀，热膨胀不均将引起机组动静部分发生中心偏斜，机组振动增加，热偏差增大应联系锅炉调整，如果热偏差严重超限应紧急停炉调节级汽压 正常运行时，调节级压力可代表机组负荷变化，负荷突降至0，调节级压力也跌至0，调节级汽压是随蒸汽流量的增加而上升的影响：调节级压力上升，可以判断汽机通流部分的清洁状况不宜选择同一负荷比较，应。