多级汽轮机的工作过程及特点文档.doc

多级汽轮机的工作过程及特点多级汽轮机的工作过程及特点一、多级汽轮机的热力过程一、多级汽轮机的热力过程多级汽轮机由依次若干个级串联组成蒸汽首先在第一级喷嘴内膨胀加速，然后进入动叶栅作功经第一级膨胀后蒸汽再进入下一级继续膨胀作功，直到蒸汽从最末级排出为止蒸汽在多级汽轮机中膨胀作功过程与在级中的膨胀作功过程一样，可以用 i-s 图上的热力过程线表示，如图 1－1 所示0′点表示第一级喷嘴前的蒸汽状态，根据第一级的各项级内损失，可定出 2 点是第一级的蒸汽终态点，同时它也是第二级前的蒸汽初态点，0′点与 2 点之间用一条光滑曲线连接，则为第一级的工作过程曲线同样可绘出第二级的热力过程线；依次类推，也可绘出以后各级的热力过程线，将各级的热力过程线依次连接起来就是整台汽轮机的热力过程线图 1－1 多级汽轮机的热力过程线图中 pco为汽轮机排汽压力，也称汽轮机的背压，Ht为考虑主汽阀，调节汽阀及排汽管的节流损失后汽轮机的理想焓降；ht1和 hi1分别为第一级的理想焓降及内焓降；Hi为汽轮机的有效焓降，从图中可以看出，汽轮机的有效焓降 Hi等于各级的有效焓降 hi之和，即 Hi＝∑hi整台汽轮机的内功率等于各级内功率之和。

二、多级工业汽轮机的特点二、多级工业汽轮机的特点1．由于级数多，使每级承担的焓降较小，相应的喷嘴出口速度较低，这样即使在动叶圆周速度不大的情况下，每个级都可以在最佳速度比下工作，因' 0pp0iSHtht10'0 hi1Hi' coppco2此保证每级有较高的效率，从而使汽轮机的效率得到提高2．由于各级焓降减小，在保持速度比一定时级的圆周速度和平均直径也较小，这样可以相应提高动、静叶高度，减少了叶高损失对部分进汽的级而言，级的直径减小可提高部分进汽度，减少部分进汽损失，提高级的效率 3．在多级汽轮机中除了调节级，在有抽汽口处和最后一级，它们的余速功能不能被利用外，其余各级由于汽道平坦、轴向距离较小、级与级之间布置得紧凑，所以上一级余速动能可全部或大部分被下一级所利用，提高了汽轮机的效率而不象单级汽轮机内余速动能全部损失掉4．由于多级汽轮机的单机功率大，大大降低了单位功率所消耗的金属量，降低制造成本，也减少了运行费用5．在多级汽轮机中可以采用调节或非调节抽汽，提供工业或生活用蒸汽，实现热能的综合利用，从而提高了汽轮机的经济型6．由于重热现象的存在，多级汽轮机前面级的损失可部分被后面各级所利用，提高各级的效率，也相应提高汽轮机的效率。

多级汽轮机的缺点是：由于级数增多，相应的增加了汽轮机的轴向尺寸和重量；级数增多，零部件也相应增多，使多级汽轮机的结构复杂，制造工艺精度要求高，需用较多的优质合金材料，价格昂贵三、重热现象和重热系数三、重热现象和重热系数1．重热现象汽轮机级在作功过程中的各项损失，都变成热能并为蒸汽所吸收，等压线是沿着熵增大的方向渐扩的，使级的出口理想焓降沿熵增方向增大，所以压降相同但焓降却不相同即前面级的余速损失，可全部或部分地被后面几级所利用的现象，称为多级汽轮机的重热现象图 1－2 为三个级的热力过程，此时汽轮机的理想焓降t3't2' t1t'hhhH汽轮机有损失时，各级的理想焓降之和∑ht＝ht1＋ht2＋ht3由于等压线是沿着熵增大的方向渐扩的，即＞、＞，故∑＞由此可知，由于t2ht2'ht3ht3'htht'H汽轮机内损失转变为热能并重新被蒸汽所吸收，多级汽轮机的理想焓降之和大于汽轮机的理想焓降，这种现象称为多级汽轮机的重热现象图 1－2 三级汽轮机的热力过程线用 ΔH 表示由于重热现象，前面级的损失被后面级所利用（回收的热量） ，则ΔH＝∑ht－ (1－1)t'H或 ∑ht＝＋ΔH＝ t'H)(1H)HH(1Ht't't'αΔ（1－2）假设汽轮机各级的平均效率为 ηim，则 ηim＝＝，即ti hh ti hH Hί＝∑htηίm。

整台多级汽轮机的效率(1－3)imim t't't'imtt'i i)(1H)(1H Hh HH汽轮机在作功过程中总是有损失的，所以 α＞0，一般为 0.04～0.08由于重热现象，整台汽轮机的效率高于各级的平均效率，但并不能说重热系数 α越大，汽轮机的效率越高，因为 α 的增大，是由于各级损失增加使各级平均效率 ηίm降低而造成的，而重热只能回收损失中的部分能量因此，重热系数越大，汽轮机的各级平均效率越低，汽轮机的效率也越低2．重热系数与下列因素有关（1）与多级汽轮机的级数有关 级数越多，则前几级的损失在后几级中被利用的的可能性也越大，重热系数 α 将增大2）与多级汽轮机各级的效率有关 当级的效率为 1 时，即各级没有损失，后面的级也无损失可利用，则重热系数 α＝0级的效率越低，则损失越大，p1p2p3Sit'Ht3'ht2'ht1hht2ht3hi3hi2hi1p′0被后面级利用的可能性越多，则重热系数 α 也越大3）与多级汽轮机的蒸汽参数有关 当初温越高，初压越低时，初态的熵值较大，使膨胀过程接近等压线间渐扩较大的部分，重热系数 α 较大另外，汽轮机在过热蒸汽区工作时，由于过热蒸汽区的等压线的扩张程度比湿汽区较大，而在湿蒸汽区较小，所以过热区的重热系数 α 值较大，而湿汽区的重热系数 α 值较小。

四、多级汽轮机的余速利用四、多级汽轮机的余速利用在单级汽轮机中，蒸汽在动叶作功后，以绝对速度 c2离开动叶，所具有的余速动能/2 全部成为余速损失，不能加以利用而在多级汽轮机中，只要在2 2c下一级的叶型及结构上选择合理和采取适当措施，就能够全部或大部分利用上一级的余速动能，从而提高汽轮机的效率实现余速利用应采取的措施是：（1）相邻两个级的平均直径应接近相等蒸汽从前一级流向后一级时没有较大的径向方向变化，过渡平滑2）后一级喷嘴的进汽方向应与前一级动叶的排汽方向一致汽轮机在变工况运行时，动叶的排汽方向会有较大的变化，所以喷嘴的进汽边一般都加工厂圆角，以适应进汽角度在较大范围内变化3）相邻两级之间的轴向间隙应尽可能小，而且在此间隙内汽流不发生扰动。