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1、第二章 多级汽轮机,为何要采用多级汽轮机？,从,分析,结论：多级汽轮机即可保证每一级在,下工作(效率高)，又可使,例如：湖南益阳电厂,(功率大),高压缸：12级+1单列调节级,中压缸：9级,低压缸：14级,共36级,图 3MW汽轮机汽缸及连接,21 多级汽轮机的特点与损失,1. 汽轮机的结构及工作原理,一 、多级汽轮机的工作过程,图 国产MW汽轮机高、中压缸纵剖面图,图 国产MW汽轮机低压缸纵剖面图,主汽阀前压力,调节汽阀后压力,整台汽轮机的理想焓降,整台汽轮机的实际焓降,2 .热力过程线 以右图为例 （图2）,二、 多级汽轮机的优点,1.功率大 2.效率高 3.单位功率投资省 缺点： 结构复
2、杂，总造价高，且存在一些附加损失 （漏汽损失大，湿汽损失）。,三、多级汽轮机各级段的工作特点,1. 高压段 2 .中压段 3 .低压段,四、重热现象和重热系数,1 .重热现象 以四级组成的多级汽轮机 为例进行说明，其热力过 程线（图25）：,因为在hs图上，过热区的等压线沿熵增方向是扩张型的。,哪个大？,和,重热现象前级的损失被下级部分利用，使下级的理想焓降在相同的压差下比前级无损失时的理想焓降略有增大，这种现象就称为多级汽轮机的重热现象。,（为什么？）,2 . 重热系数,显然,定义,为重热系数,（1）,影响重热系数的因素?,整台汽轮机的相对内效率,各级平均内效率,由（1）（2）（3）式得：,
3、（2）,（3）,即整台汽轮机的相对内效率大于各级的平均 相对内效率。,结论：,引论：能否说,越大，汽轮机的效率越高？,答案：不能。因为,率就越低。,增大是以损失为前提的。,增大，说明损失增大，重热现象只能回收,损失中的一部分，而这一部分远不能补偿损失,的增大，所以应说，,越大，汽轮机的内效,五、进汽阻力损失和排汽阻力损失,主汽阀前蒸汽压力；,调节汽阀后蒸汽压力；,高压缸排汽压力；,低压缸进汽压力；,低压缸末级动叶后压力；,凝汽器压力。,图 汽轮机蒸汽系统,1 .进汽机构阻力损失 （图2）,（1）以焓降表示,（2）以压降表示,2 .连通管的压力损失,注：再热机组还有冷、热再热管道及再热器阻力损失
4、。,3 .排汽阻力损失（图2）,（1）以焓降表示,（2）以压降表示,（3）降低排汽阻力损失的措施,将排汽管设计成具有良好性能的扩压管，使排汽中部分动能转变成静压，以补偿排汽管中的压力损失。,4 .多级汽轮机的热力过程线（图2）,22 汽轮机及其装置的评价指标,一、汽轮机的相对内效率,相对效率：输入能量以全机的理想焓降计算。,绝对效率：输入能量以整个循环中1kg蒸汽在锅炉里吸收热量计算。,效率,二、理想功率,图 汽轮机发电机组,式中,汽轮机进汽量，kg/h,为克服轴承摩擦阻力、带动主轴泵、调速器等消耗的能量。,机械效率,三、内功率,四、轴功率,式中,分析：,越高。,（1）对同一机组，负荷越大，,
5、越高。,（2）对不同机组，容量越大，,五、电机功率,式中,发电机效率，因发电机存在冷却介质的摩擦、铜损(线圈发热)、铁损(铁芯涡流发热) 。,注：对国产125MW机组以上的机组：,.,六、相对电效率,表示每1kg蒸汽的理想焓降转变成电能的份额,七、循环效率,主蒸汽焓,锅炉给水焓,式中,八、绝对电效率,表示每kg蒸汽热量最终转变成电能的份额。,九、汽耗率,d表示每生产1kWh电能所消耗的蒸汽量。 汽耗率仅能进行同类型同参数机组的经济性比较， 不适用于不同类型机组的经济性比较。,十、热耗率,q表示每生产1kWh电能所消耗的热量。,q即可进行同类型机组的比较，也可进行不同类型机组的比较。,若再热机组
6、，必须加再热蒸汽吸热量，即,23 多级汽轮机的轴向推力及平衡,1 .方向 一般是高压端低压端 2 .大小 冲动式汽轮机可达4080t 反动式汽轮机可达200300t（为什么？） 注：只有作用在转动部分上才能产生轴向推力 3 .危害性 严重危及机组的运行安全,一、轴向推力的概念,二、冲动式汽轮机的轴向推力及计算,1 .作用在动叶上的轴向推力（图21）,分析：,（3）对复速级，为两列动叶轴向力之和。,（1）对冲动级，轴向分速改变不大，第一项可略去。,（2）对部分进汽级，,2 . 叶轮轮面两侧压差产生的轴向推力,式中,叶轮后压力,（1）当轮盘面积及前后压差较大时，,分析：,较大，,一般在轮盘上开平衡
7、孔。,（2）部分进汽级，不进汽动叶也受压差,的作用，再加上,叶轮前压力,这一项。,3 .作用在轴凸肩上的轴向推力,一般很小,任一级总轴向推力,整台汽轮机轴向推力,2 .轴向推力的组成,（1）作用在动叶上的轴向推力 （2）作用在转鼓锥形面上的推力 （3）作用在转子阶梯上的轴向推力,四、轴向推力的平衡方法,1 .采用平衡活塞,（1）原理（图22）,1 .反动式汽轮机转子为鼓式转子，无叶轮， 叶片直接装在转鼓上。（为什么？）,三、反动式汽轮机的轴向推力,将转子高压轴封第一段轴封直径加大，使其产生 平衡活塞作用。,漏汽环形面积增大，漏汽量加大。一般用于中小型机组，但目前300MW及以上反动式汽轮机广泛
8、采用（高压、中压、低压平衡活塞）。,缺点：,（2）计算,2 .在叶轮上开平衡孔,常在前后压差较大的高中压级叶轮上开5或7个平衡孔（为什么是单数？）。,例如：,国产125MW机组高中压缸各级均开7个,的平衡孔；国产200MW机组第212级叶轮均开5个,的平衡孔。,3 .汽缸采用反向流动布置,轴向推力经过上述平衡后，剩余的不平衡轴向推力由推力轴承承担。,高中压缸对称反向布置，低压缸对称反向分流布置（如国产300MW及600MW机组）。,4 .采用推力轴承,推力轴承结构,推力盘,推力瓦块,工作瓦块,非工作瓦块,24轴封及其系统,一、汽封的种类与作用,1 .汽封的种类,（1）按位置分,汽封,通流部分汽
9、封,隔板汽封,轴端汽封（轴封）,（2）按结构型式分,汽封,曲径式,碳精式,水封式,2 .轴封装置的作用,（1）高压端防止蒸汽外漏,（2）低压端防止空气漏入汽缸,二、齿形曲径轴封（齿形轴封）,1 .种类（图213）,2 .工作原理（图214）,（芬诺曲线，即等流量曲线）,3 .轴封漏汽量计算,将轴封的每个齿隙看作一个渐缩喷嘴，则若出现临 界，只有最后一个齿隙。, 音速,马赫数,顺流动方向, 轴封漏汽量计算以最后一个齿隙达临界和未达临 界两种情况讨论。,（1）最后一个齿隙未达临界,分析：,与轴封前后压差、漏气面积,及齿数,有关。, 在,一定时，,或,。,（2）最后一片齿隙达临界,（3）临界状态的判
10、别,当,时，最末齿隙达临界,当,时，最末齿隙亚临界,（4）漏汽量的修正,为什么要修正？,因为上述推导中作了一些假定，例如将轴封当作 渐缩喷嘴，且没有考虑其具体形状，所以应进行 修正，引入流量系数,则,查图215确定,则,查图216确定,若为平齿轴封，还应乘以一个大于1的系数。,三、轴封系统,1 .轴封系统的组成,由轴封装置和与之相连接的管道和附属设备组成。,2 .轴封系统的作用,（4）回收轴封漏汽的工质和热量,（1）防止高压端蒸汽外漏,（2）防止低压端空气漏入汽缸,3 .轴封系统的特点,（1）轴封分段设置，各段间有环形腔室 。,（图217 、218）,（3）汽轮机启动时，向轴封供汽，迅速建立凝汽器真空。,通过管道将漏到腔室中的蒸汽疏走或向腔室中送汽。,（2）轴封设置供汽源,作用,密封作用,冷却轴端作用,4 .轴封系统实例（图219）,
