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1、汽轮机课程设计说明书 （低压缸） 热能与动力工程5班 20103852 张安兵1引言1.1汽轮机简介 汽轮机是以蒸汽为的旋转式热能动力机械，与其他原动机相比，它具有单机功率大、效率、运行平稳和使用寿命长等优点。汽轮机的主要用途是作为发电用的原动机。在使用化石燃料的现代常规火力发电厂、核电站及地热发电站中，都采用汽轮机为动力的汽轮发电机组。汽轮机的排汽或中间抽汽还可用来满足生产和生活上的供热需要。在生产过程中有余能、余热的工厂企业中，还可以应用各种类不同品位的热能得以合理有效地利用。由于汽轮机能设计为变速运行，所以还可用它直接驱动各种从动机械，如泵、风机、高炉风机、压气机和船舶的螺旋桨等。因此，
2、汽轮机在国民经济中起着极其重要的作用。1.2 600MW汽轮机课程设计的意义电力生产量是衡量一个国家经济发展水平的重要标志之一。电力工业为国民经济各个领域和部门提供电能，它的发展直接影响着国民经济的发展速度，因此，必须超前发展。装机容量从1949年占世界第25位，到如今的世界前列。电力事业发展的宏伟目标，要求汽轮机在容量和效率方面都要上一个新的台阶，在今后的一段时间内，我国火电的主力机组将是300MW600MW亚临界机组，同时要发展超临界机组。1.3汽轮机课程设计要求：1）汽轮机为基本负荷兼调峰运行2）汽轮机型式：反动、一次中间再热、凝汽式1.4设计原则根据以上设计要求，按给定的设计条件，选取
3、有关参数，确定汽轮机通流部分尺寸，力求获得较高的汽轮机效率。汽轮机总体设计原则为在保证机组安全可靠的前提下，尽可能提高汽轮机的效率，降低能耗，提高机组经济性，即保证安全经济性。承担基本负荷兼调峰的汽轮机，其运行工况稳定，年利用率高。设计中的计算采用电子表格来计算，绘图采用手绘图,计算表格和附图统一见附录。2 汽轮机结构与型式的确定2.1汽轮机参数、功率、型式的确定2.1.1 汽轮机初终参数的确定常规超临界机组的主蒸汽和再热蒸汽温度为538560，典型参数为24.2MPa/566/566，对应的发电效率约为41%。参考汽轮机原理（中国电力出版社）P152表7-2石洞口二厂D4Y454汽轮机和GB
4、/T-754-2007 发电用汽轮机参数系列选定参数如下：（1）主蒸汽及再热蒸汽压力、温度主蒸汽压力 24.2MPa主蒸汽温度 566 再热蒸汽汽压力 3.703MPa 再热蒸汽温度 566 （2）汽轮机排汽参数汽轮机高压缸排气压力 Pa=4.114MPa 排气温度Ta=306.8汽轮机中压缸排气压力 Pb=1.082MPa 排气温度Tb=379.6汽轮机低压缸排气压力 Pc=5kPa 排气温度Tc=32.92.1.2汽轮机设计功率的确定表1经济工况功率600MW铭牌功率（夏季）600MWVWO阀门全开工况648MW最大连续功率工况TMCR638.5MW2.1.3汽轮机型式的确定由设计任务书及
5、已经选取的相关参数可确定汽轮机型式为：N600-24.2/565/565型、反动式、一次中间再热、水冷凝汽式、基本负荷兼调峰运行汽轮机2.2 汽轮机转速、调节方式和回热再热形式确定我国电网调波为50Hz，发电机最高转速为3000rpm，故选取汽轮机转速为：3000rpm(偏差为3转)。转速n=3000 r/min。电网中带基本电荷的机组，可以采用喷嘴调节方式，也可以采用节流调节方式，电网中的调峰机组应该采用喷嘴调节方式。喷嘴调节方式是为了发挥机组的经济性，且目前我国制造的汽轮机绝大多数都采用喷嘴调节方式，所以综合考虑来说，我们选择喷嘴调节方式。汽轮机机组热力设计基本参数的选取表2项目选取参数机
6、组型号N60024.2/566/566机组型式一次中间再热反动式、水冷式基本负荷兼调峰汽轮机新汽压力24.2MPa新汽温度566排汽压力0.005MPa额定功率600MW额定转速3000rpm给水温度280.9回热级数8级回热，3个高温加热器、1个除氧器、4个低温加热器再热压力3.703MPa再热压力损失0.329 MPa再热温度566给水回热的经济性主要取决于给水的最终温度和回热级数，给水温度越高、回热级数越多，循环热效率也越高。当加热级数一定时，给水温度有一最佳值，加热级数越多，最佳给水温度越高。当给水温度一定时，随着回热级数Z的增加，附加冷源热损失将减小，汽轮机内效率相应增高。以做功能力
7、法分析，有限级数的回热加热，在回热加热器中必引起有温差的换热，从而产生回热过程的及相应的附加冷源热损失。但随着级数Z的增加，减小，不利于影响减弱。工程上级数Z增加，汽轮机抽汽口与回热加热器增加会使投资增加，从技术经济角度考虑经济性提高与投资增加间的合理性，本设计选取：回热系统有8级非调整抽汽，分别供给3台高压加热器、1 台除氧器和4台低压加热器。其中第7、8号低压加热器为单壳体组合式加热器，布置在凝汽器喉部，各加热器的疏水逐级自流，不设疏水泵。最后一级高压加热器疏水至除氧器最后一级低压加热器疏水进入凝汽器。采用双背压凝汽器以提高机组经济性。2.3汽轮机热力过程线拟定2.3.1各缸进排汽参数及压
8、损的确定（1）各缸进排汽参数见下表： 表3项目压力MPa温度焓值kJ/kg高压缸进汽24.2566.03395.9高压缸排汽4.114306.82975.0中压缸进汽3.629566.03599.7中压缸排汽1.082379.63218.9低压缸进汽1.039379.23218.8低压缸排汽0.00532.92478.1（2）压损的确定 主汽门调节阀中的节流损失P0=0.04* P0=0.04*24.2=0.968 MPa； 调节级前压力P0=24.2-0.968=23.232 MPa 排汽管中的压损Pr=0.02*Pc=0.03*4.198=0.127 MPa；Pr=4.241-0.127=
9、4.114 MPa中间再热及连通管压损 Pr=0.1*Pr=0.0.4114 MPa； Pr=4.114-0.4114=3.703 MPa 中压、快速截止阀和调节阀压损Pr=0.02*Pr=0.074 MPa（中压调节阀全部打开）Pr=3.629 MPa中低压缸连通管中的损失Pa=0.04*Ps=0.04*1.082（中压排汽压力）=0.043MPa低压缸进气压力Ps= 1.039MPa对于大容量机组可以忽略低压缸排气损失。 2.3.2各缸内效率的估定及热力过程线 对照国内同类机组，估定各缸的内效率：高压缸88%；中压缸91%；低压缸89% 。热力过程线请详见附录。3 回热系统初步拟定3.1
10、相关参数确定3.1.1主蒸汽流量G0对一般的凝汽式汽轮机，其进汽量可按下式估算： （t/h）m考虑回热抽汽使进汽量增大的系数，它与回热级数、给水温度、功率有关，结合一设计机组的相关参数，取m=1.4；考虑轴封漏汽、门杆漏汽所需的新汽量，一般2%D，这里取为2%D；H全机理想焓降（kJ/kg）由H-S图上查得各个点的参数，可得 （3395.92910.8+3599.7-3189.7+3218.8-2244.7）KJ/Kg （485.1+410+974.1)KJ/Kg 1869.2 KJ/Kg汽轮机相对内效率，根据相关指标取为: =90%机械效率，参照国内同类型机组，可取为：=99%发电机效率，参
11、照国内同类型机组，取：=99%代入公式计算得：D0= 1871.488 t/h3.1.2 除氧器、高、低加参数，凝汽器参数及加热器温升分配（1） 除氧器出口工作压力和温度的确定 由于本机组设计为中间再热机组，一般采用高压式除氧器，设计工况下，对该汽轮机取为1.06MPa，由此查得饱和水和饱和水蒸汽热力性质表，可求得： tcy=182。给水温度与进入汽轮机的参数和高压加热器的个数有关，由设计任务书的要求，汽轮机进汽压力为24.2MPa，参考同类型机组得：给水温度为280。查得在5kPa的背压下饱和水温度为32.9,为计算方便，取给水温度为280.9。（2） 凝汽器出口压力和温度 较大容量汽轮机的
12、排汽管都设计为具有一定的扩压能力，使排汽的余速动能最大限度地转化为压力能，用以补偿蒸汽在其中的压力损失。良好情况下，可使排汽压力与凝汽器出口压力接近相等。由于本机组为600MW机组，蒸汽流量大，所以本机组的排汽初步设计为四排汽，但在实际计算过程中发现由于流量太大导致低压缸最后几级喷嘴和动叶高度太大，于是改为六个低压缸，为六排气。凝汽器设计为双壳体，为了提高机组经济性采用双背压、单流程，可在机组最大出力工况下长期进行。参照同类机组，低压凝汽器出口压力PC低0.0049MPa，高压凝汽器出口压力0.0059MPa。由凝汽器出口压力查饱和蒸汽热力性质表可得：当=0.0049MPa时，=32.52,当
13、=0.0059MPa时，35.85。（3）高低加参数及加热器温升分配 给水回热的经济性主要取决于给水的最终温度和回热级数，给水温度越高、回热级数越多，循环热效率也越高。当加热级数一定时，给水温度有一最佳值，加热级数越多，最佳给水温度越高。当给水温度一定时，随着回热级数Z的增加，附加冷源热损失将减小，汽轮机内效率相应增高。以做功能力法分析，有限级数的回热加热，在回热加热器中必引起有温差的换热，从而产生回热过程的及相应的附加冷源热损失。但随着级数Z的增加，减小，不利于影响减弱。工程上级数Z增加，汽轮机抽汽口与回热加热器增加会使投资增加，从技术经济角度考虑经济性提高与投资增加间的合理性，本设计选取：
14、回热系统有8级非调整抽汽，分别供给3台高压加热器、1台除氧器和4台低压加热器。其中第7、8号低压加热器为单壳体组合式加热器，布置在凝汽器喉部，各加热器的疏水逐级自流，不设疏水泵。最后一级高压加热器疏水至除氧器最后一级低压加热器疏水进入凝汽器。加热器温升分配：加热器和除氧器采用温升分配（280.9-32.9）/8=313.1.3分级参数确定根据前面拟定热力过程线，调节级按高压缸理想焓降的20%且不超过100kJ/kg的原则，高压缸剩余9个压力级按等焓降分配，中、低压缸也按等焓降分配，热力过程线近似为直线，参数如下表所示： 表4SPHST调节级级前6.27823.232562.6调节级级后6.29916.27997.02502.3
