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1、汽轮机运行,汽轮机的负荷特性 蒸汽初/终参数变化对汽轮机运行的影响 汽轮机的热应力、热膨胀、热变形 汽轮机的启动 汽轮机的停运 汽轮机运行的典型故障,汽轮机的负荷特性,设计工况下，最佳效率与经济性 功率变化，汽轮机进气量和理想焓降将随之变化，相对内效率也将变化 定压运行和滑压运行 负荷特性参数、受力状态变化规律,汽轮机的负荷特性,一、机组前后蒸汽参数和流量的关系 弗留格尔公式：通流部分结构不变时 滑压机组，温度基本不变：,汽轮机的负荷特性,某级处于临界状态，或者级后压力很低： 忽略温度的影响 可利用调节级后蒸汽压力作为测量蒸汽流量的信号或机组功率的信号,各级组的 曲线,1、凝汽式汽轮机非调节级
2、各级组 对于凝汽式级组，可将包括末级在内的各级作为一个级组，该级组 后压力为汽轮机排汽压力 ，当级数较多时，级组前压力， 这样：,结论：1）凝汽式汽轮机各级（除最后一、二级外），无论是否发生 临界，其流量均与级前压力成正比。 2）对于最后几级，由于 相对较低， 就不能 忽略，应按弗留格尔公式计算。 3）对于回热抽汽，可近似应用弗留格尔公式，误差不大。,级组,p0,东方N200,上海N300,哈尔滨N300,2、背压式汽轮机非调节级各级组 背压式汽轮机的特点，背压（汽轮机排汽压力 ）高于大气压，排 汽比容小，末级直径较小，末级焓降较小，流速较低。 一般情况下，背压级组末级也处于亚临界工况。 所以
3、，只能应用弗留格尔公式计算（呈双曲线变化）。 调节抽汽式汽轮机，其调节抽汽口压力基本保持不变，且大于大气 压，所以抽汽口各级都处于亚临界工况，也用弗留格尔公式计算。,压力与流量关系式的应用,1、应用条件 （1）在不同工况下，级组中各级通流面积不变 如通流部分结垢或磨损等，应进行修正,结垢（a 1），则同一流量G1下， 必然降低。 （2）在同一工况中，通过级组的流量相等 调节抽汽口（供热、取暖、其他厂用汽等）应作为分级组的界限。 （3）流过级组的蒸汽流应是均质流 不能把调节级取在级组内 （4）严格讲，弗留格尔公式适用于无穷多级数的级组，但一般多于 56级，就能得到满意的结果。级组内级数越多，精度
4、越高。,汽轮机的负荷特性举例,1、某台一次再热超高压凝汽式汽轮机的功率突然下降40%，此时机组无明显振动，机组参数变化如下： 负荷（-40%）、给水流量（-36%）、调节级后压力（-42%）、中间再热后压力（-44%）、高压缸效率（-1.8%）、中低压缸效率（-0.4%） 其他参数基本稳定不变，各监视段压力近似成比例降低。,汽轮机的负荷特性举例,分析： 调节级后压力和中间再热后压力降低，蒸汽流量降低，给水流量变小。符合公式！说明调节级后均工作正常！ 未引起振动，说明非转动部分的机械问题！ 调节级喷嘴、动叶损坏？ 调节汽门？ 调节汽门阀杆断裂！,汽轮机的负荷特性举例,2、一超高压汽轮机在运行21
5、个月后发现功率不断下降，已持续一两个月。分析每天数据，发现功率是以不变的速度下降的，而不是突降的。与21个月前的运行数据相比，变化情况如下： 流量（-17.2%）、功率（-16.5%）、调节级后压力（+21.2%）、高压缸效率（-12.2%）,汽轮机的负荷特性举例,分析： 调节级后压力增加，但流量不增加。不正常！ 根据计算公式得出：a1 通流面积减小：非调节级通流部分堵塞！ 稳定增加：不是机械损坏！ 通流部分结垢：高压缸结垢！,汽轮机的负荷特性举例,3、某机三年运行数据表明，在调节汽门的同一开度（各个调节汽门开度均是）下，功率是渐渐增加的，三年前后的同一调节气门开度下的运行数据之差如下： 功率
6、（+11%）、调节级后压力（+11%）、中间再热后压力（+10.2%）、高压缸效率（-1.8%）,汽轮机的负荷特性举例,分析： 调节级后压力和中间再热后压力增大，功率增加。符合公式！说明调节级后均工作正常！ 根据公式：应是调节级，或调节级前a1 各个调节汽门开度均存在：非调节汽门问题 调节级通流面积增大：喷嘴腐蚀？叶片损坏？喷嘴弧段漏气？ 高压缸效率略有下降：喷嘴腐蚀！,级的焓降和反动度的变化规律,1、级的焓降变化规律,（1）凝汽式汽轮机,变工况时，凝汽式汽轮机各中间级压比基本不变，各级的理想焓降基本不变。,（2）背压式汽轮机,变工况时，背压式汽轮机压力级理想焓降变化规律主要取决流量变化。p0
7、越高，流量变化对焓降的影响越小。,背压式汽轮机流量及焓降变化,a）工况变化时，若级焓降 减小，反动度 增大； 若级焓降 增大，反动度 减小。 b）设计工况的反动度较小的级，焓降变化时，反动度变化较大； 设计工况的反动度较大的级，焓降变化时，反动度变化较小。 c）反动级变工况时，反动度基本不变。,2.级的反动度变化规律:,（2）动、静叶出口面积比变化，引起反动度变化 当制造、安装误差、运行后磨损、结垢等原因，使面积比偏离设计值，也将引起反动度变化。 变化规律：叶栅出口面积比增大，反动度增大。 叶栅出口面积比减小，反动度减小。,面积比 fAn / Ab,当 增大时，C11 C1，u不变， 0，为正
8、冲角。 汽流冲击在动叶内弧段。,撞击损失,定义：冲角 (叶型进汽角汽流进汽角) 设计工况时，汽流进汽角与动叶进汽角一致， 变工况时，级的焓降变化，汽流偏离设计方向，产生冲角。,当 减小时，C11 C1， u不变， 0，为负冲角。 汽流冲击在动叶背弧段。,试验表明： 变工况时产生的撞击损失与： 冲角绝对值大小有关。 ， 与冲角正、负有关。 正冲角的撞击损失大于负冲角的撞击损失。 与反动度有关。 反动式叶型受汽流进口角度影响较小； 冲动式叶型受汽流进口角度影响较大。 近似计算公式为： 目前使用的叶型均有反动度，进汽边为圆弧形。这样对汽流的冲角的敏感性减弱，扩大最佳进汽角范围，在实用的变工况范围内，
9、冲角不大，可以不考虑撞击损失。,各级p0、ht 、m、xa、i、Pi的变化规律,1、凝汽式汽轮机非调节级 1）末级是临界工况时，并忽略T0变化 当G减小时，各级 p0 正比于G 减小，各级ht不变（末级除外）， m与xa不变。 处于过热蒸汽区各级，级内损失都几乎不变，级内效率i几乎不变，各级内功率 Pi 正比于 G 减小。 处于湿蒸汽区的级，干度变化使湿汽损失变化，引起i变化。内功率 Pi 正比于 Gi而减小（末级除外）。 对于末级，若排汽压力pc不变，当 G 减小时，ht 减小；由于较大功率凝汽式汽轮机末级m 都很大（反动级），故m基本不变。 ht 减小，使xa 增大，i 降低，Pi 正比于
10、 G ht i下降。 2）末级为亚临界工况时，并忽略T0变化 只有最后两、三级的变化规律与背压式汽轮机非调节级相同，其余各级均与末级是临界工况时相同。,2、背压式汽轮机非调节级 末级一般为亚临界工况，并忽略T0变化 当 G 增大时，各级 p0 按双曲线上升。若末级排汽压力pc不变，各级ht都增大。但越是前面的级增加得越少，越是后面的级增加得越多。各级的m、xa、i都减小，越是前面的级m和xa减得越少，越是后面的级m和xa减得越多。各级的 Pi 与G ht i成正比。 3、调节级 只讨论全开调节汽门后的喷嘴与动叶组成的调节级 当 G 由设计值减小时，背压 p2 下降，p0 不变，ht 增大。 动
11、叶为亚临界时， m和 xa 减小，i下降， Pi 正比于Ghti 。 动叶为临界时，仅m与ht同方向增减，其他参数变化同上。,要调节Pel，可以调节D0或是调节 或是两者同时调节。,Pel =,纯滑压运行 节流滑压运行 复合滑压运行,节流配汽,定压运行方式,滑压运行方式,喷嘴配汽,旁通配汽,功率调节,一、节流配汽,进入汽轮机的所有蒸汽都通过一个调节汽门（或几个同时开启的 调节汽门），然后进入汽轮机，这种调节方式称为节流配汽。 额定功率运行时，调节汽门全开。 部分功率运行时，调节汽门部分开启，使得进入汽轮机的新蒸汽流量 D0 减少，汽轮机理想焓降 减小。,：调节汽门部分开启时，扣除进汽机构节流损
12、失后理想焓降。,：调节汽门全开时机组前压力；,：调节汽门部分开启时，机组前压力；,：调节汽门全开时，扣除进汽机构节流损失后理想焓降；,当调节汽门部分开启时，汽轮机全机相对内效率 为：,式中： 指未包括进汽机构的汽轮机通流部分相对内效率，,指调节汽门的节流效率。,图中是初压 p0 12.75 MPa，初温 t0 565时，节流效率 与背压 pg ，流量比 G1 / G 的关系曲线。,节流效率是蒸汽初、始参数和流量的函数。,在调节汽门全开时，其节流损失小；在调节汽门部分开启时，其节 流损失较大。 没有调节级，结构简单，制造成本低。 在滑压运行时，各级温度和焓降变化较小，对负荷适应性较好。,节流配汽
13、特点,一般用于小功率机组（可靠性，对负荷适应性强，如给水泵汽轮机）。 承担基本负荷的大型机组（调节汽门全开，节流损失）。 如采用滑压运行，则可用于承担基本负荷，也可调峰。,节流配汽应用场合,二 、喷嘴配汽,第一级是调节级，调节级分几个喷嘴组，蒸汽在经过主气门后，再经过 依次开启的几个调节气门，通向调节级。,喷嘴配汽特点,(1)汽轮机运行时，主汽门全开。调节汽门（调节阀）则根据负荷大小依次开启或关闭。改变调节级通流面积，进入汽轮机的蒸汽流量 G。 (2)各调节汽门之前压力都相同的。主汽门始终保持最大开度，节流很小。 (3)各调节汽门后，即各阀控制的喷嘴组之前的压力 是变动的。取决于各阀开度大小。
14、当全开时 。当第一阀开启，第二阀部分开启时， 。其余类推。只有部分开启的阀受到阀体的节流作用。因此定压运行时喷嘴配气和节流配气相比，节流损失较小，效率较高。 (4)喷嘴之后蒸汽压力 对各喷嘴组都相同（喷嘴与动叶之前环形空间是完全相通的）。 (5)调节级后 是相同的，若 。 (6)各喷嘴组内包含喷嘴数不一定相等。各调节汽门开足时能通过的最大流量不一定相等。,调节级反动度 ，且不随工况变化， ； 各调节汽门之间无重叠度（前一个阀完全开启后，才开后一个阀）； 不考虑调节级后温度变化的影响； 主汽门后压力 不随流量增加而降低； 假设有四个调节汽门，开启顺序： 第一调门开启（其余调门全关闭） 第二调门开
15、启（第一调门已全开，其余全关） 第三调门开启（第一、二调门已全开，第四调门关） 第四调门开启（其余调门全开）,便于讨论，假定：,各喷嘴组压力与流量的关系图,I调门开启,II调门开启,III调门开启,组前压力,汽室压力,各喷嘴组流量与总流量的关系图,第一调门开启（其余调门全关闭）,I号阀体， 第一组喷嘴组临界压力 ，喷嘴组后压力 ， 此时喷嘴组为临界状态。通过第一调门流量 为临界流量。当第一调门全开后， 且不变。流量 也不变。直到 H 点， 喷嘴组为亚临界。通过第一调门流量 按椭圆曲线下降。,II号阀体刚开时， ， ，此时喷嘴组为亚临界。 与流量 按弗留格尔公式变化。 当II号阀体， ， 当 时
16、，第二组喷嘴处于临界状态。 与 呈直线关系。当第二调门全开时， ，且不变。流量也不变，直到 H 点， 为亚临界， 按椭圆曲线下降。,第二调门开启（第一调门已全开，其余全关）,当第三调门开启时，调节级背压已经相当高了， ，始终为 亚临界。 三阀全开时， ，要求为设计工况时的流量。 如果要求超负荷运行，第四调阀开始工作，此时背压更高。四组喷 嘴都处于非临界状态工作。,第三调门开启（第一、二调门已全开，第四调门关）和第四调门开启（其余调门全开）,调节级的变工况,第一个调节阀门全开而第二个尚未打开时，级前压力上升到最大值，此时调节级焓降达到最大值。 然后随着流量的增加，级前压力基本不变，而调节级背压p2上升，所以焓降逐渐减小。,调节级的危险工况：当第一个调节汽门全开而其它
