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1、第二章 多级汽轮机的工作原理一、为何采用多级汽轮机： 1、对汽轮机的要求： 1）提高汽轮机效率：减小汽轮机的各种损失；提高蒸汽初参数和降低 背压； 2）提高汽轮机功率：增大进入汽轮机的蒸汽量；增大汽轮机的焓降。从以上两个方面出发，都要求提高蒸汽在汽轮机中的焓降。 2、单级汽轮机功率增大后带来的问题：焓降增大后，喷嘴出口汽流速度增大。从 分析 ，要使级在最佳速比下工作，圆周速度和级的直径也应相应增大，这 将导致叶轮和叶片所受到的离心力增大，从而使级的焓降大小受到了 叶轮和叶片材料强度的限制。 3、因此，要获得较大的功率并保持较高的效率，就不能采用单级汽轮 机，而要将汽轮机设计成多级汽轮机。 二、
2、多级汽轮机的优点： 1、效率高： 1）多级汽轮机的循环热效率大大提高。2）多级汽轮机的相对内效率也提高： 多级汽轮机各级均在最佳速比下工作，各级的相对内效率较高，且各 级的圆周速度和级的直径较小，叶轮和叶片的离心力较小； 除级后又抽汽口或进汽度改变较大等特殊情况外，多级汽轮机各级的 余速动能可以全部或部分地被下一级所利用，从而提高了汽轮机的相 对内效率； 多级汽轮机的多数级是在非临界状态下工作的，这使得在工况变动时 级的相对内效率变化较小； 由于各级的焓降较小，在速比一定时，级的圆周速度和平均直径也较 小，在容积流量不变的条件下，使得喷嘴和动叶的高度增大，叶高损 失减小；若采用部分进汽，则部分
3、进汽度增大，部分进汽损失减小， 从而使得汽轮机的相对内效率提高； 由于重热作用，多级汽轮机前面级的损失可以部分地被后面各级加以 利用，从而使得汽轮机的相对内效率提高。 3）多级汽轮机的单位功率的投资大大减少。第一节 多级汽轮机特点一、多级汽轮机的结构组成及工作流程： 多级冲动式汽轮机、多级反动式汽轮机。 1、多级冲动式汽轮机：国产三缸三排汽200MW凝汽式多级汽轮机纵剖 面图，高压缸有12级，调节级为单列冲动级，其后有11级压力级。汽轮机的中低压缸中，中压部分有10级，低压部分有5级。 经再热后的蒸汽在中低压缸的中压部分做功后，有1/3的 蒸汽在中低压缸的低压部分继续膨胀做功，另外2/3的蒸
4、汽通过导汽管进入低压缸。n低压缸内对称布置各5级共10级。n整个汽轮机共有27个热力级，37个结构级。 2、多级反动式汽轮机：二、多级汽轮机各级段的工作特点： 1、高压段： 1）喷嘴出口汽流角1较小：冲动式汽轮机的1=11-14；反动式汽轮机的1=14-20 2）反动度不大； 3）级的焓降不大，各级焓降变化也不大； 4）各级的效率相对较低： 级内损失有喷嘴损失、动叶损失、余速损失、漏汽损失、鼓风摩擦损 失等； 高压级段高压级段蒸汽比容较小，漏汽损失较大，对于部分进汽的级 ，还存在鼓风损失； 高压级段蒸汽比容较小，叶轮摩擦损失较大； 高压级段叶高相对较小，故喷嘴损失、动叶损失也较大；2、低压段：
5、 1）喷嘴出口汽流角1较大； 2）反动度较大；原因：a.叶高很大，为保证叶片根部不出现负反动度，导致平均直径处的反 动度较大；b.焓降较大，为避免喷嘴出口汽流速度超过临界速度过多，尽可能利用 减缩喷嘴斜切部分的膨胀，要求蒸汽在喷嘴中的焓降不能过多，只有增 大级的反动度，导致动叶焓降增大； 3）级的焓降明显增大，焓降的变化大。 4）各级的效率较低，特别是最后几级，效率降低更多： 级内损失有喷嘴损失、动叶损失、余速损失、漏汽损失、叶轮摩擦损失等 。 蒸汽容积流量大，而通流面积受到一定限制，余速损失较大。 低压级段处于湿蒸汽区，存在湿汽损失，且越往后湿汽损失越大。 低压级的叶片搞，漏汽间隙所占比例小
6、，同时蒸汽比容很大，漏汽损失很 小； 低压级蒸汽比容大，叶轮摩擦损失很小； 低压级全周进汽，没哟部分进汽损失。3、中压段： 1）级内损失小，各级的效率高： 级内损失有喷嘴损失、动叶损失、余速损失、漏汽损失、叶轮摩擦损 失等； 中压级有足够的叶片高度，叶高损失较小； 全周进汽，没有部分进汽损失； 漏汽损失较小； 叶轮摩擦损失也较小； 没有湿汽损失； 级的余速动能一般都能被下一级利用 中压段各级的级内损失较小，效率高 2）为了保证汽轮机通流部分的通畅，各级喷嘴和动叶的高度沿蒸汽流动 方向是逐渐增大的，中压段各级的反动度介于高压段和低压段之间， 且逐渐增大。各级段的工作特点总结：反应高、中、低压缸中
7、损失大小不同的多级汽轮机的热力过程线：第二节 多级汽轮机的损失一、多级汽轮机的损失 ：外部损失：指的是 发生在汽轮机内的， 但不影响蒸汽状态的 那些损失；内部损失：指的是 发生在汽轮机内的， 但影响蒸汽状态，可 以在热力过程线上表 示出来的那些损失。1、机械损失：克服支持轴承和推力轴承的摩擦阻力，以及带动主油泵、调速器等消耗一部分有用功而 造成的损失。 2、外部漏汽损失：汽轮机主轴在穿出汽缸两端时，留有一定间隙，由于存在压差，在高压端总有部分蒸汽 向外漏出，在低压端总有空气向里漏入，由此造成的能量损失。解决方法：轴封系统。 3、进汽机构的节流损失：蒸汽流经自动主汽阀和调节汽阀后，由于阀门的节流
8、作用，造成汽轮机理想焓降下降， 形成的能量损失。进汽机构的压力降：影响因此：其大小与汽流速度、阀门型式、门芯型线及汽室形状等因此有关。 减少损失的方法：为减少进汽机构节流损失，一般需限制通过自动主汽阀和调节汽阀的流速， 流速不超过4060m/s，并选用流动性能好的阀门结构。4、排汽管损失：汽轮机排汽经连接排汽缸和凝汽器的排汽管时，由于摩擦、涡流等形成的阻 力而产生理想焓降下降，形成能量损失。 影响因素：其大小与排汽管中汽流速度、排汽缸型线、结构有关。 减少损失的方法：可将排汽缸做成具有扩压作用，利用乏汽本身动能来补偿排汽管中的压力降 ；安装导流板来减少流动阻力。多级汽轮机的进汽机构的节流损失和排汽管损失热力过程线n 没有节流损失，汽轮机的理想焓降n 有节流损失，汽轮机理想焓降n 进汽机构的节流损失二、多级汽轮机的热力过程线：图中，0点是第一级喷嘴前的蒸 汽状态点，根据第一级的各项 级内损失，可定出第一级的排 汽状态点2点，从而得到第一 级的热力过程线。而第一级的 排汽状态点又是第二级的进汽 状态点。由右图可见，多级汽轮机的总 的理想焓降为Ht，考虑到各级 做功能力的损失以及汽轮机在 进汽端和排汽端得进汽机构节 流损失和排汽管损失后，多级 汽轮机的有效焓降为Hi,，因此 ，多级汽轮机的相对内效率为 ：
