第三章汽轮机变工况4课件.pptVIP

第三节 汽轮机的调节方式及调节级变工况 讲授 金建国 一、节流调节 二、喷嘴调节及调节级变工况 喷嘴调节：将汽轮机的第一级喷嘴分成若干组，每组各有一个调节阀控制，当汽轮机的负荷改变时，依次开启或关闭各调节阀，以调节汽轮机的进汽。 1.调节级的变工况分析 第一调节阀开启过程中： 阀后压力(即喷嘴前压力)与流量成正比，当阀门全开时， 达最大。 焓降的变化：由于压力比保持不变，所以焓降也保持不变。但随着第二、第三调节阀的开启，焓降将逐渐减小。 调节级后压力一直小于临界压力，故通过该组喷嘴的流量为临界流量。 第二调节阀开启过程中： 第二组喷嘴将从非临界状态过渡到临界状态。 在喷嘴达临界之前，喷嘴压力比随流量的增加而减小，喷嘴达临界后压力比则保持不变。 图3--17 调节级变工况曲线 第三调节阀开启过程中：第三组喷嘴中一直达不到临界状态；喷嘴压力比随流量的增大而减小。 第四调节阀开启过程中： 第四调节阀为过负荷阀，第四组喷嘴的变工况特性与第三组喷嘴相同。 综上所述，调节级焓降是随汽轮机流量的变化而改变的。流量增加时，部分开启阀门所控制的喷嘴组焓降增大，全开阀门所控制的喷嘴组焓降减小。 在第一调节阀全开而第二调节阀尚未开启时，①调节级焓降达最大值；②级前后的压差最大，③流过该喷嘴的流量亦最大；④级的部分进汽度则最小，致使调节级叶片处于最大的应力状态。所以当进行调节级强度核算时，最危险工况不是汽轮机的最大负荷，而是第一调节阀刚全开时的运行工况。 2.调节级的热力过程及效率曲线 从图中可见，调节级效率曲线具有明显的波折状。这是因为阀全开时，节流损失小，效率较高。在其它工况下，通过部分开启阀的汽流受到较大的节流，使效率下降。 3.喷嘴调节的特点： （1）喷嘴调节的结构较复杂、制造成本高； （2）工况变动时，调节级汽室温度变化大，从而增加了由温度变化而引起的热变形与热应力，限制了机组的运行可靠性和机动性； （3）在部分负荷下的效率高于节流调节。 喷嘴调节的应用：大容量机组和背压机组 三、滑压调节 所谓滑压调节是指单元机组中，汽轮机的调节汽阀保持全开或基本全开的状态，通过锅炉调整新汽压力的方法(新汽温度尽可能保持不变)，达到改变蒸汽量使其适应汽轮机不同负荷的要求。 （一）滑压调节的特点 1．提高了机组运行的可靠性和对负荷的适应性。 2．提高了机组在部分负荷下运行的经济性 （1）提高了部分负荷下的内效率。 （2）改善了机组循环热效率。 （3）给水泵耗功减小。 3．高负荷区滑压调节不经济 （二）滑压调节的方式 1．纯滑压调节 2．节流滑压调节 3．复合滑压调节 如元宝山电厂的法国300MW机组就采用这种调节方式，当负荷在额定负荷的26％～91％区域内为滑压调节，而在91％以上和26％以下分别以18.5MPa及5MPa定压调节。 四、汽轮机轴向推力的变化规律 （一）蒸汽流量变化对轴向推力的影响 一般可近似认为，凝汽式汽轮机总的轴向推力与流量成正比变化，且最大负荷时轴向推力达最大值。 背压式汽轮机总的轴向推力的最大值，可能不是发生在最大负荷，而是发生在某一中间负荷， （二）几种特殊工况的变化对轴向推力的影响 1．新蒸汽温度降低 此时全机理想焓降减少，导致各级焓降减少，从而引起反动度增加，因此轴向推力增加。 2．水冲击 3．负荷突增 4．甩负荷 5．叶片结垢 第四节 小容积流量工况与叶片颤振 大功率汽轮机的最后几级，特别是末级，在小容积流量下运行时，出现叶片振动应力升高，转子和静子被加热，末级动叶出口边受到水珠冲蚀，级的有效功率可能是负值等现象，这将影响汽轮机的安全性和经济性。 一、小容积流量工况 1．小容积流量下大扇度级的流动特性 2．动叶根部与叶间间隙外缘发生涡流的原因 3．级的鼓风工况与过渡工况 由上面分析可知，随着容积流量的减小，级的效率变坏。在某一小的容积流量下，级的轮周功率等于零，这种工况称为过渡工况。表明级由原来的做功级经过此工况变为鼓风耗功的级。汽轮机的级不对外做功，而且还要消耗轴上机械功的工况称为鼓风工况，也称耗能工况或压气机工况。把级能对外做有效功的工况称为透平工况。在透平工况与鼓风工况之间就是过渡工况。 在鼓风工况下，动叶起鼓风机叶片的作用，有时动叶后静压力还会大于动叶前静压力。 实验表明，鼓风工况下用来将流体压缩流过该级所需的能量最大，维持叶间间隙外缘环形涡流的能量次之，消耗于级后根部脱流漩涡的能量最少。 4．影响过渡工况的因素 5．鼓风工况下对通流部分的加热 单缸凝汽式汽轮机在空载工况下，将只有调节级的喷嘴有蒸汽膨胀做功，其余各级都在接近于排汽压力的压力