汽轮机课程设计23MW凝汽式汽轮机热力设计VIP

汽轮机原理课程设计说明书- 1 -第一章 23MW 凝汽式汽轮机设计任务书1.1 设计题目 ： 23MW 凝汽式汽轮机热力设计1.2 设计任务及内容根据给定条件完成汽轮机各级尺寸的确定及级效率和内功率的计算。在保证运行安全的基础上，力求达到结构紧凑、系统简单、布置合理、使用经济性高。汽轮机设计的主要内容：1.确定汽轮机型式及配汽方式；2.拟定热力过程及原则性热力系统，进行汽耗量于热经济性的初步计算；3.确定调节级型式、比焓降、叶型及尺寸等；4.确定压力级级数，进行比焓降分配；5.各级详细热力计算，确定各级通流部分的几何尺寸、相对内效率、内功率与整机实际热力过程曲线；6.整机校核，汇总计算表格。1.3 设计原始资料额定功率：23MW 设计功率：18.4MW新汽压力：3.43MP a 新汽温度：435 排汽压力：0.005MP a 冷却水温：22 机组转速：3000r/min 回热抽汽级数：5 给水温度：1681.4 设计要求1.严格遵守作息时间，在规定地点认真完成设计，设计共计两周；2.完成设计说明书一份，要求过程完整，数据准确；3.完成通流部分纵剖面图一张（A0 图）4.计算结果以表格汇总。汽轮机原理课程设计说明书- 2 -第二章 多极汽轮机热力计算2.1 近似热力过程曲线的拟定一、进排汽机构及连接管道的各项损失蒸汽流过个阀门及连接管道时，会产生节流损失和压力损失。表 2-1 列出了这些损失通常选取范围。表 2-1 汽轮机各阀门及连接管道中节流损失和压力估取范围损 失 名 称 符 号 估 算 范 围主汽管和调节阀节流损失 0pP=（0.030.05） 0p排汽管中压力损失 cP=（0.020.06 ） c回热抽汽管中压力损失 epP=（0.040.08 ） ep(htmac) t0P0htmacP 0himac0P c0shP0 PcPc图 2-1 进排汽机构损失的热力过程曲线汽轮机原理课程设计说明书- 3 -二、汽轮机近似热力过程曲线的拟定 根据经验，对一般非中间再热凝汽式汽轮机可近似地按图 2-2 所示方法拟定近似热力过程曲线。由已知的新汽参数 p0、t 0，可得汽轮机进汽状态点 0，并查得初比焓h0=3304.2kj/kg。由前所得，设进汽机构的节流损失 P 0=0.04 P0=0.1372 MPa 得到调节级前压力 P0 = P0 - P 0=3.2928MPa，并确定调节级前蒸汽状态点 1。过 1 点作等比熵线向下交于 Px线于 2 点，查得 h2t=2152.1kj/kg，整机的理想比焓降3304.2-2128=1176 kj/kg。由上估计进汽量后得到的相对内效率 0234.184.mactth ri=83.1%，有效比焓降 htmac=（htmac） ri=11760.831=977.3kj/kg，排汽比焓 3304.2-977.3=2326.9 kj/kg，在 h-s 图上得排汽点 Z。用直00.296.3217.maczth线连接 1、Z 两点，在中间 点处沿等压线下移 2125 kj/kg 得 3 点，用光滑连接1、3、Z 点，得该机设计工况下的近似热力过程曲线，如图 2-2 所示。图 2-2 12MW 凝汽式汽轮机近似热力过程曲线h2t=2152.1kj/kg3302tz4351176.2kj/kg977.3kj/kgh0=3304.2kJ/kg2125kj/kg3.43Mpa3.2928Mpa0.005Mpahz=2326.9kj/kg汽轮机原理课程设计说明书- 4 -2.2 汽轮机总进汽量的初步估算一般凝汽式汽轮机的总蒸汽流量 可由下式估算：0D=84.36t/hmhPgrimacte06.3式中 汽轮机的设计功率， KW ；eP通流部分的理想比焓降，Kj/kg ；macth汽轮机通流部分相对内效率的初步估算值 ；ri机组的发电机效率 ；g机组的机械效率 ；mD 考虑阀杆漏气和前轴封漏汽及保证在处参数下降或背压升高时仍能发出设计功率的蒸汽余量，通常取=3%左右，t/hm 考虑回热抽汽引起进汽量增大的系数，它与回热级数、给水温度、汽轮机容量及参数有关，通常取 m=1.081.25，设 m=1.16 D =2.5t/h =0.99 =0.97 则mgD0=(3.6184001.16/977.30.990.97)+2.5 =84.36t/h蒸汽量 D 包括前轴封漏汽量 Dl=1.500t/h （其中 Dl1=0.77t/h 漏人 H2高压加热器） ， D/D0=3%。调节抽汽式汽轮机通流部分设计式，要考虑到调节抽汽工况及纯凝汽工况。般高压部分的进汽量及几何尺寸以调节抽汽工况作为设计工况进行计算，低压部分的进汽量及几何下以纯凝汽工况作为设计工况进行计算。2.3 回热系统的热平衡初步计算汽轮机进汽量估算及汽轮机近似热力过程曲线拟定以后，就可进行回热系统的热平衡计算。一、回热抽汽压力的确定1. 除氧器的工作压力给水温度 和回热级数 确定之后，应根据机组的初参数和容量确定除氧器fwtfwz的工作压力。除氧器的工作压力与除氧效果关系不大，一般根据技术经济比较和实用条件来确定。通常在中低参数机组中采用大气式除氧器。大气式除氧器的工作压汽轮机原理课程设计说明书- 5 -力一般选择略高于大气压力即 0.118MP.2. 抽汽管中压力损失 ep在进行热力设计时，要求 不超过抽汽压力的 10%，通常取 =（0.040.08）ep，级间抽汽时取较大值，高中压排汽时取较小值。 ep3. 表面式加热器出口传热端差 t由于金属表面的传热阻力，表面式加热器的给水出口水温 与回热抽汽在加热器中2wt凝结的饱和水温 间存在温差 t= - 称为加热器的出口端差，又称上端差，经etet2w济上合理的端差需通过综合的技术比较确定。一般无蒸汽冷却段的加热器取t=364. 回热抽汽压力的确定在确定了给水温度 、回热抽汽级数 、上端差 t 和抽汽管道压损 等参fwtfwzep数后，可以根据除氧器的工作压力，确定除氧器前的低压加热器数和除氧器后的高压加热器数，同时确定各级加热器的比焓升 或温升 。这样，各级加热器的给hwt水出口水温 也就确定了。根据上端差 t 可确定各级加热器内的疏水温度 ，即2wt et= + t。从水和水蒸气热力性质图表中可查得 所对应的饱和蒸汽压力-个et2 et加热器的工作压力 。考虑回热抽汽管中的压力损失，可求出汽轮机得抽汽压力 ，ep ep即 = + 。在汽轮机近似热力过程曲线中分别找出个抽汽点得比焓值 ，并将epe eh上述参数列成表格如下：汽轮机原理课程设计说明书- 6 -表 2-2 23MW 凝汽式汽轮机即热汽水参数加热器号抽汽压力（MPepa）抽汽比焓 eh（Kj/kg）抽汽管压损 ep（%）加热器工作压力 （MPa）饱和水温度 et饱和水比焓 eh（Kj/kg）出口端差 t给水出口水温 2wt给水出口比焓 2h（Kj/kg）H10.925 3022.4 8 0.851 173 732.4 5 168 710.50H2 0.351 2848 8 0.322 136 572.05 5 131 550.65Hd 0.142 2709.5 17 0.118 104.25 437 0104.25 437H3 0.087 2630.1 8 0.080 93 390.2 3 90.15 376.7H4 0.031 2490.8 8 0.029 68.4 284.6 3 65.4 273.1二、各级加热器回热抽汽量计算1. 高压加热器 其给水量为1HDfw=D0-D l+D ej=39.72-1.5+0.77+1=84.67t/h式中 D l 高压端轴封漏汽量， t/h；D l1 漏人 H2高压加热器的轴封漏汽量， t/h；D ej 射汽漏汽器耗汽量， t/h。该级回热抽汽量为：=6.01t/h21()elellfwhD2. 2 12 50.643784.7.1/()(21).98ewechD th考虑前轴封一部分漏气量漏人本级加热器并放热可使本级回热抽气量减少的相汽轮机原理课程设计说明书- 7 -当量为：Dl1 =0.77（3116-572.1）/(2848-572.1)=0.75考虑上级加热器疏水流入高压加热器并放热可使本级回热抽气量减少的相当量为： =6.01（732.4-572.1）/(2482-572.1)=0.35 t/helD3. （除氧器） 除氧器为混合式加热器，其平衡图见图 2-3。dHD elhel Ddhedhedhw1hw2DfwhelDcwhw1hel(b) （c） 图 2-3 混合式加热器2 11()edel lecwfedDhDhh21cwldelf代入数字解得： =1.53t/h =73.08 t/hc4. 低压加热器 3213376.2.1.083.45/()(90)8ewcehD thH4 的计算抽气量为：=84.76（273.1-147.59）/(2490.8-284.6) 0.98 =4.92 4et/hhe2hw1hw2Dfwhe2D l1helD e2汽轮机原理课程设计说明书- 8 -2.4 流经汽轮机各级机组的蒸汽两级及其内功率计算调节级： D 0=84.36 t/hPi0=D0(h0-h2)/3.6=84.36（3304.23116）/3.6=4410.1kw（调节级后压力为 1.228Mpa，h 2=3116kj/kg,待调节级型式选定及热力计算后求得。第一次估算时，可估取调节级理想比焓降及级效率后在 h-s 图的近似热力过程线上查得）第一级组：D1=D0-D l=84.36-1.5=82.86 t/hPi1=D1（h l-he1）/3.6=82.86（31163032）/3.6=1979.4 kw第二级组：D2=D1-D el=82.86-6.01=76.86 t/hPi2=D2（h e1-hed）/3.6=76.86（30322848）/3.6=3808 kw第三级组：D3=D2-D ed=76.86-3.21=73.65t/hPi3=D3（h ed-h2）/3.6=73.65（28482709.5）/3.6 =2823 kw第四级组：D4=D3-D e3=73.65-1.53=72.1 t/hPi4=D4（h 2-hz）/3.6=72.1（27092630.1）/3.6=1580.1 kw第五级组：D5=72.1-3.5=68.5 t/hPi5=68.5(2630.1-2490.8)/3.6=2646.8第六级组：D6=68.5-4.92=63.58 t/hPi6=63.58(2490.8-2330.2)/3.6=2737.5整机内功率：Pi=Pi=4410.1+1979.4+3808+2823+1580.1+2646.8+2737.5=19556.kw2.5 计算汽轮机装置的热经济性机械损失P m=Pi(1- m)=19556(1-0.99)=196 kw轴端功率Pa=Pi-P m =19556-196=19360 kw 汽轮机原理课程设计说明书- 9 -发电机功率Pe=Pa g=193600.97=18779 kw 校核（18779-18400）/18400100% =2% 符合设计工况 Pe=18400kw 的要求，原估计的蒸汽量 D0正确。汽耗率：= 4.49 kg/(kwh)30194203.75.eDd不抽汽时(回热抽汽阀停用)估计汽耗率：=3.86t/h301().6zmDdhP汽轮机装置汽耗率： =4.49（3304.2710.2）=11647.1KJ/(kw.h)0()fwqdh-给水焓，由给水温度 150，给水压力 P=0.543MPa，查得0()fwqdh=710.2kj/kgf汽轮机装置的绝对电效率：=3600/11647.1=31%3601%elq计算结果列于表 2-38436018779汽轮机原理课程设计说明书- 10 -0.005 32.05 35.5 6.27 1.18 3.86 168 710.2 11647.131Mpa Mpa Mpa kg/kWh KJ/kg kg/kWhpc/pctc tej pfp pcp d tfw hfw q el汽轮机背压 凝汽器出口水温 抽汽冷却器出口水温 给水泵压头 凝结水泵压头 不抽气时汽耗率 给水温度 给水比焓 热耗率 绝对电效率1.0 2299.7 84.36 1.5 63.58 196 19360 97 18779 84.36 4.49t/h KJ/kg t/h t/h t/h kW kW kW t/h kg/kWhDelhelD0 DlDe PmP