多级汽轮机的工作过程及特点 文档.doc

多级汽轮机的工作过程及特点一、多级汽轮机的热力过程多级汽轮机由依次若干个级串联组成。蒸汽首先在第一级喷嘴内膨胀加速，然后进入动叶栅作功。经第一级膨胀后蒸汽再进入下一级继续膨胀作功，直到蒸汽从最末级排出为止。蒸汽在多级汽轮机中膨胀作功过程与在级中的膨胀作功过程一样，可以用i-s图上的热力过程线表示，如图11所示。0点表示第一级喷嘴前的蒸汽状态，根据第一级的各项级内损失，可定出2点是第一级的蒸汽终态点，同时它也是第二级前的蒸汽初态点，0点与2点之间用一条光滑曲线连接，则为第一级的工作过程曲线。同样可绘出第二级的热力过程线；依次类推，也可绘出以后各级的热力过程线，将各级的热力过程线依次连接起来就是整台汽轮机的热力过程线。p0iSHtht10hi1Hipco2图11 多级汽轮机的热力过程线 图中pco为汽轮机排汽压力，也称汽轮机的背压，Ht为考虑主汽阀，调节汽阀及排汽管的节流损失后汽轮机的理想焓降；ht1和hi1分别为第一级的理想焓降及内焓降；Hi为汽轮机的有效焓降，从图中可以看出，汽轮机的有效焓降Hi等于各级的有效焓降hi之和，即Hihi。整台汽轮机的内功率等于各级内功率之和。二、多级工业汽轮机的特点1由于级数多，使每级承担的焓降较小，相应的喷嘴出口速度较低，这样即使在动叶圆周速度不大的情况下，每个级都可以在最佳速度比下工作，因此保证每级有较高的效率，从而使汽轮机的效率得到提高。2由于各级焓降减小，在保持速度比一定时级的圆周速度和平均直径也较小，这样可以相应提高动、静叶高度，减少了叶高损失。对部分进汽的级而言，级的直径减小可提高部分进汽度，减少部分进汽损失，提高级的效率。 3在多级汽轮机中除了调节级，在有抽汽口处和最后一级，它们的余速功能不能被利用外，其余各级由于汽道平坦、轴向距离较小、级与级之间布置得紧凑，所以上一级余速动能可全部或大部分被下一级所利用，提高了汽轮机的效率。而不象单级汽轮机内余速动能全部损失掉。4由于多级汽轮机的单机功率大，大大降低了单位功率所消耗的金属量，降低制造成本，也减少了运行费用。5在多级汽轮机中可以采用调节或非调节抽汽，提供工业或生活用蒸汽，实现热能的综合利用，从而提高了汽轮机的经济型。6由于重热现象的存在，多级汽轮机前面级的损失可部分被后面各级所利用，提高各级的效率，也相应提高汽轮机的效率。多级汽轮机的缺点是：由于级数增多，相应的增加了汽轮机的轴向尺寸和重量；级数增多，零部件也相应增多，使多级汽轮机的结构复杂，制造工艺精度要求高，需用较多的优质合金材料，价格昂贵。三、重热现象和重热系数1重热现象汽轮机级在作功过程中的各项损失，都变成热能并为蒸汽所吸收，等压线是沿着熵增大的方向渐扩的，使级的出口理想焓降沿熵增方向增大，所以压降相同但焓降却不相同。即前面级的余速损失，可全部或部分地被后面几级所利用的现象，称为多级汽轮机的重热现象。图12为三个级的热力过程，此时汽轮机的理想焓降。汽轮机有损失时，各级的理想焓降之和htht1ht2ht3。由于等压线是沿着熵增大的方向渐扩的，即、，故。由此可知，由于汽轮机内损失转变为热能并重新被蒸汽所吸收，多级汽轮机的理想焓降之和大于汽轮机的理想焓降，这种现象称为多级汽轮机的重热现象。p1p2p3Siht2ht3hi3hi2hi1p0图12 三级汽轮机的热力过程线用H表示由于重热现象，前面级的损失被后面级所利用（回收的热量），则 Hht (11)或 htH （12）假设汽轮机各级的平均效率为im，则im，即Hhtm。整台多级汽轮机的效率 (13)汽轮机在作功过程中总是有损失的，所以0，一般为0.040.08。由于重热现象，整台汽轮机的效率高于各级的平均效率，但并不能说重热系数越大，汽轮机的效率越高，因为的增大，是由于各级损失增加使各级平均效率m降低而造成的，而重热只能回收损失中的部分能量。因此，重热系数越大，汽轮机的各级平均效率越低，汽轮机的效率也越低。2重热系数与下列因素有关（1）与多级汽轮机的级数有关 级数越多，则前几级的损失在后几级中被利用的的可能性也越大，重热系数将增大。（2）与多级汽轮机各级的效率有关 当级的效率为1时，即各级没有损失，后面的级也无损失可利用，则重热系数0。级的效率越低，则损失越大，被后面级利用的可能性越多，则重热系数也越大。（3）与多级汽轮机的蒸汽参数有关 当初温越高，初压越低时，初态的熵值较大，使膨胀过程接近等压线间渐扩较大的部分，重热系数较大。另外，汽轮机在过热蒸汽区工作时，由于过热蒸汽区的等压线的扩张程度比湿汽区较大，而在湿蒸汽区较小，所以过热区的重热系数值较大，而湿汽区的重热系数值较小。四、多级汽轮机的余速利用在单级汽轮机中，蒸汽在动叶作功后，以绝对速度c2离开动叶，所具有的余速动能/2全部成为余速损失，不能加以利用。而在多级汽轮机中，只要在下一级的叶型及结构上选择合理和采取适当措施，就能够全部或大部分利用上一级的余速动能，从而提高汽轮机的效率。 实现余速利用应采取的措施是： （1）相邻两个级的平均直径应接近相等。蒸汽从前一级流向后一级时没有较大的径向方向变化，过渡平滑。（2）后一级喷嘴的进汽