汽轮机复习总结(考点)3

21 2 0 i ct cxeflnbt i hh hhhhhhhhhh E h 一 概念 1 汽轮机的型号 P3 2 最佳速比多少 级的轮周效率最高 纯冲动级和反动级最佳速比下所能承担的焓降 关系 P22 P25 在同等直径和转速的情况下 纯冲动级和反动级的最佳速比比值 im re op x 1op x 1 1 c u 1 c u 1 cos 2 1 1 cos re t h 2 1 im t h 1 2 上式说明反动级的理想焓降比冲动级的小一倍 re t h im t h 反动级能承担的焓降或做功能力比纯冲动级小 3 蒸汽在喷嘴斜切部分膨胀 P15 当喷嘴出口断画上的压力比 n大于或等于大于或等于临界压力比 cr时 喷嘴喉部断面AB上的流速小于或等于音速 1 喉部断面上的压力与喷嘴的背压p1相等 这时 汽流仅在喷嘴的渐缩部分中膨胀 在斜切部分中不膨胀在斜切部分中不膨胀 斜切部分对汽流只起导流作用 当喷嘴出口断面上压力比 n小于小于临界压力比 cr时 喷嘴喉部断面AB上的流速等于临界速度 压力为临界 2 压力 在喷嘴斜切部分中在喷嘴斜切部分中汽流将继续膨胀膨胀 即从喉部断面的临界压力膨胀到喷嘴出口处压力Pl 4 级的轮周效率 P21 1kg s的蒸汽在级内所做的轮周功Pul与蒸汽在该级中所具有的的理想能量E0之比 u 1 在其他条件不变的情况下 余速利用系数增加 级的轮周效率 u 增大 最佳速度比 p22 将 级动叶的 圆周速度u与喷嘴出口 蒸汽的 速度c1的比值 定义为速度比x1 轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比 纯冲动级 反动级 复速级 2 cos 1 1 11 cos 4 cos 1 1 级的相对内效率 P39 级的相对内效率 级的有效比焓降级的相对内效率 级的有效比焓降与级的理想能量与级的理想能量E E0 0之比 表明级的能量转换的完善程度 之比 表明级的能量转换的完善程度 i h 级的相对内效率是衡量汽轮机的一个重要经济指标 最终指标最终指标 它的大小与所选用的叶型 反动度 速度比和叶高有密切的关系 也与蒸汽的性质和级的结构有 关 评价汽轮机热功 能量 转换热功 能量 转换效率的指标 汽轮机相对内效率 盖度P29 P41 在汽轮机级的设计中 在汽轮机级的设计中 动叶进口的高度总是大于喷嘴出口的高度 这两者之间的高度动叶进口的高度总是大于喷嘴出口的高度 这两者之间的高度 差称为盖度差称为盖度 在叶顶和叶根部分的差值分别称为叶顶盖度和叶根盖度 在叶顶和叶根部分的差值分别称为叶顶盖度和叶根盖度 压力反动度 压力反动度是指 喷嘴后与级后蒸汽压力之差喷嘴后与级后蒸汽压力之差 和 级前与级后压力之差级前与级后压力之差 之比比 P1 P2 P0 P2 滞止状态 具有一定流动速度c0的蒸汽 如果假想蒸汽等熵地滞止到速度为 0 时的状态 该状态为滞止状态 绝对电效率 P67 1kg蒸汽理想比焓降中转换成电能的部分与整个热力循环中加给1kg蒸汽的热量Q比 t H 绝对电效率是评价汽轮发电机组工作完善程度的另一个重要指标 经济性指标之一 用 a el表示 h0为新蒸汽比焓 h c为凝结水比焓 有回热抽汽时 则为给水比焓hfw 极限真空 凝汽器真空达到低压缸末级动叶斜切部分膨胀极限压力下的真空 该真空称为凝汽器的极限真空凝汽器真空达到低压缸末级动叶斜切部分膨胀极限压力下的真空 该真空称为凝汽器的极限真空 在其它条件不变的情况下 如增加冷却水量 则凝汽器的真空就会提高 汽轮发电机组输出的功率就会增 加 但同时循环水泵的耗功也会增加 当汽轮发电机组输出功率的增加量与循环水泵耗功的增加量之差达 到最大时 就说凝汽器达到了最佳真空 也就是说 凝汽器的最佳真空是由汽轮发电机组输出功率的增加 量与循环水泵耗功的增加量之差来确定的 凝汽器在最佳真空时 机组经济性最好 当超过最佳真空时 随真空提高机组经济性下降 汽轮机的工况图 汽轮机的工况图是功率与流量之间变化关系一条的一条曲线 凝汽器的汽阻 水阻 P239 汽阻 凝汽器入口压力凝汽器入口压力 Pc与空气抽出口的压力与空气抽出口的压力 Pc 的差值是蒸汽空气混和物的流动阻力的差值是蒸汽空气混和物的流动阻力 1 汽阻越大 凝汽器入口的压力就越高 汽轮机的运行经济性就越低 汽阻变大 凝结水的过冷度变大 含氧量就越多 水阻水阻 冷却水在凝汽器的循环通道中受到的阻力 冷却水在凝汽器的循环通道中受到的阻力 2 水阻主要包括 进出冷却水管产生的局部阻力 管内流动阻力 进出水室的阻力 水阻越大 循环水泵耗功就越大 对管道布置也有影响 调节系统的动态过渡时间 P124 扰动作用于调节系统后 从响应扰动开始到被调量达到基本稳定所经历的时间称为过渡过程调整时间 节流损失 P64 节流损失包括 进气损失 排气损失 汽轮机的进汽节流损失使得蒸汽入口焓 不变 1 进汽阻力损失进汽阻力损失 2 蒸汽进入汽轮机工作级前必须先经过 主主汽汽阀阀 调调节节阀阀和蒸蒸汽汽室室 蒸汽通过这些部件 时就会产生压力降 主汽阀 和调节阀最为严重 由于通过这些部件时蒸汽的散热损失可 忽略图 2 2 进汽阻力损失不计 因此蒸汽 通过汽阀的热力过程是一个节流过程 即蒸汽通过汽阀后虽有压力降落 但比焓值不变 如图 2 2 所示 从图中也可看出 如果没有 汽阀的节流 则全机的理想比焓降为 由于汽阀的节流作用 实际的理 t H 想比焓降为 二者差 为汽轮机进汽阻力损失 进气节流损失 Ht t H Ht 减小进气损失 改进蒸汽在通过气阀时的流动特性 用带扩压管的单座阀 排气损失排气损失 3 汽轮机的排汽从末级动叶流出后通过排汽管进人凝汽器 蒸汽在排汽管中流动时 由于存在摩擦摩擦 涡流涡流 转向转向等产生的阻力 造成蒸汽的压力降落 这部分蒸汽压降并没有做功 形成损失 称为排汽管阻力损失 排汽阻力 损失 c P c P的大小取决于 c P 蒸汽在排气管中的流速流速 排气部分的结构结构形式 型线型线的好坏 二次调频 二次调频 就是在电网电网周波 功率功率 不符合要求不符合要求时 操作电网中的某些机组的同步器同步器 增加或减少他们 1 1 的功 率 使电网周波恢复正常 并列运行时 用同步器可以改变汽轮机的功率 并把负荷在各机组间进行重新分配 保持电网频率基本 2 2 不变 这个过程就是二次调频 旁路 P139 当汽轮机的空载流量与锅炉最低负荷不一致时 为了保护再热器 回收工质 中间再热 1 式机组应设置旁路系统 旁路系统的功能是 当锅炉和汽轮机的运行情况不相匹配时 即锅炉产生的蒸汽量大于汽轮机所需要的 2 蒸汽量时 多余部分可以不进入汽轮机而经过旁路减温减压后直接引入凝汽器 此外 有的旁路还承担着 将锅炉的主蒸汽经减温减压后直接引入再热器的任务 以保护再热器的安全 旁路系统的这些功能在机组 启动 降负荷或甩负荷时是十分需要的 I I 级旁路 高压旁路 减温减压后进入才再热器 保护再热器 级旁路 高压旁路 减温减压后进入才再热器 保护再热器 3 IIII 级旁路 低压旁路级旁路 低压旁路 IIIIII 级旁路级旁路 大旁路 汽轮机低于锅炉负荷时 冷凝器 大旁路 汽轮机低于锅炉负荷时 冷凝器 热应力 P252 答答 因热量传递 在汽轮机零件和零件之间 或零件内部形成温差 使其膨胀或收缩受阻 被强行 1 1 拉伸或压缩而产生的应力称为热应力 由于温度的变化而引起物体的变形 热变形受到某种约束时会产生物体的内力 这种内力所对应的 2 应力称为热应力 汽缸和转子产生热应力的原因是其内部存在温差 在启动 停机和负荷变化时 各级蒸汽温度发生变 化 蒸汽与汽缸和转子金属表面产生热量交换 热量在零件内部传递 其金属温度沿半经方向和轴向都有 变化 在零件内部出现温差 温度高的部分膨胀受阻 被压缩而出现的热应力为压应力 低温部分被高温 部分膨胀所拉伸 出现的热应力为拉应力 影响热应力大小的因素有零件表面与介质之间的换热强度和零件的结构 在零件结构和材料已经确定 的条件下 蒸汽温度的变化率愈大 零件表面与介质之间的换热量愈大 零件内部温差也愈大 热应力也 愈大 蒸汽温度的变化取决于主蒸汽和再热蒸汽温度的变化率 以及升速率和升负荷率 在相同的换热强 度下 零件在传热方向的尺寸愈大 传热温差愈大 热应力也愈大 在零件形状突变的部位 存在应力集 中现象 热应力较大 热应力过大 可能使合成应力大于许用应力 另外 热应力为交变应力 其值过大 使材料的疲劳损 伤加大 使用寿命缩短 提前出现裂纹 在运行中 控制主蒸汽和再热蒸汽温度的变化率 以及升速率和升负荷率 可以控制热应力的大小 在运行中 由于存在散热损失 汽缸和转子内部总存在温差 除个别部位外 热应力不会为零 只有在长 期备用 零件温度等于室温 内部温差为零时 其热应力才都等于零 调节级最危险工况 P94 最危险工况 不是最大负荷时 而是第1阀全开 第2阀未开时 速度变动率 范围 3 6 P119 汽轮机空负荷时所对应的最大转速nmax 与额定负荷时所对应的最小转速nmin 之差 与额 1 定转速n0的比 称为调节系统的速度变动率 通常用 表示 nmax nmin n0 速度变动率 表示了单位转速变化所引起的汽轮机功率的增 减 量 300MW 并网运行的机组的 6 在电网频率从 49 8Hz 升到 50Hz 时 机组的功率变化为 20MW 2 一台机组带额定负荷与电网并列运行 机组的额定转速为 3000r min 由于电网事故 该机组甩负荷至 3 零 如果调节系统的速度变动率 5 则该级组甩负荷后的稳定转速应是 3150r min 迟缓率 范围 电液调节系统 0 2 机械液压调节系统 8 12 时 采用等截面直叶片 8 12 时 采用扭叶片 3 叶轮磨擦损失 原因 1 速度差 摩擦 2 径向流动 填补空隙 涡流 措施 1 减小粗糙度 2 减小 轴向间隙 4 部分进汽损失 第一 鼓风损失 原因 1 摩擦 2 鼓动蒸汽从一侧向另一侧运动 措施 1 提高部 分进气度 2 安装护罩 第二 斥汽损失 原因 1 把停滞的气体推动并加速 2A 端 漏气 B 吸气 措施 1 提高部分进气度 2 减少喷嘴组数 5 漏气损失 冲动级 隔板 叶顶有漏气损失 反动级 静叶根部 叶顶漏气 6 湿气损失 原因 1 工质损失 2 夹带损失 3 制动损失 4 绕流损失 5 过冷损失 措施 1 采用去湿 装置 2 提高叶片抗冲蚀能力 高压级内 喷嘴损失 动叶损失 余速损失 扇形损失 漏气损失 叶轮摩擦损失 叶高损失等 2 低压级内 喷嘴损失 动叶损失 余速损失 扇形损失 漏气损失 叶轮摩擦损失很小 湿气损失 2 多级汽轮机的轴向推力 P68 P70 3 喷嘴斜切部分的压力比不同时 蒸汽的膨胀特点 P15 4 最佳速比 并对级做功能力进行分析 P22 对于纯冲动级 反动级 在圆周速度相同的情况下 2 cos 1 1 11 cos 纯冲动级 ht 2 2 2 a c 2 1 2 cos 2 1 2 1 2 1 uu a 2 1 cos u 反动级 ht 2 2 a c 2 1 2 1 2 cos2 1 2 2 1 2 2 1 u c uu a 2 1 cos u 由上式可比较得到 反动级能承担的焓降或做功能力比纯冲动级小 冲动级 反动级 2 1 要使单级汽轮机的焓降大 损失较少 应采用 反动级 5 级的理想比焓降变化对对应的级的反动度变化影响 P88 反比关系反比关系 6 汽轮机凝汽设备的组成及其任务 P234 设备组成 表面式凝汽器 抽气器 凝结水泵 循环水泵以及之间的连接管道组成 1 凝气设备的任务有二 1 在汽轮机排气口建立并维持高度真空 2 2 将汽轮机的排气凝结成洁净的凝结水作为锅炉的给水循环利 用 3 7 凝汽器真空变化的影响因素分析 P238 引起机组真空下降的因素有那些 引起机组真空下降的因素有那些 1 1 解答解答 影响凝汽器真空的因素很多 除了凝汽器本身结构因素外 还与真空系统严密性真空系统严密性 冷却水量冷却水量 冷却水入口温度冷却水入口温度 管束的清洁度管束的清洁度 抽气器的性能抽气器的性能等有关 凝汽器运行中的常见问题是真空降低 这大多与 真空系统严密性和抽气器工作不正常有关 引起机组真空下降的因素主要有 凝汽器管束内表面脏污 传热热阻增加 使传热端差增大 真 空系统不严密 漏入空气量过大 或抽空气设备运行不良 使凝汽器汽侧积存过量空气 影响凝汽器内的传 热 传热端差和过冷度增大 循环水泵故障或凝汽器铜管被堵塞 或循环水系统阀门未处于全开状态 而 导致通过凝汽器的循环水量减少 使循环水温的升高值增大 凝汽器水位过高 淹没了下层管束 冷却面 积减小 汽轮机在运行过程中引起凝汽器真空缓慢下降的原因有 2 1 冷却水量缓慢减少 2 冷却水管结垢或脏污 3 冷却水温缓慢升高 4 凝汽器的真空系统漏入空气 5 抽气器效率下降 6 部分冷却水管被堵 在其它条件不变的情况下 进入凝汽器的蒸汽量减少 则凝汽器的真空度提高凝汽器的真空度提高 3 在其它条件不变的情况下 冷却水量越大 则凝汽器的真空度越高 8 试给出汽轮机调节系统的静态特性曲线P118 P123 调节系统静态特性曲线调节系统静态特性曲线要通过试验或计算求得转速感受机构转速感受机构 传动放大机构传动放大机构和配汽机构配汽机构的静态特性 然 1 1 后对应地画在调节系统四方图第二 三 四象限内 利用投影作图投影作图法于第一象限内画出调节系统的静态特 性曲线 调节系统四方图的四个坐标参数中转速 功率和油动机行程是固定的 而第 III象限的横坐标参数则 因系统而异 较合理的静态特性曲线形状 静态特性曲线形状 2 总体要求 总体要求 连续 平滑 没有突变 沿功率增加方向略向下倾的一条曲线 不允许有 水平或垂直段 总体要求 1 并网容易 起始段 ab段 静态特性曲线斜率较大 容易并网 能够提高 机组的稳定性 2 低负荷时负荷变动较小 中间段 bc段 斜率较小 便于机组带低负荷暖机 以 及控制升负荷不致太快 避免机组内部各部件因加热太快而产生过大的热应力和胀 差 提高了机组运行的安全性 3 额定负荷时不会过载 额定功率附近 cd段 斜率也要较大 原因 一当电网频 率降低时 可防止机组自动超载过多 以保证机组安全 二是能使机组稳定在经济功率附近 以提高运行 的经济性 实践中 只要调节系统有足够的稳定性 对并网不致带来不便 实践中往往采用如图中的虚线虚线所示形 状的静态特性线 9 凝汽器压力Pc P235 凝汽器内压力凝汽器内压力 Pc 近似认为等于蒸汽