第三章 汽轮机的变工况特性

汽轮机的变工况特性 偏离设计工况的工况叫变工况变工况时 汽轮机内的各种参数 压力 温度 焓降和效率 随负荷而变 渐缩喷嘴的变工况 流量 变工况前后均为临界工况 变工况前后均为亚临界工况 流量网图 级的变工况 变工况前后均为临界工况变工况前后均为亚临界工况 均为临界工况 临界发生在喷嘴内 临界发生在动叶内 变工况前后均为临界 无论临界发生在喷嘴还是动叶都有 变工况前后均为亚临界状态 级组的变工况 级组 流量相等的相邻各级的组合 变工况前后均为临界 临界状态发生在最后一级 变工况前后均为亚临界 变工况特性 弗留格尔公式适用于级组 凝汽式非调节级 背压式汽轮机 一般处于亚临界工况图3 2 4 a 变工况与设计工况下的通汽面积之比a 1 则同一负荷下 压力必然升高反之亦然参见课本实例 应用条件 由于回热抽汽量和负荷成正比 所以抽汽口前后可以看成一个级组适用于均质流 调节级不能看成级组的组成部分 例题1 已知 某级组进汽压力为3 0MPa 温度为400 级阻的派汽压力为0 12MPa 通过级阻的流量为36t h求 当初温和背压不变 而流量减半时的级阻初压 例题2 已知 某台背压汽轮机共有5级 在设计工况下 调节级后的压力p1 3 43MPa 四个压力级后的压力分别为p2 2 45MPa p3 1 47MPa p4 0 98MPa p5 0 686MPa试问流量减小一半时 假设背压不变 各级的压力比如何变化 求设计工况下各级的压力比 各级均未达到临界状态 将所有压力级看成一个级阻 设计工况为亚临界工况变工况由于背压不变 也应为亚临界工况 确定变工况前后的状态 所有压力级视为级阻 确定变工况后调节级后压力 确定变工况后各级压比力 所有后三个压力级视为级阻 确定变工况后第一级后压力依此类推 例题3 某背压汽轮机共有6级 没有回热抽汽 在设计流量下 调节汽室压力p1 7 06MPa 第四级前压力p3 5 16MPa 背压pz 3 04MPa假设蒸汽流量仍为设计值 背压不变 第四五六级结垢 面积减小5 求此时调节汽室压力 非调节级焓降的变化规律 凝汽式汽轮机的初压 背压均与流量呈正比的非调节级 焓降基本不变 非调节级各参数的变化规律 末级是临界工况 忽略温度的影响负荷由设计值下降 各级级前压力下正比下降 除末级外 各级焓降不变 反动度和速度比不变 对于末级 如果真空不变 当负荷下降时 末级焓降减小 由于大功率汽轮机末级反动度都很大 反动度基本不变 速度比增大 效率降低 节流调节 节流调节相对内效率 节流效率的变化曲线 喷嘴调节 高压内上缸 带两段喷嘴弧和一级隔板 调节级的热力过程线 调节级的变工况 忽略温度的影响反动度为零没有重叠度全开阀门前压力保持不变 温度变化 考虑温度和反动度 考虑重叠度和阀门前压力 采用节流调节 节流 喷嘴混合调节方式 对于中低压缸 喷嘴配汽的高压缸排汽温度低 使得再热汽温低 低压缸湿气损失增大 节流调节的优缺点 热应力小结构简单温度波动小全周进汽部分负荷下效率低 轴向推力 轴向推力近似和负荷成正比 滑压调节 纯滑压节流滑压复合滑压 纯滑压运行方式 没有调节级第一级全周进汽 调门全开只靠锅炉出口的蒸汽压力和流量的改变来调节机组负荷由于锅炉存在热惯性 负荷调节滞后 节流滑压运行方式 没有调节级第一级全周进汽调门保持85 95 开度负荷改变时 通过调门来应急调节锅炉燃烧状况跟上后 调门恢复原来开度能够避免锅炉热惯性对负荷迅速变化的限制始终存在节流损失 复合滑压运行方式 喷嘴配汽 第一级为调节级高负荷 如80 以上 采用定压调节 初压较高 热效率也比较高 偏离设计值不远较低负荷 40 80 区域内 全关若干个调门 进行滑压运行 没有节流损失 负荷急剧变化时 可以开关调门来应急调节在滑压运行的最低点以下 初压水平比较低的定压运行 热经济性分析 只比较高压缸的热经济性变负荷时 体积流量基本不变 焓降不变 内效率不变超临界给水泵功占5 7 采用调速给水泵给 带来明显收益循环热效率降低 虚线 喷嘴调节点划线 节流调节实线 滑压调节 不考虑给水泵因素 滑压运行机组的热经济性低于喷嘴配汽定压运行的机组 考虑了给水泵因素 图示为t0 538 300MW机组滑压运行和同参数喷嘴定压运行的比较纵坐标 热好率差值百分数横坐标 功率百分数单纯从热经济性角度来考虑 超临界机组更适合采用滑压运行 参数变化对汽轮机的影响 主蒸汽参数再热蒸汽参数真空 主汽压对安全性的影响 主汽压升高 如果调门开度不变 主蒸汽比容减小 蒸汽流量增加 功率增加 零件受力增加末级最危险第一个阀点 如果压力升高 调节级比较危险总的轴向推力增加主汽压降低 没有危险 但是要限制负荷 否则 轴向推力会增加 主汽压对经济性的影响 主汽压升高 平均吸热温度升高 热效率升高 经济性上升 主汽温对安全性的影响 温度越高 钢材蠕变速度越快 蠕变极限越小 即影响安全 又缩短机组寿命 运行中不允许蒸汽温度过高温度下降 重要的是下降速度 防止汽轮机水冲击 轴向推力增大 主汽温对经济性的影响 主汽温升高 循环效率升高 经济性上升 热耗率下降主汽温升高 蒸汽比容增大 如果调门开度不变 流量增大 功率增大 再热汽温 再热汽温升高 再热蒸汽比容增加 同时 中低压缸焓降增大