动力机械3-变工况-调节方式及调节级变工况资料.ppt

第三节汽轮机的调节方式及调节级变工况,汽轮机的功率方程,由上式可知，要改变汽轮机的功率，可改变流量D或焓降Ht；,对应的调节方式：从结构上看有：喷嘴调节、节流调节；从运行方式上看有：定压调节和滑压调节。,一、节流调节（节流配汽）定义：所有进入汽轮机的蒸汽都经过一个或几个同时启闭的调节阀，然后进入第一级喷嘴。,节流调节示意图,节流调节的调节过程：节流调节第一级的变工况特性与中间级完全相同。节流调节的热力过程：,工作过程：进入汽轮机的所有蒸汽都通过调节汽门，然后进入汽轮机。调节汽门控制流量大小。,G,P0,t0,主汽门,调节汽门,汽轮机,h,s,h0,t0,p0,p”0,p0,pc,工作特点：1）机组在低负荷时调节汽门中节流损失较大，使扣除进汽机构节流损失后的理想比焓降减小得较多。（存在节流效率）2）没有调节级，结构比较简单；节流调节的结构较简单、制造成本低；3）在工况变动时，各级比焓降变化不大，同时级前温度变化也较小。工况变动时，各级焓降(除最末级外)变化不大，故各级前的温度变化很小，从而减小了由温度变化而引起的热变形与热应力，提高了机组的运行可靠性和机动性；4）在部分负荷下由于节流损失，机组经济性下降。节流调节的应用：节流调节一般用在小机组以及承担基本负荷的大型机组上。,节流后汽轮机的相对内效率：,节流效率的大小取决于流量和蒸汽参数，如图所示。,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。,3,3,3,3,2,2,2,2,1,G,工作过程：主要特点：机组在部分负荷时，效率较高。机组的高压部分在工况变化时温度变化很大，从而引起较大的热应力。,喷嘴调节级压力与流量的关系,分析过程中，为了突出调节级主要变工况特点首先对上页所示的调节级的工作过程作如下假定：,1）忽略调节级后温度变化的影响，调节级后压力P2正比于全机流量；2）各种工况下级的反动度都等于零，p11=p21；3）四个调节汽门依次开启，没有重叠度；4）凡全开调节汽门后的喷嘴组前压力均为p0不变。,调节级：采用喷嘴调节的汽轮机第一级，其通流面积随负荷的改变而改变，故称该级为调节级。该级后的汽室常称为调节级汽室。为了研究调节级，做以下假设：调节级的反动度m=0，且工况变动时反动度保持不变。各阀门之间无重叠度。此外各组喷嘴后压力p1均相等，凝汽式汽轮机调节级后p2与流量成正比。全开阀后的压力不随流量的增加而降低,喷嘴调节级压力与流量的关系,p,G,0,1,8,7,6,5,4,3,2,调节级出口压力线,G1,0.8G,0.4G,G,Q,U,L,I,M,K,N,V,J,G,简化的调节级的压力与流量的关系,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。,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，调节级焓降达最大值；级前后的压差最大，流过该喷嘴的流量亦最大；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）