项目9 任务9 (1).4汽轮机的调节方式及调节级变工况的基本规律

授课教师：孙为民项目九电厂汽轮机的运行与维护任务9.4汽轮机的调节方式及调节级变工况的基本规律第一部分PART

ONE节流调节第二部分PART

TWO喷嘴调节及调节级变工况CONTENTS目录第三部分PART

THREE大型汽轮机的调节方式节流调节第一部分节流调节4采用这种调节方式的汽轮机，在部分负荷时，所有蒸汽都要经过节流，所以效率较低。我们已经知道采用节流调节方式的汽轮机，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汽阀后才流向第一级喷嘴。节流调节5采用节流调节方式的凝汽式汽轮机，在工况变动时，只需改变调节汽阀的开度，所有各级的通流面积都不发生变化。也就是说：采用节流调节方式的凝汽式汽轮机，没有调节级。所以这种汽轮机的级就分为：中间各级和末几级两类，其变工况特性如任务二、三节流调节6采用节流调节方式的凝汽式汽轮机的热力过程线如图所示节流调节7

在设计工况下，在部分负荷下，节流调节8由汽轮机变工况特性分析可知：显然，部分负荷时，汽轮机的相对内效率为：式中：

节流调节9

流量与节流效率的关系曲线如图所示。不同背压下，节流调节10对于背压为0.005MPa的高真空凝汽式汽轮机，流量降到只为设计值的20%时，节流效率仍高达83%，加之节流调节有进汽部分结果简单、制造成本低的优点，所以小功率的凝汽式汽轮机和承担基本负荷的大型凝汽式汽轮机考虑采用节流调节方式。

喷嘴调节及调节级变工况第二部分喷嘴调节及调节级变工况12采用喷嘴调节方式的汽轮机第一级为调节级，下面我们来分析调节级的变工况。我们已经知道采用喷嘴调节方式的汽轮机，所有进入汽轮机的蒸汽都经过一个或几个依次启闭的调节汽阀后才流向第一级喷嘴。采用这种调节方式的汽轮机，在任何负荷时，只可能有一个调节阀部分开启，只可能有部分蒸汽经过节流，所以效率高于节流调节机组。喷嘴调节及调节级变工况13

为了便于分析，并清晰地表明调节级变工况的主要特点，特作如下简化假设：

各调节阀的开启与关闭没有重叠度，即前一个调节阀全开后，后一个调节阀才开启；（1）（2）（3）（4）喷嘴调节及调节级变工况14

（一）调节级前后压力与流量的关系喷嘴调节及调节级变工况15

““第一个调节阀控制的喷嘴组流量与前后压力之间的关系及流量分配1因为调节级只有第一个调节阀所控制的那一组喷嘴内有蒸汽通过，所以，可以将第一级与中间各级划分为一个级组进行分析。在第一个调节阀开启的过程中，由前述分析可知：喷嘴调节及调节级变工况16在第一个调节阀开启的过程中，知道了第一组喷嘴前压力变化规律后，即可求得第一组喷嘴的临界压力并可绘出该组喷嘴的临界压力的变化曲线——图（a）中的oad线。

喷嘴调节及调节级变工况17在第一个调节阀开启的过程中，调节级的流量随着第一个调节阀门的开大而逐渐增加，如图（b）中的AB线所示，图中B点表示的是第一个调节阀全开时，流过该阀的最大流量。此后，随着其他调节阀的开启，该组喷嘴前压力不变，但喷嘴后压力随着总流量的增加而增大，所以该组喷嘴的前后压力比逐渐增大，当该组喷嘴前后压力比增大等于临界压力比时，即到达图（a）所示的k点时，总流量继续增加，该组喷嘴将处于亚临界状态，该组喷嘴的流量开始按椭圆关系下降，如图（b）中的cg。喷嘴调节及调节级变工况18““第二个调节阀控制的喷嘴组流量与前后压力之间的关系及流量分配2第二组喷嘴前压力在第二个调节阀即将开启时，该组喷嘴后压力也为，此时，所以此时该组喷嘴的压力比为1，通过该组喷嘴的蒸汽量为0。等于第一个阀门全开时调节级后的压力，即2点处的压力，这是因为各组喷嘴后的空间是连通的喷嘴调节及调节级变工况19随着第二个调节阀的开启，该组喷嘴压力比逐渐减小，在最初阶段，为亚临界状态，第二组喷嘴达到临界状态。此时通过该喷嘴的流量与喷嘴前压力呈双曲线关系变化，如图中的2-m曲线所示。当总流量达到s点（s点为平行于0a线的1-n线与0E线的交点）对应的值时，此后，第二组喷嘴处于临界状态，该组喷嘴的蒸汽流量与喷嘴前压力成正比关系变化，直至第二个调节阀全开，其过程如（a）中的m-4曲线所示。喷嘴调节及调节级变工况20

随着第二个调节阀的开启，

以后，随着其它阀门的开启，喷嘴调节及调节级变工况21““第三、第四个调节阀控制的喷嘴组流量与前后压力之间的关系及流量分配3第三、第四个调节阀开启前，该喷嘴组前压力等于喷嘴后压力，即喷嘴的压力比为1，通过它们的蒸汽流量为0。随着调节阀的开启，压力比逐渐下降，流量逐渐增加，只是调节阀全开时，这两喷嘴组均还未达到临界状态，通过它们的流量、与喷嘴前压力、一直呈双曲线关系变化，如图中的7-5、8-6曲线所示。

喷嘴调节及调节级变工况22（二）调节级的焓降变化在其它调节阀开启的过程中，全开调节阀控制的喷嘴组前后压力比逐渐增大，未开调节阀控制的喷嘴组前后压力比逐渐减小，显然总体表现为压力比逐渐增大，理想焓降逐渐减小。在第一个调节阀开启的过程中，第一组喷嘴前后压力比不变，所以理想焓降不变。在第二个调节阀开启的过程中，第一组喷嘴前后的压力比逐渐增大，第二组喷嘴前后的压力比逐渐减小，由于第一个调节阀控制的喷嘴组通流面积较大，所以总体表现为压力比逐渐增大，理想焓降逐渐减小。喷嘴调节及调节级变工况23调节级的危险工况出现在第一个调节阀已开全而第二个调节阀还未开启时。由于随着第一个调节阀的开启，第一组喷嘴的流量增加，虽然理想焓降不变，但叶片的受力会随之加大，所以在第一个调节阀开全时，叶片受力增至最大。由此可以看出：在其它调节阀开启的过程中，第一个调节阀控制的喷嘴组流量或者不变，或者减小，理想焓降则下降，所以叶片受力会逐渐减小。喷嘴调节及调节级变工况24①②③④调节级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喷嘴调节及调节级变工况25

（三）调节级的热力过程线及效率曲线调节级内的蒸汽分为两部分，或者：喷嘴调节及调节级变工况26这两股蒸汽在级后的调节级汽室中充分混合，然后一起进入第一非调节级，混合后的焓值可由热平衡方程求得：所以：调节级的相对内效率为：喷嘴调节及调节级变工况27式中：分别为全开调节阀和部分开启调节阀控制的喷嘴组的相对内效率。分别为第一、二、三调节阀控制的喷嘴组的流量；喷嘴调节及调节级变工况28计算出各流量下的调节级相对内效率，可以绘制出调节级的效率曲线，如图所示，图中的折点就是各调节阀全开对应的状态点。使用上述公式可以进行调节级的变工况计算。喷嘴调节及调节级变工况29反动度不等于零，而且随工况的变动而变化。真实的调节级各调节汽阀之间又有一定的