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600mw中間再熱沖動(dòng)式凝汽式汽輪機(jī)設(shè)計(jì)說明書畢業(yè)論文-文庫吧

2025-06-13 07:47 本頁面


【正文】 電網(wǎng)中承擔(dān)基本負(fù)荷的汽輪機(jī),要求有盡量好的經(jīng)濟(jì)性,這種汽輪機(jī)的進(jìn)汽量或容積流量很大,經(jīng)由前軸填充的漏汽量通常不超過總進(jìn)汽量的1%,且前幾個(gè)壓力級的葉片容易設(shè)計(jì)成具有較大的高度,在這種情況下,采用單列調(diào)節(jié)級是合理的。國產(chǎn)中間再熱機(jī)組的調(diào)節(jié)級均為單列,設(shè)計(jì)工況下的理想焓降也都不超過100kJ/kg,雖然機(jī)組的結(jié)構(gòu)有所復(fù)雜,成本有所提高,但由于經(jīng)濟(jì)性提高了,它的全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)還是比較合理的。(2)調(diào)節(jié)級焓降的選擇目前,國產(chǎn)大功率汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(單列)的理想熱降約為:70~100 kJ/kg,據(jù)此,本設(shè)計(jì)中采用單列調(diào)節(jié)級,經(jīng)濟(jì)功率下的調(diào)節(jié)級理想焓降取為:85 kJ/kg。參照課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表35 國產(chǎn)機(jī)組單列調(diào)節(jié)級的主要參數(shù),并做適當(dāng)修正改進(jìn)得本設(shè)計(jì)的相關(guān)主要參數(shù)如表4所示。 調(diào)節(jié)級主要參數(shù)的選取表4機(jī)組功率(MW)600噴嘴高度(mm)48動(dòng)葉高度(mm)50Sinα1 α1取為12176。Sinα2 α2 取為24176。面積比1.600噴嘴葉型TC1A動(dòng)葉葉型TP1A理想熱降(級效率為η=) 速比、平均直徑的確定先取適當(dāng)?shù)乃俣缺戎担员WC調(diào)節(jié)級的效率。由于調(diào)節(jié)級都為部分進(jìn)汽,所以其最佳速度比要比全周進(jìn)汽的小,一般在額定工況下,單列級=~,或者更小。本設(shè)計(jì)中取小值,即:=。平均直徑:調(diào)節(jié)級的平均直徑選取范圍為:對于高壓及超高壓以上機(jī)組(整體轉(zhuǎn)子),=900~1100mm,這時(shí)因?yàn)檎w轉(zhuǎn)子的能段走私受到限制,目前國內(nèi)一般不能大于1100mm,對于單列調(diào)節(jié)級為了使調(diào)節(jié)級的焓降較大可取直徑的上限值。由于一個(gè)級的焓降、速比、平均直徑三者中只有兩個(gè)是獨(dú)立變量,故:平均直徑由公式計(jì)算: 變換得:則:m/s. 反動(dòng)度的確定由于調(diào)節(jié)級為部分進(jìn)汽,其反動(dòng)度要比全周進(jìn)汽的級小,故對于單列調(diào)節(jié)級反動(dòng)度取為:=。 最佳部分進(jìn)汽度的確定由可見,在其他參數(shù)不變的條件下,葉高與部分進(jìn)汽度e成反比。葉高越小,葉高損失越大,但部分進(jìn)汽損失越小。部分進(jìn)汽損失又可分為兩種:一種為鼓風(fēng)損失,另一種為斥汽損失。部分進(jìn)汽度e越小,則鼓風(fēng)損失和斥汽損失越大,從而部分抵消了由于葉高增大而提高的效率,為了使調(diào)節(jié)級獲得較高的效率,確定調(diào)節(jié)級的葉高和部分進(jìn)汽度時(shí)須使與之和為最小。于是:令,其中,——葉高損失,——部分進(jìn)汽損失,包括兩部分即:,——鼓風(fēng)損失,——斥汽損失。因此有: (*)其中: —試驗(yàn)系數(shù),對于單列級=; —與級的類型有關(guān)的系數(shù),對單列級=; —噴嘴組數(shù),取為4;—與級的類型有關(guān)的系數(shù),取=; —為有護(hù)套的弧段長度占整個(gè)圓周長度的百分?jǐn)?shù),由于實(shí)際情況很少裝有護(hù)套,故取=0。將(*)式化為純e的函數(shù),求一階導(dǎo)數(shù),并令其一階導(dǎo)數(shù)等于零,可求得函數(shù)的最小值,即為最佳部分進(jìn)汽度,從而得。由以上分析計(jì)算可得=。 葉型的選擇當(dāng)調(diào)節(jié)級采用單列級時(shí),其工作馬赫數(shù)大多在亞音速范圍內(nèi),一般選用亞音速葉柵。單列級即使汽流出口速度為超音速,但由于超音速葉柵的變工況特性較差,加工復(fù)雜,且亞音速葉柵可利用斜切部分膨脹得到超音速汽流。綜全考慮各種因素,本設(shè)計(jì)中選用亞音速噴嘴葉柵,其型號為:TC1A,~,進(jìn)汽角=70176。~100176。,出汽角=10176。~14176。;動(dòng)葉柵選用型號TP1A,有關(guān)參數(shù)為:進(jìn)汽角=18176。~23176。,出口角=16176。~19176。,相對節(jié)距=~。(1) 汽流出口角和的選擇噴嘴和動(dòng)葉的汽流出口角和的大小對級的通流能力、作功能力及級效率都有直接影響。在高壓級中,由于級的容積流量一般較小,為了減小端部損失,不應(yīng)使葉片高度太小,往往選取出口角較小的葉型,通常取=11176。~14176。;在汽輪機(jī)的中低壓部分容積流量較大,為了減緩葉片高度的急劇增大,往往選擇出口角較大的葉型,通常取=13176。~17176。,但考慮到便于制造和維修,同一級段中選取相同的葉型。(2) 葉片數(shù)和葉片高度根據(jù)噴嘴葉型TC1A,并根據(jù)安裝角,可根據(jù)葉柵氣動(dòng)特性曲線查得相對節(jié)距=;由于級的平均直徑=1050mm。所以片數(shù),其中:。同理,動(dòng)葉則根據(jù)動(dòng)葉葉型TP1A,動(dòng)葉片數(shù)也是用式計(jì)算。 調(diào)節(jié)級的詳細(xì)計(jì)算(1)級的等熵滯止焓降 根據(jù)進(jìn)口參數(shù)和,查焓熵圖,而且由于調(diào)節(jié)級進(jìn)口汽流速度很小,所以近似地認(rèn)為, (kJ/kg)(2)調(diào)節(jié)級進(jìn)汽量 其中就是前面估算的總的漏汽量;(3)噴嘴等熵出口參數(shù)、。 首先由求出噴嘴等熵出口焓值, (kJ/kg),由圖,從進(jìn)口狀態(tài)p0,h0等熵膨脹到,查得等熵出口比容= (kJ/kg),出口壓力=.(4) 噴嘴出口角α1 根據(jù)噴嘴葉型表選擇TC1A噴嘴 ,出汽角α1=12176。(5) 噴嘴實(shí)際出口焓 =- = (kJ/kg)(6) 動(dòng)葉等熵出口參數(shù), = (kJ/kg) 查得=(7) 動(dòng)葉速度系數(shù)和動(dòng)葉流量系數(shù) 參考汽輪機(jī)教科書P15和P11可得: =, =(8)由,:=, = ; //參考汽輪機(jī)教材表12葉高與蓋度之間的關(guān)系如表5所示:葉高與蓋度之間的關(guān)系(mm) 表5噴嘴高度5051~9091~150150葉頂蓋度22~~葉根蓋度11~直徑之差(dbdb)1111~2(9).噴嘴出口汽流速度 = (m/s) =φ=(10).噴嘴損失 = (kJ/kg)(11).噴嘴出口面積 =()(12).部分進(jìn)汽度 令使其一階導(dǎo)數(shù)為零,即求y的極值, (13)噴嘴高度 =(mm) ?。?8(mm) (14).動(dòng)葉高度 =50(mm) (15)求動(dòng)葉進(jìn)口汽流相對速度和進(jìn)汽角β1= m/s=176。(16)動(dòng)葉前蒸汽參數(shù) 由和查焓熵圖得到:==()=(17)動(dòng)葉理想比焓降和動(dòng)葉滯止理想比焓降 =(kJ/kg) (kJ/kg)(18)動(dòng)葉出口汽流相對速度 = (m/s) = (m/s) (其中ψ由Ωm和w2t 查ψ圖得到)(18)動(dòng)葉損失 = (kJ/kg) (19)動(dòng)葉出口面積 = 因未靠考慮葉頂漏氣,故Gb=Gn(20)動(dòng)葉出口汽流角β2約比β1小3176。~6176。,選=176。根據(jù)β1和β2和動(dòng)葉葉型表選取動(dòng)葉葉型為TP1A型(21)動(dòng)葉出口汽流絕對速度和出汽角α2 = m/s=176。(22)余速損失 = (kJ/kg)(23)輪周有效比焓降= (kJ/kg)(24)級消耗的理想能量= kJ/kg 其中μ1為余速利用系數(shù),這里取1(24)葉高損失 = kJ/kg,這時(shí)不需對扇形損失作另外的計(jì)算( 25)葉輪摩擦損= kJ/kgGb取為與Gn相等,忽略漏汽( 26)部分進(jìn)汽損失= kJ/kg式中,由于一般不使用護(hù)罩,故eh=0,,噴嘴組數(shù)Sn取為4(27)隔板汽封漏汽損失和葉頂漏汽損失=ΔGp為隔板漏汽量,Gn為通過本級的蒸汽流量= (28)不包括漏汽損失時(shí)的級的有效比焓降 = kJ/kg(29)級的有效比焓降ΔhiΔhi== kJ/kg(30)級的相對內(nèi)效率= (31)級的內(nèi)功率= kW(32)計(jì)算詳細(xì)結(jié)果列表于調(diào)節(jié)級熱力計(jì)算匯總表中(見附表1)(33) 調(diào)節(jié)級速度三角形的繪制(見附圖2) 非調(diào)節(jié)級的熱力設(shè)計(jì)影響汽輪機(jī)機(jī)組效率的主要因素之一是流過該級的蒸汽容積流量的大小。而按這個(gè)大小可以將其分成三個(gè)不同的級段:高壓段,中壓段,低壓段;但是實(shí)際中,根據(jù)機(jī)組容量的大小這三個(gè)段可以同時(shí)出現(xiàn),也有可能只出現(xiàn)其中的一部分。而且這三段的界線也不是絕對明顯的。 在熱力設(shè)計(jì)中,通流部分的通常采用以下三種流通部分形狀,由于本設(shè)計(jì)機(jī)組是基本負(fù)荷運(yùn)行的機(jī)組,要求的經(jīng)濟(jì)性,基于以上特點(diǎn),本設(shè)計(jì)機(jī)組采用(b)圖所示的通流部分形狀(a) (b) (c) .1全機(jī)第一非調(diào)節(jié)級平均直徑和全機(jī)末級平均直徑的確定①通流部分各級直徑的選擇還要考慮使整個(gè)通流部分平滑變化,以便利用余速,使機(jī)組有較高的效率。其中第一非調(diào)節(jié)級直徑的大小對通流部分的成型影響較大,由于調(diào)節(jié)級是部分進(jìn)汽,與第一非調(diào)節(jié)級不同,因此這兩級的只不能相等,否則就不能保證第一非調(diào)節(jié)級進(jìn)汽均勻,一般這兩個(gè)直徑之差不小于50—100mm。由于調(diào)節(jié)級平均直徑已確定,這里選取=980mm。②末級動(dòng)葉出口的連續(xù)方程,適當(dāng)變化后,得:=2395mm期望取90度,余速損失系數(shù)。,這里取=排汽比容,在擬訂的熱力過程線上求得:=徑角比,根據(jù)機(jī)組容量大小選擇,取=末級蒸汽流量是新蒸汽量扣除各級回?zé)岢槠靠偤秃蟮臄?shù)值,=根據(jù)相關(guān)資料和經(jīng)驗(yàn)擬訂各關(guān)鍵級平均直徑: 汽輪機(jī)各關(guān)鍵級平均直徑的擬定表6級數(shù)調(diào)節(jié)級高第一非調(diào)高末級中一中末低一低末直徑(mm)105098011001250151016302395.2各缸非調(diào)節(jié)級級數(shù)的確定(1)汽輪機(jī)非調(diào)節(jié)級級數(shù)的確定汽輪機(jī)非調(diào)節(jié)級級數(shù)的確定,可以采用圖解法。要確定非調(diào)節(jié)級通流部分平均直徑的變化規(guī)律。具體的做法就是在坐標(biāo)紙上,橫坐標(biāo)BD表示本汽缸第一級和最后一級之間的中心距離,BD的長度可以任意選擇,一般可以取25cm左右;縱坐標(biāo)以AB表示本汽缸第一級的平均直徑,CD表示本汽缸最后一級平均直徑;用一條逐漸上升的光滑曲線把A,C兩點(diǎn)連接起來,該曲線就表示本汽缸各級平均直徑的變化規(guī)律。該部分的設(shè)計(jì)本人在CAD上完成,這樣做的效果比人工手描要精確得多。具體CAD繪圖的過程見附圖3和附圖4。:Ⅰ做平均直徑變化規(guī)律圖見附圖3級數(shù)(m+2=7)高壓缸各級平均直徑的擬定表7級婁AB1122334455CD直徑9801100速比Ⅱ求各缸各級的平均直徑1029mmⅢ 本汽缸各級的平均焓降的確定 級的理想焓降可用下式確定:對于n=3000r/min的汽輪機(jī),上式可化為 == KJ/KgⅣ各汽缸的級數(shù)①高壓缸級數(shù)的確定(各缸的直徑變化見附圖4 ) 6(級)(參照教材P49:過熱區(qū)較大,濕汽區(qū)較?。?。 ②中壓缸級數(shù)的確定(同高壓缸計(jì)算方法一樣) 中壓缸各級平均直徑的擬定表8級數(shù)AB1122334455CD直徑125013401510速比1334mm==5(級)③低壓缸級數(shù)的確定(同高壓缸計(jì)算方法一樣)中壓缸各級平均直徑的擬定表9級數(shù)AB1122334455CD直徑16302395速比Xa1964mm= KJ/Kg8(級)(2)在求到Z后,將BD線分為Z1等
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