【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 63930005423000 KWV 西 德63330005503000XTT3蘇56530005033000BBC 瑞士6003000CEM—BBC法5983000AEG 西 德490300045230005383000EE英5343000TM3蘇5243000EE—Parson英—法5203000SKoda捷克52030005293000pato法4643000GE 美5943600日立 日本5943600EEAEI 英5903600西屋 美6123600 由上述可知，噴嘴配汽乃是絕大多數(shù)國產(chǎn)汽輪機(jī)所采用的配汽方式。采用噴嘴配汽汽輪機(jī)，其蒸汽流量的改變主要是通過改變第一級(jí)噴嘴的工作面積來實(shí)現(xiàn)的，所以該機(jī)的第一級(jí)又稱調(diào)節(jié)級(jí)。調(diào)節(jié)級(jí)各噴嘴組的通道面積及通過其內(nèi)的蒸汽流量是不一定相同的。調(diào)節(jié)級(jí)的形式與參數(shù)的選擇在熱力設(shè)計(jì)中時(shí)相當(dāng)重要的，與機(jī)組容量大小、運(yùn)行方式等因素有關(guān)。一 調(diào)節(jié)級(jí)選型目前常用的調(diào)節(jié)級(jí)有單列級(jí)與雙列級(jí)兩種。主要根據(jù)設(shè)計(jì)工況下調(diào)節(jié)理想的比焓降的大小來決定其形式的。兩種調(diào)節(jié)級(jí)的主要特點(diǎn)是： （1）承擔(dān)的理想比焓降：雙列級(jí)能承擔(dān)較大的理想比焓降，一般約為160～500。單列級(jí)能承擔(dān)的理想焓降比較小，一般在70～125. (2) 級(jí)效率：雙列級(jí)的效率及整機(jī)效率較低，在變工況時(shí)其級(jí)效率變化比單列級(jí)??；單列級(jí)在設(shè)計(jì)工況下效率較高，但在變工況時(shí)級(jí)效率變化較大。 （3） 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：采用單列級(jí)的汽輪機(jī)級(jí)數(shù)較多，投資費(fèi)用較大。采用雙列級(jí)的汽輪機(jī)級(jí)數(shù)較少，結(jié)構(gòu)緊湊，因?yàn)槠湔{(diào)節(jié)級(jí)低的蒸汽壓力與溫度下降較多，所以除調(diào)節(jié)級(jí)汽室級(jí)噴嘴組等部件較好的材料外，汽缸與轉(zhuǎn)子的材料等級(jí)可適當(dāng)降低，從而降低機(jī)組造價(jià)，提高機(jī)組運(yùn)行的可靠性。 由此可知，對(duì)參數(shù)不高的中、小型汽輪機(jī)，在電網(wǎng)中承擔(dān)尖峰負(fù)荷時(shí)，宜采用雙列級(jí)。如國產(chǎn)100MW以下的汽輪機(jī)絕大多數(shù)采用雙列級(jí)；對(duì)于高參數(shù)、大容量在電網(wǎng)中承擔(dān)基本負(fù)荷的汽輪機(jī)。如國產(chǎn)中間再熱汽輪機(jī)組，宜采用單列級(jí)。 二 理想比焓降的選擇 目前國產(chǎn)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)理想比焓降選取范圍如前所述。單列級(jí)在75～125,雙列級(jí)在160～。 選擇設(shè)計(jì)工況下調(diào)節(jié)級(jí)理想比焓降時(shí)，還要考慮工況變動(dòng)后的一些因素。如第一組調(diào)節(jié)閥全開時(shí)調(diào)節(jié)級(jí)葉片的強(qiáng)度；最大工況時(shí)調(diào)節(jié)級(jí)后的最高溫度（套裝葉輪不超過350℃，整鍛轉(zhuǎn)子一般不超過530℃）。此外，為了保證一定的給水溫度，調(diào)節(jié)級(jí)后壓力至第一級(jí)回?zé)岢槠麎毫χg的比焓降在保證壓力級(jí)的平均直徑平滑變化時(shí)的條件下，應(yīng)能分為整數(shù)級(jí)。當(dāng)?shù)谝患?jí)抽汽位于調(diào)節(jié)級(jí)后時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)后壓力需根據(jù)給水溫度選取。1 調(diào)節(jié)級(jí)速度比=的選擇為了保證調(diào)節(jié)級(jí)的級(jí)效率，應(yīng)該選取適當(dāng)?shù)乃俣缺龋c選擇的調(diào)節(jié)級(jí)形式有關(guān)。通常單列調(diào)節(jié)級(jí)速度比選擇范圍Xa=～,雙列級(jí)速度比選擇的范圍在Xa=～。2 調(diào)節(jié)級(jí)反動(dòng)度的選擇為了提高調(diào)節(jié)級(jí)的級(jí)效率，一般調(diào)節(jié)級(jí)都帶有一定的反動(dòng)度。因?yàn)檎{(diào)節(jié)級(jí)為部分進(jìn)汽級(jí)，為了減少漏汽損失損失反動(dòng)度不宜選的過大。雙列調(diào)節(jié)級(jí)各列葉柵反動(dòng)度之和Ωm=Ωb+Ωg+Ωb′.一般不超過13%～20%；當(dāng)壓力比ε～。反動(dòng)度在各列葉柵中的分配以各列葉柵通道光滑變化為原則。反動(dòng)度的大小由調(diào)節(jié)級(jí)各列葉柵的出口面積予以保證。理想比焓降壓力比第一列動(dòng)葉出口面積比導(dǎo)葉出口面積比第二列動(dòng)葉出口面積比Δht(kJ／kgεAb／AnAg／AnAB′／An20～～～210～299～～～～三 調(diào)節(jié)級(jí)幾何參數(shù)的選擇 1 調(diào)節(jié)級(jí)平均直徑的選擇選擇調(diào)節(jié)級(jí)的平均直徑時(shí)通常要考慮制造工藝。調(diào)節(jié)級(jí)的葉片高度以第一壓力級(jí)的平均直徑。一般在下列范圍內(nèi)選取中低壓汽輪機(jī)取dm=1000～1200mm高壓汽輪機(jī)取dm=900～1100mm。單列級(jí)選取較大理想比焓降可取上線值。 2 調(diào)節(jié)級(jí)的葉形及幾何特性調(diào)節(jié)級(jí)的葉型，尤其是雙列調(diào)節(jié)級(jí)的葉型，通常是成組配套選擇使用的。國產(chǎn)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)最常用的葉型組合為蘇字葉型。表33為常用的蘇字雙列調(diào)節(jié)級(jí)葉型的基本數(shù)據(jù)。 蘇字雙列調(diào)節(jié)級(jí)葉型的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)目型線出口角范圍進(jìn)口角范圍相對(duì)節(jié)距相對(duì)面積比噴嘴TC1A11176?！?4176?！谝涣袆?dòng)葉TP0A14176。～16176。20176?！?0176?！珜?dǎo)葉TP2A19176?！?2176。25176?！?0176?！诙袆?dòng)葉TP4A29176。～31176。45176。～60176?！珖娮霻C2δ14176。～17176。～第一列動(dòng)葉TP1δ17176?！?0176。20176?！?8176。～～導(dǎo)葉TP3A23176。～25176。30176?！?5176?！诙袆?dòng)葉TP5A31176?！?4176。45176?！?0176。～～ 壓力級(jí)設(shè)計(jì)特點(diǎn)壓力級(jí)一般是指調(diào)節(jié)級(jí)后各非調(diào)節(jié)級(jí)。當(dāng)調(diào)節(jié)級(jí)選定后，壓力級(jí)前后的壓力及理想比焓降也就確定。根據(jù)蒸汽容積流量在汽輪機(jī)各級(jí)中變化的大小，可將壓力級(jí)分為三個(gè)級(jí)組：高壓級(jí)組、中壓級(jí)組、低壓級(jí)組。 1 高壓級(jí)組 高壓級(jí)組中蒸汽的容積流量及其變化都較小，級(jí)組通流部分的高度不大，幾何尺寸變化緩慢，其各級(jí)的能量損失中葉高損失所占比例較大。為減少葉高損失常采用較小的平均直徑dm和較小的噴嘴出口角α1，通常α1=11176。～14176。為了使葉高Ln不小于12～20mm，有的級(jí)需要采用部分進(jìn)汽。此時(shí)葉高和進(jìn)汽度的選擇原則時(shí)，葉高損失部分進(jìn)汽損失之和為最小所對(duì)應(yīng)的葉高稱為最有利葉高。 對(duì)于大容量機(jī)組，為保證必要的高度和強(qiáng)度，高壓隔板和噴嘴往往較厚，導(dǎo)致噴嘴相對(duì)高度較小，端部損失較大。為例增加葉柵高度，我國汽輪機(jī)制造配以加強(qiáng)筋來滿足葉柵剛度與強(qiáng)度的要求。2 中壓級(jí)組中壓級(jí)組工作在過熱蒸汽區(qū)，故不產(chǎn)生濕氣損失，同時(shí)蒸汽流過高壓級(jí)組 彭脹容積流量較大，因此各級(jí)葉高損失和漏汽損失較小，級(jí)組中各級(jí)效率都較高，比較容易設(shè)計(jì)成有適中高度、光滑變化的通道形狀。設(shè)計(jì)多級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)時(shí)，通常選取高、中壓非調(diào)節(jié)級(jí)的速度比Xa=～。為保證設(shè)計(jì)工況下葉片根部不吸汽不漏汽，通常選用根部反動(dòng)度Ωr=3%～5%。 3 低壓級(jí)組低壓級(jí)組一般是指包括最末級(jí)在內(nèi)的幾個(gè)壓力級(jí)。為適應(yīng)蒸汽流量急劇增大的要求，低壓級(jí)組的葉高和平均直徑需同時(shí)放大。該級(jí)設(shè)計(jì)需考慮的主要因素時(shí)，力求將葉高控制在合理范圍，盡量時(shí)通道形狀保持光滑變化。通常采用下列措施保證通道的光滑變化：（1）逐級(jí)提高平均直徑處的反動(dòng)度。當(dāng)根部反動(dòng)度為0～5%時(shí)末級(jí)平均反動(dòng)度可達(dá)30%～50%或更大。（2）加大噴嘴與動(dòng)葉的出口角。末級(jí)噴嘴出口角可達(dá)18176?！?0176。（3）選用較大的速度比。～，. 低壓級(jí)組一般工作在濕蒸汽區(qū)，為了較少濕氣損失及其給葉片帶來水濕破壞，要求非中間再熱式汽輪機(jī)最終的蒸汽濕度不超過12%。在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮設(shè)置去濕裝置和相應(yīng)的去濕措施。 第五章 壓力級(jí)比焓降分配及級(jí)數(shù)的確定 蒸汽通道的合理形狀一 沖動(dòng)式汽輪機(jī)沖動(dòng)式汽輪機(jī)常用的蒸汽通道形狀有三種。等根徑、根徑增大、根徑加、根徑減小。1等根徑為根部直徑相等的蒸汽通道形狀。這種通道最宜被整段轉(zhuǎn)子采用。其各級(jí)轉(zhuǎn)子的平均直徑是逐漸增加的。國產(chǎn)高參數(shù)汽輪機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子及大功率中間再熱汽輪機(jī)的中壓轉(zhuǎn)子都是等根徑的。背壓式汽輪機(jī)由于排汽壓力較高，容積流量變化較小，其通道形狀通常也設(shè)計(jì)成等徑的。2 根徑增大為根部逐漸增大的蒸汽通道形狀。此種通道形狀可使高壓級(jí)葉片加長，低壓級(jí)葉片減短，能充分滿足容積流量增加較快的要求。使用于套裝葉輪的轉(zhuǎn)子和低壓焊接轉(zhuǎn)子。為控制低壓部分由于葉片頂部擴(kuò)張嚴(yán)重而導(dǎo)致的流動(dòng)損失，一般應(yīng)是頂部擴(kuò)張角不超過40176。3 根徑減小為根部直徑逐漸減小的蒸汽通道形狀。其平均直徑雖然任就逐漸增加，但看根部直徑卻逐漸減小，葉片根部流動(dòng)條件較差僅在低壓部分采用。蒸汽流過汽輪機(jī)各級(jí)時(shí)其容積流量變化程度是不相同的，所以整臺(tái)汽輪機(jī)的蒸汽通道形狀常為上述幾種情況的組合。 各級(jí)平均直徑的確定壓力級(jí)中比焓降分配的主要依據(jù)是各級(jí)要有合適的速度比Xa，同時(shí)使通道形狀光滑變化以達(dá)到較高的能效率。所以首先要考慮各級(jí)直徑的選取各級(jí)直徑的選取既要考慮通道的光滑性還要考慮通用性。其中第一壓力級(jí)平均直徑影響較大。一 第一壓力級(jí)平均直徑的估取第一壓力級(jí)的平均直徑可以根據(jù)調(diào)節(jié)級(jí)和末級(jí)的平均直徑適當(dāng)估取。由于調(diào)節(jié)級(jí)的部分進(jìn)汽在工況變動(dòng)時(shí)是變化的，與第一壓力級(jí)的進(jìn)汽不同，因此兩級(jí)平均直徑是不同的，一般兩級(jí)平均直徑之差不小于50～，～，第一壓力級(jí)的平均直徑就可以根據(jù)末級(jí)直徑估取。第一壓力級(jí)的偶家直徑可按下式估算 dm′= ( )上式可根據(jù)噴嘴的流量方程。速度與速度比關(guān)系推導(dǎo)得出。用下面簡(jiǎn)化公式也可以進(jìn)行平均直徑估算 dm′= = () dm′= = = (m) ()(查單列級(jí)速度比Xa=～，取Xa=；ht≈50)式中 G通過第一壓力級(jí)的蒸汽流量 n汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速. ht ht—級(jí)理想比焓降. Xa—第一壓力級(jí)速度比. ln—第一壓力級(jí)噴嘴高度，估取時(shí)ln～. Ωm—第一壓力級(jí)平均反動(dòng)度. Un—噴嘴流量系數(shù)，. e—第一壓力級(jí)部分進(jìn)汽，盡量使e=1需與葉高ln相應(yīng)估取. —第一壓力級(jí)噴嘴出口角. v1t—第一壓力級(jí)噴嘴出口理想比熔. 二 凝汽式汽輪機(jī)末級(jí)直徑的估算當(dāng)末級(jí)不為通用級(jí)時(shí)，最后一級(jí)的平均直徑可用下式估算： = = （） =3 （m） ( 查表2——4得，===,=～,取，,查h—s圖得=30,式中 以避免采用扭葉片，大容量機(jī)組可取較小值，但一般 三 確定壓力級(jí)平均直徑的變化根據(jù)前述的蒸汽通道形狀，確定壓力級(jí)平均直徑的變化規(guī)律。通常采用作圖法，現(xiàn)介紹作圖法橫坐標(biāo)上任取長度為a的線段BD(一般a=25cm),用來表示第一壓力級(jí)至末級(jí)動(dòng)葉中心之軸向距離。在BD兩端分別按比例畫出第一壓力級(jí)與末級(jí)的平均直徑值如圖中的AB與CD（一般AB=,CD=.根據(jù)所選的通道形狀，用光滑曲線將A,C連接起來，AC曲線即為壓力級(jí)各直徑的變化規(guī)律。 級(jí)數(shù)的確定及比焓降的分配一 級(jí)數(shù)的確定1 壓力級(jí)的平均直徑dm在圖44上將BD線段分為m等份，（m5），從圖中量出各段長度，求出平均直徑為； dm = （） = = (m)2 壓力級(jí)理想比焓降可有下式確定： （） = = (KJ∕Kg)3 壓力級(jí)組的級(jí)數(shù)可由下式求得： （取整） （） = ≈5式中 重?zé)嵯禂?shù)可先從下述范圍內(nèi)估取：凝汽式汽輪機(jī)取，待級(jí)數(shù)確定后用下式校核 = 圖（51）熱力過程曲線二 比焓降的分配 1 各級(jí)平均直徑的求取。求得壓力級(jí)級(jí)數(shù)后，再將圖44中線段BD重新分為（Z1）等分，在原擬定的平均直徑變化曲線AC上求出各級(jí)的平均直徑。2 各級(jí)比焓降的分配。根據(jù)求出的各級(jí)平均直徑，選取相應(yīng)的速度比，根據(jù)式（54）求出各級(jí)的理想比焓降為了方便比較與修正，將上述參數(shù)， 各級(jí)的理想比焓降級(jí) 號(hào)12…Z總和平均直徑dm(m)1 3速度比Xa 計(jì)算理想比焓降 3 各級(jí)比焓降的修正。在擬定的熱力過程曲線上逐級(jí)作出各級(jí)