3_多级汽轮机
第二章 多级汽轮机-第一节 多级汽轮机的优越性及特点
第一节 多级汽轮机的优越性及特点2.1.1 多级汽轮机的优越性和存在的问题（一）多级汽轮机的热效率大大提高1、多级汽轮机的循环热效率大大提高多级汽轮机的比焓降可比单级汽轮机增大很多，因而多级汽轮机的蒸汽初参数可大大提高，排汽压力可以降的很低，还可采用回热循环和中间再热循环，所以多级汽轮机的循环热效率大大高于单级汽轮机。
2、 多级汽轮机的相对内效率明显提高1）多级汽轮机在设计工况下每一级都在最佳速比附近工作，这就使它比单级汽轮机的相对内效率高。
2）在一定条件下，多级汽轮机的余速动能可以全部或部分地被下一级利用，而单级汽轮机的余速动能不可能被下一级利用。
对于多级汽轮机，只要相邻两级的部分进汽度相同，平均直径变化平滑，喷嘴进汽角与上一级的排汽角相近，级间的轴向间隙较小，两级的流量变化不大，那么上一级的余速动能可以全部或部分地被下一级利用。
除调节级及本汽缸地最末级外，多级汽轮机其他各级地余速动能一般可被下一级利用，因此整个汽轮机地内效率提高了。
3）多级汽轮机各级的比焓降比较小，速比一定时的圆周速度和平均直径m d 也都较小根据第一章中的连续方程111sin t n m n t Gv e d l c μπα=可知，在容积流量1t Gv 相同的条件下，由于m d 较小，喷口出口高n l 度增大，因而叶高损失减小，喷嘴流动效率较高。
4）多级汽轮机上面级的损失可以部分地被下面各级利用，使全机相对内效率提高，这种现象称为重热现象，这也是其效率比单级汽轮机高的一个原因。
综上所述，由于多级汽轮机的效率比单级汽轮机高得多，所以多级汽轮机的单位功率能耗大大低于单级汽轮机。
（二）多级汽轮机单位功率的投资大大减小多级汽轮机的单级功率可以远远大于单级汽轮机，因而使单位功率汽轮机组的造价、耗材和占地面积都比单级汽轮机大大减小，容量越大的机组减小得越多，这就使多级汽轮机单位功率得投资大大减小。
（三）多级汽轮机存在的问题1） 增加了一些附加损失，如隔板漏汽损失。
简述汽轮机的分类
简述汽轮机的分类汽轮机是具有一定温度和压力的蒸汽来做功的回转式原动机。
一、按汽轮机所具有的级数分类所谓汽轮机的级，是由一段喷嘴与其后边的一级动叶片所组成，用来完成从蒸汽热能转变为机械功全过程的基本单元。
1．单级汽轮机：单级汽轮机是只有一个级的汽轮机，即只有一段喷嘴及其后面的叶片，是最简单的汽轮机。
2．复速级汽轮机：复速级汽轮机是单级汽轮机的变种，仍然是单级汽轮机，它与一般单级汽轮机不同之处是具有两列以上的动叶片，又称为速度级汽轮机。
3．多级汽轮机二、按蒸汽在汽轮机内流动的方向分类1．轴流式汽轮机：这种汽轮机的蒸汽在汽轮机内流动的方向和轴平行。
2．辐流式汽轮机：蒸汽在汽轮机内流动的方向与汽轮机轴相垂直的汽轮机。
3．周流式汽轮机：蒸汽在汽轮机中既不是沿轴线方向流动，也不是沿辐向流动，而是沿圆周方向，几进几出。
三、按汽缸的数目分类1．单缸汽轮机2、双缸汽轮机 3、多缸汽轮机四、按汽轮机的用途分类1．电站汽轮机2、工业汽轮机 3、船用汽轮机五、按汽轮机进汽压力分类低压汽轮机 1.2~1.5MPa 中压汽轮机 2~4MPa次高压汽轮机5~6MPa 高压汽轮机 6~10MPa超高压汽轮机12~14MPa 亚临界汽轮机 16~18MPa超临界汽轮机大于22.17MPa六、按汽轮机热力系统分类1．凝汽式汽轮机：蒸汽在汽轮机内做功后，除有一部分轴封漏汽外，全部排入凝汽器。
2．调整抽汽式汽轮机：它与凝汽式汽轮机的区别是：其抽汽压力可以在某一范围加以调整，可以有一级调整抽汽，也可以有两级调整抽汽。
3．背压式汽轮机：蒸汽在汽轮机内做功后，以高于大气压力被排入排汽室，以供热用户采暖或工业用汽，这种汽轮机在热力系统中只有给水加热器，没有凝汽器，因而不存在冷源损失，热能利用率高。
4．中间再热式汽轮机：为了使排其汽温度不超过允许限度，采用了蒸汽中间再热，称为中间再热式汽轮机。
这种汽轮机是将在汽轮机高压缸做完功的蒸汽，再送回锅炉再热器中加热到接近于新蒸汽温度，然后回至汽轮机的中低压缸继续做功。
热工程控保护职业技能试卷(109)
一、选择题（共 40 题，每题 1.0 分）：【1】在汽轮机监视设备分系统试验中，安装工作全部结束后，通电（）h，可进行现场试验。
A．1B．0.5C．2D．3【2】高压厂用电母线一般采用（）接线，凡属同一台锅炉的厂用电动机，均应接在同一段母线上。
A．单母线分段B．双母线C．单元D．双母线带旁母【3】要了解一台机组的自动化程度，首先要熟悉（）。
A．安装接线图B．电气原理图C．控制流程图D．梯形图【4】电动给水泵功能组中的辅助油泵在以下（）情况下不需要启动。
A．给水泵启动前B．给水泵停止C．润滑油压低D．给水泵启动后【5】工作人员接到违反安全规程的命令，应（）。
A．服从命令B．执行后向上级汇报C．拒绝执行并立即向上级报告D．向上级汇报后再执行【6】目前PLC中处理器主要用的是（）。
A．单板机B．单片机C．8086D．位处理器【7】甲类单管功率放大器的静态工作点位于（）。
A．截止区B．放大区C．饱和区D．任意【8】可以用（）法来消除原材料的不直、不平和翘面。
A．延展B．锤击C．拍手D．机械【9】三极管的电流放大系数是指（）的比值。
A．集电极电流与射极电流B．集电极电流与基极电流C．射极电流与基极电流D．射极电流与集电极电流【10】汽轮机运行时，其转速最大一般不允许超过额定转速的（）。
A．30%B．25%【11】在热工保护回路中，对同一热工信号进行检测，采用（）的拒动频率最高。
A．信号串联法B．信号并联法C．信号串并联法D．三取二信号法【12】基本的PLC指令执行的时间通常是（）。
A．ms级B．10μs级C．100μs级D．小于1μs【13】生产厂房内、外工作场所的井、坑、孔、洞或沟道，必须覆以与地面平齐的坚固的盖板。
检修各种需取下盖板的设备时，必须（）。
A．派人看守B．挂警告标志C．设临时围栏D．周围摆放障碍物【14】变速给水泵的工作点，由（）和输出阻力特性决定。
A．给水泵效率曲线B．P-Q曲线C．变速性能曲线D．上限工作线【15】在大修中改动的布置图、原理图和接线图，要求在大修结束后（）天内整理更改，重新绘制正确图纸。
汽轮机原理第三章ppt课件
二、多级汽轮机的工作过程
三、重热现象和重热系数
p r p r p r 0 .0 2p r
采用分缸结构时，蒸汽流经两个汽缸的连接管道时的流动阻
力损失：
prprpr 0.1pr
ht3ht3ht3
压力损失： p s p s p s ( 0 .0 2 ~ 0 .0 3 )p s
中低压缸的理想比焓降损失为：
htcht2ht2
精选ppt
16
压力损失：
1、作用在动叶上的轴向推力
Fz1Gc1sin1c2sin2dblbp1p2
pp p1 0 p p2 2
2、作用在叶轮轮面上的轴向推力
Fz24 (dblb)2d1 2 pd4 (dblb)2d2 2 p2 Fz24 (dblb)2d2 (pdp2)
3、转子凸肩上的轴向力
F z 2 4d 1 2 d 2 2 p d p 2 4d 1 2 d 2 2 p
精选ppt
4
第二节 多级汽轮机的损失及汽轮机装置 效率
一、汽轮机轴封系统及漏气损失
查看轴
1、轴封系统
封与弹 簧片结
组成：轴封、轴封冷却器、轴封风机、轴封蒸构图片
汽压力和温度调节器、压力调节器、阀门等。 01
02
2、轴封系统的分类
03
根据功能：轴封供汽、轴封漏气和轴封回汽。 04
根据结构：齿形汽封和光轴汽封
榫口
轴承座
剖分式向心滑动轴承
《汽轮机》课件九、多级汽轮机
八、轴向推力及平衡方法
反动式汽轮机的轴向力有100~200T，冲动式汽轮机的轴向力有40~80T 1.产生的原因：
转动部件前后存在压差；流动方向变化 2.方向：
高压指向低压，与汽流的运动方向基本上一致 3.影响：
使转子产生轴向位移，破坏动静部分之间的轴向间隙
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轴封套
九、汽轮机装置的经济指标
Pt Pi Pe Pel
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(一) 汽轮发电机组的效率
1.汽轮机的相对内效率
i
H i H t
Pi Pt
2.机械效率 3.发电机效率
g
m
Pel Pe
Pe Pi
4.汽轮发电机组的相对电效率
el
( cn )2
100
pco
凝汽机组的cn<100~120m/s，背压机组cn<40~60m/s
H co
H
' t
H
" t
措施： 导流板和扩压排汽管道
p1 c12 p2 c22
2 2
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（二）外部损失
1．机械损失 支持轴承和推力轴承的摩擦阻力，以及带动主油泵等，消耗一部分有用功而造成损失
m=1.1~1.362 回热比纯凝汽式功率大
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影响极限功率的主要因素：末级蒸汽流量
G max
1 v2
d blb w 2sin 2
1 v2
汽轮机原理-3-3多级汽轮机的轴向推力及平衡方法
d 2 ( pd
p2 )
其中， pd为叶轮前的压力。
d1
d2
4
第三节 级汽轮机的轴向推力及平衡方法
一. 多级汽轮机的轴向推力
3、作用在轴封凸肩上的轴向力 Fz3
Fz3
4
(d12
d22 )p
汽轮机某一级的轴向推力为：
F' z
Fz1 Fz 2
Fz 3
多级汽轮机总的轴向推力为各级轴向推力之和。即 ：
2. 转子设计成转鼓形式：适用于反动式汽轮机
反动式汽轮机，各级的反动度较大
动叶片两侧的压差很大
转子设计成转鼓形式， 减少每级叶轮上产生的轴向推力
px p0
Fz
7
第三节 级汽轮机的轴向推力及平衡方法
二. 轴向推力的平衡方法
3. 叶轮上开平衡孔 适用于冲动式汽轮机
平衡孔
在叶轮上开设平衡孔可以减少叶轮两侧的压力差，
一. 多级汽轮机的轴向推力
蒸汽通过汽轮机通流部分膨胀作功时，对叶片的作 用力由圆周分力和轴向分力所组成。其中，圆周分力推动 叶轮作功，而轴向分力则对转子产生一个轴向推力。
在一般情况下，作用在一个冲动级上的轴向推力 由 3 部分所组成：
1、作用在动叶片上的轴向力 Fz1 2、作用在叶轮面上的轴向力 Fz2
Fz Fz'
d1
d2
5
第三节 级汽轮机的轴向推力及平衡方法
二. 轴向推力的平衡方法
在多级汽轮机中，总的轴向推力很大。特别是反动式汽轮机，其总的轴向推力可达 200~300T，冲动式汽轮机，其总的轴向推力可达40~80T。这样大的轴向推力是推力轴 承所不能承受的。因此，必须设法减少总的轴向推力，使之符合推力轴承的能承载能力。 也就是说，对汽轮机总的轴向推力应加以平衡。
汽轮机原理-多级汽轮机的轴向推力及平衡方法
p2
从而可以减少作用在叶轮上的轴向力。 通常在叶轮上开5~7个平衡孔。
pd
8
第四节 级汽轮机的轴向推力及平衡方法
4.汽缸对称布置法 是大型多缸汽轮机平衡轴向推力最有效的办法
采用多缸反向（两个缸对称布置）布置，使汽流在不同的汽缸中作反向流动, 其轴向力方向相反，达到了平衡的目的。 下图为多缸反向布置的示意图。国产125MW、200MW、300MW 汽轮机都采 用多缸反向布置的办法来平衡轴向力。
12
1）掌握多级汽轮机的热力特点及结构特点； 2）掌握多级汽轮机各项热力参数、结构参数沿通流部的不同变化规 律，能正确选择确定各相关参数； 3）掌握多级汽轮机轴封及其系统的结构、工作原理及设计计算； 4）掌握多级汽轮机进、排汽机构损失的形成机理及减小措施； 5）掌握多级汽轮机运行经济性和可靠性指标的评价及计算； 6）掌握多级汽轮机轴向推力的成因、计算及平衡措施。
常见的轴向推 力平衡办法
1.设置平衡活塞 2.转子设计成转鼓形式 3.叶轮上开平衡孔 4.汽缸对称布置法 5.推力轴承承担轴向推力
6
第三节 级汽轮机的轴向推力及平衡方法
二. 轴向推力的平衡方法
1. 平衡活塞法
在平衡活塞上装有齿形轴封，当蒸汽由活塞 的高压侧向低压侧流动时，压力由p0降为px 。 平衡活塞在压力差作用下，就产生了一个向 左的作用力 。 这个力刚好与 Fz 方向相反，起 到了平衡作用。
在一般情况下，作用在一个冲动级上的轴向推力 由 3 部分所组成：
1、作用在动叶片上的轴向力 Fz1 2、作用在叶轮面上的轴向力 Fz2
3、作用在主轴凸肩上的轴向力 Fz3
2
第三节 级汽轮机的轴向推力及平衡方法
一. 多级汽轮机的轴向推力
汽轮机原理第三章汽轮机级的工作原理
图1-4渐缩喷嘴的β曲线(k=1.3)
图1-5带有斜切部分的渐缩喷嘴
图中AB是渐缩喷嘴的出口截面，即喉部截面。 ABC是斜切部分，喷嘴中心线与动叶运动方向 成α1角。当喷嘴进汽压力为p0，且作不超临界 膨胀时，汽流将在出口截面AB上达到喷嘴出 口处压力p1，这时在斜切部分汽流不发生膨胀； 但是在超临界的情况下，即εnεnc时，AB截面上 的压力只能达到临界值，p1=p1c。当喷嘴出口 压力pl小于临界压力p1c时，汽流在斜切部份将 发生膨胀。 汽流在喷嘴斜切部份发生膨胀时，除了使汽流 速度增加而大于音速外，汽流的方向也将发生 偏转，不再以α1角流出，而是以(α1+δ1)的角
第三章 汽轮机级的工作原理
近代大功率汽轮机都是由若干个级构成的多级 汽轮机。由于级的工作过程在一定程度上反映 了整个汽轮机的工作过程，所以对汽轮机工作 原理的讨论一般总是从汽轮机"级"开始的，这 特有助于理解和掌握全机的内在规律性。 "级"是汽轮机中最基本的工作单元。在结构上它 是由静叶栅(喷嘴栅)和对应的动叶栅所组成。 从能量观点上看，它是将工质(蒸汽)的能量转 变为汽轮机机械能的一个能量转换过程。
式中h0、h1---蒸汽进入和流出叶栅的焓值，J/kg； c0、c1---蒸汽进入和流出叶栅的速度，m/s； 其微分形式为 cdc+vdp=0 (1-6) 对于在理想条件下的流动，没有流动损失，与 外界没有热交换，也就是说在比等熵条件下， 在叶栅出口处的流动速度为理想速度c1t，则
(1-7) 二、蒸汽在喷嘴中的膨胀过程
v－气体比容，m3／kg； T－热力学温度，K； R－气体常数，对于蒸汽，R=461.5J／(kg· K)。 当蒸汽进行等熵膨胀时，膨胀过程可用下列方 程式表示 pvk=常数 (1-2) 其微分形式为 (1-2a) 式中：k为绝热指数。对于过热蒸汽，k=1.3； 对于湿蒸汽，k=1.035+0.1x，其中x是膨胀过程 初态的蒸汽干度。
汽轮机分类
按汽轮机所具有的级数分类
单级汽轮机
单级汽轮机是只有一个级的汽轮机，即只有一列喷嘴及其后面的一列动叶片，是最简单的汽轮机。
所谓汽轮机的级，是由一列喷嘴与其后变的一列动叶片所组成，用来完成蒸汽热能转变为机械功全过程的基本单元。
2．复速级汽轮机
复速级汽轮机是单级汽轮机的变种，仍是单级汽轮机。它与一般单级汽轮机不同之处是具有两列以上的动叶片，又称为速度级汽轮机。
按汽轮机的工作原理分类
冲动式汽轮机
蒸汽的热能转变为动能的过程，仅在喷嘴中发生，而工作叶片只是把蒸汽的动能转变成机械能的汽轮机叫做冲动式汽轮机。即蒸汽仅在喷嘴中产生压力降，而在叶片中不产生压力降。
反动式汽轮机
蒸汽的热能转变为动能的过程，不仅在喷嘴中发生，而且在叶片中也同样发生的汽轮机叫做反动式汽轮机。
为了提高发电厂的经济性和适应大机组发展的需要，蒸汽的初参数在不断提高，但主蒸汽温度的升高受到了金属材料及制造成本的限制，不能无限制地提高。随着主蒸汽压力的提高，蒸汽在汽轮机中膨胀至终了的湿度增大。为了使排汽湿度不超过允许限度，采用了蒸汽中间加热，称为中间再热式汽轮机。
六．按汽轮机用途分类
1．电站汽轮机
3.多级汽轮机
为了提高汽轮机的效率，汽轮机越来越趋向高温，高压，大容量。单级汽轮机的功率很小，已不能满足工业的发展，多级汽轮机便应运而生。按蒸汽在汽轮机内动的方向分类轴流式汽轮机
这种汽轮机的蒸汽在汽轮机内流动的方向和轴平行。
辐流式汽轮机
指蒸汽在汽轮机内流动的方向与汽轮机轴相垂直的汽轮机。
周流式汽轮机
中压汽轮机，新蒸汽压力为2—4MPa；
高压汽轮机，新蒸汽压力为6—10MPa左右；
超高压汽轮机，新蒸汽压力为12—14MPa;
汽轮机的分类
汽轮机的分类1、按照汽轮机的热力特征分类(1)、凝汽式汽轮机:蒸汽在汽轮机内膨胀做功以后,除小部分轴封漏气外,全部进入凝汽器凝结成水的汽轮机.实际上为了提高汽轮机的热效率,减少汽轮机排汽缸的直径尺寸,将做过功的蒸汽从汽轮机内抽出来,送入回热加热器,用以加热锅炉给水,这种不调整抽汽式汽轮机,也统称为凝汽式汽轮机.(2)、抽汽凝汽式汽轮机:蒸汽进入汽轮机内部做过功以后,从中间某一级抽出来一部分,用于工业生产或民用采暖,其余排入凝汽器凝结成水的汽轮机,称为一次抽汽式或单抽式汽轮机.从不同的级间抽出两种不同压力的蒸汽,分别供给不同的用户或生产过程的汽轮机称为双抽式(二次抽汽式)汽轮机.(3)、背压式汽轮机:蒸汽进入汽轮机内部做功以后,以高于大气压力排除汽轮机,用于工业生产或民用采暖的汽轮机.(4)、抽汽背压式汽轮机:为了满足不同用户和生产过程的需要,从背压式汽轮机内部抽出部分压力较高的蒸汽用于工业生产,其余蒸汽继续做功后以较低的压力排除,供工业生产和居民采暖的汽轮机.(5)、中间再热式汽轮机:对于高参数、大功率的汽轮机,主蒸汽的除温、初压都比较高,蒸汽在汽轮机内部膨胀到末几级,其湿度不断增大,对汽轮机的安全运行很不利,为了减少排气湿度,将做过部分功的蒸汽从高压缸中排出,在返回锅炉重新加热,使温度接近初始状态,然后进入汽轮机的的低压缸继续做功,这种汽轮机称为中间再热式汽轮机.2、按用途分(1)、电站汽轮机:仅用来带动发电机发电的汽轮机称为电站汽轮机.(2)、供热式汽轮机:既带动发电机发电又对外供热的汽轮机称为供热式汽轮机,又称为热电联产汽轮机.(3)、工业汽轮机:用来驱动风机、水泵、压缩机等机械设备的汽轮机称为工业汽轮机.(4)、船用汽轮机:专门用于船舶推进动力装置的汽轮机称为船用汽轮机.3、按汽轮机的进汽压力分(1)、低压汽轮机:进汽压力为1.2~1.5MPa(2)、中压汽轮机:进汽压力为2.0~4.0MPa(3)、次高压汽轮机:进汽压力为5.0~6.0MPa(4)、高压汽轮机:进汽压力为6.0~10.0MPa(5)、超高压汽轮机:进汽压力为12.0~14.0MPa(6)、亚临界汽轮机:进汽压力为16.0~18.0MPa(7)、超临界汽轮机:进汽压力大于22.17MPa。
汽轮机简答
级的分类及特点：***纯冲动级。
反动度等于零的级称为纯冲动级.工作特点：蒸汽只在喷管叶栅中膨胀，在动叶栅中不膨胀而只改变其流动方向。
结构特点：动叶叶型几乎对称弯曲，即动叶通道各个通流截面近似相同。
纯冲动级作功能力大，但效率低。
***冲动级：反动度较小（0.05-0.3）的级。
工作特点：蒸汽的膨胀大部分在喷嘴叶栅中进行，只有一小部分在动叶栅中进行。
蒸汽作用在动叶栅上的主要是冲动力，小部分是反动力。
级的作功能力比反动级大，效率比纯冲动级高。
***反动级：反动度等于0.5的级。
工作特点：蒸汽在喷管和动叶通道中的膨胀程度相同。
结构特点：动叶叶型与喷管叶型相同。
反动级的效率比纯冲动级高，但作功能力小。
***压力级：蒸汽的动能转换为转子的机械能的过程在级内进行一次的级，称为压力级。
压力级可以是冲动级，也可以是反动级。
***速度级：蒸汽的动能转换为转子的机械能的过程在级内进行一次以上的级，称为速度级。
常用的是同一叶轮上装有两列动叶片的双列速度级，又称复速级。
复速级的作功能力大，但效率低。
***调节级。
通流面积能随负荷改变而改变的级称为调节级。
演示文稿1.ppt中小型汽轮机常用复速级作为调节级，大型汽轮机常用单列冲动级作为调节级。
调节级总是部分进汽。
调节级只能使用纯冲动级或反动度很小的冲动级。
***非调节级。
通流面积不随负荷改变而改变的级称为非调节级。
非调节级可以是全周进汽，也可以是部分进汽。
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++减少喷嘴损失的措施：***减少喷嘴损失的措施：叶高大于15毫米；强度允许的情况下使用窄喷嘴。
==============================================================最佳速度比的物理意义为：使动叶出口的绝对速度c2的方向角 a2＝90 ，即轴向排汽。
==============================================================余速利用1、余速利用提高了级的轮周效率；2、余速利用使级效率曲线在最大值附近变化平稳；3、余速利用使最佳速度比增大。
汽机专业试题库
培训试题库说明：1.每部分出的题目要涵盖从基本理论到实际操作，要求员工在学习完毕本部分的全部题目后，基本达到相关岗位要求掌握的全部知识点，即“应知、应会”的全部内容。
2.试题库可以涵盖各种题型，也可以选择其中的一种或几种题型。
对于每一种题型，都要按照主要的系统进行分类，每个系统中根据情况还可以细分为小的类别（参见示例的部分），每个小类的第一部分（没有小类别的话，前面的一部分考题）必须为基本概念或基本原理的题目。
3.根据题目的难易程度及对相关岗位的要求，写出相应的分类号码放置在题目开头的“【】”中。
用A、B、C和1、2、3、4的组合表示出分类项目。
（1、2、3、4级的分类有难度的暂时可以不分，只标注出A、B、C类也可）A-----代表较容易的题目B-----代表一般难度的题目C-----代表较难的题目1-----巡检工岗位题目2-----值班工、副值岗位题目3-----主值、班长岗位题目4-----单元长、值长岗位题目目录问答题 (3)一、基础知识部分 (3)二、汽轮机及其附属系统总体介绍 (9)三、汽轮机本体 (12)四、配汽系统 (20)五、汽机疏放水系统 (22)六、汽机抽汽系统 (26)七、机组旁路 (33)八、调节保安系统 (35)九、润滑油系统 (47)十、凝结水系统 (58)十一、除氧器 (62)十二、给水系统 (66)十三、循环水及抽气系统 (72)十四、开式冷却水系统 (76)十五、闭式冷却水系统 (79)十六、辅助蒸汽系统 (82)十七、汽机运行 (82)问答题一、基础知识部分1.【A－1】什么是热力学第一定律？答：热力学第一定律是阐明能量守恒和转换的一个基本定律，可以表述为：热可以转变为功，功也可以转变为热，一定热量的消失，必然产生一定量的功；消耗了一定量的功时，必产生与只相对应的一定量的热。
2.【A－1】什么是热耗率？答：汽轮发电机组每发出1KWH电能所消耗的热量称为热耗率。
第三章 多级汽轮机
§3.1
低压段：
多级汽轮机的工作过程
低压级段的特点是蒸汽的容积流量很大，要求很大的通流面 G1t n edmln c1t sin 1 叶片高度势必很大。为避免叶高过大， 积， 有时不得不将低压各级的喷嘴出口汽流方向角取得很大。 由于低压级段的容积流量很大，因此，叶轮直径较大，级的 圆周速度也比较大。为了保证有较高的级效率，各级均应在最佳 速比附近工作，则相应的理想比焓降将明显增大。 级的反动度在低压段也明显增大，其原因有二：一是因为低 压级叶片高度很大，为保证叶片根部不出现负反动度，则平均直 径处的反动度就必然较大；二是因为低压级的比焓降较大，为避 免喷嘴出口汽流速度超过临界速度过多，尽可能利用渐缩喷嘴斜 切部分的膨胀.这就要求蒸汽在喷嘴中的比焓降不能太大，而增 大级的反动度，保证动叶内有足够大的比焓降。
(3)在相邻两级部分进汽度相同，平均直径变化光滑，喷嘴进汽角 与上一级的排汽角相近，级间轴向间隙较小，两级的流量变化不 大的条件下，多级汽轮机各级的余速动能可以全部或部分地被下 一级所利用，提高了级的效率；
§3.1
多级汽轮机的工作过程
(4)可以使每级分配的比焓降，以及每一级的平均直径和喷嘴出口 高度都比较合理，减小叶高损失。
31多级汽轮机的工作过程多级汽轮机各缸工作特点小结蒸汽参数汽缸汽缸受力容积流量叶片型式平均直径级焓降反动度主要损失效率功率高压缸高温高压多层缸较厚压力热应力小较短直叶微弯小小较小叶高漏汽部分较低不足13中压缸高温中压多层较薄压力热应力中扭叶较长中中中等漏汽较高大于13低压缸低温低压多层薄压力热应力大扭叶长大大较大湿汽稍低近1331多级汽轮机的工作过程284527234433183250020406080100高压缸中压缸低压缸abb300mw汽轮机各汽缸损失分布叶型损失二次流损失泄漏损失31多级汽轮机的工作过程2th?21pt二重热现象和重热系数重热现象在水蒸气的hhss图上等压线是沿着比熵增大的方向逐渐扩张的也就是说等压线之间的理想比焓降随着比熵的增大而增大
汽轮机分类
汽轮机分类按汽轮机所具有的级数分类单级汽轮机单级汽轮机是只有一个级的汽轮机，即只有一列喷嘴及其后面的一列动叶片，是最简单的汽轮机。
所谓汽轮机的级，是由一列喷嘴与其后变的一列动叶片所组成，用来完成蒸汽热能转变为机械功全过程的基本单元。
2．复速级汽轮机复速级汽轮机是单级汽轮机的变种，仍是单级汽轮机。
它与一般单级汽轮机不同之处是具有两列以上的动叶片，又称为速度级汽轮机。
3.多级汽轮机为了提高汽轮机的效率，汽轮机越来越趋向高温，高压，大容量。
单级汽轮机的功率很小，已不能满足工业的发展，多级汽轮机便应运而生。
按蒸汽在汽轮机内流动的方向分类轴流式汽轮机这种汽轮机的蒸汽在汽轮机内流动的方向和轴平行。
辐流式汽轮机指蒸汽在汽轮机内流动的方向与汽轮机轴相垂直的汽轮机。
周流式汽轮机蒸汽在汽轮机中既不是沿轴线方向流动，也不是沿辐向流动，而是沿圆周方向。
按汽缸的数目分类单缸汽轮机只有一个汽缸的汽轮机叫单缸汽轮机。
双缸汽轮机汽轮机的转子分别装在高、低压两个汽缸内，蒸汽从高压缸流出后，进入低压缸。
高低压缸转子以联轴器连接。
多缸汽轮机由于功率的增加，汽轮机单采用一两个汽缸已不能满足功率的要求，所以出现了高，中，低压三缸及多缸的汽轮机。
新蒸汽从高压缸排出后经导气管进入中压缸，从中压缸排出后在经过导气管进入低压缸。
根据结构需要中，低压缸也可以制成多个。
按汽轮机的工作原理分类冲动式汽轮机蒸汽的热能转变为动能的过程，仅在喷嘴中发生，而工作叶片只是把蒸汽的动能转变成机械能的汽轮机叫做冲动式汽轮机。
即蒸汽仅在喷嘴中产生压力降，而在叶片中不产生压力降。
反动式汽轮机蒸汽的热能转变为动能的过程，不仅在喷嘴中发生，而且在叶片中也同样发生的汽轮机叫做反动式汽轮机。
五．按汽轮机热力系统特征分类1．凝汽式汽轮机蒸汽在汽轮机内做功后除有一部分轴封漏汽外，全部排入凝汽器。
2．调整抽汽式汽轮机它与凝汽式汽轮机的区别在于：其抽汽压力可以在某一范围加以调整，可以有一级调整抽汽，也可以有两级调整抽汽。
第三章 多级汽轮机 经济指标及极限功率 轴向推力
η g表 示 发 电 机 的 效 率 ， 则 在 发 电 机
(3 --- 43 )
的出线端所获得的电功率为： D ∆H D ∆H Pel = Pmη g = 0 t η iη mη g = 0 t η r .el 3600 3600
η 其 中 ， r .el = η iη mη g， 称 为 相 对 电 效 率 。 它 表 示 每 kg 蒸 汽 所 具 有
∆H t ηt = h0 − hc
(3 ---- 46 )
其 中 ， h0 -------- 蒸 汽 的 初 焓 ， hc ------- 凝 结 水 焓 ， 即 在 背 压 pc 下 的 饱 和 水 焓 。
h 这 里 ， 0 --
hc为 每 1 kg 蒸 汽 在 锅 炉 中 所 获 得 的 热 量 。 对 于 有 回 热
∆H t 。蒸汽在进汽机构中的压力损失和管道长短、阀门型线、蒸汽室形状及
汽流速度有关。通常，当阀门全开时，汽流速度为（40 ~ 60）m / s ，则在进汽 机构中由于节流所引起的压力损失为：
∆p 0 = p 0 − p 0 = (0.03 − 0.05) p 0
(3-----29 )
对于大型汽轮机（如国产200MW 、300MW汽轮机），中压缸和低压缸之间有 低压导汽管道相连接，则低压导汽管道的压力损失为：
二，汽轮机进、排汽机构的压力损失 汽轮机进、
汽轮机必须有进汽机构和排汽管道。进汽机构由主汽阀、调节阀、导汽管和 蒸汽室组成。排汽机构是一个扩散形的排汽管所构成。蒸汽通过汽轮机进、排 汽机构时，由于摩擦和涡流的存在，会使压力降低，形成损失。
1，进汽机构中的压力损失
由于摩擦和涡流的存在，蒸汽通过汽轮机进汽管道就会有压力降低。这个压 力降低不作功，是一种损失。而第一级喷嘴前的压力为 p 0 ，则∆p 0 = p 0 − p 0 。 从图2----１3 (b) 中可见，由于压力差∆p存在，使整机理想焓降从 H t " 降为 ∆
汽轮机第二章
p1
1c12
2
p2
2 2 c2
2
0 p2
两边同除以
1c12 2
，则有：
ex
2
2.蒸汽在排汽管中的热力过程
一排汽管有扩压作用，蒸汽速度的部分变为 压力头，进入凝汽器的压力p2‘高于p1，热力过 程近似1-3线，阻力系数λ为负值；图2-6 二蒸汽在排汽管中有较大的损失，凝汽 压力 p2’’低于p1，其热力过程曲线以1-4线表示，阻力 系数λ为正值；图2-6 三是最末级级后压力等于凝汽器压力，阻力 系数λ为0。图2-6
静压恢复系数
能量损失系数
ex
p2 p1 2 1c1 2 2 1c1 2
p2 p1 1 2 2 1c1 1c1 2 2
ex ex 1
当排汽管进口汽流M>0.3时，就必须考虑其压缩性， 但仍然有： ex ex ex 1 ex
三、多级汽轮机各级段的工作特点 （一）高压段 蒸汽压力、温度很高，比容较小，蒸汽容积流 量较小，通流面积也较小。各级比焓降的变化也 不大。漏汽损失、叶轮摩擦损失及叶高损失较大， 各级的效率相对较低。
（二）低压段 容积流量很大，通流面积大，反动度明显增 大，叶轮直径较大，余速损失大，漏汽损失和 叶轮摩擦损失小，无部分进汽损失。由于湿汽 损失很大，使效率降低，特别是最后几级效率 降低更多。
himac htmac
各级平均的相对内效率：
ave ri
himac ht , j
汽轮机原理3.5多级汽轮机轴向推力
三、极限功率一、轴向推力：（一）冲动式汽轮机的轴向推力（二）反动式汽轮机的轴向推力二、轴向推力的平衡一、轴向推力：1、作用在动叶上的轴向推力：F Iz 2、作用在叶轮面上的轴向推力：F IIz )]([4][4][4222212222212)()()(p p d l d Fd d p d l d p d l d F d II Zd IIZ b m d b m b m --===---=---πππ（一）冲动式汽轮机的轴向推力：)()()()sin sin (2221221212211p p l d F p p p p pp p p p p l d c c Fpbm I zppb m I zp G -=-=-=∆--=-+-=ΩΩΩππαα压力反动度：3、作用在轴的凸肩上的轴向推力隔板轴封漏汽量、平衡孔漏汽量、动叶根部漏入漏出蒸汽量；泵浦效应；G l 1G l 2G l 3ΩΩΩ<<m p d ∑∑∑∑++=++=nn n nIIIzII zIzzIIIzII zI zzF FF F F F F F 1111（二）反动式汽轮机的轴向推力：)(][4202222)(p p d l d F pp p pd IIZ ddb m --=--=Ω-Ω 叶轮反动度：１、作用在叶片上的轴向推力；２、作用在轮鼓锥形面上的轴向推力；３、作用在转子阶梯上的轴向推力。
二、轴向推力的平衡：1、平衡活塞法（有图）2、反向布置法（有图）3、止推轴承4、平衡孔（有图）——三、极限功率：1、定义：在一定的初终参数和转速下，单排汽口凝汽式汽轮机所能发出的最大功率，称为极限功率。
2、提高单机最大功率的途径：（1）采用高强度、低密度材料；（2）增加排汽口；（3）采用低转速；（4）提高初参数、降低终参数。
南昌大学汽轮机选择填空期末复习整理
二、填空题1.汽轮机级内漏汽主要发生在隔板和动叶顶部。
2.叶轮上开平衡孔可以起到减小轴向推力的作用。
3.部分进汽损失包括鼓风损失和斥汽损失。
4.汽轮机的外部损失主要有机械损失和轴封损失。
5.湿气损失主要存在于汽轮机的末级和次末级。
6.在反动级、冲动级和速度级三种方式中，要使单级汽轮机的焓降大，损失较少，应采用反动级。
7.轮周损失包括：喷嘴损失、动叶损失、余速损失。
1.压力反动度是指喷嘴后与级后蒸汽压力之差和级前与级后压力之差之比。
2.某机组在最大工况下通过的蒸汽流量G=130.2 T/h，得到作用在动叶上的轴向推力ΣF z1=104339 N，作用在叶轮上的轴向推力ΣF z2=56859 N, 作用在各凸肩上的轴向推力ΣF z3=-93901 N，则机组总的轴向推力为67297N3.在多级汽轮机中，全机理想比焓降为1200 kJ/kg，各级的理想焓降之和为1230 kJ/kg ，则重热系数为 2.5% 。
4.减小汽轮机进汽阻力损失的主要方法是：改善蒸汽在汽门中的流动特性。
5.汽轮机损失包括级内损失和进汽阻力损失，排气损失，轴端漏气损失，机械摩擦损失。
6.汽轮发电机组中，以全机理想比焓降为基础来衡量设备完善程度的效率为相对效率以整个循环中加给1kg蒸汽的热量为基准来衡量的效率为绝对效率。
7.汽轮机机械效率的表达式为ηm = p e/p i8.若应用汽耗率和热耗率来评价汽轮机经济性，对于不同初参数的机组，一般采用热耗率评价机组经济性。
9.考虑整个机组的经济性，提高单机极限功率的主要途径是增大末级叶片轴向排气面积。
1.抽汽器有射汽抽汽器、射水抽汽器和水环式真空泵三种型式。
2.真空除氧过程中，机组满负荷时除氧效果较好，机组低负荷时除氧效果较差。
3.相同条件下，冬季与夏季相比，凝汽器效果较好的是冬季。
4.评价凝汽器优劣的指标有真空，凝结水过冷度，凝结水含氧量，水阻，空冷区排出的汽气混合物的过冷度。
5.短喉部射水抽汽器中，当外界压力增大时，真空度降低。
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级的反动度明显增大； 各级理想比焓降较大，且增加较快； 余速损失大，湿汽损失越往后越大；漏汽量少，
漏汽损失小，叶高损失也很小，摩擦损失小，无 部分进汽损失。 总之，级效率较低。
中压段 漏汽损失和摩擦损失较小； 叶高损失较小； 无部分进汽损失、无湿汽损失； 余速损失可部分利用。 总之，中压段级效率较高压段和低压段高，反
重热现象分析
第一级没损失，第二级理想比焓 降
k 1
ht2'
k
k
1
RT1'
1
p3 p2
k
第一级有损失，第二级理想比焓
降
k 1
ht2
k
k
1
RT1
1
p3 p2
k
由于 T1 T1' ，所以 ht2 ht2'
p1
p2 T1
T1’
ht2'
ht2
p3
h s
重热系数推导 假设条件： 汽轮机内各级相对内效率相等
重热系数与整机效率关系分析mac iFra biblioteklev i
1
由上式可得出结论：a 越大，整机效率越高？
不可，这是由于重热系数a的很少量增大是在级效率降低 较多的前提下实现的。
因此，拟通过提高重热系数a来提高整机效率的想法是错 误的。重热系数的提高使全机效率的增大远远弥补不了 级效率的降低所引起的全机效率的降低。
p5
s
Δhi4
Δhi3
Δhi2
Δhi1
Δhimac
整个多级汽轮机相对内效率：
由于 因此
mac i
himac htmac
mac i
himac ht
ht
lev t
htmac himac
htmac
ht1 ht1' ht2 ht2' ht3 ht3'
ht htmac 0 则有：
ht4 ht4'
himac htmac
全机有效比焓降 全机理想比焓降
lev i
hi1 ht1
hi2 ht2
h
hi1 hi2
lev i
ht1 ht2
lev i
ht himac
lev i
himac ht
Δhtmac
Δht4’
Δht3’
Δht2’
Δht1’
Δht2
Δht3
Δht4
p1 p2 p3 p4
多级汽轮机的级数。当级数越多，则上一级的损失被后面 级利用的可能性越大，利用的份额也越大,α值将增大。
各级的初参数。当初温越高，初压越低时，初态的比熵值 较大，使膨胀过程接近等压线间扩张较大的部分，α值较 大。此外，由于在过热蒸汽区等压线扩张程度较大，而在 湿蒸汽区较小，因此在过热区值较大，湿汽区值较小。
p1
1c12
2
p2
2c22
2
0
p2
两边同除以 1c12 ，则有：
2
p2 p1
1c12
1c12
1
2
2
静压恢复系数 能量损失系数
ex
p2 p1
1c12
hmac htmac htmac '
汽轮机进、排汽损失
二、排汽阻力损失
部位：排汽管（末级动叶后到凝汽器喉部）； 产生阻力原因：蒸汽在其中流动时，存在摩擦、
涡流、转向等阻力作用，产生压力降落； 流动性质：节流过程； 焓降损失（排汽阻力损失）：
(hmac )" hmac ' hmac "
三、多级汽轮机各段的工作特点
高压段
喷嘴出口汽流角较小，冲动式110-140，反动式140200；
冲动式汽轮机，级的反动度较小； 各级比焓降不大，变化也不大； 可能存之损失有：喷嘴、动叶、余速、叶高、扇
形、漏汽、摩擦和部分进汽等损失，其中下划线 部分较大，无湿汽损失。 总之，效率较低。
低压段
动度介于二者之间，且逐渐增大。
第二节 进汽阻力损失和排汽阻力损失
进汽阻力损失 排汽阻力损失 多级汽轮机热力过程线
一、进汽阻力损失
进汽阻力元件
主汽门、调节汽门、蒸汽室（进汽机构）。
流动过程性质
节流过程，压力下降，比焓不变。
影响因素
汽流速度、阀门类型、阀芯型线及汽室形状。
节流引起的焓降损失
mac i
1 ht
htmac
1
lev i
htmac
重热系数定义
级内有损失时各级理想比焓降之和与全机理想比 焓降之差，即增大的那部分比焓降与没有损失时 全机总的理想比焓降之比，称为重热系数。它永 远是一个正值，用α表示，即
ht htmac htmac
影响重热系数的因素
10
a（％）
pc pc' pc
压力损失经验公式
排汽管中汽流速度
pc
cex
2
100
pc
N:100~120m/s;B:40~60m/s
排汽管阻力系数，0.05~0.1
补偿措施 排汽管做成扩压形状，将排汽动能转换为静压。 扩压管形式： （1）先扩压后转向 （2）先转向后扩压
衡量排汽管好坏的指标
M<0.3时，可以将蒸汽视为不可压缩流体，对其进出口建立 能量平衡方程：
二、重热现象和重热系数
重热现象的描述
在水蒸气的h-s图上等压线是沿着比熵增大的方向逐 渐扩张的，也就是说，等压线之间的理想比焓降随 着比熵的增大而增大。这样上一级的损失（客观存 在）造成比熵的增大将使后面级的理想比焓降增大， 即上一级损失中的一小部分可以在以后各级中得到 利用，这种现象称为多级汽轮机的重热现象。
一、多级汽轮机的优点
多级汽轮机每级的焓降较小，有可能使速比设计在最佳 速比附近，同时c1小、u也小，即直径小，叶高或部分进 汽度相应增大，这些都使效率增大；
各级余速动能可以部分的被利用； 多级汽轮机可以实现回热循环和中间再热循环； 由于重热现象，多级汽轮机前面级的损失部分的被后面
各级所利用。 但是，多级汽轮机增加了轴封漏汽损失、进排汽损失和 机械损失。
8
6
4
2
0.6 0.7
lev i
0.8
0 2 4 6 8 10
z 初参数p0＝2.85MPa，t0＝400 ℃ ，排汽压力 p2＝3.9kPa
分析：
多级汽轮机各级的效率。若级效率为1，即各级没有损失， 后面的级也就无损失可利用，则重热系数α=0。级效率低， 则损失越大，后面级利用的部分也越多，α值也就越大。
电厂热力设备及运行
第三章 多级汽轮机
第三章 多级汽轮机
主要内容
多级汽轮机的优越性及其特点 进汽阻力损失和排汽阻力损失 汽轮机及其装置的评价指标 轴封及其系统 多级汽轮机的轴向推力及平衡
第一节 多级汽轮机的优越性及其特点
多级汽轮机的优点 重热现象和重热系数 多级汽轮机各段的工作特点