汽轮机的调节方式及调节级变工况参考幻灯片

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3.3汽轮机的调节方式及调节级变工况

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
四、配汽方式对定压运行机组变工况的影响：
在不同负荷下，调节级的比焓降是变化的，
节阀进入旁通级的流量，过程线为
01 线，终焓为 h 1 ，有效焓降为
h i 1 h 0 h1
；D x 为通过旁通，
阀进入旁通室的流量，压力为终焓为 px 为
hx 。
h0 ，而混合后的焓值
hx
D 1 h1 D x h 0 D1 D x

D 1 ( h 0 h i1 ) D x h 0 D
调节级的变工况先假定：（1）调节级的反动度 0 ， p 11 p 21 ；各阀无重叠度。
m
调节级的热力过程曲线
在一工况下，第一、二阀全
开 p 0 p 0 ，阀后压力为 p 0 ' ；
第三阀部分开启，阀后压力
' 为 p 0 p "0 p 0
(因有节流)
• 两全开阀的调节级热力过程曲线如0’2’，理想焓
焓值、内效率。

第三章汽轮机的变工况

负荷 -40%
给水流量调节级后中间再热压力后压力 -36% -42% -44%
高压缸效率 -1.8%
中低压缸效率 -0.4%
• 分析原因：
– 调节级后压力和中间再热后压力降低，表明蒸汽流量变小，这也由给水流量降低证实。符合公式！说明调节级后均工作正常！流量突降是调节级或调节级之前流通部分的故障导致 – 未引起振动，说明非转动部分的机械问题！ – 调节级喷嘴、动叶损坏？流量增大；调节级叶片断落？非调节级第一级喷嘴堵塞使调节级后压力升高；非调节级问题！ – 调节汽门问题？ – 调节汽门阀杆断裂会导致汽门一直处于关闭或近关闭位置。移动油动机，提起阀杆发现第一调门开大范围内流量不变！ – 阀门动作失灵→第一调节汽门阀杆断裂
• 分析原因：
– 功率增加，流量增加。调节级后各处压力增大基本正比于流量增加。符合公式！说明调节级后均工作正常！ – 根据公式：应是调节级，或调节级前a>1 – 各个调节汽门开度下降功率变大：应非调节汽门问题 – 调节级通流面积增大：喷嘴腐蚀？叶片损坏？喷嘴弧段漏气？ – 前两种高压缸效率大为降低。高压缸效率略有下降：喷嘴腐蚀！
ht1 B 1 ht
2 2 2 p2 pg pg G G 1 1 2 2 2 2 p0 pg pg 1 G G1 2
k 1

汽轮机在变工况下工作讲解

p cr （临界）流量为临界流量
（3—2）
上二式中：
* * G Gcr 0.648 An p0 0
* * p0 、 0 ——喷嘴前压力、密度； p1、 p cr ——喷嘴后压力、临界压力；
n
n
p1 = p * ——压力比； 0
A ——喷嘴出口截面积。
4
分析：对于式（3—1）
n ）有关； An 、 p0 、 0 不变时，G只与 p（（1）当 n 、 1 p1 * * 当 p1 = p0 ， n = p * =1，则 G=0；（A点）
① ②
变动工况：当外界负荷变动、蒸汽参数和转速变动，都是变动工况。
了解汽轮机在不同工况下的效率变化，以设法使效率变化不多。了解汽轮机在不同工况下受力情况，保wk.baidu.com机组安全。
2
第一节

喷嘴在变工况下的工作
渐缩喷嘴的变动工况及其流量网
缩放喷嘴的变工况及流量网（略）

3
一渐缩喷嘴的变动工况及其流量网
1 .渐缩喷嘴的流量变化
* 0
2
（3—8）
三个中只要已知其中的
7
二个，则可以求得第三个。然后用温度修正。
作业与思考题：
1、在设计工况下渐缩喷嘴前的蒸汽压力 p0 =2.16MPa，温度t 0 =3500 C ，喷嘴后的压力 p1 =0.589MPa，流量为3kg/s。 • 若流量保持为临界值，则最大背压（ ( p1 ) max ）可以为多少？ • 若要流量减少为原设计值的1/3，则在初压、初温不变时，背压p11 应增高至何值？ • 又设背压维持为0.589MPa不变，则初压p 01 应降低到何数值（假定初温不变）才能使流量为原设计值的4/7？

汽轮机的调节方式及调节级变工况解析课件

滑压运行是指在汽轮机调节级压力随负荷变化而变化的情况下，通过调节汽门开度来控制蒸汽流量和汽轮机负荷。这种运行方式适用于负荷变化较大、机组性能要求较高的场合。
负荷变化
汽轮机负荷的变化直接影响调节级变工况的稳定性和安全性。当负荷变化较大时，调节级压力和温度也会发生相应变化，需要采取措施来保证机组稳定运行。
创新实践
随着科技的不断进步，汽轮机调节方式将朝着更加智能化、自动化的方向发展，同时也会更加注重节能环保、提高经济性等方面的性能。
发展趋势
04
CHAPTER
汽轮机调节级变工况的应对策略
实时监测、提前预警
总结词
建立和完善汽轮机调节级变工况的监测系统，通过传感器、仪表等设备，实时监测汽轮机的运行状态，确保及时发现异常情况。同时，根据监测数据，利用先进的分析算法，对可能出现的调节级变工况进行提前预警，为操作人员提供足够的时间采取应对措施。
详细描述
总结词
优化控制算法、实施预防性控制策略
详细描述
针对汽轮机调节级变工况的特点，优化控制算法，提高控制精度和响应速度。采用预防性控制策略，根据监测数据的分析结果，提前调整汽轮机的运行参数，以避免调节级变工况的发生。同时，根据实际情况，制定多种应对方案，以备不时之需。
Байду номын сангаас
VS
快速响应、有效处理
详细描述

第三章汽轮机的变工况_电厂汽轮机

（b）各喷管组流量分布曲线
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3.3汽轮机的调节方式及调节级变工况
②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。 ③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。 ④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。
3.3汽轮机的调节方式及调节级变工况
3、节流后汽轮机的相对内效率
th－节流效率节流效率的大小取决于流量和蒸汽参数
节流效率曲线
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3.3汽轮机的调节方式及调节级变工况
4、节流调节的特点（1）节流调节的结构较简单、制造成本低；（2）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；（3）在部分负荷下由于节流损失，机组经济性下降。 5、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。
研究目的：不同工况下热力过程，蒸汽流量、蒸汽参
数的变化，不同调节方式对汽轮机工作的影响，保证机组安全、经济运行
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3.1喷管的变工况
一、渐缩喷管
（1）当 p1 p0 即压力比

33汽轮机的调节方式及调节级变工况

当汽轮机负荷变化时，汽流先经过全开的自动主汽门，依次开启和关闭调节阀以调节汽轮机的进汽量。
在部分负荷下，只有一个调节阀部分开启，其它全开阀门节流减到最小,效率较高。
喷嘴调节的特点：优点：定压运行时，喷嘴配汽比节流配汽节
流损失小，效率较高。缺点：喷嘴组间存在间壁，使调节级总是部
分进汽的，带有部分进汽损失且调节级的余速不能被利用（调节级后为汽室，蒸汽速度为０），因此在额定功率下，喷嘴配汽汽轮机的效率比节流配汽稍低。
应用：滑压运行——承担基本负荷，还可用于调峰；定压运行——承担基本负荷。
★旁通调节 1、旁通调节有外旁通调节和内旁通调节
外旁通调节
内旁通调节
2、旁通调节的工作原理：（1）当经济功率时，调节阀2全开，旁通阀3、4关闭。相当于节流调节；（2）当过负荷时，调节阀2全开，旁通阀部分开启。由于后几级有较大的通流面积，可以多进汽、多作功；
h0 h2 ht

G
G G
hi ht

G G
hi ht

G
G G

i

G wenku.baidu.comG
i

G ,G—,G分别为第一、二、三阀的流量；G——总流量；、、 —分别为两全开阀调节级有效焓降、焓值、
式中， i—' —通流部分的相对内效率；

汽轮机的调节方式及调节级变工况参考幻灯片课件

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；
(3)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。
6
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。
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， ①调节级焓降达最大值； ②级前后的压差最大， ③流过该喷嘴的流量亦最大； ④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。
7
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：
a、调节级的反动度 m=0，且工况变动时反动度保持不变。
b 、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

05汽轮机原理讲解

一、渐缩喷嘴压力与流量的关系
假定最大初压力为p*0.max，其对应的最大临界流量为G0.max，当喷嘴前后的蒸汽参数分别为p*0、T*0、和p1 时，则通过喷嘴的蒸汽流量G与最大流量G0.max之比可表示为：
max
G G0,m ax
G Gc
Gc G0,m ax
2
G
Gc
1
n nc 1 nc
G Gc
Gc G0,m a x
p0* p*
0,max
图3-3 渐缩喷嘴流量网图
17
二、级的变工况
当喷嘴前、后压比变化时，流经喷嘴的蒸汽流量要相应发生变化。反之，当流过喷嘴的蒸汽流量变化时，喷嘴及动叶前后的压力也要随之变化，从而引起级内各项损失、反动度、级的功率、效率、轴向推力及其他的特性的变化。研究汽轮机级的变工况特性，主要是分析级中诸参数随流量变化而变化的基本规律。
G G0,m a x
G
Gc
Gc G0,m a x
p0* p*
0,max
1 ( n nc )2 1 nc
T* 0,max T0*
13
一、渐缩喷嘴压力与流量的关系
椭圆方程：
渐缩喷嘴，临界压力比为常数：
nc
( k
2
k
) k 1
1
因此：
f (max ,0,1) 0

3.3汽轮机的调节方式及调节级变工况解读

Ω、 x1 、ηi 基本不变（凝汽式汽轮机），
但整机效率降低。
缺点：低负荷节流损失大，理想焓降减
小很多。
3、节流调节的效率
蒸汽经节流之后，蒸汽焓值不变，压力降
低（ p0 降到
i
'' p0
），节流后的内效率为：
mac '' i mac '' t mac '' t mac t
h h h h h h
阀3、4关闭。相当于节流调节；（ 2 ）当过负荷时，调节阀 2 全开，旁通阀部分开启。由于后几级有较大的通流面积，可以多进汽、多作功；
（3）过负荷时，通过旁通阀部分的蒸汽有
节流损失，旁通阀不能全开，效率有所降低；
（4）当开旁通阀时，旁通室压力升高，旁
通级焓降减小，速度比增大，功率减小，效率降低。
主汽门，依次开启和关闭调节阀以调节汽轮机的
进汽量。
在部分负荷下，只有一个调节阀部分开启，其它全开阀门节流减到最小,效率较高。
喷嘴调节的特点：优点：定压运行时，喷嘴配汽比节流配汽节流损失小，效率较高。缺点：喷嘴组间存在间壁，使调节级总是部
分进汽的，带有部分进汽损失且调节级的余速不
能被利用（调节级后为汽室，蒸汽速度为０），
mac '' 源自文库 mac t

雪慕冰--汽轮机原理及运行--第三章---汽轮机在变工况下工作

7
作业与思考题：
1、在设计工况下渐缩喷嘴前的蒸汽压力p0 =2.16MPa，温度t0 =3500C ，喷嘴后的压力 p1 =0.589MPa，流量为3kg/s。
• 若流量保持为临界值，则最大背压（ ( p1 )max ）可以为多少？ • 若要流量减少为原设计值的1/3，则在初压、初温不变时，背压p11 应增高
p
2 z1
p02
p
2 z
（3---37a）
对于凝汽式汽轮机来说，可把调节级之外的所有级看成一个级组，这样，
级组前后压力（ p0 、p z ）相差很大，则
（3—38）
G1 G
p021
p
2 z1
p01
p02
p
2 z
p0
12
二弗留格尔公式的应用条件
1. 通过同一级组各级的流量应相同；对于凝汽机组，各级回热抽汽是按一定比例，可不考虑其影响，而把除调节级之外的所有压力级看成一个级组。
同理可得
z
p021 p221 i =
p
2 01
p
2 z1
i1
所以
G1 G
2
T01 T0
p02
p
2 z
p021
p
2 z1
经改写得：
11
G1 G
p021
p
2 z1

《汽轮机变工况特性》PPT课件

G0 .64p 8 0 00 0
p 0 0 T 0 01 p 0 T 01
忽略温度变化
G G 11pp00 0011
p01 p0
三、渐缩喷嘴初压、背压与流量的关系
函数 Gf(p0,p1) 关系曲线〔流量网图〕
流量网图
流量锥
在实际计算中，大都采用图解法计算流量，即使用流量锥或是流量网图。
渐缩喷嘴初压不变时背压与流量的关系渐缩喷嘴前后参数都变化时的流量变化渐缩喷嘴初压、背压与流量的关系缩放喷嘴的变工况
一、渐缩喷嘴初压不变时背压与流量的关系
其初压及出口面积不变时，通过喷嘴的流量为：
nc时 G nA n k2 k1v p0 0 0 0 n k 2n kk 1 nc时 GG c0.64A n 8p0 0/v0 0
工况变化前后级组均为亚临界工况
斯托陀拉实验
级数—无穷大
G1 p021pg21 T0
G
p02pg2 T1
不考虑温度变化： G1 p021pg21
G
p02 pg2
弗留格尔公式
给出了亚临界工况下，级组流量与压力的关系。
初压不变时：流量与背压为椭圆关系；
背压不变时：流量与初压为双曲线关系。
三、各级的p0-G曲线
G Gcr
1pp10*pp11dd
2
11n1d1d
2

汽轮机的变工况

ຫໍສະໝຸດ Baidu
技术问答
• ②什么是调节汽阀的重叠度？为什么必须有重叠度？答：采用喷嘴调节的汽轮机，一般都有几个依次启闭的调节汽阀。前一个调节汽阀尚未全开时，提前开启另一个调节汽阀，提前开启的量就称为调节汽阀的重叠度。如果没有重叠度，阀门总升程与流量的特性线将是一条较大波折的曲线，它不能使调节系统稳定工作。
5、技术问答
• ①何为调节级？调节级最危险的工况？末级最危险的工况？答：采用喷管调节的汽轮机第一级，其通流面积随负荷的变化而变化，称为调节级。其最危险的工况:第一调节阀刚全开时的运行工况。此时流过该喷管的流量最大，调节级焓降最大，级前后的压差最大，但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。末级最危险的工况：小容积流量工况。
4、各调节方式的应用
• ①背压越高，部分负荷下的节流效率越低，表明，背压式汽轮机不宜采用节流配汽。 • ②节流调节一般用在小机组上及承担基本负荷的大机组上。 • ③滑压调节在机组启、停时使用，高负荷区滑压调节不经济。对于超临界、亚临界机组，在负荷低至25%左右采用滑压调节，热效率可改善2%~3%。
3、滑压调节、节流调节的定义
• 滑压调节：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，通过锅炉调整新蒸汽压力的方法，达到改变蒸汽量使其适应汽轮机不同负荷的要求。 • 定压调节：节流和喷嘴调节法统称为定压调节，其特点是保持主汽阀前的新蒸汽初参数不变，通过改变调节汽阀的开度来改变进汽量。

第三章3配汽方式及调节级的变工况特性4

p1 p2 m p0 p2
变工况时：
FZ1 d b lb m1 p01 p21 d b lb m1ps1
FZ 1 m1p s1 FZ m p s
1、节流配汽凝汽式汽轮机 2、喷嘴配汽凝汽式汽轮机 3、背压式机组的轴向推力变化
浙江大学热工与动力系统研究所
Institute of Thermal Science and Power Systems
§3.配汽方式及其对定压运行机组变工况的影响五、轴向推力的变化规律
（二）反动式汽轮机轴向推力的变化反动式汽轮机设计反动度大，在工况变动时，反动度变化却减小，反动级的轴向推力与级内压差成正比地变化，最大轴向推力发生在最大负荷工况时。
§3.配汽方式及其对定压运行机组变工况的影响二、喷嘴配汽
概括几点： (1)汽轮机运行时，主汽门全开。调节汽门（调节阀）则根据
负荷大小依次开启或关闭。改变调节级通流面积，进入汽轮机的蒸汽流量 G。也称顺序阀调节。 (2)各调节汽门之前压力都相同的。主汽门始终保持最大开度，节流很小。
I II III p , p , p (3)各调节汽门后，即各阀控制的喷嘴组之前的压力 0 0 0 ... 是变动的。 I II III 。当第一阀开启，取决于各阀开度大小。当全开时 p0 p0 p0 p0 II I 。其余类推。部分开启的阀受到阀体的节第二阀部分开启时，p0 p0 p0 流作用。

汽轮机原理-第三章变工况

第三章汽轮机在变工况下的工作

汽轮机的热力设计就是在已经确定初终参数、功率和转速的条件下，计算和确定蒸汽流量、级数、各级尺寸、参数和效率，得出各级和全机的热力过程线等。汽轮机在设计参数下运行称为汽轮机的设计工况。由于汽轮机各级的主要尺寸基本上是按照设计工况的要求确定的，所以一般在设计工况下汽轮机的内效率达最高值，因此设计工况也称为经济工况。

汽轮机在实际运行中，因外界负荷、蒸汽的状态参数、转速以及汽轮机本身结构的变化等，均会引起汽轮机级内各项参数以及零部件受力情况的变化，进而影响其经济性和安全性。这种偏离设计工况的运行工况叫做汽轮机的变工况。研究变工况的目的，在于分析汽轮机在不同工况下的效率、各项热经济指标以及主要零部件的受力情况。以便设法保证汽轮机在这些工况下安全、经济运行。

本章主要讨论电厂使用的等转速汽轮机在不同工况下稳态的热力特性，即讨论汽轮机负荷的变动、蒸汽参数的变化以及不同调节方式对汽轮机工作的影响。

同研究设计工况下的特性一样，分析汽轮机的变工况特性也应从构成汽轮机级的基本元件一一喷嘴和动叶开始。喷嘴和动叶虽然作用不同，但是如果对动叶以相对运动的观点进行分析，则喷嘴的变工况特性完全适用于动叶。

第一节渐缩喷嘴的变工况

研究喷嘴的变动工况，主要是分析喷嘴前后压力与流量之间的变化关系，喷嘴的这种关系是以后研究汽轮机级和整个汽轮机变工况特性的基础。喷嘴又分渐缩喷嘴和缩放喷嘴两种型式。本节主要分析渐缩喷嘴的变工况特性。

一、渐缩喷嘴的流量关系式

本书第一章已指出，对渐缩喷嘴，在定熵指数k和流量系数μn都不变的条件下，当其初参数p*0、ρ*0及出口面积A n不变时，通过喷嘴的蒸汽流量G与喷嘴前、后压力比ε