第五章§4凝汽式汽轮机的工况图

临界压力是流量的函数。
四、热耗率和功率修正
影响机组热耗率的因素很多，主要可分为三类： ①汽轮机组的性能； ②热力系统的布置，运行方式； ③运行参数。 运行参数下的热耗率修正到额定参数下 由于运行参数的影响，使热耗率增加值 qt —运行参数下试验得到的热耗率； 式中： q n —变换到额定参数下的热耗率；
浙江大学热工与动力系统研究所
Institute of Thermal Science and Power Systems
§5、蒸汽初终参数变化对汽轮机工作的影响
一、初终参数变化过大对安全性的影响
1.蒸汽初压 p0 、再热压力pr变化过大对安全性的影响 1）初温不变，初压升高过多，将使主蒸汽管道、主汽门、调节汽 门、导管及汽缸等承压部件内部应力增大。 如果调节汽门开度不变，当p0增大，使蒸汽流量增大，汽 轮机功率增大，各级叶片受力正比于流量，特别是末级的危险 性最大。 第一调节汽门刚全开而其他调节汽门关闭时，调节级动叶 受力最大。 2）初温t0不变，初压p0降低，一般不会带来危险，但是当p0降低 时，若所发功率不减小，仍要发出额定功率，那么必然使全机 蒸汽流量超过额定值。由于流量增大，将使轴向推力过大，这 也是危险的，所有当主蒸汽压力降低时，功率也相应减小。
w2t Gv2 cr Ab
临界状态下动叶出口速度为音速
w2t ws kp2 cr v2 cr p2 cr ws k G f (G ) Ab cr
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pz k RT0 1 H t p0 k 1
:（1）可直接查h-s图；（2）如近似把蒸汽看作理想气体， 则 k 1 k 1
k

H t kR pz 1 t0 k 1 p0
H H h H ri t t ri 0 t ri Pi Q t0 t0 t0 2 h h fw t0 h0 h fw t0 h0 h fw t0 0 Pi 1 H t 1 h0 1 ri t0 Pi H t t0 h0 h fw t0 ri t0
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二、初温t0变化对汽轮机功率的影响 （初压、背压不变）
H t t0
由于初温↑ 末级湿度（1- x）↓ i ↑

h0 t 0 :（1）查 h-s 图；（2）过热蒸汽，则 h h0 c pT0， 0 c p t0
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二、初压p0变化对汽轮机功率的影响 （初温、背压不变）
汽轮机内功率：
Pi DH t ri 3.6
当初压p0偏离设计值时，功率的增量（只初压变化）
Pi H t ri D Dri H t DH t ri p0 p0 p0 3.6 p0 3.6 p0 3.6 p0
k
H t T0
近似认为初温升高20℃ ~30℃ ，效率约升高1％ i 1
t0
Pi Pi t0 t0
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20 30
%
cp Pi 1 1 t0 Pi T0 h0 h fw 2000 3000 i
初压p0变化不大时，认为效率ηri不变
Pi H t ri D Dri H t p0 p0 3.6 p0 3.6 p0
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二、初压p0变化对汽轮机功率的影响 （初温、背压不变）
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§5、蒸汽初终参数被动对汽轮机工作的影响
一、初终参数变化过大对安全性的影响
2.蒸汽初温t0和再热汽温tr变化过大对安全性的影响 1） p0与pr不变， t0与tr升高，将使锅炉过热器和再热器管壁、新 蒸汽和再热蒸汽管道、高中压汽门和调节汽门、高中压缸部件 的温度都升高，产生高温蠕变，温度越高，蠕变速度越快。 2）新蒸汽温度t0和再热汽温tr降低时，影响安全的关键是汽温下 降速度，温度下降过快，温度差将增大，热应力增大，容易产 生热疲劳损坏。 另外，还需防止锅炉满水，引起汽轮机水冲击。 3.真空恶化和排汽温度过高对安全的影响 1）真空恶化和排汽温度过高，排汽缸的热膨胀将使轴承座抬起， 轴承对中被破坏而产生汽轮机强烈振动。 2）凝汽器铜管线膨胀系数大于壳体的线膨胀系数，当排汽温度升 高，容易引起铜管胀口松脱而漏水，使循环水漏入凝结水系统。 3）排汽压力过高还可能诱发末级叶片的颤振。
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一、 节流配汽凝汽式汽轮机工况图
同一台机组不同工况下，Dnl接近常数。 不同机组Dnl不同，机组容量越大，Dnl所占比重越小。
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d1 d1
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三、蒸汽量调节方式的选择
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三、蒸汽量调节方式的选择
p H t RT0 z p0 p0
k 1 k
p 1 p0 v0 z p0 p0
k 1 k
1 p0
k 1 Pi p0 v0 pz k p0 1 H t Pi p 0 p0
透平机械原理
第五章 汽轮机的变工况特性
热工与动力系统研究所
盛德仁 教授
E-mail: shengdr@zju.edu.cn
联系电话：0571-87951492，13906534086
§6、凝汽式汽轮机工况图
汽轮机工况图： 汽轮发电机组的功率与汽耗量之间的关系曲线称汽轮发电机组的工 况图，也称汽耗线。通过汽轮机变工况计算或汽轮机热力试验确定。 一、节流配汽凝汽式汽轮机工况图 汽轮机功率（发电机出线端） D0 H t r ,el
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四、热耗率和功率修正
影响机组功率的因素： ①汽轮机组的性能； ②热力系统布置，运行方式： ③运行参数。 同样，对机组功率的进行修正
Pel t Pel n Pel 式中： Pel t —运行参数下试验得到电功率 Pel n —变换到额定参数时的电功率
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四、热耗率和功率修正
Pel Pel p0 p0 q q p0 p0 q q t0 t0 Pel Pel t0 t0
Pel 3.6 3.6 Pel 3.6 D0 H t rimel H t ri Pel P m el
D0＝Dnl＋d1Pel 式中：Dnl－空载汽耗量（截距），汽轮机空转时，用来克服摩擦阻 力、鼓风损失及带动油泵等消耗的蒸汽量。一般（3～10）% D0； d1－汽耗微增率（斜率），等于每增加单位功率所需增加的汽耗量。
二、喷嘴配汽凝汽式汽轮机的工况图
汽耗量D0，相对电效率ηr,el ，汽耗率d，电功率Pel 喷嘴配汽，每个调门开启时，有明显波折状，可近似用一折线代替。 三阀全开时为设计工况，机组效率最高，热耗率最低。(经济功率)。 当 Pel Pel ,e 时， D0 d1 Pel Dnl 当 Pel Pel , e 时， D0 d1 Pel ,e Dnl d1( Pel Pel , e ) 式中： d1－汽耗微增率； Dnl－空载汽耗量； d1 －过负荷段的汽耗微增率。
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三、背压变化对功率的影响（初温、初压不变）
背压变化引起功率的变化，主要影响在末级。 假定设计工况下背压（末级动叶后压力）p2等于临界压力p2cr 。 （1）当p2 ↑，高于临界压力 p2cr（亚临界） （2）当p2 ↓，低于临界压力 p2cr（临界） （3）通用曲线 先讨论末级动叶后临界压力p2cr与流量的关系 动叶出口蒸汽相对速度w2t可以用连续方程式表示：
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二、初压p0变化对汽轮机功率的影响 （初温、背压不变）
（二）流量保持不变 • • 如果初压改变要求进入机组的流量保持不变，则必须改变调节 阀的开度。 节流配汽：流量不变，则第一级前的压力不变。初压改变使调 节阀的开度相应变化引起节流损失的变化被机组理想比焓降的 变化所补偿，故功率不会改变。 喷嘴配汽：初压改变要求流量保持不变，则必须改变最后一个 调节阀的开度。这样整机理想比焓降发生变化，由于整机理想 比焓降的变化而引起机组功率的改变。对于中间再热机组，初 压改变只会引起高压缸理想比焓降的变化（流量不变时），由 于高压缸功率只占整机功率的1/3~1/4，因此，对整机功率的影 响不大。
q q n —热耗率修正系数。 qt qn q 1 qn q q q q q q q q n q n p 0 q n to q n pr q n tr q n tfw q n pc qt q n q
Pel —由于运行参数的影响，使电功率变化量 P P P P P P Pel el el el el el el Pel n Pel n p 0 Pel n t 0 Pel n pr Pel n tr Pel n tfw Pel n pc
（一）调节阀开度不变。对于凝汽式机组，其流量与压力成正比：
D D p 0 p 0 H t ：（1）可直接查 h-s 图； p0 （2）如近似把蒸汽看作理想气体，则
k 1 k p k RT0 1 z H t p0 k 1
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二、初温t0变化对汽轮机功率的影响 （初压、背压不变）
认为锅炉吸热量不变
Q D h0 h fw / 3.6 Pi DH t ri QH t ri 3.6 h0 h fw