第二章 多级汽轮机-第三节 汽轮机及其装置的评价指标

第三节 汽轮机及其装置的评价指标
由于蒸汽在汽轮机中的能量转换存在着损失，蒸汽的理想比焓降m ac t h ∆不可能全部变为有用功，转换成有用功的只是实际比焓降m ac i h ∆实际比焓降m ac i h ∆小与理想比焓降m ac t h ∆。

对于没有回热抽汽、没有前后端轴封漏气和门杆漏气的纯凝汽式汽轮机，m ac t h ∆m ac i h ∆之比称为汽轮机的相对内效率，以i η表示。

m a c t
m a c
i i h h ∆∆=η （2.3.1）
实际上在汽轮机装置的整个循环中，为了使1kg 蒸汽具有理想比焓降
m ac t h ∆，需要加给1kg 热蒸汽的热量远比m ac t h ∆大的多，这主要是因为整个热力循环中存在着很大的冷源损失。

m ac i h ∆与整个热力循环中加给1kg 蒸汽的热量之比称为汽轮机的绝对内效率，以i a .η表示，则
i t c
m a c i i
a h h h ηηη='-∆=0. （2.3.2）
式中 0h ——进入汽轮机的新蒸汽比焓；
c
h '——对于纯凝汽式汽轮机为凝结水比焓，即汽轮机排汽压力下的饱和水比焓，有回热抽汽式改为末级高压加热器出口给水比焓。

t η——忽略本机组水泵耗功，且蒸汽动力装置按朗肯循环工作时的
循环热效率c
mac
t t h h h '-∆=0η。

在汽轮发电机组中，效率分为两大类：以全机理想比焓降m ac t h ∆为基准来衡量设备完善程度的效率称为相对效率；以整个循环中加给1kg 蒸汽的热量为基准来衡量的，称为绝对效率。

汽轮机的 内效率i p 为
i m a c t i
m a c
t i h G h D p ηη∆=∆=006
.3 （2.3.3）
式中，00,G D 是分别以t/h 和kg/s 为单位的汽轮机进汽流量。

汽轮机运行时，为了克服径向轴承和推力轴承的摩擦阻力，为了带动主油泵，为了带动调速器，都要消耗一些功率，这三项功率消耗之和称为汽轮机的机械损
失。

扣除机械损失后，汽轮机的轴端功率e p 要小于内功率i p ，若以m η表示汽轮机的机械效率，则
m i mac t m
i mac t m i e h G h D p p ηηηηη∆=∆==006
.3 （2.3.4）
考虑到发电机的机械损失和电气损失，发电机出线端的发电机功率el p 要小于汽轮机的轴端功率e p 。

以g η表示发电机效率，以el η表示汽轮发电机组的相对内效率，则
g m i m a c
t g
m i m a c
t g e el h G h D p p ηηηηηηη∆=∆=
=006
.3 （2.3.5）
令 g m i el ηηηη= （2.3.6） 则式（2.3.5）可写成
el mac t el
mac t el h G h D p ηη∆=∆=006
.3 （2.3.5a ）
由式（2.3.5a ）可见，el η表示1kg 蒸汽所具有的理想比焓降m ac t h ∆中有多少能量最终被转换成电能，因此，el η称为汽轮发电机组的相对电效率，它是评价汽轮发电机组工作完善程度的一个重要指标。

1kg 蒸汽理想比焓降m ac t h ∆中转换成电能的部分el mac t h η∆与整个热力循环中加给1kg 蒸汽的热量之比称为绝对电效率，以el a .η来表示，即
g
m i t el t c
el mac t el
a h h h ηηηηηηηη=='-∆=0. （2.3.7）
对于汽轮发电机组，除用绝对电效率和相对电效率表示其经济性外，还经常用每生产1Kw.h 电能所消耗的蒸汽量和热量来表示其经济性。

1kw.h 电能所消耗的蒸汽量称为汽耗率，用d 表示：
el
mac
t el h p D d η∆==
3600
10000 kg/kw.h (2.3.8) 每生产1kw.h 电能所消耗的热量称为热耗率，以q 表示：
el a el
mac
t c
c
h h h h h d q .003600)(3600)(ηη=∆'-='-= kj/（kw.h ） （2.3.9） 对于中间再热机组，热耗率q 为
)]()[(0
0r
r r
c
h h D D h h d q '-+'-= kj/（kw.h ） （2.3.10） 式中 0D ——汽轮机组的新蒸汽流量。

t/h ；
r D ——再热蒸汽流量，t/h ； r h ——再热蒸汽初比焓，kJ/kg ； r h '——高压缸排汽比焓，kJ/kg 。

整个发电厂的绝对效率要比汽轮发电机组的绝对电效率低，而整个发电厂的热耗率则比汽轮发电机组的热耗率高。

目前，世界各国汽轮发电机组的平均绝对电效率为30%~35%，而先进的大功率机组的绝对电效率可达40%以上。