汽轮机第三章
汽轮机原理(第三章)
* * Gcr1 0.648 An p01 01 * * Gcr 0.648 An p0 0
式中，下标“1”为工况变动后的参数（以下 均同）。
若把蒸汽当成理想气体，利用其状态方程 P/ρ=RT，则上式可写成
Gcr1 Gcr
* * p01 01 * * p0 0 p01 T0 p0 T01
在作级的变工况估算时，通常略去动 叶顶部的间隙漏汽，这样两工况下的流量 Gcr、Gcr1又可用喷嘴的汽流参数表示，即 有
Gcr 2k 1 * k k n p0 ( ) n n * An k 1 RT0 Gcr1 2k 1 * n p01 ( * An k 1 RT01
（二）设计工况和变动工况下，级 均为亚临界状态
在此条件下，汽轮机任意一级喷嘴出口 截面的连续方程式为 G=μnAnCıtρıt 或
G [ n An 2t
1t 2ht ] 1 m 2t
方括号内的部分表示级的反动度等于零 （P1=P2）时，通过该喷嘴的流量，用G‘表 示，G’流量也可以表示为（假定初速度为零）
（二）级组前、后压力与流量的关系
第一节 喷嘴的变工况
一、渐缩喷嘴压力与流量的关系
研究喷嘴变工况，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。
（一）喷嘴初压P0*不变而背压P1变 化时
（1）当Pı>Pсr（εn>εcr）时，随着背压Pı的减 小，如图3－1所示，流量G沿CB线逐渐增加， 可按下式计算：
2 k n1 k 1 k n1
2
k 1
)
p1 n * p0
汽轮机技术监督标准规范知识题库
汽轮机技术监督标准规范知识题库第三章标准规范知识1.1名词解释1）额定蒸汽参数合同中规定的汽轮机蒸汽参数，通常包括主蒸汽、再热蒸汽、排汽、抽汽参数等。
2）节流损失由于节流作用引起的蒸汽压力下降而造成的能量损失。
3）额定功率或铭牌功率（TRL）是指在额定的主蒸汽及再热蒸汽参数、背压11.8kPa绝对压力，补给水率3％及回热系统正常投入条件下，扣除非同轴励磁、润滑及密封油泵等的功耗，供方能保证在寿命期内任何时间都能安全连续地在额定功率因数、额定氢压（氢冷发电机）下发电机端输出的功率。
4）热耗率外界输入循环的热量与输出功率之比，是热效率的倒数。
5）定压运行（contAnt-preureoperAtion）汽轮机运行时，主蒸汽压力保持基本恒定，用改变调节（汽）阀开度的方式来调整负荷。
6）滑压运行（liding-preureoperAtion）运行时用改变主蒸汽压力来改变负荷，各调节（控制）阀同步动作均保持在其全开位置上。
7）亚临界汽轮机(ubcriticAlpreureturbine)主蒸汽压力接近于临界压力（一般高于16.0MPa，又低于临界压力22.1MPa）的汽轮机。
8）超临界汽轮机（upercriticAlpreureturbine）主蒸汽压力高于临界压力（一般高于24.0MPa，低于28.0MPa）的汽轮机。
9）超超临界汽轮机（ultrAupercriticAlturbine）主蒸汽压力达到28.0MPa以上，或主蒸汽温度或/和再热蒸汽温度为593℃及以上的超临界汽轮机。
10）凝汽器热负荷（condenerduty；condenerloAd）单位时间内凝汽器中的蒸汽和疏水等传给冷却水的热量。
11）极限真空（limitingvAcuum）随着真空的提高，汽轮机功率开始不再增加时的真空。
12）除氧器定压运行（fi某edpreureoperAtionofdeAerAtor）无论机组负荷高低，除氧器压力始终维持为定值的运行方式。
第三章 汽轮机的变工况特性-第八节 汽轮机的工况因与热电联产汽轮机
第八节 汽轮机的工况因与热电联产汽轮机一、凝汽式汽轮机工况图汽轮发电机组的功率与汽耗量问的关系曲线称汽轮发电机组的工况图，也称汽耗线。
1．节流配汽凝汽式汽轮机工况图实践表明，蒸汽流量在设计值的30％ 100％范围内变化时，节流配汽凝汽式汽轮机的蒸汽流量D 与电功率el p 之间的关系如图3.8.l(a)所示，用一根直线表示，误差不超过1％。
虚线部分为小功率区域，无实际意义。
汽耗特性方程可表示为：el nl p d D D 1+= （3.8.1） 式中，nl D 是汽轮发电机组的空载汽耗，即汽轮发电机组保持空转时，为克服机械损失所消耗的蒸汽量。
nl D 一般是设计流量的3％ l0％。
机组容量越大，nl D 所占百分比越小。
1d 是汽耗微增率，是图中直线D 的斜率，表示每增加单位功率所需增加的汽耗量。
初终参数相同的同类型机组并列运行时，应让1d 较小的机组多带负荷，才能使总的汽耗量最小，这是因为机组己在运行，空载汽耗已不可避免，多带负荷所增加的汽耗量，由式 （3.8.1）可见，与汽耗微增率1d 成正比。
对节流配汽凝汽式汽轮机进行变工况核算，可得各种功率下的汽耗量D 、汽耗率d 及相对电效率el η，它们与el p 的关系曲线都画在图3.8.l （a ）中。
2．喷嘴配汽凝汽式汽轮机工况图图3.8.1（b ）所示为某喷嘴配汽凝汽式汽轮机的汽耗量D 、汽耗率d 、相对电效率el η与电功率el p 的关系阳线。
在el p 等于经济功率e el p )(时，el η最高，如点a 所示。
这时前三个调节汽门刚全开，节流损失最小，因此相应的汽耗率d 最小，蒸汽流量D 处在波浪线低谷点J 。
点b 与点c 表示前两个或第一个调节汽门全开，节流损失很小，el η较高，a ，b 之间，b ，c 之间，点a 之右侧，都相应有一个调节汽门部分开启，节流损失较大，故效率el η较低。
因此D 、el η、d 三根曲线都呈波浪形。
第三章 汽轮机的变工况.
2 2 2 p2 pg pg G G 1 1 2 2 2 2 p0 pg pg 1 G G1 2
k 1
k
背压式汽轮机非调节级焓降变化规律
由图可知：流量变化 越大，级的理想比焓 降变化也越大。流量 变化时，前面级的焓 降变化较小；后面级 的焓降变化较大。
一、与定压运行相比,滑压运行的效益主要表现在: 1）由于压力随负荷降低，蒸汽的比热减小，过热热减小。所以 过热蒸汽温度在较宽的负荷范围内都维持了稳定（例如：在40100%MCR内可维持额定温度）； 2）由于汽轮机节流损失小，高压缸排汽温度稳定（亚临界机组， 负荷从100%降低到50%MCR，高缸排汽温度只降低了60度左右， 所以再热气温也容易维持稳定）； 3）由于汽轮机节流损失小，级前后的压力比与额定负荷相比， 几乎不变；而机内蒸汽的容积流量也与额定负荷基本相同（由 于压力降低）；所以，汽机的级效率保持较高。与定压运行相 比，变压运行时，汽机的内效率提高了 ； 4）由于负荷变动过程中，汽机内金属的温度变化小（一般不大 于78度），所以，汽机金属的热应力小，负荷变动的速度不受 汽缸应力的限制； 5）机组低负荷运行时，给水的压力和流量同时降低，所以与定 压相比，能耗明显降低。
• 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 ！
第三章 汽轮机的变工况
华北电力大学，能源动力与机械工程学院
《汽轮机原理》讲稿第03章陈
4 .9MPa ，工况变动后，初压降为 p 01=7.06MPa，背压降为 p11 =4.413MPa。
试用分析法和查流量网图解法确定工况变动前后通过喷嘴的流量比系数（温 度变化忽略）。
8
第三节 级组的变动工况
p
2 01
p z21
经改写得：
10
G1 G
2 p 01 p z21 T0 2 p 0 p z2 T01
当忽略温度影响时，为 ：
G1 G
上式称为弗留格尔公式。 **
2 p 01 p z21 2 p 0 p z2
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，
根据前面所讲椭圆方程：
根据上式作图(3—2)的流量网。图中， 1、 m 、 0
1 cr 0 m 1 cr
2 0
2
三个中只要已知其中的
6
二个，则可以求得第三个。然后用温度修正。
二、缩放喷嘴的变工况及流量网（略）
二、级的变工况
2 p 01 p z21 G1 a 2 G p 0 p z2
或者
p01 G1 a p0 G
其中， a A1 ——面积变化之比。 A
13
总结、级组的变工况
（一）级组在临界工况下工作时
级组某一级处于临界状态，一般是末级首先达到临界状态，因末级设计 比焓降最大。
一，级组前、后压力和流量的关系
（一）级组中各级均未达临界工况：
级组为流量相同的若干连续几级组成，根据第二节公式，级组
汽轮机原理-第三章
2 k 1 2k * * k k p0 0 n n k 1 * * p0 0
n cr 时 G Gcr 0.648An
在流量与出口压力的关系 曲线图中，BC段近似于椭圆 曲线，则：
G G cr n cr 1 cr
G 0.648An G1 1 p G
* 0 * 0
2、喷嘴前后压力同时变化时
* * * G1 1 p01 01 1 p01 * * * G p p0 0 0 * * T0* 1 p01 G1cr p01 * * * T01 p0 Gcr p0
4 2
0 G1
8 G Q GⅢ GⅣ GⅡ I U
G 0.8G L M
V N
0.4G
J
K
喷嘴调节方式与节流调节方式的比较： 1）机组在低负荷时由于调节汽门中节流损失较大， 因此采用节流调节方式不经济，应采用喷嘴调节方式 2）采用节流调节方式，结构比较简单 为了综合节流调节和喷嘴调节的优点，担任基本 负荷的机组往往设计成在低负荷下采用喷嘴调节方式， 而在高负荷时采用节流调节方式，从而提高机组的经 济性。
2
G Gcr A G1 C Pcr P P1 P1=Pc B
1
2
2
n cr 1 1 cr
β即为彭台门系数，此时通过喷嘴的任意流量G可表示为：
G Gc 0.648 An
* * p0 0
当蒸汽的参数发生改变时，喷嘴流量为： 1、当初压不变时
' p 2）凡全开调节汽门后的喷嘴组前压力均为 0 不变；
3）四个调节汽门依次开启，没有重叠度；
汽轮机培训基础知识课件
• 叶型：叶片的基本部分，它构成汽流通道，完成能 量的转换。
– 等截面叶片：叶型沿叶高不变
– 变截面叶片：叶型沿叶高变化
• 叶根：叶片与叶轮相连接的部分。它的结构应保证 在任何运行条件下叶片都能牢靠地固定在叶轮上， 并力求制造简单，装配方便。
• （2）给水除氧的目的：除去给水中溶解的氧及其它 气体，防止热力设备及管道的腐蚀和传热恶化，保 证热力设备安全、经济运行。
• （3）给水除氧方法 – 化学除氧：仅作为辅助手段。 – 物理除氧：采用热力除氧原理
• 2、热力除氧原理
• 亨利定律：单位体积中溶于水中的气体量与水面上 该气体的分压力成正比。
3、循环水泵 作用是将冷却水加压输送至凝汽器中去冷却汽
轮机的排汽。
循环水泵多采用轴流泵。
四、给水回热加热系统
（一）回热加热器
• 回热加热器是发电厂热力过程中重要的热力辅助 设备，回热循环提高机组热经济性就是通过回热 加热器对锅炉给水进行加热，以提高给水温度来 实现的。
• 1.回热加热器型式及应用
• （1）分类
三、凝汽系统及设备
凝汽设备的主要作用 有两方面：一是在汽轮 机排汽口建立并维持高 度真空，增强蒸汽在汽 轮机内的作功能力，从 而提高循环热效率；二 是保证蒸汽凝结并供应 洁净的凝结水作为锅炉 给水。
凝汽设备的组成：凝汽器、 抽气器、凝结水泵
•
（一）凝汽器
• 凝汽器的分类：表面式和混合式
• 表面式凝汽器的结构
• 其它分类方法： – 按汽流方向分类：轴流式和辐流式 – 按用途分类：电站汽轮机、工业汽轮机、船 用汽轮机 – 按汽缸数目分类：单缸、双缸、多缸 – 按机组转轴数目分：单轴、双轴 – 按工作状况分类：固定式、移动式
汽轮机变工况
第三章第三章汽轮机的变工况chapter 3 The changing condition of Steam turbine设计工况：运行时各种参数都保持设计值。
变工况：偏离设计值的工况。
经济功率：汽轮机在设计条件下所发出的功率。
额定功率：汽轮机长期运行所能连续发出的最大功率。
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。
第一节喷嘴的变工况The changing condition of a nozzle分析：喷嘴前后参数与流量之间的变化关系一、渐缩喷嘴的变工况The changing condition of a contracting nozzle试验：调整喷嘴前后阀门，改变初压和背压，测取流量的变化。
（一）（一）初压P*0不变而背压P1变化（1）（1）εn=1，P1= P*0，G=0，a-b，d（2）（2）0＜εn＜εcr，G＜G cr，a-b1-c1，1（3）（3）εn=εcr，G=G cr，a-b2-c2，e（4）（4）ε1d＜εn＜εcr，G=G cr，a-b3-c3，3（5）（5）εn=ε1d，G=G cr，a-c4，4（6）（6）εn＜ε1d，G=G cr，a-c4-c5，5列椭圆方程：（二）（二）流量网图改变p*0可得出一系列曲线，即流量网图横坐标：ε1= p1/p*0m；纵坐标：βm=G/G 0m；参变量：ε0= p*01 /p*0mp*0m、G*0m：分别为初压最大值和与之相应的临界流量的最大值。
例1：已知：p0 =9MPa ，p01 =7.2MPa，p1 =6.3MPa，p11 =4.5MPa求：流量的变化。
解：取=9Mpa原工况：ε0= p0 /p0m =1，ε1=p1 /p0m=0.7查出：βm =G/G0m=0.94新工况：ε01= p01 /p0m =0.8，ε11=p11 /p0m=0.5查出：βm1 =0.78则：例2：已知：p0 =1MPa ，p01 =0.9MPa，p1 =0.7 MPa，p11 =0.8Mpa，t0 =320℃，t01 =305℃求：流量的变化。
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。
第三章 汽轮机的变工况特性-第二节 级与级组的变工况特性
第二节 级与级组的变工况特性在了解喷嘴与动叶的变工况特性后，就可分析级与级组的变工况特性。
一、级内压力与流量的关系分级内为临界工况与亚临界工况两种情况来讨论。
1．级内为临界工况级内的喷嘴叶栅或动叶栅两者之一的流速达到或超过临界速度，就称该工况为级的临界工况。
1)级的工况变化前后喷嘴流速均达到或超过临界值时，不论动叶中流速是否达到临界值，此级的流量与滞止初压或初压成正比，与滞止初温或初温的平方根成反比，即01001010000011T T P P T T P P G G c == （3.2.1） 若不考虑温度变化，则00100011p pp p G G C c == （3.2.2）2）级的工况变化前后喷嘴流速均未达到临界值而动叶内流速均达到或超过临界值时，只要采用动叶的相对热力参数，喷嘴变工况的结论都可用在动叶上，故1111111101010111T T P P T T p p G G c c == （3.2.3） 若不考虑温度变化，则11101111p pp p G G c c == （3.2.4）若冲动级动叶顶部采用曲径汽封，则叶顶漏汽量极小，漏汽效率近于[]491，其他情况下叶顶漏汽也不大。
为了简化，可以认为喷嘴流量等于动叶流量，这时喷嘴在设计工况和变工况下的连续方程可写成c n n G p A μ=1c n n G p A μ=由于喷嘴在设计工况和变工况下处于亚临界工况，故斜切部分没有偏转，喷嘴出口面积n A 不变。
将上两式相比后代入式(3．2．3)得1c c G G==≈对于动叶处于临界工况的凝汽式汽轮机末级是可行的，例如流量增大20％时，其误差小于0.24％。
则上式变为01010010000011T T P P T T p p G G c c == （3.2.5） 若不考虑温度变化的影响，则00100011p pp p G G c c == （3.2.6）可见级处于临界工况时，级的流量与滞止初压或初压成正比，与滞止初温或初温的平方根成反比；若不考虑温度变化，则流量只与滞止初压或初压成正比。
第三章 汽轮机的变工况
第三章汽轮机的变工况一．名词解释1、设计工况：2、节流调节：3、喷嘴调节：4、滑压调节：5、级组：二．填空题1、彭台门系数。
2、忽略初温变化，只要级在临界状态下工作，不论临界状态是发生在喷嘴中还是发生在动叶中，其流量均与成正比，而与无关。
3、当级内未达到临界状态时，通过级的流量不仅与有关，而且与参数有关。
4、级组是一些相等，不随工况而变的相邻的若干级的组合。
5、级组临界压力是指当级组中的处于临界状态时级组的。
6、级组包含的级数越多，其临界压力比越。
7、在变工况下，忽略初温变化，如果级组处于临界状态，则通过该级组的流量与。
8、弗留格尔公式的表达式是。
9、留格尔公式的应用条件是：(1) ；(2) ；(3) ；（4）。
10、当蒸汽流量增加时，对于采用喷嘴调节的凝汽式汽轮机，调节级焓降，最末级焓降，中间级焓降，汽轮机总的轴向推力，效率。
11、在工况变动时，当级的焓降减小，即速比时，级的反动度。
12、当面积比f一定，焓降Δh t变化时，反动度Ω设计值较小的级，Ω变化较。
13、如果喷嘴配汽式汽轮机各调节阀依次启闭，没有重叠度，当时，为调节级最危险工况。
14、调节级焓降是随汽轮机流量的变化而改变的。
流量增加时，部分开启阀所控制的喷嘴组焓降，全开阀所控制的喷嘴组焓降。
15、滑压调节方式分为滑压调节、滑压调节、滑压调节。
16、一般可近似认为，凝汽式汽轮机总的轴向推力与成正比变化，且时达最大值。
17、新蒸汽温度降低，整机理想焓降，各级反动度，轴向推力。
18、水冲击会造成蒸汽温度，反动度，轴向推力。
19、甩负荷时由于转速瞬时上升，速比，反动度，轴向推力。
20、动叶片结垢会造成轴向推力。
21、初终参数相同的同类型机组并列运行时，应让较小的机组多带负荷，才能使总的汽耗量最小。
22、采用喷嘴调节方式的汽轮机，在经济功率下经济性比节流调节方式。
在最大功率下经济性比节流调节方式。
23、主蒸汽压力升高时，如其它参数和调门开度不变，则进入汽轮机的蒸汽流量，机组的焓降，使机组负荷，如保持机组负荷不变，则应调速汽门。
汽轮机设备及原理第三章总结
汽轮机第三章总结
一、汽轮机的变工况：偏离设计工况的运行工况。
二、级处于临界状态时，通过级的流量与级前滞止压力或级前压力成正比，与滞止初温或初
温的平方根成反比。
三、级组：流量相等而通流面积不随工况而变化依次串联排列的若干级。
四、弗留格尔公式及凝汽式汽轮机弗留格尔公式。
五、对凝汽式汽轮机，当通过级组的流量增大时，
1）调节级：级前压力不变，级后压力↑，压比↑，理想焓降↓，反动度↑；
2）中间级：级前压力↑，级后压力↑，压比不变，理想焓降不变，反动度不变；
3）最末级：级前压力↑，级后压力不变，压比↓，理想焓降↑，反动度↓。
六、汽轮机调节方式
1）节流调节;
2）喷嘴调节：i)在部分负荷下，喷嘴调节汽轮机经济性高于节流调节汽轮机；
ii)最危险工况：不是在汽轮机的最大工况时，而是在第一个调节阀全开
而第二个调节阀将开未开时。
此时调节级内动叶受力最大，对调节级
最危险。
3）滑压调节;
4）定压调节：喷嘴调节和节流调节均属于定压调节。
七、汽耗微增率：每增加单位功率所需增加的汽耗量。
八、空载汽耗量：汽轮机空转时，用来克服摩擦阻力、鼓风损失及带动油泵等所消耗的蒸汽
量。
汽轮机原理-第三章
汽轮机原理-第三章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εn的关系可⽤流量曲线(如图3-1中曲线ABC)表⽰。
当εnεc时，其流量为(3-1) 当εn≤εc，时，其流量为(3-2) 显然，对应另⼀组初参数(p*10、ρ*01)，可得到另⼀条相似的流量曲线A1B1C1(p*01p*0)，此时通过该喷嘴的临界流量亦相应地改变为由于初参数不同的同⼀⼯质具有相同的临界压⼒⽐，故各条流量曲线的临界点B、B1…均在过原点的辐射线上，如图3-1所⽰。
汽轮机的变工况
Gc1 p0*1 T0* p01 T0 Gc p0* T0*1 p0 T01 Gc1 p0*1 p01 Gc p0* p0
2、变工况前后各级均处于亚临界状态
G1 G G1 G
p p T 2
2
01
21
0
p p T 2
2
01
0
2
p2 p2
01
21
p2 p2
0
2
第二节 级组压力与流量的关系
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，
二、喷管调节与调节级的变工况
一 喷管调节的工作特点
特点：设有调节级,
G
通过依次 0
G
开启的调节汽阀进入调节级,只
在部分开启的调节阀中存在节 流损失,始终存在部分进汽损失, 1 3
4
中间级的内功率与流量成正比,即
P iG ht r i BG
2、凝汽式汽轮机调节级 定压运行 ht kk1RT0[1(pp02)kk1]
第一阀开启至全开过程中,通流面积不变, 基h t本不变,
从h 第t 在二第阀一开阀启打后开, 至全开G1的， 过p程21中， 都pp为201 最， 大，h，t1
功率 +11.0%
调节级后压力 中间再热后压力
+11.0%
+10.2%
高压缸效率 -1.8%
分析原因：
１、呈正比变化,说明调节级或调节级前出现故障； ２、各汽门开度下功率均增加,排除汽门,可能是： 1
喷嘴腐蚀；
2 叶片断裂； 3 喷嘴弧段漏汽； 后两种情况将引起高压缸效率大大下降,但并未如 此,故可初步判定喷嘴腐蚀，
第三章 汽轮机转速控制系统
第三章胜利发电厂汽轮机转速控制系统一、转速调整的基本原理：在讨论汽轮发电机组的转速控制器，通常将汽轮发电轴系看作一个整体旋转刚体。
转子的转动方程为：J*dω/dt=M T-M G-Mƒ（1-1）式中：J：汽轮发电机组转子的转动惯量（Kg.m.s2）ω：转子的转动惯量（s-1）M T：汽轮机蒸汽转矩（N.m）M G：发电机电磁转矩（N.m）Mƒ：各种阻力矩（N.m）转动惯量对于特定的机组安装完成后，即为一常数，DEH要控制的转速n与角速度ω成正比。
ω=2πƒ=2πn/60 （1-2）式中：ƒ：频率（s-1）n：转速（r/min）根据汽轮机的工作原理知，汽轮机矩M T为：M T=4.73DH0η0e/n （1-3）其中：D：进入汽轮机的蒸汽流量（kg/n）H0：绝热焓降（kj/kg）η0：汽轮机相对效率n：转速（r/min）发电机电磁转矩M G，它主要取决于负载的特性，可表示为：M G =k1+k2.n+k3.n2 （1-4）其中：k1，k2，k3为随机变量，且均为正值。
各种阻力矩Mƒ，它与转速，真空，轴系油温等根本因素有关，可视随转速增大的随机变量。
由（1-1）可知，若由于某种原因n↑→M T↓，M G↑，Mƒ↑→dω/dt<0，n↓，n重新归到平衡位置。
这种现象属汽轮机的自平衡能力。
但其对于n的调节能力是非常有限的。
故必须借助于汽轮机调节系统。
而汽趋机的调节系统就通过增（减）气轮机的进气量（或进气参数）而改变动力距的大小，使其与阻力距的变化相平衡（即改变气轮机的功率）使其与外界负荷的变化相适应），从而保持机组转述基本不便的过程，称为汽轮机的转速调节。
从(1-3）可以看出，只要采用适当的手段控制汽轮机的D，就能改变M T，使M T始终跟随M G变化，以维持转速n即供电频率在规定范围内，满足国家对供电品质的要求。
调速系统：在调节过程中，汽轮机控制系统都是通过调节执行机构（油动机）来控制安装在进汽口上的调节汽阀来改变M T，以调节汽轮机的转速。
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
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 ∆
(汽轮机原理)第3章汽轮机非设计工况的运行特性
本章将介绍汽轮机在非设计工况下的运行特性，探讨过载运行条件下的特性 以及在部分负荷和低负荷下的问题和优化方法。
汽轮机非设计工况的概述
了解汽轮机非设计工况的基本概念和特点，探讨其对汽轮机运行性能的影响。
过载运行条件下的汽轮机特性
解释过载运行条件下汽轮机的特性和运行行为，包括效率的变化、蒸汽流量 的控制等。
介绍汽轮机超负荷运行的安全保障措施，从控制系统、控制策略和设备可靠 性等方面进行讨论。
汽轮机非设计工况运行的优化方法
探讨汽轮机在非设计工况下运行的优化方法，如参数调整、控制策略改进和节能技术应用。
ห้องสมุดไป่ตู้
汽轮机瞬态过程分析
研究汽轮机在瞬态过程中的运行特性，包括启动、停机和负荷变化的影响。
汽轮机在部分负荷下的特性
探讨汽轮机在部分负荷下的运行问题，如效率损失、蒸汽控制和振动等。
汽轮机低负荷下的运行问题
分析汽轮机在低负荷下可能遇到的问题，如过多的凝结风、高空显著经济性 等。
汽轮机超负荷运行的安全保障 措施
汽轮机原理第三章变工况例题
汽轮机原理第三章变工况例题汽轮机原理是大型旋转机械领域的一个重要分支，涉及到热力学、流体力学、材料科学等多方面的知识。
汽轮机变工况运行是指汽轮机在改变其工作参数（如蒸汽流量、蒸汽温度、蒸汽压力、转速等）的情况下运行。
这种变化可能由负荷变化、燃烧条件变化、汽轮机故障等多种因素引起。
以下是一个简单的汽轮机变工况例题：假设有一台汽轮机，其设计参数为：蒸汽流量G=100t/h，蒸汽温度T=540℃，蒸汽压力P=10MPa，汽轮机转速n=3000r/min。
现在由于负荷变化，蒸汽流量减小到80t/h，蒸汽温度升高到560℃，蒸汽压力减小到8MPa，汽轮机转速降低到2500r/min。
要求：根据这些参数的变化，分析汽轮机的性能变化，并评估其对汽轮机效率和安全性的影响。
解答：蒸汽流量变化的影响：当蒸汽流量减小到80t/h时，汽轮机的通流面积可能不足，导致蒸汽在汽轮机内的流动阻力增大，降低了蒸汽的做功能力。
同时，由于蒸汽流量减小，汽轮机的出力也将降低。
蒸汽温度变化的影响：当蒸汽温度升高到560℃时，蒸汽的焓值将增大，这将增加蒸汽在汽轮机内的做功能力。
然而，过高的蒸汽温度可能导致汽轮机叶片的材料性能下降，增加叶片受损的风险。
蒸汽压力变化的影响：当蒸汽压力降低到8MPa时，蒸汽在汽轮机内的膨胀比将增大，这将增加蒸汽在汽轮机内的做功能力。
然而，过低的蒸汽压力可能导致汽轮机的效率降低。
转速变化的影响：当汽轮机转速降低到2500r/min时，汽轮机的通流面积可能过大，导致蒸汽在汽轮机内的流动阻力减小，降低了蒸汽的做功能力。
同时，由于转速降低，汽轮机的出力也将降低。
综合以上分析，我们可以得出以下结论：当负荷减小、蒸汽温度升高、蒸汽压力降低时，汽轮机的做功能力将降低。
当负荷增大、蒸汽温度降低、蒸汽压力升高时，汽轮机的做功能力将提高。
在变工况运行时，应特别注意汽轮机的安全性和效率，防止因参数变化导致的性能下降和设备损坏。
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变工况：偏离设计工况的运行工况。
级在临界工况下工作：
工况变动前后喷嘴均处于临界状态：1cr cr G G ==
工况变动前后动叶均处于临界状态：1cr cr G G ==
级在亚临界工况下工作：1G
G =
级组压力与流量的关系：1G
G
=
对于凝气式汽轮机
1G G =(1)/200
[1()]1t P h RT P κκκκ-∆=--忽略温度则：0110P G G P = 流量变化级组前、级组后压力不变 变工况时各级比焓降的变化规律：(1)/200
[1(
)]1
t P h RT P κκ
κκ-∆=
-- 节流调节：进入汽轮机的蒸汽都经过一个或几个同时启闭的调节气门，然后流向第一级喷嘴。
喷嘴调节：蒸汽进入主气门后，再经过几个一次开启或关闭的调节气门。
定压调节：流量变，参数不变（节流，喷嘴） 滑压调节：流量不变，参数变（节流，喷嘴） 安全性：
初压增加：（1）若初温不变，热力过程线左移，末级叶片处蒸汽湿度增加，工作条件恶化 （2）调节剂的危险工况，即第一阀全开，第二阀未开时，因初压与流量成正比，使动叶片应力超过材料需用应力，因此初压增长较多时，需要调节级叶片强度进行核算。
初压降低：若P 保证，则G 要增加，各级前P 增加，末级焓降增加，末级易过负荷，轴向推力增加，因此初压降低较多时要限制汽轮机的出力。