3.8汽轮机的工况图与热电联产汽轮机

Pel
htmac ⅡⅡi htmac ⅠⅠi
DⅡ
3.6
htmac ⅠⅠi
Pm
DⅠ
3.6 htmaci g
Pel
htmac
Ⅱ
Ⅱ i
htmac i
De
3.6
htmac i
Pm
34
4、一次调节抽汽式汽轮机的工况图 一次调节抽汽式汽轮机的新蒸汽、抽汽量和功率 的关系，称为该机的工况 。
35
（1）凝汽工况线 ba : De 0, DⅠ DⅡ
15
背压式汽轮机的排汽全部供热用户使用，所 以没有冷源损失，热效率最高。
背压式汽轮机的热电比可达到6～8，使整个 装置的热效率最高达到85％左右。
热电合供在热经济性方面的优越性及以较清 洁的电站大锅炉取代众多的供热用小锅炉，改善 环境卫生，在集中供热事业中得到广泛应用。
16
❖ 背压式汽轮机不能独立运行，必须与电网
1，旁通调节凝汽式汽轮机的D、d、r.el与功率（ Pel ）的关系
如图3—42所示。在设计功率时，效率最高；当旁通阀投入后效率降低。
2，汽耗特性方程：
(1）当功率小于经济功率时，
D Dnl d1Pel
(2）当功率大于经济功率时，
D Dnl d1(Pel )e d1'[Pel (Pel )e ]
30
2、一次调节抽汽式汽轮机的特点
（3）低压部分最小流量
低压段至少应流过一最小流量 Dmin ，以带走 叶轮、叶片高速旋转所产生的摩擦鼓风热量，避
免温度过高，危及安全，常是设计值的5～10% 。
（4）最大功率
低压段流过最大流量
D max
时，即使
De 0
，
机组发出额定功率， De 当很大时，全机功率将
很大，故主轴强度和发电机最大功率常按额定功
率的1.2倍设计，这就是机组允许的最大功率。
31
3、一次调节抽汽式汽轮机的功率与流量的关系
32
★
★
33
★ 式表示：
第一项先假定没有抽出 De ， De 也进入低压 段作功时的全机内功率，
第二项为抽出的 De 使低压段少发的内功率。
DⅠ
3.6 htmac ⅠⅠi g
第八节 汽轮机的工况图与
热电联产汽轮机
1
一、凝汽式汽轮机的工况图 汽轮发电机组的功率与汽耗量之间的关系称 为汽轮机的汽耗特性。 表示这种关系的数学表达式称为汽耗特性方 程式， 表示这种关系的曲线称为汽轮机的工况图 （汽耗线）。 实际汽轮机的汽耗特性可通过变工况计算或 汽轮机的热力试验确定。
2
一、凝汽式汽轮机的工况图
（1）承担基本负荷的机组：要求效率高， 多采用节流调节和单列级作调节级的喷嘴调节 方式；
（2）承担调峰负荷的机组：要求负荷适应 性好，当工况变动时效率变化不大，常选用双 列级作调节级的喷嘴调节方式。
（3）背压机：采用喷嘴调节方式。
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2、调节级焓降大小的选用 调节级焓降大小对机组经济性影响很大，功率 相同的两台机组，在设计工况下，调节级焓降大小 不同，在工况变动时，级后压力与流量的关系。 设计工况下，调节级焓降大（ ht1 ），流量减 小时焓降变化（ ht）1 小； 设计工况下，调节级焓降小（ ht1 ），流量减 小时焓降变化（ ht）1 大；
1、节流配汽凝汽式汽轮机的工况图
汽轮机产生的内功率一般可分为两部分：
一部分为考虑了发电机损失的有效功率，向外输 出；
另一部分用来克服机械损失，并不向外输出。
相应流量亦分成两部分。因此，汽轮机功率与汽 耗量之间的关系为：
D
3.6Pel
htmaci g m
3.6
htmaci'th
Pel
g
Pm
3
而汽轮机的功率可分为两部分：（1）有效功
19
为避免单靠排汽加热热水时排汽压力较高，对 于大容量机组，常采用两级加热。如图所示。
20
背压式汽轮机的排汽供进汽压力较低的凝汽式汽 轮机使用，这种叫前置式汽轮机。
背压式汽轮机的进汽量完全取决于热负荷。 热负荷中断，背压式汽轮机停止运行，发电机组 也要停止，所以宜用在终年有热负荷的地方。 热负荷季节性较强的地方宜安装调节抽汽凝汽式 汽轮机。
所需增加的汽耗量；
d1
3.6
htmaci 'th g
Dn—l —空载汽耗量，通常为（3%～10%）D0。
Dnl
3.6Pm
htmaci 'th
5
工况图 图3—39表示汽轮机 D、d、el 与功率（Pel ） 的关系：随着功率（ Pel） 的增加，流量D、效率el 增加，汽耗率dd1 减少，空 载汽耗量（ Dn）l 不变。D 近似直线。
De2
htmac 3.6
i g
Pel Pel Pe2
43
44
❖ 已知 Pel , D , D中e1,任De意2 三个，可通过工况图求第 四个。
❖ 真实的工况图中，图中的工况线是波浪形的。
45
46
作）， 控制高压调节阀和低压调节阀同时关小， 高、低压部分减小的流量相等，供热量不变； 高、低压部分减小的功率之和等于全机功率减
小值。
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2、一次调节抽汽式汽轮机的特点 （1）低压部分的设计流量与最大流量 调节抽汽量 De 0 时，高、低压段流量相等， 发额定功率，低压段达最大流量，设计流量一般 是最大流量的65%～80%。 （2）抽汽压力不可调节工况 低压段流量为设计流量时，调节汽门乙已经全 开，当流量增大时，不能再开大，只能靠增大压 力来增大流量，抽汽压力不能维持不变，这种工 况称抽汽压力不可调节工况。图3.8.5
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❖ 图3.8.9大型一次调节抽汽式汽轮机热力 系统图，采用两级热网水加热，减少高压 抽汽，增加发电量。
❖ 为了保证抽汽压力稳定，调节汽门乙节流 损失较大，降低了这种汽轮机的效率。
40
四、二次调节抽汽式汽轮机
D 甲
乙丙
D
D
41
相当于把低压段分为中低压两段，高压缸抽汽用 于生产，中压缸抽汽用于生活采暖。
小容量机组高、低压段放入一个汽缸内，调 节汽门乙制成回转隔板。
24
25
❖ 热负荷为零时，一次调节抽汽式汽轮机变为 凝汽式汽轮机，仍可满发额定功率； ❖ 有热负荷时，热电负荷都可在很大负荷范围 内自由变动，互不影响，但是由于有冷源损失， 热效率低于背压式汽轮机，即降低经济性换来 了灵活性。
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1、一次调节抽汽式汽轮机热电负荷的调节 该汽轮机的热、电负荷调节既要保证电负荷 能自由变动，又要保证热负荷能自由变动， 高压调节阀、低压调节阀受汽轮机调节系统 控制（既受调速器和调压器控制）。 现举例说明如下：
（4）最小凝汽量工况线
cd
:
D
D m in
D
d Pel
htmac htmac
i
iD m inFra bibliotekDnl
d Pel D Dnl
37
(5）等凝汽量工况线
与cd线平行，D 常数
D
d1Pel
htmac htmac
i
i
D
Dnl
d Pel B Dnl
实际上背压工况线cd是等凝汽量工况线中 D 的0
9
❖ 具有旁通的节流调节，因这种调节方式是当汽 轮机功率在设计值以下采用节流调节，当功率 超过设计值时，部分新蒸汽通过旁通调节汽阀 节流后直接进入汽轮机中间级，以增大流量。
❖ 因此，在经济功率下，经济性比其它各种调节 方式好，但在大于经济功率或在较低负荷下， 其效率较低。
10
11
蒸汽量调节方式的比较和选择： 1、调节方式的选择：
并列运行？？？
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背压式汽轮机的调节汽门开度主要由排汽管 调压器的压力信号控制，可维持排汽压力基本 不变，保证供热质量。
背压式汽轮机发电功率是当时热负荷的函数。 并网运行时，满足热负荷要求，电负荷由纯 发电机组承担。 单机运行时，满足电负荷要求，热负荷由锅 炉经减温减压供给。
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❖ 背压式汽轮机工况图 也近似以一根折线代表。 ❖ 由于同样参数下背压 式汽轮机的全机理想比 焓降小于凝汽式汽轮机 的，所以其汽耗率、空 载汽耗都比凝汽式汽轮 机的大。
1.二次调节抽汽式汽轮机的热电负荷调节 De1, De2 ,不变，关Pel小减甲小乙。丙。
Pel , De2 ,不变，甲D关e1小减，小乙。丙开大。
42
2.二次调节抽汽式汽轮机的工况图
Pe'l
D
htmaci
3.6
De1
htmac
i
De1
3.6
htmac
i
Pm
g
De2 0
Pe2
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❖ 电负荷不变、热负荷减小时， 抽汽量减小，供热压力升高，调压器动作， 控制高压调节阀关小而低压调节阀开大， 使高压部分少发的功率等于低压段多发的功率，
全机功率不变； 高压部分减小的流量加上低压部分增大的流量
等于减小的抽汽量。
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❖ 热负荷不变、电负荷减小时 汽轮机转速升高，调节系统动作（调速器动
特例。 hk线与两a线g线之间，
，D为 D抽d ,汽Pe 压 P力ed 不可
调节区，ag线是最大凝汽量
工况线。
D max
38
6) 调节汽门甲全开时的最大进汽量工况线。
ef
:
D max
7）最大功率工况线 gf
总结： 一次调节抽汽式汽轮机的工况图为：
abcee所f g围a 成的封闭面积。
一次调节抽汽式汽轮机工况图的利用. 知道 D , D , D其e , P中el 的任意两个，就可知道其他两 个参数。
率
Peg；l （2）克服机械损失耗功
；Pm
而汽轮机的内效率 等i 于汽轮机通流部分的
内效率 与i调 节阀节流效率 的乘th积
（ i i ）th。
当负荷变化不大时，可认为效率
、
i
、i
th
近似不变。另外，当转速一定时，机械损失 Pm为
常数，则上式可写出：
D d1Pel Dnl
4
式中， d1——汽耗微增率，即每增加单位功率
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背压式汽轮机的结构特点： 1、背压机不需要凝汽设备和回热系统。 2、蒸汽和转速相同条件下，背压机比凝汽式机 级数少得多，故结构简单紧凑。 3、背压较大，用节流阀效率低，一般采用喷嘴 调节法。
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三、一次调节抽汽式汽轮机
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机组由高压段和低压段组成，高压段后蒸汽 分成两股，一股供热用户，此处设有调压器保 证供热压力不变，一股进入低压段，作功后进 入凝汽器。
7
汽耗特性方程： 当功率小于经济功率时，
D Dnl d1Pel
当功率大于经济功率时，
D Dnl d1 Pel e d1' Pel Pel e
式中:
—d1— 过负荷时的汽耗微增率。
当 (大Pel于)e 额定负荷 时， 下降，ri > 。d1 d1
8
三，旁通调节凝汽式汽轮机的工况图：
初终参数相同的同类型机组并列运行时，应让d较小的机组 多带负荷，才能使总的汽耗量最小。
6
2、喷嘴调节凝汽式汽轮机的工况图： 如图所示。由于喷嘴调节汽轮机的效率曲线呈波折形，所以汽 耗率和电效率曲线也呈波折形。由于重叠度的原因，汽耗量与 功率的关系近似为一直线（ABC）。其中B点对应额定负荷， BC为过负荷。
DⅠ
3.6 htmaci g
Pel
3.6
htmaci
Pm
d1 Pel
Dnl
Dnl
3.6
htmaci g
Pm g
d1Pmg
（2）等抽汽工况线 与ba线平行， De 常数
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（3）背压工况线 cd : De D , D 0
htmac htmac ,所以d d, Dnl Dnl
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* 承担基本负荷的机组，运行时，负荷变化不 大，则调节级焓降应取小些，以求较高的效率；
* 承担调峰负荷的机组，运行时，负荷变化大， 则调节级焓降应取大些（双列级），使之在工况 变动时，调节级焓降变化不大，效率变化不大。
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二、背压式汽轮机 即发电又供热的汽轮机称为热电式汽轮机或供 热式汽轮机。 供热式汽轮机分为背压式、调节抽汽式和调节 抽汽背压式三种。常用的是前两种。