大型汽轮机运行特性5-2015.

三种马刀型 S2流面计算
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叶片和级设计的改进
• 中间级叶片采用进汽边为大圆弧
• 中间级叶片采用以（可控涡设计的、三维 计算方法设计的）扭曲叶片
• 低压缸对整台机组的出力和经济性是至关
重要的，特别是末级叶片的结构与性能。
国内外的几个汽轮机制造厂均致力于研究
发展低压缸及末级叶片。
马刀型
Fra Baidu bibliotek
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• 根据国外的经验统计，改正性维修占30％，预防性维修占70 ％是从安全和经济综合考虑的一个较好的比例。
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状态检修
• 目前，国内和国外，对汽轮发电机组的检修大多数还是沿用预 防性检修
– 在我国，作为状态检修技术基础的状态监测技术尚在起步阶段。 – 国外状态监测技术虽然发展较快，但为了保证设备安全，提高设备利
接触式汽封原理
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接触式汽封产品图片
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接触式汽封产品图片
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本课程的主要内容
汽轮机的调峰运行与汽轮机热应力和寿命管理 汽轮机启停和正常运行中的几个关键问题 汽轮机几种典型运行事故 与运行特性相关的汽轮机几个典型系统及运行管理 汽轮机采用的提高经济性的先进技术 汽轮机组状态的监测和故障诊断
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无中心孔转子
* 最大应力下降50%。 * 加快冷态启动时间，缩短2小时左右。 * 提高高压缸通流效率。
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蒸汽轮机通流部分汽封
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漏汽控制
Leakage Control
减小根部漏汽量及相关的 隔板漏汽和平衡孔汽量
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蜂窝式汽封
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减少汽道中的二次流损失
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VGB汽轮机大修间隔计算方法
• 在VGB的检修导则《VGB-Rll5Me》中，EOH按下式
计算：
T T nT
eq
act
ss
式中：Teq — 等效运行小时（EOH）; Tact — 实际运行小时数； ns —— 启动次数（不分冷热态）； Ts —— 启动加权系数（20 ~ 30 h）。
以上VGB提出的对汽轮机检修间隔的计算办法过于简化。它对 不同启动状态所造成机组的不同程度的疲劳损伤未加区分。
用率，减少输出费用，却已采用了一些新的不定期预防性维修办法向 状态维修过渡。这主要表现在机组大修的间隔计算上。
• 德国大电站联合会VGB提出了汽轮机大修间隔的计算方法，他 们较早提出用“等效运行小时(EOH)”来计算大修间隔。
– VGB的检修间隔计算已采用多年并广为西欧、北美所使用。如瑞士ABB、 美国EPRI、圣地亚哥煤气电力公司均用此方法计算大修间隔。 NCEPU
大型汽轮机运行特性
主讲：付忠广教授/博导
fuzhongguang@126.com
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本课程的主要内容
汽轮机的调峰运行与汽轮机热应力和寿命管理 汽轮机启停和正常运行中的几个关键问题 汽轮机几种典型运行事故 与运行特性相关的汽轮机几个典型系统及运行管理 汽轮机采用的提高经济性的先进技术 汽轮机组状态的监测和故障诊断
• 系统的作用：
– 实时地显示机组的运行状态、系统参数，以有助于运行人员时刻保证 机组在高效下运行。
– 显示那些影响热耗率而运行人员又可控制的实时值与目标值。这种显 示有助于运行人员控制最佳热耗率，减少可控损失。
– 显示高、中、低压缸的效率、高加运行情况、给水流量的实测值、目 标值和偏差。还可显示此偏差对热耗率的影响情况。
算分析，如对初压为18MPa、25MPa及30MPa和初温、再热汽温为
540℃、565℃、600 ℃的机组，当其他参数相同，压力从亚临界18MPa 提高到超临界25MPa及以上时，热耗降低约 l.8%～ 2.0%；当初压不变
而汽温从 540℃提高至 565℃时，热耗约可降低1.3%～l.5%，如果提高
到600℃，则热耗可降低3%～3.5%。
– 目前，国内外正在对初温为700℃等级的汽轮机转子、叶片、螺栓等材
料的热强度以及转子、汽缸、管道等材料的焊接问题等方面进行科研
攻关。
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提高经济性的先进技术
子午面边界喷嘴 蜂窝式汽封
低压低直径汽封隔板
三元流场
马刀型静叶 片及隔板
•可控涡及全三维 （马刀）型反动 式叶片
• 准确模拟不同工况之间的相对变化
• 准确模拟全场参数的分布规律
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汽轮机静叶栅
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三缸与四缸机组
通流部分差异只在中压缸：
** 三缸为高中压合缸，中压单流， 通流量大。
** 四缸为高中压分缸，中压双流。
性能差异：
** 经济性四缸优于三缸 ** 三缸中压动叶用足材料的强度极限 ** 结构成本三缸低于四缸 ** 四缸启动性能更好
高效反动式可控涡及全马刀型叶型
直叶片
可控涡叶型
马刀型动静叶
• 减少静叶叶根部转折角 • 后加载 • 沿叶高等反动度分布
• 全三元理论 • 计入叶片力 • 减少二次流损失
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N-S全三元气动计算技术
• 当代计算气动力学的顶尖技术
* 边界层湍流模型的方法及数值求解
* 国际先进N-S全三元求解的水平
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状态检修的过渡时期
• 科技的发展必然使电力设备从预防性检修走向状态检修，但 这需要一段时间。
• 在这段时间里，采用以等效运行小时（EOH）计算的“不定 期预防性维修”来过渡，是一项提高电力生产安全性与经济 性的现实措施。
• 从预防性检修走向状态检修除了为防止突发性故障外，更多 的是考虑“过”修的不经济性与不安全性。但由于生产过程 中偶然性故障的不可避免，改正性维修必然存在。
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第十章 汽轮机组状态的监测和故障诊断
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• 状态监测和故障诊断是机组状态检修的基础。 • 目前各大机组虽已具有常规的监测装置，但这些常
规监测装置尚不能判别设备的趋向。为此，必须进 一步完善对汽轮机组状态的监测和故障诊断
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热参数监测及诊断系统的作用
• 系统组成：热应力计算及寿命估计、热参数监测、热耗分析 和与振动系统的分接口等几部分。
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第九章 提高汽轮机经济性 的 先进技术
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新蒸汽参数的提高
• 由热力学理论可知，提高新蒸汽参数能明显改善机组的运行经 济性，特别是提高新蒸汽压力。
– 国内外还在进一步提高新蒸汽压力以及采取二次再热。目前已相继出 现新汽压力为30～35MPa的超超临界机组投入运行。
– 提高新蒸汽的压力和温度，都是降低热耗的重要手段。 ABB进行了计