第三章 汽轮机的变工况特性-第三节 配汽方式及其对定压运行机组便工况的影响

第三节 配汽方式及其对定压运行机组便工况的影响

汽轮机的配汽方式有节流配汽、喷嘴配汽与旁通配汽等多种，其中最常用的是节流配汽与喷嘴配汽两种。旁通配汽主要用在船、舰汽轮机上，故这里不作介绍。下面先介绍配汽方式，然后介绍配汽方式对定压运行机组交工况的影响。

一、节流配汽

进入汽轮机的所有蒸汽都通过一个调节汽门(在大容量机组上，为避免这个汽门尺寸太大，可通过几个同时启闭的汽门)，然后流进汽轮机，如图3．3．1(a)所示。最大负荷时，调节汽门全开，蒸汽流量最大，全机扣除进汽机构节流损失后的理想比治降)('∆mac t h (见图3.3.1b)最大，故功率最大。部分负荷时，调节汽门关小，因蒸汽流量减小，且蒸汽受到节流，全机扣除进汽机构节流损失后的理想

比治降减为)(''∆mac t h 故功率减小。图3．3．1(b)中0

p '表示调节汽门全开时第一级级前压力，0

p ''表示调节汽门部分开启时第一级级前压力。

节流配汽汽轮机定压运行时的主要缺点是，低负荷时调节汽门中节流损失较大，使扣除进汽机构节流损失后的理想比焓降减小得较多。通常用节流效率th η表示节流损失对汽轮机经济件的影响：

mac

t

mac t th h h ∆'

'∆=)(η （3.3.1） 根据第二章全机相对内效率i η的定义，可得

th i mac

t mac t mac t mac i mac t mac i i h h h h h h ηηη'=∆'

'∆''∆''∆=∆''∆=)()()()( （3.3.2） 式中，)()(''∆'

'∆='mac

t mac i i h h η，指未包括进汽机构的通流部分相对内效率，对再热机组m ac t h ∆、)(''∆mac t h 、)(''∆mac i h 均为高中低压缸比焓降之和。

节流效率是蒸汽初终参数和流量的函数。图3.3.2是初压0p ＝12.75MPa ，初温0t ＝565℃时，节流效率th η与背压g p 、流量比G G /1的关系曲线。只要求出

G G /1下的0P ''，若是再热机组尚需知道再热压力

1r p 、再热压损1r p ∆与再热温度r t ，就可查水蒸汽图表求出th η。由图可见，在同一背压下，蒸汽流量比设计值小得越多，调节汽门中的节流越大，节流效率越低。在同一流量下，背压越高，节流效率越低。因此，全饥理想比焓降较小的背压式汽轮机，不宜

采用节值配汽。背压很低的凝汽式汽轮机，即使流量下降较多，节流效率仍降得根少。

与喷嘴配汽相比，节流配汽的优点是：没有调节级，结构比较简单，造成本较低；定压运行流量变化时，各级温度变化较小，对负荷变化适应性较好。

现代大型节流配汽汽轮机若是滑压运行则既可用于承担基本负荷，

也可用于

调峰；若定压运行，则只宜承担基本负荷。

二、喷嘴配汽

喷嘴配汽如图3．3．3所示，汽轮机第一级是调节级，调节级分为几个喷嘴组，蒸汽经过全开自动主汽门l后，再经过依次开启的几个调节汽门2，通向调节级。通常一个调节汽门控制一个喷嘴组，喷嘴组一般有3—6组。当负荷很小时，只有一个调节汽门开启，也就是只有第一喷嘴组进汽，部分进汽度最小；负荷增大而第一调节汽门接近全开时，打开第二调节汽门，第二喷嘴组才进汽，部分进汽度增大，依次类推。因此，部分负荷时，只有那个部分开启的调节汽门中的蒸汽节流较大，而其余全开汽门中的蒸汽节流已减到最小，故定压运行时的喷嘴配汽与节流配汽相比，节流损失较少，效率较高。这是喷嘴配汽的主要优点。

由于各喷嘴组间有间壁(或距离)3，如图3.3.3(b)所示，因此，即使各调节汽门均已全开，调节级仍是部分进汽，也就是说在最大功率下调节级仍有部分进汽损失，而且调节级的直径比第一非调节级大，调节级的余速不能被利用。而对于节流配汽，除容量根小者外，第一级就做成全周进汽，没有部分进汽损失，而且第一级的余速可被第二级利用。因此，在额定功率下，喷嘴配汽汽轮机的效率比节流配汽稍低。

喷嘴配汽的主要缺点是，定压运行时调节级汽室及各高压级在变工况下湿度变化都较大，从而引起较大的热应力，这常成为限制这种汽轮机迅速改变负荷的主要因素。

喷嘴配汽汽轮机不论定压运行还是滑压运行，既可承担基本负荷，又可用于调峰。定压运行的背压式和调节抽汽式汽轮机宜采用喷嘴配汽方式，以减少节流损失。

设调节级为四个喷嘴组，图3.3.4所示是第I 、II 调节汽门全开，第III 调节汽门部分开启，第IV 调节汽门关闭时的调节级热力过程线。初压为0p 的新蒸汽

流经自动主汽门和两个全开调节汽门后，压力降到'

0p ，调节级后压力为2p ，第

I 、II 两喷嘴组和动叶的理想比焓降相等，即12t t t h h h ∆=∆=∆，有效比焓降也相等，

即12t t h h ∆=∆，动叶后比焓为'2h ；流经部分开启的第III 调节汽门的蒸汽，其节流较大，第III 喷嘴组前压力降为''0p 理想比焓降较小，为3t h ∆，有效比熔降为3t h ∆，动叶后比焓较高，为''2h 。由于调节级后的环形空间是相通的，级后压力2p 相同，

故两股初压不同的汽流在调节级中同样膨胀到2p ，在调节级汽室中混合后，流入第一非调节级。为使这两股汽流混合均匀，调节级汽室容积较大，且调节级直径大于非调节级第一级直径。不利用余速，以免汽流在末混合之前进入第一非调节级使得进汽不均匀而效率下降。

两股汽流混合后的比焓2h 可用下面式子求得

()()'''

12232

12322

G G h G h G G G h G h ++=++= ()()()()13'''

12030122322

i i G G h h G h h G G h G h h G G

+-∆+-∆++==

133120i i G G G h h h G G +⎛⎫

=-∆+∆ ⎪⎝⎭

（3.3.3）

那么，调节级的相对内效率i η为

1313

02331212i i i i i t t t h h h G h G G G G G h G h G h G G

ηηη-∆∆++==+=+∆∆∆ （3.3.4）