汽轮机原理-5-4凝汽式汽轮机的工况图
第五章§4凝汽式汽轮机的工况图
p H t RT0 z p0 p0
k 1 k
p 1 p0 v0 z p0 p0
k 1 k
1 p0
k 1 Pi p0 v0 pz k p0 1 H t Pi p 0 p0
k
H t T0
近似认为初温升高20℃ ~30℃ ，效率约升高1％ i 1
t0
Pi Pi t0 t0
浙江大学热工与动力系统研究所
20 30
%
cp Pi 1 1 t0 Pi T0 h0 h fw 2000 3000 i
浙江大学热工与动力系统研究所
Institute of Thermal Science and Power Systems
•
二、初温t0变化对汽轮机功率的影响 （初压、背压不变）
认为锅炉吸热量不变
Q D h0 h fw / 3.6 Pi DH t ri QH t ri 3.6 h0 h fw
q q n —热耗率修正系数。 qt qn q 1 qn q q q q q q q q n q n p 0 q n to q n pr q n tr q n tfw q n pc qt q n q
透平机械原理
第五章 汽轮机的变工况特性
热工与动力系统研究所
盛德仁 教授
E-mail: shengdr@
联系电话：0571-87951492，13906534086
§6、凝汽式汽轮机工况图
汽轮机工况图： 汽轮发电机组的功率与汽耗量之间的关系曲线称汽轮发电机组的工 况图，也称汽耗线。通过汽轮机变工况计算或汽轮机热力试验确定。 一、节流配汽凝汽式汽轮机工况图 汽轮机功率（发电机出线端） D0 H t r ,el
3.8汽轮机的工况图与热电联产汽轮机
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。
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
21
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。
22
三、一次调节抽汽式汽轮机
23
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。
汽轮机原理-凝汽器共45页
汽轮机原理-凝汽器
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真பைடு நூலகம் 勇敢的 人才能 所向披 靡。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
凝汽式汽轮机工作原理
凝汽式汽轮机工作原理
凝汽式汽轮机是一种常见的发电设备，其工作原理是利用蒸汽的能量驱动涡轮转动，从而驱动发电机发电。
凝汽式汽轮机的工作原理相对简单，但其内部结构和工作过程却十分复杂。
下面将详细介绍凝汽式汽轮机的工作原理。
首先，凝汽式汽轮机的工作原理基于热力学循环。
在汽轮机内部，蒸汽被加热至高温高压状态，然后通过喷嘴进入涡轮，蒸汽的高速流动驱动了涡轮的转动。
涡轮转动的动能被传递给发电机，从而产生电能。
在传递动能的过程中，蒸汽的温度和压力逐渐降低，最终蒸汽被排放到凝汽器中。
其次，凝汽式汽轮机的工作原理还涉及到凝汽器的作用。
凝汽器是用来冷却排放的低压低温蒸汽的装置，其主要作用是将蒸汽冷凝成水，并将水重新送入锅炉中进行循环利用。
通过凝汽器的作用，凝汽式汽轮机实现了蒸汽的循环利用，提高了能源利用效率。
此外，凝汽式汽轮机还包括锅炉和汽轮机两大部分。
锅炉是将水加热成蒸汽的设备，而汽轮机则是利用蒸汽的能量进行工作的设备。
在整个工作过程中，锅炉和汽轮机密切配合，实现了能量的转换和利用。
在凝汽式汽轮机的工作过程中，需要注意蒸汽的温度和压力控制，以及涡轮的转速控制。
这些参数的控制对于汽轮机的安全运行和高效工作至关重要。
总的来说，凝汽式汽轮机的工作原理是基于蒸汽的能量转换和利用，通过热力学循环实现了能源的转换和发电。
凝汽式汽轮机在发电领域具有重要的应用价值，其工作原理的理解对于提高能源利用效率和保障设备安全运行具有重要意义。
汽轮机的工作原理和结构-附图
汽轮机工作原理和结构一、汽轮机工作原理汽轮机是将蒸汽的热能转换成机械能的蜗轮式机械。
在汽轮机中，蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变为动能。
如图1所示。
高速汽流流经动叶片3时，由于汽流方向改变,产生了对叶片的冲动力，推动叶轮2旋转做功，将蒸汽的动能变成轴旋转的机械能。
图1 冲动式汽轮机工作原理图1-轴；2—叶轮；3-动叶片；4-喷嘴二、汽轮机结构汽轮机主要由转动部分(转子）和固定部分(静体或静子）组成。
转动部分包括叶栅、叶轮或转子、主轴和联轴器及紧固件等旋转部件。
固定部件包括气缸、蒸汽室、喷嘴室、隔板、隔板套（或静叶持环）、汽封、轴承、轴承座、机座、滑销系统以及有关紧固零件等。
套装转子的结构如图2所示。
套装转子的叶轮、轴封套、联轴器等部件和主轴是分别制造的，然后将它们热套（过盈配合）在主轴上,并用键传递力矩。
图2 套装转子结构1—油封环2-油封套3—轴4—动叶槽5—叶轮6-平衡槽汽轮机主要用途是在热力发电厂中做带动发电机的原动机。
为了保证汽轮机正常工作，需配置必要的附属设备，如管道、阀门、凝汽器等,汽轮机及其附属设备的组合称为汽轮机设备。
图3为汽轮机设备组成图。
来自蒸汽发生器的高温高压蒸汽经主汽阀、调节阀进入汽轮机。
由于汽轮机排汽口的压力大大低于进汽压力，蒸汽在这个压差作用下向排汽口流动，其压力和温度逐渐降低，部分热能转换为汽轮机转子旋转的机械能.做完功的蒸汽称为乏汽,从排汽口排入凝汽器，在较低的温度下凝结成水,此凝结水由凝结水泵抽出送经蒸汽发生器构成封闭的热力循环。
为了吸收乏汽在凝汽器放出的凝结热，并保护较低的凝结温度，必须用循环水泵不断地向凝汽器供应冷却水。
由于汽轮机的尾部和凝汽器不能绝对密封，其内部压力又低于外界大气压，因而会有空气漏入，最终进入凝汽器的壳侧。
若任空气在凝汽器内积累，凝汽器内压力必然会升高,导致乏汽压力升高，减少蒸汽对汽轮机做的有用功，同时积累的空气还会带来乏汽凝结放热的恶化，这两者都会导致热循环效率的下降，因而必须将凝汽器壳侧的空气抽出.凝汽设备由凝汽器、凝结水泵、循环水泵和抽气器组成，它的作用是建立并保持凝汽器的真空，以使汽轮机保持较低的排汽压力，同时回收凝结水循环使用，以减少热损失，提高汽轮机设备运行的经济性。
汽轮机的工作原理和结构-附图
汽輪機工作原理和結構一、汽輪機工作原理汽輪機是將蒸汽の熱能轉換成機械能の蝸輪式機械。
在汽輪機中，蒸汽在噴嘴中發生膨脹，壓力降低，速度增加，熱能轉變為動能。
如圖1所示。
高速汽流流經動葉片3時，由於汽流方向改變，產生了對葉片の衝動力，推動葉輪2旋轉做功，將蒸汽の動能變成軸旋轉の機械能。
圖1 衝動式汽輪機工作原理圖1-軸；2-葉輪；3-動葉片；4-噴嘴二、汽輪機結構汽輪機主要由轉動部分(轉子)和固定部分(靜體或靜子)組成。
轉動部分包括葉柵、葉輪或轉子、主軸和聯軸器及緊固件等旋轉部件。
固定部件包括氣缸、蒸汽室、噴嘴室、隔板、隔板套(或靜葉持環)、汽封、軸承、軸承座、機座、滑銷系統以及有關緊固零件等。
套裝轉子の結構如圖2所示。
套裝轉子の葉輪、軸封套、聯軸器等部件和主軸是分別製造の，然後將它們熱套(過盈配合)在主軸上，並用鍵傳遞力矩。
圖2 套裝轉子結構1-油封環2-油封套3-軸4-動葉槽5-葉輪6-平衡槽汽輪機主要用途是在熱力發電廠中做帶動發電機の原動機。
為了保證汽輪機正常工作，需配置必要の附屬設備，如管道、閥門、凝汽器等，汽輪機及其附屬設備の組合稱為汽輪機設備。
圖3為汽輪機設備組成圖。
來自蒸汽發生器の高溫高壓蒸汽經主汽閥、調節閥進入汽輪機。
由於汽輪機排汽口の壓力大大低於進汽壓力，蒸汽在這個壓差作用下向排汽口流動，其壓力和溫度逐漸降低，部分熱能轉換為汽輪機轉子旋轉の機械能。
做完功の蒸汽稱為乏汽，從排汽口排入凝汽器，在較低の溫度下凝結成水，此凝結水由凝結水泵抽出送經蒸汽發生器構成封閉の熱力迴圈。
為了吸收乏汽在凝汽器放出の凝結熱，並保護較低の凝結溫度，必須用迴圈水泵不斷地向凝汽器供應冷卻水。
由於汽輪機の尾部和凝汽器不能絕對密封，其內部壓力又低於外界大氣壓，因而會有空氣漏入，最終進入凝汽器の殼側。
若任空氣在凝汽器內積累，凝汽器內壓力必然會升高，導致乏汽壓力升高，減少蒸汽對汽輪機做の有用功，同時積累の空氣還會帶來乏汽凝結放熱の惡化，這兩者都會導致熱迴圈效率の下降，因而必須將凝汽器殼側の空氣抽出。
《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；
汽轮机工作原理及结构PPT课件
单级冲动式汽轮机
左图所示：蒸汽 在喷嘴中发生膨胀，压 力由p0降至p1，流速 从c0增至c1，将蒸汽 的热能转变为动能。蒸 汽进入动叶栅后，改变 流动方向，产生了冲动 作用力使叶轮旋转作功， 将蒸汽动能转变为转子 的机械能。蒸汽离开动 叶栅的速度降至c2。 由于蒸汽在动叶栅中不 膨胀，所以动叶栅前后 压力相等，即p1=p2。
蒸汽热能
动能
第4页/共39页
机械能
冲动式汽轮机工作原理
蒸汽在喷嘴中发生膨胀， 压力降低，速度增加， 热能转变为动能。高速 汽流流经动叶片3时， 由于汽流方向改变，产 生了对叶片的冲动力， 推动叶轮2旋转作功， 将蒸汽的动能变成叶轮 轴旋转的机械能。这种 利用冲动力作功的原理， 称为冲动作用原理。
第8页/共39页
反动作用原理
蒸汽的热能转变为动能的 过程，不仅在喷嘴中发生，而 且在动叶片中也同样发生的汽 轮机，叫做反动式汽轮机。
在反动式汽轮机中，蒸汽 不但在喷嘴（静叶栅）中产生 膨胀，压力由p0降至p1，速度 由c0增至c1，高速汽流对动叶 产生一个冲动力；而且在动叶 栅中也膨胀，压力由p1降至p2， 速度由动叶进口相对速度w1增 至动叶出口相对速度w2,汽流 必然对动叶产生一个由于加速 而引起的反动力，使转子在蒸 汽冲动力和反动力的共同作用 下旋转作功。
第6页/共39页
双列汽轮机工作原理
第7页/共39页
多级冲动式汽轮机
左图所示为一种具有三 个冲动级的多级冲动式汽轮 机。整个汽轮机的比焓降分 别由三个冲动级加以利用。 蒸汽进入汽缸后，在第一级 喷嘴2中发生膨胀，压力由 p0降至p1，汽流速度由co 增至c1，然后进入第一级动 叶栅3中作功,作功后流出动 叶栅的汽流速度降至c2，由 于蒸汽在动叶栅中不发生膨 胀，动叶栅后的压力（即第 一级后压力）即等于喷嘴后 的压力p1，从第一级流出的 蒸汽，再依次进入其后的两 级并重复上述作功过程，最 后从排汽管中排出。
汽轮机原理课件
41
4、凝汽器的真空与传热
p110
凝汽器内的蒸汽凝结空间是汽水两相共存的，其 压力就是该蒸汽凝结温度下的饱和压力。
42
4、凝汽器的真空与传热
p111
43
4、凝汽器的真空与传热
p114
解：
q t s t w1 t t t w1 t Cm
qD 2220 100 t w1 t 18 6 CW 4.187 5000
p92,94
汽轮机
轴承
支持轴承 推力轴承 超速保护装置（危急保安器） 轴向位移保护装置 低油压保护装置
14
盘车装置 保护装置
3、提高单机最大功率的途径
p94
提高新汽参数； 采用高强度、低密度材料； 采用低转速； 增加汽轮机的排汽口。
15
4、汽轮机装置的评价指标
（一）相对内效率 指1kg蒸汽在该工作单元中所转 换成的有效功W与所消耗的理想焓降 H之比。
26
5、汽轮机的分类及选用
p102
以实际热负荷来确定供热式汽轮机组的容量 和热电厂的规模，根据热负荷的变化特性来 选择供热式机组的形式。 常年热负荷比较稳定的，可选用背压式汽轮 机或抽汽背压式汽轮机，热负荷波动幅度较 大的可选用抽汽凝汽式汽轮机。 选用背压式机组，特别强调必须具有常年持 续稳定的热负荷，区域性热电厂的第一台机 组不宜设置背压式汽轮机，以免因热负荷不 足而不能正常投运。
45
5、真空除氧
p111
从原理上说，凝汽器天生就具有除氧能 力，因为当凝结水处于沸腾状态时，水 中其他气体的分压力趋于零，就从水中 析出，但当凝结水处于过冷状态时，其 他气体又会重新溶入水中，所以凝汽器 的“天然除氧能力”是有限的。
汽轮机ppt课件
级，后几级为反动级。近代常用的汽轮机，实际上用的大部分都是带反
动度的冲动式汽轮机，动叶片中也有汽流膨胀，但比在喷嘴中膨胀的程
度小些。
反动度是指蒸汽在汽轮机动叶片中膨胀的程度，反动度常用ρ来表示。
31
纯冲动级的ρ=0，意思是指蒸汽只在喷嘴中膨胀。反动级的ρ=0.5，意思 是指蒸汽的膨胀有一半在喷嘴中进行。带反动度的冲动级0＜ρ＜0.5。带 有不大反动度的冲动级使用最为广泛，它可以提高冲动式汽轮机的效率 。
（2）国外
上海汽轮机厂
美国：GE、WH
哈尔滨汽轮机厂
德国：KWU（SIEMENS）
– 125、300、600、1000 – 200、300、600、1000 东方汽轮机厂
– 200、300、600、1000
瑞士：BBC、ABB 法国：ALSTHOM 日本：MHI、TOS、HIT
北京重型电机厂
44
冲动级：当汽流通过动叶通道时，由于受到动叶通道形状的限制而弯曲被迫改变方 向，因而产生离心力，离心力作用于叶片上，被称为冲动力。这时蒸汽在汽轮机的 级所作的机械功等于蒸汽微团流进、流出动叶通道时其动能的变化量。而这种级称 为冲动级。
45
反动级：当汽流通过动叶通道时，一方面要改变方向，同时还要膨胀加速，前 者会对叶片产生一个冲动力，后者会对叶片产生一个反作用力，即反动力。蒸 汽通过这种级，两种力同时作功。通常称这种级为反动级。
37
凝汽式汽轮机低压部分的动叶片通常采用自由状态的扭曲和变截面的叶片。
38
轴向力产生的原因 一般情况下，汽轮机转子的轴向推力主要来源于蒸汽作用于动叶片上 的轴向分力、动叶片和叶轮的前后压差、轴变径产生的压差等。
图解汽轮发电机组工作原理及结构
2021/5/9
28
火力发电厂的几个基本概念
1.饱和水：指在一定条件时，水不能再溶解某种物 质而达到此物质的饱和状态，但此饱和水还可以溶 解其他物质，里面物质的溶解度并不会互相影响。 2.饱和蒸汽：当液体在有限的密闭空间中蒸发时 单 位时间内进入空间的分子数目与返回液体中的分子 数目相等时，则蒸发与凝结处于动平衡状态。 3.过热蒸汽：就是在一定压力下，蒸汽达到饱和温 度，继续吸热，温度超过饱和温度。
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喷嘴
2021/5/9
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隔板
2021/5/9
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汽轮机喷嘴和喷嘴室
2021/5/9
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隔板和下汽缸组装
2021/5/9
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轴承（轴瓦）
汽轮机的轴承有径向支持轴承和轴向推 力轴承两种。
1.径向支持承轴：支持转子重量 和离心力。 ( 固定式、自立式 、三油楔式、可倾瓦。） 2.推力承轴： 承担汽轮机转子轴向推力， 保证轴向间隙。
热核反应，相当地球燃烧19000T的标煤，太阳中可燃烧的氢为10分之1，能燃 烧100多亿年。电磁波-粒子流。地球接收的能量只占总能量的20亿分之1。
2021/5/9
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4.核能发电：利用铀235的核裂变，产生的 能量，进行发电。
2021/5/9
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中国核电站分布图
2021/5/9
22
原理：1个中子进入铀235原子核以后，原子就变的不稳 定，分裂成2个较小质量的原子核，这就是核裂反应， 产生很大的能量的同时，还会放出2-3个中子和其他射 线，这些中子再次进入铀235原子核，不断重复上述核 裂变反应。
CC50-8.82/0.98/0.118
汽轮机原理
一、名词解释1. 假想速比：圆周速度u与假想全级滞止理想比焓降都在喷嘴中等比熵膨胀的假想出口速度的比值。
2. 轮周损失：喷嘴损失、动叶损失、余速损失之和称为轮周损失。
3. 最佳真空：是指机组电功率增量与循环水泵所耗功率增量只差ΔP net=ΔP el-ΔP p曲线上为最大值时的真空。
4. 机组的临界工况：当机组内至少有一列叶栅（如某一级的喷嘴式动叶）的出口流速达到或超过临界速度是，称为机组的临界工况。
5. 汽轮机工况图（P-d）：汽轮机发电机组的功率与汽耗量的关系曲线称为汽轮机工况图。
6. 挠性转子：把工作转速接近或超过转子的一阶弯曲临界转速的转子视为挠性转子。
7. 调频叶片：有些叶片要求其某个主振型频率避开某类激振力频率才能安全运行。
这个叶片对这一主振型，称为调频叶片。
8. 同步器：平移调节系统静态特性曲线的装置称为9. 排汽阻力损失：排汽在排汽管中流动时，由于摩擦、涡流、转向等阻力作用而有压力降落，这部分没有做功的压降损失，称为排汽损失。
10. 二次调频：电网频率不正常时，通过平移某些机组的静态特性曲线，增加或减小这些机组功率，以恢复电网的正常频率，称为二次调频。
二、简答题1. 蒸汽在冲动式汽轮机的高、低压缸内做功过程中各有哪些损失？高压缸可能存在的级内损失有：轮周损失、叶高损失、扇形损失、漏汽损失、叶轮摩擦损失、部分进汽损失等。
叶高损失、漏汽损失、叶轮摩擦损失、部分进汽损失相对较大低压缸可能存在的级内损失有：轮周损失、叶高损失、扇形损失、漏汽损失、叶轮摩擦损失、湿汽损失等。
余速损失大，但一般可被下级利用，湿气损失大。
2. 用好、较好、差、较差、填表。
经济性安全性响应能力喷嘴配汽好差好节流配汽差较好好滑压配汽好（超临界或一定条件）较差（亚临界）好差3. 轴封系统的工作原理及作用？轴封系统指轴端轴封和与它相连的管道和附属设备。
原理：轴封系统由轴封、供汽母管及均压箱、轴封调节器、轴封加热器和轴封抽汽器等组成。
电厂热力设备及运行_汽轮机_汽轮机的运行
到 p"0 ），节流后的内效率为：
i
(h
m i
)ac
''
h mac t
(h
ma i
c)
''
(h
ma t
c)
''
(h
) mac
t
''
h mac t
' i
th
式中， i' ——通流部分的相对内效率； th ——调节阀的节流效率，为部分开启和全
开时理想焓降之比。
三、喷嘴配汽（调节）
h0
D
D D
hi
D D
hi 来自i hi ht
h0 h2 ht
D D D
hi D ht D
hi ht
D
D D
i
D D
i
四、调节级压力与流量关系
G1
p021
p
2 g1
T0
G
p02 pg2 T1
不考虑温度变化： G1 G
p021
p
2 g1
p02 pg2
弗留格尔公式
给出了亚临界工况下，级组流量与压力的关系。
初压不变时：流量与背压为椭圆关系；
背压不变时：流量与初压为双曲线关系。
三、各级的p0-G曲线
结论： 对于凝汽式汽轮机， 若所取级数较多时， 弗留格尔公式可用下 式近似：
研究意义: 对分析机组调节特性、选择运行方式、避开危险工况，保证 机组安全经济运行具有重要意义。
级内压力与流量的关系 级组压力与流量的关系 各级的p0-G曲线 压力与流量关系式的应用
第五章、汽轮机工作原理
排汽管构造：先扩压后转向；先转向后扩压。
3、导汽管和中间再热器的压力损失：连接管道，再热器和 阀门；
四、汽轮机及其装置的效率：
（一）相对效率
1、汽轮机的相对内效率： i
Hi Ht
2、汽轮机的相对有效效率（轴端效率）：
m
pe pi
e
pe pt
pe pi
pi pt
mi
3、汽轮发电机组的相对电效率：
Hale Waihona Puke G0 G01( p02 ( p012
p22) p2 12 )
T01 T0
忽略温度变化G：0 G01
称为：弗留格尔公式
( p02 p22)
(
p0
2 1
p212
)
对于凝汽式机组： G0 p0 T01 G1 p01 T0
忽略温度变化：G0 p0 G1 p01
2、变工况前后级或级组均达到了临界状态：
1 n b (1 1) c 2
六、最佳速度比：
速度比：
x1
u
c1
假想速度比：
xa
u
ca
设：
c h 2 *
a
t
1、纯冲动级：
(x1)op
cos 2
1
2、反动级： 3、复数级（速度级）
( x1)op cos 1
( x1)op
cos
4
1
ηu 与x1的关系曲线称为轮周效率曲线； 最佳速比可使余速损失最小，轮周效率最高。
故障汽轮机参数变化表（二）
流量 -17.2%
功率 -16.5%
全凝式汽轮机工作原理
全凝式汽轮机工作原理
全凝式汽轮机是一种热力发电装置，其工作原理如下：
1. 压缩，燃气通过燃气发生器（燃烧室）燃烧，产生高温高压的燃气。
燃气进入压气机，通过多级压缩，将燃气压力提高，同时温度也随之升高。
2. 燃烧，经过压缩后的燃气进入燃气发生器，在燃烧室内与燃料混合并燃烧，释放出大量的热能。
燃烧产生的高温高压燃气通过喷嘴喷出，驱动汽轮机转动。
3. 膨胀，燃气进入汽轮机后，通过高速旋转的叶片，使燃气膨胀，同时产生动能。
这些能量转化为机械能，推动汽轮机转动。
4. 发电，汽轮机的转动带动发电机旋转，通过电磁感应原理，将机械能转化为电能。
这样就实现了电能的产生。
5. 冷凝，燃气在汽轮机中膨胀后，温度下降，进入冷凝器。
冷凝器中循环的冷却水将燃气冷却，使其冷凝成液体。
这样，燃气的热能被冷却水吸收，冷却水也被加热，形成高温高压的水蒸气。
6. 回收，冷却后的水蒸气进入泵，通过泵的作用将水蒸气压力提高，然后送入锅炉。
在锅炉中，水蒸气再次加热，形成高温高压的蒸汽，重新进入汽轮机循环。
通过上述的工作原理，全凝式汽轮机能够高效地将燃料的热能转化为电能。
同时，通过冷凝和回收的过程，使燃气的热能得到充分利用，提高了能源的利用效率。
这种工作原理使得全凝式汽轮机在发电行业中得到广泛应用。
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
，
汽轮机工作原理
二、汽轮机装置在电厂中的地位 能量转换示意图
锅 化学能 (燃料)
炉 蒸汽
发电机 电能 机械能
热能
汽轮机车间图
图为位于法国 CHOOZ 的世界上第一大核电厂的 HP/IP 汽机 (1560 MW)
比利时一汽机改造项目的优化流动低压转子
美国阿拉巴马州680MW冲动式机组高压缸
三、汽轮机的发展概述
汽轮机是将蒸汽的能量转换为机械功的旋转式动力机械， 是蒸汽动力装置的主要设备之一。汽轮机是一种透平机械， 又称蒸汽透平。 公元一世纪时，亚历山大的希罗记述了利用蒸汽反作用 力而旋转的汽转球，又称为风神轮，这是最早的反动式汽轮 机的雏形；1629年意大利的布兰卡提出由一股蒸汽冲击叶片 而旋转的转轮。 19世纪末，瑞典拉瓦尔和英国帕森斯分别创制了实用的汽 轮机。拉瓦尔于1882年制成了第一台5马力(3.67千瓦)的单 级冲动式汽轮机，并解决了有关的喷嘴设计和强度设计问题。 单级冲动式汽轮机功率很小，现在已很少采用。 20世纪初，法国拉托和瑞士佐莱分别制造了多级冲动式汽 轮机。多级结构为增大汽轮机功率开拓了道路，已被广泛采 用，机组功率不断增大。帕森斯在1884年取得英国专利，制 成了第一台10马力的多级反动式汽轮机，这台汽轮机的功率 和效率在当时都占领先地位。
根据热力学原理，新蒸汽参数越高，热力循环的热效率 也越高。早期汽轮机所用新蒸汽压力和温度都较低，热效率 低于20％。随着单机功率的提高，30年代初新蒸汽压力已提 高到3～4兆帕，温度为400～450℃。随着高温材料的不断 改进，蒸汽温度逐步提高到535℃，压力也提高到6～12.5兆 帕，个别的已达16兆帕，热效率达30％以上。50年代初， 已有采用新蒸汽温度为600℃的汽轮机。以后又有新蒸汽温 度为650℃的汽轮机。 现代大型汽轮机通常采用新汽压力24兆帕，新汽温度和 再热温度为535～565℃的超临界参数,或新汽压力为16.5兆 帕、新汽温度和再热温度为535℃的亚临界参数。使用这些 汽轮机的电站热效率约为40％。 另外，汽轮机的排汽压力越低，蒸汽循环的热效率就越 高。不过排汽压力主要取决于冷却水的温度，如果采用过低 的排汽压力，就需要增大冷却水流量或增大凝汽器冷却面积， 同时末级叶片也较长。凝汽式汽轮机常用的排汽压力为 0.005～0.008兆帕。船用汽轮机组为了减轻重量，减小尺寸, 常用0.006～0.01兆帕的排汽压力。
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图中表示汽轮机D、d、 r .e l与功率
（ Pel ）的关系：随着功率（ Pel ）的增加，流量D、相对电效
率 r.el 增加，汽耗率减少，空载汽
耗量（ Dnl）不变。D- Pel
近似直线。
3
第四节 凝汽式汽轮机的工况图
二. 喷嘴调节凝汽式汽轮机的工况图
1，喷嘴调节凝汽式汽轮机的工况图
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。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。
喷嘴调节汽轮机D、d、ηr,el 与Pel的关系曲线
喷嘴调节汽轮机的近似汽 耗特性曲线
4
第四节 凝汽式汽轮机的工况图
二. 喷嘴调节凝汽式汽轮机的工况图
2，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 ) d1' [ Pel ( Pel )e ]
式中， d1' — 过负荷时的汽耗微增率。
当大于额定负荷 ( Pel )e时，
' ri
下降，
d
' 1
>
d 1。
5
第四节 凝汽式汽轮机的工况图
第四节 凝汽式汽轮机的工况图
汽轮发电机组功率与汽耗量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，这种关系曲线称
为汽轮机的工况图。
一、节流调节凝汽式ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ轮机的工况图：
1.
功率与流量的关系：
D0 D0 Dnl
3600
Htr'ith
Pel
el
Pm
三. 蒸汽量调节方式的比较和选择
1. 喷嘴调节和节流调节的比较 节流配汽方式在最大工况下具有最好的经 济性，但在设计负荷和部分负荷下经济性较 差。 喷嘴配汽方式在设计功率下的经济性比节 流配汽好，在大负荷时经济性下降。
6
第四节 凝汽式汽轮机的工况图
三. 蒸汽量调节方式的比较和选择
2. 喷嘴调节和调节阀数目的关系
而汽轮机的功率可分为两部分：（1）有效功率
Pel el
；（2）克
服机械损失耗功
Pm
；而汽轮机的内效率（
）等于汽轮机通
ri
流部分的内效率（
'）与调节阀节流效率的乘积（
ri
ri
' ri
th）.
当负荷变化不大时，可认为效率（
ri
、th
、
）近似不变。另
el
外，当转速一定时，机械损失Pm 为常数，则上式可写出： 1
调节阀的数目越多经济性越高。 调节阀数目的增加使汽轮机结构 复杂，制造成本增加。 现代大型汽轮机一般采用4-6个调 节阀。
7
第四节 凝汽式汽轮机的工况图
D d1Pel Dnl
式中， d1 ——汽耗微增率，即每增加单位功率所需增加的汽耗量；
d1 = 3600 N el
H tri 'thel
Dnl —空载汽耗量，
Dn=l
3600 Pm Htri' th
，通常为（0.05~0.1）D0。
2
第四节 凝汽式汽轮机的工况图