汽轮机末级变工况顺序计算方法的研究

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汽轮机技术
第 50卷
级进口参数。压力级处于亚 临界工况, 也可以 顺序计算。根
据文献 [ 3]各级 抽汽量 可按与负 荷成正 比计算。 这样, 可获 得末级前各种参 数。在 计算凝 汽器 背压变 动对 末级工 况的
影响时, 认为末级前流量及热力参数 不发生变化 。由末级流 量、循环水温、循环 水量 及凝汽 器结 构特征 可以 比较准 确计
2 h0n v1t zp
( 2)
式中, 上标 0代表滞止 参数; An 为喷 嘴出 口面 积; A p 为 汽封
间隙面积; up 为汽封流量系数 ; h0n 为 喷嘴理 想滞止 焓降; v1t 为喷嘴出口理想比容 ; zp 为汽封齿数。
将喷嘴临界流量 Gnc与 漏汽量 Gnc之和, 与末 级流 量 Gi ( 已知 )作比较:
若 Gnc + Gnc > G i, 说 明喷 嘴 处于 亚临 界 状态, 若 Gnc + Gnc = G i, 说明喷 嘴处于临界超临界, 下面将就两种情况分别 进行讨论。
2. 2. 1 喷嘴亚临界工况
当 Gnc + Gnc > Gi, 喷嘴 处于亚临界 状态 [ 6] , 按 照亚临界 顺序算法可以计算出 喷嘴出口参数:
&+ 1
1
p1x &
p
0 0
1-
&+
1
&- 1
s in#1
( 7)
p1x &
p00
式中, ∀1 为偏转角。
根据 c1x、#1 + ∀1、u做动叶的 进口速 度三角 形, 并 由进口
速度三角形进 一步算出冲角 ∃及动叶有效进口速度 w1 cos∃,
∃=
1 - a rctan
sin( #1 + ∀1 ) co s( #1 + ∀1 ) - u /c1x
2 华北保定电力职业技术学院, 保定 071000)
摘要: 电厂运行中, 由于凝汽器工 作环境的变化引起功率 的变化 在实际 情况中是 很可观 的。凝汽器 背压 - 功率微
增曲线的绘制一般由试验完成, 可是试验毕竟耗费较大, 通过变工况理论也可以计算 出功率的变 化, 并 且在任意机
组都可以方便进行, 体现了它的优点。采用流量判别的 方法判 断末级流 型, 给出了 末级顺 序变工况 的计算 模型并
喷嘴计算 : 喷嘴前 滞止 参数已 经知 道, 由 假设 的喷 嘴后
压力 p 1x和水蒸汽性质标准 IAPW S- IF 97公式可计 算出喷嘴
理想 焓降 h0n。计算喷嘴出口流速 c1 = ! 2 hn0及喷嘴损失
∀hn =
1 !2
-
1
h0n; 喷嘴偏转出口角正弦值为:
1
2
&- 1
&- 1
s in( #1 + ∀1 ) =
2
h
0 b
及
动
叶
流
动
损
失
∀h b
=
1 %2
-
1
h0b; 偏转出口角正弦值为:
1
2
&- 1
&- 1
sin( 2 + ∀2 ) =
&+ 1
1
pc & p01s
1-
&+
1
&- 1
sin 2
pc &
p01s
式中, ∀2 为偏转角。
按现在参 考书内的经验半经验公式计 算级内其它 损失,
得到排汽状态 点。
2. 2. 2 喷嘴临界 超临界顺序计算
( 4)
接着可继续计 算出汽流进 入动叶 的撞 击损失
能 hw 1,
h1 =
(w 1 sin∃) 2 2
h 及 进口动 1 ( 5)
hw 1 =
(w 1 co s∃) 2 2
( 6)
由喷嘴的 出口状态, 考虑
h
、
1
hw 1,
可得 到动叶 的进口
状态点及滞止 状态点, 并由此进行动叶的计算:
由 动叶滞 止状态 点及排 汽压力 计算得到 动叶出 口热力
在机组正常运行 时, 凝汽器工作环 境变化而其 它机组原 始变量未发生改 变时, 改变 了凝 汽器的 传热 效果, 直接 引起 凝汽器工作压力 的变化, 假 设改 善了传 热效 果, 将引起 凝汽 器工作压力的降 低, 使末级 做功 量增加, 相 应的 凝结水 温度 也发生变化, 使末级抽汽量增加。一般可认为末级通流量不
进行了凝汽器背压 - 功 率微增曲线的计算与绘制。
关键词: 凝汽器; 末级变工况; 顺序计算; 末 级流型
分类号: TK267
文献标识码: A
文章编号: 1001 5884( 2008) 06 0425 03
Research on Sequential Calculation M ethod o f F inal Stage at Partial L oad of Steam T urbine
0前 言
在电厂实际运 行中, 凝汽 器工 作环 境常常 发生 变化, 由 于凝汽器 [ 1] 工作环境的 变化引 起功 率的变 化在 实际情 况中 是很可观的。凝汽器 背压 - 功 率微 增曲线 的绘 制一般 由试 验完成, 可是试验毕 竟耗费 较大, 通 过变工 况理 论也可 以计 算出功率的变化, 并 且在任 何基 本工况 都可 以进行 , 体 现了 它的优点。本文采 用流 量判别 的方 法给出 了末 级顺序 变工 况的计算模型并进行 了凝 汽器 背压 - 功率 微增 曲线的 计算 与绘制。顺序 变工况算法, 相比倒序算法, 更加方便快 捷, 具 有一定的优势。
算凝汽 器压力, 由雪 佛里公 式得到, 再 考虑 2% ~ 4% 的 排汽 压损 [ 4] , 得出末级排汽 压力。在 此基础 上, 对相 应的计 算方
法进行推演。计 算模块 分为 两个, 包括 末级 通流计 算模 型,
凝汽器变工况计 算模型 , 需 要时 可以 加入排 汽缸 计算模 型, 本文选排汽缸压 损率为 3% , 凝 汽器 压力由 雪格 里雅夫 公式
源自文库
hn0, 并得出喷嘴 出口流 速 c1 = !
1 !2
-
1
h0n。
2 h0n及
根据 c1、#1、u 作动 叶的进口 速度三角形, 并由 进口速度
三角形进一步算出冲 角 ∃及动叶有效进口速度 w1 cos∃,
∃=
1 - a rc tan
s in#1 cos#1 - u /c1
( 3)
w1 = c21 + u2 - 2c1 u co s#1
第 50卷 第 6 期 2008 年 12月
汽轮机技术 TURB INE TECHNOLOGY
V o.l 50 N o. 6 D ec. 2008
汽轮机末级变工况顺序计算方法的研究
程通锐 1, 李永玲 2, 邵 峰 1, 吴 仲 1, 张卫彬 1
( 1华北电力大学能源与动力工程学院, 保定 071003;
Abstrac t: It is apprec iable for the chang e o f pow er caused by the chang e of wo rk cond ition of condenser. U sually, the curse betw een back pressure and advanced pow er is plotted through test in power plant wh ich cost a lo t. H ow ever, th is cu rse can a lso be m ade by calculation of fina l stage at partia l load and it is obv iously that th ism ethod can be used in o ther units. By proposing a new judge a lgo rithm of qua lity flux to estim ate fluid c lass o f last stage, a sequentia l ca lculation m ode l of fina l stage at partial load is bu ilt and the curse betw een back pressure and advanced pow er is ca lculated and p lotted. K ey word s: condenser; final stage at partial load; sequen tial calcu la tion; flu id class of last stage
2 计算流程的推导
2. 1 计算流程简介 在某一负 荷下, 当 调节 级处于 亚临 界工况 时, 调节 级由
阀门特性曲线 和调节级 通用曲 线可 以顺序 计算 出第 一压力
收稿日期: 2008 04 26
作者简介: 程通锐 ( 1984 ) , 男, 山西晋中人, 华北电力大学硕士生, 主要从事火电厂节能技术方面的研究。
当 Gnc + Gnc = Gi 时, 说明喷嘴 处于临界 或超临界 状态, 假设喷嘴后压 力 p1x, 通 过喷嘴 热力 过程 线及 撞击 损失 的计 算得到动叶前 滞止热力 参数, 根 据喷管 流量 计算 公式, 动叶
前滞止热力参 数与排汽压力对应 一个流 量 Gj, 这样, p1x和 Gj 有了对应关系 , 调整喷嘴后压力 p 1x, 直到 Gj = G i 为止:
参数, 根据临界压 比将 动叶工 况进 行判断 。动叶亚 临界 时,
动叶可顺序计 算, 计算方法同亚临界喷嘴计算方法相同。
动叶临界 或超临界时:
动叶进口滞止压力 p01s、排汽压力 pc 已 经得到, 由水蒸汽 性质标准 IA PW S- IF97公式可计算出动叶 理想焓 降 h0b, 计
算动 叶 出 口 速 度 w2 = %
1 凝汽器工作环境变化引起末级工况改变 的理论分析及末级 流型判别
变化, 这是符合工程 实践的, 因 为末 级功率 的增 加主 要原因 在于凝汽器工 作压力的降低。
根据汽轮 机原理, 临界工 况 [ 2] 一般 首先 发生 在末级, 具 体发生的部位 , 可能在喷嘴, 也可能在动叶, 这取决 于级在设 计时的结构特 性。但这 两种情况所产生的影 响是不同 的: 设 热力初参数不 变, 如 果临界 工况 首先发 生在 动叶, 则 随着背 压的降低, 临界工况只发生在动叶, 不再在喷 嘴中发生; 如果 临界工况首先 发生在喷 嘴, 则随 着背压 的降 低, 会继 续在动 叶中出现临界工况, 使喷嘴与动叶都 发生临界 流动工况。可 见对流型的判 别是很重要的。根据临界流动 发生的原 理, 对 于一个渐缩喷管, 在初热力参数不变时 , 降低 背压, 达到临界 工况, 这时再降低背压, 喷管流量不再增加, 出口流 速达到了 音速。可见, 最大流 量和音 速 ( 马赫 数为 1 ), 都可 以作 为临 界流动发生的 判别条 件。本文 即采 取流量 判别 方法 对汽轮 机末级计算方 法进行推演。
CHENG T ong ru i1, L I Y ong ling2, SHAO F eng1, WU Zhong1, ZHANG W ei bin1
( 1 No rth Ch ina E lectric Un iversity, H ebe i B aod ing 071003, Ch ina; 2 North China Baoding E lectric Pow er Voc. & T ech. co llege, Baoding 071000, China)
由
n=
G i 算出 彭 台门 系 数, 由 Gnc
n=
1-
n - nc 1- nc
( 式中 nc是喷嘴临界压比 )可 以计算出 喷嘴压 比 n, 因此可
求得喷嘴后压力 p 1 = n p00。
通过水蒸汽性质 标准 IA PW S- IF 97公 式可 以计算 出喷
嘴的理想比焓降 喷嘴损失 ∀hn =
器压力由雪格里雅 夫公 式 [ 5] 及相 关公 式得到。 下面主 要进
行末级变工况计算模 型的推导。
2. 2 末级变工况计算 由末级热力初 参数 p0、T 0、c0、h0 求得 喷嘴 临界 流量 Gnc
及相应的漏汽量 Gnc:
Gnc = 0. 648A n
p
0 0
v00
( 1)
Gnc = upAp
及相关公式得到。
根据算法流程 的不 同, 可 以将 流程 分为两 种, 这从 下述
流程的详细描述中可 以看出: 末级喷嘴 工作在临界 超临界工 况, 这儿把喷嘴或动叶达到了临界或临 界以上工况 称为临界
超临界工况; 末级喷嘴工作在亚临界 工况。计算模 块分为两
个, 包括末级通流计算模型, 凝 汽器变工况计 算模型, 需要时 可以加入排汽缸计算 模型, 本文选排汽缸压损率为 3% , 凝汽