5汽轮机变工况特性1

?
G cr
?
? n ( An ) cr
k ?1
kp
* 0
?
* 0
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k
2 ?
1
?? k ?
?1
?An
? cr
?
An
k ?1
2 ?? k ? 1 ??k ?1 k ?1? 2 ?
2
k ?1
?k 1d
?
?k 1d
上式近似于椭圆曲线， 则
?An
? cr
?
An
1?
????
?1d
1?
?? ? cr
cr
????2
? 变工况：汽轮机在偏离设计参数的条件下运行的工 况（外界负荷变动、蒸汽参数变动和转速变动）
? 研究意义：
? 了解汽轮机在不同工况下的效率变化，以设法使效率 变化不多。
? 了解汽轮机在不同工况下受力情况，保证机组安全。
第二节 喷嘴的变工况特性
? 渐缩喷嘴初压不变时背压与流量的关系 ? 渐缩喷嘴前后参数都变化时的流量变化 ? 渐缩喷嘴 初压、背压与流量的关系 ? 缩放喷嘴的变工况
一、级内压力与流量的关系
? 级内为临界工况
级内的喷嘴或动叶栅两者之一的流速达到或超过临界速度。
Gc1 ? p001 T00 ? p01 T0
Gc
p00 T001
p0 T01
结论：级处于临界工况时，级的流量与滞止初压或初 压成正比，与滞止初温或初温的平方根成反比；不考 虑温度变化时，流量只于滞止初压或初压成正比 。
???? 2
?
????
p1
p
0 0
? ?
pc pc
???? 2
?
1
?
?? G ?
Gc
1
?
????
?n ? ?c 1? ?c
???? 2
G
Gcr A G1
B
pc p1 p1=p0
C p
二、渐缩喷嘴前后参数都变化时的流量变化
? 设计工况和变工况下喷嘴均为临界工况
Gc1 ? p001 T00 ? p01 T0
一、渐缩喷嘴初压不变时背压与流量的关系
其初压及出口面积不变时，通过喷嘴的流量为：
?n ? ?c时 ? G ? ? n An
2k k ?1
p
0 0
v00
?????
2
k n
?
k ?1
?k n
????
? n? ?c时 ? G ? Gc ? 0.648 An
p
0 0
/
v00
将BC段用椭圆曲线近似
????
G Gc
? 级内为亚临界工况
级内喷嘴和动叶出口汽流 速度均小于临界速度的工况。
G1 ? G
p021 ? p221 ? T0 p02 ? p22 T01
忽略温度变化： G1 ? G
p021 ? p221 p02 ? p22
说明： （1）级内未达到临界时，通过级的流量不仅与初参 数有关，还与终参数有关； （2）流量偏离设计值越小，误差越小。
? 工况变化前后级组均为临界工况
Gc1 ? p01 T0 Gc p0 T01
Gc1 ? p01 Gc p0
结论：
级组为临界工况时，级组流量与级前压力成正比，与 级前绝对温度的平方根成反比；若不考虑温度变化， 则级组流量只与级组前压力成正比。
? 工况变化前后级组均为亚临界工况
斯托陀拉实验
级数—无穷大
G1 ? G
p021 ?
p
2 g1
T0
p02
?
p
2 g
T1
不考虑温度变化： G1 ? G
p021 ?
流量网图
? 流量锥
在实际计算中，大都采用图解法计算流量，即使用流 量锥或是流量网图。
假设最大初压为p0m，相应的最大临界流量为G0m
?0 ?
p
0 0
p
0 0m
?1 ?
p1
p
0 0
m
?m
?
Fra Baidu bibliotek
G G0m
?
G Gc
Gc G0m
?
?? 0
?n ? ?c ?
??
1
?
????
?1 ?0
? ?
?c?0 ? c? 0
汽轮机原理 Steam Turbine Theory
第三章 汽轮机的变工况特性
主要内容
? 概述 ? 喷嘴的变工况特性 ? 级与级组的变工况特性 ? 配汽方式及其对定压运行机组变工况的影响 ? 滑压运行的经济性与安全性 ? 初终参数变化对汽轮机工作的影响 ? 汽轮机的工况图
第一节 概 述
? 设计工况：指汽轮机在设计参数下运行的工况，也 称经济工况。
二、级组压力与流量的关系
? 几个概念 级组：一些流量相等，通流面积不随工况而变化（或变化 程度相同）的依次串联排列的若干级的组合； 亚临界级组： 级组各级的汽流速度均小于临界速度的级组； 临界工况级组：级组内至少有一列叶栅的出口速度达到或 超过临界速度； 级组临界压比： 临界工况机组中某一级（一般是最末级） 的喷嘴或动叶）流速刚达到临界速度时，级组前后压比称 为~。
G1
?
? d1
p
* 01
T
* 0
G
?1
p
* 0
T
* 01
p 1 在 0 ~ p 1d 时， ? d 1 ? ? d ? 1
G 1 ? G cr 1 ?
p
* 01
T
* 0
G
G cr
p
* 0
T
* 01
第三节、级与级组的变工况特性
? 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 ? 级的比焓降和反动度变化规律 ? 撞击损失
Gc
p00 T001
p0 T01
忽略温度变化：
Gc1 Gc
?
p001 p00
?
p01 p0
结论：
1、不同工况下喷嘴临界流量正比于滞止初压或初压，反比 与喷嘴前滞止热力学温度或热力学温度平方根。
2、在电站汽轮机中只有凝汽式汽轮机的最末一、二级和调 节级的喷嘴可能超过音速。
? 设计工况和变工况下喷嘴均为亚临界工况
p1d ? p1 ? p0*时，流量与压力的关系 为椭圆方程，即
? d
?
G Gcr
?
1?
????
p1 ? p*0 ?
p1d p1d
?2 ???
?
1?
????
?n ? ?1d 1 ? ?1d
?2 ???
1、当初压不变时
? ? ? ? G ? 0 .648
A p* *
d
n cr
00
2、初终参数同时改变时
? ? ? G1 ? 0.648 1 ? ? ? G 0.648
p
0 01
0
01 ?
p
0 0
0 0
1
p
0 01
p
0 0
? T00 ? ? T001
1 p 01 p0
T0 T01
忽略温度变化
G1
?
?1
p
0 01
?
?1
p 01
G
?
p
0 0
? p0
三、渐缩喷嘴 初压、背压与流量的关系
? 函数 G ? f ( p0 , p1) 关系曲线（流量网图）
???? 2
?
?m ?0
相对初压 相对背压
?m、?1、 ?0之间关系的三维显示为流量锥，二维表
示为流量网图。（ oad为等腰直角三角形）
?m
d
c
?0
b ?1
a
流量锥
四、缩放喷嘴的变工况
? n ? ?1d G ? ? n An
2k k?1
p
* 0
?
* 0
?????
2
k 1d
?
k?1
?k 1d
????