反动式汽轮机与冲动式汽轮机效率的比较

反动式汽轮机与冲动式汽轮机效率的比较

一、原理

典型的纯冲动级(反动度为零)只在静叶中有压力降，在动叶中无压力降；典型的反动级在静叶和动叶中的压力降大致相同，各占50%，级的反动度为50%。

冲动级的动静叶型线式不相同的，气流在静叶栅中转折角较小，而进入动叶的蒸汽速度很高，在动叶栅中的转折角大，蒸汽为非增速气流，因此动叶栅损失较大。由于最佳速比小，比功大，所以级数少。

反动级的动静叶型线式完全相同的。气流在叶栅中的转折角小，动叶入口的速度低，动叶栅中的蒸汽为增速流，因此叶栅损失小。由于最佳速比大，比功小，所以级数多。

级数分析：

在同等蒸汽参数和功率条件下，一般来说冲动式比反动式的级数少，但级数的差别并不是2倍关系，而且机组功率越大差别越小。

1.为了使冲动级提高效率，常设计成叶跟部有适当的反动度，一般为3%~5%，由于动静叶间隙中存在压力梯度，因此级的反动度延叶高也是变化的，平均直径处的反动度要比叶跟部的高。

二、级效率分析：

关于冲动级和反动级的级效率对比可以从叶栅损失和泄漏损失两个方面进行：

1.叶栅损失：叶栅损失主要是叶型损失和端部损失锁组成。由于反动式动叶栅的入口的蒸汽流速低，在叶栅中蒸汽为增流速，且转向角度小，这既能降低叶片的叶型损失，又能降低端部损失，因此反动式的叶栅损失明显低于冲动式的，对级效率式是有利的。目前，由于冲动式叶片采用了适当的反动度，使得两者的差距是有所缩小的。

2.泄漏损失：静叶环(或者隔板)根部和动叶顶部的漏汽不在级内做功，降低了级效率。在动叶根部也存在泄漏损失。由于反动级的反动度大，静叶环的内径大，因此动叶顶部和静叶环根部的泄漏损失比冲动级大。但叶片越长，损失比重旧越小，因此随着机组功率的增大，泄漏损失将有明显的降低。目前，为降低反动级的漏气损失，对级的汽封结构和布置做了改进，以缩小在泄漏损失方面与冲动级的差距。

3.平衡活塞：反动式汽轮机由于动叶片上的反动度改，压差大，抓你上的轴向推力大，因此除对称双流者外都设置有平衡活塞，用以平衡轴向推力。由于平衡活塞直径较冲动式大，因而其泄漏损失也较大，这是反动式的主要缺点之一。反动式汽轮机的漏汽损失总比冲动式大一些。

三、分析结果

1.在相同的蒸汽参数和容量等级的条件下，冲动式汽轮机的级数一般比反动式的少一些，零部件数量也相应少一些。

2.反动式叶型的叶栅损失比冲动式小。

3.冲动式汽轮机泄漏损失比反动式小。

4.反动式汽轮机平衡活塞尺寸大，造成泄漏损失增加。

5.采用单流単排汽结构时，以冲动式较为有利。

6.低压缸的末几级叶片，无论是冲动式还是反动式，都是按照三元流场理论设计成扭叶片，因此不存在两种类型的差别。

7.冲动级可以作为汽轮机喷嘴调节的调节级，也可以在汽轮机的前几级中作为部分进汽级。而反动级为了实现反动度为50%的要求，必须采用全周进气的方式，故不能作为调节级和部分进汽级。

8.冲动级的套装转子较反动式转子的热弹性好，热应力小。

9.何种形式的效率更高，除与上述多种因素有关，还直接与机组的容量有关。

四、结论

1.冲动式与反动式效率的高低主要看各项损失在整个汽轮机中所占的比例大小，所以冲动式何反动式没有绝对的优势也没有绝对的劣势。

2.当汽轮机功率较大时，且在额定负荷下运行时反动式的效率要高于冲动式。

3.当汽轮机在部分负荷下运行时，由于反动级设计为全周进汽，在此情况下无法实现反动度50%，导致最终整机效率下降。而冲动式汽轮机，可以选择部分进汽，复速式调节级在部分负荷式有较高的效率，使得整机在部分负荷运行时，效率明显高于反动式汽轮机。