汽轮机变工况特性

G
1 p0* T0*1
p1在0 ~ p1d 时， d1 d 1
G1 Gcr1 p0*1 T0*
G
Gcr
p
* 0
T0*1
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
一、级内压力与流量的关系
p021
p
2 g1
T0
G
p02 pg2 T1
不考虑温度变化： G1 G
p021 pg21
p02
p
2 g
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：
其初压及出口面积不变时，通过喷嘴的流量为：
n
时
c
G
n An
2k k 1
p00 v00
2
k n
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k 1
nk
n
时
c
G
Gc
0.648
An
p00 / v00
将BC段用椭圆曲线近似
G
2
2
G Gc
p1 p00
pc pc
1
2
G
Gc
1
n c 1c
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
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 Gc
p001 p00
T00 T001
p01 p0
T0 T0 1
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。
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。
设计工况和变工况下喷嘴均为亚临界工况
G1 0.6481
p0 0 01 01
1 p001
T00 1 p01
T0
G
0.648
p00
0 0
p00 T001 p0 T01
忽略温度变化
G1 1 p001 1 p01 G p00 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）
G1 G
p021 p02
p221 p22
T0 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。
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~。
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
p0*
* 0
2
k 1d
k 1
k 1d
Gcr
n ( An )cr
k 1
k
p0*
* 0
k
2
1
k 1
An
cr
An
k 1
2 k 1 k1
k 1 2
2
k 1
k 1d
k 1d
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
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
p00 p00m
1
p1 p00m
m
G G0m
G Gc
Gc G0m
0
2
n c
1
1 0
c0 c0
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
上式近似于椭圆曲线，则
An
cr
An
1
1d cr 1 cr
2
p1d p1 p0*时，流量与压力的关系为椭圆方程，即
2
2
d
G Gcr
1
p1 p0*
p1d p1d
1
n 1d 1 1d
1、当初压不变时
G 0.648d An cr
p0*
* 0
2、初终参数同时改变时
G1 d1 p0*1 T0*
用于运行分析
监视汽轮机通流部分运行是否正常；
可以推算不同流量（功率）时各级的压差和比焓降，从而计 算出相应的功率、效率及零部件的受力情况，也可以由压力 推算出通过各级的流量。
G1 p01 G p0
凝汽式汽轮机末级p0-G关系
四、压力与流量关系的应用
应用条件
工况变动前后通流面积不变； 级组内各级流量相同；
G1 a G
p021
p
2 z1
p02
p
2 z
G1 a p01 G p0
流过级组内各级蒸汽应是均质流；
弗留格尔公式适用于具有无穷多级的级组，但一般只要级数 多于4-5级就可以得到满意的结果。
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、渐缩喷嘴初压不变时背压与流量的关系
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。
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）
设计工况和变工况下喷嘴均为临界工况
Gc1 p001 T00 p01 T0
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。