汽轮机配汽机构资料+PPT课件

汽轮机配汽机构配汽机构是指调节汽门及带动调节汽门的传动机构。

一、调节汽门作用：在油动机控制下，通过改变阀门开启的个数及开度，来改变进入汽轮机的 蒸汽量（或焓降），以达到改变功率的目的。

所以首先结构设计要尽量合理， 如能自由开关， 关闭时密封性好， 结构简单可靠， 蒸汽流动的压力损失要小。

从运行上讲，我们关心的是：阀门开启过程中流量特性要满足运行的要求。

阀门的提升力要小，而且全开时不会受到向上的推力。

<1>调节汽门的流量计算： 1. 计算的任务：根据已知条件 a、必要的热力计算数据 b、汽门的型线及基 本尺寸 计算不同汽门开度 L 下，蒸汽的流量 Dn 或者根据不同蒸汽流量 Dn 下确定阀门开度 L。

2. 特点： 一只球阀为了把蒸汽流过阀门的速度能转换成压力能， 阀座上常有 一段扩压管，然后蒸汽进入喷嘴室，通过喷嘴膨胀形成高速气流，使调节 级叶片冲转，以后再进入非调节级工作。

设汽门前压力 p0’,比容 v0’阀后 扩压管后压力，也就是喷嘴前压力为 p0″，调节级喷嘴后压力为 p1，调节 级叶片后压力为 p2，再设扩压管喉部面积为 Av＝ Dv2式中： Av－公称面积 Dv－公称直径（对不同型式的阀门定义不同的概念） 特点：1）汽门在不同开启位置时，汽门的最小通流面积不是常数 2）汽门喉部压力 pv 汽门后压力，而是有扩压，而且扩压效率随 工况而变，汽门前后压力比不是常数。

这样汽门的流量不能简单认为是阀门前后压力比的函数，给理论计算带来困 难，一般采用理论分析＋试验方法，给出经验公式。

1. 试验： 定义： 在一定压力差 p＝p0′－p0″及开度 L 条件下的实际流量为 G， 可以通过 对具体的阀门进行试验而求得。

在初压 p0′及阀门公称面积 Av 条件下的临界流量 Gc。

公式为：GC＝0.648Av χ＝ 为汽门相对流量系数。

试验曲线的求取： 通过试验求取不同汽门压差 p，及升程 L 下的真实流量 G 以后，根据上述定义 可以作出相对流量系数的曲线。

纵坐标为 X，横坐标为阀门的相对升程把同一比值下，χ 随变化规律整理成一条曲线，不同下可得到不同曲线。

从图中可以看出： （1）在同一个 p 下，升程 L ，χ ，G 。

但当阀门基本全开（ ＝0.25～0.3）后，升程的增大，流通面积增大甚少。

所以，流量的增加过程趋势变慢，χ 曲线显得平坦，接近一条直线。

（2）在同一升程 L 下，压力降 p ，χ ，G ，但当 p 增大到某一范围后，pv 接近临界压力， 所以流量的增加趋势也变慢， 表现为曲线变得密集。

当 ％后已达到临界压力比，流量不再增加，曲线也到此为止。

要计算通过阀门的流量 G，关键是求出 合蒸汽在喷嘴中变工况特性计算。

2.升程流量特性>30。

扩压管后压力即喷嘴前压力可以结阀门在开启过程中流量的大小与阀门的结构及蒸汽参数有关，下面以最简单 的球阀——单座阀加以说明。

（1）单座阀结构特性： 阀门升程 L 与通流面积 A 的关系，汽门从关闭状态开启，蒸汽的流通面积为一圆环。

设流通面积的平均直径为，则流通面积为 A＝L，当阀门提升到一定高度时，其流通面积将等于阀门的L＝Dv2Dv——喉部直径 若再提高汽门开度， 对汽流的整个流通过程而言， 决定流量的最小截面已不再是 阀门开度，而是在喉部面积，即阀门再升高，蒸汽的流通面积不再增加。

（2）阀座流量特性： 阀门的升程 L 与流量 G 的特性简称流量特性。

当升程 L＝0，流量 G＝0 1. 当阀门升度较小时，由于汽门后压力 低，ε<εcr(εcr 为临界压比)，所以蒸汽在阀门内为临界流动，速度不变，在阀门前压力不变的条件下，流量与流 通面积 A 成正比，亦即与升程 L 成正比，即超临界段，这个线性直到阀后压 力为临界压力为止。

2. 阀门再开大 流动面积增加 流量增加 ， p 流速降低 流量 亚临界段流量增加速度 3. 阀门升程继续增大，当限制流量的通流面积为喉部面积时，即使升程增加， 也不增加，通常认为汽门前后的压力比 （3）汽轮机运行对流量特性的要求。

1. 汽轮机启动并网时，希望随着阀门升程的增加，蒸汽流量增加慢一点，增 加稳定性，一般第一只调节汽门在结构上采用常“节流锥”的型式。

/ =0.95~0.98，汽门为全开。

节流锥伸入到阀座里面，在阀门提升的开始阶段，由于节流锥的阻挡，蒸 汽流量增加较慢，当节流锥脱离阀座后，蒸汽的流量随开度增加较快。

2. 对于采用喷嘴调节的汽轮机，比如采用喷嘴依次开启来调节， 希望升程与 流量的曲线是连续光滑。

四只调节阀假使完全依次开启——第一只开足，再开第二只，第二只开足 再 开第三只，第四只，这样我们得到的流量曲线是一条折线，不符合运行要求。

曲线出现平坦处表示， 同一个蒸汽流量可以允许不同的阀门升程， 这势必会引起 调节系统的晃动。

在蒸汽流量达到最大值时，阀门总的升程要增大，油动机的行程要增大， 可以采用“重叠度”的方法解决问题。

当前一只阀门未开足时，比如开到阀门前后 压力比 / ＝0.85～0.95 时，后一只阀门就提前开启。

这样提前开启，得到的升程－流程曲线是一条光滑连续的曲线。

总的阀门升程也减小， 这个提前开启的 量 5～15％称为重叠度。

由于两个汽门同时部分开启，节流损失增大，经济性下降，重叠度应选择适当。

3.提升力计算（1）分析： 油动机所需功率的大小，主要取决于阀门的提升力，提升力与汽门前后蒸汽 压力以及阀门结构有关，以球芯阀为例： 1. 在将要打开而未打开时，阀前参数 提升力最大，Fq＝ 一定，阀后参数 A芯 最低，所以此时（A 芯－A 杆）－2. 随着阀门的开启，阀后压力 ，所以阀门的提升力 。

3. 阀门结构的不同，提升力的变化规律也不同，需要通过试验确定。

4. 为了减小刚开启时阀门的提升力，阀杆的截面积大一点是有利的， 但不能 太大，为了避免出现负的提升力。

（2）计算： 提升力的大小是根据试验曲线来计算。

相对提升力系数 ＝不同开度下开启汽门实际需要的提升力 F2/（汽门的公称面 积 Av×汽门前压力 ） ， p 下进行实际提升力的测量，整理成对于不同阀门，在不同开度 L， 曲线。

纵坐标：相对提升力系数 ； 横坐标：相对压力差 /在一定相对开度 如图示：下，可得到 －/曲线，开度不同，曲线不同。

1. 在同一 L 下， 2. 在同一 //，，提升力 ； ，提升力 ；下，L ，根据阀门运行的实际条件查得所需的 ，提升力 Fq＝ Av （3）阀门结构的改进对于高压机组，为减小开启汽门时的提升力，采用常预启汽门结构，一个大阀芯 中间套一个小的阀芯，称为预启阀，上面不动，开有一个通汽孔。

1. 当阀门关闭状态时， 大阀压在阀座上， 小阀压在大阀上， 大阀中的压力 ， ＝0，蒸汽压力能使阀门得到良好的密封。

2. 刚开启时，先提升小阀，尽量此时阀前后压差最大，但由于小阀的受力面 积小，提升力不大。

3. 小阀提升后，蒸汽流量 ，阀后压力不断 ，以致使 小孔流过来， <p1。

p2，蒸汽是从4. 当小阀升到 B 位置，与隔板相碰，再提升大阀，此时由于前后压差不大， 提升力较小。

5. 喷嘴调节时提升力的分析 一个油动机控制多个调节汽门，使依次开启，第一汽门刚开启，前后压差大，提 升力 ，逐渐开启后，汽门后压力 ，提升力 ，第二汽门开启，前后压差仍较大，提升力 ，所以提升力先 再 。

二、带动调节汽门的传动机构 作用： 传递油动机的作用力， 按照规定的程序， 开启调速汽门， 型式一般有三种： 1. 提板传动：所有的调节汽门安装在一块板上，开启的先后次序靠上部预留的间隙来保证， 可 以通过螺帽调整，间隙越小，提板上升时，首先与它接触而开启；关闭时，靠阀 芯的自重与蒸汽作用力。

提板由油动机经过杠杆传动。

优点：传动简单 缺点：阀芯在同一块提板上，因此一般只用于调节级上半周进汽，用于小机组 2.凸轮传动油动机活塞的位移通过齿条、齿轮传动，带动凸轮轴转动，从而控制汽门，凸轮 的角度及型线不同，阀门开启的先后、程序也不同，以达到调节的目的。

汽门的 关闭，靠上部弹簧作用。

3.杠杆传动 对于超高压大型机组，开启汽门的提升力很大，常用几只油动机分别通过杠杆 开启调节汽门，开启的顺序由杠杆上椭圆孔与汽门杆上销子之间的间隙大小决 定。

三、配汽机构的静态特性 是指在各个稳定工况下，油动机的开度 m 与汽轮机发出功率 P 之间的关系曲 线表示称为配汽机构的静态特性曲线。

由于油动机活塞的位置与汽门的开度 L 一一对应，在初终参数一定时，汽轮机的功率与蒸汽流量相对应。

所以，一台汽轮机阀门升程－流量的关系曲线换一下坐标，单位，就是配汽 机构的静态特性曲线。

本节重点      配汽机构的作用 阀座流量特性，汽轮机运行对流量特性的要求 喷嘴调节时，调节汽门采取重叠度的原因 了解提升力的计算及开启过程中的变化趋势 了解三种传动机构。