《汽轮机课程设计》说明

397.6
7194
8
6.59
387.5
7163
823.8
5.89
381.0
6345
9
5.88
371.5
7521
823.8
5.26
365.2
6653
10
5.21
354.7
7849
823.8
4.66
348.8
6930
11
4.58
337.3
8180
823.8
4.10
331.8
7203
中压缸
1
3.47
533.6
102
1111.3
108.5
1353.2
3
0.3589
98
1122
110.9
1402.4
0.3607
76
1134.8
113.2
1456.7
4
0.3672
94
1145.6
115.6
1527.3
0.3672
74
1159.8
119.3
1595.8
压
5
0.3676
96
1173
124.1
1680.8
0.3601
一般来说,在设计额定工况下,汽轮机有着最好的相对内效率和热效率。这时候采用“部分调节阀全开”运行方式时，开启的调节阀数目与原设计工况开启的调节阀数目相同,其他通流部分的情况也与设计工况相同,故“部分调节阀全开运行”方式在额定工况下的初参数与设计工况相同,也就是说“部分调节阀全开运行”的方式的工况就是设计工况,机组的效率就是设计额定工况的效率。
92
1283
167.1
2368.2
9
0.3522
90
1302.1
176.1
2567.2
0.3487
78
1327.4
188.6
2742.5
1
0.223
196
1915.2
86.36
11Biblioteka Baidu8.7
0.2535
202
1921
90.68
1380.1
低
2
0.2525
206
1929
99.06
1511.2
0.2825
动叶出口绝对速度
画出速度三角形，求出速度三角形中各项参数，速度三角形如下：
（5）求取级效率，出口参数：
叶高损失
扇型损失
湿气损失
隔板漏汽损失
余速损失
级有效焓降
理想可用能量
相对内效率
级的内效率
一级计算过完成。
分析与结论
汽轮机在设计参数下运行称为汽轮机的设计工况。由于汽轮机的主要尺寸基本上是按设计工况要求确定的，而汽轮机功率在运行时将根据外界的要求而变化，汽轮机参数均有可能变化，从而引起蒸汽流量、各级参数和效率的变化，称为汽轮机的变工况。为了估计汽轮机在新工况下运行的经济性，可靠性与安全性，有必要对新工况进行热力计算。核算项目有：喷嘴、动叶前后参数、级效率、级功率、反动度等等。：
8723
754.3
3.12
533.6
7818
2
3.1
515.3
8987
754.3
2.78
515.3
8052
3
2.75
496.3
9514
754.3
2.47
496.4
8520
4
2.41
476.1
9869
754.3
2.16
476.4
8831
5
2.10
455.1
10245
754.3
1.88
455.5
9158
9545
329.3
0.769
331.4
8610
2
0.599
286.2
10227
329.3
0.541
287.2
9197
3
0.412
242.7
9501
311.8
0.372
243.7
8585
4
0.257
193.6
10241
311.8
0.232
194.5
9262
5
0.147
140.0
9152
301.9
0.133
3
11.1
466.2
6805
885.6
9.87
457.9
5992
4
10.1
451.8
7191
885.6
9.01
443.8
6325
5
9.18
436.6
7456
885.6
8.17
428.9
6551
6
8.28
420.9
7815
885.6
7.83
413.5
6855
7
7.41
404.5
8219
885.6
6.61
（3）通过课程设计对电站汽轮机建立整体的、量化的概念，掌握查阅和使用各种设计资料、标准、手册等参考文献的技巧。
（4）培养综合应用书本知识、自主学习、独立工作的能力，以及与其他人相互协作的工作作风。
二、课程设计内容
以某种型号的汽轮机为对象，在已知结构参数和非设计工况新蒸汽参数和流量的条件下，、进行通流部分热力校核计算，求出该工况下级的内功率、相对内功率等全部特征参数，并与设计工况作对比分析。主要计算工作如下：
缸号
级号
最大工况
额定工况
级前压力Mpa
级前温度℃
内功率
KW
级流量t/h
级前压力Mpa
级前温度℃
内功率
KW
高压缸
0
16.8
537
16930
905.1
16.03
534.3
18555
1
13.1
492.7
6087
885.6
11.6
483.8
5365
2
12.1
479.7
6365
885.6
10.7
471.1
5608
515.9
0.2539
96
915
71.96
525.22
5
0.2566
96
926
73.4
547.92
0.2545
98
937.1
74.86
560.91
压
6
0.2571
98
948
76.2
583.47
0.2551
100
959.1
77.66
596.95
7
0.2578
100
970.8
79.6
625.86
0.2488
主汽门、调节阀、进汽管的压损为4％，再热及管道为10％，中联门及管道为2.5％，中低压连同管为2％。2号高加抽汽来自高压缸排汽，除氧汽抽汽来自中压缸排汽，第5、6级抽汽分别来自左、右侧低压缸的第3、5级前，因此低压缸为不对称抽汽。
通流部分结构参数如表1所示。最大工况和额定工况下的热力参数如表2所示。
0.331
124
2096.3
265.8
5656.5
缸
6
0.245
80
2250.7
421.9
7119.5
0.333
120
2299.8
474.6
11419
7
0.3203
66
2604
845.8
21128
0.4839
96
2642.9
905.5
36380
表2:N300-16.7/537/537三缸二排汽汽轮机设计工况下的热力参数
142
1937.4
107.1
1827.4
3
0.2924
226
1953
122.7
2187.8
0.297
196
1971.9
141.6
2578.4
压
4
0.2994
220
1993.9
163.6
3051.8
0.322
126
2018.9
188.6
3800.9
5
0.3193
138
2051.2
220.9
4465.3
106
983.4
82.66
635.39
8
0.2544
104
991.4
81
641.8
0.2489
108
1002.4
82.42
646.02
9
0.255
106
1014
84.5
686.41
0.2467
112
1026.7
87.5
696.25
缸
10
0.2526
110
1039
90.3
744.54
0.2448
116
（1）设计工况下通流部分各级热力过程参数计算。对径高比小于6的级，在最终计算结果中，用近似公式估算出叶根处的反动度。
（2）轴端汽封漏汽量校核计算。
（3）与设计工况的性能和特征参数作比较计算。
三、整机计算步骤
将该型汽轮机的通流部分划为高、中压缸和低压缸2个计算模块，我们2人为一组，一人采用顺算法计算高、中压缸，另一人采用逆算法计算低压缸。2人协同工作，共同商定计算方案和迭代策略。
表1：N300-16.7/537/537汽轮机通流部分的结构参数
喷嘴
动叶
缸
级
sinα
喷嘴
平均
出口
出口
sinβ
叶片
平均
出口
出口
数目
直径
高度
面积
数目
直径
高度
面积
别
号
/
/
mm
mm
cm2
/
/
mm
mm
cm2
0
0.2726
126
1061.3
22.9
201.69
0.349
80
1064.3
27.94
311.2
1
0.2515
流量比 =D/ Dcr
压力比 = +
（2）求取新工况下喷嘴中的各项参数：
喷嘴后压力
根据水蒸气性质求出喷嘴出口理想比焓 ，
喷嘴理想比焓降
喷嘴理想出口速度
喷嘴损失 (其中 取0.90~0.97)
喷嘴实际比焓降
求喷嘴出口焓h1，温度t1
喷嘴实际出口速度
轮周速度u= （dm为级的平均直径）
动叶进口相对速度
与速度对应的焓
汽轮机级的变工况计算是确定级变工况后安全、经济性的一种有效的手段,同时也是预测机组通流部分改造效果所必须进行的工作。在级的变工况计算中,我们使用了一些方法合理简化问题,如忽略了调节汽门重叠度以及将水蒸汽近似为理想气体等。
汽轮机的工况变动时,通流部分各级的工作过程也随之改变,改变的情况与级所在的位置、作用和汽轮机的类型有关。汽轮机的配汽方式通常有两种,一种是节流配汽,一种是喷嘴配汽。对于节流配汽,由于几个调节汽阀的开度相同,因此无调节级,可把整个汽轮机看作是一个大的级组。而采用喷嘴配汽的多级汽轮机级可分为调节级和非调节级,调节级的通流面积是随负荷变化的,以适应不同功率下改变蒸汽量的要求,非调节级则由若干个按压力高低串联排列的压力级组成，本机组就属于这一种。
6
1.81
433.2
10093
721.2
1.63
433.7
9062
7
1..55
410.5
10758
721.2
1.39
411.1
9651
8
1.30
386.2
11469
721.2
1.17
386.9
10227
9
1.08
360.2
11927
721.2
0.970
361.1
10666
低压缸
1
0.852
330.3
72
844.2
68.4
456.24
0.249
92
854.2
68.82
459.85
高
2
0.2516
92
864.2
69.2
472.69
0.2533
92
874.2
69.56
483.92
3
0.2519
94
884.2
70
489.81
0.2535
94
894.4
70.52
505.3
4
0.2561
94
904.2
70.9
前言
一、课程设计目的
（1）通过课程设计，系统地总结、巩固并加深在《汽轮机原理》课程中已学知识，进一步了解汽轮机的工作原理。在尽可能考虑制造、安装和运行的要求下，进行某一机组的变工况热力计算，掌握汽轮机热力计算的原理、方法和步骤。
（2）在尽可能考虑制造、安装和运行的要求下，进行某一机组的变工况热力计算，掌握汽轮机热力计算的原理、方法和步骤。
1051.7
93.36
755.15
11
0.2536
112
1064
95.7
810.94
0.2459
118
1077
99.36
826.71
1
0.3514
100
1078.9
101.4
1207.7
0.3546
102
1089.7
103.8
1259.5
中
2
0.3566
98
1100.5
106.1
1308.3
0.3573
80
1190.7
131.3
1768.6
6
0.3469
116
1204.9
137.1
1800
0.3482
90
1220.2
142
1895.4
7
0.3474
118
1233.4
146.8
1976.1
0.3485
92
1251.1
154
2109.7
缸
8
0.3487
120
1265.3
159.9
2245.7
0.3517
主要技术参数：额定功率300MW；主汽门前额定参数16.7MPa、537℃，再热汽门前温度537℃；工作转数3000rpm；额定背压5.39kPa；回热级数3高、4低、1除氧；额定工况蒸汽流量910.2t/h、热耗7937kJ/(kWh)。
本机组通流部分共35级叶片，其中高压缸1＋11级，中压缸9级，低压缸2×7级。动叶片除低压缸末三级为扭转叶片外，其余均为等截面叶片。高、中、低压缸隔板静叶均为扭叶片。有6个高压调节阀，每阀控制21个喷嘴，调节阀全开时部分进汽度为0.9545。汽轮机再额定参数下5阀全开时可以带额定负荷。汽轮机在6个调节阀全开、新汽参数16.7MPa、537℃（超压5％）时运行，这一工况定义为最大负荷工况。
（5）第一次计算，用弗留各尔公式确定调节级后压力；
（6）对径高比小于6的级，在最终计算结果中，用近似公式估算出叶根处的反动度。
汽轮机简介
N300-16.7/537/537汽轮机设计参数
本机组是按照美国西屋公司的技术制造的300MW亚临界、中间再热式、高中压合缸、双缸双排汽、单轴凝汽式汽轮机。它由高中压积木块BB0243与低压缸积木块BB074组合而成。为了进一步提高机组的经济性，对原引进技术做了改进，而且低压末级叶片采用905mm的长叶片。本机型号为N300-16.7/537/537，工厂产品号为D156。
140.8
8297
6
0.0817
94.6
14691
285.5
0.0736
91.8
13222
7
0.0243
65.6
12782
273.5
0.0228
63.4
11308
顺算法计算步骤
以高压缸第一级为例：
顺算法每一级的计算过程如下：
（1）求取喷嘴新工况的压力比，流量比及临界流量：
临界流量Dcr=aA （其中a过热蒸汽取0.6473，饱和蒸汽取0.6483）
动叶进汽角
冲角
撞击损失
动叶进口滞止焓
根据水蒸气性质求得动叶进口滞止参数
（3）求取动叶的压力比，流量比，及临界流量；
临界流量
流量比
压力比
动叶后压力
（4）求取新工况下动叶中的各项参数：
根据水蒸气热力性质求得
动叶理想比焓降
动叶理想出口速度
反动度
动叶损失
动叶出口焓
根据水蒸气性质求动叶出口温度
动叶实际比焓降
动叶出口相对速度
本人进行的是高、中压缸的顺算计算。
为了便于计算，作出如下约定：
（1）各级回热抽汽量正比于主蒸汽流量；
（2）门杆漏气和调门开启重叠度不计；
（3）余速利用系数参考值为：调节级后的第一压力级、前面有抽汽口的压力级利用上一级余速的系数为0.4，其它压力级为0.8；
（4）对径高比小于6的级，在最终计算结果中，用近似公式估算出叶根处的反动度；