汽轮机级的工作原理及过程等

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2015/12/25
14
4) 反动级
定义:蒸汽在级中的理想焓降平均分配
在喷嘴和动叶通道中的级称为反动级 工作特点:蒸汽在喷嘴和动叶通道中的 膨胀程度相等,作功的力冲动力和反动 力各占一半
结构特点:动叶叶型与喷嘴叶型完全相
同。反动级的效率高于冲动级,但整级 的理想焓降较小。
2015/12/25
32
(二) 级的相对内效率
hi E0 h r E0 E0
级的相对内效率表示级的能量转换的完善 程度,是用来衡量级经济性的一个重要指 标,它与级的类型、叶型、反动度、速比、 叶高、蒸汽的性质、级的结构特点等有关。
2015/12/25
33
第三节
多级汽轮机
2015/12/25
H i ri H t
教材勘误!
2015/12/25
42
二. 多级汽轮机的特点
(一)多级汽轮机的效率大大提高

在设计工况下每一级都在最佳工况附近工作 余速动能可以全部或部分的被下一级利用 在容积流量相同的条件下由于直径较小因而叶高损失 减小,喷嘴流动效率较高

蒸汽初参数可大大提高,排汽压力降低,采用回热循 环和中间再热循环,所以多级汽轮机的循环热效率高
6
(二)反动作用原理
反动力定义:蒸汽在动叶汽道内膨胀时 对动叶的作用力。根据动量守恒定律, 当气体从容器中加速流出时,要对容器 产生—个与流动方向相反的力。 基本特点:蒸汽在动叶流道中不仅要改 变方向,而且还要膨胀加速,从结构上 看动叶通道是逐渐收缩的。
2015/12/25
7
从作用力方面分析原理
总体上讲:多级汽轮机远优于单级汽轮机。多
2015/12/25
45
三.多级汽轮机的轴向推力及其平衡
1. 轴向推力
汽轮机在运行时,转子需要承受很大的轴向推力。
对于反动式汽轮机轴向推力可达几百吨 冲动式汽轮机轴向推力也达到几十吨之多
转子的轴向推力,由每一级产生的轴向推力迭加 而成。每一级的轴向推力由以下三项组成:
4.部分进汽损失
由于部分进汽造成的能量损失称为部分进汽损失。
由鼓风损失和斥汽损失组成。 在不装喷喷的弧段内把动叶栅罩住,可减少鼓风损失。
2015/12/25
28
5.漏汽损失
汽轮机通流部分中,隔板与 转轴之间,动叶顶部与汽缸 之间都存在间隙,且间隙前
后蒸汽存在压力差,这样蒸
汽就有一部分不通过动叶通 道,而经间隙漏到后面,造 成损失,称为漏汽损失。 减小漏汽损失的措施是安装
37
东方汽轮机厂 东汽600MW~1000MW系列空冷机组
超临界四排汽机组纵剖面图
超临界两排汽机组纵剖面图
2015/12/25
38
ALSTOM
2015/12/25
39
三菱重工
2015/12/25
40
东汽超超临界1000MW汽轮机
2015/12/25
41
多级汽轮机的热力过程线
汽轮机的相对内效率
2015/12/25
8
动叶通道是逐渐收缩的
(三)反动度和级类型
基本概念 级滞止理想焓降:0点是级前
的蒸汽状态点,0*点是汽流被等 熵滞止到初速等于零的状态,p1、 p2分别为喷嘴出口压力和动叶出 口压力,蒸汽在级内从滞止状态 0*等熵膨胀到p2时的焓降称为级 的滞止理想焓降
级理想焓降:蒸汽在级内从0
2015/12/25
50
高中压缸合缸
2015/12/25
51
一. 汽轮机本体的基本特点(续)
5、采用单独阀体结构
把蒸汽室和调节阀从高压缸的缸体上分离出去 布置在汽轮机两侧,使汽缸具有良好的对称性,温度 分布均匀,减少热应力和热变形。
2015/12/25
5
从作用力方面分析原理
喷嘴出口处:蒸汽以相对速
度w1进入动叶通道,由于受到动 叶的阻碍,汽流方向不断改变, 最后以相对速度w2流出动叶通道, 在流道中蒸汽对动叶产生一个轮 周方向的冲动力F1,该力对动叶 作功使动叶转动
蒸汽流过无膨胀动叶通道时速度的变化
2015/12/25
• 级由静叶(喷嘴)和对 应的动叶组成 • 工质的热能在喷嘴中先 转变为工质的动能,然 后在动叶中使能转变为 机械能
喷嘴汽道示意图
2015/12/25
19
引用热力学第一定律导出的能量方程,方程可表示为
c c h0 h1 2 2
2 0
2 1
h0 , h1 —蒸汽进入和流出叶栅的比焓值,焦耳/公斤;
17
第二节
汽轮机的基本作功原理
近代大功率汽轮机都是由若干个级构成的多级
汽轮机,由于级的工作过程在一定程度上反映 了整个汽轮机的工作过程,所以对汽轮机工作 原理的讨论一般总是从汽轮机“级”开始的, 有助于理解和掌握全机的内在规律性。
2015/12/25
18
一、级的作功原理
• 级是汽轮机中最基本的 工作单位
静叶(喷嘴)和对应的动叶
所组成;一列固定的喷嘴和
与它配合的动叶片构成了汽
轮机的基本作功单元,称为
1轴
4喷嘴
汽轮机的“级”
2015/12/25
单级冲动式汽轮机工作原理结构立体图
3
一. 汽轮机的工作原理
汽轮机内的能量转换 一定压力和温度的蒸汽流经固定不动的喷 嘴,并在其中膨胀,蒸汽的压力、温度不 断降低,速度不断增加,使蒸汽的热能转 化为动能
第四章
汽轮机设备
2015/12/25
1
第一节
汽轮机概述
汽轮机以蒸汽为工质,将热能转 变为机械能,为发电机发电提供 机械能。 火力发电厂三大主要设备之一, 单机功率大、效率高、运行平稳、 使用寿命长
2015/12/25
2
一、汽轮机的工作原理
“级”是汽轮机中最基本的
工作单元。在结构上它是由
2叶轮 3动叶栅
蒸汽流经级时先在喷嘴中膨胀压力 降低,速度增加一方面通过速度方 向的改变,产生冲动力F1 蒸汽在动叶中继续膨胀,压力降低, 所产生的焓降转化为动能造成动叶 出口的相对速度w2大于进口相对速 度w1,使汽流产生了作用于动叶上 的与汽流方向相反的反动力Fr。 在蒸汽的冲动力和反动力合力作用 下推动动叶旋转作功。
15
反动式汽轮机
2015/12/25
16
调节级
喷嘴调节:多数汽轮机采用改变第一级喷嘴面
积的方法调节进汽量,称之为喷嘴调节。
调节级:中、小容量汽轮机的调节级喷嘴调节
汽轮机的第一级称为调节级,一般采用复速级。 大容量汽轮机多采用单列冲动级。 还把汽轮机的级分为速度级和压力级两种。
2015/12/25
34
一、多级汽轮机概述
东方汽轮机厂生产的双缸双排汽300 MW汽轮机Hale Waihona Puke Baidu剖面
2015/12/25
35
哈尔滨汽轮机厂四缸四排汽600 MW反功式汽轮机纵剖面
2015/12/25
36
东方汽轮机厂 东汽600MW~1000MW系列空冷机组
亚临界四排汽机组纵剖面图
亚临界两排汽机组纵剖面图
2015/12/25
汽封等
2015/12/25
29
6.湿汽损失
湿蒸汽引起的有用功损失,称为湿汽损失。
蒸汽由于凝结成水使作功量减少
高速的蒸汽带动低速的水珠而消耗一部分动能
水珠进入动叶时撞击在进口处的动叶片背弧上,阻止
叶轮旋转
安全上,动叶会被湿汽冲蚀损坏
2015/12/25
30
2015/12/25
31
2015/12/25
2015/12/25
43
(二)多级汽轮机单位功率的投资大大减小
教材勘误!
单机功率大。单位功率汽轮机组的
造价、材料消耗和占地面积减小。
2015/12/25
44
(三)多级汽轮机存在的问题


增加了一些附加损失,如隔板漏汽损失;
增加了机组的长度和质量;
对零件的金属材料要求提高;
级数增加,结构更加复杂。 级汽轮机由于具有效率高、功率大、投资小等 突出优点而得到广泛应用。
hb hb hb m * * hn hb hn hb ht*
2015/12/25
10
2. 级的类型及特点
汽轮机的级可分为冲动级和反动级两大类
(1)、冲动级
冲动级又分:纯冲动级、带反动度的冲动级速度级 1) 纯冲动级:反动度为零的级称为纯冲动级 工作特点:是蒸汽只在喷嘴中膨胀,在动叶通道中不膨胀 结构特点:动叶叶型近似对称弯曲,作功能力大,但效率 比带反动度的冲动级低。
级数和转子的长度增加使转子刚性降低,将转子分成若 干段,采用多汽缸结构
2、采用多排汽口
提高汽轮机单机功率的途径
3、采用双轴系结构
为解决大功率汽轮机排汽口增多使转子过长的困难,可 以设计成双轴系结构。
2015/12/25
49
一. 汽轮机本体的基本特点(续)
4.高中压缸采用分流合缸方式
当一次再热机组的功率不是很大时,可把高压、中压 通流部分配置在一个共同的汽缸内,采用此种布置的 优点是: 1.高温区集中在汽缸中部,两端温度压力较低,从而减 少了对轴承和端部汽封的影响; 2.与分缸设计相比,可缩短主轴长度,减少轴封漏气; 3.可部分平衡轴向推力。
12
冲动式汽轮机
2015/12/25
13
3) 复速级
速度级:为使充分利用余速,在两列动
叶之间装设—列导向叶片,排汽经过导 向叶片后改变方向,进入第二列动叶继 续作功。这种级称为速度级。
复速级:同一叶轮上装有两列动叶片
的双列速度级,又称为复速级。
工作特点:蒸汽主要在喷嘴中膨胀加
速:动叶通道和导向叶片通道中基本不 膨胀,焓降大、效率较低。用于单级汽 轮机和中、小型多级汽轮机的第一级。
21
1.叶栅损失
叶栅损失包括:喷嘴损失和动叶
损失。 从产生原因看,它由:叶型损失、
叶端损失和冲波损失所组成。
2015/12/25
22
叶型损失
指蒸汽流过叶型表面时所产生的能量损失, 由附面层中的摩擦损失、附面层分离时的 涡流损失及尾迹损失组成。
2015/12/25
23
叶端损失
蒸汽在通道的顶部和根部附面层产生的摩 擦损失以及产生的由内弧向背弧的横向流 动(称为二次流)。
2015/12/25
24
超音速飞机遇到的冲波
冲波损失是指叶栅中汽流在跨音速及超音 速范围内流动时,在某一截面产生冲波 (激波)引起的能量损失。
2015/12/25
25
2. 余速损失
蒸汽离开动叶栅时带走的余速动 能称为余速损失。
2015/12/25
26
3.叶轮摩擦损失
2015/12/25
27
c0 , c1 —蒸汽进入和流出叶栅的速度,米/秒。
2015/12/25
20
二、级内损失和级效率
(一)级的内部损失:在汽轮机通流部分中与流
动、能量转换有直接联系的损失称为汽轮 机级的内部损失 级内的损失主要有叶栅损失、余速损失、部
分进汽损失、叶轮摩擦损失、漏汽损失和湿汽 损失等
2015/12/25
ht 点等熵膨胀到p2时的焓降 称为级的理想焓降。
2015/12/25
9
1. 反动度
反动度:表示蒸汽在动叶通道内膨
胀程度大小的指标。 它等于蒸汽在动叶通道中的理想焓 降与喷嘴的滞止理想焓降和动叶通 道中理想焓降之和的比值 级的平直径处(即1/2叶高处)的 反动度用Ωm表示,其表达式为:
1.动叶片上的轴向推力; 2.作用在叶轮轮面上的轴向推力; 3.作用在轴肩上的轴向推力。
2015/12/25
46
2. 轴向推力的平衡
平衡的方法除了在叶轮轮面上开平衡孔外, 主要采用下列两种方法:
1.平衡活塞法; 2.相反流动布置法。
2015/12/25
47
第四节
汽轮机本体
汽轮机本体包括静止和转动两大部分。
2015/12/25
11
2) 带反动度的冲动级
现代冲动式汽轮机中广泛采用具有一定反动度的冲动
级,简称为冲动级 工作特点:蒸汽的膨胀主要喷嘴中进行,在动叶通道 中仅有小部分膨胀,产生的反动力较小,主要利用冲 动力作功
结构特点:作功能力比反动级的大,效率又比纯冲动
级高。
2015/12/25
静止部分:汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承和滑销
系统等;
转动部分:主轴、叶轮和叶片等组成的转子。 通流部分:汽轮机本体中作功汽流的通道称为汽轮
机的通流部分
包括主汽门、调节汽门、导管、进汽室、各级喷嘴和动叶及 汽轮机的进汽管。
2015/12/25
48
一. 汽轮机本体的基本特点
1、采用多汽缸结构
蒸汽热能
喷嘴
气流的动能
动叶
轴的机械能
2015/12/25
4
(一)冲动作用原理
冲动力的定义:根据力学知识,当
一运动物体碰到另一个静止的物体 或者运动速度低于它的物体时,就
会受到阻碍而改变其速度的大小或
方向,同时给阻碍它的物体的一个 作用力
特点:蒸汽仅把从喷嘴中获得的动
能转变为机械功,蒸汽在动叶通道 中不膨胀,动叶通道不收缩
相关文档
最新文档