汽轮机课程设计指导书资料

汽轮机课程设计指导书

目录

一、课程设计的目的与意义 (1)

二、设计题目及已知条件 (2)

2.1 机组概况 (2)

2.2 本次设计与改造的基本要求 (4)

三、设计过程 (6)

3.1 汽轮机的热力总体任务 (6)

3.2 汽轮机变工况热力核算的方法介绍 (6)

3.3 本课程设计的基本方法 (7)

3.3.1 级的变工况热力核算方法——倒序算法 (8)

3.3.2 级的变工况热力核算方法——顺序算法 (17)

3.4 上述计算过程需要注意的问题 (22)

四、参考文献： (23)

附：机组原始资料 (23)

汽轮机课程设计

一、课程设计的目的与意义

汽轮机是按照经济功率设计的，即根据给定的设计要求如功率、蒸汽初参数、转速以及汽轮机所承担的任务等，确定机组的汽耗量、级数、通流部分的结构尺寸、蒸汽参数在各级的分布以及效率、功率等。汽轮机在设计条件下运行称为设计工况。由于此工况下蒸汽在通流部分的流动与结构相适应，使汽轮机有最高的效率，所以设计工况亦称为经济工况。

由于要适应电网的调峰以及机组实际运行过程中运行参数的偏差等原因，汽轮机不可能始终保持在设计条件下，即负荷的变化不可避免的，蒸汽初终参数偏离设计值，通流部分的结垢、腐蚀甚至损坏，回热加热器停用等在实际运行中也时有发生等等。汽轮机在偏离设计条件下的工作，称为汽轮机的变工况。在变工况下，蒸汽量、各级的汽温汽压、反动度、比焓降等可能发生变化，从而引起汽轮机功率、效率、轴向推力、零件强度、热膨胀、热应力等随之改变。

通过本课程设计加深、巩固《汽轮机原理》中所学的理论知识，了解汽轮机热力设计的一般步骤，掌握每级焓降以及有关参数的选取，熟练各项损失和速度三角形的计算，通过课程设计以期达到对汽轮机的结构进一步了解，明确主要零部件的位置与作用。具体要求就是按照某机组存在的问题，根据实际情况，制定改造方案，通过理论与设计计算，解决该汽轮机本体存在的问题，达到汽轮机安全、经济运行的目的[1-4]。

二、设计题目及已知条件

内容：某12MW背压机组小流量工况下通流部分改造方案的制定

机组型式：B12-50∕10型背压式汽轮机

配汽方式：喷嘴配汽

调节级选型：复速级

设计工况下的参数：附录

2.1机组概况

该机组是武汉汽轮机厂早期生产的B12-50∕10型背压式汽轮机。调节级为复速级，3个压力级，级的类型为冲动级。

(1)机组额定参数

主蒸汽压力：4.9MPa

主蒸汽温度：435℃

总进汽流量：150t/h

排汽压力：0.98MPa

额定功率：12MW

额定转速：3000rpm

(2)原机组改造技术参数与要求

由于实际供热负荷的改变，曾对该机组进行过通流部分改造，改造原则为减小汽轮机的通流面积，以适应新的蒸汽流量，避免产生鼓风工况。由于受到现场施工难度限制，采取了保持喷嘴高度和动叶高度不变，封堵部分喷嘴的改造方案，该机组改造前为次高压背压机组，

改造后为抽背机组，原机组改造方案与技术参数要均依据汽轮机厂家说明书参数确定。

主蒸汽压力：4.9MPa

主蒸汽温度：435℃

总进汽流量：55t/h

复速级后压力2.2MPa

复速级后温度355℃

抽汽流量：10—12t/h

排汽压力0.98MPa

排汽温度300℃

额定功率3000kW

额定汽耗16.87kg/kW·h

汽轮机内效率63.6%

以上数据为机组改造时的技术参数要求。但实际运行时抽汽并没有投用。改造后机组初参数未能达到要求的参数，新蒸汽压力为4.2MPa~4.3MPa，终参数（背压）在设计值高限运行（0.95~1.0MPa 表），机组各种损失较大，相对内效率很低。复速级后经常超温，有时级后可高达395℃（原厂家要求最高不超过350℃），机组排汽温度达到350℃（原机组额定流量下为300℃），由于该机组转子为套装转子，复速级超温对机组安全运行带来严重的隐患，且机组出力不足2000kW。

2.2本次设计与改造的基本要求

该机组由于实际供热负荷的大幅增加，汽轮机偏离原有设计工况，主蒸汽流量由150t/h降低至55t/h(工况1)和40t/h(工况2)。汽轮机在极端变工况下运行时，汽轮机各级焓降分配、热力参数均发生改变，在极低负荷情况下还会发生鼓风现象。从运行安全经济性出发，需要对该机组再次进行改造，以解决复速级后超温问题，同时提高机组的效率。

本次设计的任务：

（1）能对原机组额定工况进行核算

（2）能对机组03年改造工况进行核算和分析

（3）通过对机组03年改造工况的核算分析，提出有效解决措施，同时保证机组安全运行。

（4）能够使机组在该改造工况下优化运行，不仅解决复速级后超温问题，同时能够提高机组的效率。

本次设计的要求：

（1）改造后机组形式：背压机组，运行方式仍采用以热定电方式运行。

（2）机组参数要求：

工况1：主蒸汽温度435℃，主蒸汽压力4.2MPa，排汽压力0.95MPa，主蒸汽流量55t/h；

工况2：主蒸汽温度435℃，主蒸汽压力4.3MPa，排汽压力0.85MPa，主蒸汽流量40t/h。

（3）设计限制条件

①通流尺寸

通流面积的改变方法为封堵压力级部分喷嘴，喷嘴封堵数目为整数，限制喷嘴出口面积取值；蒸汽在汽轮机内的膨胀是按照叶栅面积比膨胀的，动叶计算通流面积取值需要由喷嘴出口面积求得；

②调节级后蒸汽温度

调节级后蒸汽温度<350℃，调节级后蒸汽温度超限的原因为调节级焓降过小，增加调节级整级理想焓降可以降低调节级的级后温度；

③压力级级数

压力级级数可减少，至少保留1级，不可增加；

④调节级喷嘴前压力

全开调节汽门时，调节汽门及管道压降取0.15MPa，工况1设计结果调节级喷嘴前压力<4.05MPa，工况2设计结果调节级喷嘴前压力

<4.15MPa。

⑤机组排汽压力

机组排汽压力满足要求：工况一，排汽压力0.95MPa

工况二，排汽压力0.85MPa

（计算时可不考虑冲角损失和极限膨胀损失；轴封系统及门杆漏汽按5t/h考虑）