配汽方式

节流配汽示意图级热力过程线
节流效率
• 节流后的汽轮机的相对内效率
H i H i H t ri rith Ht H t H t
—节流效率
•
节流效率曲线
由节流效率曲线得知： • 1. 在同一背压下，蒸汽流量比设计值小的 越多，调节汽门中的节流越大，节流效率 越低 • 2. 在同一流量下，背压越高，节流效率越 低。
配汽方式对定压运行机组的变工况影响
• 由此可见，在不同负荷下，调节级的比焓 降是变化的。而且，从图中还可看出，调 节级的排汽温度也是变化的。 • 负荷变化时，调节级排汽温度的变化 还将使非调节级各级温度都变化，因而引 起零部件的热应力和热变形。如果调节级 排汽温度变化较大，则引起的热应力和热 变形也将较大，影响机组运行的安全性和 负荷调度的灵活性。
配汽方式对定压运行机组变工况影响
• 现在，这台汽轮机第I、Ⅱ两喷嘴组的调节汽 门同时启闭，同样大的负荷变化下，调节级排 汽温度从509℃下降到447℃左右，只下降50℃ 左右，由图中的过程B3CJ可见，高压缸各级温 度的变化也就减小了一半左右，可避免零部件 过大的热应力和热变形，但在热经济性上，节 流损失增大，这是牺牲一些效率来换取运行的 安全性与负荷调度的灵活性，以便于适应调峰 的需要。这种配汽方式，对于第I、Ⅱ两喷嘴 组来说是节流配汽，对Ⅲ、Ⅳ喷嘴组来说是喷 嘴配汽，故称为"节流-喷嘴混合配汽方式"。
配汽方式对定压运行机组的变工况影响
• 若这台汽轮机第I、Ⅱ两喷嘴组的调节汽门 不是同时启闭，而是依次启闭，那么40％ 设计功率下，将只有第I喷嘴组的调节汽门 全开，第Ⅱ喷嘴组的汽门是关闭的(忽略重 叠度)，这时调节级的热力过程线将如图中 虚AB4所示，调节级的有效比焓降大增，调 节级的排汽温度更低。这时，由最大功率 降到40％设计功率，调节级排汽温度由 509℃降为403℃左右，变化一百多度
进汽部分
汽缸蒸汽室喷嘴室整体浇筑结构
汽缸蒸汽室喷嘴室螺栓连接结构
进汽部分
• 高参数汽轮机则是将蒸汽室和喷嘴室单独 铸好，用焊接方式固定在气缸上。
• 汽缸蒸汽室喷嘴室焊接结构
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进汽部分
• 高参数大功率汽轮机采用把调节汽阀从气 缸上分离出来，并与自动主汽阀组成联合 汽阀，而单独安装在汽机两侧的基础上， 蒸汽室与汽缸之间采用柔性很大的导气管 连接。 • 高中压缸采用双层缸结构以后，喷嘴室与 气缸之间采用装配式连接，以增强其自由 膨胀的可能性，防止汽缸与喷嘴室之间产 生过大热应力，导致裂纹等。
配汽方式
第一、进汽部分 第二、配汽方式 第三、配汽方式对定压机组的影响
第一、进汽部分
• 进汽部分指调节阀后蒸汽进入汽缸第一级 喷嘴这段区域。包括调节气阀至喷嘴的主 蒸汽导管、导管与汽缸的连接部分和喷嘴 室。是气缸中承受蒸汽压力和温度最高的 部分。
进汽部分
• 一般中低压参数汽轮机进汽部分与汽缸浇 铸为一体，或是将蒸汽室和喷嘴室单独铸 好，用法兰螺栓与汽缸连接在一起。
• 高参数大功率汽轮机进气管级调节阀的布置
进汽部分
第二、汽轮机配汽方式
• 改变汽轮机功率，可通过改变蒸汽在叶栅 通流部分的焓降和改变进汽量。这种改变 进汽量和焓降的方式称为汽轮机的配汽。 汽轮机的配汽主要有节流配汽、喷嘴配汽 和旁通配汽三种方式，常用的为前两种。
节流配汽
采用节流配汽的汽轮机，其全部蒸汽通过 一个或几个同时开启阀门，进入汽轮机的 第一级（无调节级），调节汽门后的压力 即为汽轮机的进口压力。在部分负荷运行 时，阀后压力决定于流量比，进汽温度基 本保持不变。
习题
• 现在大功率高参数汽机进汽部分的装配方 式？ • 汽轮机常用的配汽方式？ • 节流效率的影响因素级变化规律 • 汽轮机调节级的危险工况点？ • 节流配汽与喷嘴配汽的优缺点比较?
两股气流混合后的焓值为：
h2
GI GII h
G
' 2
GIII h
I i
'' 2
GI GII h0 h
G h
III
0
h
III i

GI GII I GIII III h0 hi hi G G
G
调节级压力与流量的关系
简化调节级压力与流量的关系 假定： • （1）忽略调节级后温度的变化的影响，调节 级后压力正比与全机流量 • （2）各种工况下级的反动度都保持为零 • （3）四个调节汽门依次开启，没有重叠度 • （4）凡全开调节汽门后，喷嘴前压力均不变 上述假定下调节级及各喷嘴组的曲线p—G如图
配汽方式对定压运行机组变工况的影响
• 该机调节级共有四个喷嘴组。设计工况下，前 三个喷嘴组的调节汽门全开，热力过程如曲线 AB所示，p11=12.27MPa，能发出300MW电功率。 最大功率时，四个喷嘴组的调节汽门都全开， 热力过程如曲线AB1所示，功率超过300MW。 80％设计功率下，前两个喷嘴组的调节汽门全 开，热力过程如曲AB2所示，p11=219.82MPa。 该机第I、Ⅱ两个调节汽门是同时启闭的，故 在40％设计功率下，第I、Ⅱ两个喷嘴组前的 调节汽门都部分开启，全部蒸汽受到节流，喷 嘴组前压力降为点A1的8.0MPa左右，然后在喷 嘴和动叶中膨胀到点B3，p=214.91MPa。
喷嘴配汽 将汽轮机高压缸的第一级的喷嘴分成多组 （4～6组），每一喷嘴组由1个独立的调节 汽门控制。变负荷时，这些调节汽门依次 开启或关闭，改变进汽量。这种配汽方式 称为喷嘴配汽
• （a）全机示意图（b）调节级示意图 • 1. 自动主汽门2. 调节汽门3. 喷嘴间隙
喷嘴调节热力过程线
• 设调节级为四个喷嘴组，下图所示是第Ⅰ、 Ⅱ调节汽门全开，第Ⅲ调节汽门部分开启， 第Ⅳ调节汽关闭时的调节级热力过程线。
节流配汽与喷嘴配汽的方式比较
• 节流配汽： 优点：没有调节级、结构简单、制造成本低 定压运行流量变化时，各级温度变化较小， 对负荷变化适应性较好。 缺点：部分负荷时，节流损失较大，效率较 低 适合：节流调节一般用在小机组以及承担基 本符合的机组。
• 喷嘴配汽： • 优点：部分负荷时效率较高； • 缺点：变工况时，温度变化较大，引起的 热应力较大；喷嘴调节结构较复杂、制造 成本高。 • 适合：可以承担基荷，也可调峰。一般用 于大容量机组和背压机组。
喷嘴调节的汽轮机相对内效率及效率曲线
从图中可见，调节级效率曲线具有明显 的波折装。这是因为阀门全开时，节流损失 小，效率较高。在其他工况下，通过部分开 启阀的气流受到节流，是效率下降。
调节级的最危险工况 • 当只有第一调节汽门全开而其他调节汽门 关闭时，第一级的理想比焓降最大，而且 流过第一喷嘴组的流量是所有工况下的最 大流量，这股流量集中在第一喷嘴组后的 少数动叶上，使每片动叶分摊的蒸汽流量 最大。而且，此时动叶前后压差也最大。 因此，此工况下，蒸汽对动叶的作用力最 大。故第一调节汽门全开而其他调节汽门 都关闭时，调节级动叶受力最大，为调节 级的最危险工况。
旁通配汽
• 旁通配汽主要用于船舶和工业汽轮机，通 过设置内部或外部旁通阀增大汽轮机的流 量，增大汽轮机的功率输出或增大汽轮机 的抽汽供热量。
旁通配汽示意图：
第三、配汽方式对定压运行机组变工况的影 响 • 定压运行负荷变化时，配汽方式对全机热 力过程和各级温度变化的影响，也是不相 同的。下图(a)所示是东方汽轮机厂生产的 300MW中间再热汽轮机调节级在各种负荷 下热力过程线的变化情况。