畢業(yè)設(shè)計(jì)----25mw汽輪機(jī)熱力設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本課題是對(duì)某25MW凝汽式汽輪機(jī)組進(jìn)行熱力設(shè)計(jì)。進(jìn)行這次主要時(shí)為了提高電廠的經(jīng)濟(jì)性，以求達(dá)到“節(jié)能降耗，環(huán)境保護(hù)”的目的。在提高其經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)還要保證該機(jī)組的實(shí)用性和安全可靠性。因此在設(shè)計(jì)之前，要先查找一些資料，然后對(duì)汽輪機(jī)的蒸汽系統(tǒng)，汽輪機(jī)級(jí)的熱力等進(jìn)行計(jì)算，如除氧器的抽汽量，凝結(jié)水量，汽輪機(jī)裝置的熱經(jīng)濟(jì)性，級(jí)熱力參數(shù)的選擇，

2、各能量損失計(jì)算等；同時(shí)對(duì)其通道部分進(jìn)行選型以及對(duì)其級(jí)數(shù)進(jìn)行確定。整個(gè)設(shè)計(jì)完成后，證實(shí)了我們的設(shè)計(jì)在擁有適用性和安全可靠性的前提下確實(shí)能夠提高發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到“節(jié)能降耗，保護(hù)環(huán)境”的目的</p><p>　　本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：汽輪機(jī)的工作原理、多級(jí)汽輪機(jī)的工作過(guò)程、汽輪機(jī)的變工況下的工作特性、汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)及葉片強(qiáng)度。根據(jù)通流部分形狀和回?zé)岢槠c(diǎn)的要求，確定壓力級(jí)既非調(diào)節(jié)級(jí)的級(jí)數(shù)和排汽口數(shù)，并進(jìn)行各級(jí)比焓降分

3、配；對(duì)各級(jí)進(jìn)行詳細(xì)的熱力計(jì)算，求出各級(jí)通流部分的幾何尺寸，相對(duì)內(nèi)效率，實(shí)際熱力過(guò)程曲線。根據(jù)各級(jí)熱力計(jì)算結(jié)果，修正各回?zé)岢槠c(diǎn)壓力以符合實(shí)際熱力過(guò)程曲線的要求，并修正回?zé)嵯到y(tǒng)的熱力平衡計(jì)算；分析與確定汽輪機(jī)熱力設(shè)計(jì)的基本參數(shù)，這些汽輪機(jī)熱力設(shè)計(jì)的任務(wù)是，按給定的設(shè)計(jì)條件，確定通流部分的幾何尺寸，參數(shù)包括汽輪機(jī)的容量，進(jìn)汽參數(shù)，轉(zhuǎn)速，排汽壓力冷卻水溫度，給水溫度，供熱蒸汽壓力等；分析并選擇汽輪機(jī)的型式，配汽機(jī)構(gòu)形式，通流部分形狀及有關(guān)參數(shù)

4、；對(duì)汽輪機(jī)的原則性熱力系統(tǒng)進(jìn)行汽耗量及熱經(jīng)濟(jì)性的初步計(jì)算；根據(jù)汽輪機(jī)運(yùn)行特性，經(jīng)濟(jì)要求及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等因素，比較和確定調(diào)節(jié)級(jí)的型式，比焓降，葉型及尺寸等。</p><p>　　關(guān)鍵字：汽輪機(jī)；熱力計(jì)算；熱力系統(tǒng) </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Subject is on a 25MW of conde

5、nsing steam turbine unit for thermal design. For the main power in order to improve the efficiency of when, in order to achieve "energy saving, environmental protection". To improve the efficiency in the unit a

6、lso guarantee the practicability and reliability. Therefore in the design prior to find some information, and then to the steam turbine, steam heating system of such calculations, such as the deaerator's steam conden

7、sation water, steam, heat efficiency, the lev</p><p>　　The design of the main contents include: the working principle, the multistage turbine steam turbine, the working process of the work characteristics ch

8、ange under the condition of the steam turbine blade, structure and strength. According to the shape of the steam heat and pressure, determine the point of grade is neither adjust series and exhaust steam mouth, and vario

9、us than enthalpy drop distribution, At all levels of thermodynamic calculation, the levels of geometric dimension within the rel</p><p>　　Key words: turbine; thermodynamic calculation; thermodynamic system&l

10、t;/p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　Abstract2</p><p><b>　　1.文獻(xiàn)綜述5</b></p><p><b>　　2 概述8</b>

11、</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)8</p><p>　　2.2熱力設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求8</p><p>　　2.3 國(guó)產(chǎn)汽輪機(jī)基本參數(shù)的選擇與系列9</p><p>　　3 汽輪機(jī)總進(jìn)汽量的初步估算12</p><p>　　3.1回?zé)岢槠麎毫Φ拇_定12</p><p><

12、b>　　3.2 計(jì)算13</b></p><p>　　4 通流部分的選型21</p><p>　　4.1 排汽口數(shù)與末級(jí)葉片21</p><p>　　4.2 配汽方式和調(diào)節(jié)級(jí)的選型21</p><p>　　4.3 壓力級(jí)設(shè)計(jì)特點(diǎn)25</p><p>　　5 壓力級(jí)比焓降分配及級(jí)數(shù)的確定

13、27</p><p>　　5.1 蒸汽通道的合理形狀27</p><p>　　5.2 各級(jí)平均直徑的確定27</p><p>　　5.3 級(jí)數(shù)的確定及比焓降的分配30</p><p>　　6 汽輪機(jī)級(jí)的熱力計(jì)算33</p><p>　　6.1 葉型及其選擇33</p><p>　　6

14、.2 級(jí)的熱力計(jì)算36</p><p>　　6.3 熱力計(jì)算示例44</p><p>　　7汽輪機(jī)漏汽量的計(jì)算與整機(jī)校核50</p><p>　　7.1 閥桿漏氣量的計(jì)算50</p><p>　　7.2 軸封漏汽量的計(jì)算51</p><p>　　7.3 汽封直徑的確定52</p><p&

15、gt;　　7.4 整機(jī)校核53</p><p>　　8軸向推力的計(jì)算55</p><p>　　8.1 軸向推力的計(jì)算公式55</p><p>　　8.2 葉輪前壓力的確定56</p><p>　　8.3 推力軸承的安全系數(shù)57</p><p><b>　　結(jié)論58</b></p&

16、gt;<p><b>　　參考文獻(xiàn)59</b></p><p><b>　　致謝60</b></p><p><b>　　1.文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　汽輪機(jī) 將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械。又稱蒸汽透平。主要用作發(fā)電用的原動(dòng)機(jī)，也可直接驅(qū)動(dòng)各種泵、風(fēng)機(jī)、壓縮

17、機(jī)和船舶螺旋槳等。還可以利用汽輪機(jī)的排汽或中間抽汽滿足生產(chǎn)和生活上的供熱需要 。 </p><p>　　汽輪機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械，是蒸汽動(dòng)力裝置的主要設(shè)備之一。汽輪機(jī)是一種透平機(jī)械，又稱蒸汽透平。 公元一世紀(jì)時(shí)，亞歷山大的希羅記述了利用蒸汽反作用力而旋轉(zhuǎn)的汽轉(zhuǎn)球，又稱為風(fēng)神輪，這是最早的反動(dòng)式汽輪機(jī)的雛形；1629年意大利的布蘭卡提出由一股蒸汽沖擊葉片而旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪。 19世紀(jì)末，瑞典拉瓦爾

18、和英國(guó)帕森斯分別創(chuàng)制了實(shí)用的汽輪機(jī)。拉瓦爾于1882年制成了第一臺(tái)5馬力(3.67千瓦)的單級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)，并解決了有關(guān)的噴嘴設(shè)計(jì)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)問(wèn)題。單級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)功率很小，現(xiàn)在已很少采用。 20世紀(jì)初，法國(guó)拉托和瑞士佐萊分別制造了多級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)。多級(jí)結(jié)構(gòu)為增大汽輪機(jī)功率開(kāi)拓了道路，已被廣泛采用，機(jī)組功率不斷增大。帕森斯在1884年取得英國(guó)專利，制成了第一臺(tái)10馬力的多級(jí)反動(dòng)式汽輪機(jī)，這臺(tái)汽輪機(jī)的功率和效率在當(dāng)時(shí)都占領(lǐng)先地位。 20世紀(jì)

19、初，美國(guó)的柯蒂斯制成多個(gè)速度級(jí)的汽輪機(jī)，每個(gè)速度級(jí)一般有兩列動(dòng)葉，在第一列動(dòng)葉后在汽缸上裝有導(dǎo)向葉片，將汽流導(dǎo)向第二列動(dòng)葉?，F(xiàn)在速度級(jí)的汽輪機(jī)只用于小型的汽輪機(jī)上，主要驅(qū)動(dòng)泵、鼓風(fēng)機(jī)等，也常用作中小型多級(jí)汽輪機(jī)的第一級(jí)。 與往復(fù)式蒸汽機(jī)相比，汽輪機(jī)</p><p>　　汽輪機(jī)的出現(xiàn)推動(dòng)了電力工業(yè)的發(fā)展，到20世紀(jì)初，電站汽輪機(jī)單機(jī)功率已達(dá)10兆瓦。隨著電力應(yīng)用的日益廣泛，美國(guó)紐約等大城市的電站尖峰負(fù)荷在20年代已

20、接近1000兆瓦，如果單機(jī)功率只有10兆瓦，則需要裝機(jī)近百臺(tái)，因此20年代時(shí)單機(jī)功率就已增大到60兆瓦，30年代初又出現(xiàn)了165兆瓦和208兆瓦的汽輪機(jī)。 此后的經(jīng)濟(jì)衰退和第二次世界大戰(zhàn)期間爆發(fā)，使汽輪機(jī)單機(jī)功率的增大處于停頓狀態(tài)。50年代，隨著戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電力需求突飛猛進(jìn)，單機(jī)功率又開(kāi)始不斷增大，陸續(xù)出現(xiàn)了325～600兆瓦的大型汽輪機(jī)；60年代制成了1000兆瓦汽輪機(jī)；70年代，制成了1300兆瓦汽輪機(jī)?，F(xiàn)在許多國(guó)家常用的單機(jī)功率

21、為300～600兆瓦。 </p><p>　　汽輪機(jī)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的各部門中都有廣泛的應(yīng)用。汽輪機(jī)種類很多，并有不同的分類方法。按結(jié)構(gòu)分，有單級(jí)汽輪機(jī)和多級(jí)汽輪機(jī)；各級(jí)裝在一個(gè)汽缸內(nèi)的單缸汽輪機(jī)，和各級(jí)分裝在幾個(gè)汽缸內(nèi)的多缸汽輪機(jī)；各級(jí)裝在一根軸上的單軸汽輪機(jī)，和各級(jí)裝在兩根平行軸上的雙軸汽輪機(jī)等。 按工作原理分，有蒸汽主要在各級(jí)噴嘴(或靜葉)中膨脹的沖動(dòng)式汽輪機(jī)；蒸汽在靜葉和動(dòng)葉中都膨脹的反動(dòng)式汽輪機(jī)；以及蒸汽在噴

22、嘴中膨脹后的動(dòng)能在幾列動(dòng)葉上加以利用的速度級(jí)汽輪機(jī)。 按熱力特性分，有為凝汽式、供熱式、背壓式、抽汽式和飽和蒸汽汽輪機(jī)等類型。凝汽式汽輪機(jī)排出的蒸汽流入凝汽器，排汽壓力低于大氣壓力，因此具有良好的熱力性能，是最為常用的一種汽輪機(jī)；供熱式汽輪機(jī)既提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)或其他機(jī)械，又提供生產(chǎn)或生活用熱，具有較高的熱能利用率；背壓式汽輪機(jī)的排汽壓力大于大氣壓力的汽輪機(jī)；抽汽式汽輪機(jī)是能從中間級(jí)抽出蒸汽供熱的汽輪機(jī)；飽和蒸汽輪機(jī)是以飽和狀態(tài)的蒸汽作

23、為新蒸汽的汽輪機(jī)。 汽輪機(jī)的蒸汽從進(jìn)口膨脹到出口，單位質(zhì)量蒸汽的容積增大幾百倍，甚至上千倍，因此各級(jí)葉片高度必須逐級(jí)加長(zhǎng)。大功率凝汽式汽輪機(jī)所需的排汽面積很大，末級(jí)葉片須做得很長(zhǎng)。 汽輪機(jī)裝</p><p>　　早期汽輪機(jī)所用新蒸汽壓力和溫度都較低，熱效率低于20％。隨著單機(jī)功率的提高，30年代初新蒸汽壓力已提高到3～4兆帕，溫度為400～450℃。隨著高溫材料的不斷改進(jìn)，蒸汽溫度逐步提高到535℃，壓力也提高到

24、6～12.5兆帕，個(gè)別的已達(dá)16兆帕，熱效率達(dá)30％以上。50年代初，已有采用新蒸汽溫度為600℃的汽輪機(jī)。以后又有新蒸汽溫度為650℃的汽輪機(jī)。 現(xiàn)代大型汽輪機(jī)通常采用新汽壓力24兆帕，新汽溫度和再熱溫度為535～565℃的超臨界參數(shù),或新汽壓力為16.5兆帕、新汽溫度和再熱溫度為535℃的亞臨界參數(shù)。使用這些汽輪機(jī)的電站熱效率約為40％。 另外，汽輪機(jī)的排汽壓力越低，蒸汽循環(huán)的熱效率就越高。不過(guò)排汽壓力主要取決于冷卻水的溫度，如果采

25、用過(guò)低的排汽壓力，就需要增大冷卻水流量或增大凝汽器冷卻面積，同時(shí)末級(jí)葉片也較長(zhǎng)。凝汽式汽輪機(jī)常用的排汽壓力為0.005～0.008兆帕。船用汽輪機(jī)組為了減輕重量，減小尺寸,常用0.006～0.01兆帕的排汽壓力。 此外，提高汽輪機(jī)熱效率的措施還有，采用回?zé)嵫h(huán)、采用再熱循環(huán)、采用供熱式汽輪機(jī)等。提高汽輪機(jī)的熱效率，對(duì)節(jié)約能源有著重大的意義。 </p><p>　　大型汽輪機(jī)組的研制是汽輪機(jī)未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要方向，

26、這其中研制更長(zhǎng)的末級(jí)葉片，是進(jìn)一步發(fā)展大型汽輪機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵；研究提高熱效率是汽輪機(jī)發(fā)展的另一方向，采用更高蒸汽參數(shù)和二次再熱，研制調(diào)峰機(jī)組，推廣供熱汽輪機(jī)的應(yīng)用則是這方面發(fā)展的重要趨勢(shì)。 現(xiàn)代核電站汽輪機(jī)的數(shù)量正在快速增加，因此研究適用于不同反應(yīng)堆型的、性能良好的汽輪機(jī)具有特別重要的意義。 全世界利用地?zé)岬钠啓C(jī)的裝機(jī)容量，1983年已有3190兆瓦，不過(guò)對(duì)熔巖等深層更高溫度地?zé)豳Y源的利用尚待探索；利用太陽(yáng)能的汽輪機(jī)電站已在建造，海洋溫

27、差發(fā)電也在研究之中。所有這些新能源方面的汽輪機(jī)尚待繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)研究。 另外，在汽輪機(jī)設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行過(guò)程中，采用新的理論和技術(shù)，以改善汽輪機(jī)的性能，也是未來(lái)汽輪機(jī)研究的一個(gè)重要內(nèi)容。例如：氣體動(dòng)力學(xué)方面的三維流動(dòng)理論，濕蒸汽雙相流動(dòng)理論；強(qiáng)度方面的有限元法和斷裂力學(xué)分析；振動(dòng)方面的快速傅里葉轉(zhuǎn)換、模態(tài)分析和激光技術(shù)；設(shè)計(jì)、制造工藝、試驗(yàn)測(cè)量和運(yùn)行監(jiān)測(cè)等方面的電子計(jì)算機(jī)技術(shù)；壽命監(jiān)控方面的超聲檢查和耗損計(jì)算。此外，還將研制氟利昂等新工質(zhì)的

28、應(yīng)用，以及新結(jié)構(gòu)、新工藝和新材料</p><p><b>　　2 概述</b></p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　一. 設(shè)計(jì)題目：25兆瓦凝汽式汽輪機(jī)的熱力設(shè)計(jì)</p><p><b>　　二. 原始數(shù)據(jù)：</b></p>

29、<p>　　蒸汽初參數(shù)： =3.43MP =435℃; </p><p>　　凝汽器出口處壓力：pc=1.9kPa;</p><p>　　給水溫度：tfw=160℃;</p><p>　　經(jīng)濟(jì)功率：Pc=12000kW±1%;</p><p>　　汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速：n=3000r/min;</p><p

30、>　　汽輪機(jī)內(nèi)效率：ηoi=0.80±1%</p><p>　　2.2熱力設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求</p><p>　　力求獲得高的相對(duì)內(nèi)效率。汽輪機(jī)熱力設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)程序如下</p><p>　　1.分析與確定汽輪機(jī)熱力設(shè)計(jì)的基本參數(shù)，這些汽輪機(jī)熱力設(shè)計(jì)的任務(wù)是，按給定的設(shè)計(jì)條件，確定通流部分的幾何尺寸，參數(shù)包括汽輪機(jī)的容量，進(jìn)汽參數(shù)，轉(zhuǎn)速，排汽壓力冷卻水溫

31、度，給水溫度，供熱蒸汽壓力等；</p><p>　　2.分析并選擇汽輪機(jī)的型式，配汽機(jī)構(gòu)形式，通流部分形狀及有關(guān)參數(shù)；</p><p>　　3.對(duì)汽輪機(jī)的原則性熱力系統(tǒng)進(jìn)行汽耗量及熱經(jīng)濟(jì)性的初步計(jì)算；</p><p>　　4.根據(jù)汽輪機(jī)運(yùn)行特性，經(jīng)濟(jì)要求及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等因素，比較和確定調(diào)節(jié)級(jí)的型式，比焓降，葉型及尺寸等。</p><p>　　5.

32、根據(jù)通流部分形狀和回?zé)岢槠c(diǎn)的要求，確定壓力級(jí)既非調(diào)節(jié)級(jí)的級(jí)數(shù)和排汽口數(shù)，并進(jìn)行各級(jí)比焓降分配；</p><p>　　6.對(duì)各級(jí)進(jìn)行詳細(xì)的熱力計(jì)算，求出各級(jí)通流部分的幾何尺寸，相對(duì)內(nèi)效率，實(shí)際熱力過(guò)程曲線。</p><p>　　7.根據(jù)各級(jí)熱力計(jì)算結(jié)果，修正各回?zé)岢槠c(diǎn)壓力以符合實(shí)際熱力過(guò)程曲線的要求，并修正回?zé)嵯到y(tǒng)的熱力平衡計(jì)算；</p><p>　　8.根據(jù)需要

33、修正汽輪機(jī)熱力計(jì)算的結(jié)果。</p><p>　　在進(jìn)行汽輪機(jī)熱力計(jì)算時(shí)，所設(shè)計(jì)的汽輪機(jī)應(yīng)滿足下列主要要求：</p><p>　　1.運(yùn)行時(shí)具有較高的經(jīng)濟(jì)性；</p><p>　　2.不同工況下工作時(shí)均有高的可靠性；</p><p>　　3.在滿足經(jīng)濟(jì)性和可靠性要求的同時(shí)，還要考慮到汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，布置合理，成本低廉，安裝和維修方便

34、，以及零件的通用化和系列等應(yīng)素。</p><p>　　2.3 國(guó)產(chǎn)汽輪機(jī)基本參數(shù)的選擇與系列</p><p>　　汽輪機(jī)熱力設(shè)計(jì)的基本參數(shù)即是熱力設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)，除用戶提出的要求外，應(yīng)按照電力部門明確規(guī)定的系列規(guī)范選取。</p><p><b>　　一. 汽輪機(jī)容量</b></p><p>　　汽輪機(jī)的容量是指汽輪機(jī)的額

35、定功率 ,也稱名牌功率。</p><p>　　國(guó)產(chǎn)發(fā)電用汽輪機(jī)容量系列如下表2.1</p><p>　　汽輪機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)所依據(jù)的功率稱為設(shè)計(jì)功率 ,又稱為經(jīng)濟(jì)功率，其大小由機(jī)組本身容量大小級(jí)運(yùn)行時(shí)所承擔(dān)負(fù)荷的變化而定。表2.2給出了國(guó)產(chǎn)汽輪機(jī)選用的設(shè)計(jì)功率與額定功率之比率。</p><p>　　表2.2 不同容量國(guó)產(chǎn)汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)功率</p><p

36、>　　為了保證汽輪機(jī)在除參數(shù)下降或背壓升高時(shí)任能發(fā)出額定功率，在設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)閥與噴嘴進(jìn)汽能力及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，需要考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?。因此，在正常的參?shù)級(jí)提高除參數(shù)或降低背壓時(shí)，汽輪機(jī)發(fā)出的功率可能大于額定值，此功率稱為最大功率。一般中，低壓汽輪機(jī)可增大出力20%～30%，甚至跟大，高壓汽輪機(jī)可增大出力10%～20%?；蛘咝∫恍Ｒ暰唧w汽輪機(jī)條件分析確定。</p><p><b>　　二.進(jìn)汽參數(shù)</b

37、></p><p><b>　　1）新蒸汽參數(shù)</b></p><p>　　汽輪機(jī)的新蒸汽參數(shù)是指主氣門的蒸汽壓力與溫度，通常又稱為初壓，除溫。我國(guó)目前對(duì)電站汽輪機(jī)采用按功率劃分新蒸汽參數(shù)等級(jí)的產(chǎn)品系列見(jiàn)表2-3</p><p>　　表2.3 國(guó)產(chǎn)汽輪機(jī)新蒸汽參數(shù)</p><p><b>　　2）排

38、汽壓力</b></p><p>　　凝汽式汽輪機(jī)的排汽壓力需綜合考慮汽輪機(jī)運(yùn)行地點(diǎn)的氣候條件，供水方式，末級(jí)葉片和凝汽器造價(jià)等因素，經(jīng)過(guò)全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。我國(guó)汽輪機(jī)常用的排汽壓力見(jiàn)表2.4.</p><p><b>　　表2.4</b></p><p>　　表2.5 背壓式汽輪機(jī)采用排汽壓力</p><p&

39、gt;<b>　　四) 汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　電廠用的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速是由電網(wǎng)頻率決定的。我國(guó)電網(wǎng)頻率為50 ，故我國(guó)生產(chǎn)的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速采用3000 的轉(zhuǎn)速為了提高相對(duì)內(nèi)效率，并減小汽輪機(jī)的尺寸與降低成本。其轉(zhuǎn)速通常高于3000 ，經(jīng)齒輪減速后再與發(fā)電機(jī)相連。在材料強(qiáng)度的允許的條件下，降低轉(zhuǎn)速可以增大排汽面積，所以某些大功率的汽輪機(jī)，特別是原子能電站汽輪機(jī)也采用1500 的轉(zhuǎn)速。

40、</p><p>　　5） 調(diào)節(jié)抽氣式汽輪機(jī)的抽汽壓力</p><p>　　調(diào)節(jié)抽氣式汽輪機(jī)除了能滿足供電外，還能滿足供熱需要。調(diào)節(jié)抽氣式汽輪機(jī)的抽汽往往是由熱用戶的需要決定的。其抽汽壓力一般綜合用戶要求和產(chǎn)品系列規(guī)范合理決定，表2.6列出了國(guó)產(chǎn)調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)常用的抽氣壓力。</p><p><b>　　表2.6</b></p>

41、<p>　　6） 給水溫度與會(huì)熱系數(shù)</p><p>　　回?zé)嵫h(huán)的回?zé)岢槠?jí)數(shù)與給水溫度需要根據(jù)熱經(jīng)濟(jì)和裝置的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性綜合分析比較后確定。通常給水溫度選為除蒸汽壓力下飽和溫度的65%～75%較為經(jīng)濟(jì)，表2.7為不同回?zé)峒?jí)數(shù)和給水溫度下循環(huán)熱效率的增益。</p><p><b>　　表2.7</b></p><p>　　3 汽輪

42、機(jī)總進(jìn)汽量的初步估算</p><p>　　一般凝汽式汽輪機(jī)的總蒸汽量可由下式估算：</p><p>　　(t/h) (3.1)</p><p>　　調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)在進(jìn)行通流部分設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到調(diào)節(jié)抽汽工況及純凝汽工況。一般高壓部分的進(jìn)汽量及幾何尺寸以調(diào)節(jié)抽汽工況作為設(shè)計(jì)工況進(jìn)行計(jì)算，低壓部分的進(jìn)汽量及幾何尺寸以純凝汽工況作為設(shè)計(jì)工況進(jìn)行計(jì)算。</p&

43、gt;<p>　　2.回?zé)嵯到y(tǒng)的熱平衡初步計(jì)算</p><p>　　汽輪機(jī)進(jìn)汽量估算及汽輪機(jī)近似熱力過(guò)程曲線擬定以后，就可以進(jìn)行回?zé)嵯到y(tǒng)的熱平衡計(jì)算。</p><p>　　3.1回?zé)岢槠麎毫Φ拇_定</p><p>　　1. 除氧器的工作壓力</p><p>　　給水溫度和回?zé)峒?jí)數(shù)確定之后，應(yīng)根據(jù)機(jī)組的初參數(shù)和容量確定除氧器的工作

44、壓力。大汽式除氧器的工作壓力一般選擇略高于大汽壓力即0.118MPa；高壓除氧器的工作壓力一般為0.343～0.588MPa；我國(guó)定壓運(yùn)行的高壓除氧器壓力為0.588MPa。</p><p>　　2. 抽汽管中壓力損失</p><p>　　在進(jìn)行熱力計(jì)算時(shí)，要求不超過(guò)抽汽壓力的10%，常取=（0.04～0.08）Pe,級(jí)間抽汽時(shí)取較大值，高中壓排汽時(shí)去較小值。</p><

45、;p>　　3. 表面式加熱器出口傳熱端差</p><p>　　一般無(wú)蒸汽冷卻段的加熱器取=3～5℃，有蒸汽冷卻段的取=-1～2℃.</p><p>　　4. 回?zé)岢槠麎毫Φ拇_定</p><p>　　在確定了給水溫度，回?zé)岢槠?jí)數(shù)，上端差和抽汽管道壓損等參數(shù)后，可根據(jù)除氧器的工作壓力，確定除氧器前的低壓加熱器數(shù)和除氧器后的高壓加熱器數(shù)，同時(shí)確定各級(jí)加熱器的比焓升

46、或溫升。這樣各級(jí)加熱器的給水出口水溫也就確定了。</p><p>　　5.回?zé)嵯到y(tǒng)的熱平衡初步估算</p><p>　　汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)熱平衡計(jì)算的目的是確定汽輪機(jī)在設(shè)計(jì)工況下的汽耗量、各級(jí)回?zé)岢槠俊⑵啓C(jī)各級(jí)組蒸汽流量及汽輪機(jī)裝置的熱經(jīng)濟(jì)性。</p><p><b>　　3.2 計(jì)算</b></p><p>　　對(duì)25

47、MW凝汽式汽輪機(jī)的回?zé)嵯到y(tǒng)進(jìn)行熱平衡估算?；緮?shù)據(jù)：額定功率=25000KW，設(shè)計(jì)功率=20000KW，新汽壓力=3.43MPa，凝結(jié)水泵壓頭</p><p>　　=1.18MPa,射汽抽汽耗汽量=0.5 t/h,抽汽冷卻器內(nèi)蒸汽比焓降=2302.7KJ/kg.</p><p><b>　　計(jì)算過(guò)程如下:</b></p><p>　　1.近似熱

48、力過(guò)程曲線的擬定</p><p>　　在圖（3-5）h-s圖上由可確定汽輪機(jī)近期狀態(tài)點(diǎn)o并查的出比焓=3304.2KJ/kg.</p><p>　　設(shè)進(jìn)汽機(jī)構(gòu)的節(jié)流損失=0.04，得調(diào)節(jié)級(jí)前壓力，查得=2127.3KJ/kg，整機(jī)的理想比焓降等于1176.9KJ/kg，相對(duì)內(nèi)效率為85%，有效比焓降為1000.365KJ/kg,排汽比焓降為2303.835 KJ/kg。</p>

49、<p>　　圖（3.1）h-s圖</p><p>　　2.估算汽輪機(jī)的進(jìn)汽量</p><p>　　設(shè)m=1.12,=2.5t/h,=99.0%,=97.5%,=80%=80%=0.8×25000=20000KW。</p><p>　　故：=86（t/h）</p><p>　　蒸汽量包括前軸封漏氣量=1，000t/h，待

50、汽輪機(jī)通流部有關(guān)尺寸確定后才能計(jì)算。</p><p><b>　　3.確定軸汽壓力</b></p><p>　　該機(jī)采用大氣式除氧器，除氧器壓力為0.118MPa，對(duì)應(yīng)的飽和水溫度</p><p>　　=104.25℃?？紤]到費(fèi)調(diào)節(jié)抽汽隨負(fù)荷變化的特點(diǎn)，為了維持所有工況下除氧器定壓運(yùn)行，供給除氧器的回?zé)岢闅鈮毫σ话阕兓跗鞴ぷ鲏毫Ω?.2～0

51、.3MPa.本機(jī)采用70%負(fù)荷以下時(shí)除氧器與H高壓加熱器共汽源的運(yùn)行方式，故除氧器的回?zé)岢闅鈮毫H此除氧器工作壓力高出0.024MPa。</p><p>　　根據(jù)給水溫度=159℃，可得高壓加熱器給水出口水溫=159℃，可得高壓加熱器給水出口溫度=159℃，且除氧器出口水溫=104.25℃，根據(jù)等溫升（等比焓升）分配原則得高壓加熱器給水溫，</p><p>　　≈104.25+（5）℃，取

52、為126.6，同樣的方法可選取低壓加熱</p><p>　　器的出口給水溫度見(jiàn)表2-2。</p><p>　　根據(jù)各加熱器的出口水溫及出口端差，可得加熱器疏水溫度。查得對(duì)應(yīng)的飽和壓力Pe’—加熱器的工作壓力?？紤]抽氣管壓損后可確定各級(jí)回?zé)岢闅鈮毫e。</p><p>　　在擬定的近似熱力過(guò)程曲線上求出各級(jí)回?zé)岢闅獯吮褥手?，?jiàn)圖（3.2）</p>&l

53、t;p>　　圖（3.2）汽輪機(jī)組的蒸汽熱力膨脹過(guò)程線</p><p>　　4、各級(jí)加熱器回?zé)岢闅饬坑?jì)算</p><p>　　（1）H1高壓加熱器：已知：=1.000t/h，=0.77t/h,=0.5t/h。</p><p>　　其給水量為－++=86.27（t/h）</p><p>　　式中 ——高壓端軸封漏氣量，t/

54、h；</p><p>　　——漏入H2高壓加熱器的軸封漏氣量，t/h；</p><p>　　——射汽抽氣器耗氣量，t/h。</p><p>　　查表2-2得：給水出口比焓=675.2KJ/kg，抽氣比焓=2996.7 KJ/kg，飽和水比焓=693.6 KJ/kg，加熱器進(jìn)口水比焓=539.3 KJ/kg。一般加熱效率取=0.98.</p><p

55、>　　該級(jí)回?zé)岢闅饬繛?</p><p>　　≈5.194（t/h）</p><p>　　表3-2 25MW凝汽式汽輪機(jī)加熱器汽水參數(shù)</p><p>　　圖（a）為加熱器熱平衡圖 圖（b）為除氧器熱平衡圖</p><p>　?。?）除氧器 除氧器為混合式加熱器其熱平衡圖見(jiàn)圖3-7（b）。查表3.2得

56、， =2703.4KJ/kg, =437.0KJ/kg.</p><p>　　分別列出除氧器的熱平衡方程式與質(zhì)量方程式：</p><p>　　整理后得：2703.4 +378.4=32830.853 (1)</p><p>　　+=77.522 (2)</p><p>　　將（1）

57、、（2）兩式聯(lián)立求解得：</p><p>　　除氧器抽汽量 =1.504 t/h</p><p>　　凝結(jié)水量 =76.018 t/h</p><p>　?。?）低壓加熱器 其熱平衡圖與圖（a）加熱器的熱平衡相同。</p><p>　　查表3-2 、3-3得，</p><p><b>　

58、　回?zé)岢闅饬繛椋?lt;/b></p><p><b>　　= (t/h)</b></p><p>　　6、流經(jīng)汽輪機(jī)各級(jí)組的蒸汽流量及內(nèi)功率計(jì)算</p><p>　　調(diào)節(jié)級(jí)（雙列）：查表3-3得：=86t/h,=3304.2KJ/kg，</p><p><b>　　=86（t/h）</b>

59、</p><p><b>　　第一級(jí)組：已知 </b></p><p>　　其它級(jí)計(jì)算方法同第一級(jí)組相同。</p><p><b>　　整機(jī)內(nèi)功率：</b></p><p>　　6、計(jì)算汽輪機(jī)裝置的熱經(jīng)濟(jì)性</p><p><b>　　機(jī)械損失：</b>

60、;</p><p><b>　　汽輪機(jī)軸端功率：</b></p><p><b>　　發(fā)電機(jī)功率：</b></p><p><b>　　（KW）</b></p><p>　　符合設(shè)計(jì)工況Pe=20000KW的要求，說(shuō)明原估計(jì)的蒸汽量正確。若功率達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，則需修正進(jìn)氣量并重

61、新進(jìn)行計(jì)算。</p><p><b>　　汽耗量 </b></p><p>　　不抽汽時(shí)（回?zé)岢闅馔Ｓ茫┕烙?jì)氣耗率 </p><p>　　汽輪機(jī)裝置的汽耗率：</p><p>　　q=4.134×（3304.2-675.2）=10868KJ/（kw.h）</p><p>　　汽輪機(jī)裝

62、置的絕對(duì)電效率：</p><p>　　本例計(jì)算結(jié)果列于以下三個(gè)表內(nèi)：</p><p>　　25MW凝汽式汽輪機(jī)熱平衡計(jì)算基本數(shù)據(jù)</p><p>　　各級(jí)加熱器回?zé)岢闅饬康挠?jì)算數(shù)據(jù)</p><p>　　流經(jīng)汽輪機(jī)各級(jí)組的蒸汽流量及其內(nèi)功率計(jì)算數(shù)據(jù)</p><p>　　表3-3 25MW凝汽式汽輪機(jī)熱平衡計(jì)算數(shù)據(jù)<

63、;/p><p><b>　　熱平衡計(jì)算數(shù)據(jù)</b></p><p>　　汽機(jī)裝置的熱力特性數(shù)據(jù)</p><p>　　回?zé)嵯到y(tǒng)熱平衡初步計(jì)算得到的抽氣壓力與壓力級(jí)比焓降分配后所確定的各級(jí)壓力往往不能完全吻合，此時(shí)必須進(jìn)行調(diào)整，通常需反復(fù)幾次。本例題中所有數(shù)據(jù)為已經(jīng)過(guò)調(diào)整后確定熱平衡計(jì)算數(shù)據(jù)。</p><p>　　通過(guò)回?zé)嵯到y(tǒng)熱

64、平衡計(jì)算可以全面算得機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，當(dāng)機(jī)組的效率、級(jí)數(shù)、抽氣點(diǎn)位置以及回?zé)嵯到y(tǒng)布置有變化時(shí)，系統(tǒng)的熱平衡及機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性均相應(yīng)變化，必須重新計(jì)算。</p><p>　　4 通流部分的選型</p><p>　　4.1 排汽口數(shù)與末級(jí)葉片</p><p>　　凝汽式汽輪機(jī)的汽缸數(shù)與排汽口數(shù)時(shí)根據(jù)功率和單排汽口凝汽式汽輪機(jī)的極限功率確定的。當(dāng)汽輪機(jī)的功率大于單排汽口凝汽

65、式汽輪機(jī)的工作極限時(shí)，需要采用多缸和多排汽口，但很少采用5個(gè)以上汽缸的。</p><p>　　當(dāng)轉(zhuǎn)速和初始參數(shù)一定時(shí)，排汽口數(shù)主要取決于末級(jí)通道的排汽面積。末級(jí)通道的排汽面積需要結(jié)合末級(jí)長(zhǎng)葉片特性，材料，強(qiáng)度，汽輪機(jī)背壓，末級(jí)余速損失大小及制造成本等。因素進(jìn)行綜合比較后確定。通?？砂聪率焦浪闩牌娣e。</p><p><b>　?。?.1）</b></p>

66、<p>　　式中 —機(jī)組電功率，KW；</p><p>　　𝐩𝒄—汽輪機(jī)排汽壓力，𝐤𝐩𝒂；</p><p>　　汽缸數(shù)增加軸承數(shù)也增加，機(jī)組的總長(zhǎng)度增長(zhǎng)，遠(yuǎn)離推力軸承的汽缸，轉(zhuǎn)子和靜子的熱膨脹差值也相應(yīng)增大，這既增加了機(jī)組的造價(jià)又不利于機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。目前為了減少汽缸數(shù)常采用高、中壓部分合缸和

67、采用較先進(jìn)的低壓長(zhǎng)葉片兩方法。表3——1為國(guó)外某些制造廠設(shè)計(jì)制造的末級(jí)葉片數(shù)據(jù)。</p><p>　　背壓式汽輪機(jī)因其排汽面積，流量不大，因此末級(jí)葉片可按凝汽式汽輪機(jī)中間級(jí)處理。</p><p>　　根據(jù)總體設(shè)計(jì)決定排汽口數(shù)時(shí)要盡量在已有的葉片系列中選擇與排汽面積相近的末級(jí)葉片或一組葉片，并續(xù)進(jìn)行蒸汽彎曲應(yīng)力的校核。新設(shè)計(jì)的末級(jí)葉片一般應(yīng)使徑高比v= >2.5，軸向排汽速度 ≦300

68、 .</p><p>　　4.2 配汽方式和調(diào)節(jié)級(jí)的選型</p><p>　　電站用汽輪機(jī)的配汽方式又稱調(diào)節(jié)方式，，與機(jī)組的運(yùn)行要求密切相關(guān)。通常由噴嘴配汽，節(jié)流配汽，變壓配汽及旁通配汽四種方式。旁通配汽僅在國(guó)外生產(chǎn)的汽輪機(jī)中采用，國(guó)產(chǎn)汽輪機(jī)幾乎部不采用。</p><p>　　節(jié)流配汽通常只在國(guó)家輔助性小功率汽輪機(jī)中采用。國(guó)產(chǎn)大功率帶負(fù)荷的汽輪機(jī)在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)也采

69、用節(jié)流配汽方式的，如125mw汽輪機(jī)在負(fù)荷高于兩調(diào)節(jié)閥全開(kāi)時(shí)采用噴嘴配汽—第三、四調(diào)節(jié)閥順序開(kāi)啟；當(dāng)汽輪機(jī)負(fù)荷低與兩調(diào)節(jié)閥全開(kāi)負(fù)荷時(shí)，采用節(jié)流配汽—第一、二兩調(diào)節(jié)閥同時(shí)關(guān)閉與開(kāi)啟。</p><p>　　變壓配汽僅用于單元機(jī)組。其經(jīng)濟(jì)性取決于新蒸汽參數(shù)的高低，初參數(shù)越高變壓配汽的優(yōu)越性越顯著。分析計(jì)算表明，對(duì)初壓在1.23MPa以下的汽輪機(jī)采用變壓配汽并無(wú)好處，只有在亞臨界或超臨界參數(shù)的汽輪機(jī)采用變壓配汽才顯示出優(yōu)

70、越性。</p><p><b>　　表4.1</b></p><p>　　由上述可知，噴嘴配汽乃是絕大多數(shù)國(guó)產(chǎn)汽輪機(jī)所采用的配汽方式。采用噴嘴配汽汽輪機(jī)，其蒸汽流量的改變主要是通過(guò)改變第一級(jí)噴嘴的工作面積來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以該機(jī)的第一級(jí)又稱調(diào)節(jié)級(jí)。調(diào)節(jié)級(jí)各噴嘴組的通道面積及通過(guò)其內(nèi)的蒸汽流量是不一定相同的。調(diào)節(jié)級(jí)的形式與參數(shù)的選擇在熱力設(shè)計(jì)中時(shí)相當(dāng)重要的，與機(jī)組容量大小、運(yùn)

71、行方式等因素有關(guān)。</p><p><b>　　一 調(diào)節(jié)級(jí)選型</b></p><p>　　目前常用的調(diào)節(jié)級(jí)有單列級(jí)與雙列級(jí)兩種。主要根據(jù)設(shè)計(jì)工況下調(diào)節(jié)理想的比焓降的大小來(lái)決定其形式的。兩種調(diào)節(jié)級(jí)的主要特點(diǎn)是：</p><p>　?。?）承擔(dān)的理想比焓降：雙列級(jí)能承擔(dān)較大的理想比焓降，一般約為160～500 :單列級(jí)能承擔(dān)的理想焓降比較小，一

72、般在70～125 </p><p>　　(2) 級(jí)效率：雙列級(jí)的效率及整機(jī)效率較低，在變工況時(shí)其級(jí)效率變化比單列級(jí)小；單列級(jí)在設(shè)計(jì)工況下效率較高，但在變工況時(shí)級(jí)效率變化較大。</p><p>　　（3） 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：采用單列級(jí)的汽輪機(jī)級(jí)數(shù)較多，投資費(fèi)用較大。采用雙列級(jí)的汽輪機(jī)級(jí)數(shù)較少，結(jié)構(gòu)緊湊，因?yàn)槠湔{(diào)節(jié)級(jí)低的蒸汽壓力與溫度下降較多，所以除調(diào)節(jié)級(jí)汽室級(jí)噴嘴組等部件較好的材料外，汽缸與轉(zhuǎn)子的材

73、料等級(jí)可適當(dāng)降低，從而降低機(jī)組造價(jià)，提高機(jī)組運(yùn)行的可靠性。</p><p>　　由此可知，對(duì)參數(shù)不高的中、小型汽輪機(jī)，在電網(wǎng)中承擔(dān)尖峰負(fù)荷時(shí)，宜采用雙列級(jí)。如國(guó)產(chǎn)100MW以下的汽輪機(jī)絕大多數(shù)采用雙列級(jí)；對(duì)于高參數(shù)、大容量在電網(wǎng)中承擔(dān)基本負(fù)荷的汽輪機(jī)。如國(guó)產(chǎn)中間再熱汽輪機(jī)組，宜采用單列級(jí)。</p><p>　　二 理想比焓降的選擇</p><p>　　目前國(guó)產(chǎn)汽輪

74、機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)理想比焓降選取范圍如前所述。單列級(jí)在75～125 ，雙列級(jí)在160～500 .功率較大者選取較小值。</p><p>　　選擇設(shè)計(jì)工況下調(diào)節(jié)級(jí)理想比焓降時(shí)，還要考慮工況變動(dòng)后的一些因素。如第一組調(diào)節(jié)閥全開(kāi)時(shí)調(diào)節(jié)級(jí)葉片的強(qiáng)度；最大工況時(shí)調(diào)節(jié)級(jí)后的最高溫度（套裝葉輪不超過(guò)350℃，整鍛轉(zhuǎn)子一般不超過(guò)530℃）。此外，為了保證一定的給水溫度，調(diào)節(jié)級(jí)后壓力至第一級(jí)回?zé)岢槠麎毫χg的比焓降在保證壓力級(jí)的平均直徑平滑

75、變化時(shí)的條件下，應(yīng)能分為整數(shù)級(jí)。當(dāng)?shù)谝患?jí)抽汽位于調(diào)節(jié)級(jí)后時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)后壓力需根據(jù)給水溫度選取。</p><p>　　2 調(diào)節(jié)級(jí)速度比 = 的選擇。</p><p>　　為了保證調(diào)節(jié)級(jí)的級(jí)效率，應(yīng)該選取適當(dāng)?shù)乃俣缺?，它與選擇的調(diào)節(jié)級(jí)形式有關(guān)。通常單列調(diào)節(jié)級(jí)速度比選擇范圍Xa=0.35～0.44,雙列級(jí)速度比選擇的范圍在Xa=0.22～0.28.低的反動(dòng)度和小的部分進(jìn)汽度對(duì)應(yīng)較低的速度比。&l

76、t;/p><p>　　3 調(diào)節(jié)級(jí)反動(dòng)度的選擇。</p><p>　　為了提高調(diào)節(jié)級(jí)的級(jí)效率，一般調(diào)節(jié)級(jí)都帶有一定的反動(dòng)度。因?yàn)檎{(diào)節(jié)級(jí)為部分進(jìn)汽級(jí)，為了減少漏汽損失損失反動(dòng)度不宜選的過(guò)大。雙列調(diào)節(jié)級(jí)各列葉柵反動(dòng)度之和Ωm=Ωb+Ωg+Ωb′.一般不超過(guò)13%～20%；當(dāng)壓力比ε<0.4時(shí)Ωm可在0.14～0.25之間選取。反動(dòng)度在各列葉柵中的分配以各列葉柵通道光滑變化為原則。反動(dòng)度的大小

77、由調(diào)節(jié)級(jí)各列葉柵的出口面積予以保證。表4.2為經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明的具有較高級(jí)效率的雙列級(jí)各列葉柵的面積比。</p><p><b>　　表4.2</b></p><p>　　三 調(diào)節(jié)級(jí)幾何參數(shù)的選擇</p><p>　　1 調(diào)節(jié)級(jí)平均直徑的選擇。</p><p>　　選擇調(diào)節(jié)級(jí)的平均直徑時(shí)通常要考慮制造工藝。調(diào)節(jié)級(jí)的葉片高

78、度以第一壓力級(jí)的平均直徑。一般在下列范圍內(nèi)選取中低壓汽輪機(jī)取dm=1000～1200mm高壓汽輪機(jī)取dm=900～1100mm;單列級(jí)選取較大理想比焓降可取上線值。</p><p>　　2 調(diào)節(jié)級(jí)的葉形及幾何特性</p><p>　　調(diào)節(jié)級(jí)的葉型，尤其是雙列調(diào)節(jié)級(jí)的葉型，通常是成組配套選擇使用的。國(guó)產(chǎn)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)最常用的葉型組合為蘇字葉型。表3-3為常用的蘇字雙列調(diào)節(jié)級(jí)葉型的基本數(shù)據(jù)。&

79、lt;/p><p><b>　　表4.3</b></p><p>　　4.3 壓力級(jí)設(shè)計(jì)特點(diǎn)</p><p>　　壓力級(jí)一般是指調(diào)節(jié)級(jí)后各非調(diào)節(jié)級(jí)。當(dāng)調(diào)節(jié)級(jí)選定后，壓力級(jí)前后的壓力及理想比焓降也就確定。根據(jù)蒸汽容積流量在汽輪機(jī)各級(jí)中變化的大小，可將壓力級(jí)分為三個(gè)級(jí)組：高壓級(jí)組、中壓級(jí)組、低壓級(jí)組。 </p><p><

80、;b>　　1 高壓級(jí)組</b></p><p>　　高壓級(jí)組中蒸汽的容積流量及其變化都較小，級(jí)組通流部分的高度不大，幾何尺寸變化緩慢，其各級(jí)的能量損失中葉高損失所占比例較大。為減少葉高損失常采用較小的平均直徑dm和較小的噴嘴出口角α1，通常α1=11°～14°。為了使葉高Ln不小于12～20mm，有的級(jí)需要采用部分進(jìn)汽。此時(shí)葉高和進(jìn)汽度的選擇原則時(shí)，葉高損失部分進(jìn)汽損失之和

81、為最小所對(duì)應(yīng)的葉高稱為最有利葉高。</p><p>　　對(duì)于大容量機(jī)組，為保證必要的高度和強(qiáng)度，高壓隔板和噴嘴往往較厚，導(dǎo)致噴嘴相對(duì)高度較小，端部損失較大。為例增加葉柵高度，我國(guó)汽輪機(jī)制造配以加強(qiáng)筋來(lái)滿足葉柵剛度與強(qiáng)度的要求。</p><p><b>　　2 中壓級(jí)組</b></p><p>　　中壓級(jí)組工作在過(guò)熱蒸汽區(qū)，故不產(chǎn)生濕氣損失，同

82、時(shí)蒸汽流過(guò)高壓級(jí)組 彭脹容積流量較大，因此各級(jí)葉高損失和漏汽損失較小，級(jí)組中各級(jí)效率都較高，比較容易設(shè)計(jì)成有適中高度、光滑變化的通道形狀。</p><p>　　設(shè)計(jì)多級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)時(shí)，通常選取高、中壓非調(diào)節(jié)級(jí)的速度比Xa=0.46～0.50;為保證設(shè)計(jì)工況下葉片根部不吸汽不漏汽，通常選用根部反動(dòng)度Ωr=3%～5%。</p><p><b>　　3 低壓級(jí)組</b>

83、;</p><p>　　低壓級(jí)組一般是指包括最末級(jí)在內(nèi)的幾個(gè)壓力級(jí)。為適應(yīng)蒸汽流量急劇增大的要求，低壓級(jí)組的葉高和平均直徑需同時(shí)放大。該級(jí)設(shè)計(jì)需考慮的主要因素時(shí)，力求將葉高控制在合理范圍，盡量時(shí)通道形狀保持光滑變化。通常采用下列措施保證通道的光滑變化：</p><p>　?。?）逐級(jí)提高平均直徑處的反動(dòng)度。當(dāng)根部反動(dòng)度為0～5%時(shí)末級(jí)平均反動(dòng)度可達(dá)30%～50%或更大。</p>

84、<p>　?。?）加大噴嘴與動(dòng)葉的出口角。末級(jí)噴嘴出口角可達(dá)18°～20°</p><p>　　（3）選用較大的速度比。一般的沖動(dòng)式汽輪機(jī)速度比Xa可在0.48～0.52范圍內(nèi)選取，有時(shí)末級(jí)速度比可達(dá)0.6.</p><p>　　低壓級(jí)組一般工作在濕蒸汽區(qū)，為了較少濕氣損失及其給葉片帶來(lái)水濕破壞，要求非中間再熱式汽輪機(jī)最終的蒸汽濕度不超過(guò)12%。在設(shè)計(jì)時(shí)要

85、考慮設(shè)置去濕裝置和相應(yīng)的去濕措施。</p><p>　　5 壓力級(jí)比焓降分配及級(jí)數(shù)的確定</p><p>　　5.1 蒸汽通道的合理形狀</p><p><b>　　一 沖動(dòng)式汽輪機(jī)</b></p><p>　　沖動(dòng)式汽輪機(jī)常用的蒸汽通道形狀有三種。等根徑、根徑增大、根徑加、根徑減小。</p><

86、p>　　1 等根徑為根部直徑相等的蒸汽通道形狀。這種通道最宜被整段轉(zhuǎn)子采用。其各級(jí)轉(zhuǎn)子的平均直徑是逐漸增加的。國(guó)產(chǎn)高參數(shù)汽輪機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子及大功率中間再熱汽輪機(jī)的中壓轉(zhuǎn)子都是等根徑的。背壓式汽輪機(jī)由于排汽壓力較高，容積流量變化較小，其通道形狀通常也設(shè)計(jì)成等徑的。</p><p>　　2 根徑增大為根部逐漸增大的蒸汽通道形狀。此種通道形狀可使高壓級(jí)葉片加長(zhǎng)，低壓級(jí)葉片減短，能充分滿足容積流量增加較快的要求。

87、使用于套裝葉輪的轉(zhuǎn)子和低壓焊接轉(zhuǎn)子。為控制低壓部分由于葉片頂部擴(kuò)張嚴(yán)重而導(dǎo)致的流動(dòng)損失，一般應(yīng)是頂部擴(kuò)張角不超過(guò)40°。</p><p>　　3.根徑減小為根部直徑逐漸減小的蒸汽通道形狀。其平均直徑雖然任就逐漸增加，但看根部直徑卻逐漸減小，葉片根部流動(dòng)條件較差僅在低壓部分采用。</p><p>　　蒸汽流過(guò)汽輪機(jī)各級(jí)時(shí)其容積流量變化程度是不相同的，所以整臺(tái)汽輪機(jī)的蒸汽通道形狀常為

88、上述幾種情況的組合。</p><p>　　5.2 各級(jí)平均直徑的確定</p><p>　　壓力級(jí)中比焓降分配的主要依據(jù)是各級(jí)要有合適的速度比Xa，同時(shí)使通道形狀光滑變化以達(dá)到較高的能效率。所以首先要考慮各級(jí)直徑的選取各級(jí)直徑的選取既要考慮通道的光滑性還要考慮通用性。其中第一壓力級(jí)平均直徑影響較大。</p><p>　　一 第一壓力級(jí)平均直徑的估取</p>

89、;<p>　　第一壓力級(jí)的平均直徑可以根據(jù)調(diào)節(jié)級(jí)和末級(jí)的平均直徑適當(dāng)估取。由于調(diào)節(jié)級(jí)的部分進(jìn)汽在工況變動(dòng)時(shí)是變化的，與第一壓力級(jí)的進(jìn)汽不同，因此兩級(jí)平均直徑是不同的，一般兩級(jí)平均直徑之差不小于50～100mm.對(duì)單缸汽輪機(jī)來(lái)說(shuō)，首末兩級(jí)平均直徑之比不小于0.46～0.6.所以當(dāng)末級(jí)為通用葉型級(jí)時(shí)，第一壓力級(jí)的平均直徑就可以根據(jù)末級(jí)直徑估取。</p><p>　　第一壓力級(jí)的偶家直徑可按下式估算<

90、;/p><p>　　dm′= ( 5.1)</p><p>　　上式可根據(jù)噴嘴的流量方程。速度與速度比關(guān)系推導(dǎo)得出。</p><p>　　用下面簡(jiǎn)化公式也可以進(jìn)行平均直徑估算</p><p>　　dm′= = (5.1a)</p><p>　　dm′=

91、 (5.1b)</p><p><b>　　= </b></p><p><b>　　=0.8 (m)</b></p><p>　　(查單列級(jí)速度比Xa=0.35～0.44，取Xa=0.40； ht≈50 )</p><p>　　式中 G--通過(guò)第一壓力級(jí)的蒸汽流量 .<

92、/p><p><b>　　n--汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速.</b></p><p>　　ht—級(jí)理想比焓降.</p><p>　　Xa—第一壓力級(jí)速度比.</p><p>　　ln—第一壓力級(jí)噴嘴高度，估取時(shí)ln>0.012～0.02.</p><p>　　Ωm—第一壓力級(jí)平均反動(dòng)度.</p>

93、<p>　　Un—噴嘴流量系數(shù)，過(guò)熱取通常取0.97.</p><p>　　e—第一壓力級(jí)部分進(jìn)汽，盡量使e=1需與葉高ln相應(yīng)估取.</p><p>　　—第一壓力級(jí)噴嘴出口角.</p><p>　　v1t—第一壓力級(jí)噴嘴出口理想比熔 .</p><p>　　二 凝汽式汽輪機(jī)末級(jí)直徑的估算</p><p>

94、;　　當(dāng)末級(jí)不為通用級(jí)時(shí)，最后一級(jí)的平均直徑可用下式估算：</p><p>　　= = （5.2）</p><p><b>　　= </b></p><p><b>　　=3 （m） </b></p><p>　　( 查表2——4得， = =67.601 =18.8 , =0.0

95、15～0.025,取 ， , ,查h—s圖得 =30 , </p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　以避免采用扭葉片，大容量機(jī)組可取較小值，但一般 </p><p>　　三 確定壓力級(jí)平均直徑的變化</p><p>　　根據(jù)前述的蒸汽通道形狀，確定壓力級(jí)平均直徑的變化規(guī)律。通常采用作圖法，現(xiàn)

96、介紹作圖法</p><p>　　橫坐標(biāo)上任取長(zhǎng)度為a的線段BD(一般a=25cm),用來(lái)表示第一壓力級(jí)至末級(jí)動(dòng)葉中心之軸向距離。在BD兩端分別按比例畫出第一壓力級(jí)與末級(jí)的平均直徑值如圖中的AB與CD（一般AB= ,CD= .根據(jù)所選的通道形狀，用光滑曲線將A,C連接起來(lái)，AC曲線即為壓力級(jí)各直徑的變化規(guī)律。</p><p>　　5.3 級(jí)數(shù)的確定及比焓降的分配</p><

97、;p><b>　　一 級(jí)數(shù)的確定</b></p><p>　　1 壓力級(jí)的平均直徑dm在圖4-4上將BD線段分為m等份，（m>5），從圖中量出各段長(zhǎng)度，求出平均直徑為；</p><p>　　dm = （5.3）</p><p><b>　　= </b></

98、p><p><b>　　= 1.8 (m)</b></p><p>　　2 壓力級(jí)理想比焓降 可有下式確定：</p><p><b>　?。?.4）</b></p><p><b>　　=12.337x </b></p><p>　　=249.82 (K

99、J∕Kg)</p><p>　　3 壓力級(jí)組的級(jí)數(shù)可由下式求得：</p><p>　?。ㄈ≌?（5.5）</p><p><b>　　= </b></p><p><b>　　≈5</b></p><p><b>　　式中 &l

100、t;/b></p><p>　　重?zé)嵯禂?shù) 可先從下述范圍內(nèi)估?。耗狡啓C(jī)取 ，待級(jí)數(shù)確定后用下式校核 </p><p><b>　　= 0.05</b></p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　圖（5-1）熱力過(guò)程曲線</p><p>&l

101、t;b>　　二 比焓降的分配</b></p><p>　　1 各級(jí)平均直徑的求取。求得壓力級(jí)級(jí)數(shù)后，再將圖4-4中線段BD重新分為（Z-1）等分，在原擬定的平均直徑變化曲線AC上求出各級(jí)的平均直徑。</p><p>　　2 各級(jí)比焓降的分配。根據(jù)求出的各級(jí)平均直徑，選取相應(yīng)的速度比，根據(jù)式（5-4）求出各級(jí)的理想比焓降為了方便比較與修正，將上述參數(shù)，見(jiàn)表5.1<

102、;/p><p><b>　　表5.1</b></p><p>　　3 各級(jí)比焓降的修正。在擬定的熱力過(guò)程曲線上逐級(jí)作出各級(jí)理想比焓降 ,當(dāng)最后一級(jí)背壓 與排汽壓力 不能重合時(shí)必須對(duì)分配的比焓降進(jìn)行修正。圖中 分配給若干級(jí)（部分級(jí)或全部級(jí)）。</p><p>　　經(jīng)過(guò)修正后的各級(jí)比焓降 分配在擬定的熱力過(guò)程曲線上，并找出各級(jí)對(duì)應(yīng)的回?zé)岢槠麎毫?。將?/p>

103、抽汽壓力與回?zé)嵯到y(tǒng)計(jì)算所得的抽汽點(diǎn)壓力相比較，看是否相等。一般兩者很難完全吻合，需進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。調(diào)整時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　　1) 除氧器的抽汽壓力應(yīng)大于其額定值，以免負(fù)荷變化時(shí)不能保證其正常工作；</p><p>　　2）除氧器前一級(jí)抽汽壓力不可過(guò)高，否則容易引起給水在除氧器內(nèi)的自沸騰；</p><p>　　3）滿足給水溫度要求。</p>

104、<p>　　調(diào)整好抽汽壓力后，還需對(duì)回?zé)嵯到y(tǒng)重新計(jì)算，以便最后確定各級(jí)抽汽量和汽輪機(jī)各級(jí)組的蒸汽量。</p><p>　　6 汽輪機(jī)級(jí)的熱力計(jì)算</p><p>　　當(dāng)汽輪機(jī)各級(jí)的蒸汽流量和理想比焓降確定之后，就可以對(duì)各級(jí)進(jìn)行詳細(xì)的熱力計(jì)算，從而確定級(jí)通流部分的主要尺寸、熱力參數(shù)、級(jí)效率和內(nèi)功率。</p><p>　　級(jí)熱力計(jì)算方法有兩種：速度三角形

105、法和模擬法。目前國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)廠家采用速度三角形法，它以均勻一元流動(dòng)理論作為理論基礎(chǔ)，以平面葉柵的靜吹分試驗(yàn)為依據(jù)，將平均直徑截面上的參數(shù)視為整個(gè)級(jí)的熱力參數(shù)，通過(guò)基本方程和速度三角形確定級(jí)通流部分的主要尺寸以及內(nèi)功率和級(jí)效率。</p><p>　　6.1 葉型及其選擇</p><p>　　一 葉片型線圖及特性曲線</p><p>　　葉柵中葉片的橫截面形狀稱為葉型

106、，其周線稱為型線。圖5——1為汽輪機(jī)葉柵參試圖。</p><p>　　圖6.1為汽輪機(jī)葉柵參試</p><p><b>　　表（6.1）</b></p><p>　　二 葉型及有關(guān)幾何參數(shù)的選擇</p><p><b>　　1 葉型的選擇</b></p><p>　　噴嘴

107、和動(dòng)葉葉片型線的選擇依據(jù)是氣流在其出口處馬赫數(shù)的Mn= 大小.單列級(jí)大多數(shù)工作與亞音速范圍，通常選擇帶字母“A’的亞音速葉柵。</p><p>　　不同的葉型有其相應(yīng)的最佳出口角。容積流量較小的級(jí)，應(yīng)選擇出口角較小的葉柵，以保證該級(jí)的葉片高度；容積流量最大的級(jí)，應(yīng)選擇出口角較大的葉柵，以免葉片高度增加過(guò)快。</p><p>　　二 葉片寬度B和弦長(zhǎng)b的選擇</p><

108、;p>　　噴嘴和動(dòng)葉葉片寬度 、 的選擇必須滿足葉片強(qiáng)度的要求。葉片寬度過(guò)大或過(guò)小將會(huì)造成材料的浪費(fèi)或引起葉片的斷裂。根據(jù)葉片的制造工藝和通用性的要求，通常一種葉型僅生產(chǎn)幾檔寬度供選擇使用。所以需根據(jù)葉片長(zhǎng)度估算，選取某一檔葉片寬度 、 以及安裝角 .當(dāng)葉片寬度與安裝角確定之后，葉片的弦長(zhǎng) 、 也就確定了。</p><p>　　3 相對(duì)節(jié)距t和葉片數(shù)z的確定</p><p>　　在

109、選取噴嘴和動(dòng)葉出口角 時(shí)還需要選擇相對(duì)節(jié)距。一定的葉型對(duì)應(yīng)有最佳的相對(duì)看節(jié)距范圍，所以在選取相對(duì)節(jié)距時(shí)應(yīng)在最佳范圍內(nèi)選取。</p><p>　　葉柵的上述各項(xiàng)幾何參數(shù)選定后，即可根據(jù)平均直徑 確定噴嘴與動(dòng)葉數(shù)： , 然后取整。從葉片強(qiáng)度考慮，通常葉片數(shù)為偶數(shù)。</p><p>　　4 氣流出口角 的選擇</p><p>　　噴嘴與動(dòng)葉氣流出口角 對(duì)葉柵的通流能

110、力，做功大小及效率高低有較大關(guān)系。進(jìn)行級(jí)的熱力設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)級(jí)蒸汽容積流量的大小，通?？煽紤]在下列范圍內(nèi)選擇出口角：高中壓級(jí) 13°～17°雙列級(jí)一般 = ，其后各列葉柵的出口角選擇可參考下列范圍： ， ， .</p><p>　　當(dāng)噴嘴出口氣流速度超過(guò)音速時(shí)，氣流在斜切部分繼續(xù)膨脹，氣流方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，此時(shí)出氣角為</p><p><b>　?。?.1）&

111、lt;/b></p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　k--定熵指數(shù)，過(guò)熱蒸汽k≈1.3；飽和蒸汽k≈1.035+0.1x(x為蒸汽干度)；</p><p><b>　　噴嘴后壓力</b></p><p>　　當(dāng)動(dòng)葉內(nèi)氣流速度出現(xiàn)超音速時(shí)，氣流在動(dòng)葉內(nèi)也產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，

112、其出汽角為</p><p><b>　?。?.2）</b></p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　，（ 為噴嘴后滯止壓力 </p><p>　　6.2 級(jí)的熱力計(jì)算</p><p>　　級(jí)的熱力計(jì)算大致程序如下：</p><

113、p>　　1.根據(jù)噴嘴壓力比和容積流量，選擇型線、葉片寬度Bn、葉片數(shù)Zn、節(jié)距 級(jí)出口角 </p><p>　　2.計(jì)算噴嘴出口汽流速度，并根據(jù)連續(xù)方程計(jì)算噴嘴出口面積An及葉片高度 ;</p><p>　　3.根據(jù)噴嘴高度確定動(dòng)葉高度 ,然后用連續(xù)方程計(jì)算動(dòng)葉出口角 ，選定動(dòng)葉型線、葉片寬度 ；</p><p>　　4.校核無(wú)線長(zhǎng)葉片的輪周效率，檢查計(jì)算的正

114、確性；</p><p>　　5.計(jì)算各項(xiàng)能量損失，最終確定該級(jí)所能達(dá)到的級(jí)效率和內(nèi)功率。</p><p>　　一.出口面積級(jí)葉片高度的計(jì)算</p><p>　　1,噴嘴出口汽流速度及噴嘴損失</p><p>　　噴嘴中理想比焓降 ) (6.3)</p><

115、;p>　　初速動(dòng)能 (6.4)</p><p><b>　　式中 .</b></p><p>　　滯止理想比焓降 (6.5)</p><p>　　噴嘴出口汽流

116、理想速度 (6.6)</p><p>　　噴嘴出口汽流實(shí)際速度 (6.7)</p><p>　　式中 </p><p><b>　　2.噴嘴出口面積</b>&