汽輪機原理

第三章汽輪機的變工況

熱工與動力系統研究所盛德仁教授E-mail:shengdr@聯系電話13906534086節流配汽進入汽輪機的所有蒸汽都通過一個調節汽門（或幾個同時開啟的調節汽門），然后進入汽輪機，這種調節方式稱為節流配汽。額定功率運行時，調節汽門全開。部分功率運行時，調節汽門部分開啟，使得進入汽輪機的新蒸汽流量D0

減少，汽輪機理想焓降減小。.配汽方式及其對定壓運行機組變工況的影響要調節Pel，可以調節D0或是調節或是兩者同時調節。Pel=純滑壓運行節流滑壓運行復合滑壓運行節流配汽定壓運行方式滑壓運行方式噴嘴配汽旁通配汽節流配汽：調節汽門部分開啟時，扣除進汽機構節流損失后理想焓降。：調節汽門全開時機組前壓力；：調節汽門部分開啟時，機組前壓力；：調節汽門全開時，扣除進汽機構節流損失后理想焓降；節流配汽當調節汽門部分開啟時，汽輪機全機相對內效率為：式中：指未包括進汽機構的汽輪機通流部分相對內效率，指調節汽門的節流效率。節流效率是蒸汽初、始參數和流量的函數。圖中是初壓p0

＝12.75MPa，初溫t0

＝565℃時，節流效率與背壓pg，流量比G1/G的關系曲線。節流配汽節流配汽特點：

(1)在調節汽門全開時，其節流損失小；在調節汽門部分開啟時，其節流損失較大。(2)沒有調節級，結構簡單，制造成本低。(3)在滑壓運行時，各級溫度和焓降變化較小，對負荷適應性較好。*一般用于小功率機組（可靠性，對負荷適應性強，如給水泵汽輪機）。*承擔基本負荷的大型機組（調節汽門全開，節流損失小）。*如采用滑壓運行，則可用于承擔基本負荷，也可調峰。噴嘴配汽噴嘴配汽

概括幾點：(1)汽輪機運行時，主汽門全開。調節汽門（調節閥）則根據負荷大小依次開啟或關閉。改變調節級通流面積，進入汽輪機的蒸汽流量G。(2)各調節汽門之前壓力都相同的。主汽門始終保持最大開度，節流很小。(3)各調節汽門后，即各閥控制的噴嘴組之前的壓力是變動的。取決于各閥開度大小。當全開時。當第一閥開啟，第二閥部分開啟時，。其余類推。部分開啟的閥受到閥體的節流作用。(4)噴嘴之后蒸汽壓力對各噴嘴組都相同（噴嘴與動葉之前環形空間是完全相通的），即使某一關閉調節閥控制的噴嘴組之后的壓力也等于。(5)調節級后是相同的，若。(6)各噴嘴組內包含噴嘴數不一定相等。各調節汽門開足時能通過的最大流量不一定相等。噴嘴配汽

便于討論，假定：①調節級反動度，且不隨工況變化，；②各調節汽門之間無重疊度（前一個閥完全開啟后，才開后一個閥）；③不考慮調節級后溫度變化的影響；④主汽門后壓力不隨流量增加而降低。

假設有四個調節汽門

第一調門開啟（其余調門全關閉）第二調門開啟（第一調門已全開，其余關）第三調門開啟（第一、二調門已全開，第四調門關）第四調門開啟（其余調門全開）噴嘴配汽

—各噴嘴組壓力與流量的關系圖

I調門開啟II調門開啟III調門開啟噴嘴配汽

—各噴嘴組流量與總流量的關系圖

調節級后焓值的確定調節級后：通過全開調門，幾乎沒有節流損失；通過部分開啟調門，有節流損失。若第一、第二調門全開，第三調門部分開啟。通過三個調門的流量為G：調節級相對內效率：調節級的實際壓力與流量關系

（1）實際上調節級后溫度t2隨流量變化而變化。（2）實際上調節級有反動度Ωm>0，且反動度隨工況有變化。（3）調節汽門開啟有重疊度。目的是改善調節系統的性能，i）穩定性；ii）縮短開啟的總升程。（4）實際上流量增大時，自動主汽門、調節汽門和導管等節流損失增大，使全開汽門后的壓力略降低。調節級的實際壓力與流量關系滑壓運行的經濟性與安全性

1、滑壓運行與定壓運行的比較滑壓運行：（也稱變壓運行）指單元機組中，汽輪機調節汽門全開或開度不變，當負荷的改變，調節鍋爐燃料量、給水量和空氣量，改變鍋爐出口蒸汽壓力與流量，而蒸汽溫度保持不變，來實現汽輪機的負荷變化。定壓運行：前面講到的配汽方式統稱為定壓運行。調節汽門主汽門p0

,t0不變主汽門調節汽門全開t0不變p0

鍋爐燃料量和給水量滑壓運行定壓運行滑壓運行的優點：①可靠性，對部分負荷下運行的適應性增加↓，↓，而保持不變，熱應力減少；②提高部分負荷下的熱效率調節汽門全開節流損失小新蒸汽↓，不變。末級濕度降低，濕汽損失↓低負荷時，↓，鍋爐給水壓力相應降低，給水泵耗功↓，但循環熱效率↓，汽耗率↑。采用滑壓運行：1、滑壓運行與定壓運行的比較滑壓運行適應工況的大幅度的變化，調峰機組。節流損失↓濕汽損失↓給水泵耗功↓循環熱效率↓2、滑壓運行方式

⑴純滑壓運行方式。所有調節汽門在整個負荷變化范圍內都是全開的。這種方式操作比較簡單，缺點是對負荷的微小變化不敏感。⑵節流滑壓運行方式（滑壓與節流配汽）。在穩定負荷時，調節閥留有5％－15％的開度。負荷降低時，實行滑壓運行；負荷增加時，實行節流配汽。克服對負荷變化的不敏感性，但增加節流損失。⑶復合滑壓運行方式（滑壓與噴嘴配汽）。高負荷定壓噴嘴配汽運行；低負荷滑壓運行。p0Pel3、滑壓運行機組安全性與靈活性

第一調門開啟（其余調門全關閉）第一調門↑，↑第一組噴嘴組臨界壓力↑，噴嘴組后壓力↑，此時噴嘴組為臨界狀態。通過第一調門流量為臨界流量。當第一調門全開后，且不變。流量也不變。直到H點，噴嘴組為亞臨界。通過第一調門流量按橢圓曲線下降。第二調門剛開時，，，此時噴嘴組為亞臨界。與流量按弗留格爾公式變化。當第二調門↑，↑，↑當時，第二組噴嘴處于臨界狀態。與呈直線關系。當第二調門全開時，，且不變。流量也不變，直到H點，為亞臨界，按橢圓曲線下降。

第二調門開啟（第一調門已全開，其余全關）當第三調門開啟時，調節級背壓已經相當高了，