汽輪機工作原理

一、蒸汽在噴嘴中的膨脹過程噴嘴進口初速度：噴嘴的理想焓降：1、噴嘴出口理想速度：2、噴嘴出口實際速度：3、噴嘴損失：第一節、蒸汽在汽輪機級中的流動級間蒸汽流動示意圖單級汽輪機

p0*ho*

Δhc0op0t0

Δhnp1

1Δht1tΔhnξ

Δhbp22Δhc22tΔhbξ2t’S

α1β1α2β2

c1w1c2w2

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Δhbp22Δhc22tΔhbξ2t’S二、蒸汽在動葉柵中的流動過程動葉進口相對速度：動葉進口相對速度夾角：動葉出口理想相對速度：動葉出口實際相對速度：動葉損失：動葉出口絕對速度：余速損失及夾角：三、蒸汽在噴嘴葉柵斜切部分的膨脹：噴管的作用：當噴嘴前后壓力比小于臨界壓力比時，加速膨脹；當噴嘴前后壓力比大于臨界壓力比時，導流作用；四、汽流對動葉柵所作的輪周功率：1kg蒸汽汽流動量變化：反作用力：

α1β2

W1COSβ1W2COSβ2

C1COSα1C2COSα2切向作用力：軸向作用力：切向作用力所作的機械功：或：單位時間內流量為G：又稱輪周功率。五、級的輪周效率1kg蒸汽所作出的輪周功Wu與蒸汽在該級所消耗的理想能量E0之比稱為級的輪周效率。

p0*ho*

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Δhbp22Δhc22tΔhbξ2t’S輪周效率：反作用力：

α1β2

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Δhbp22Δhc22tΔhbξ2t’S（一）級的反動度：Ωm=Δhb/Δht*（二）級的分類1、反動級；Ωm=0.52、沖動級；Ωm=0.05～0.33、純沖動級；Ωm=04、復速級；Ωm=0六、最佳速度比：速度比：假想速度比：設：1、純沖動級：2、反動級：3、復數級（速度級）ηu

與x1的關系曲線稱為輪周效率曲線；最佳速比可使余速損失最小，輪周效率最高。余速利用對輪周效率和最佳速比的影響：1、利用余速可以提高級的輪周效率；2、余速利用使速比在實用范圍內對輪周效率的影響減弱了；3、余速利用使最佳速比與余速未利用時相比增大了；4、余速利用使輪周效率曲線失去了相對于最高效率點的對稱性；

七、汽輪機的級內損失和效率1、噴嘴損失δhn:2、動葉損失δhb:3、余速損失δhc2:4、葉高損失δhl:又稱端部損失。5、扇形損失δhθ:6、葉輪摩擦損失δhf:與轉速三次方成正比。7、部分進汽損失δhe:鼓風損失；斥汽損失。汽輪機調節級隔板結構8、漏汽損失δhδ:葉頂漏汽；隔板漏汽；蓋度。9、濕汽損失δhx:八、級的相對內效率和內功率：第二節、多級汽輪機一、多級汽輪機出現的原因：1、焓降大的條件下，保持最佳速度比；2、提高初參數，降低背壓，減小損失；3、高壓級比容小，整鍛轉子直徑小，焓降小；4、增大進汽量，增大比焓降；二、多級汽輪機的優點：1、單級焓降小，速度系數提高，最佳速比；2、降低葉片速度，摩擦損失減小，（摩擦損失與葉片速度三次方成正比）；3、余速利用；4、重熱現象；多級汽輪機由于前一級存在損失，使后面各級的熱力過程線逐漸向右偏移，因為等壓線斜率隨溫度的增大而增大，等壓線呈擴散狀，后面各級的理想焓降因而有所增大的現象；

h

Δh1tˊΔh1i

Δh2iΔh2tˊΔh2tHiΔh3iΔh3tˊΔh3t

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重熱系數：α=0.04～0.08三、多級汽輪機的損失：（一）多級汽輪機的外部損失1、機械損失2、軸封漏氣損失：汽缸內壓力高于當地大氣壓時，蒸汽外泄；低于當地大氣壓時，空氣漏入；（二）多級汽輪機的內部損失1、進汽阻力損失：2、排汽阻力損失：最末級后壓力高于排氣管出口壓力，焓降減小；排汽管構造：先擴壓后轉向；先轉向后擴壓。3、導汽管和中間再熱器的壓力損失：連接管道，再熱器和閥門；四、汽輪機及其裝置的效率：（一）相對效率1、汽輪機的相對內效率：2、汽輪機的相對有效效率（軸端效率）：

3、汽輪發電機組的相對電效率：汽輪發電機組的電功率：（二）絕對效率3、發電廠凈效率：4、汽耗率5、熱耗率六、多級汽輪機的軸向推力：1、多級汽輪機的軸向推力（1）作用在動葉上的軸向推力（2）作用在葉輪面上的軸向推力（3）作用在輪轂上和軸的凸肩上的軸向推力2、軸向推力的平衡：（1）平衡活塞法：（2）采用平衡孔的葉輪：平衡孔個數為奇數（3）反向布置法：（4）采用推力軸承：葉輪結構第三節、汽輪機變工況一、汽輪機級和級組的流量與參數的關系：1、變工況前后級或級組均未達到臨界狀態(未達到當地音速）稱為：弗留格爾公式對于凝汽式機組：2、變工況前后級或級組均達到了臨界狀態(達到當地音速）：3、弗留格爾公式應用條件：1）通流面積不變；2）流量相同（包括回熱抽汽）；3）各級為均質流；4、應用及舉例：（1）監視通流部分運行是否正常；（2）推算不同流量下各級前壓力，求得各級壓差、焓降，從而確定相應的功率、效率及零部件的受力情況。故障汽輪機參數變化表（一）分析原因：1）壓力突降，壓力變小可知流量變小；2）壓力與流量成正比，可知非調節級工作正常，原因在調節級前或調節級；3）無機組異常振動可知未出現機械損壞；4）調節級噴嘴、動葉損壞，會使流量增大；葉片斷落使第一非調節級噴嘴堵塞，會使調節級后壓力升高，所以以上原因可排除；5）開啟各個調節汽門，第二調節汽門，開度改變，流量沒有變化，說明門桿斷裂使汽門關閉；故障汽輪機參數變化表（二）分析原因：1、功率是穩定速率下降的，不是突降；2、調節級后壓力上升，而流量未增加，說明非調節級出現堵塞；3、堵塞穩定增加，不是機械損壞，可能是結垢；高壓缸效率大為下降，說明是高壓缸結垢；故障汽輪機參數變化表（三）分析原因：1、呈正比變化，說明調節級或調節級前出現故障；2、各汽門開度下功率均增加，排除汽門損壞的可能。可能（1）噴嘴腐蝕；（2）葉片斷裂；（3）噴嘴弧段漏汽；后兩種情況將引起高壓缸效率大大下降，但并未如此，故可初步判定噴嘴腐蝕；二、變工況時各級的焓降和反動度變化規律：1、凝汽式汽輪機各中間級壓力比不變，理想焓降不變或變化不大（當溫度變化不能忽略時）。各級圓周速度不變，速比不變，級內效率亦不變；各級內功率與流量成正比。2、噴嘴調節凝汽式汽輪機當流量（負荷）改變時，焓降的變化主要發生在調節級和末級中，而全機的理想焓降基本保持不變。例如：當流量增加時，調節級的焓降減小，末級的焓降增大；當流量減小時，調節級的焓降增加，末級的焓降減小；背壓式汽輪機除調節級外，最后幾級的焓降也發生變化，而且流量變化越大，受影響級數越多。即：調節級第一調節汽門全開、最末級最大流量時均處于最危險工況。3、汽輪機變工況運行時，效率要降低。而且流量（負荷）變化越大，效率降低越多。（1）噴嘴調節的凝汽式汽輪機，其效率下降主要發生在調節級和最末級；（2）背壓式汽輪機，除調節級外，最后幾級的效率都降低；采用節流調節的汽輪機沒有調節級，所以效率降低主要是由于節流損失增大和最末級效率下降。4、汽輪機工況變動時，反動度也發生變化。（1）工況變化時，級內焓降減小，則反動度增大；反之，機內焓降增加，則反動度減小。（2）此外，反動度的變化值與原設計值的大小有關，反動度原設計值越小，則焓降改變時引起變動值越大；反之，反動度原設計值越大，則焓降改變時引起變動值越小。工況變化時級內焓降變化而引起的反動度變化，主要發生在沖動級內。三、軸向推力的變化：1、負荷增大，軸向推力增大；2、背壓汽輪機：某一中間負荷軸向推力最大；四、汽輪機功率調節方式及調節級變工況（一）節流調節：（二）噴嘴調節：1、噴嘴調節：2、調節級的變工況：最危險工況（調節級第一調節汽門全開而第二個調節汽門尚未開啟時）。（三）滑壓運行：所謂滑壓運行指的是：在單元制機組中，汽輪機的調節閥全開或者基本全開狀態下，通過鍋爐調整新蒸汽壓力的方法（新蒸汽溫度不變），達到改變蒸汽量使其適應不同負荷的要求。1、提高機組運行的可靠性和機動性。2、提高機組在部分負荷下運行的經濟性。高壓缸、低壓缸、給水泵。超高壓以下機組不宜。（四）凝汽式汽輪機的工況圖：汽耗特性：汽輪發電機的功率pe與汽耗量G之間的關系；

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dDnldDnlpepe噴嘴調節：Dnl是空載汽耗量，即空負荷時汽輪機轉動需要消耗的功率，占設計流量的大約5%～10%；隨著調節汽門的依次開啟，汽耗量D不斷增加，汽耗特性線近似為一條直線；在前三個汽門開啟時，相對電效率ηrel不斷增加，但當第四個汽門開啟時相對電效率ηrel反而下降，這是因為三個汽門全開啟時為設計工況，效率最高。當負荷高于此工況后，由于偏離設計工況，所以效率下降；汽耗率d也類似，前三個汽門開啟時，汽耗率d不斷降低，但當第四個汽門開啟時汽耗率d反而上升；在中高負荷處噴嘴調節汽輪機效率較高，因此可以應用于調峰機