0102變工況相關(guān)說明漸縮噴管的變工況01變工況相關(guān)說明設(shè)計(jì)工況汽輪機(jī)在設(shè)計(jì)參數(shù)下運(yùn)行的工況，也稱經(jīng)濟(jì)工況。在此工況下運(yùn)行，汽輪機(jī)的效率最高，也不存在安全問題。但在實(shí)際運(yùn)行中汽輪機(jī)的功率由外界用戶決定蒸汽參數(shù)會(huì)因運(yùn)行調(diào)節(jié)等不當(dāng)而變化、在外界用戶的用電量發(fā)生變化的瞬間、電網(wǎng)頻率變化使得電網(wǎng)中運(yùn)行的機(jī)組轉(zhuǎn)速隨之變化。因此很難維持設(shè)計(jì)工況運(yùn)行變工況汽輪機(jī)在偏離設(shè)計(jì)參數(shù)的條件下運(yùn)行的工況。在變工況下運(yùn)行，汽輪機(jī)的效率會(huì)下降，更嚴(yán)重的還會(huì)威脅汽輪機(jī)的安全01變工況相關(guān)說明我們就需要分析汽輪機(jī)變工況下的熱力過程，討論汽輪機(jī)負(fù)荷（流量）變化、蒸汽參數(shù)變化及不同調(diào)節(jié)方式對(duì)汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)性和安全性的影響。級(jí)是汽輪機(jī)的基本工作單元，級(jí)由噴嘴葉柵和緊跟其后的動(dòng)葉柵組成，蒸汽在噴嘴葉柵和動(dòng)葉柵中的流動(dòng)特性類似。分析汽輪機(jī)的變工況特性，需從了解噴嘴的變工況特性開始。因此由于因此01變工況相關(guān)說明噴嘴的變工況特性是指通過噴嘴的流量與噴嘴前后壓力之間的關(guān)系。由于目前汽輪機(jī)上使用的大多是漸縮噴嘴所以下面僅討論漸縮噴嘴的變工況特性02漸縮噴管的變工況ACBGGcrG1pcrp1pb=p0pb漸縮噴嘴流量與背壓及噴嘴出口壓力的關(guān)系曲線pb>pcr，噴嘴流量隨噴嘴后壓力的減小而增大；pb=pcr，流量達(dá)到臨界流量；pb＜pcr，流量保持臨界流量。（1）漸縮噴嘴的變工況（初壓不變，背壓改變）02漸縮噴管的變工況對(duì)于任何一個(gè)給定的初壓可得出臨界壓力比，進(jìn)而得出任一背壓下彭臺(tái)門系數(shù)最終可求得通過噴管的流量G。（1）漸縮噴嘴的變工況（初壓不變，背壓改變）02漸縮噴管的變工況在汽輪機(jī)實(shí)際變工況范圍內(nèi)，噴管初壓一般也是一個(gè)變量。設(shè)在保持另一初壓下改變背壓，則可得到ABC相類似的曲線。（2）漸縮噴嘴的變工況（初壓背壓改變）漸縮噴嘴流量與出口壓力的關(guān)系曲線02漸縮噴管的變工況變工況前后噴嘴前初溫不變變工況前后均為臨界工況根據(jù)流量的計(jì)算公式若略去溫度變化（2）漸縮噴嘴的變工況（初壓背壓改變）結(jié)論：不同工況下的臨界流量與噴嘴前的滯止初壓成正比。內(nèi)容小結(jié)級(jí)組的變工況級(jí)組：同工況時(shí)，流量相等的相鄰各級(jí)的組合。如右圖所示是由三個(gè)單級(jí)組成的級(jí)組。亞臨界級(jí)組：級(jí)組各級(jí)的汽流速度均小于臨界速度的級(jí)組；臨界工況級(jí)組：級(jí)組內(nèi)至少有一列葉柵的出口速度達(dá)到或超過臨界速度；級(jí)組示意（1）幾個(gè)概念級(jí)組的變工況（a）斯托多拉阿流量錐（b）不同初壓下流量與背壓的關(guān)系

（2）級(jí)組流量的變化規(guī)律（圖示法）級(jí)組的變工況（2）級(jí)組流量的變化規(guī)律（圖示法）（a）斯托多拉阿流量錐（b）不同初壓下流量與背壓的關(guān)系背壓不變，則流量與初壓的關(guān)系為雙曲線，如圖中CF所示；如果背壓低于級(jí)組的臨界壓力，則流量與初壓成正比，如圖中OA所示。級(jí)組的變工況（2）級(jí)組流量的變化規(guī)律由于不同級(jí)數(shù)的級(jí)組具有不同的臨界壓力比所以流量錐不具有通用性，因此用解析法分析級(jí)組變工況特性級(jí)組的變工況在變工況前后，若級(jí)組處于臨界狀態(tài)，由流量錐分析可知，則通過級(jí)組的流量與級(jí)組前壓力成正比，即

依次類推可得：通過級(jí)組的流量與級(jí)組中所有各級(jí)的級(jí)前壓力成正比。（2）級(jí)組流量的變化規(guī)律（級(jí)組處于臨界狀態(tài)）級(jí)組的變工況變工況前變工況后同一級(jí)組，由于級(jí)數(shù)不變，則兩種工況下得臨界壓力比相等，且當(dāng)級(jí)數(shù)趨于無窮時(shí)，級(jí)組的臨界壓力比趨于零弗留格爾公式：當(dāng)變工況前后級(jí)組均未達(dá)臨界狀態(tài)時(shí)，通過級(jí)組的流量與級(jí)組前后壓力平方差的平方根成正比。（2）級(jí)組流量的變化規(guī)律（級(jí)組處于臨界狀態(tài)）級(jí)組的變工況工況變化前后級(jí)組均未達(dá)到臨界狀態(tài)。在同一工況下，通過級(jí)組各級(jí)的流量應(yīng)相等。對(duì)于回?zé)岢槠狡啓C(jī)，只要回?zé)嵯到y(tǒng)運(yùn)行正常，仍可把所有的非調(diào)節(jié)級(jí)取為一個(gè)級(jí)組。不同工況下，級(jí)組各級(jí)的通流面積保持不變。只適用于具有無窮多級(jí)數(shù)的級(jí)組，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)級(jí)組中級(jí)數(shù)不得少于3～4級(jí)時(shí)。條件（3）弗留格爾公式的應(yīng)用級(jí)組的變工況（3）弗留格爾公式的應(yīng)用方向推算出不同流量下各級(jí)級(jí)前壓力，求得各級(jí)的壓差、比焓降，從而確定相應(yīng)的功率、效率及零部件的受力情況。也可由壓力推算出通過級(jí)組的流量。監(jiān)視汽輪機(jī)通流部分是否正常。級(jí)組的變工況對(duì)凝汽式汽輪機(jī)，若取級(jí)數(shù)較多，級(jí)組前后壓比通常很小經(jīng)分析推導(dǎo)可得結(jié)論：對(duì)噴嘴調(diào)節(jié)的凝汽式汽輪機(jī)，除最末一、二級(jí)外的非調(diào)節(jié)級(jí)，無論是否處于臨界狀態(tài)，這些級(jí)的級(jí)前壓力均與流量成正比。監(jiān)視段壓力：運(yùn)行中常利用調(diào)節(jié)級(jí)汽室壓力和各抽氣口壓力來監(jiān)視汽輪機(jī)通流部分的工作情況和了解機(jī)組的帶負(fù)荷情況，并把這些壓力稱為監(jiān)視段壓力。（3）弗留格爾公式的應(yīng)用（噴嘴調(diào)節(jié)凝汽式汽輪機(jī)）內(nèi)容小結(jié)010203工況圖概述節(jié)流調(diào)節(jié)汽輪機(jī)工況圖噴嘴調(diào)節(jié)凝汽式汽輪機(jī)工況圖01工況圖概述汽輪發(fā)電機(jī)組的功率與汽耗量之間的關(guān)系稱為汽輪機(jī)的汽耗特性，表示這種關(guān)系的曲線稱為汽輪機(jī)的工況圖。02節(jié)流調(diào)節(jié)汽輪機(jī)工況圖

02節(jié)流調(diào)節(jié)汽輪機(jī)工況圖經(jīng)簡(jiǎn)化可得，汽耗特性方程式可寫成D=d1Pel+Dnl式中，d1

—汽耗微增率，即每增加單位功率所需增加的汽耗量；Dnl—空載汽耗量,為汽輪機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)用來克服摩擦阻力、鼓風(fēng)損失及帶動(dòng)油泵所消耗的蒸汽量。節(jié)流調(diào)節(jié)汽耗量、汽耗率、相對(duì)電效率與電功率的關(guān)系曲線02節(jié)流調(diào)節(jié)汽輪機(jī)工況圖

02節(jié)流調(diào)節(jié)汽輪機(jī)工況圖

節(jié)流調(diào)節(jié)汽耗量、汽耗率、相對(duì)電效率與電功率的關(guān)系曲線03噴嘴調(diào)節(jié)凝汽式汽輪機(jī)工況圖D=d1Pel+DnlD=d1Pel+Dnl+d1，[Pel-(Pel)e]功率小于經(jīng)濟(jì)功率功率大于經(jīng)濟(jì)功率噴嘴調(diào)節(jié)汽輪機(jī)汽耗量、汽耗率、相對(duì)電效率與電功率的關(guān)系曲線由圖可知：在大于經(jīng)濟(jì)功率范圍內(nèi)，因通流部分效率下降，所以d1，>d，因此有一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的汽耗特性的微增率有兩個(gè)不同的常數(shù)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的功率即為汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)功率。03噴嘴調(diào)節(jié)凝汽式汽輪機(jī)工況圖節(jié)流調(diào)節(jié)在最大工況下具有最好的經(jīng)濟(jì)性，但在經(jīng)濟(jì)功率和部分負(fù)荷時(shí)由于節(jié)流損失，其經(jīng)濟(jì)性較差。噴嘴調(diào)節(jié)在經(jīng)濟(jì)功率下經(jīng)濟(jì)性比節(jié)流調(diào)節(jié)好，超過經(jīng)濟(jì)功率或在部分負(fù)荷下經(jīng)濟(jì)性雖降低，但下降程度比較緩慢。采用不同調(diào)節(jié)方式的汽輪機(jī)特性曲線汽輪機(jī)不同調(diào)節(jié)方式的經(jīng)濟(jì)性比較內(nèi)容小結(jié)010203蒸汽壓力變化對(duì)安全性的影響蒸汽溫度變化對(duì)安全性的影響真空惡化對(duì)安全性的影響01蒸汽壓力變化對(duì)安全性的影響A：將使主蒸汽管道、主汽閥、調(diào)節(jié)閥、導(dǎo)管及汽缸等承壓部件內(nèi)部應(yīng)力增大B：對(duì)通流部分的影響1）若機(jī)組發(fā)額定功率對(duì)節(jié)流調(diào)節(jié)的機(jī)組：只需將調(diào)節(jié)閥稍微關(guān)小，以保持進(jìn)入第一級(jí)噴嘴前的蒸汽壓力與設(shè)計(jì)值相等即可，機(jī)內(nèi)工作并無變化。當(dāng)初壓升高后汽輪機(jī)帶額定負(fù)荷時(shí)，汽輪機(jī)一般是安全的，但初壓升高對(duì)蒸汽管道和進(jìn)汽室部分等承壓部件的強(qiáng)度不利。（1）初壓升高01蒸汽壓力變化對(duì)安全性的影響3）若調(diào)節(jié)閥開度不變初壓升高，致使新蒸汽流量增大，汽輪機(jī)功率增大，各級(jí)葉片的受力正比于流量而增大，特別是末級(jí)的危險(xiǎn)性最大。初壓升高，流量增大，還使汽輪機(jī)軸向推力增大，造成推力軸承過負(fù)荷。（1）初壓升高2）第一調(diào)節(jié)閥剛?cè)_而其它調(diào)節(jié)閥關(guān)閉時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)是危險(xiǎn)的。01蒸汽壓力變化對(duì)安全性的影響2）若汽輪機(jī)發(fā)額定功率：汽輪機(jī)的流量增加，且大于額定流量；各非調(diào)節(jié)級(jí)級(jí)前壓力升高，且使末級(jí)比焓降增大，因此各非調(diào)節(jié)級(jí)的動(dòng)葉片的受力都有所增加，并以末幾級(jí)增加最多；全機(jī)軸向推力增大。（2）初壓降低1）若調(diào)節(jié)閥的開度不變，則不會(huì)帶來危險(xiǎn)。但汽輪機(jī)的最大出力將受到限制。02蒸汽溫度變化對(duì)安全性的影響蒸汽初溫、再熱汽溫升高將使鍋爐過熱器和再熱器管壁、新蒸汽和再熱蒸汽管道、高中壓主汽閥和調(diào)節(jié)閥、導(dǎo)管及高中壓缸等部件的溫度升高。溫度越高，鋼材蠕變速度越快、蠕變極限越小，將使鋼材蠕變的塑性變形過大，從而發(fā)生螺栓變長(zhǎng)、法蘭內(nèi)張口、預(yù)緊力變小等問題，既影響安全，又縮短機(jī)組壽命，故不允許蒸汽溫度過高。再熱汽溫升高，可能使末級(jí)過負(fù)荷。（1）初溫升高02蒸汽溫度變化對(duì)安全性的影響1）若保持流量為額定值其它參數(shù)不變的情況下，蒸汽初溫降低時(shí)，汽輪機(jī)的理想比焓降隨之減小，則機(jī)組的實(shí)發(fā)功率也成比例地減少，可以允許機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行。（2）初溫降低2）若保持機(jī)組發(fā)額定功率汽輪機(jī)流量必然大于額定流量；調(diào)節(jié)級(jí)后壓力會(huì)有所升高，該級(jí)比焓降減小，故對(duì)調(diào)節(jié)級(jí)安全性沒有影響；對(duì)非調(diào)節(jié)級(jí)尤其是末幾級(jí)，其比焓降和流量同時(shí)增大將引起動(dòng)葉受力增大，應(yīng)進(jìn)行變工況和強(qiáng)度校核。各非調(diào)節(jié)級(jí)前后壓差增大，汽輪機(jī)的軸向推力增大。02蒸汽溫度變化對(duì)安全性的影響2）若保持機(jī)組發(fā)額定功率對(duì)于非中間再熱機(jī)組，初溫降低會(huì)引起低壓級(jí)濕度的增加，增加低壓級(jí)的濕汽損失，加劇對(duì)低壓級(jí)動(dòng)葉的沖蝕作用，直接威脅汽輪機(jī)的安全。對(duì)于再熱機(jī)組，當(dāng)再熱汽溫降低時(shí)，也將使排汽濕度增加。汽溫下降速度對(duì)安全性也有影響，汽溫下降速度小于1℃/min則沒有危險(xiǎn)。（2）初溫降低03真空惡化對(duì)安全性的影響對(duì)通流部分的影響若保持調(diào)節(jié)閥開度不變，可以認(rèn)為蒸汽流量基本不變，主要是理想比焓降減小引起汽輪機(jī)功率下降，并且比焓降的減小主要發(fā)生在末幾級(jí)。這對(duì)各級(jí)的動(dòng)葉和隔板是安全的。若保持額定功率不變，流量增加，各壓力級(jí)過負(fù)荷，軸向推力增加。閥門開度不變功率不變03真空惡化對(duì)安全性的影響其他不利影響會(huì)引起排汽部分的法