电气工程学院
课程设计任务书
课题名称：某型汽轮机最末级的倒序法变工况热力核算专业、班级：
指导教师：
2011年7月7日至2011年7月15日共2周
一、概述
汽轮机作为电厂运行的重要设备之一，是能量从热能转变的机械能的部件，它的效率乃至正常工作也决定的电厂的效益；它的工作效率随着电力需求的迅速增长，电力负荷的多样性及可变性在所难免，而电能的不可储藏性决定了发电机组的工况必须随着电力负荷的变化而变化。所以发电机组常常需要偏离设计工况运行。作为发电机组的原动机，汽轮机也必然受到变工况运行的影响。
汽轮机在变工况下运行时，通过汽轮机的蒸汽流量或蒸汽参数将发生变化，汽轮机的某些级或全部级的反动度、级效率也随之发生变化。为了估计汽轮机在新工况下的经济性和可靠性，有必要对新工况进行热力核算。
汽轮机整机变工况热力核算是建立在单级核算基础上的，因此研究单级热力核算对于顺利完成整机热力核算任务有重要意义。汽轮机在变工况在工作时，沿流通部分各级的蒸汽流量、喷嘴冬夜前后的气温、气压即湿度将偏离设计值，使零部件的受力情况、轴向推力、效率、出力发生变化。此外，汽轮机在启停或负荷剧烈变动时，可能在零部件中产生很大的热应力，引起金属材料疲劳损坏，影响机组的安全可靠和经济运行。由于变工况热力计算能获得各级的状态参数、理想比焓降、反动度、效率、出力等较为详尽的数据，这就为强度分析、推力计算以及了解效率及出力变化提供了科学的参考依据。因此，变工况热力核算常成为了解机组运行情况、预测设备系统改进所产生的效果，乃至分析事故原因的重要手段。
汽轮机热力核算有很多种方法：
1、根据计算准确度的要求不同，热力核算可采用详细的热力核算，也可以采用近似的算法。本次设计要求的是单级的详细热力核算。
2、由给定的不同的原始条件，单级的详细热力核算又分为顺序计算和倒序计算两种基本方法，以及将这两种算法结合起来的混合算法。
顺序算法以给定的级前状态为起点，由前向后计算；倒序算法则以给定的级后状态为起点，由后向前计算。混合算法中，每级都包含若干轮先是顺序的混合计算，只有当倒序与顺序的计算结果相符时，级的核算才可以结束，然后逐级向前推进。
本设计采用以给定的变工况后的级后状态为起点，由后向前计算的倒序法对某型汽轮机最末级进行详细的变工况热力核算。
原始数据：
流量G=33.6kg/s，喷嘴平均直径dn=2.004m，动叶平均直径db=2.0m，级前压力p0=0.0134Mpa，级前干度x0=0.903，喷嘴圆周速度u1=314.6m/s，动叶圆周速度u2=314m/s，反动度Ωm=0.574，级前余速动能
c0
h=11.05kJ/kg，喷嘴速度系数φ=0.97，喷嘴出汽角α1=18°20’，喷嘴高度ln=0.665m，喷嘴出口截面积An=1.321m2；级后压力p2=0.0046Mpa，级后干度x2=0.866，动叶出口截面积Ab=2.275m2，动叶出汽角β2=32°54’。
变工况条件：G1=40.32kg/s，p21= p2=0.0046Mpa，h21=2311 kJ/kg。二、设计工况下的热力核算
2-1、喷嘴叶栅热力计算
根据已知条件：级前压力
p =0.0134MPa，级前干度0x=0.903查水蒸汽性质计算软件得：
h=2363.56 kJ/kg
s=7.3363 kJ/(kg?℃),
v=10.060265m3/kg,
同理，由 P
2=0.0046 Mpa,级后干度 X
2
=0.866查得：
2s =7.356 kJ/(kg ?℃) 2h =2232.95 kJ/kg
2v =26.4070899 m 3
/kg
假定蒸汽在本级的过程为等熵过程, 2P =0.0046 Mpa ，0
s =7.3363 kJ/(kg ?℃) 查得：'
2t h =2226.97 kJ/kg, '
2t v =26.3318655 m 3/kg
'
20.8635x =
从而得整个末级的理想比焓降：
'022363.562226.97136.59/t t h h h kJ kg ?=-=-=
由已知级前余速动能:
011.05/c h kJ kg ?=
从而得末级的理想滞止比焓降:
*0139.5911.05147.64/t t c h h h kJ kg ?=?+?=+=
由已知反动度:
kg
kJ h h h h t m b t
b m /745.84574.0*
*
=?Ω=??
=??=
Ω
喷嘴前的滞止参数为:
*0002363.5611.052374.61/c h h h kJ kg =+?=+=
喷嘴理想焓降**
147.6484.74562.895/n
t b h h h kJ kg ?=?-?=-= 喷嘴出口理论流动速度：
1354.67/t c m s ====
喷嘴出口实际流动速度： s m c c t /03.344669.35497.011=?==?
s m u c u c /98249.108cos 2112
2
11=-+=αω
动叶前滞止焓： 2
*
84.745 5.92590.61/2000
b b h h kJ kg ω?=?+
=+=
喷嘴损失：(
)()2
*2
110.9762.895 3.7170945/n n
h h kJ kg ξ??=-?=-?=
由
0s =7.3363 kJ/(kg ?℃)查得：*0p =0.01453864Mpa ， *
0v =9.35155 m 3/kg ，*
0x =0.9062 喷嘴截面形状计算：
经验系数: 01.0350.1 1.1253k x =+=
临界压比： 6232.011253.12121
1253.11253
.11
=??
?
??+=??
?
??+=--k k
cr k ε
对于过热蒸汽0.546cr ε=
喷嘴后的参数： **10
2374.6162.8952311.72/t n h h h kJ kg =-?=-= 10.00905014P Mpa =，1t x =0.8879
喷嘴前后压比：
cr n p p εε>==
623.0*
1
所以蒸汽在喷嘴中的流动状态为亚音速流动，所以为渐缩喷嘴且喷嘴出口压力等于p 1
喷嘴出口理论流动速度：
s m h h h c n t t /67.3542)(2*
101*=?=-= 喷嘴出口实际流动速度：
03.344669.35497.011=?==t c c ? m/s
动叶理想比焓降
*
*0.57484.745kJ/kg
b
m t
b m t h h h h ?Ω=
=???=Ω?=
由h 1、p 1查得，s 1=7.348 kJ/(kg ?℃)，v 1=14.333459 m 3
/kg ，x 1=0.8894
从而：
1
2
s kg v c A G n n /70.311
1
==
从而求得隔板漏汽量：
s kg G G G n p /89.1=-
=?
隔板漏汽损失：
110.950.04/p u d h h kJ kg πδ?=
=
=
43
.2315200012
1
1*
0=?+=h c
h h kJ/kg
2-2、动叶栅热力计算
由于为亚音速流动，所以喷嘴出口汽流出口角=喷嘴出汽角α1=18020′，且由已知圆周速度u =314m/s ，喷嘴出口实际速度c1=344.03m/s 做出动叶的出口三角形：
求得： s m u c u c /85.108cos 211212
11=-+=
αω
11111172.83994.0sin sin sin =?=?=ββαβωc 动叶进口汽流能量：
kg kJ w h w /93.52000
2
1
1==
? 查附图可得动叶速度系数ψ=0.95
()s m h h w w b t /852.425212=?+?=
s m w w t /271
.40422==ψ 由题已知：β2= 32°54′，有出口速度三角形得：
s m u w u w c /06.221cos 22222
22=-+=β
o w c 23.83sin sin 22222=?=αβα
动叶栅损失：()()
kg kJ h h b b /834.895.0161.90122*
=-?=-?=?ψξ
从而：212315.4384.7452230.685/t
b h h h kJ kg =-?=-=
222339.525/t b h h h kJ kg ξ=+?=
查得：
s 2=7.3775 kJ/(kg ?℃)，v 2=26.4896541 m 3
/kg ，x 2=0.8687
由动叶蒸汽流量： 5083.01
2
==p p b ε '
11.0350.1 1.12394k
x =+=
b k k cr k εε>=?
?
?
??+'='-''5797.0121
所以在动叶为超音速状态，即蒸汽在动叶的流动为超音速流动，则：
2
*11
12321.3566 kJ/kg 2000
w h h =+
= 由h 1*与s 1查得：p 1*=0.00947265 MPa ，v 1*=13.7575355 m 3
/kg
临界压比：'
*1
0.00549cr
cr cr P P Mpa P ε=
?=
临界相对速度：371.38 m/s cr w == 动叶进口焓：2*1
2252.39 kJ/kg 2000
cr
cr cr w h h h =+
?=
由cr P 与cr h 查得： =22.4856518 m3/kg cr v
s kg v w A G cr cr b b /41.205432.04856518
.2238.371275.2sin 2=??==β
动叶漏汽损失：s kg G G G b n b
/296.11=-=?
叶顶漏汽损失： 1.4
01.720.672 kJ/kg r b
h E l δδ?==
kg kJ/ 43.24200025.22120002
222===?c h c
级内有效比焓降：'
*2112.6089kJ/kg i
t n b l c h h h h h h δδδδ?=?----=
由'
'
0.2046kJ/kg t t t i t i G h G h h G G h δδ?=???==? 动叶栅进口高度:已知=665mm n l ,由书P37表2-3查得： r=1.5mm ， t=3.5mm ，
得到： 动叶出口高度： mm d e A l b b
b 6.666sin 2
==βπ e=1
轮周功及轮周效率
通过轮周有效比焓降计算轮周效率： *
0t c t h h h ?=?+?
'
*2=147.64-8.834-3.7171-22.43=112.663 kJ/kg
u t n b c h h h h h ξξ?=?-?-?-?
轮周效率：
7613.02
1'0=?-??-?=?=c t l
u u u h h h h E h μη
级内各项损失计算： 叶高损失： kg kJ h l a h u n l /266.0607.110665
6.1=?=?=
? 摩擦耗功：3
211
7.680kW 100f u p k d
v ???== ???
其
中
()12/2314.3/u u u m s =+=,()312/218.2336775/v v v m kg =+=,
()/2 2.002n b d d d m =+=
用能量表示摩擦损失：kg kJ 2286.0=?=
?G
p h f f
因为是最末级为全周进汽， 所以 部分进汽损失 为零
叶轮摩擦损失：3
221.071000.14887/b f u d h kJ kg Gv ??
?
???== 叶顶漏汽损失： '0.679kJ/kg t
y i G h h G
??=?= 湿汽损失：
()*022112.77kJ/kg 2x t n b c l x x h h h h h h ξξ+??
?=-?-?-?-?-?= ??
?
3319.087i i P G h kw =?= 级有效比焓降：
112.4130.040.148870.67212.7798.78236/i u f p x h h h h h h kJ kg
δ?=?-?-?-?-?=----=
级的内效率:
6691.02
10=?-??=?=
c t i i ri h h h E h μη
三、变工况下热力校核计算
因流量、负荷等参数的该变，汽轮机处于新工况下运行，由于偏离设计工况，汽轮机的安全型经济性会发生很大的下降，甚至发生危险，造成事故。所以汽轮机变工况
原始数据确定排汽状态点和动叶出口状态点：
流量G=33.6kg/s ，喷嘴平均直径d n =2.004m ，动叶平均直d b =2.0mp 0=0.0134Mpa ，级前干度x 0=0.903，喷嘴下热力校核至关重要
圆周速度u 1=314.6m/s ，动叶圆周速度u 2=314m/s ，反动度Ωm =0.574，级前余速动能Δh c0=11.05kJ/kg ，喷嘴速度系数φ=0.97，喷嘴出汽角α
1
=18°20’，喷嘴高度l n =0.665m ，喷嘴出口截面积A n =1.321m 2；级后压力
p 2=0.0046Mpa ，级后干度x 2=0.866，动叶出口截面积A b =2.275m 2，动叶出汽角β2=32°54’。
变工况条件：G 1=40.32kg/s ，p 21= p 2=0.0046Mpa ，h 21=2311 kJ/kg 。
3-1、确定排汽状态点和动叶出口状态点
由原始数据,0046.0,/231122121MPa p p kg kJ h ===由
.21p 21
h 在
h-s
图上求得排汽状态点1，如图
68
所示，得
898.0,/3878.27/1212==21x m kg ρ，在进行核算前，用近似法估算0201*
01,,p p p
设计工况下：动叶出口处音速为：
369.11/s w m s ===
其中 122.1886.01.0035.11.0035.122
=?+=+=x k
而a s m >=22,/5514.404ωω,可知末级动叶片出口是超临界的。
变工况下，流量增大，则动叶出口速度更是超音速。因此，可用压力与流量成正比的关系求出
1101*01,,p p p
为确定动叶出口的蒸汽状态，而需要先估算变工况下级的几项损失：
0.2286/f h kJ kg ?= ；0.672/h kJ kg δ?=
叶轮摩擦损失：211
1 1.212
0.228610.1905/f f
P G h h kJ kg G P ?≈?=??= 叶高损失： kg kJ h /3.011=? 漏汽损失：1165
1136.590.6720.8118/t p p
t
h h h kJ kg h ??≈?==?（式中1631=?t h (kJ/kg)是估计016.001=p MPa 到046.021=p MPa 之间的
理想焓降。） 湿汽损失:1x h ?
kg kJ h h x x h h x
x t /74225.1177.12866.01898
.0159.136********
1=??=?=?----??ζ
ζ
余速损失:21c h ?37
.35)2.1(47.24)(2
3878.27407.26222121
21
=?=??=?ρρG G
c c h h
(kJ/kg)
上列式中33878.271
2121/898.0m kg x ==ρ和均是估计值。
损失之和∑?:h
kg
kJ h h h h h
h l c x p f /4146.4837.3574225.118118.03.01905.0121111
=++++=?+?+?+?+?=?∑
在h-s 图上，由点K 沿21p 等压线截取kg kJ h /4146.48=?∑，则得动叶实
际出口状态点J ，有8782.0,/,/6.22622137796.261
2121===x m kg kg kJ h ρ.
3-2、动叶的计算：
从K 点的比焓沿等压线21P 减去1h ?∑便得到J ，点J 表示动叶的出口状态点。由该点的比焓j h 和压力21P 利用基本函数关系便可以算出该点的其他未知参数量32126.7796/v m kg =、210.8782x =和0217.4533/()s kJ kg C =?
用动叶出口的连续性方程算出蒸汽在动叶出口处的相对速度21w 以及马赫数21M
21 1.281M =
===≥
1.0350.10.8782 1.1248J k =+?=
欲求动叶出口实际速度21w ，考虑到动叶出口速度是超临界的，不能使用连续性方程，为此需先求取动叶喉部的临界压力cr cr p )(,)(22ρ和.。
12()s
cr b cr
w G p A k ??= ???
为求 cr p )(2 可作假想过程线,并在cr '
''2cr ''2cr '2'''''',,...2,2,2）（）（）得（ρρρ及其
相应的...)(,)(,)('
''2''2'2cr cr cr p p p ，假定这些点为临界值，按下式计算
b
A G 1
。
cr cr G p b
)()(22211ρκ=
式中，1248.1898.01.0035.11.0035.1221=?+=+=x κ 按上式求出数据如下表所示数据。 表1
由上表数据，作出b
A G 1
与cr p )(2的关系曲线，如图所示， 当s m kg b G ./72.17232
.401
==
时，查图得MPa p cr 00594
.0)(2=并且在h-s 图上查得34
.211
2/)(m kg cr =ρ，此时
)
/(13.3784.2100594.01248.1)()()(122122s m p cr
cr
cr =??==ρκω
动叶实际出口速度：
）（斜s m h b cr /27.4461009.28213.3782)(3202221=??+=?+=ωω
式中斜b h 0?是由MPa p cr 00594.0)(2=到MPa p 0046.021=间的有效焓降。 动叶出口偏转角：
60412
.0.5432sin .sin )sin(4.2109.2877.44113.378')()(2222212=?==+ ρρωωβδβcr cr ?=+165.37)(2δβ 又'25432 =β那么?
??=-=2653.49.3253.34δ。
作动叶出口速度三角形，由速度三角形求出21c 或按下式求21c :
m/s
7944.2720289.41cos 31427.446231427.446)cos(2222222222121=???-+=
+-+=?
δβωωu u c (m/s)
校核余速损失：21.373
222121
1027944.2722
'
==
=
??c c h
（kJ/kg ）,与原估计值
37.35'21=?c h kJ/kg 相差1.9084kJ/kg
因此，δω,22,2)(cr p 等，均不必用再做计算. 动叶损失 )/(758.10)1(2221
12
kg kJ h bf =-=
?ψωζ
沿22p 线，由点J 向下截取)/(758.10kg kJ h bf =?ζ，得点G ，
3
651.26121/,/33.022.2253m
kg kg kJ h ==βζ ,
27.7298s =
动叶滞止理想焓降)/(336.1103
222
2211095.0227.4462*
1kg kJ h b ==
=
???ψω.
由动叶出口理想状态点G 向上)/(336.110*
1kg kJ h b =?，得动叶进口滞止
状态点MPa p E E 00112.0,*
=.
估计动叶理想焓降：
2211112211()=98.138kJ/kg 2b w w h w ψ??
?=-?
???
式中11
21
w w 取设计值。
由点G 垂直向上截取b1 h =98.14kJ/kg ?,得动叶进口状态点F,查得
11
p =0.01002Mpa ，与估计值较接近，F G
ρ=220
.131
kg/3m ,FG x =0.9027.
校核动叶假想过程线无误，不需重新拟定。
3-3、喷嘴栅的计算
暂不考虑撞击损失，因其数值小，影响不大，则可认为点F 即是喷嘴出口的蒸汽状态点。
初算喷嘴出口实际速度：1m 11G 40.3213.22
403.81m/s A 1.321
F c ρ?=== 喷嘴出口处音速：
10c ==
式中141.0350.1 1.0350.10.93 1.128x x =+=+?=。 因为1110> c c ，则汽流在喷嘴斜切部分发生偏转，但11c 与10c 相差很小，偏转角δ不大，故先暂不考虑偏转，先算出动叶实际出口速度11w ，以便初步校核1b h ?。
11142.41/w m s =
== 2111'
2222
b131w w 1446.27142.41h )-()=99.56kJ/kg 22100.950.97ψ??????=
-=???????
??
（）（）（ ）
（KJ/Kg 041.056.996.99h h 'b1b1=-=?-?
重新定点F ，由点G 垂直向上取，kJ/kg 56.99h 'b1=?得点F ，此时，
11p =0.010125Mpa ，F ρ=
3kg/m 0941
.131
。
求喷嘴喉部的临界压力er 1p ）（。
作喷嘴假想过程线，并在其上取点D'，D",查得cr 1)p （ ,cr 1)(ρ之值，再按下式求
m
1
A G 。
1
m
G A =图表法计算结果如表2所示。 当m 1A G =321
.132.40=30.52kg/（s m 2?）时，由图查得cr 1)(p =0.0106Mpa ，由h-s 图
表2
按表2的数据作
cr 1m
1
p A G ）（-曲线
查得cr 1)(ρ=
8
.121
kg/3m 。
1cr c 391m/s ===（）
11c 399m/s === 计算汽流偏转角：()0'1cr 411111cr
c 39113.5sin sin =sin18200.3251
c 39912.8ραδαρ+=???=（）（）
则
0197.18=+δα 偏转角 =38.28'δ
由动叶进口速度三角形
11141/w m s ==。
校核
???
???-=
?211221b120001h ）（）（?ψw w =???????223)0.97141(-)95
.027.4461021（=97.67（kJ/kg ）
此值与1'99.56/b h kJ kg ?=相差1.89kJ/kg 误差小于2%，则以
b1h ?
=97.67kJ/kg 为最后确定值，
计算撞击损失：
'54660.9197'5818sin 141
399
a sin w c sin 76.770.9289'2018sin 5.11603
.344sina w c sin 0110111111105101111===+=
====βδβββ）（
则冲角0
00111-10.86'2276'5466=-=-=ββθ。
撞击损失kJ/kg 353.028'sin910
2141sin 2w h 203
222
111
=?==?）（θβ 沿11p 线由点F 向下截取1h β?=0.353kJ/kg 得喷嘴实际出口状态点D （实际上
因0.353值很小，点F 与点D 重合),kJ/kg 807.2350
h 21=. 喷嘴损失
）（）（）（kJ/kg 5197.01102399112c h 2
3222111
n =-?=-=??ξ 沿11p 线由点F 向下截取=?1n h ξ5kJ/kg ，得喷嘴出口理想状态点C ，查得
εh =2345.807kJ/kg 。
估算喷嘴理想焓降：
kJ/kg 71=36072.14897.01102399c c 12c h 22
32110122
11??
?
???-?=??????-=?）（）（? 式中11
01
c c 取设计值，待对上一级进行变工况计算后，才能对此值进行校核。
由点C 向上截取1n h ?=71kJ/kg ，得喷嘴进口状态点B ，此时，
01p =0.016Mpa(与估算值接近），kJ/kg 3.2416h 921
.0x 01==B ，。取01h ε?等于设计值，即01h ε?=11.05KJ/kg ，由点B 垂直向上截取11.02kJ/kg ，得喷嘴进口
滞止状态点A 。查得kJ/kg 05.82h Mpa 01823.0p n101=?=**，。
111**
11197.67
0.543597.6782.05
b b m t b n h h h h h ??Ω====??+?+ 3-4、级的功率与效率计算 ：
级的理想能量b1n101h h E ?+?=*
=82.05+97.64=179.7（KJ/kg ） 轮周焓降:
21
c 11b 1n 01n1h -h -h -h E h ????-=?βξξ
=179.7-5-10.75-37.21-0.27=126.47（kJ/kg ）
轮周效率
7
.17924
.130E h 01u1u1=?=
η=0.7038 校核各项损失： 叶高损失：
3043.024.130665
6
.1h 6
.1h u1n
11'=?=
?=
?ι(kJ/kg ） 摩擦损失：
）g 0.069(kJ/k 26.6
26.45
1.210.084G G h h'2121f
f1=?=?=?ρρ 漏气损失：
u
u E ηη01
01p
p1E h h'?=?=759.02.1467038.07.179042.0??=0.0477（kJ/kg ）
级平均干度：
2
878
.0921.02x x x 2101m1+=+=
=0.8995 湿气损失：
)8995.01(7.179724.0)1E h 1011u 'x1-?=-=?m x （η=13
.09（kJ/kg ）
损失和：
111121f x c h h h h h h δ?'''''∑?=?+?+?+?+?= 49.737kJ/kg 与最初估算值1h ∑?=47.3 kJ/kg 相差不大 以149.737kJ/kg h '∑?=为准。 级的有效比焓降：
11111114.633kJ/kg i u f x h h h h h h δ?''''?=?-?-?-?-?= 级内效率：
1
101
i ri h E η?==0.6379 内功率：
111i i p G h =?=4622kw
变工况后功率增加： 1i i i p p p ?=-=940.745 kJ/kg
四、分析和讨论
设计工况和变工况比较：
N300MW汽轮机组热力系统分析- TMCR 专科生毕业设计开题报告 2011 年 09 月 24 日
摘要 节能是我国能源战略和政策的核心。火电厂既是能源供应的中心也是资源消耗及环境污染和温室气体排放的大户，提高电厂设备运行的经济性和可靠性，减少污染物的排放，已经成为世人关注的重大课题。 热经济性代表了火电厂的能量利用、热功能转换技术的先进性和运行的经济性，是火电厂经济性评价的基础。合理的计算和分析火电厂的热经济性是在保证机组安全运行的基础上，提高运行操作及科学管理水平的有效手段。火电厂的设计、技术改造、运行优化以及目前国外对大型火电厂性能监测的研究、运行偏差的分析等均需对火电厂的热力系统作详细的热平衡计算，求出热经济指标作为决策的依据。因此电厂的热力系统计算是实现上述任务的重要技术基础，直接反映出全厂的经济效益，对电厂的节能具有重要意义。 本文主要设计的是300MW凝汽式汽轮机。先了解了汽轮机及其各部件的工作原理。再设计了该汽轮机的各热力系统，并用手绘了各系统图。最后对所设计的热力系统进行
经济性指标计算，分析温度压力等参数如何影响效率。本设计采用了三种计算方法—— 常规计算方法、简捷计算、等效热降法。 关键词：节能、热经济性分析、热力系统 目录 N300MW汽轮机组热力系统分析- TMCR (1) 专科生毕业设计开题报告 (1) 摘要 (4) 关键词 (4) 第一章绪论 (9) 1．1 毕业设计的目的 (9) 1．2国外研究综述 (9) 第二章 300MW汽轮机组的结构与性能 (11) 2．1汽轮机工作的基本原理 (11) 第三章热力系统的设计 (14) 3.1主、再热蒸汽系统 (14) 3.1.1主蒸汽系统 (15) 3.1.2再热蒸汽系统 (15) 3.2主给水系统 (16) 3.2.1除氧器 (16) 3.2.2高压加热器 (16) 3.2.3其他 (17) 3.3凝结水系统 (17) 3.3.1凝结水用户 (17) 3.3.2凝结水泵及轴封加热器 (18) 3.4抽汽及加热器疏水系统 (18) 3.5轴封系统 (19) 3.6高压抗燃油系统 (20) 3.6.1磁性过滤器 (20) 3.6.2自循环滤油系统 (21) 3.7润滑油系统 (21) 3.8本体疏水系统 (21) 3.9发电机水冷系统 (22)
超临界压力600MW 中间再热凝汽式汽轮机在额定工况下的热经济指标计 机组型号：N600-24.2/566/566 汽轮机型式：超临界、单轴、三缸（高中压合缸）、四排汽、一次中间再热 凝汽式 蒸汽初参数：MPa p 2.240=，5660=t ℃；MPa p 51546.00=?， 再热蒸汽参数：冷段压力MPa p in rh 053.4=，冷段温度5.303=in rh t ℃；热段压 力MPa p out rh 648.3=，热段温度0.566=out rh t ℃；MPa p rh 4053 .0=?， 排汽压力：kPa p c 4.5= （0.0054MPa ） 抽汽及轴封参数见表1。给水泵出口压力MPa p pu 376.30=，凝结水泵出压 力为MPa 84.1。机械效率、发电机效率分别取为99.0=m η，988.0=g η。 汽动给水泵用汽系数pu α为0.05177 表1 N600-24.2/566/566型三缸四排汽汽轮机组回热抽汽及轴封参数
解： 1.整理原始资料 （1）根据已知参数p 、t 在s h -图上画出汽轮机蒸汽膨胀过程线，得到新 汽焓等。0.33960=h kg kJ ，82.2970=in rh h kg kJ ，2425.3598=out rh h kg kJ ， 9.62782.29702425.3598=-=rh q kg kJ 。 （2）根据水蒸汽表查的各加热器出口水焓wj h 及有关疏水焓'j h 或d wj h ，将机 组回热系统计算点参数列于表2。
图1 超临界压力600MW三缸四排汽凝汽式机组蒸汽膨胀过程线
1.600MW－1000MW超临界及超超临界汽轮机研制 汽轮机研究和实际运行表明：24.1MPa/538℃/566℃超临界机组热效率可比同量级亚临界机组提高约2~2.5%。而31MPa/566℃/566℃/566℃的超超临界机组热效率比同量级亚临界提高4~6%。国外各大公司更趋向于采用超临界参数来提高机组效率。就600MW～1000MW 等级超临界汽轮机而言，可以说已经发展到成熟阶段，而且其蒸汽参数还在不断提高，以期获得更好的经济性，如采用超超临界参数。 目前哈汽公司与日本三菱公司联合设计了型号为CLN600-24.2/566/566型超临界参数、一次中间再热、单轴、三缸、四排汽反动式汽轮机。高中压部分采三菱公司的技术，低压缸采用哈汽厂自主开发的新一代亚临界600MW汽轮机技术，哈汽厂与日本三菱公司联合设计，合作制造。 为进一步提高机组效率，哈汽公司已开展超超临界汽轮机前期科研开发工作。 2.600MW－1000MW核电汽轮机研制 我国通过秦山核电站（一、二、三期）和广东大亚湾、岭澳等核电站的建设，已经在核电站建设上迈出了坚实的第一步。哈汽公司成功地为秦山核电站研制了两台650MW核电汽轮机，积累了丰富的设计制造经验，为进一步发展百万等级核电准备了必要的条件。 目前哈汽公司已完成百万千瓦半转速核电汽轮机制造能力分析，并开展了前期科研开发工作。 3.大型燃气－蒸汽联合循环发电机组 联合循环由于做到了能量的梯级利用从而得到了更高的能源利用率，已以无可怀疑的优势在世界上快速发展。目前发达国家每年新增的联合循环总装机容量约占火电新增容量的 40％～50%，所有世界生产发电设备的大公司至今（如美国的GE公司87年开始、ABB90年开始）年生产的发电设备总容量中联合循环都占50%以上。最高的联合循环电站效率（烧天然气）已达55.4%，远远高于常规电站，一些国家（如日本等）已明确规定新建发电厂必须使用联合循环。 由于整体煤气化联合循环发电机组 (IGCC) 是燃煤发电技术中效率最高最洁净的技术 , 工业发达国家都十分重视，现在世界上已建成或在建拟建IGCC电站近20座，一些已进入商业运行阶段。 燃气轮发电机组在我国近几年才有较大发展，目前装机占火电总容量的3.5%，大部分由国外购进，国产机组只占9.4%，且机组容量小、初温低，机组水平只处于国外80年代水平，且关键部件仍有外商提供远不能满足大容量、高效率的联和循环机组的需要。 目前，哈汽公司与美国通用电气公司联合生产制造9F级重型燃气轮机及联合循环汽轮机。 4.300MW－600MW空冷汽轮机研制 大型空冷机组的研制与开发，不仅是国家重点扶持的攻关项目，对一个地区而言也是一个新的增长点，因为它可以带动一大批相关产业的发展。哈汽公司早期就已开展了空冷系统的研究，八．五期间，为内蒙丰镇电厂设计制造了200MW空冷汽轮机组，该机组启停灵活，安全满发，而且振动小、轴系十分稳定。为本项目创造了开发设计制造等有利的依托条件。 空冷系统与常规湿冷系统相比，电厂循环水补充量减少95％以上，空冷机组在缺水地区广泛采用，发展空冷技术是公司产品发展方向。 哈汽公司在发展空冷技术方面占有一定优势，成功地设计、制造了内蒙丰镇电厂4台200MW间接海勒系统空冷机组，目前机组运行良好，在高背压－0.1MPa下，机组安全满发，启停灵活，轴系稳定，同时在丰镇空冷机组上，做了大量试验研究： ①海勒间冷系统中混合式喷淋冷凝器试验。 ② 710mm动叶片的频率和动应力试验。 ③末级流场及湿度的测量 公司有进一步发展空冷奠定基础。曾为叙利亚阿尔电站设计了二台200MW直接空冷机组，针对直接空冷机组运行特点：高背压、背压变化范围 宽的特点，设计了落地轴承，低压缸和带冠520末级叶片。在300MW间接与直接空冷机组的设计和运行基础上进行了空冷300MW汽轮机初步设计，并针对大同二电厂，设计了二个600MW空冷机组方案。 ①哈蒙间接空冷600MW机组
题目：600MW超临界汽轮机通流部分设计 （中压缸） 学生姓名：丁艳平 院（系）名称：能源与动力工程 班级: 热能与动力工程03-03班 指导教师：谭欣星 2006 年11 月
能源与动力工程学院 课程设计任务书 热能动力工程专业036503班 课程名称汽轮机原理 题目600MW超临界汽轮机通流部分设计（中压缸）任务起止日期：2006年11 月13 日~ 2006年12 月4 日 学生姓名丁艳平2006年12月4日指导教师谭欣星2006年11月5日教研室主任年月日院长年月日
能源与动力工程学院 2. 此任务书最迟必须在课程设计开始前三天下达给学生。
600MW超临界汽轮机通流部分设计（中压缸） 摘要 本文根是根据给定的设计条件,确定通流部分的几何尺寸,以求获得较高的相对内效率。 设计原则是保证运行时具有较高的经济性；在不同的工况下工作均有高的可靠性；同时在满足经济性和可靠性要求的同时，考虑了汽轮机的结构紧凑，系统简单，布置合理，成本低廉，安装与维修方便，心以及零件的通用化和系列化等因素。 主要设计过程是：分析与确定汽轮机热力设计的基本参数，选择汽轮机的型式，配汽机构形式，通流部分及有关参数；拟定汽轮机近似热力过程曲线，并进行热经济性的初步计算；根据通流部分形状和回热抽汽点的要求，确定中压级组的级数并进行各级比焓降的分配，对各级进行详细的热力计算，确定汽轮机实际热力过程曲线，根据热力计算结果，修正各回热汽点压力以符合热力过程曲线的要求，并修正回热系统的热平衡计算，汽轮机热力计算结果。
目录 摘要 (1) 第一章:汽轮机热力计算的基本参数 (2) 第二章:汽轮机蒸汽流量的初步计算 (3) 第三章:通流部分选型 (9) 第四章::压力级比焓降分配及级数确定 (10) 第五章:汽轮机级的热力计算 (14) 第六章;高中压缸结构概述 (17) 第七章:600MW汽轮机热力系统 (19) 第八章:总结 (20) 参考文献 (23)
第三章 热力分析 3.1汽轮机主要参数 汽轮机类型：600-24.2/566/566 蒸汽初参数 ；024.2p MPa =， 0566t =.0℃ 再热蒸汽参数：冷段压力 4.33in rh p MPa =，冷段温度314.9in rh t =℃： 热段压力 3.90out rh p MPa =，热段温度566.0out rh t =℃。 排气压力：0.00490c p MPa = 。 抽汽及轴封参数见表3-1和表3-2。机械效率、发电机效率分别取为0.99m η=、 0.988g η=。 表3-1 项目 单位 各 段 回 热 抽 汽 参 数 加热器编号 — H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 抽汽压力 j p MPa 5.62 4.33 2.31 1.16 0.438 0.128 0.0619 0.0237 抽汽温度j t ℃ 349.2 314.9 483.9 379.6 261.3 139.8 86.8 63.8 表3-2 项 目 单 位 1sg α 2sg α 3sg α 来 源 高压杆漏汽 低压缸后轴封 漏汽 高中压缸之间漏汽 轴封汽量sg α 0.0006339 0.001038 0.00007958 轴封汽比焓sg h kJ/kg 3396.0 2753.7 2993.7 去 处 H8 SG H2
原则性热力系统图3-1如下： 图 3-1 3.2热平衡法 热平衡式一般有两种写法：一是吸热量=放热量×h η，h η为加热器的效率；另一种方法是流入热量=流出热量。为了在同一系统计算中采用相同的标准，应采用统一的，h η故热平衡式的写法，在同一热力系统计算中也采用同一个方法。 拟定热平衡式时，最好根据需要与简便的原则，选择最合适的热平衡范围。热平衡范围可以是一个加热器或数个加热器，乃至全部加热器，或包括一个水流混合点与加热器组合的整体。 3.2.1 整理原始资料
热力发电厂课程设计 1.1 设计目的 1. 学习电厂热力系统规划、设计的一般途径和方案论证、优选的原则 2. 学习全面性热力系统计算和发电厂主要热经济指标计算的内容、方法 3. 提高计算机绘图、制表、数据处理的能力 1.2 原始资料 西安 某地区新建热电工程的热负荷包括： 1）工业生产用汽负荷； 2）冬季厂房采暖用汽负荷。 西安 地区采暖期 101 天，室外采暖计算温度 –5℃，采暖期室外平均温度 1.0℃，工业用汽 和采暖用汽热负荷参数均为 0.8MPa 、230℃。通过调查统计得到的近期工业热负荷和采暖热 负荷如下表所示： 1.3 计算原始资料 （1）锅炉效率根据锅炉类别可取下述数值： 锅炉类别 链条炉 煤粉炉 沸腾炉 旋风炉 循环流化床锅炉 锅炉效率 0.72～0.85 0.85～0.90 0.65～ 0.70 0.85 0.85～ 0.90 （2）汽轮机相对内效率、机械效率及发电机效率的常见数值如下： 汽轮机额定功率 750～ 6000 12000 ～ 25000 5000 汽轮机相对内效率 0.7～0.8 0.75～ 0.85 0.85～0.87 汽轮机机械效率 0.95～0.98 0.97～ 0.99 ～ 0.99 发电机效率 0.93～0.96 0.96～ 0.97 0.98～0.985 3）热电厂内管道效率，取为 0.96。 4）各种热交换器效率，包括高、低压加热器、除氧器，一般取 0.96～0.98。
5）热交换器端温差，取3～7℃。 2%
6）锅炉排污率，一般不超过下列数值： 以化学除盐水或蒸馏水为补给水的供热式电厂 以化学软化水为补给水的供热式电厂5% 7）厂内汽水损失，取锅炉蒸发量的3%。 8）主汽门至调节汽门间的压降损失，取蒸汽初压的3%～7%。 9）各种抽汽管道的压降，一般取该级抽汽压力的4%～8%。 10）生水水温，一般取5～20℃。 11）进入凝汽器的蒸汽干度，取0.88～0.95。 12）凝汽器出口凝结水温度，可近似取凝汽器压力下的饱和水温度。 2、原则性热力系统 2.1 设计热负荷和年持续热负荷曲线 根据各个用户的用汽参数和汽机供汽参数，逐一将用户负荷折算到热电厂供汽出口，见 表2-1 。用户处工业用汽符合总量：采暖期最大为175 t/h, 折算汇总到电厂出口处为166.65 t/h 。 2-1 折算到热电厂出口的工业热负荷，再乘以0.9 的折算系数，得到热电厂设计工业热负荷，再按供热比焓和回水比焓（回水率为零，补水比焓62.8 kJ/kg）计算出供热量，见表2-2。根据设计热负荷，绘制采暖负荷持续曲线和年热负荷持续曲线图，见图2-1 、图2-2。 表2-2 热电厂设计热负荷
第二节汽轮机组热力系统 汽轮机组热力系统主要是由新蒸汽管道及其疏水系统、汽轮机本体疏水系统、汽封系统、主凝结水系统、回热加热系统、真空抽气系统、循环水系统等组成。 一、新蒸汽管道及其疏水系统 由锅炉到汽轮机的全部新蒸汽管道，称为发电厂的新蒸汽管道，其中从隔离汽门到汽轮机的这一段管道成为汽轮机的进汽管道。在汽轮机的进汽管道上通常还连接有供给汽动油泵、抽气器和汽轮机端部轴封等处新蒸汽的管道，汽轮机的进汽管道和这些分支管道以及它们的疏水管构成了汽轮机的新蒸汽管道及其疏水系统。3）在机组启动和低负荷运行时，为了保证除氧器的用汽，必须装设有饱和蒸汽或新蒸汽经减压后供除氧器用的备用汽源。 5）在机组启动、停止和正常运行中，要及时地迅速地把新蒸汽管道及其分支管路中的疏水排走，否则将会引起用汽设备和管道发生故障。这些疏水是： ①隔离汽门前、后的疏水和汽轮机进汽管道疏水。这两处疏水在机组启动暖管和停机时，都是排向地沟的，正常运行中经疏水器可疏至疏水扩容器或疏水箱。 ②汽动油泵用汽排汽管路的凝结水。由于废汽是排入大气的，它的凝结水接触了大气，水质较差，且在机组启、停时才用，运行时间不长，故一般都排入地沟。 ③汽轮机本体疏水。我们通常把汽轮机高压缸疏水、抽汽口疏水、低压缸疏水、抽汽管路上逆止门前后疏水以及轴封管路疏水等，统称为汽轮机本体疏水。这些疏水，由于压力的不同，而引向不同的容器中。高压疏水一般都是汇集在疏水膨胀箱内，在疏水膨胀箱内进行扩容，扩容后的蒸汽由导汽管送至凝汽器的喉部，而凝结水则由注水器（水力喷射器）送入凝汽器的热水井中。低压疏水可直接排入凝汽器。 6）一般中、低压汽轮机的自动主汽门前必须装设汽水分离器。汽水分离器的作用是分离蒸汽中所含的水分，提高进入汽轮机的蒸汽品质。21-1.5型机组的汽水分离器是与隔离汽门装置在一起的，N3-24型机组的汽水分离器是和自动主汽门装置在一起的。 二、凝结水管道系统 蒸汽器热水井中的凝结水，由凝结水泵升压，经过抽气器的冷却器、轴封加热器、低压加热器，然后进入除氧器，其间的所有设备和管道组成了凝结水系统。 凝结水系统的任务是不间断地把凝汽器内的凝结水排出和使主抽气器能够正常地工作，从而保证凝汽器所必须的真空，并尽量收回凝结水，以减少工质损失。 2）汽轮机组在启动和低负荷运行时，为了保证有足够的凝结水量通过抽器冷却器，以保证抽气器的冷却和维持凝汽器热水井水位，在抽气器后的主凝结水管道上装设了一根在循环管，使一部分凝结水可以在凝汽器到抽气器这一段管路内循环。再循环水量的多少，由再循环管上的再循环门来调节。 3）汽轮机在第一次启动及大修后启动时，凝汽器内还无水，这时首先应通过专设的补充水管向凝汽器充水，一般电厂都补充化学软水。机组启动运转正常后，应化验凝结水水质是否合格，若不合格则应通过放水管将凝结水
核电汽轮机介绍 1. 由上海电气供货的我国首台出口325MW 核电汽轮机用于哪个哪个国家？ （ 3.0 分） A. 印度 B. 土耳其 C. 巴基斯坦 2. 上海电气百万等级核电机组26 平米的低压缸模块末级叶片长度为？（ 3.0 分） A. 1420mm B. 1710mm C. 1905mm 我的答案： B √答对 3. 上海电气百万等级核电机组适用于AP1000 的高压缸模块型号为？（ 3.0 分） A. IDN70 B. IDN80 C.IDN90 我的答 B √答对 4. 上海电气百万等级核电汽轮机组转速？（ 3.0 分）
A. 1500RPM B. 3000RPM C.3600RPM 我的答 A √答对 5. 上海电气百万等级核电机组20 平米的低压缸模块末级叶片长度为？（3.0 分） A. 1420mm B. 1710mm C. 1905mm 我的答案： A √答对 6. 上海电气的山东石岛湾200MW 项目是什么堆型？（3.0 分） A. M310 B. 华龙一号 C. 高温气冷堆 我的答案： C √答对 7. 上海电气出口巴基斯坦的300MW 等级核电汽轮机共有几台？（ 3.0 分） A. 2 台 B. 3 台 C. 4 台 我的答案： C √答对 8. 至2018 年 6 月，上海电气已投运核电汽轮机多少台？（ 3.0 分）
A. 10 台 B. 11 台 C. 12 台我的答案： C √答对 9. 上海电气百万等级核电机组30 平米的低压缸模块末级叶片长度为？（3.0 分） A. 1420mm B. 1710mm C. 1905mm 我的答案： C √答对 10. 上海电气百万等级核电汽轮机高压缸模块运输方式为?（3.0 分） A. 整缸发运 B. 散件发运 C. 其他 我的答案： A √答对 1. 以下哪些为高温气冷堆堆核电汽轮机特点？（ 4.0 分）） A. 进汽参数高 B. 无MSR C.低压缸加强除湿 我的答ABC √答对 2. 以下哪项说法是错误的？（ 4.0 分）） A. 2008 年上海电气获得阳江和防城港CPR1000 核电汽轮机订单 6 台
第一章 23MW凝汽式汽轮机设计任务书 1.1 设计题目： 23MW凝汽式汽轮机热力设计 1.2 设计任务及内容 根据给定条件完成汽轮机各级尺寸的确定及级效率和内功率的计算。在保证运行安全的基础上，力求达到结构紧凑、系统简单、布置合理、使用经济性高。 汽轮机设计的主要内容： 1.确定汽轮机型式及配汽方式； 2.拟定热力过程及原则性热力系统，进行汽耗量于热经济性的初步计算； 3.确定调节级型式、比焓降、叶型及尺寸等； 4.确定压力级级数，进行比焓降分配； 5.各级详细热力计算，确定各级通流部分的几何尺寸、相对内效率、内功率与 整机实际热力过程曲线； 6.整机校核，汇总计算表格。 1.3 设计原始资料 额定功率：23MW 设计功率：18.4MW 新汽压力：3.43MP a 新汽温度：435℃ 排汽压力：0.005MP a 冷却水温：22℃ 机组转速：3000r/min 回热抽汽级数：5 给水温度：168℃ 1.4 设计要求 1.严格遵守作息时间，在规定地点认真完成设计，设计共计两周； 2.完成设计说明书一份，要求过程完整，数据准确； 3.完成通流部分纵剖面图一张（A0图） 4.计算结果以表格汇总。
第二章多极汽轮机热力计算 2.1 近似热力过程曲线的拟定 一、进排汽机构及连接管道的各项损失 蒸汽流过个阀门及连接管道时，会产生节流损失和压力损失。表2-1列出了这些损失通常选取范围。 表2-1 汽轮机各阀门及连接管道中节流损失和压力估取范围 图2-1 进排汽机构损失的热力过程曲线
二、汽轮机近似热力过程曲线的拟定 根据经验，对一般非中间再热凝汽式汽轮机可近似地按图2-2所示方法拟定近似 热力过程曲线。 由已知的新汽参数p 0、t 0，可得汽轮机进汽状态点0，并查得初比焓h 0=3304.2kj/kg 。由前所得，设进汽机构的节流损失ΔP 0=0.04 P 0=0.1372 MPa 得到调节级前压力P 0＇= P 0 - ΔP 0=3.2928MPa ，并确定调节级前蒸汽状态点1。过1点作等比熵线向下交于P x 线于2点，查得h 2t =2152.1kj/kg ，整机的理想比焓降 ()'0 23304.221201184.2mac t t h h h ?=-=-=3304.2-2128=1176 kj/kg 。由上估计进汽量后得到的相对内效率 ηri =83.1%，有效比焓降Δht mac =（Δht mac ）＇ ηri =1176×0.831=977.3kj/kg ，排汽比 焓03304.2986.3282317.872mac z t h h h =-?=-=3304.2-977.3=2326.9 kj/kg ，在h-s 图上得排汽点Z 。用直线连接1、Z 两点，在中间'3点处沿等压线下移21～25 kj/kg 得3点，用光滑连接1、3、Z 点，得该机设计工况下的近似热力过程曲线，如图2-2所示。 图2-2 12MW 凝汽式汽轮机近似热力过程曲线
2. 热力系统 2.1 330MW汽轮机本体抽汽及疏水系统 2.1.1 抽汽系统的作用 汽轮机有七级非调节抽汽，一、二、三、四级抽汽分别供四台低压加热器，五级抽汽供汽至除氧器及辅助蒸汽用汽系统，六、七级抽汽供两台高压加热器及一台外置式蒸汽冷却器(六级抽汽经蒸汽冷却器至六号高加)。 抽汽系统具有以下作用： a）加热给水、凝结水以提高循环热效率。 b）提高给水、凝结水温度，降低给水和锅炉管壁之间金属的温度差，减少热冲击。 c）在除氧器内通过加热除氧，除去给水中的氧气和其它不凝结气体。 d）提供辅助蒸汽汽源。 2.1.2 抽汽系统介绍 一段抽汽是从低压缸第4级后引出，穿经凝汽器至#1低压加热器的抽汽管道； 二段抽汽是从低压缸第3级后引出，穿经凝汽器至#2低压加热器的抽汽管道； 三段抽汽是从低压缸第2级后引出，穿经凝汽器至#3低压加热器的抽汽管道； 四段抽汽是从中压缸排汽口引出，至#4低压加热器的抽汽管道； 二、三、四级抽汽管道各装设一个电动隔离阀和一个气动逆止阀。气动逆止阀布置在电动隔离阀之后。电动隔离阀作为防止汽机进水的一级保护，气动逆止阀作为汽机的超速保护并兼作防止汽机进水的二级保护。 五段抽汽是从中压缸第9级后引出，至五级抽汽总管，然后再由总管上引出两路，分别接至除氧器和辅助蒸汽系统； 在五段抽汽至除氧器管道上装设一个电动隔离阀和两个串联的气动逆止阀。装设两个逆止阀是因为除氧器还接有其他汽源，在机组启动、低负荷运行、甩负荷或停机时，其它汽源的蒸汽有可能窜入五段抽汽管道，造成汽机超速的危险性较大。串联装设两个气动逆止阀可起到双重保护作用。
五段抽汽至辅助蒸汽联箱管道上装设一个电动隔离阀和一个气动逆止阀，气动逆止阀亦布置在电动隔离阀之后。电动隔离阀作为防止汽机进水的一级保护，气动逆止阀作为汽机的超速保护并兼作防止汽机进水的二级保护。 正常运行时，除氧器加热蒸汽来自于五段抽汽。辅助蒸汽系统来汽作为启动和备用加热蒸汽。 六段抽汽是从中压缸第5级后引出，先经#6高加外置式蒸汽冷却器（副#6高加）冷却后再至#6高压加热器；六级抽汽管道上各装设一个电动闸阀和两个气动逆止阀。 七段抽汽是从再热冷段引出一路至#7高压加热器的抽汽管道，装设一个电动闸阀和一个气动逆止阀，电动隔离阀作为防止汽机进水的一级保护，气动逆止阀作为汽机的超速保护并兼作防止汽机进水的二级保护。 电动隔离阀和气动逆止阀的布置位置一般尽量靠近汽机抽汽口，以减少在汽机甩负荷时阀前抽汽管道上贮存的蒸汽能量，有利于防止汽机超速。 本系统四台低加、两台高加及六号高加外置式蒸汽冷却器均为立式加热器。七台立式加热器从扩建端至固定端按编号从1号至7号再至蒸汽冷却器顺列布置。七台加热器均布置在A—B框架内，其水室中心线距B排柱中心线6.9米。 除氧器及给水箱布置在运转层12.00米层。 汽轮机各抽汽管道连接储有大量饱和水的各级加热器和除氧器。汽轮机一旦跳闸，其内部压力将衰减，各加热器和除氧器内饱和水将闪蒸，使蒸汽返回汽轮机；此外，五级抽汽管道支管上还接有备用汽源——辅助蒸汽，遇到工况变化或误操作，外来蒸汽将通过五级抽汽管道进入汽轮机；还有，各抽汽管道内滞留的蒸汽也可能因汽轮机内部压力降低返回汽轮机；各种返回汽轮机的蒸汽有可能造成汽轮机超速。 为防止上述蒸汽的返回，除一级抽汽外，其它各级抽汽管道上均串联安装有电动隔离阀和气动逆止阀。一旦汽机跳闸，气动逆止阀和电动隔离阀都关闭。 由于汽轮机上有许多抽汽口，而有可能有水的地方离各抽汽口又很近，各抽汽管道上还接有储水容器——高、低压加热器和除氧器，汽轮机负荷突然变化、给水或凝结水管束破裂以及其他设备故障，误操作等因素，可组合
核电半速汽轮发电机组轴系找中与连接技术改进应用 某压水堆核电厂使用阿尔斯通阿尔贝拉型百万千瓦级半转速（1500转/分）核电汽轮机组，其轴总长66692mm。半速汽轮发电机组转子重量和尺寸大、挠度大，有其相应的技术特性。且转子在加工过程中仍然不可避免出现加工偏差，会造成转子加工表面与回转轴之间并不完全同心，这些偏差会对轴系连接产生影响，通过分析偏差对轴系的找中心和连接影响因素，结合测量数据分析，减少加工偏差对轴系中心的影响，提高轴系找中心的精度、确保设备运行可靠。 标签：核电厂;半速;汽轮发电机组;轴系找中心;连接;改进 1.引言 某压水堆核电厂使用东方汽轮机有限公司制造的HN1110-6.43/280/269-H型汽轮机和TA 1100-78型发电机，该汽轮发电机组为饱和蒸汽、单轴、4缸、6排汽、中间再热、冲动凝汽式半速汽轮机，由1个高中压合缸和3个双流低压缸组成。1110 MW汽轮机的原型机为法国N4核电厂使用的1550 MW ARABELLE汽轮机[1];TA 1100型发电机由东方电机厂引进型。ALSTOM技术路线的汽轮发电机组轴系结构见图1。 汽轮机和发电机转子是通过联轴器进行连接成为一个整体成为一个轴系，同轴度的要求偏差不能超过0.0075mm，并承受巨大的转动力矩。转子通过支撑轴承分别在汽缸和定子上进行高速旋转，要求轴振优良值在0.06mm以内。而转子轴颈加工精度一般为0.013mm，偏差的存在会影响轴系找中心和连接的精度。 2.转子加工偏差对轴系找中心和连接影响分析 轴系找中心是找两个轴之间的同轴度，轴系连接是通过调整两个联轴器之间的同心来保证同轴度。若两联轴器原始跳动度无制造偏差，即联轴器连接后两联轴器型心与轴心重合（图2），连接后即保证同心又可以保证同轴（图3）。但在现有的加工精度下，由于制造偏差等因素影响，轴系的轴线与联轴器型心可能不一致。如果轴系按形心找，如果不考虑矢量，即不考虑联轴器偏向哪一个方向，连接后联轴器表面是同心，但会存在不同轴的现象（见图5、6），两轴之间的同轴度偏差为OB和OB’的距离，在这种情况下对轴系振动影响为OB和OB’的距离数值的两倍（见图6）。 3.偏差对轴系找中心和连接的解决 为了解决加工带来的轴系连接过程中存在同心不同轴的问题，可以通过在安装过程中对轴系联轴器形心数据的控制来保证轴系轴心重合。形心的数据有方向和大小，即具有矢量特性，那么引入验收数据矢量，就可以解决轴系连接过程中数据的判定和最终轴系连接的质量问题。在轴系同轴的情况下，其联轴器的跳动度的矢量在理论上不发生任何变化，即大小和方向不发生变化，即对应各位置的
课程设计说明书 题目：12M W凝汽式汽轮机热力设计 2014年6月28 日
一、题目 12MW凝汽式汽轮机热力设计 二、目的与意义 汽轮机原理课程设计是培养学生综合运用所学的汽轮机知识，训练学生的实际应用能力、理论和实践相结合能力的一个重要环节。通过该课程设计的训练，学生应该能够全面掌握汽轮机的热力设计方法、汽轮机基本结构和零部件组成，系统地总结、巩固并应用《汽轮机原理》课程中已学过的理论知识，达到理论和实际相结合的目的。 重点掌握汽轮机热力设计的方法、步骤。 三、要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、图纸量、工作量要求等） 主要技术参数： 额定功率：12MW ；设计功率：10.5MW ； ；新汽温度：435℃； 新汽压力：3.43MP a ；冷却水温：20℃； 排汽压力：0.0060MP a 给水温度：160℃；机组转速：3000r/min ； 主要内容： 1、确定汽轮机型式及配汽方式 2、拟定热力过程及原则性热力系统，进行汽耗量与热经济性的初步计算 3、确定调节级形式、比焓降、叶型及尺寸等 4、确定压力级级数，进行比焓降分配 5、各级详细热力计算，确定各级通流部分的几何尺寸、相对内效率、内功率与整机实 际热力过程曲线 6、整机校核，汇总计算表格 要求： 1、严格遵守作息时间，在规定地点认真完成设计；设计共计二周。 2、按照统一格式要求，完成设计说明书一份，要求过程完整，数据准确。 3、完成通流部分纵剖面图一张（一号图） 4、计算结果以表格汇总
四、工作内容、进度安排 1、通流部分热力设计计算（9天） （1）熟悉主要参数及设计内容、过程等 （2）熟悉机组型式，选择配汽方式 （3）蒸汽流量的估算 （4）原则性热力系统、整机热力过程拟定及热经济性的初步计算 （5）调节级选型及详细热力计算 （6）压力级级数的确定及焓降分配 （7）压力级的详细热力计算 （8）整机的效率、功率校核 2、结构设计（1天） 进行通流部分和进出口结构的设计 3、绘制汽轮机通流部分纵剖面图一张（一号图）（2天） 4、编写课程设计说明书（2天） 五、主要参考文献 《汽轮机课程设计参考资料》.冯慧雯 .水利电力出版社.1992 《汽轮机原理》（第一版）.康松、杨建明编.中国电力出版社.2000.9 《汽轮机原理》（第一版）.康松、申士一、庞立云、庄贺庆合编.水利电力出版社.1992.6 《300MW火力发电机组丛书——汽轮机设备及系统》（第一版）.吴季兰主编.中国电力出版社.1998.8 指导教师下达时间 2014 年6月 15 日 指导教师签字：_______________ 审核意见 系（教研室）主任（签字）
汽轮机火用分析方法的热力系统计算 前言 在把整个汽轮机装置系统划分成若干个单元的过程中，任何一个单元由于某些因素而引起的微弱变化，都会影响到其它单元。这种引起某单元变化的因素叫做“扰动”。也就是说，某单元局部参量的微小变化(即扰动)，会引起整个系统的“反弹”，但是它不会引起系统所有参数的“反弹”。就汽轮机装置系统而言，系统产生的任何变化，都可归结为扰动后本级或邻近级抽汽量的变化，从而引起汽轮机装置系统及各单元的火用损变化。因此，在对电厂热力系统进行经济性分析时，仅计算出某一工况下各单元火用损失分布还是不够的，还应计算出当某局部参量变化时整个热力系统火用效率变化情况。 1、火用分析方法 与热力系统的能量分析法一样，可以把热力系统中的回热加热器分为疏水放流式和汇集式两类(参见图1和图2)，并把热力系统的参数整理为3类：其一是蒸汽在加热器中的放热火用，用q’表示；其二是疏水在加热器中的放热火用，用y 表示；其三是给水在加热器中的火用升，以r’表示。其计算方法与能量分析法类似。
对疏水式加热器： 对疏水汇集式加热器： 式中，e f、e dj、e sj分别为j级抽汽比火用、加热器疏水比火用和加热器出口水比火用。1．1 抽汽有效火用降的引入 对于抽汽回热系统，某级回热抽汽减少或某小流量进入某加热器“排挤”抽汽量，诸如此类原因使某级加热器抽汽产生变化(一般是抽汽量减少)，如果认为此变化很小而不致引起加热器及热力系统参数变化，那么便可基于等效焓降理论引入放热火用效率来求取某段抽汽量变化时对整个系统火用效率的影响。 为便于分析，定义抽汽的有效火用降，在抽汽减少的情况下表示1kg排挤抽汽做功的增加值；在抽汽量增加时，则表示做功的减少值；用符号Ej来表示。当从靠近凝汽器侧开始，研究各级抽汽有效火用降时，Ej的计算是从排挤l kg抽汽的火用降(e j-e c)ηej中减去某些固定
汽轮机组主要经济技术指标的计算 为了统一汽轮机组主要经济技术指标的计算方法及过程，本章节计算公式选自中华人民国电力行业标准DL/T904—2004《火力发电厂技术经济指标计算方法》和GB/T8117—87《电站汽轮机热力性能验收规程》。 1 凝汽式汽轮机组主要经济技术指标计算 1.1 汽轮机组热耗率及功率计算 a. 非再热机组 试验热耗率： G 0H G H HR0 fw fw N t kJ/kWh 式中G ─主蒸汽流量，kg/h；G fw ─给水流量，kg/h；H ─ 主蒸汽焓值，kJ/kg ；H fw─ 给水焓值，kJ/kg； N t ─实测发电机端功率，kW。 修正后（经二类）的热耗率： HQ HR C Q kJ/kWh 式中C Q─主蒸汽压力、主蒸汽温度、汽机背压对热耗的综合修正系数。修正后的功率： N N t kW p Q 式中K Q ─主蒸汽压力、主蒸汽温度、汽机背压对功率的综合修正系数。 b. 再热机组 试验热耗率：： G 0H G fw H fw G R （H r H 1 ） G J (H r H J) HR N t kJ/kWh 式中G R─高压缸排汽流量，kg/h； G J ─再热减温水流量，kg/h； H r ─再热蒸汽焓值，kJ/kg； K
p c ?υ0 p 0?υc k H k H 1─ 高压缸排汽焓值，kJ/kg ； H J ─ 再热减温水焓值，kJ/kg 。 修正后（经二类）的热耗率： HQ HR C Q kJ/kWh 式中 C Q ─ 主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、再热压损、再热减温水流量及汽 机背压对热耗的综合修正系数。 修正后的功率： N N t kW p Q 式中 K Q ─主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、再热压损、再热减温水流量及 汽机背压对功率的综合修正系数。 1.2 汽轮机汽耗率计算 a. 试验汽耗率： SR G 0 N t kg/kWh b. 修正后的汽耗率： SR G c kg/kWh c p 式中G c ─修正后的主蒸汽流量，G c G 0 ，kg/h ； p c 、c ─设计主蒸汽压力、主蒸汽比容； p 0、 ─实测主蒸汽压力、主蒸汽比容。 1.3 汽轮机相对效率计算 a. 非再热机组 汽轮机相对效率： H 0 H k 100％ oi 0 - H ' 式中 ' H k ─ 汽轮机等熵排汽焓，kJ/kg ； ─ 汽轮机排汽焓，kJ/kg 。 K N H
第一节25MW汽轮机热力计算 一、设计基本参数选择 1. 汽轮机类型 机组型号： N25-3.5/435。 机组形式：单压、单缸单轴凝器式汽轮机。 2. 基本参数 额定功率：P el=25MW； 新蒸汽压力P0=3.5MPa，新蒸汽温度t0=435℃； 凝汽器压力P c=5.1kPa； 汽轮机转速n=3000r/min。 3. 其他参数 给水泵出口压力P fp=6.3MPa； 凝结水泵出口压力P cp=1.2MPa； 机械效率ηm=0.99 发电机效率ηg=0.965 加热器效率ηh=0.98 4. 相对内效率的估计 根据已有同类机组相关运行数据选择汽轮机的相对内效率，ηri=83% 5. 损失的估算 主汽阀和调节汽阀节流压力损失：ΔP0=0.05P0=0.175Mpa。 排气阻力损失：ΔP c=0.04P c=0.000204MPa=0.204kPa。 二、汽轮机热力过程线的拟定 （1）在h-s图上，根据新蒸汽压力P0=3.5MPa和新蒸汽温度t0=435℃，可确定汽轮机进气状态点0（主汽阀前），并查得该点的比焓值h0=3303.61kJ/kg，比熵s0=6.9593kJ/kg （kg·℃），比体积v0= 0.0897758m3/kg。 （2）在h-s图上，根据初压P0=3.5MPa及主汽阀和调节汽阀节流压力损失ΔP0=0.175Mpa 可以确定调节级前压力p0’= P0-ΔP0=3.325MPa，然后根据p0’与h0的交点可以确定调节级级前状态点1，并查得该点的温度t’0=433.88℃，比熵s’0= 6.9820kJ/kg（kg·℃），比体积v’0= 0.0945239m3/kg。 （3）在h-s图上，根据凝汽器压力P c=0.0051MPa和排气阻力损失ΔP c=0.000204MPa，可以确定排气压力p c’=P c+ΔP c=0.005304MPa。 （4）在h-s图上，根据凝汽器压力P c=0.0051MPa和s0=6.9593kJ/kg（kg·℃）可以确定气缸理想出口状态点2t，并查得该点比焓值h ct=2124.02kJ/kg，温度t ct=33.23℃，比体积v ct=22.6694183 m3/kg，干度x ct=0.8194。由此可以的带汽轮机理想比焓降 1179.59kJ/kg，进而可以确定汽轮机实际比焓降
汽轮机原则性热力系统 根据热力循环的特征，以安全和经济为原则，将汽轮机与锅炉本体由管道、阀门及其辅助设备连接起来，组成发电厂的热力系统。汽轮机热力系统是指主蒸汽、再热蒸汽系统，旁路系统，轴封系统，辅助蒸汽系统和回热抽汽系统等。下面着重介绍主蒸汽系统及旁路系统。 第一节主蒸汽及再热蒸汽系统 锅炉与汽轮机之间的蒸汽管道与通往各用汽点的支管及其附件称为主、再热蒸汽系统。本机组的主蒸汽及再热蒸汽采用单元制连接方式，即一机一炉相配合的连接系统，如图3-1所示。该连接方式结构简单、阀门少、管道短而阻力小，便于自动化的集中控制。 一、主蒸汽系统 主、再热蒸汽管道均为单元双—单—双管制系统，主蒸汽管道上不装设隔断阀，主蒸汽可作为汽动给水泵及轴封在机组启动或低负荷时备用汽源。 主蒸汽从锅炉过热器的两个出口由两根蒸汽管道引出后汇合成一根主蒸汽管道送至汽轮机，再分成两根蒸汽管道进入2只高压自动主汽阀、4只调节阀，然后借助4根导汽管进入高压缸，在高压缸内做功后的蒸汽经过2只高压排汽逆止阀，再经过蒸汽管道（冷段管）回到锅炉的再热器重新加热。经过再热后的蒸汽温度由335℃升高到538℃，压力由3.483MPa 降至3.135MPa，由于主、再热蒸汽流量变化不多蒸汽比容增加将近一倍。再热后蒸汽由两根蒸汽管道引出后汇合成一根再蒸汽管道送至汽轮机，再分成两根蒸汽管道经过2只再热联合汽阀（中压自动主汽阀及中压调节阀的组合）进入中压缸。 它设有两级旁路，I级旁路从高压自动主汽阀前引出，蒸汽经减压减温后排至再热器冷段管，采用给水作为减温水。II级旁路从中压缸自动主汽阀前引出，蒸汽经减压减温后送至凝汽器，用凝结水泵出口的凝结水作为减温水。 带动给水泵的小汽轮机是利用中压缸排汽作为工作汽源（第4段抽汽，下称低压蒸汽）。由于低压蒸汽的参数随主机的负荷降低而降低，当负荷下降至额定负荷的40％时，该汽源已不能满足要求，所以需采用新蒸汽（下称高压蒸汽）作为低负荷的补充汽源或独立汽源。当低压蒸汽的调节阀开足后，高压蒸汽的调节阀才逐步开启，使功率达到新的平衡。 主蒸汽管道上还接出轴封备用及启动供汽管道。 主蒸汽管道设计有通畅的疏水系统，在主蒸汽管道主管末端最低点，去驱动给水泵的小汽轮机的新蒸汽管道的低位点，以及靠近给水泵汽轮机高压主汽阀前，均设有疏水点，每一根疏水管道分别引至凝汽器的热水井。 主蒸汽管道主管及支管的疏水管道上各安装一只疏水阀，不再装设其它隔离阀。疏水阀在机组启动时开启，排除主蒸汽管道内暖管时产生的凝结水，避免汽轮机进水，并可加速暖管时的温升。待机组负荷达到10%时，疏水阀自动关闭；当汽轮机负荷降至10%时或跳闸时，疏水阀自动开启，也可以在单元控制室手动操作。 冷再热蒸汽管道从汽轮机高压缸排汽接出，先由单管引至靠近锅炉再热器处，再分为两根支管接到再热器入口联箱的两个接口上。在再热蒸汽冷段管道上接出2号高压加热器抽汽管道。汽轮机主汽阀及调节汽阀的阀杆漏汽、高压旁路的排汽均送入本系统。
90万千瓦核电站汽轮机简介: 1、由热能变为机械能的原动机：蒸汽机、内燃机、涡轮机——又分为汽轮机和燃气轮机。汽轮机的特点：高温高压高转速，功率大体积小。 2、汽轮机分冲动式、反动式、轴流式、幅流式。我们现在用的是轴流式——冲动式汽轮机。这种汽轮机效率η高，功率N大，体积V小。 3、汽轮机的基本原理： 汽体膨胀，产生速度，冲击推动叶片作功，带动转子旋转产生扭矩。○1汽轮机作功需要一个高热源和一个低冷源，在海水温度一定时，初参数（t,p）愈高，可提高可利用焓降h，效率η就能提高。另一方面，尽量利用汽体的汽化潜热r，也是提高效率η的一个办法。 机组的初参数：283℃，6.71Mpa，664.8kcal/kg 排汽参数：40.3℃，7.5kpa，614.9 kcal/kg 再加上高压缸排汽经再热，可利用焓降h仅为104.2 kcal/kg，这个焓降是很低的。 在凝汽器内放出的汽化潜热r=574.9 kcal/kg，大量的热量排到大海里去。对于1kg汽体而言，排到大海里的热量是可利用热量的5.5倍，所以我们要尽量减少汽化潜热r的损失。低真空采暖是一个最好的办法，几乎100%利用汽化潜热。可是一年还有夏天，我们只能利用加热器加热给水减少汽化潜热r的损失，提高机组效率。 低真空的形成：1kg水的容积0.001m3，初蒸汽的容积0.2426 m3/kg，排汽的容积19. 6m3/kg，循环水凝结1kg排汽，可使19. 6 m3的空间形成真空。汽机后面有真空，前面的汽体才能膨胀出现速度，达到汽流作功的目的。 所以，想要提高效率η，就要提高初始参数，提高可利用焓降h，利用汽化潜热r。核电站提高初始参数受到限制，效率低是必然的，但核电站优势是明显的，将来国家发电主要依靠核电站。 机组增大功率主要是增大蒸汽流量。 ○2速度三角形：汽流的相对速度w，轮周速度u，绝对速度c，进口角α，出口角β。 速度三角形是计算效率、功率的依据。 ○3叶片、机翼的升力F： v1＞v2，p1＜p2，p2- p1=F 若是平板或圆球在气流中就不可能产生升力。 4、制造汽轮机的关键技术： ○1长叶片的设计、加工。1g质量产生的离心力达到几吨的力。 ○2几十吨重的大锻件、大铸件，都是合金钢。 ○3大机床高精度的加工设备。