汽轮机末级变工况顺序计算方法的研究

一、课题背景：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。

正是基于此，本设计拟题为：某型汽轮机最末级的倒序法变工况热力核算。

二、设计要求：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。

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。

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。

要求在规定的时间内，按规范完成设计说明书，并通过指导老师组织的小型答辩。

三、原始数据：流量G=33.6kg/s，喷嘴平均直径=2.004m，动叶平均直径=2.0m，级前压力=0.0134Mpa，级前干度=0.903，喷嘴圆周速度=314.6m/s，动叶圆周速度=314m/s，反动度=0.574，级前余速动能=11.05kJ/kg，喷嘴速度系数φ =0.97，喷嘴出汽角=18°20’，喷嘴高度=0.665m，喷嘴出口截面积=1.321；级后压力=0.0046Mpa，级后干度=0.866，动叶出口截面积=2.275 ，动叶出汽角=3254’。

变工况条件：=40.32kg/s，= =0.0046Mpa，=2311 kJ/kg 。

四、课程设计进程安排五、设计工况下的热力核算（顺序算法）5.1级内焓降的分配和各状态点参数的确定0点参数：已知级前压力=0.0134，级前干度=0.903，由水和蒸汽性质计算软件（以下简称软件）查得蒸汽进入喷嘴前0点的各个参数：焓值=2364.3930 kJ/kg ，熵值=7.3383 kJ/（kg ·C ），比体积=10.0628/kg点参数：已知级前余速动能=11.05，算得等熵滞止状态点的焓值==(2364.3930+11.05)=。

墨墨墨姿整ｉ堂薹垫堡变型型塞矍墨苎堕堡垒坌壅塑塾堂兰查曼苎竺垫兰室型！：！！凝汽式汽轮机末级流动状态判别定理及弗留格尔公式的改进华北电力大学（保定０７１００３）张春发崔映红华北电力大学（北京１０００８５）采之平［摘要】本文从汽轮机的基本工作原理出发，得出在临界状态下，临界压力与临界流量年口初温平方根之积成正比变化等重要结论．在此基础上证明了斯托陀拉流量实验的部分结论并分析了弗留格尔公式的计算精度，提出了改进型弗留格尔公式，明显改善了原型弗留格尔公式的精度．这些结论不仅简化了汽轮机的变工况计算，而且丰富了汽轮机的变工况理论．［关键词］汽轮机临界压力临界流量改进弗留格尔公式Ｉ前言目前，除容量很小的纯凝汽机组和背压供热机组以外，汽轮机组在设计工况下均处于临界工况。

然而．在使用工况范围内，当负荷降低或排汽压力升高到一定程度时。

机组又转变为亚临界工况。

在汽轮机所有变工况中，以临界工况变为亚临界工况（或相反）的变工况最为复杂。

研究机组何时由临界工况变为亚临界工况（或相反），寻求临界压力的变化规律是研究汽轮机变工况特性的重要问题之一。

目前的变工况核算方法有逆序核算法和顺序核算法两种。

逆序核算法过程烦琐，，计算速度也远不能满足机组性能在线监测的需要。

顺序核算方法简单．但不能计算临界状态下的变工况。

本文从汽轮机内工质流动的基本原理出发，利用现有的变工况理论．并进行适当的简化，得出凝汽式汽轮机临界压力与临界流量和初温平方根之积成正比变化等重要结论。

应用这些结论指导变工况计算不仅减化了逆序核算方法，而且使顺序核算也能进行临界状态下的变工况计算。

以这些结论为基础我们提出了改进型弗留格尔公式。

汽轮机的变工况是以级的变工况和喷嘴（或动叶）的变工况为基础的。

因此，我们从喷嘴（或动叶）的变工况开始，进而研究级和级组的变工况特性。

２喷嘴的临界压力喷嘴出口流速达到或超过临界速度时，称喷嘴处于临界工况。

若设计工况和变工作者简介：张謇发．男，１９４５年生，硕士，华北电力大学教授．主要从事汽轮机组的优化运行、火电机组节能理论、节能技术及其系统的研究与开发工作．——１５６—堡墨墨茎丝垫查塑壅塾堡变型型墨里墨苎曼塑垒竺墨墼塾鲎兰查曼壅丝垫堡叁！竺！：！！况后，喷嘴流速均达到和超过临界速度，这两种工况下的临界流量之比为ｆ１】脚Ｅ，皿！：竺！生』些：星匦一墨』夏０．６４８Ａ而一等Ｖ赋Ｖ：一硝１Ｉ『露式中Ｄｃｔ，皿——变工况后和设计工况下的临界流量；只口，瑞，嵋——变工况后喷嘴前的滞止初压、滞止初温、滞止比容，（凡变工况参数，右下角都多加一脚标。

某型50MW 汽轮机最末级的变工况热力核算目录摘要 ………………………………………………………………………………………………………………………………………..-3- 第一章 概述 ................................................................................................错误!未定义书签。

一，变工况计算的意义 ............................................................................错误!未定义书签。

二，变工况数值计算的方法 ....................................................................错误!未定义书签。

第二章 设计工况下计算 ..................................................................................错误!未定义书签。

一，已知条件 ............................................................................................错误!未定义书签。

二，由已知条件查软件得参数 ................................................................错误!未定义书签。

2.1，根据已知条件得： ..................................................................错误!未定义书签。

2.2，由P 2=0.0046 Mpa, X 2=0.866查得级后参数： ......................错误!未定义书签。

汽轮机变工况热力计算算法的改进汽轮机是一种将热能转化为机械能的设备，其工作原理是利用蒸汽的热能推动汽轮机叶片旋转，从而带动发电机等设备运转。

汽轮机的变工况是指其工作条件和运行状态的不断变化，这会对其热力性能产生影响。

因此，进行汽轮机变工况热力计算对于掌握其性能、提高其效率和优化其运行具有重要意义。

汽轮机变工况热力计算算法的改进可以从理论和实际两个方面入手。

在理论方面，可以通过研究汽轮机内部热力学过程、传热传质过程和流体动力学过程等基本物理过程的规律，推导出更为精确的热力计算公式，构建更为合理的模型和方法。

在实践方面，可以通过先进的数值计算技术和计算机模拟技术，实现汽轮机变工况热力计算的快速、准确和高效。

汽轮机变工况热力计算算法的改进需要综合考虑多种因素。

例如，汽轮机的设计参数、结构形式、材料特性、运行条件和环境温度等都会对其热力性能产生影响。

因此，在实际应用中，需要根据具体情况对算法进行优化和调整，以实现汽轮机变工况热力计算的准确性和可靠性。

汽轮机变工况热力计算算法的改进是当前能源工业发展的重要方向之一。

通过不断深入研究和探索，可以更好地掌握汽轮机的性能和运行规律，为能源工业的发展提供更为可靠和有力的支持。

本文旨在研究汽轮机变工况各级热力参数的计算方法，以推动汽轮机性能优化和提升。

我们将介绍汽轮机变工况热力计算的重要性，对汽轮机各级热力参数计算方法进行详细推导，对计算结果进行深入分析，并总结本文的研究意义和价值。

汽轮机是现代能源产业的核心设备之一，其性能的优化与提升对于提高机组效率和降低能耗具有重要意义。

在实际运行中，汽轮机常常处于变工况状态，而各热力参数的计算对于机组的安全、稳定和经济运行具有关键作用。

因此，研究汽轮机变工况各级热力参数计算方法具有重要的实际应用价值。

汽轮机各级热力参数计算主要依据质量守恒、能量守恒和理想气体状态方程。

在此基础上，通过引入蒸汽流量、蒸汽初终参数等实际运行参数，可以推导出各级热力参数的计算公式。

工业汽轮机变工况运行的研究及试验【摘要】能源作为我国国民经济实现可持续发展战略的重要物资基础条件，降低能源消耗，节约能源的使用，是当今社会高度关注和探讨的问题之一。

汽轮机能取得廉价的动力和能源，并且能使一次能源得到有效充分的使用。

汽轮机将热能转化成电能或机械能，在利用能源方面有着重要的影响地位。

随着化工装置和设备趋向于大型化方向发展，工业汽轮机的使用越来越广泛，在实际运行过程中，工业汽轮机运行工况一直处于变化的状态，相对的不变，绝对的变化。

根据汽轮机变工况的实际现状，结合蒸汽初压变化和新鲜蒸汽温度变化对汽轮机产生的影响数据分析，进行相关的蒸汽初压调整试验，找出工况变化的影响因素，对试验结果进行探讨研究为汽轮机相关工程技术设计人员提供资料参考，保证汽轮机在变工况下能可靠、有效地连续运行。

【关键词】工业汽轮机变工况试验研究参数变化我国作为人口第一大国家，能源的消耗量是世界上最大的能源消耗国家之一。

电煤的需求随着人口的增长和我国经济的快速发展，使其需求量越来越大，为改善用电需求日趋紧张的状况，提高化工企业的经济效益，减低化工企业自身的成本消耗，对利用汽轮机变工况进行研p汽轮机在实际的运行过程中，所引起的变工况主要有：新蒸汽参数与设计值相偏离；排气参数数据与设计值相偏离；以及其他条件不变的情况下，新蒸汽参数数据保持为设计值等。

变工况引起的情况不一样，其处理研究的试验方案也会不一样。

在实际的工业汽轮机运行过程中，新蒸汽的温度和压力都会发生变化，汽轮机组，甚至是整个电力厂的蒸汽系统都会随着蒸汽系统或者是用汽单位的情况的改变而发生变化。

同时蒸汽参数数据的变化会影响汽轮机的工作效率，甚至造成某个汽轮机部件温度偏高。

了解汽轮机工作性能，针对新蒸汽参数变化引起的汽轮机变工况进行试验研究，保障机组安全经济实效地运作[1]。

1.1 新蒸汽温度变化对汽轮机的影响研究新蒸汽温度对汽轮机的影响，减少故障发生频率。

汽轮机在实际的运作过程中，温度波动属于正常现象。

汽轮机原理课程设计目录一、课程设计 (2)二课程设计应完成的工作 (3)依照计算准确度的要求不同，热力核算可采纳详细的热力核算，也能够采纳近似的算法。

本次设计要求的是单级的详细热力核算。

(3)三课程设计进程安排 (3)设计工况下的热力核算 (4)变工况下的热力校核计算 (11)四、设计资料及参考文献 (21)电气工程学院热能与动力工程专业<<汽轮机原理>>课程设计课落款称:某型汽轮机最末级的倒序法变工况热力核算姓名，学号: 周兴（0311）专业、班级：热能与动力工程081班指导教师：钱进（教师）2020年7月7日至2020年7月18日共2周指导教师签名：教研室主任签名：分管院长签名：摘要一课程设计内容:随着电力需求的迅速增加，电力负荷的多样性及可变性在所不免，而电能的不可储藏性决定了发电机组的工况必需随着电力负荷的转变而转变。

因此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阻碍。

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转变，汽轮机的某些级或全数级的反动度、级效率也随之发生转变。

为了估量汽轮机在新工况下的经济性和靠得住性，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成立在单级核算基础上的，因此研究单级热力核算关于顺利完成整机热力核算任务有重要意义。

正是基于此，本设计拟题为：某型汽轮机最末级的倒序法变工况热力核算。

二课程设计应完成的工作依照计算准确度的要求不同，热力核算可采纳详细的热力核算，也能够采纳近似的算法。

本次设计要求的是单级的详细热力核算。

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大体方式，和将这两种算法结合起来的混合算法。

本设计采纳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。

要求在规定的时刻内，按标准完成设计说明书，并通过指导教师组织的小型答辩。

某型50MW 汽轮机最末级的变工况热力核算目录摘要 ………………………………………………………………………………………………………………………………………..-3- 第一章 概述 ................................................................................................错误!未定义书签。

一，变工况计算的意义 ............................................................................错误!未定义书签。

二，变工况数值计算的方法 ....................................................................错误!未定义书签。

第二章 设计工况下计算 ..................................................................................错误!未定义书签。

一，已知条件 ............................................................................................错误!未定义书签。

二，由已知条件查软件得参数 ................................................................错误!未定义书签。

2.1，根据已知条件得： ..................................................................错误!未定义书签。

2.2，由P 2=0.0046 Mpa, X 2=0.866查得级后参数： ......................错误!未定义书签。

汽轮机调节级变工况计算法发表时间：2018-09-12T17:03:21.307Z 来源：《电力设备》2018年第13期作者：华敏1 李平2 赵佳骏1 [导读] 摘要：调节级变工况计算是汽轮机设计、运行以及试验研究中最常见的问题之一。

（浙江浙能技术研究院有限公司浙江杭州 311121；2浙江省电力设计院杭州 310012）摘要：调节级变工况计算是汽轮机设计、运行以及试验研究中最常见的问题之一。

本文提出以IFC公式来计算调节级特性曲线，以某600MW机组为例，采用MATLAB编程，对调节级变工况进行了计算。

结果表明本文方法计算准确度较高，能满足工程实际的需要。

关键词：汽轮机；调节级；变工况；IFC公式；特性曲线 Abstract:The calculation of variable operation condition of governing stage is one of familiar questions in steam turbine design,operation and experimental research.A method of using IFC formula to calculate the characteristic lines of governing stage is put forward. Taken a 600MW unit as an example, programmed with MATLAB software,the variable condition of governing stage is calculated. The results show that this method has a certain accuracy,and it can satisfy the engineering demand. Keywords:steam turbine;governing stage;variable operation condition;IFC formula;characteristic lines; 0前言汽轮机调节级变工况计算通常需借助厂家提供的特性曲线。