汽轮机损失

第五节 级内损失和级的相对内效率一、级内损失除前面讨论的级内轮周损失即喷嘴损失n h δ、动叶损失b h δ和余速损失2c h δ之外，级内还有叶高损失l h δ、扇形损失h θδ、叶轮摩擦损失f h δ、部分进汽损失e h δ、漏汽损失h δδ和湿汽损失x h δ。

必须指出，并非各级都同时存在以上各项损失，如全周进汽的级中就没有部分进汽损失；采用转鼓的反动式汽轮机就不考虑叶轮摩擦损失；在过热蒸汽区域工作的级就没有湿汽损失；采用扭叶片的级就不存在扇形损失。

本节所讨论的各项级内损失，目前尚难以完全用分析法计算，多数是采用在静态和动态试验的基础上建立的经验公式计算。

随试验条件的不同，计算损失的公式也不同。

下面主要介绍国内计算级内损失的常用公式。

1．叶高损失l h δ叶高损失又称为端部损失，其产生的物理原因及影响因素在上节已经分析过。

它实质上是属于喷嘴和动叶的流动损失。

工程上为了方便．把它单独分出来计算。

叶高损失l h δ主要决定于叶高l 。

当叶片高度很高时，l h δ可以忽略不计。

叶高必须大于相对极限高度，否则l h δ将急剧增加。

叶高损失常用下列半经验公式计算：l h δ=u ah l ∆ （1.5.1）式中 a ——试验系数，单列级a =1.2（未包括扇形损失）或a =1.6（包括扇形损失），双列级a =2；u h ∆——不包括叶高损失的轮周有效比焓降，即u h ∆=0th ∆—n h δ—b h δ—2c h δ，/kJ kg ；l ——叶栅高度，单列级为喷嘴高度，双列级为各列叶栅的平均高度，mm 。

叶高损失也可以用以下半经验公式计算： l ξ=21ana x l （1.5.2）即 l h δ= l ξ0E （1.5.3） 式中 1a ——试验系数，单列级1a =9.9，双列级1a =27.6； n l ——喷嘴高度，mm 。

2．扇形损失h θδ汽轮机级中实际应用的是环列叶栅，如图1．5．1(a)所示。

汽轮机损失及原因汽轮机的级内损失一般包括：喷嘴损失；动叶损失；余速损失；叶高损失；扇形损失；叶轮摩擦损失；部分进汽损失；漏汽损失；湿汽损失。

9 O* m# ?6 h) ~造成这些损失的原因：（1）喷嘴损失：蒸汽在喷嘴叶栅内流动时，汽流与流道壁面之间、汽流各部分之间存在碰撞和摩擦，产生的损失。

（2）动叶损失：因蒸汽在动叶流道内流动时，因摩擦而产生损失。

（3）余速损失：当蒸汽离开动叶栅时，仍具有一定的绝对速度，动叶栅的排汽带走一部分动能，称为余速损失。

4 m. B$ D* ?" H" c7 S; f M（4）叶高损失：由于叶栅流道存在上下两个端面，当蒸汽流动时，在端面附面层内产生摩擦损失，使其中流速降低。

其次在端面附面层内，凹弧和背弧之间的压差大于弯曲流道造成的离心力，产生由凹弧向背弧的二次流动，其流动方向与主流垂直，进一步加大附面层内的摩擦损失。

（5）扇形损失：汽轮机的叶栅安装在叶轮外圆周上，为环形叶栅。

当叶片为直叶片时，其通道截面沿叶高变化，叶片越高，变化越大。

另外，由于喷嘴出口汽流切向分速的离心作用，将汽流向叶栅顶部挤压，使喷嘴出口蒸汽压力沿叶高逐渐升高。

而按一元流动理论进行设计时，所有参数的选取，只能保证平均直径截面处为最佳值，而沿叶片高度其它截面的参数，由于偏离最佳值将引起附加损失，统称为扇形损失。

（6）叶轮摩擦损失：叶轮在高速旋转时，轮面与其两侧的蒸汽发生摩擦，为了克服摩擦阻力将损耗一部分轮周功。

又由于蒸汽具有粘性，紧贴着叶轮的蒸汽将随叶轮一起转动，并受离心力的作用产生向外的径向流动，而周围的蒸汽将流过来填补产生的空隙，从而在叶轮的两侧形成涡流运动。

为克服摩擦阻力和涡流所消耗的能量称为叶轮摩擦损失。

（7）部分进汽损失：它由鼓风损失和斥汽损失两部分组成。

在没有布置喷嘴叶栅的弧段处，蒸汽对动叶栅不产生推动力，而需动叶栅带动蒸汽旋转，从而损耗一部分能量；另外动叶两侧面也与弧段内的呆滞蒸汽产生摩擦损失，这些损失称为鼓风损失。

多级汽轮机的损失长沙电力职业技术学院动力工程系热动1229班多级汽轮机的损失外部损失：不直接影响蒸汽状态的损失；分为机械损失和外部漏汽损失。

内部损失：直接影响蒸汽状态的损失；分为汽轮机进汽机构的节流损失、排汽管中的压力损失和中间再热管道的压力损失。

外部损失机械损失（Δpm）：机组拖动主油泵、调节系统及克服轴摩擦所造成的损失。

机械效率（ηm）：ηm=pe / pi pe：有效功率（轴端功率）pi：内功率Δpm在一定转速下为常数，增加，ηm增加，因此大功率机组的ηm高。

外部损失外部漏汽损失产生原因：1.汽轮机的主轴在穿出汽缸两端时，为了防止动静部分的摩擦，总要留有一定的间隙，又由于气缸内外存在着压差，则必然会是高压有一部分蒸汽向外漏出，这部分蒸汽不作功，因而造成了能量损失。

2.在处于真空状态而低压端会有一部分空气从外向里而破坏真空，增大抽气器的负担。

外部损失防止漏汽的措施：1.安装齿形汽封原理：齿形汽封能够尽量地减少漏汽间隙，并能有效降低漏汽速度。

2安装轴封系统①正压轴封：装在汽侧压力高与外界大气压处的汽封作用：在正常负压下减少汽轮机内高压蒸汽向外的漏汽量②负压轴封：装在汽侧压力低于外界大气压处的汽封作用：防止外界空气漏入汽缸内部损失1.汽轮机进汽机构的节流损失定义：由于节流作用引起的焓降损失称为进汽结构的节流损失。

与管道的长短、阀门的型线、蒸汽的流速等因素有关。

2.排汽管中的压力损失定义:由于排气管压力损失而引起的汽轮机整机理想焓降的减少。

内部损失3.中间再热管道的压力损失考虑进汽机构中损失的热力过程曲线，如图所示Thank You！。

汽轮机的级内损失及减少措施摘要：汽轮机的损失包括内部损失和外部损失两大类，其中汽轮机的内部损失是汽轮机损失的主要方面。

本文主要从汽轮机的级内损失的一些原因入手，探讨减少级内损失的相关措施。

关键词：汽轮机；级内损失；减少措施前言随着我国经济的迅猛发展，电能消耗越来越多，许多地区甚至已经出现电能短缺现象，这就导致电厂的节能环保也成为了人们关注的焦点之一。

本文以汽轮机的级内损失为主，深入探讨汽轮机级内损失的主要原因和解决措施。

1.汽轮机级内损失的原因分析汽轮机级内损失的原因主要包括喷嘴损失、动叶损失、余速损失、叶高损失、扇形损失、叶轮摩擦损失、部分进汽损失、漏汽损失、湿汽损失等九大类。

下面将一一分析这些级内损失的原因：1.1喷嘴损失蒸汽在经过喷嘴时，会使蒸汽在喷嘴中的叶栅内滞留，导致蒸汽与喷嘴壁面的摩擦、蒸汽气流之间的相互冲击和碰撞，形成汽轮机的级内损失。

1.2动叶损失蒸汽经过动叶流道时，在流道中摩擦，造成汽轮机的级内损失损失，与喷嘴损失类似。

1.3余速损失余速损失是由汽轮机在蒸汽离开动叶时的惯性导致的。

当蒸汽离开动叶时，仍带有一定的旋转速度，使得这部分能量没有被利用。

1.4叶高损失当蒸汽流动时，由于叶栅流道具有两个不同的端面，导致摩擦损失产生在端面附面层内，降低了蒸汽流速。

此外，在端面附面层内，弯曲流道造成的离心力小于凹弧和背弧之间的压差，二次流动便产生在凹弧与背弧之间，使蒸汽主流与流动方向垂直，造成了附面层内的更大级内损失。

1.5扇形损失汽轮机的叶轮外圆周上安装了环形叶栅。

当叶片变直之后，这样就使得通道截面顺着叶高发生位移，叶片垂直越大，位移就越大。

另一方面，由于喷嘴出口汽流离心作用，切向分速使蒸汽挤压叶栅顶部，导致喷嘴出口蒸汽压力顺着叶高的升高而升高。

而依据一元流动理论，选取的所有参数，只能保证最佳值，如平均直径截面。

而其他参数，如沿叶片高度其它截面的参数，可能会偏离最佳值，从而引起级内损失，统称为扇形损失[1]。

汽轮机的级内损失及减少措施汽轮机是一种重要的能源转换设备，广泛应用于发电、轮船、飞机等领域。

其中，汽轮机的级内损失是汽轮机的重要性能指标之一，对汽轮机的效率和寿命都有很大的影响。

因此，减少汽轮机的级内损失是提高汽轮机效率的关键之一。

本文介绍了汽轮机级内损失的原因和减少措施，希望能对汽轮机的设计、运行和维护提供一些参考。

一、汽轮机级内损失的原因汽轮机的级内损失是指能量在压缩机和透平的各个级别中转化成热能的过程，主要包括：1. 漏损：即由于密封不良、通道不平等或机械磨损等原因造成的热力学效率下降。

2. 摩擦损失：即由于磨损或表面不平滑等原因造成的动摩擦、涡旋损失等。

3. 湍流损失：即由于流体在弯曲、分支、波动等地方发生涡旋，能量转化为热能的过程。

4. 白皮书损失：即由于气体的引导部分具有类似于流线固有的曲率，这使得气流直接撞击翼叶而发生的涡流导致气流热升。

二、汽轮机级内损失的减少措施汽轮机级内损失减少是提高汽轮机效率和降低能耗的重要手段之一。

针对汽轮机的级内损失原因，我们可以从以下几个方面进行改进：1. 设计优化在设计上，应根据汽轮机的实际工作条件，合理设计叶片的形状、大小、角度和转速等参数，以提高热力学效率。

同时，应该尽量减少流道的长度、弯曲和分支，降低湍流、纹波、涡旋等因素的影响。

此外，还应采用合适的材料和表面处理技术来降低摩擦和磨损。

2. 变频技术变频技术是通过改变气流的速度和流量来控制汽轮机的转速和负载。

这样可以将汽轮机的运行与实际负载相匹配，避免过度加速或减速，从而减少涡流和摩擦损失。

同时，变频技术还可以优化汽轮机的运行状态，使汽轮机的效率最大化。

3. 清洗维护由于汽轮机内部存在许多细小的孔隙、管道和叶片等，容易积累微小颗粒和沉积物，从而影响气体的流通和工作效率。

因此，在汽轮机使用一段时间后，应定期进行清洗和维护，以消除积累的污垢和沉积物，保证汽轮机顺畅运转。

结论汽轮机级内损失是影响汽轮机效率和寿命的重要因素。

汽轮机有哪些主要的级内损失，损失的原因是什么？汽轮机级内主要有喷嘴损失、动叶损失、余速损失、叶高损失、扇形损失、部分进汽损失、摩擦鼓风损失、漏汽损失、湿汽损失。

1）喷嘴损失和动叶损失是由蒸汽流过喷嘴和动叶时汽流之间的相互摩擦及汽流与叶片表面之间的摩擦形成的。

2）余速损失是指蒸汽在离开动叶时仍具有一定的速度，这部分速度能量在本级未被利用，所以是本级的损失。

但是当汽流流入下一级的时候，汽流动能可以部分地被下一级所利用。

3）叶高损失是指汽流在喷嘴和动叶栅的根部和顶部形成涡流所造成的损失。

所谓叶高损失又称为叶片端部损失，这个损失是喷嘴动叶流动损失的一种。

叶高损失一般在短叶片中比较大，当叶片高度小于12--15mm时，端部漩涡就十分大了，损失也就非常大。

所以在设计汽轮机时，叶片的高度必须大于这个值。

由上可知，当汽轮机容积流量很小时，也就是通流量很小时（特别是小汽轮机），为了防止叶高损失的影响，一般设计成部分进汽方式，以减少喷嘴数量，增大叶片高度。

4）扇形损失是指由于叶片沿轮缘成环形布置，使流道截面成扇形，因而，沿叶高方向各处的节距、圆周速度、进汽角是变化的，这样会引起汽流撞击叶片产生能量损失，汽流还将产生半径方向的流动，消耗汽流能量。

5）部分进汽损失是由于动叶经过不安装喷嘴的弧段时发生“鼓风”损失，以及动叶由非工作弧段进入喷嘴的工作弧段时发生斥气损失。

6）摩擦鼓风损失是指高速转动的叶轮与其周围的蒸汽相互摩擦并带动这些蒸汽旋转，要消耗一部分叶轮的有用功，隔板与喷嘴间的汽流在离心力作用下形成涡流也要消耗叶轮的有用功。

7）漏汽损失是指在汽轮机内由于存在压差，一部分蒸汽会不经过喷嘴和动叶的流道，而经过各种动静间隙漏走，不参与主流做功，从而形成损失。

8）湿汽损失是指在汽轮机的低压区蒸汽处于湿蒸汽状态，湿汽中的水不仅能膨胀加速做功，还要消耗汽流动能，还要对叶片的运动产生制动作用消耗有用功，并且冲蚀叶片。

汽轮机级内损失(steam turbine stage 10sses) 蒸汽在级内流动产生的能量损失，主要包括叶栅损失、余速损失、叶轮摩擦损失、鼓风损失、斥汽损失、漏气损失、湿气损失等项。

降低汽轮机冷源损失的技术实践摘要：在未来相当长一段时间，火电依然占据电力能源的主导地位，且随着经济发展和人们日益增加的需求，电力用量将进一步增加。

在火电厂中汽轮机系统是把热能转换成机械能的重要设备，它是否能高效运行，直接影响发电质量和效率，因此为了保证其高效运行，必须对其进行有效维护，出现故障要及时处理。

在自备电厂中，低压加热器的做功情况往往不被重视，当低压加热器工况恶化时，将会减少汽轮机抽汽量，降低凝结水温度，增加冷源损失，进而降低整个朗肯循环的热效率。

就如何提高凝结水温度，改善低压加热器的做功环境为重点，对汽轮机低压加热器的疏水、空气管进行调节。

关键词：汽轮机；冷源损失；技术引言在发电朗肯循环中，为了提高整个循环的热效率，减少蒸汽在凝汽器中的冷源损失，一般的循环系统中都会设置抽汽加热系统，以此来提高凝结水和给水的温度，提高蒸汽的利用率，减少冷源损失，减少锅炉的燃料消耗量；虽然增加了汽轮机的整体汽耗，但是整个发电循环的效率是提高的。

在实际运行中，由于汽机叶片结垢、抽汽系统泄漏、加热器泄漏、加热器疏水对上一级的加热器的抽汽排挤等问题，都会导致高、低压加热器偏离设计工况，以致于加热器端差变大，使得加热器的出水温度变低。

1汽轮机相关概念1.1汽轮机系统概述汽轮机系统主要由锅炉给汽轮机提供蒸汽，由蒸汽母管经电动主汽门和自动主汽门分两路进入汽轮机，推动汽轮机的叶片转动，从而带动发电机转动发电。

其中盘车的作用是防止轮子产生热弯曲，保证汽轮机的正常运行。

抽凝式汽轮机抽走一部分蒸汽，给高加加热器、低加加热器、除氧器提供热能。

蒸汽在汽轮机做完功后，就进入冷凝器经过循环水冷却后，通过凝结泵进入低加加热器加热升温，然后再经除氧器除氧，循环中损耗的除氧水，通过化水处理车间补充，再然后通过凝结水泵，进入高加加热器加热，最后进入到锅炉加热。

1.2汽轮机作业原理汽轮机作为电站生产的核心装置，其运转效果直接关系到电站的效益，在对其开展节能降耗分析时，首先，要了解其工作特性，并明确节能降耗改造中的技术优势，以争取为电站的长期发展提供保障。

汽轮机的能量损失分析说明书1. 概述汽轮机是一种热能转换设备，广泛应用于电力工业、化工、冶金、交通运输等领域，能够将高温高压的热能转化为机械能或电能。

然而，在汽轮机工作过程中，会伴随着各种能量损失现象。

本文旨在对汽轮机能量损失进行分析，并提出相应的改进建议，以提高汽轮机的效率和性能。

2. 损失概述汽轮机能量损失主要包括以下几方面：2.1 热损失汽轮机由于内部存在阻力等原因，会产生一定的热损失。

例如，涡轮叶片和静叶片间的间隙会使得一定数量的高温气体泄漏，导致能量损失。

2.2 摩擦损失摩擦损失主要由以下几个方面产生，包括齿轮摩擦、轴承摩擦、气动摩擦等。

这些摩擦会抵消一定的机械能，进而使得汽轮机的效率降低。

2.3 泄漏损失泄漏损失是指由于密封不良等原因，使高温气体泄漏至外部，导致能量损失。

2.4 动态失衡损失汽轮机在运行过程中，由于内部零部件的偏差或者磨损等原因，会出现一定的动态失衡，同样会导致能量损失。

3. 改进建议3.1 优化叶轮设计优化叶轮、叶片的设计，可以减少内部泄漏，从而减少热损失和泄漏损失。

3.2 选择更好的材料选择更好的摩擦材料，如石墨化的碳材料、氮化硼陶瓷等，能够减少摩擦损失。

3.3 改善润滑系统改善汽轮机的润滑系统，能够减少摩擦产生的能量损失。

3.4 维护定期检修定期维护、检修汽轮机，可以有效地避免因为动态失衡等问题导致的能量损失。

4. 总结汽轮机作为一种关键的能源转换设备，需要注意各种能量损失现象的存在，并采取相应的改进措施。

通过采用优化叶轮设计、选择更好的材料、改善润滑系统以及定期维护等措施，能够最大化地减少能量损失，提高汽轮机的效率和性能，具有重要的实际意义。

1.冲动级和反动级的做功原理有何不同？在相等直径和转速的情况下，比较二者的做功能力的大小并说明原因。

答：冲动级做功原理的特点是：蒸汽只在喷嘴中膨胀，在动叶汽道中不膨胀加速，只改变流动方向，动叶中只有动能向机械能的转化。

反动级做功原理的特点是：蒸汽在动叶汽道中不仅改变流动方向而且还进行膨胀加速动叶中既有动能向机械能的转化同时有部分热能转化成动能。

在同等直径和转速的情况下，纯冲动级和反动级的最佳速比比值：上式说明反动级的理想焓降比冲动级的小一倍2.说明高压级内和低压级内主要包括哪几项损失？答：高压级内：叶高损失、喷嘴损失、动叶损失、余速损失、扇形损失、漏气损失、叶轮摩擦损失等；低压级内：湿气损失、喷嘴损失、动叶损失、余速损失，扇形损失、漏气损失、叶轮摩擦损失很小。

3.汽轮机级内有哪些损失？答：汽轮机级内的损失有：1喷嘴损失；2动叶损失3余速损失4叶高损失：又称为端部损失，产生原因：当汽流通过汽道的时候，在上下端面上，由于蒸汽的粘性形成一层很薄的附面层，附面层内粘性力损耗汽流的动能，形成了端部附面层中的摩擦损失。

5扇形损失6叶轮摩擦损失(简称摩擦损失):由两部分组成：a叶轮两侧几围带表面的粗糙度引起的摩擦损失b子午面内的涡流运动引起的损失7部分进汽损失:由鼓风损失和斥汽损失两部分组成8漏汽损失:反动级漏汽损失比冲动级大9湿气损失:过饱和损失,挟带损失,制动损失,扰流损失,工质损失4.据喷嘴斜切部分截面积变化图，请说明：（1）．当喷嘴出口截面上的压力比p1/p0大于或等于临界压比时，蒸汽的膨胀特点；（2）．当喷嘴出口截面上的压力比p1/p0小于临界压比时，蒸汽的膨胀特点。

答：（1）p1/p0大于或等于临界压比时，喷嘴出口截面AC上的气流速度和方向与喉部界面AB相同，斜切部分不发生膨胀，只起导向作用。

（2）当喷嘴出口截面上的压力比p1/p0小于临界压比时，气流膨胀至AB时，压力等于临界压力，速度为临界速度。