5.汽轮机变工况特性_(1)

单元机组运行问答题一.填空：1. 电厂热能有效利用程度低的原因是热能在转换过程中存在着热量损失、做功能力损失、功率损耗、工质流失、厂用电消耗等五项损失。

2. 提高火电厂经济性有提高蒸汽初参数，降低蒸汽终参数；增大汽轮机的机容量；改进热力循环和回热系统连接方式；提高单元机组运行的经济性等四大途径。

3. 火电厂经济运行的最终目的是使全厂总的发电成本最低，衡量全厂经济性好坏的综合性指标是发电的单位成本。

4. 火电厂经济运行的关键是减少燃料消耗量，此外，节电、节水、加强对设备的改造、保养及提高检修质量也是火电厂经济运行的重要方面。

5. 单元机组经济运行的目的是节省燃料、减少电力消耗，提高单元机组的净效率。

6. 单元机组经济运行的主要经济指标是厂用电率、发电标准煤耗率、供电标准煤耗率。

其中考核指标为：供电煤耗率；参考指标为发电煤耗率、厂用电率。

7.影响单元机组经济运行的主要因素是锅炉效率、管道效率、循环热效率、汽轮机相对内效率、汽轮机机械效率、发电机效率。

其中影响最大的是：循环热效率、锅炉效率、汽轮机相对内效率。

8. 锅炉方面影响全厂经济性的主要因素是：蒸汽参数、锅炉各项热损失、辅机电耗、全厂各台锅炉的负荷分配、点火和助燃用油。

9. 火电厂最基本的循环是朗肯循环，影响朗肯循环热效率的因素是：过仍霍汽的初、终参数。

10. 冷源损失是火电厂效率不高的主要原因，降低冷源损失，是提高火电厂热效率的主要途径。

11.汽轮机的绝对内效率等于循环热效率和相对内效率的乘积，采用给水回热循环使汽轮机的绝对内效率显著提高的原因是：提高了循环热效率、提高了汽轮机的相对内效率。

12. 采用中间再热循环的目的是降低终湿度、提高循环热效率。

13. 并列运行锅炉之间负荷的经济分配是按燃料消耗微增率相等的原则；锅炉稳定运行的最低负荷值。

14. 为提高机组运行经济性，要提高自动装置和加热器的投入率。

15. 提高机组运行经济性的四种方式是：压红线运行、合理的启停方式、合理的运行方式、经济调度。

第三章 汽轮机的变工况特性汽轮机的热力设计就是在已经确定初终参数、功率和转速的条件下，计算和确定蒸汽流量，级数，各级尺寸、参数和效率，得出各级和全机的热力过程线等。

汽轮机在设计参数下运行称为汽轮机的设计工况。

由于汽轮机各级的主要尺寸基本上是按照设计工况的要求确定的，所以一般在设计工况下汽轮机的内效率达最高值，因此设计工况也称为经济工况。

汽轮机运行时所发出的功率，将根据外界的需要而变化，汽轮机的初终参数和转速也有可能变化，从而引起汽轮机的蒸汽流量和各级参数、效率等变化。

汽轮机在偏离设计参数的条件下运行，称为汽轮机的变工况。

，汽轮机工况变动时，各级蒸汽流量、压力、温度、比焓降和效率等都可能发生变化，零、部件的受力、热膨胀和热变形也都有可能变化。

为了保证汽轮机安全、经济地运行，就必须弄清汽轮机的变工况特性。

电站汽轮机是固定转速汽轮机，限于篇幅，这里仅讨论等转速汽轮机的变工况。

主要讨论蒸汽流量变化和初终参数变化时的变工况，其中也就包含了功率变化问题。

汽轮机变工况是以级的交工况和喷嘲、动叶的变工况为基础的，因此，必须首先介绍喷嘴、动叶的变工况。

第一节 喷嘴的变工况特性缩放嘴嘴的交工况已由流体力学介绍道了，其中一个重要概念，就是缩放喷嘴背压逐渐高于设计值时，将先在喷嘴出口处，后在喷嘴渐放段内产生冲波(或称激波)。

超音速汽流经过冲波，流速大为降低，损失很大。

所以，缩放喷嘴处于背压高于设计值的工况下运行时效率很低。

缩放喷嘴的速度系数ϕ与压比n ε、膨胀度f 的关系如图3．1．1所示。

膨胀度cn A Af =，表示缩放喷嘴出口而积n A ，与喉部临界截面而积c A 之比。

每条曲线上ϕ最高的点(图示a,b,c,d)是该缩放喷嘴的设计工况点。

由图可见，缩放喷嘴设计压比n ε越小，膨胀度f 越大，而f 越大的缩放喷嘴在实际压比1n ε增大时，ϕ降得越多，因而喷嘴效率也降得越多。

渐缩喷嘴背压高于设计值时不会出现冲波，速度系数ϕ仍然较高，如图3.1.1中最上面一根虚线所示，因而变工况效率仍然较高，仅在n ε小于临界压比时，ϕ与效率才下降。

汽轮机原理思考题11．汽轮机有那些⽤途，我国的汽轮机是如何进⾏分类的，其型号和型式如何表⽰？汽轮机的⽤途：把蒸汽的热能转化为机械能⽤于发电；除此之外，还⽤于⼤型舰船的动⼒装备，并⼴泛作为⼯业动⼒源，⽤于驱动⿎风机、泵、压缩机等设备。

汽轮机的分类：A、按做功原理分类：冲动式汽轮机、反动式汽轮机。

B、按热⼒过程特性分类：凝汽式汽轮机、背压式汽轮机、调整抽汽式汽轮机、中间再热式汽轮机。

C、按蒸汽压⼒分类：低压汽轮机，新汽压⼒1.2～2MPa中压汽轮机，新汽压⼒2.1～4.0MPa⾼压汽轮机，新汽压⼒8.1～12.5MPa超⾼压汽轮机，新汽压⼒12.6～15.0MPa亚临界压⼒汽轮机，新汽压⼒15.1～22.5MPa超临界压⼒汽轮机，新汽压⼒⼤于22.1MPa超超临界压⼒汽轮机，新汽压⼒27MPa以上或蒸汽温度超过600/620℃汽轮机的型号表⽰：我国制造的汽轮机的型号有三部分。

第⼀部分：由汉语拼⾳表⽰汽轮机的形式（如表⼀），由数字表⽰汽轮机的容量（MW）；第⼆部分：⽤⼏组由斜线分隔的数字分别表⽰新蒸汽参数、再热蒸汽参数、供热蒸汽参数等；第三部分：⼚家设计序号。

2．汽轮机课程研究的主要内容有那些，如何从科学研究及⼯程应⽤的不同⾓度学习该课程？研究内容：（1）绪论：本课程的主要内容及在⽣产实践中的应⽤；国内外汽轮机的展及应⽤；汽轮机的型式、分类及型号；汽轮机装置及现代⼤型单元制机组的概念；本课程的学习要求及学习⽅法。

（2）汽轮机级的⼯作原理：⼀元流动的⼏个主要⽅程及应⽤；蒸汽在喷嘴及动叶中的流动、速度三⾓形及计算；级的轮周功率和轮周效率；级内损失和级的相对内效率；级的热⼒设计原理。

(3）多级汽轮机：多级汽轮机的⼯作过程及其特点；进、排汽机构的流动阻⼒损失；汽轮机及其装置的经济性评价指标；轴封及其系统；轴向推⼒及平衡；汽轮机的极限功率及其影响因素。

(4）汽轮机变⼯况特性：喷嘴变⼯况时流量与压⼒的关系；级与级组的变⼯况特性；配汽⽅式对汽轮机变⼯况运⾏经济性和安全性的影响；滑压运⾏经(5）汽轮机的凝汽设备：凝汽设备的⼯作原理及任务；凝汽器的真空与传热；凝汽器的结构布置；抽⽓器；凝汽器变⼯况。

第三章第三章汽轮机的变工况chapter 3 The changing condition of Steam turbine设计工况：运行时各种参数都保持设计值。

变工况：偏离设计值的工况。

经济功率：汽轮机在设计条件下所发出的功率。

额定功率：汽轮机长期运行所能连续发出的最大功率。

研究目的：不同工况下热力过程，蒸汽流量、蒸汽参数的变化，不同调节方式对汽轮机工作的影响；保证机组安全、经济运行。

第一节喷嘴的变工况The changing condition of a nozzle分析：喷嘴前后参数与流量之间的变化关系一、渐缩喷嘴的变工况The changing condition of a contracting nozzle试验：调整喷嘴前后阀门，改变初压和背压，测取流量的变化。

（一）（一）初压P*0不变而背压P1变化（1）（1）εn=1，P1= P*0，G=0，a-b，d（2）（2）0＜εn＜εcr，G＜G cr，a-b1-c1，1（3）（3）εn=εcr，G=G cr，a-b2-c2，e（4）（4）ε1d＜εn＜εcr，G=G cr，a-b3-c3，3（5）（5）εn=ε1d，G=G cr，a-c4，4（6）（6）εn＜ε1d，G=G cr，a-c4-c5，5列椭圆方程：（二）（二）流量网图改变p*0可得出一系列曲线，即流量网图横坐标：ε1= p1/p*0m；纵坐标：βm=G/G 0m；参变量：ε0= p*01 /p*0mp*0m、G*0m：分别为初压最大值和与之相应的临界流量的最大值。

例1：已知：p0 =9MPa ，p01 =7.2MPa，p1 =6.3MPa，p11 =4.5MPa求：流量的变化。

解：取=9Mpa原工况：ε0= p0 /p0m =1，ε1=p1 /p0m=0.7查出：βm =G/G0m=0.94新工况：ε01= p01 /p0m =0.8，ε11=p11 /p0m=0.5查出：βm1 =0.78则：例2：已知：p0 =1MPa ，p01 =0.9MPa，p1 =0.7 MPa，p11 =0.8Mpa，t0 =320℃，t01 =305℃求：流量的变化。

第二节 级与级组的变工况特性在了解喷嘴与动叶的变工况特性后，就可分析级与级组的变工况特性。

一、级内压力与流量的关系分级内为临界工况与亚临界工况两种情况来讨论。

1．级内为临界工况级内的喷嘴叶栅或动叶栅两者之一的流速达到或超过临界速度，就称该工况为级的临界工况。

1)级的工况变化前后喷嘴流速均达到或超过临界值时，不论动叶中流速是否达到临界值，此级的流量与滞止初压或初压成正比，与滞止初温或初温的平方根成反比，即01001010000011T T P P T T P P G G c == （3.2.1） 若不考虑温度变化，则00100011p pp p G G C c == （3.2.2）2）级的工况变化前后喷嘴流速均未达到临界值而动叶内流速均达到或超过临界值时，只要采用动叶的相对热力参数，喷嘴变工况的结论都可用在动叶上，故1111111101010111T T P P T T p p G G c c == （3.2.3） 若不考虑温度变化，则11101111p pp p G G c c == （3.2.4）若冲动级动叶顶部采用曲径汽封，则叶顶漏汽量极小，漏汽效率近于[]491，其他情况下叶顶漏汽也不大。

为了简化，可以认为喷嘴流量等于动叶流量，这时喷嘴在设计工况和变工况下的连续方程可写成c n n G p A μ=1c n n G p A μ=由于喷嘴在设计工况和变工况下处于亚临界工况，故斜切部分没有偏转，喷嘴出口面积n A 不变。

将上两式相比后代入式(3．2．3)得1c c G G==≈对于动叶处于临界工况的凝汽式汽轮机末级是可行的，例如流量增大20％时，其误差小于0.24％。

则上式变为01010010000011T T P P T T p p G G c c == （3.2.5） 若不考虑温度变化的影响，则00100011p pp p G G c c == （3.2.6）可见级处于临界工况时，级的流量与滞止初压或初压成正比，与滞止初温或初温的平方根成反比；若不考虑温度变化，则流量只与滞止初压或初压成正比。

汽轮机转子事故特征
1. 振动异常：汽轮机转子在运行过程中如果出现不平衡、弯曲、裂纹等问题，会导致振动异常增大。

这可能会引起机组报警或自动停机，也可能会对机组的安全运行造成威胁。

2. 温度异常：如果汽轮机转子的温度过高或过低，可能会导致转子材料的性能下降，从而引起转子故障。

例如，过高的温度可能会导致转子材料的热膨胀系数增大，从而引起转子弯曲或变形。

3. 轴向位移：如果汽轮机转子的轴向位移过大，可能会导致转子与静子之间的间隙变小，从而引起摩擦、磨损或碰撞等问题。

这可能会导致转子损坏或机组停机。

4. 转子裂纹：如果汽轮机转子出现裂纹，可能会导致转子的强度下降，从而引起转子断裂等严重事故。

转子裂纹可能是由于材料疲劳、应力集中或制造缺陷等原因引起的。

5. 转子不平衡：如果汽轮机转子的不平衡量过大，可能会导致振动异常增大，从而引起机组报警或自动停机。

转子不平衡可能是由于转子材料的缺陷、加工误差或转子部件的松动等原因引起的。

以上是一些常见的汽轮机转子事故特征，当出现这些特征时，应及时采取措施进行处理，以保证机组的安全运行。