汽轮机-多级1讲解

汽轮机速度级和调节级-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以介绍汽轮机速度级和调节级的基本概念和作用。

概述：汽轮机是一种将热能转化为机械能的装置，它广泛应用于发电、航空和工业生产等领域。

而汽轮机的性能和运行稳定性受到许多因素的影响，其中速度级和调节级是关键的组成部分。

速度级是汽轮机中的涡轮工作段，是由转子与定子组成的一对一对的装置。

在速度级中热能被转化为动能，从而推动涡轮转动。

每个速度级都具有不同的压力和温度工况，其设计和运行状态对汽轮机的性能和效率有着重要影响。

调节级是汽轮机中的一种调节机构，用于控制和调节汽轮机的工作状态。

通过调节级的控制，可以使汽轮机在不同负载和工况下保持稳定的运行。

调节级具有不同的分类和功能，根据需要可以选用不同的调节级来实现优化的控制。

速度级和调节级在汽轮机中发挥着重要的作用。

速度级的设计和选取关系到汽轮机的性能和效率，而调节级则保障了汽轮机在不同工况下的稳定运行。

对于汽轮机的设计和运行来说，合理地选择和优化速度级和调节级是非常重要的。

本文将详细介绍汽轮机速度级和调节级的定义、原理、作用和影响因素，并探讨汽轮机速度级的重要性以及调节级的作用和优化方法。

通过深入了解和研究汽轮机的速度级和调节级，可以为汽轮机的性能提升和运行的稳定性提供有益的参考和指导。

1.2 文章结构文章结构部分的内容：本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分概述了本文的内容，并介绍了文章的目的和结构。

正文部分分为两个小节，分别是汽轮机速度级和汽轮机调节级。

在汽轮机速度级部分，我们将详细阐述了其定义和原理，并探讨了它的作用和影响因素。

在汽轮机调节级部分，我们将介绍了调节级的定义和原理，同时对调节级进行了分类和功能的讨论。

最后，在结论部分，我们将强调了汽轮机速度级的重要性，并探讨了汽轮机调节级的作用和优化方法。

通过对这些内容的深入研究和讨论，读者将对汽轮机速度级和调节级有更深入的理解和认识。

第一节 多级汽轮机的优越性及特点2.1.1 多级汽轮机的优越性和存在的问题（一）多级汽轮机的热效率大大提高1、多级汽轮机的循环热效率大大提高多级汽轮机的比焓降可比单级汽轮机增大很多，因而多级汽轮机的蒸汽初参数可大大提高，排汽压力可以降的很低，还可采用回热循环和中间再热循环，所以多级汽轮机的循环热效率大大高于单级汽轮机。

2、 多级汽轮机的相对内效率明显提高1）多级汽轮机在设计工况下每一级都在最佳速比附近工作，这就使它比单级汽轮机的相对内效率高。

2）在一定条件下，多级汽轮机的余速动能可以全部或部分地被下一级利用，而单级汽轮机的余速动能不可能被下一级利用。

对于多级汽轮机，只要相邻两级的部分进汽度相同，平均直径变化平滑，喷嘴进汽角与上一级的排汽角相近，级间的轴向间隙较小，两级的流量变化不大，那么上一级的余速动能可以全部或部分地被下一级利用。

除调节级及本汽缸地最末级外，多级汽轮机其他各级地余速动能一般可被下一级利用，因此整个汽轮机地内效率提高了。

3）多级汽轮机各级的比焓降比较小，速比一定时的圆周速度和平均直径m d 也都较小根据第一章中的连续方程111sin t n m n t Gv e d l c μπα=可知，在容积流量1t Gv 相同的条件下，由于m d 较小，喷口出口高n l 度增大，因而叶高损失减小，喷嘴流动效率较高。

4）多级汽轮机上面级的损失可以部分地被下面各级利用，使全机相对内效率提高，这种现象称为重热现象，这也是其效率比单级汽轮机高的一个原因。

综上所述，由于多级汽轮机的效率比单级汽轮机高得多，所以多级汽轮机的单位功率能耗大大低于单级汽轮机。

（二）多级汽轮机单位功率的投资大大减小多级汽轮机的单级功率可以远远大于单级汽轮机，因而使单位功率汽轮机组的造价、耗材和占地面积都比单级汽轮机大大减小，容量越大的机组减小得越多，这就使多级汽轮机单位功率得投资大大减小。

（三）多级汽轮机存在的问题1） 增加了一些附加损失，如隔板漏汽损失。

多级汽轮机♦多极汽轮机概述♦蒸汽在多级汽轮机内的能量转换♦多级汽轮机的结构♦汽轮机的轴封系统多级汽轮机的必要性♦F u=D(c1cosα1+c2cosα2)♦P u= u F u= Du(c1cosα1+c2cosα2)♦随D增大,要求叶片加长,离心力大,叶片根部拉断。

♦随压差增大，c1cos α1增大，F u增大，叶片折弯。

东方汽轮机厂生产的双缸双排汽300 MW汽轮机纵剖面东汽超超临界1000MW汽轮机蒸汽在多级汽轮机内的能量转换♦一、能量转换过程1p2p3p4p5phsΔhmactΔh t’1Δh t’2Δh t’3Δh t’4Δh t，2Δh t，3Δh t，4Δh i，1Δh i，2Δh i，3Δh i，4Δhmac i二. 多级汽轮机的特点（一）多级汽轮机的效率大大提高z在设计工况下每一级都在最佳工况附近工作z余速动能可以全部或部分的被下一级利用z在容积流量相同的条件下由于直径较小因而叶高损失减小，喷嘴流动效率较高z蒸汽初参数可大大提高，排汽压力降低，采用回热循环和中间再热循环，所以多级汽轮机的循环热效率高（二）多级汽轮机单位功率的投资大大减小z单机功率大。

单位功率汽轮机组的造价、材料消耗和占地面积减小。

（三）多级汽轮机存在的问题z增加了一些附加损失，如隔板漏汽损失；z增加了机组的长度和质量；z对零件的金属材料要求提高；z级数增加，结构更加复杂。

¾总体上讲：多级汽轮机远优于单级汽轮机。

多级汽轮机由于具有效率高、功率大、投资小等突出优点而得到广泛应用。

三、多级汽轮机内的损失♦进汽节流损失–由于节流作用引起的焓降损失–与管道长短、阀门型线、蒸汽室形状及气流速度等有关–包括两个汽缸之间♦排汽节流损失–由于排气管压力损失引起的焓降损失–取决于排气管中气流速度大小、排气管结构型式和它的型线三、多级汽轮机内的损失♦轴封漏汽损失–间隙、压差、漏出（入）、降低效率–正压轴封与负压轴封♦机械损失–克服支持轴承和推力轴承的摩擦阻力等–与转速有关四、汽轮机的功率和效率♦1 汽轮机的内功率–多级汽轮机内功率P i等于各级内功率之和♦2汽轮机的轴端功率–汽轮机的输出静功称为轴端功率P a=P i-ΔP m♦3 机械效率–轴端功率与内功率的比值η= P a/ P im四、汽轮机的功率和效率♦4 汽轮机的内效率–汽轮机的内功率与单位时间汽轮机中消耗的理想能量之比–反映蒸汽热能转换为机械功的相应关系–不直接反映汽轮机性能的优劣四、汽轮机的功率和效率♦5 汽轮机的相对内效率–汽轮机的有效焓降与理想焓降的比–反映汽轮机通流部分的完善程度，取决于汽轮机内各项节流损失和级内损失的大小，与轴封漏汽无关（78～90％）–若无回热抽汽，相对内效率＝内效率汽轮机的相对内效率五余速利用和重热现象♦余速利用–上一级的余速可部分被本级利用–两级间轴向间隙小–平均直径相近–全周进汽♦重热现象♦级内的各项损失最终因摩擦转变为热量，被蒸汽吸收，提高蒸汽的做功能力，这种现象称为重热现象21P0P1p2Δhstδhnh2tΔhs Δhδhbδhc六．多级汽轮机的轴向推力及其平衡1. 轴向推力♦汽轮机在运行时，转子需要承受很大的轴向推力。

汽轮机级的工作原理近代大功率汽轮机都是由若干个级构成的多级汽轮机。

由于级的工作过程在一定程度上反映了整个汽轮机的工作过程，所以对汽轮机工作原理的讨论一般总是从汽轮机"级"开始的，这特有助于理解和掌握全机的内在规律性。

"级"是汽轮机中最基本的工作单元。

在结构上它是由静叶栅(喷嘴栅)和对应的动叶栅所组成。

从能量观点上看，它是将工质(蒸汽)的能量转变为汽轮机机械能的一个能量转换过程。

工质的热能在喷嘴栅中(也可以有部分在动叶栅中)首先转变为工质的动能，然后在动叶栅中再使这部分动能转变为机械能。

工质的热能之所以能转变为汽轮机的机械能，是由工质在汽轮机喷嘴栅和动叶栅中的热力过程所形成，因此，研究级的热力过程，也就是研究工质在喷嘴栅和动叶栅中的流动特点和做功原理，以及产生某些损失的原因，并从数量上引出它们相互之间的转换关系，这是本章的主要内容。

第一节蒸汽在级内的流动一、基本假设和基本方程式(一)基本假设为了讨论问题的方便，除把蒸汽当作理想气体处理外，还假设：(1)蒸汽在级内的流动是稳定流动，即蒸汽的所有参数在流动过程中与时间尤关。

实际上，绝对的稳定流动是没有的，蒸汽流过一个级时，由于有动叶在喷嘴栅后转过，蒸汽参数总有一些波动。

当汽轮机稳定工作时，由于蒸汽参数波动不大，可以相对地认为是稳定流动。

(2)蒸汽在级内的流动是一元流动，即级内蒸汽的任一参数只是沿一个坐标(流程)方向变化，而在垂直截面上没有任何变化。

显然，这和实际情况也是不相符的，但当级内通道弯曲变化不激烈，即曲率牛径较大时，可以认为是一元流动。

(3)蒸汽在级内的流动是绝热流动，即蒸汽流动的过程中与外界无热交换。

由于蒸汽流经一个级的时间很短暂，可近似认为正确。

考虑到即使用更复杂的理论来研究蒸汽在级内的流动，其结论与汽轮机真实的工作情况也不完全相符，而且推算也甚为麻烦，因此，上述的假设在用一些实验系数加以修正后，在工程实践中也证明是可行的。

汽轮机级工作原理汽轮机级的工作原理一、汽轮机的结构简介级：由一列静叶栅和一列动叶栅组成，完成蒸汽的热能转换成转子的机械能的最基本单元。

汽轮机1)单级：喷嘴,动叶。

2)多级：静子，由汽缸、隔板、静叶、轴承等组成。

转子：由主轴、叶轮、叶片、联轴器、盘车等组成。

二、蒸汽的冲动作用原理和反动作用原理（一）冲动作用原理。

冲动力：改变其速度的大小和方向则产生一冲动力或汽流改变流动方向对汽道产生一离心力，此力为冲动力。

此力的大小取决于单位时间内通过动叶通道的蒸汽质量及其速度的变化。

（二）反动作用原理。

反动力：因汽流膨胀产生一相反力（汽体压力变化），如火箭。

此力的大小取决于汽体压力的变化。

作用在动叶片上的里有：冲动力，反动力三、汽轮机级的类型和特点（一）汽轮机级的反动度1、定义：蒸汽在动叶栅中膨胀时的理想焓降Δh b和整个级的理想滞止焓降Δh*t 之比。

平均反动度：动叶平均直径截面上的理想焓降。

2、意义：衡量在动叶中膨胀的程度。

（二）汽轮机级的类型。

轴流式有以下几种：1、冲动级和发动机和反动级1）冲动级。

特点：蒸汽只在喷嘴叶栅中膨胀，在动叶栅中不膨胀而只改变其流动方向。

结构：动叶叶型对称弯曲。

做功能力大、效率低、不采用。

带反动度的冲动级：Ω=0.05~0.2。

特点：蒸汽的膨胀大部分在喷嘴叶栅中进行，只有一小部分在动叶栅中进行，作功能力比反动级大，效率比纯冲动级高。

2）反动级Ω=0.5特点：蒸汽在喷嘴和动叶中的膨胀程度相同。

结构：喷嘴和动叶采用的叶型相同。

2、压力级和速度级1）压力级：蒸汽的动能转换为转子的机械能的过程在级内只进行一次的级。

2）速度级：蒸汽的动能转换为转子的机械能的过程在级内进行一次以上的级。

如双列速度级。

3、调节级和非调节级1）调节级：通流面积能随负荷改变的级，如喷嘴调节的第一级。

2）非调节级：通流面积能不随负荷改变的级，可以全周进汽，也可以部分进汽。

蒸汽在动叶中的流动(一)反动度蒸汽在静止的喷嘴中从压力p0(当喷嘴进口蒸汽速度不为0时，则应为p0*)膨胀到出口压力p1,速度c1流向旋转的动叶栅。

多级汽轮机的工作原理解析多级汽轮机通常由高压汽缸、中压汽缸和低压汽缸组成，每个汽缸又包括一个转子和一个定子。

转子是旋转部件，由叶片组成；而定子则是固定部件，也由叶片构成。

这些转子和定子通过轴连接在一起，形成一个整体。

蒸汽则通过多级汽缸进行流动，每个级别都从前一个级别的出口进入，从后一个级别的进口流出。

首先，从锅炉中产生的高温高压蒸汽通过汽轮机的进口进入第一级高压汽缸。

在这个过程中，需要控制蒸汽流量和背压，以保证蒸汽的流量和质量在一定范围内。

接下来，高温高压蒸汽进入高压汽缸，与高压汽轮机转子上的高压叶片接触，通过热交换的方式，将蒸汽的高温高压能量转移到高压叶片上。

在这个过程中，蒸汽的能量被转化为旋转转子的动能，并带动转子旋转。

而后，蒸汽从高压汽缸的出口流出，进入中压汽缸。

在中压汽缸中，蒸汽再次与中压叶片接触，继续将其能量传递给中压叶片。

最后，蒸汽从中压汽缸出口进入低压汽缸。

在低压汽缸中，蒸汽再次与低压叶片接触，将其剩余能量转移到低压叶片上。

随着蒸汽从高压汽缸到低压汽缸的流动，蒸汽的压力和温度逐级降低，同时叶片的尺寸也逐级增大。

这是为了充分利用蒸汽的能量，提高汽轮机的能量转换效率。

整个过程中，每个级别的转子都被蒸汽的动能推动旋转。

同时，由于转子与定子之间存在差速，叶片上的蒸汽将承受一个向前方推动的力，这使得转子能够对流体进行机械能转换。

最后，经过多级汽缸的作用，蒸汽从低压汽缸出口排出，进入冷凝器进行冷凝，然后重新回到锅炉中进行循环。

多级汽轮机相对于单级汽轮机具有一些优点。

首先，多级汽轮机可以提高汽轮机的能量转换效率，减少能源的浪费。

其次，多级汽轮机可以更好地适应不同条件下的工作需求，提高汽轮机的运行稳定性和可靠性。

此外，多级汽轮机还可以降低风险，当一个级别发生故障时，其他级别仍然可以正常工作。

总结多级汽轮机是一种利用高温高压蒸汽驱动的动力装置，它通过多个级别的转子和定子进行工作。

蒸汽从高压汽缸到低压汽缸的过程中，逐级降低压力和温度，同时通过热交换和机械能转换，将蒸汽的能量转化为旋转转子的动能。