汽轮机变工况特性

第八节 汽轮机的工况因与热电联产汽轮机一、凝汽式汽轮机工况图汽轮发电机组的功率与汽耗量问的关系曲线称汽轮发电机组的工况图，也称汽耗线。

1．节流配汽凝汽式汽轮机工况图实践表明，蒸汽流量在设计值的30％ 100％范围内变化时，节流配汽凝汽式汽轮机的蒸汽流量D 与电功率el p 之间的关系如图3.8.l(a)所示，用一根直线表示，误差不超过1％。

虚线部分为小功率区域，无实际意义。

汽耗特性方程可表示为：el nl p d D D 1+= （3.8.1） 式中，nl D 是汽轮发电机组的空载汽耗，即汽轮发电机组保持空转时，为克服机械损失所消耗的蒸汽量。

nl D 一般是设计流量的3％ l0％。

机组容量越大，nl D 所占百分比越小。

1d 是汽耗微增率，是图中直线D 的斜率，表示每增加单位功率所需增加的汽耗量。

初终参数相同的同类型机组并列运行时，应让1d 较小的机组多带负荷，才能使总的汽耗量最小，这是因为机组己在运行，空载汽耗已不可避免，多带负荷所增加的汽耗量，由式 （3.8.1）可见，与汽耗微增率1d 成正比。

对节流配汽凝汽式汽轮机进行变工况核算，可得各种功率下的汽耗量D 、汽耗率d 及相对电效率el η，它们与el p 的关系曲线都画在图3.8.l （a ）中。

2．喷嘴配汽凝汽式汽轮机工况图图3.8.1（b ）所示为某喷嘴配汽凝汽式汽轮机的汽耗量D 、汽耗率d 、相对电效率el η与电功率el p 的关系阳线。

在el p 等于经济功率e el p )(时，el η最高，如点a 所示。

这时前三个调节汽门刚全开，节流损失最小，因此相应的汽耗率d 最小，蒸汽流量D 处在波浪线低谷点J 。

点b 与点c 表示前两个或第一个调节汽门全开，节流损失很小，el η较高，a ，b 之间，b ，c 之间，点a 之右侧，都相应有一个调节汽门部分开启，节流损失较大，故效率el η较低。

因此D 、el η、d 三根曲线都呈波浪形。

第三章汽轮机的变⼯况特性-第⼆节级与级组的变⼯况特性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。

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。

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。