资源预览内容
第1页 / 共77页
第2页 / 共77页
第3页 / 共77页
第4页 / 共77页
第5页 / 共77页
第6页 / 共77页
第7页 / 共77页
第8页 / 共77页
第9页 / 共77页
第10页 / 共77页
亲,该文档总共77页,到这儿已超出免费预览范围,如果喜欢就下载吧!
资源描述
电厂热力设备及运行 参考教材:汽轮机原理 第五章 汽轮机的运行 主要内容 n汽轮机的负荷特性 n配汽方式及其对定压运行机组变工况的影响 n滑压运行的安全性与经济性 n蒸汽参数变化对汽轮机运行的影响 第一节 汽轮机的负荷特性 定义: 无论是采用定压运行(进汽参数不变),还是采用滑压运行 (进汽压力变化),在外界负荷变化、汽轮机功率相应变化 时,各级前后蒸汽参数、级内蒸汽理想焓降、流量、效率和 功率,以及各部件的受力状态都相应发生变化,这种变化规 律叫做汽轮机的负荷特性。 研究意义: 对分析机组调节特性、选择运行方式、避开危险工况,保证 机组安全经济运行具有重要意义。 n级内压力与流量的关系 n级组压力与流量的关系 n各级的p0-G曲线 n压力与流量关系式的应用 n级的比焓降和反动度变化规律 n撞击损失 一、级内压力与流量的关系 n级内为临界工况 级内的喷嘴或动叶栅两者之一的流速达到或超过临界速度。 结论: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;不考 虑温度变化时,流量只与滞止初压或初压成正比。 n级内为亚临界工况 级内喷嘴和动叶出口汽流 速度均小于临界速度的工况。 忽略温度变化: 说明: (1)级内未达到临界时,通过级的流量不仅与初参 数有关,还与终参数有关; (2)流量偏离设计值越小,误差越小。 二、级组压力与流量的关系 n几个概念 级组:一些流量相等,通流面积不随工况而变化(或变化 程度相同)的依次串联排列的若干级的组合; 亚临界级组:级组各级的汽流速度均小于临界速度的级组 ; 临界工况级组:级组内至少有一列叶栅的出口速度达到或 超过临界速度; 级组临界压比:临界工况机组中某一级(一般是最末级) 的喷嘴或动叶)流速刚达到临界速度时,级组前后压比称 为。 n工况变化前后级组均为临界工况 结论: 级组为临界工况时,级组流量与级前压力成正比,与 级前绝对温度的平方根成反比;若不考虑温度变化, 则级组流量只与级组前压力成正比。 n工况变化前后级组均为亚临界工况 斯托陀拉实验级数无穷大 不考虑温度变化: 弗留格尔公式 给出了亚临界工况下,级组流量与压力的关系。 初压不变时:流量与背压为椭圆关系; 背压不变时:流量与初压为双曲线关系。 三、各级的p0-G曲线 凝汽式汽轮机末级p0-G关系 结论: 对于凝汽式汽轮机, 若所取级数较多时, 弗留格尔公式可用下 式近似: 四、压力与流量关系的应用 n应用条件 l工况变动前后通流面积不变; l级组内各级流量相同; l流过级组内各级蒸汽应是均质流; l弗留格尔公式适用于具有无穷多级的级组,但一般只要级数 多于4-5级就可以得到满意的结果。 n用于运行分析 l监视汽轮机通流部分运行是否正常; l可以推算不同流量(功率)时各级的级前压力、压差和比焓 降,从而计算出相应的功率、效率及零部件的受力情况,也 可以由压力推算出通过各级的流量。 五、级的比焓降和反动度变化规律 设计工况 变工况后 级的比焓降变化规律 凝汽式汽轮机 根据前面的讨论可知,当工况变动时,通过级的流量与级前压力成 正比,即 所以 上式表明,当工况变动时,凝汽式汽轮机各中间级前后压力比不变。这样, 代入式焓降表达式后,级的理想焓降不变。当然,级的速度比和级效率也不 变。 而级的内功率为: = BG 这就说明:在计算汽轮机各中间级的变动工况时,不需要逐级进行详细计算 ,只需求得各级前的压力,然后将热力过程曲线平移即可。而调节级和末级 的变动工况,则要进行详细计算。 结论: l凝汽式汽轮机初压、背压均与流量成正比的非调节级 ,流量变化时级的理想比焓降基本不变; l对凝汽式汽轮机的末级, 处,虽p0正比于 G,但背压pc不与G成正比,若pc不变,则流量增大 ,比焓降增大;反之,流量减小,比焓降减小; l对凝汽式汽轮机的末级, 处,虽p0与G的 关系为双曲线关系,流量下降时,比焓降减得稍慢。 背压式汽轮机 1、如果背压式汽轮机最后一级达临界,则各级前的压力与流量成正比。其 焓降、效率、反动度、功率的变化规律和凝汽式汽轮机各中间级一样。 2、但是,背压式汽轮机的末级一般不会达临界,其压力与流量的关系应按 弗留格尔公式进行计算 推导得: 上式表明,当背压不变时,背压式汽轮机各级前压力与流量的关系按双曲线 规律变化。离末级越远,越近于直线。 从图上分析: 1,对于背压式汽轮机的前几级,当工况偏离设计值不远时,级前压力与流量 的关系近于直 线; 2,当流量在设计值附近变化时,可认为各中间级焓降不变,或变化很小; 3,当流量变化较大时,各级焓降都要变化,并且最后一、二级变化最大。 总结: l采用喷嘴调节的凝汽式汽轮机,当流量改变时,比焓降的变 化主要发生在调节级和最后一级中;所有中间级在流量变化 时,比焓降近乎不变;但在低负荷时,中间级比焓降也会变 小。 l当流量增加时,调节级焓降减小,末级焓降增加,各中间级 焓降近乎不变; l当流量减小时,调节级焓降增大,末级焓降减小,各中间级 焓降近乎不变; l背压式汽轮机除调节级比焓降变化外,最后几级的比焓降也 发生变化,负荷变化越大,则受影响的级数越多。 级的反动度变化规律 l固定转速汽轮机反动度变化主要由级的比焓降变 化引起; l级的比焓降减小,即速比xa增大时,反动度增大 ;级的比焓降增大,即速比xa减小时,反动度减 小; l设计反动度较小的级,比焓降变化时,反动度变 化较大;反之,变化较小;反动级的反动度基本 不变; l凝汽式汽轮机末级(临界工况),流量不变,pc 降低,反动度增大;pc 升高,反动度减小。 n撞击损失 设计工况下,汽流进入动叶栅相对运动方向角与动叶几何进 口角应一致; 变工况时,当比焓降变化,二者不再一致,使汽流进入动叶 的相对运动方向改变,从而使动叶附面层厚度改变,叶型 损失增加,这一增加损失称为撞击损失。 近似公式: 六、撞击损失 撞击损失的形成图 (a)比焓降减小;(b)比焓降增大 第二节 配汽方式及其对定压运行机 组变工况的影响 n配汽方式概述 n节流配汽 n喷嘴配汽 n调节级压力与流量关系 n配汽方式对定压运行机组变工况的影响 n轴向推力的变化规律 一、配汽(调节)方式概述 n配汽机构:汽轮机通流部分是按经济功率设计 的,设计中,外界负荷不断改变,为保证机组 出力与用户所需功率相适应,需利用配汽机构 改变机组的出力; n配汽方式:根据改变对象(流量或理想比焓降 )不同,配汽方式有节流配汽、喷嘴配汽、旁 通配汽等。 二、节流配汽(调节) 1、节流调节定义:所有进入汽轮机的蒸汽都经过一个 或几个同时启闭的调节汽门,然后流向第一级喷嘴。 优点:与喷嘴配汽相比,没有调节级,结构比较简单, 制造成本较低;定压运行流量变化时,各级温度变化 较小,对负荷变化适应性较好。 缺点:低负荷时调节汽门中节流损失较大,使扣除进汽 机构节流损失后的理想比焓降较小较多。 2、节流调节热力过程线 3、节流调节的效率 蒸汽经节流之后,焓值不变压力降低( 降到 ),节流后的内效率为: 式中, 通流部分的相对内效率; 调节阀的节流效率,为部分开启和全 开时理想焓降之比。 三、喷嘴配汽(调节) 1、定义: 这是一种应用最广泛的调节方式。每一个调节阀控制 一组喷嘴组。中小型机组一般有47个调节阀,大型机组一 般有46个调节阀。当汽轮机负荷改变时,依次开启或关闭 调节汽门,以调节进汽量。 优点:这种调节方式中,部分负荷时只有一组喷嘴的 蒸汽受到节流作用,节流损失小,效率较高。 缺点:定压运行时调节级汽室及各高压级在变工况下 温度变化都较大,从而引起较大的热应力。 2、喷嘴调节热力过程线 3、调节级的内效率: 根据热力过程曲线,有: 热平衡: 混合后的焓值: 四、调节级压力与流量关系 简化的调节级的压力与流量关系 1、级后温度的影响 2、反动度的影响 3、调节汽门重叠度的影响 4、主/调节汽门节流损失的影响 五、配汽方式对定压运行级组变工况的影响 n定压运行 通过改变主蒸汽流量来适应外界负荷变化的运 行方式。在该方式下,在汽轮机负荷变化范围 内, 主蒸汽压力和温度参数都保持额定值,不 予改变。 n定压运行调节方式 l节流调节 l喷嘴调节 l节流-喷嘴混合调节 六、轴向推力的变化规律 n冲动式汽轮机 l凝汽式汽轮机 (1)节流配汽凝汽式:除了最末一、二级外,各级焓降和反动 度近似不变,可导出轴向推力与功率(流量)成正比;但最 末一、二级焓降和反动度要变化,但对总推力影响不大。因 此,最大轴向推力发生在最大功率时; (2)喷嘴配汽凝汽式:在工况变动时,压力级焓降和反动度近 似不变,可导出轴向推力与功率(流量)成正比;而调节级 的轴向推力变化复杂,但对总的轴向推力影响不大。因此, 最大轴向推力发生在最大功率时。 l背压式汽轮机 (1)调节级的轴向推力变化同上; (2)压力级的轴向推力不与流量成正比,最大轴向推 力发生在中间负荷。 n反动式汽轮机 对于反动式汽轮机,由于设计反动度大,因此变化小。轴向推 力只与动叶前后压力差成正比,最大轴向推力发生在最大功 率时。 结论: (1)汽轮机轴向推力变工况计算相当复杂,难以计算准确。 (2)在实际运行中,常用测量推力轴承工作瓦块温升的方法监 视轴向推力的变化。 七、蒸汽量调节方式的比较和选择 1、调节方式的选择: (1)承担基本负荷的机组:要求效率高,多采用节流调节和单列级作调 节级的喷嘴调节方式; (2)承担尖峰负荷的机组:要求负荷适应性好,当工况变动时效率 变化不大,常选用双列级作调节级的喷嘴调节方式。 (3)背压机:采用喷嘴调节方式。 2、调节级焓降大小的选用:调节级焓降大小对机组经济性影响很大: 设计工况下,调节级焓降大( ),流量减小时焓降变化( )小; 设计工况下,调节级焓降小( ),流量减小时焓降变化( )大; * 承担基本负荷的机组,运行时,负荷变化不大,则调节级焓降应取小些, 以求较高的效率; * 承担尖峰负荷的机组,运行时,负荷变化大,则调节级焓降应取大些(双 列级),使之在工况变动时,调节级焓降变化不大,效率变化不大。 第三节 滑压运行的经济性与安全性 n火电机组的调峰运行方式 n滑压运行方式 n机组滑压运行的热经济性 n滑压运行机组的安全性与灵活性 一、火电机组的调峰运行方式 n两班制运行调峰方式 晚上负荷低时停机,第二天早上,负荷升高时,开起来的运行方式。 n少汽(无汽)空负荷运行调峰方式 火电电机组组 运行调调峰时时,有时时需极低负负荷或空负负荷运行,机组组空负负荷运 行时时,其发电发电 机作为电动为电动 机或调调相 机运行,对电对电 网运行稳稳定性或 经济经济 性有利。该该工况下不能长时间长时间 运行,n50% 负负荷时时,叶轮产轮产 生摩擦损损失产产生的热热量即可使机组组低压压端过热过热 。这这个热热量在低负负荷 时时无法被蒸汽所带带走,将使机组组排汽部分产产生不
网站客服QQ:2055934822
金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号