600MW沖動(dòng)式低壓缸設(shè)計(jì)書

1、汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)說明書 （低壓缸） 熱能與動(dòng)力工程5班 20103852 張安兵1引言1.1汽輪機(jī)簡介 汽輪機(jī)是以蒸汽為的旋轉(zhuǎn)式熱能動(dòng)力機(jī)械，與其他原動(dòng)機(jī)相比，它具有單機(jī)功率大、效率、運(yùn)行平穩(wěn)和使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。汽輪機(jī)的主要用途是作為發(fā)電用的原動(dòng)機(jī)。在使用化石燃料的現(xiàn)代常規(guī)火力發(fā)電廠、核電站及地?zé)岚l(fā)電站中，都采用汽輪機(jī)為動(dòng)力的汽輪發(fā)電機(jī)組。汽輪機(jī)的排汽或中間抽汽還可用來滿足生產(chǎn)和生活上的供熱需要。在生產(chǎn)過程中有余能、余熱的工廠企業(yè)中，還可以應(yīng)用各種類不同品位的熱能得以合理有效地利用。由于汽輪機(jī)能設(shè)計(jì)為變速運(yùn)行，所以還可用它直接驅(qū)動(dòng)各種從動(dòng)機(jī)械，如泵、風(fēng)機(jī)、高爐風(fēng)機(jī)、壓氣機(jī)和船舶的螺旋槳等。因此，

2、汽輪機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)中起著極其重要的作用。1.2 600mw汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)的意義電力生產(chǎn)量是衡量一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。電力工業(yè)為國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域和部門提供電能，它的發(fā)展直接影響著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度，因此，必須超前發(fā)展。裝機(jī)容量從1949年占世界第25位，到如今的世界前列。電力事業(yè)發(fā)展的宏偉目標(biāo)，要求汽輪機(jī)在容量和效率方面都要上一個(gè)新的臺(tái)階，在今后的一段時(shí)間內(nèi)，我國火電的主力機(jī)組將是300mw600mw亞臨界機(jī)組，同時(shí)要發(fā)展超臨界機(jī)組。1.3汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)要求：1）汽輪機(jī)為基本負(fù)荷兼調(diào)峰運(yùn)行2）汽輪機(jī)型式：反動(dòng)、一次中間再熱、凝汽式1.4設(shè)計(jì)原則根據(jù)以上設(shè)計(jì)要求，按給定的設(shè)計(jì)條件，選取

3、有關(guān)參數(shù)，確定汽輪機(jī)通流部分尺寸，力求獲得較高的汽輪機(jī)效率。汽輪機(jī)總體設(shè)計(jì)原則為在保證機(jī)組安全可靠的前提下，盡可能提高汽輪機(jī)的效率，降低能耗，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，即保證安全經(jīng)濟(jì)性。承擔(dān)基本負(fù)荷兼調(diào)峰的汽輪機(jī)，其運(yùn)行工況穩(wěn)定，年利用率高。設(shè)計(jì)中的計(jì)算采用電子表格來計(jì)算，繪圖采用手繪圖,計(jì)算表格和附圖統(tǒng)一見附錄。2 汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與型式的確定2.1汽輪機(jī)參數(shù)、功率、型式的確定2.1.1 汽輪機(jī)初終參數(shù)的確定常規(guī)超臨界機(jī)組的主蒸汽和再熱蒸汽溫度為538560，典型參數(shù)為24.2mpa/566/566，對(duì)應(yīng)的發(fā)電效率約為41%。參考汽輪機(jī)原理（中國電力出版社）p152表7-2石洞口二廠d4y454汽輪機(jī)和gb

4、/t-754-2007 發(fā)電用汽輪機(jī)參數(shù)系列選定參數(shù)如下：（1）主蒸汽及再熱蒸汽壓力、溫度主蒸汽壓力 24.2mpa主蒸汽溫度 566 再熱蒸汽汽壓力 3.703mpa 再熱蒸汽溫度 566 （2）汽輪機(jī)排汽參數(shù)汽輪機(jī)高壓缸排氣壓力 pa=4.114mpa 排氣溫度ta=306.8汽輪機(jī)中壓缸排氣壓力 pb=1.082mpa 排氣溫度tb=379.6汽輪機(jī)低壓缸排氣壓力 pc=5kpa 排氣溫度tc=32.92.1.2汽輪機(jī)設(shè)計(jì)功率的確定表1經(jīng)濟(jì)工況功率600mw銘牌功率（夏季）600mwvwo閥門全開工況648mw最大連續(xù)功率工況tmcr638.5mw2.1.3汽輪機(jī)型式的確定由設(shè)計(jì)任務(wù)書及

5、已經(jīng)選取的相關(guān)參數(shù)可確定汽輪機(jī)型式為：n600-24.2/565/565型、反動(dòng)式、一次中間再熱、水冷凝汽式、基本負(fù)荷兼調(diào)峰運(yùn)行汽輪機(jī)2.2 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)方式和回?zé)嵩贌嵝问酱_定我國電網(wǎng)調(diào)波為50hz，發(fā)電機(jī)最高轉(zhuǎn)速為3000rpm，故選取汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為：3000rpm(偏差為±3轉(zhuǎn))。轉(zhuǎn)速n=3000 r/min。電網(wǎng)中帶基本電荷的機(jī)組，可以采用噴嘴調(diào)節(jié)方式，也可以采用節(jié)流調(diào)節(jié)方式，電網(wǎng)中的調(diào)峰機(jī)組應(yīng)該采用噴嘴調(diào)節(jié)方式。噴嘴調(diào)節(jié)方式是為了發(fā)揮機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，且目前我國制造的汽輪機(jī)絕大多數(shù)都采用噴嘴調(diào)節(jié)方式，所以綜合考慮來說，我們選擇噴嘴調(diào)節(jié)方式。汽輪機(jī)機(jī)組熱力設(shè)計(jì)基本參數(shù)的選取表2項(xiàng)

6、目選取參數(shù)機(jī)組型號(hào)n60024.2/566/566機(jī)組型式一次中間再熱反動(dòng)式、水冷式基本負(fù)荷兼調(diào)峰汽輪機(jī)新汽壓力24.2mpa新汽溫度566排汽壓力0.005mpa額定功率600mw額定轉(zhuǎn)速3000rpm給水溫度280.9回?zé)峒?jí)數(shù)8級(jí)回?zé)幔?個(gè)高溫加熱器、1個(gè)除氧器、4個(gè)低溫加熱器再熱壓力3.703mpa再熱壓力損失0.329 mpa再熱溫度566給水回?zé)岬慕?jīng)濟(jì)性主要取決于給水的最終溫度和回?zé)峒?jí)數(shù)，給水溫度越高、回?zé)峒?jí)數(shù)越多，循環(huán)熱效率也越高。當(dāng)加熱級(jí)數(shù)一定時(shí)，給水溫度有一最佳值，加熱級(jí)數(shù)越多，最佳給水溫度越高。當(dāng)給水溫度一定時(shí)，隨著回?zé)峒?jí)數(shù)z的增加，附加冷源熱損失將減小，汽輪機(jī)內(nèi)效率相應(yīng)增高

7、。以做功能力法分析，有限級(jí)數(shù)的回?zé)峒訜幔诨責(zé)峒訜崞髦斜匾鹩袦夭畹膿Q熱，從而產(chǎn)生回?zé)徇^程的及相應(yīng)的附加冷源熱損失。但隨著級(jí)數(shù)z的增加，減小，不利于影響減弱。工程上級(jí)數(shù)z增加，汽輪機(jī)抽汽口與回?zé)峒訜崞髟黾訒?huì)使投資增加，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度考慮經(jīng)濟(jì)性提高與投資增加間的合理性，本設(shè)計(jì)選?。夯?zé)嵯到y(tǒng)有8級(jí)非調(diào)整抽汽，分別供給3臺(tái)高壓加熱器、1 臺(tái)除氧器和4臺(tái)低壓加熱器。其中第7、8號(hào)低壓加熱器為單殼體組合式加熱器，布置在凝汽器喉部，各加熱器的疏水逐級(jí)自流，不設(shè)疏水泵。最后一級(jí)高壓加熱器疏水至除氧器最后一級(jí)低壓加熱器疏水進(jìn)入凝汽器。采用雙背壓凝汽器以提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。2.3汽輪機(jī)熱力過程線擬定2.3.1各缸進(jìn)

8、排汽參數(shù)及壓損的確定（1）各缸進(jìn)排汽參數(shù)見下表： 表3項(xiàng)目壓力mpa溫度焓值kj/kg高壓缸進(jìn)汽24.2566.03395.9高壓缸排汽4.114306.82975.0中壓缸進(jìn)汽3.629566.03599.7中壓缸排汽1.082379.63218.9低壓缸進(jìn)汽1.039379.23218.8低壓缸排汽0.00532.92478.1（2）壓損的確定 主汽門調(diào)節(jié)閥中的節(jié)流損失p0=0.04* p0=0.04*24.2=0.968 mpa； 調(diào)節(jié)級(jí)前壓力p0=24.2-0.968=23.232 mpa 排汽管中的壓損pr=0.02*pc=0.03*4.198=0.127 mpa；pr=4.241-

9、0.127=4.114 mpa中間再熱及連通管壓損 pr=0.1*pr=0.0.4114 mpa； pr=4.114-0.4114=3.703 mpa 中壓、快速截止閥和調(diào)節(jié)閥壓損pr=0.02*pr=0.074 mpa（中壓調(diào)節(jié)閥全部打開）pr=3.629 mpa中低壓缸連通管中的損失pa=0.04*ps=0.04*1.082（中壓排汽壓力）=0.043mpa低壓缸進(jìn)氣壓力ps= 1.039mpa對(duì)于大容量機(jī)組可以忽略低壓缸排氣損失。 2.3.2各缸內(nèi)效率的估定及熱力過程線 對(duì)照國內(nèi)同類機(jī)組，估定各缸的內(nèi)效率：高壓缸88%；中壓缸91%；低壓缸89% 。熱力過程線請(qǐng)?jiān)斠姼戒洝? 回?zé)嵯到y(tǒng)初步

10、擬定3.1 相關(guān)參數(shù)確定3.1.1主蒸汽流量g0對(duì)一般的凝汽式汽輪機(jī)，其進(jìn)汽量可按下式估算： （t/h）m考慮回?zé)岢槠惯M(jìn)汽量增大的系數(shù)，它與回?zé)峒?jí)數(shù)、給水溫度、功率有關(guān)，結(jié)合一設(shè)計(jì)機(jī)組的相關(guān)參數(shù)，取m=1.4；考慮軸封漏汽、門桿漏汽所需的新汽量，一般2%d，這里取為2%d；h全機(jī)理想焓降（kj/kg）由h-s圖上查得各個(gè)點(diǎn)的參數(shù)，可得 （3395.92910.8+3599.7-3189.7+3218.8-2244.7）kj/kg （485.1+410+974.1)kj/kg 1869.2 kj/kg汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率，根據(jù)相關(guān)指標(biāo)取為: =90%機(jī)械效率，參照國內(nèi)同類型機(jī)組，可取為：=99%發(fā)

11、電機(jī)效率，參照國內(nèi)同類型機(jī)組，?。?99%代入公式計(jì)算得：d0= 1871.488 t/h3.1.2 除氧器、高、低加參數(shù)，凝汽器參數(shù)及加熱器溫升分配（1） 除氧器出口工作壓力和溫度的確定 由于本機(jī)組設(shè)計(jì)為中間再熱機(jī)組，一般采用高壓式除氧器，設(shè)計(jì)工況下，對(duì)該汽輪機(jī)取為1.06mpa，由此查得飽和水和飽和水蒸汽熱力性質(zhì)表，可求得： tcy=182。給水溫度與進(jìn)入汽輪機(jī)的參數(shù)和高壓加熱器的個(gè)數(shù)有關(guān)，由設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力為24.2mpa，參考同類型機(jī)組得：給水溫度為280。查得在5kpa的背壓下飽和水溫度為32.9,為計(jì)算方便，取給水溫度為280.9。（2） 凝汽器出口壓力和溫度 較大

12、容量汽輪機(jī)的排汽管都設(shè)計(jì)為具有一定的擴(kuò)壓能力，使排汽的余速動(dòng)能最大限度地轉(zhuǎn)化為壓力能，用以補(bǔ)償蒸汽在其中的壓力損失。良好情況下，可使排汽壓力與凝汽器出口壓力接近相等。由于本機(jī)組為600mw機(jī)組，蒸汽流量大，所以本機(jī)組的排汽初步設(shè)計(jì)為四排汽，但在實(shí)際計(jì)算過程中發(fā)現(xiàn)由于流量太大導(dǎo)致低壓缸最后幾級(jí)噴嘴和動(dòng)葉高度太大，于是改為六個(gè)低壓缸，為六排氣。凝汽器設(shè)計(jì)為雙殼體，為了提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性采用雙背壓、單流程，可在機(jī)組最大出力工況下長期進(jìn)行。參照同類機(jī)組，低壓凝汽器出口壓力pc低0.0049mpa，高壓凝汽器出口壓力0.0059mpa。由凝汽器出口壓力查飽和蒸汽熱力性質(zhì)表可得：當(dāng)=0.0049mpa時(shí)，=3

13、2.52,當(dāng)=0.0059mpa時(shí)，35.85。（3）高低加參數(shù)及加熱器溫升分配 給水回?zé)岬慕?jīng)濟(jì)性主要取決于給水的最終溫度和回?zé)峒?jí)數(shù)，給水溫度越高、回?zé)峒?jí)數(shù)越多，循環(huán)熱效率也越高。當(dāng)加熱級(jí)數(shù)一定時(shí)，給水溫度有一最佳值，加熱級(jí)數(shù)越多，最佳給水溫度越高。當(dāng)給水溫度一定時(shí)，隨著回?zé)峒?jí)數(shù)z的增加，附加冷源熱損失將減小，汽輪機(jī)內(nèi)效率相應(yīng)增高。以做功能力法分析，有限級(jí)數(shù)的回?zé)峒訜?，在回?zé)峒訜崞髦斜匾鹩袦夭畹膿Q熱，從而產(chǎn)生回?zé)徇^程的及相應(yīng)的附加冷源熱損失。但隨著級(jí)數(shù)z的增加，減小，不利于影響減弱。工程上級(jí)數(shù)z增加，汽輪機(jī)抽汽口與回?zé)峒訜崞髟黾訒?huì)使投資增加，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度考慮經(jīng)濟(jì)性提高與投資增加間的合理性，

14、本設(shè)計(jì)選?。夯?zé)嵯到y(tǒng)有8級(jí)非調(diào)整抽汽，分別供給3臺(tái)高壓加熱器、1臺(tái)除氧器和4臺(tái)低壓加熱器。其中第7、8號(hào)低壓加熱器為單殼體組合式加熱器，布置在凝汽器喉部，各加熱器的疏水逐級(jí)自流，不設(shè)疏水泵。最后一級(jí)高壓加熱器疏水至除氧器最后一級(jí)低壓加熱器疏水進(jìn)入凝汽器。加熱器溫升分配：加熱器和除氧器采用溫升分配（280.9-32.9）/8=313.1.3分級(jí)參數(shù)確定根據(jù)前面擬定熱力過程線，調(diào)節(jié)級(jí)按高壓缸理想焓降的20%且不超過100kj/kg的原則，高壓缸剩余9個(gè)壓力級(jí)按等焓降分配，中、低壓缸也按等焓降分配，熱力過程線近似為直線，參數(shù)如下表所示： 表4sphst調(diào)節(jié)級(jí)級(jí)前6.27823.232562.6調(diào)節(jié)級(jí)

15、級(jí)后6.29916.27997.02502.3高壓缸第1級(jí)級(jí)后6.30714.18335.990.008444480.1高壓缸第2級(jí)級(jí)后6.31612.28835.990.008444457.9高壓缸第3級(jí)級(jí)后6.32410.63835.990.008444435.9高壓缸第4級(jí)級(jí)后6.3339.15735.990.008444414.0高壓缸第5級(jí)級(jí)后6.3417.87235.990.008444392.3高壓缸第6級(jí)級(jí)后6.3506.72735.990.008444370.7高壓缸第7級(jí)級(jí)后6.3585.73935.990.008444349.3高壓缸第8級(jí)級(jí)后6.3674.86335.9

16、90.008444327.9高壓缸第9級(jí)級(jí)后6.3754.11435.990.008444306.8中壓缸第1級(jí)進(jìn)口參數(shù)7.3163.703566.0中壓缸第1級(jí)級(jí)后7.3243.06663.350.0075535.4中壓缸第2級(jí)級(jí)后7.3312.50163.350.0075504.7中壓缸第3級(jí)級(jí)后7.3392.07063.350.0075473.7中壓缸第4級(jí)級(jí)后7.3461.68363.350.0075442.6中壓缸第5級(jí)級(jí)后7.3541.35563.350.0075411.2中壓缸第6級(jí)級(jí)后7.3611.08263.350.0075379.6低壓缸第1級(jí)進(jìn)口參數(shù)7.3801.0393

17、79.2低壓缸第1級(jí)級(jí)后7.4860.567105.830.10629324.6低壓缸第2級(jí)級(jí)后7.5930.299105.830.10629269.7低壓缸第3級(jí)級(jí)后7.6990.151105.830.10629214.6低壓缸第4級(jí)級(jí)后7.8050.073105.830.10629158.9低壓缸第5級(jí)級(jí)后7.9110.034105.830.10629105.1低壓缸第6級(jí)級(jí)后8.0180.013105.830.1062950.9低壓缸第7級(jí)級(jí)后8.1240.005105.830.1062932.93.1.4 各抽汽參數(shù)確定（1）漏汽量的確定：漏汽包括門桿漏汽和軸封漏汽： 門桿漏汽估計(jì)為總

18、進(jìn)汽量的2%； 軸封漏汽有兩種情況：一種為最后一片軸封孔口處流速未達(dá)到臨界速度；另一種為出口處以及達(dá)到臨界速度。可根據(jù)相應(yīng)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的公式計(jì)算處漏汽量；總得漏汽量估計(jì)為總進(jìn)汽量得3%；抽汽量用抽汽系數(shù)i表示,根據(jù)回?zé)嵯到y(tǒng)中的抽汽流量可得各個(gè)段得抽汽系數(shù)各級(jí)抽氣份額的確定：根據(jù)熱平衡的計(jì)算：由每段抽出來的蒸汽量放出的熱量與給水給過加熱器所吸收的熱量相等列出熱平衡方程，可求得各級(jí)相應(yīng)的抽汽量,并參考同類型機(jī)組確定。（2）高低加參數(shù)及加熱器溫升分配理論計(jì)算指出，給水在各加熱器之間的焓增按等焓升分配原則，可得到最佳的經(jīng)濟(jì)效益。但計(jì)算表時(shí)，當(dāng)在10%20%的范圍內(nèi)偏離等焓分配原則時(shí)，對(duì)循環(huán)執(zhí)效率的影響很小

19、。但為了計(jì)算方便，本設(shè)計(jì)選取等溫升分配的規(guī)則，由于進(jìn)入低加組的溫度以及除氧器溫度和給水溫度均已知，故可以對(duì)高地價(jià)進(jìn)出水溫度進(jìn)行合理分配。本設(shè)計(jì)中，第一級(jí)低加進(jìn)口溫度為31，除氧器加熱溫升在30-40之間，因此設(shè)定除氧器進(jìn)口溫度為156.9，考慮到第一級(jí)低加抽氣為低壓缸末端，為了提高效率，可適當(dāng)增加第一級(jí)抽氣量。對(duì)于高加組，除氧器出口溫度為187.9，給水溫度為280.9，等溫升分配原則下，各段溫升均為31。根據(jù)初步擬定的熱力過程線和分級(jí)參數(shù)，初步估算回?zé)岢槠髁亢透骷訜崞鹘o水流量，如下表所示： 表5 序號(hào)1#高加2#高加3#高加除氧器5#低加6#低加7#低加8#低加給水進(jìn)口t249.9218.

20、9187.9156.9125.994.963.932.9給水出口t280.9249.9218.9187.9156.9125.994.963.9給水進(jìn)口p3.9672.2701.1980.5710.2390.0840.0240.005給水進(jìn)口焓1084.8938.4798.3662.2528.9397.6267.5137.8給水出口焓1240.81084.8938.4798.3662.2528.9397.6267.5給水出口p6.5013.9672.2701.1980.5710.2390.0840.024（3）各缸初末參數(shù)的確定gj3高壓加熱器其給水量為 高壓端軸封漏汽量漏入h2高加的軸封漏汽量

21、該加熱器熱平衡方程式為加熱器效率，取 =098該級(jí)回?zé)岢槠繛閔1高加熱平衡圖如下各缸初末參數(shù)的確定 表6抽汽t349.3306.8473.7379.6324.6214.6158.6105.1抽汽壓力p5.7394.1142.0701.0820.5670.1510.0730.034抽汽焓h3047.02975.03409.03218.93113.12901.42975.62694.0抽汽壓損%65656666抽汽疏水p5.3953.9081.9461.0280.5330.1420.0690.032抽汽疏水t268.8249.0211.0181.1154.3109.789.670.6抽汽疏水焓1

22、178.31080.5902.3768.1650.8460.1375.0295.4抽汽流量g159.42147.57116.73106.05105.38102.71102.64103.26抽汽系數(shù)0.08520.07890.06240.05670.05630.05490.05480.05523.1.5中間再熱機(jī)組勢(shì)力過程曲線的擬定pr=3%再熱進(jìn)氣pr'=3.703mpa新汽 p0= p0 4%ps=1.082mpa740.8kj/kgh3th3t'1354.3kj/kgh2t'h2tpc'h1th1t'ps=4.114mpaps=1.039mpa485

23、.1kj/kgpc=5kpa3.2 調(diào)節(jié)級(jí)設(shè)計(jì) 調(diào)節(jié)級(jí)型式及焓降確定 調(diào)節(jié)級(jí)的主要參數(shù)（1）調(diào)節(jié)級(jí)的選型 調(diào)節(jié)級(jí)有單列和雙列之分，取決于經(jīng)濟(jì)功率下調(diào)節(jié)級(jí)理想焓降的大小。由于本設(shè)計(jì)機(jī)組為高參數(shù)、大容量超臨界機(jī)組，并在電網(wǎng)中承擔(dān)基本負(fù)荷，要有盡量好的經(jīng)濟(jì)性，這種汽輪機(jī)的進(jìn)汽量或容積流量很大，經(jīng)前軸填充的漏氣量通常不超過總進(jìn)汽量的1%，且前幾個(gè)壓力級(jí)的葉片容易設(shè)計(jì)成具有較大的高度，在這種情況下，采用單列調(diào)節(jié)級(jí)是最合理的。雖然機(jī)組的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高，但提高了經(jīng)濟(jì)性，以及合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 （2）調(diào)節(jié)級(jí)焓降的選擇目前，國產(chǎn)大功率汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)（單列）的理想焓降約為：70100kj/kg，據(jù)此，本設(shè)計(jì)中

24、采用單列調(diào)節(jié)級(jí)，經(jīng)濟(jì)功率下的級(jí)調(diào)節(jié)級(jí)理想焓降取為：97.02kj/kg。調(diào)節(jié)級(jí)主要參數(shù)的選取 表6機(jī)組功率（mw）600噴嘴高度（mm）50動(dòng)葉高度（mm）60sin 11取為17°sin 22取為90°面積比1：600噴嘴葉型tc-1a動(dòng)葉葉型tp-1a理想熱焓97.023.3 調(diào)節(jié)級(jí)詳細(xì)計(jì)算3.3.1（1）最佳部分進(jìn)氣度的確定 由于可見，在其他參數(shù)不變的條件下，葉高與部分進(jìn)氣度e 成反比。葉高越小，葉高損失越大，但部分進(jìn)氣度越小。部分進(jìn)氣度損失可分為兩種：一種為鼓風(fēng)式、損失，另一種為斥汽損失。部分進(jìn)氣度e 越小，則鼓風(fēng)損失和斥汽損失越大，從而部分抵消了由于葉高增大二提高

25、的效率，為了使調(diào)節(jié)級(jí)獲得較高的效率，確定調(diào)節(jié)級(jí)的葉高和部分進(jìn)氣時(shí)須使h t與he 之和為最小。 經(jīng)分析可得e=0.95（2）速比、平均直徑的確定 現(xiàn)取適當(dāng)?shù)乃俣缺戎?，以保證調(diào)節(jié)級(jí)的效率。由于調(diào)節(jié)級(jí)都為部分進(jìn)氣，所以其最佳速度比要比全周進(jìn)氣的小，一般在額定工況下，單列級(jí) xa=0.40.45，或者更小。本設(shè)計(jì)中取小值，即：xa=0.40。平均直徑：調(diào)節(jié)級(jí)的平均直徑選取范圍為：對(duì)于高壓及超高壓以上機(jī)組（整體轉(zhuǎn)子），dm=9001100mm。對(duì)于單列調(diào)節(jié)級(jí)的焓降較大可取直徑的上限值。由于一個(gè)級(jí)的焓降、速比、平均直徑三者中只有兩個(gè)是獨(dú)立變量，故：平均高直徑由公式計(jì)算： 由此可計(jì)算得平均直徑dm=112

26、1.72mm （3）反動(dòng)度的確定參考汽輪機(jī)原理調(diào)節(jié)級(jí)反動(dòng)度取值范圍0.020.05，選取m=0.05。 （4）葉型的選擇當(dāng)調(diào)節(jié)級(jí)采用單列級(jí)時(shí)，其工作馬赫數(shù)大多在亞音速范圍內(nèi)，一般選用亞音速葉柵。單列級(jí)即使氣流出口速度超音速，但由于超音速葉柵的變工況特性較差，加工復(fù)雜，且亞音速葉柵可利用斜切部分膨脹得到超音速氣流。綜全考慮各種因素，本設(shè)計(jì)選用亞音速噴嘴葉柵，其型號(hào)為：tc-1a,有關(guān)參數(shù)為相對(duì)節(jié)距為0.740.90 ，進(jìn)氣角 =70°100°，出氣角=10°14°；動(dòng)葉柵選用型號(hào)tp-1a，有關(guān)參數(shù)為：進(jìn)氣角=18°23°，出氣角=16

27、°19°，相對(duì)節(jié)距=0.600.70。3.3.2（1）氣流出口角和的選擇 噴嘴和動(dòng)葉的進(jìn)氣出口角和的大小對(duì)級(jí)的通流能力、做功能力及級(jí)效率都有直接影響。在高壓級(jí)中，由于級(jí)的容積流量gv一般較小，為了端部損失，不應(yīng)使葉片高度太小，往往選取出口角較小的葉型，通常取=11°14° ；在汽輪機(jī)的中低壓部分容積流量較大，為了減緩葉片高度的急劇增大，往往選擇出口角較大的葉型，通常取=13°17°，但考慮到制造和維修，同一級(jí)中選取相同的葉型。（2）葉片數(shù)和葉片高度根據(jù)噴嘴葉型tc-1a，并根據(jù)安裝角，可根據(jù)葉柵氣動(dòng)特性曲線查得相對(duì)節(jié)距 =0.868m

28、m；由于級(jí)的平均直徑= 1852mm。所以片數(shù)，其中：。同理，動(dòng)葉則根據(jù)動(dòng)葉葉型tp-1a，動(dòng)葉片數(shù)也是用式計(jì)算。3.3.3調(diào)節(jié)級(jí)詳細(xì)計(jì)算(1)級(jí)的等熵滯止焓降 根據(jù)進(jìn)口參數(shù)和，查焓熵圖，而且由于調(diào)節(jié)級(jí)進(jìn)口氣流速度很小，所以近似地認(rèn)為=，=。 故 ht=97.02kj/kg，ht*=ht +0=97.02kj/kg hn= hn*=(1-m)×ht*=92.169kj/kg（2）調(diào)節(jié)級(jí)進(jìn)氣量g0 g0=d0-dv =1871.499t/h=519.86kg/s； 其中dv就是前面估算的總的漏氣量；（3）噴嘴出口速度c1t = 429.346m/s；=416.465m/s（4）噴嘴等熵

29、出口參數(shù)、。首先由=3395.9kj/kg求出噴嘴等熵出口焓值 =-=3298.88kj/kg；由h-s圖，從進(jìn)口狀態(tài)，等熵膨脹到 ，查得等熵出口比容=0.0180m3/kg求出出口壓力=17.161pa；（5）噴嘴出口角根據(jù)噴嘴葉型表選擇噴嘴，出汽角=12°（6）噴嘴實(shí)際出口焓 =- c12/2000= 3309.18 kj/kg（7）動(dòng)葉等熵出口參數(shù)， = 3304.329 kj/kg，查h-s得= 0.0178 m3/kg（8）噴嘴損失 = 5.447 kj/kg（9）噴嘴出口面積 = 0.023186m2（10）噴嘴高度= 33.3mm 為制造方便取ln=34mm（11）動(dòng)葉

30、高度由，：=1.5mm, = 0.5mm；參考汽輪機(jī)教材 葉高與蓋度之間的關(guān)系如表5所示：葉高與蓋度之間的關(guān)系（mm） 表7噴嘴高度50519091150150葉頂蓋度1.5222.52.53.5葉根蓋度0.5111.51.5直徑之差（db-db）11112= 0.036 m（12）求動(dòng)葉進(jìn)氣氣流相對(duì)速度和進(jìn)氣角 =246.85m/s, =20.53°（13）動(dòng)葉前蒸汽參數(shù) 由和查焓熵圖得到和17.16mpa6.291kj/(kg.k)0.0182（14）動(dòng)葉理想比焓降和動(dòng)葉理想比焓降 =4.851 kj/kg；（15）動(dòng)葉出口氣流相對(duì)速度 = 256.78m/s；= 244.52

31、m/s（16）動(dòng)葉損失 = 5.425 kj/kg（17）動(dòng)葉出口面積 = 0.03827 m2；因考慮葉頂漏氣，故=（18）動(dòng)葉出口氣流角約比小3°至6°，選=16°根據(jù)動(dòng)葉的進(jìn)出口氣流角和動(dòng)葉葉型表選取動(dòng)葉型為tp-1a（19）動(dòng)葉出口氣流絕對(duì)速度和出汽角 = 89.47kj/kg；= 48.88°（20）余速損失 = 4.002 kj/kg（21）輪周有效比焓降 = 82.146 kj/kg（22）級(jí)消耗的理想能量 = 93.028 kj/kg,其中為余速利用系數(shù)，對(duì)于調(diào)節(jié)級(jí)取=1（23）葉高損失 =3.947 kj/kg；a取1.6，這時(shí)不需要對(duì)

32、扇形損失做另外的計(jì)算。（24）葉輪摩擦損失 = 0.787 kj/kg；取為與相等，忽略漏汽（25）部分進(jìn)氣損失 = 1.87 kj/kg式中，由于一般不使用護(hù)罩，故=0；取0.0012；取0.15；噴嘴組數(shù)取為4。（26）隔板汽封損失和頁頂漏氣損失=0.4143；=0.42為隔板漏汽量，為通過本級(jí)的蒸汽流量。(27)不包括漏汽損失時(shí)的級(jí)的有效比焓降 75.542kj/kg(28)級(jí)的有效比焓降hihi=-74.71 kj/kg（29）級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率 = 0.803（30）級(jí)的內(nèi)功率=38838.7 kw（附表1）高壓缸調(diào)節(jié)級(jí)熱力計(jì)算匯總表序號(hào)計(jì)算項(xiàng)目符號(hào)單位來源或計(jì)算公式調(diào)節(jié)級(jí)備注噴嘴部分計(jì)

33、算1第一級(jí)的滯止理想焓降kj/kg 由參考資料查取97.022反動(dòng)度參照同類機(jī)組選取0.053噴嘴滯止理想比焓降kj/kg92.1694噴嘴理想出口氣流速度m/s429.3465噴嘴實(shí)際出口氣流速度m/s=×416.465這里取0.97噴嘴等比熵出口參數(shù)6噴嘴等比熵出口焓值kj/kg3298.887噴嘴等比熵出口壓力mpa根據(jù)出口焓值在h-s圖上查取17.1618噴嘴等比熵出口比容m3/kg根據(jù)出口焓值在h-s圖上查取0.01809噴嘴出口角°根據(jù)噴嘴選型,選取12sin=0.207910隔板漏汽量kg/s4.76zp為軸封齒數(shù), 為軸封流量系數(shù),取0.75, 為噴嘴出口理

34、想比容, 為軸封間隙面積11噴嘴進(jìn)口流量kg/s=-g519.86此處go為調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)葉出口流量12噴嘴出口面積231.86n為噴嘴流量系數(shù),這里取為0.9413假想速比選取0.4為保證級(jí)的性能良好相應(yīng)選取0.5114級(jí)的假想速度m/s440.5015級(jí)的圓周速度m/s176.216級(jí)的平均直徑mm1121.72由于與相差不大,計(jì)算中往往取二者相等17部分進(jìn)汽度e原則性試算選取0.95為了減少葉高損失,提高某些高壓級(jí)效率,原則性試算選取18噴嘴高度mm34這里部分進(jìn)汽度e取為1,為了設(shè)計(jì)制造方便,取噴嘴高度為整數(shù)值,即50mm19噴嘴損失kj/kg5.44720噴嘴出口比焓值kj/kg3309.

35、18速度三角形計(jì)算21動(dòng)葉進(jìn)口相對(duì)速度m/s246.85cos =0.978122動(dòng)葉進(jìn)口角°20.5323動(dòng)葉出口理想相對(duì)速度m/s265.7824動(dòng)葉出口相對(duì)速度m/s244.52動(dòng)葉速度系數(shù)根據(jù)汽輪機(jī)原理p15圖1-8選取為：0.9225動(dòng)葉出口角°選取162約比1 小3°6°, cos2=0.956326動(dòng)葉絕對(duì)出口速度m/s89.4727動(dòng)葉絕對(duì)出口角°48.88動(dòng)葉等比熵出口參數(shù)28動(dòng)葉等比熵出口焓值kj/kg根據(jù)動(dòng)葉出口狀態(tài)點(diǎn)在h-s圖上查取3282.729動(dòng)葉等比熵出口壓力mpa根據(jù)動(dòng)葉出口狀態(tài)點(diǎn)在h-s圖上查取16.27930

36、動(dòng)葉等比熵出口比容m3/kg根據(jù)動(dòng)葉出口狀態(tài)點(diǎn)在h-s圖上查取0.018831動(dòng)葉出口面積382.7,不考慮葉頂漏汽32動(dòng)葉高度近似取36t取1.5,r取0.5各項(xiàng)損失33動(dòng)葉損失kj/kg5.42534余速損失kj/kg4.00235輪周有效比焓降kj/kg82.14636級(jí)的理想可用能kj/kg93.028余速利用系數(shù) =137葉高損失kj/kg3.947a取1.6，這時(shí)不需對(duì)扇形損失作另外的計(jì)算39級(jí)的有效比焓降kj/kg75.54240隔板汽封漏汽損失kj/kg0.414341葉頂漏汽損失kj/kg0.42級(jí)的計(jì)算級(jí)內(nèi)各項(xiàng)損失之和kj/kg+5.56842級(jí)的有效比焓降kj/kghi=

37、-74.7143級(jí)相對(duì)內(nèi)效率0.80344級(jí)的內(nèi)功率kw38838.7=20.53（附圖1）速度三角形如下所示：=16=12=244.52c1=416.465c2=89.47=246.8u=176.2u=176.2注：=48.884非調(diào)節(jié)級(jí)設(shè)計(jì)及回?zé)嵯到y(tǒng)校正影響汽輪機(jī)機(jī)組效率的主要因素之一是流過該級(jí)的蒸汽容積流量的大小。而按這個(gè)大小可以將其分成三個(gè)不同的級(jí)段：高壓段，中壓段，低壓段；但是實(shí)際中，根據(jù)機(jī)組容量的大小這三個(gè)段可以同時(shí)出現(xiàn)，也有可能只出現(xiàn)其中的一部分。而且這三段的界線也不是絕對(duì)明顯的。 在熱力設(shè)計(jì)中，通流部分的通常采用以下三種流通部分形狀，由于本設(shè)計(jì)機(jī)組是基本負(fù)荷運(yùn)行的機(jī)組兼調(diào)峰運(yùn)行

38、，基于以上特點(diǎn)結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)，采用整段轉(zhuǎn)子，故本設(shè)計(jì)機(jī)組采用（a）圖所示的通流部分形狀（a) (b) (c)4.1非調(diào)節(jié)級(jí)的級(jí)數(shù)的確定4.1.1全機(jī)第一非調(diào)節(jié)級(jí)平均直徑的確定（1）全機(jī)第一非調(diào)節(jié)級(jí)平均直徑和全機(jī)末級(jí)平均直徑的確定通流部分各級(jí)直徑的選擇還要考慮使整個(gè)通流部分平滑變化，以便利用余速，使機(jī)組有較高的效率。其中第一非調(diào)節(jié)級(jí)直徑大小對(duì)通流部分的成型影響較大，由于調(diào)節(jié)級(jí)是部分進(jìn)氣，與第一非調(diào)節(jié)級(jí)不同，因此這兩級(jí)的不能相等，否則就不能保證第一非調(diào)節(jié)級(jí)進(jìn)氣均勻，一般兩個(gè)直徑之差不小于50-100mm。由于調(diào)節(jié)級(jí)平均直徑已確定，這里選取 =1.052m。（2）末級(jí)動(dòng)葉出口的連續(xù)方程，適當(dāng)變化后，得

39、： 2期望取90度，為全機(jī)總焓降1869.2kj/kg 余速損失系數(shù)。在0.0150.03之間，取0.02。排汽比容，查得大概為24.5868m3/kg。徑角比，根據(jù)機(jī)組容量大小選擇，取2.45。末級(jí)蒸汽流量，是新蒸汽量扣除各級(jí)回?zé)岢槠靠偤秃蟮臄?shù)值。939.728t/h對(duì)于關(guān)鍵直徑的擬定見表。汽輪機(jī)各關(guān)鍵平均直徑的擬定 表8級(jí)數(shù)調(diào)節(jié)級(jí)高第一非調(diào)高末級(jí)中一中末低一低末直徑（mm）1121105211341380146217002340（3）各缸非調(diào)節(jié)級(jí)級(jí)數(shù)的確定汽輪機(jī)非調(diào)節(jié)級(jí)的確定，可以采用圖解法。要確定非調(diào)節(jié)級(jí)通流部分平均直徑的變化規(guī)律。具體的做法就是在坐標(biāo)紙上，橫坐標(biāo)bd表示本汽缸第一和最

40、后一級(jí)之間的中心距離，bd的長度可以任意選擇，一般可以取25cm左右；縱坐標(biāo)一表示本缸第一級(jí)的平均直徑，表示本汽缸各級(jí)平均直徑。用一條逐漸上升的光滑曲線打a，c兩點(diǎn)連接起來，該曲線就表示本汽缸各級(jí)的平均直徑的變化規(guī)律。4.1.2各缸非調(diào)節(jié)級(jí)的確定 1）高壓缸1、高壓缸平均直徑的確定高壓缸各級(jí)平均直徑的擬定 表91234567891.0521.0721.0801.0901.0991.1081.1171.1271.1340.6440.6490.6510.6530.6550.6560.6570.6630.669=1098mm2、高壓缸非調(diào)節(jié)級(jí)級(jí)數(shù)的確定 級(jí)的理想焓降可用下式確定：=34.67 kj/

41、kg；=0.655 重?zé)嵯禂?shù)取0.07.參照同類機(jī)組，高壓缸非調(diào)節(jié)級(jí)為9級(jí)。3 、高壓缸各級(jí)焓降的分配 在求到級(jí)數(shù)z后，將bd分為z-1等分，在原假定的汽管平均直徑變化直線ac上讀出每級(jí)的平均直徑和速比，以直徑和速比為準(zhǔn)，分配焓降。并對(duì)焓降進(jìn)行修正。 高壓缸各級(jí)平均直徑的修正 表101234567891.0521.0741.0801.0901.0981.1081.1161.1271.1340.6440.6490.6510.6530.6550.6560.6570.6630.669根據(jù)以上高壓缸相關(guān)參數(shù)對(duì)高壓缸進(jìn)行焓降的分配： 高缸非調(diào)節(jié)級(jí)平均直徑及焓降分配 表11級(jí)號(hào)123456789級(jí)的平均直

42、徑1.0521.0741.0801.0901.0981.1081.1161.1271.134焓降32.9333.7933.9634.3834.6835.2035.6135.6635.46最后確定焓降35.835.835.935.536.436.535.636.036.41速比0.64406490.6510.6530.6550.6560.6570.6630.6692）中壓缸1、中壓缸平均直徑的確定 中壓缸各級(jí)平均直徑的擬定 表12級(jí)數(shù)123456直徑113411641209125413121380速比0.5340.5350.5420.5460.5520.556 = 1242mm2、中壓缸非調(diào)節(jié)級(jí)

43、級(jí)數(shù)的確定級(jí)的理想焓降可用下式確定：=64.31kj/kg； =0.544 重?zé)嵯禂?shù)取0.06.3、 中壓缸各級(jí)焓降的分配在求到級(jí)數(shù)z后，將bd分為z-1等分，在原假定的汽管平均直徑變化直線ac上讀出每級(jí)的平均直徑和速比，以直徑和速比為準(zhǔn)，分配焓降。并對(duì)焓降進(jìn)行修正中壓缸各級(jí)平均直徑的修正 表13級(jí)數(shù)123456直徑113411621210125313141380速比0.5340.5350.5420.5460.5520.556根據(jù)以上中壓缸相關(guān)參數(shù)對(duì)中壓缸進(jìn)行焓降的分配： 中壓缸非調(diào)節(jié)級(jí)焓降分配表 表14級(jí)號(hào)101112131415級(jí)的平均直徑113411621210125313141380焓

44、降55.6558.2161.5064.9969.9276.02最后確定焓降55.4558.6761.4664.4568.7871.293）低壓缸1、低壓缸平均直徑的確定 低壓缸各級(jí)平均直徑的擬定 表15級(jí)數(shù)ab1122334455cd直徑1700179018801980209022102340速比0.6000.6060.6150.6300.6400.6580.670 = 1998mm2、低壓缸非調(diào)節(jié)級(jí)級(jí)數(shù)的確定 級(jí)的理想焓降可用下式確定：=123.7kj/kg=0.631 重?zé)嵯禂?shù)取0.045.3 、低壓缸各級(jí)焓降的分配在求到級(jí)數(shù)z后，將bd分為z-1等分，在原假定的汽管平均直徑變化直線ac上

45、讀出每級(jí)的平均直徑和速比，以直徑和速比為準(zhǔn)，分配焓降。并對(duì)焓降進(jìn)行修正低壓缸各級(jí)平均直徑的修正 表16級(jí)號(hào)16171819202122直徑1700179018801980209022102340速比0.6000.6060.6150.6300.6400.6580.670 根據(jù)以上低壓缸相關(guān)參數(shù)對(duì)低壓缸進(jìn)行焓降的分配： 表17級(jí)號(hào)16171819202122級(jí)的平均直徑1700179018801980209022102340焓降99.06107.66115.31121.89131.60139.20150.52最后確定焓降120125132138147150156.4速比0.6000.6060.6150.6300.6400.6580.6704.2低壓缸非調(diào)節(jié)級(jí)熱力計(jì)算 低壓缸非調(diào)節(jié)級(jí)共七級(jí)，對(duì)其各個(gè)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，由分析可知：低壓缸的級(jí)內(nèi)損失主要是余速損失，通過計(jì)算各個(gè)損失得到低壓缸各級(jí)參數(shù)如下：序號(hào)計(jì)算項(xiàng)目符號(hào)單位來源公式12345671第一級(jí)的滯止理想焓降kj/kg由經(jīng)標(biāo)定后h-s圖上查得123.14 130.18 137.37 143.53 152.60 155.85 162.28 2平均反動(dòng)度參照同類機(jī)組選取0.50