第一章 汽轮机级的工作原理-第五节 级内损失和级的相对内效率
第五节 级内损失和级的相对内效率
一、级内损失
除前面讨论的级内轮周损失即喷嘴损失n h δ、动叶损失b h δ和余速损失2c h δ之外，级内还有叶高损失l h δ、扇形损失h θδ、叶轮摩擦损失f h δ、部分进汽损失
e h δ、漏汽损失h δδ和湿汽损失x h δ。
必须指出，并非各级都同时存在以上各项损失，如全周进汽的级中就没有部分进汽损失；采用转鼓的反动式汽轮机就不考虑叶轮摩擦损失；在过热蒸汽区域工作的级就没有湿汽损失；采用扭叶片的级就不存在扇形损失。
本节所讨论的各项级内损失，目前尚难以完全用分析法计算，多数是采用在静态和动态试验的基础上建立的经验公式计算。随试验条件的不同，计算损失的公式也不同。下面主要介绍国内计算级内损失的常用公式。 1．叶高损失l h δ
叶高损失又称为端部损失，其产生的物理原因及影响因素在上节已经分析过。它实质上是属于喷嘴和动叶的流动损失。工程上为了方便．把它单独分出来计算。
叶高损失l h δ主要决定于叶高l 。当叶片高度很高时，l h δ可以忽略不计。叶高必须大于相对极限高度，否则l h δ将急剧增加。叶高损失常用下列半经验公式计算：
l h δ=u a
h l ? （1.5.1）
式中 a ——试验系数，单列级a =1.2（未包括扇形损失）或a =1.6（包括扇
形损失），双列级a =2；
u h ?——不包括叶高损失的轮周有效比焓降，即u h ?=0
t
h ?—n h δ—b h δ—
2c h δ，/kJ kg ；
l ——叶栅高度，单列级为喷嘴高度，双列级为各列叶栅的平均高度，
mm 。
叶高损失也可以用以下半经验公式计算： l ξ=
2
1a
n
a x l （1.5.2）
即 l h δ= l ξ0E （1.5.3） 式中 1a ——试验系数，单列级1a =9.9，双列级1a =27.6； n l ——喷嘴高度，mm 。 2．扇形损失h θδ
汽轮机级中实际应用的是环列叶栅，如图1．5．1(a)所示。它与图1．5．1(b)的平面直叶栅相比，有两个特点： 一是叶栅的相对节距t =/t b 不是常数而是从内径向外径成正比例增加的．这样除了平均直径截面处的相对节距为最佳值外，其它各圆周截面的相对节距必然偏离最佳值。因此这些截面的叶型损失系数p ξ都大于最小值，这就带来了一项额外的流动损失；二是空气动力学上的特点，叶栅出口汽流在轴向间隙中存在着压力梯度，即由内径向外径静压力逐渐增加，所以会产生径向流动损失。所有这些就构成了扇形损失。
计算扇形损失的半经验公式为
θξ= 2
b b l 0.7d ?? ?
??
(1．5．4)
即 h θδ=θξ0E (1．5．
5)
从式(1．5．4)可见，扇形损失与径高比θ＝/b b d l 有关。θ短小，θξ越大，如θ＝l0时，θξ=0．007，θ＝3时，θξ＝0．078，两者相差约11倍。一般当θ＞8~12时，采用等截面直叶片，虽然存在着扇形损失，但加工方便；当θ＜8~12时，为适应汽流参数沿叶高的变化，采用扭叶片，虽然加工复杂，但避免了扇形损失；当θ很大时，由式(1．5．4)可见，θξ很小，故可忽确不计。 3．叶轮摩擦损失f h δ
叶轮摩擦损失，简称摩擦损失，是由两部分组成的：
(1)叶轮两侧及围带表而的粗糙度引起的摩擦损失 当叶轮在充满蒸汽的汽室内转动时由于蒸汽的粘性和旋转表面的粗糙度，粘附在叶轮两侧及外缘表面的蒸汽微团被叶轮带着转动，其圆周速度与叶轮表而相应点的圆周速度大致相等，紧贴在汽缸壁或隔板表面的蒸汽微团的圆周速度为零(见图1．5．2)。由叶轮表面至汽缸壁的间距上蒸汽微团的圆周速度是不同的，即存在着速度梯度、因此造成了蒸汽微团之间和蒸汽与壁面之间的摩擦。为了克服摩擦和带动蒸汽质点运动．必然要消耗一部分轮周功。
(2)子午面内的涡流运动引起的损失 紧靠叶轮表面的蒸汽微团随叶轮一起转动，受到离心力的作用，产生向外的径向流动。而靠近汽缸壁或隔板表面的蒸汽微团由于速度小，受到的离心力也小，自然地向中心移动以填补叶轮处径向外流的蒸汽，于是叶轮两侧的子午面内便形成了蒸汽的涡流运动(图1．5．2)。涡流本身要消耗一部分轮周功，而且还使摩擦阻力增加。
叶轮摩擦损失通常由实验确定，一般也可采用斯托多拉经验公式计算：
f p ?=3
211100m u K d v ?? ???
（1.5.6）
式中 f p ?——叶轮摩擦损失所消耗的功率，
kw ；
1K ——经验系数，一般取1K ＝1．0~1．3； m d ——级的平均直径， m;
v ——汽室中蒸汽的平均比容，3/m kg 。
如果用比焓差表示叶轮摩擦损失，则 f h δ=
f p G
? （1.5.7）
叶轮摩擦损失也可以用损失系数来表示，即 f ξ=
f
f t
h p E P δ?= （1.5.8）
式中 t P 为级的理想功率，它可以近似地表示为
t P
=0011sin t n m n t t G h e d l c h v μπα?= （1.5.9） 则 f ξ
=
3
f p K
p
?≈（1.5.10）
式中，e 为部分进汽度、κ为试验系数，在光叶轮外缘雷诺数R e ＞710时，取K =310-。
从式(1．5．6)和式(1．5．7)容易看出，叶轮摩擦损失f h δ与级的容积流量
G v
成反比。汽轮机的高压段G v 较小，f h δf 较大。大型机组低压级的G v 很大，
f h δ很小，甚至可以忽略不计。另外从式(1．5．10)可知，f ξ与速比a x 的三次方
成正比，表明当a x 增加时，f ξ急剧增大。 4．部分进汽损失e h δ
小汽轮机高压级容积流量G v 较小，为了保证喷嘴高度不小于极限相对高度(如窄叶片高度为12一15m m)，喷嘴叶栅就不能像动叶栅那样整圈布置，而只是占据部分圆周，这种布置称为部分进汽。此外，调节级由于配汽方式的需要通常采用部分进汽。常用装有喷嘴的弧段长度n n z t （n z 为喷嘴片数）与整个圆周长
度m d π的比值e 来表示部分进汽的程度，称为部分进汽度，即
e =
n n
m
z l d π （1.5.11）
由于部分进汽而带来的能量损失称为部分进汽损失，它是由鼓风损失和斥汽损失组成的：
1) 鼓风损失发生在不装喷嘴的弧段内。当部分进汽时，动叶通道不是连续地通过工作蒸汽。当旋转着的动叶通过无喷嘴的“死区”弧段时，动叶片就像鼓风机一样，将“死区”中基本处于静止状态的蒸汽由一侧鼓到另一侧，因此要消耗一部分轮周功；同时动叶两侧与充满在轴向间隙中的不工作蒸汽产生摩擦，从而带来了摩擦损失，在数值上比前者还大。
可见，部分进汽度越小，鼓风损失越
大。为了减少鼓风损失，除合理选择部分进汽度外，还经常采用护罩，把“死区”内的动叶罩住，如图1．5．3所示，这样可减少鼓动蒸汽量，使鼓风损失减小。 鼓风损失可用下列经验公式计算：
w ξ=3
1(1)2c e
a
e B e x e --
（1.5.12）
式中 c e ——装有护罩的弧段长度与整个圆周长度之比；
e B ——与级的类型有关的系数，对单列级e B ＝0．1~0．2
，一
般取0．15，对复速级e B ＝0．4~0．7，—般取0．55。
2＞斥汽损失与鼓风损失相反，它发生在装有喷嘴的工作弧段内。当动叶栅经过无喷嘴的弧段时，对应的汽道b(图1．5．4)内被汽室a 中的呆滞蒸汽所充满。当动叶进入工作弧段
时，除嘴中射出的高速汽流首先必须把汽道中的呆滞蒸汽推出去，并使之加速，从而消耗了工作蒸汽的一部分动能。此外．由于叶轮高速旋转的作用，在喷嘴组出口端A 处，喷嘴叶栅与动叶叶栅之间的间隙中将产生漏汽，引起损失；而在喷嘴组的进入端B 处却相反，将产生抽汽，将一部分呆滞蒸汽吸入动叶汽道。干扰了主汽流，也会引起损失。这些损失构成了斥汽损失，又因为它是喷嘴弧段两端处的损失，故又称为弧端损失。
由于动叶每经过一组喷嘴弧段时就要发生—次斥汽损失，所以在相同部分进汽度下。喷嘴沿圆周分布的组数越多，斥汽损失就越大。为了减少斥汽损失，应尽量减少喷嘴组数。
斥汽损失的大小可用下列经验公式计算： s ξ=1n e
a n
s C x e d （1.5.13）
式中 n s ——喷嘴组数，若两组喷嘴间只相隔一个喷嘴节距，则可作为一组； n d ——喷嘴的平均直径，m;
e C ——与级的类型有关的系数，单列级的e C =0．01 0．0l5，一般取0．0l
2， 复速级的e C =0．0l 2 0．018，—般取0．0l 6。
5．漏汽损失h δδ
由于冲动级和反动级的结构不同，级内漏汽量的大小和漏汽对级效率的影响也不同，故有必要分开讨论两种级的漏汽问题。
对于冲动级，隔板前后存在着较大的压差，而隔板和转轴之间又存在着间隙，因此必定有一部分蒸汽p G ?，从隔板前通过间隙漏到隔板与本级叶轮之间的汽室内(图l ．5．5，a)。由于这部分蒸汽不通过喷嘴，所以不参加作功，因而形成了隔板漏汽损失。此外，漏进这一汽室内的蒸汽还有可能通过喷嘴和动叶根部之
间的间隙流入动叶。由于这些漏汽不是以正确方向进入动叶的，因此不但不作功，反而扰乱了动叶中的主汽流，造成损失。为了避免隔板漏汽混入动叶中干扰主汽流，一方面在叶轮上开设平衡孔，使隔板漏汽经过平衡孔流到级后，另一方面在动叶根部设置汽封片加以阻挡，并在设计时选取合理的反动度，尽量使动叶根部不出现吸汽或漏汽现象。
在动叶顶部，为了避免转子和汽缸之间的相对膨胀及转子发生振动时产生碰撞，在动叶顶部与隔板和持环之间应有一定的轴向间隙z δ和径向间隙r δ (图1．5．6)。即使是冲动级，动叶顶部也有较大的反动度，即叶顶前后有较大的压差，这样势必造成从喷嘴出来的一部分蒸汽t G ?不通过动叶汽道，而由动叶顶部间隙漏到级后(图1．5．5，a)。由于这部分蒸汽未参加作功，因而构成了叶顶漏汽损失。
由于漏汽量正比于间隙面积和间隙两侧的压差，故减少漏汽损失应从减小间隙面积和两侧压差这两方而着手。实践证明，采用高低齿汽封，可同时满足这两个要求。因为高低齿汽封的间隙可以做得很小，而且汽流每通过一个齿就发生一次节流作用，使压力降低一次，故每个齿只承担整个压差的一小部分，如图1．5．5(b)所示。
由于每个汽封齿中蒸汽的流动情况都大致与蒸汽在渐缩喷嘴中的流动相似，所以漏汽量可以参照喷嘴流量公式计算。
（1)隔板漏汽损失p h δ 根据上述，隔板漏汽量p G ?，为 p G ?
＝
11p p p
p p
t
A c A v μμ= （1.5.16）
式中 p z ——汽封齿数，若为平齿，则应修正(方法见第二章)
p μ——汽封流量系数，一般取p μ＝0．7~0．8(见第二章)
p A ——汽封间隙面积，p
A =p p d πδ，其中p δ为汽封间隙，p d 为汽封齿的
平均直径，2m 。
所以，1kg 蒸汽引起的隔板漏汽损失p h δ为
p h δ=
'p i G h G
?? （1.5.17）
或 p h δ
=
'i A h （1.5.17a ）
式中 i h '?——不含漏汽损失时级的有效比焓降，i h '?＝0
t h ?—n h δ—b h δ—l h δ—
h θδ——2c h δ。
(2)动叶顶部的漏汽损失t h δ 叶项漏汽量t G ?为 t G ?
=
2t t t
t
A C v μ=
（1.5.18）
或 t G ?
=
n
0.6n δ≈ （1.5.19）
式中 t μ——动叶顶部间隙的流量系数。一般取/t n μμ=0．6(n μ为喷嘴流量系数)；
t Ω——动叶顶部的反动度；
t δ——动叶顶部的当量间隙，对于围带上同时装有轴向汽封和径向汽封
的结构(如图1．5．6所示)，t δ
其中z δ为开式轴向
间隙，r δ为径向间隙，r z 为叶顶径向汽封齿数。
这样，动叶顶部的漏汽损失t h δ为 t h δ=
't i G h G
?? （1.5.20）
动叶顶部的漏汽损失，也可以用下列经验公式计算： t h δ=
121
'sin z t i h μδψμα? （1.5.21）
式中 z δ——叶顶轴向间隙z δ与动叶高度b l 之比，即z δ=z δ/b l ； t ψ——与m Ω和b d /b l 有关的经验系数，从图1.5.7上查得；
1μ——与z δ和围带边厚度s ?有关的经验系数，可从图1.5.8上查得； 2μ——与z δ和速比u /a c 有关的经验系数，可从图1.5.9上查得； 1a ——喷嘴出口汽流角。
级的总漏气损失为 h δδ=p h δ+t h δ
对于反动级来说，根据它的基本结构(图1．5．10)和工作原理不难分析，其漏汽损失比冲动级大，这是因为：
1) 内径汽封的漏汽量比冲动级的隔扳漏汽量大，这主要是因为内径汽封直
径比隔板汽封直径大，而汽封齿数又比较少。 2) 动叶前后的压差较大，所以叶顶漏汽量相当可观。 反动级叶顶漏汽损失常用下列经验公式计算： t h δ= 1.4
01.72
r
b
E l δ （1.5.22）
为了减少漏汽损失，应尽量减小径向间隙r δ和p δ，但汽轮机在启动等情况下，
静止部分和转动部分受热不均，温差较大，为避免两者摩擦，r δ和p δ又不能过小。因此采用径向和轴向汽封结构，以减少漏汽。对于较长的扭叶片级，在无围带的情况下，往往将动叶顶部削薄，缩短动叶与汽缸(或隔板套)的间隙，从而达到封汽的作用。此外，还应尽量设法减小叶顶反动度，使动叶项部前后压差不致过大。
6．湿汽损失x h δ
饱和蒸汽汽轮机的各级和普通凝汽式汽轮机的最后几级都工作于湿蒸汽区。由于有水分存在、干蒸汽的工作也将受到一定的影响，这种影响主要表现为一种能量损失，这就是所谓的湿汽损失。产生湿汽损失的原因，有以下几个方面：
1）前面曾经讨论过湿蒸汽的过饱和现象对喷嘴通流能力的影响。这种过饱和现象对级的能量转换所产生的影响表现为理想比焓降的减少，如图l.5.ll 所示。由于过饱和现象的存在，蒸汽进入湿蒸汽区暂时仍按过热蒸汽的规律膨胀，即定熵指数κ仍等于1.3，而不等于
1．135，用n h ?＝1
1
00011p RT p κκκκ-??????- ???-??
????
计
算可知，κ＝1．3的等压线如图中的虚线A B '所示，而κ=1．135的等压线如实线A B 所示，显然，线段B B '就代表着过饱和损失h δ'，即h δ'＝h δ—h δ'。过饱和损失在p-v 图上也能清晰地表示出来，如图1．5．12中的阴影面积所示。
2)一般来说，湿蒸汽在膨胀过程中析出的水殊，尤其是聚集在喷嘴出汽边的水膜经汽流粉碎后所形成的较大颗粒的水珠，其速度总比蒸汽的速度低得多。这样，在汽水两相流动中，低速的水珠被高速的蒸汽挟带着流动，
从而消耗了汽流
的—部分动能，称之为挟带损失。
3)在汽流的挟带下，水珠的速度虽有提高，但仍小于汽相的速度。水珠出喷嘴的速度1x c 只有蒸汽速度1c 的10％ 13％左右，而圆周速度u 一样，使水珠进动叶的方向角1x β远大于1β (图1．5．13)，偏离动叶入口方向的水珠撞击在动叶进口处的背孤上，产生了阻止叶轮旋转的制动作用，克服它就要消耗一部分有用功，称之为制动损失。
4)从动叶出来的水珠的相对速度2x w 要比蒸汽速度2w 低得多，而圆周速度u 是一样的，使2x c 远大于2c (图1．5．13)，当蒸汽按正确方向进入下一级喷嘴时，水珠将撞击在喷嘴进口处的壁面上，从而扰乱了主汽流，造成损失，称之为扰流损失。
5)目前在湿蒸汽级中采用的各
种捕水装置，当从级内排除部分液相的同时，都不可避免地伴随着一部分蒸汽同时被抽出汽轮机，造成工质损失。
以上这几部分损失总称为湿汽损失。湿汽损失通常用下列经验公式计算： x
h δ＝(1—m
x )i h '?
(1．5．23)
式中 i h '?——未计湿汽损失时级的有效比焓降；
m x ——级内蒸汽的平均干度，m x =1/2（02x x +）
算出x h δ后，可得级的实际排汽状态点2’，如图1．5．14所示，湿汽损失x h δ也标在图中。
由式(1．5．23)知，湿汽损失与蒸汽的平均湿度(1—m x )成正比。湿度越大，
损失也越大，级的效率也就越低。
由图1．5．13中的
w可见，湿蒸汽中的水珠打在动叶进口边顶部的背弧上，
1x
将使该处受到冲蚀，叶片表面将被冲蚀成许多密集的细毛孔，严重者造成叶片缺损，对汽轮机的安全运行有很大的威胁。随着单机功率不断增大，末级叶高和叶顶圆周速度也不断增大，冲蚀程度就更严重，所以对现代轻汽式汽轮机末级最大可见湿度(在h-s图上查得的湿度)限制在12％ 14％以内。为了提高湿蒸汽级的效率和防止动叶被冲蚀损坏，一方面可采取有效的去湿方法，另一方面应提高叶片本身的抗冲蚀能力。
常用的去湿方法有：
1)由捕水口、捕水室和疏水通道组
成的级内捕水装置如图1．5．15所示。
它有喷嘴后和动叶后两种形式，水珠受
离心力的作用被抛向外缘后，经过捕水
口槽道l进入环形捕水室2，然后通过
疏水通道3流入压力更低的低压加热
器或凝汽器。这种捕水装置应用很广泛，
捕水效率可达湿蒸汽中所含水分的20％
30％。
2)只有吸水缝的空心喷嘴如图
1．5．16所示。这种去湿装置是将空
心喷嘴经环形通道与压力比它低的低
压加热器或凝汽器连通而形成负压，这
样，通过喷嘴上开的吸水缝
就可将喷嘴表面上的凝结水膜吸走。吸水缝有的靠近进汽侧，有的靠近出汽侧〔内弧或背弧)。也有把吸水缝开在出汽边上的，见图1．5．16。试验表明，吸水缝布置在喷嘴的顶部附近去湿效果最好，因为在这里集中了水分的主要部分。这种结构的去湿效果比较
好，因此被许多制造厂采
用。它的缺点是，要有相
当一部分蒸汽被同时抽
出，这不仅使作功的工质
减少，而且要求环形
通道的截而必须设计得
很大，给制造带来了一定
的困难。
3)采用出汽边喷射
蒸汽的空心喷嘴如图
1．5．17所示。空心喷
嘴的内部空间与出汽边
的缝隙相通，缝隙最好设
计成喷嘴状。从压力较高
一级来的蒸汽经汽缸上
的环形室引入空心喷嘴后由出汽边的缝隙中喷射出去，使喷嘴的尾迹区消失，阻止该处大粒水珠的形成；同时使层迹区汽流速度均衡，这对提高级效率和改善动叶的应力状况都是有利的。这种方法的另一个优点是，由压力较高点送来的蒸汽，其能量并未损失，而是参加了本级的膨胀作功。
图1．5．18给出了大功率凝汽式汽轮机湿蒸汽级中水珠的运动规迹及级内各种去湿装置的示意图。 在提高动叶本身冲蚀能力方面，通常采取的措施有；采用耐侵蚀性能强的叶片材料（如钛合金)；在叶片进汽边背弧上镶焊硬质合金，目前常用的办法是将司太立合金作成薄片焊在动叶顶部进汽边的背弧上(图1．5．19)，对叶片表面镀铬、局部高频淬硬、电火花强化、氮化等，这些都
可增加动叶表面硬度，延长动叶使用寿命。
二、级的相对内效率和内功率
由以上分析可知，因级内存在各种损失，级的理想能量不能全部转变成轴上的有效功。考虑了各种损失后，级的实际热力过程线如图1．5．20所示，图中h δ∑表示级内轮周损失以外的其他各项损失之和。对实际上未发生的某项损失或可忽略的项目，应予扣除。
图中画出了上级余速被本级利用，本级余速不被下级利用，被下级部分利用或被下级全部利用三种情况。
点00是本级喷嘴入口的滞止状态点，点0是本级喷嘴入口实际状态点，本级动叶进口的滞止状态点是点01，
动叶实际进口状态点是点l 。在动叶出口的状态点2处沿背压2p 向上截取h δ∑和2c h δ后，则得本级余速不被下级利用(1μ＝0)时的级后实际状态点3，这时点
3即为下级喷嘴进口的实际状态点。当本级余速被下级全部利用(
μ＝1)时，下级项嘴入
1
口的滞止状态点为点03，下级喷嘴入口的实际状态点为点3’，这时点3’是本级的级后状态点。当本级余速被下级部分利用(0＜
μ＜1)时，下级喷嘴入口的滞
1
止状态点位于等比焓线033上，如点03'就是其中之一例，这一例中的下级喷嘴入口的实际状态点为点3''，这时点3''是本级的级后状态点。由图还可看出，本
级余速是否放下级利用，对本级的有效焓降i h ?的值没有影响。
图中级的有效比焓降i h ?表示lkg 蒸汽所具有的理想能量中最后转变为轴上有效功的那部分能量。级的有效比焓降i h ?与理想能量0E 之比称为级的相对内效率，简称级效率，其表达式为 i η=
2
2
1t n b l f e x c i t
c h h h h h h h h h h h E h h θδδδδδδδδδδμδ?---------?=
?- (1．5．24)
级的相对内效率表示级的能量转换的完善程度，是用来衡量级经济性的一个重要指标。它的大小不仅与级的类型，选用的叶型、反动度、速比和叶高有关，而且还与蒸汽的性质、级的结构特点等有关。因此设计时只有合理地确定这些因素才能获得较高的级效率。
级的内功率i P 可由级的有效比焓降和蒸汽流量求得： i P =
3.6
i D h ? （1.5.25）
或 i P =G i h ? （1.5.26） 式中 D ，G ——级的进汽量，D 的单位为t/h ，G 的单位为kg/s 。 三、级内损失对最佳速比的影响
综上所述，衡量级内能量转换完善程度的最终经济指标是级的相对内效率而不是轮周效率。因此，能保证获得级的最高相对内效率的速比才是设计时应考虑的速比，用()a op x '表示。分析对应最高轮周效率的最佳速比()a op x 与对应最高相对内效率的速比()a op x '两者之间的关系，实际上就是讨论轮周损失以外的其他级内损失对最佳速比的影响。
由于速比涉及因素的复杂性，用解析法求解各种级的()a op x '是比较困难的。下面只是概括地分析轮周效率与级的相对内效率以及()a op x 与()a op x '之间的关系。
级的相对内效率是在轮周效率的基础上扣去级内各项损失之后得到的，例如，某工作于过热蒸汽区的部分进汽的扭叶片调节级，显然该级没有湿汽损失和扇形损失，除轮周损失之外，该级还有叶高损失、叶轮摩擦损失、鼓风损失和斥汽损失以及漏汽损失，该级的相对内效率可表达为
i η=u η—l ξ—f ξ—w ξ—s ξ—δξ
由前面的分析可知，f ξ和w ξ都是3a x 的函数，l ξ是2a x 的函数，s ξ是a x 的函数，叶顶漏汽损失与速比a x 同方向变化(见图1．5．9)，因此，只要将l ξ—f ξ—
w ξ—s ξ—δξ=()f x 的曲线加绘在该级u η—a x 曲线图上，就可求得i η—a x 关系
曲线，如图1．5．2l 所示。
由图可见，当考虑了上述各项损
失之后，级的相对内效率i η曲线的顶点比轮周效率u η曲线的顶点位置低，并向左边偏移。换句话说，当考虑了这些级内损失之后，m ax l η＜m ax u η，
()a op
x '＜()a op x 。分析表明，这个规律
对全周进汽的压力级也是完全适用的，只是相差的程度不同而已。
这一结论对级的设计是很重要的。只有按()a op x '设计才能保证级的最高相对内效率，同时，因为()a op x '＜
()a op
x ，所以按()a op x '设计可使汽轮机
的级数减少、重力减轻、节省金属材料，从而降低制造成本；反之，若仍按()a op x 设计，不仅不能获得最高的级效率，而且还将增加制造费用。
参数的选择与汽轮机内效率分析
参数的选择对汽轮机内效率浅析 原创：孙维兵连云港碱厂22042 摘要：简要叙述电力和工业用汽轮机的内效率，以及蒸汽初、终参数选择对对全厂能耗的影响。 关键词：汽轮机内效率蒸汽参数能耗 一、汽轮机内效率 1、背压汽轮机数据模拟本表来源某碱厂6000kw背压机组，带下划线的为表计显示值。其他为计算或模拟值。
本机组型号B6－35 /5，设计蒸汽压力℃，排汽压力。设计内效率%。 由于蒸汽和喷管叶片的磨擦生热，被蒸汽吸收后汽温提高，在下一级得到利用，机组级数越多，利用次数越多，总内效率有所提高。热机内效率η＝100％×实际焓降÷理想焓降，汽轮机的内效率表示的是设计的汽轮机组的完善程度，相当于存在的所有不可逆损失的大小，即实际利用的焓降与理论上能达到的焓降的比值。 严济慈说：“所费多于所当费，或所得少于所应得，都是一种浪费”。提高热机的热效率的方法有二种，一是提高高温热源的温度，二是降低低温热源即环境的温度；低温热源变化较小，因此提高蒸汽初温和初压就成为提高机组的热效率的途径。相对地，提高热机的内效率则基本上只有一种方法，即设计更完善的机组使汽机内部各种不可逆损失减少到最少。 从热力学第二定律上看，冷源损失是必不可少的，如果用背压抽汽供热机组，它是将冷源损失算到热用户上，导致所有背压热效率接近100%，但内效率差距仍然很大。 2、纯碱行业真空透平机、压缩透平机和背压汽轮机相对内效率比较
各个背压供热机组热效率都接近100%，但汽耗率分别为、、、kg/kwh，即消耗同样多的蒸汽量发出的电能有大有小。小容量汽轮机的汽封间隙相对较大，漏汽损失较大，同时由于成本投资所限，汽轮机级数少，设计的叶型也属早期产品，所以容量小的机组内效率很低。目前电力系统主力机组亚临界压力汽轮机组都较大，总内效率高达90-92%，热力学级数达到27级；相比于发电用汽轮机，工业汽轮机级数少，内效率偏低，明显是不经济的。 3、喷咀和喷管。冲动式汽轮机的蒸汽在静止的喷咀中膨胀加速，冲击汽轮机叶片。对喷咀来说，存在临界压力和临界压力比。如渐缩喷管，流量达到最大值时，出口压力p2与进口压力p1之比βc约为，当背压p2下降低于βc ×p1时，实际流量和汽体的速度不再增加，相当于压力降白白损失了。反动式汽轮机内效率较高，但单级压降较冲动式更小。纯碱厂常用的压缩工业汽轮机有11级，但压力降能力较小，实际运行时内效率不高。真空岗位的工业汽轮机，只有一级双列速度级，单级压力降能力是有限的，如果选择的排汽参数太小，那
汽轮机润滑油系统工作原理
600MW汽轮机润滑油系统工作原理及调试探讨 东方汽轮机有限公司宫传瑶 摘要本文初步探讨了几种常见的汽轮机润滑油系统，对我公司600MW汽轮机所采用的供油方式进行了初步探讨，比较了与其它方式的优缺点。 关键词主油泵油涡轮调试系统 1 概述 随着机组向着大型化、自动化方面发展。机组故障停机次数将严重影响电站运行的经济性。汽轮机供油系统的故障不但要影响到电站运行的经济性，而且对机组的损害影响也是很大的。由于润滑系统的特殊性，在一般的情况下是不允许在线检修的。这样系统设计及设备运行的可靠性及其前期的调试试验工作显得尤其重要。 2 几种典型系统的比较 常见的电站润滑系统主要有以下几种。一：电动油泵、蓄能装置与调节阀系统；二：汽轮机转子驱动主油泵与注油装置系统；我厂600MW汽轮机采用汽轮机转子驱动主油泵与油涡轮升压泵供油方式。 3 系统安全性分析 对于系统来说除去系统本身的因素外，其可靠性主要取决于系统组成元件的可靠性。对于电动油泵系统其可靠性主要取决于电机及其电源的可靠性，由于电机及其相关电气元件制造水平的限制，其可靠性的高低将直接影响系统的可靠性。但是其优点在于系统简单。 对于汽轮机转子驱动主油泵与注油装置系统，由于大大减少了中间环节，这样对于主油
泵运行的可靠性大大提高。由于主油泵采用高位布置，这样在客观要求在主油泵的入口增设供油装置。我厂采用的注油装置主要有射油器与升压泵两种。 4 600MW汽轮机润滑系可靠性探讨 我厂600MW汽轮机润滑系统是我厂转化日立的系统。在系统中采用升压泵为供油装置。油涡轮升压泵作为系统的主要设备起着给主油泵供油,同时将高压油转化为低压油对汽轮发电机组进行润滑。起着参数匹配的作用。而在我公司300MW汽轮机润滑系统中起到此作用的是供油及润滑射油器。系统设计的好坏及相关部件工作的可靠性直接关系到机组运行的安全性。对于我公司600MW汽轮机润滑系统可靠主要取决于主油泵与油涡轮的可靠性。同时对系统的调试及机组启动过程中的监视至关重要。 5 系统简介 600MW汽轮机润滑系统主要分为以下三个分系统。 供油系统由主油泵、节流阀，滤网、喷嘴隔板、叶轮、升压泵组成。 主要作用维持主油泵正常工作。 润滑系统由主油泵、节流阀，滤网、喷嘴隔板、叶轮、溢流阀、轴承组成。 主要作用供给机组润滑油。 旁路系统由一只节流阀将工作油系统节流阀后与与叶轮后连接起来。 主要作用平衡润滑系统与供油系统。 同时在涡轮排油部分安装有溢流阀。主要作用稳定润滑油路压力。系统工作原理：由油涡轮的排油来润滑机组，同时高压油带动升压泵工作给主油泵供油。 润滑油系统图（图0-1-1所示）
汽轮机原理及运行课程
汽轮机原理及运行课程自学辅导资料 二○○八年十月
汽轮机原理及运行课程自学进度表教材：汽轮机原理教材编者：沈士一康松庆贺庆庞立云 出版社：中国电力出版社出版时间：1992
接交给任课教师。总成绩中，作业占15分。
汽轮机原理及运行课程自学指导书 第1章汽轮机级的工作原理 一、本章的核心、重点及前后联系 （一）本章的核心 掌握蒸汽在汽轮机各种级内的流动过程和能量转换规律及计算，蒸汽在汽轮机级内能量转换过程中各种损失和各种级效率的物理概念及减少损失的措施，熟悉各种损失的计算；熟悉汽轮机级的热力设计原则和方法，扭叶片级；了解叶栅的气动特性。 （二）本章重点 级的概念，级的工作过程，级的反动度，动叶进出口速度三角形，蒸汽在喷嘴的膨胀过程，蒸汽在动叶中的流动和能量转换过程；蒸汽作用在动叶栅上的力和轮周功率，级的轮周效率，级的轮周效率与速比的关系，蒸汽在复速级内的能量转换特点；级内损失，级的相对内效率。 （三）本章前后联系 在前面学习完成工程热力学和流体力学的基础上，对级的工作原理进行学习；学习本章内容为后面分析多级汽轮机的工作原理打下基础。 二、本章的基本概念、难点及学习方法指导 （一）本章的基本概念 级，反动度，压比，速比，最佳速比，轮周效率，轮周功率，级的相对内效率，扭叶片（二）本章难点及学习方法指导 级的轮周效率和速比的关系 学习方法：理论联系实际，熟悉汽轮机结构，多看书， 三、典型例题分析 1.汽轮机按工作原理分类可分为哪几种类型？ 答：冲动式汽轮机和反动式汽轮机。 2.按热力性质分类，汽轮机可分为哪几种类型？ 答：凝汽式汽轮机，背压式汽轮机，调节抽汽式汽轮机，抽汽背压式汽轮机，中间再热式汽轮机
参数的选择与汽轮机内效率分析
参数的选择与汽轮机内 效率分析 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
参数的选择对汽轮机内效率浅析 原创：孙维兵连云港碱厂22042 摘要：简要叙述电力和工业用汽轮机的内效率，以及蒸汽初、终参数选择对对全厂能耗的影响。 关键词：汽轮机内效率蒸汽参数能耗 一、汽轮机内效率 1、背压汽轮机数据模拟本表来源某碱厂6000kw背压机组，带下划线的 由于蒸汽和喷管叶片的磨擦生热，被蒸汽吸收后汽温提高，在下一级得到利用，机组级数越多，利用次数越多，总内效率有所提高。热机内效率η＝100％×实际焓降÷理想焓降，汽轮机的内效率表示的是设计的汽轮机组的完善程度，相当于存在的所有不可逆损失的大小，即实际利用的焓降与理论上能达到的焓降的比值。 严济慈说：“所费多于所当费，或所得少于所应得，都是一种浪费”。提高热机的热效率的方法有二种，一是提高高温热源的温度，二是降低低温热源即环境的温度；低温热源变化较小，因此提高蒸汽初温和初压就成为提高机组的热效率的途径。相对地，提高热机的内效率则基本上只有一种方法，即设计更完善的机组使汽机内部各种不可逆损失减少到最少。
从热力学第二定律上看，冷源损失是必不可少的，如果用背压抽汽供热机组，它是将冷源损失算到热用户上，导致所有背压热效率接近100%，但内效率差距仍然很大。 即消耗同样多的蒸汽量发出的电能有大有小。小容量汽轮机的汽封间隙相对较大，漏汽损失较大，同时由于成本投资所限，汽轮机级数少，设计的叶型也属早期产品，所以容量小的机组内效率很低。目前电力系统主力机组亚临界压力汽轮机组都较大，总内效率高达90-92%，热力学级数达到27级；相比于发电用汽轮机，工业汽轮机级数少，内效率偏低，明显是不经济的。 3、喷咀和喷管。冲动式汽轮机的蒸汽在静止的喷咀中膨胀加速，冲击汽轮机叶片。对喷咀来说，存在临界压力和临界压力比。如渐缩喷管，流量达到最大值时，出口压力p2与进口压力p1之比βc约为，当背压p2下降低于βc ×p1时，实际流量和汽体的速度不再增加，相当于压力降白白损失了。反动式汽轮机内效率较高，但单级压降较冲动式更小。纯碱厂常用的压缩工业汽轮机有11级，但压力降能力较小，实际运行时内效率不高。真空岗位的工业汽轮机，只有一级双列速度级，单级压力降能力是有限的，如果选择的排汽参数太小，那么许多压力降是白白损失了，如上述真空透平机实际运行时内效率只有%，如果考虑机组的漏汽损失，内效率还会更低。在同样的进汽参数与排汽参数下，某国产真空工业汽轮机，冲动技术，厂家设计内效率只有%。 中压汽轮机为节省投资，最大限度地提高压力降，选用的第一级调节级为双列速度级，它的内效率也相对较低，为提高整个机组内效率，高压和超高压以上汽轮机组全部摒弃双列速度级只用普通的带反动度的压力级。同样的，当工业透平机的单级压力降太大时或排汽压力远远低于设计压力时，它的压力降不能得到有效的利用，级的内效率下降较快。由于纯碱厂的低压蒸汽管网运行压力远低于设计压力，远离设计参数，汽轮机、压缩汽轮机和真空机的内效率损失较大。 二、参数的选择 1、设计过程中存在的冗余。如DG140/59给水泵设计，内效率约在70-74%，所需轴功率为310-328千瓦(计算略)，选用电机400千瓦即可，设计院一般选用电机为440千瓦。同样DG140/59给水泵，设计压力为，实际运行时省煤器进口压力约在－，当给水泵出口压力在时，即可满足锅炉用水需要，如果设计给水泵压力为，给水管道应选比正常值稍大如可选φ200左右，可节能16%左右。又如锅炉送风机风量，理论空气量已经满足燃烧要求，锅炉厂给出的送风量已经乘以的系数，如果设计院选风机时风量再乘以的系数，在选用配套电机时功率将变得更大。在锅炉与汽轮机配套设计中，锅炉以额定参数运行时，汽轮机入口压力将超过设计压力约，高压超高压机组汽轮机超过设计压力也较大。设计中存在的冗余对锅炉和汽轮机经济性影响较大，中压机组热效率影响
汽轮机内效率计算方法
楼主对效率的理解有误，透平机输出功率N=G.ΔHs.η/3600，这是你需要的公式，这里： N：kW G：蒸汽流量,kg/h ΔHs：等熵焓降，kJ/kg，注意这里是等熵焓降！ η：等熵效率，也称内效率，%，一般也就60~70%，这个效率也就是你所言的那个60%的效率。 再来看看你的蒸汽参数： 1、汽轮机入口过热蒸汽： 压力P=23.5barg，温度T=390C，比焓H=3,218kJ/kg，比熵S= 6.9933 kJ/kg.C；2、汽轮机出口蒸汽： 注意，你既然指定了等熵效率60%，那么你就应该计算和入口蒸汽比熵相等的熵值的蒸汽参数，其温度压力这俩参数你不能都去指定，而需要你计算： 压力P=8barg（压力值你可以指定，这个与背压汽轮机控制出口蒸汽压力的过程是吻合的） 比熵S= 6.9933 kJ/kg.C（比熵一定要和入口蒸汽相等！此点非常重要，这是你计算的基准！） 根据上述两个条件，即指定的压力和比熵，确定最终汽轮机出口蒸汽参数为：温度T=253.22 C，比焓H=2,954kJ/kg，你的计算错在这里！因为你指定了等熵效率60%，那么你就不能再指定出口蒸汽的温度、压力这两个参数了，你应该指定比熵、压力这两个参数，由这俩参数计算比焓，求出焓降： ΔHs=3218-2954=265 kJ/kg； 因此N=G.ΔHs.η/3600=10000x265x60%/3600=441.7 kW=0.442 MW，拿计算器摁都成，MW消耗蒸汽量（俗称的汽耗）W=10/0.442=22.6 T/MW，一般工厂用汽轮机用蒸汽参数要比楼主给出的蒸汽参数更高，比如5MPa，450C蒸汽，汽耗一般在20T/MW（或者说20kg/kW），你这个汽轮机的数据略高了些，但你的蒸汽参数低啊，经验数据还是差不多的，贵厂的汽轮机发电是不是差不多这个数？呵呵。
《汽轮机原理》习题及答案_
第一章绪论 一、单项选择题 1．新蒸汽参数为13.5MPa的汽轮机为（b） A．高压汽轮机B．超高压汽轮机 C．亚临界汽轮机D．超临界汽轮机 2．型号为N300-16.7/538/538的汽轮机是( B )。 A.一次调整抽汽式汽轮机 B.凝汽式汽轮机 C.背压式汽轮机 D.工业用汽轮机 第一章汽轮机级的工作原理 一、单项选择题 3．在反动级中，下列哪种说法正确?( C ) A.蒸汽在喷嘴中的理想焓降为零 B.蒸汽在动叶中的理想焓降为零 C.蒸汽在喷嘴与动叶中的理想焓降相等 D.蒸汽在喷嘴中的理想焓降小于动叶中的理想焓降 4．下列哪个措施可以减小叶高损失?( A ) A.加长叶片 B.缩短叶片 C.加厚叶片 D.减薄叶片 5．下列哪种措施可以减小级的扇形损失?( C ) A.采用部分进汽 B.采用去湿槽 C.采用扭叶片 D.采用复速级 6．纯冲动级动叶入口压力为P1，出口压力为P2，则P1和P2的关系为（C）A．P1
A. 最大流量 B. 最佳速度比 C. 部发进汽 D. 全周进汽 1.汽轮机的级是由______组成的。【 C 】 A. 隔板+喷嘴 B. 汽缸+转子 C. 喷嘴+动叶 D. 主轴+叶轮 2.当喷嘴的压力比εn大于临界压力比εcr时，则喷嘴的出口蒸汽流速C 1 【 A 】 A. C 1
汽轮机运行教学大纲
《汽轮机运行教学大纲》 一、课程的性质、任务 课程的性质：《汽轮机设备运行》是热能与动力工程专业（中专）的主要专业课之一。 课程的任务：学生通过对本门课的学习应牢固掌握蒸汽在汽轮机中的流动过程和能量转换过程，以及为实现能量有效转换而对结构的要求；掌握和了解汽轮机变工况的规律，凝汽设备的工作原理、调节系统的工作原理、汽轮机叶片及其它主要零件的强度和振动的概念，供热式汽轮机的特点及机组运行方面的基础知识。 二、 课程的基本要求 ⒈掌握蒸汽在汽轮机通流部分中的流动规律和能量转换过程及能量转换过程过程中各种损失的物理概念和提高效率的途径；明确速度比的物理意义；熟练的掌握级的轮周功率。 ⒉了解多级汽轮机及其装置的特点，了解如何合理地确定汽轮机的参数及如何选择汽轮机的结构形式，并了解多级汽轮机的热力计算方法。 ⒊掌握喷嘴、级和级组的变工况规律及特性；变工况对机组的安全性、经济性影响；了解流量网图。 ⒋了解汽轮机凝汽设备的组成、任务、工作原理、影响凝汽器真空的主要因素及凝汽设备的变工况特性。 ⒌掌握汽轮机主要零部件的结构。了解叶片的强度校核，了解等截面叶片的自振频率的计算和叶片调频方法，了解转子临界转速的概念；了解汽轮发电机组的振动。 ⒍掌握汽轮机自动调节和保护系统的基本原理；静态特性及中间再热机组调节特点，了解一次调节抽汽机组的调节原理及工况图。 7.了解汽轮机的热应力、热膨胀及热变形的概念；了解汽轮机的启动和停机的主要过程； 了解汽轮机常见事故的原因及处理方法。。 三、课程内容 绪论：1、 第一章综述： 汽轮机作用及分类和型号，发展概况。 汽轮机级的工作原理，级的概念及工作原理，蒸汽作用在动叶片上的力，轮周功率；速度比，纯冲动级、反动级、和速度级的最佳速比；部分进汽度的概念。级内的各项损失，级的热力过程线，级的内功率及内效率。多级汽轮机的结构及热力过程，多级汽轮机的优越性和特点。 第二章汽轮机辅助设备系统的启停及运行 凝汽设备；抽汽设备；给水回热设备；除氧器；冷却设备与系统；发电机的氢、油、水系统。 第三章汽轮机的启动 启动前的检查与试验；汽轮机的启动方式；冷态滑参数启动；热态启动；中压缸启动。 第四章汽轮机的运行调整
汽轮机原理试题与答案
绪论 1.确定CB25-8.83/1.47/0.49型号的汽轮机属于下列哪种型式？【 D 】 A. 凝汽式 B. 调整抽汽式 C. 背压式 D. 抽气背压式 2.型号为N300-16.7/538/538的汽轮机是【B 】 A. 一次调整抽汽式汽轮机 B. 凝汽式汽轮机 C. 背压式汽轮机 D. 工业用汽轮机 3.新蒸汽压力为15.69MPa~17.65MPa的汽轮机属于【C 】 A. 高压汽轮机 B. 超高压汽轮机 C. 亚临界汽轮机 D. 超临界汽轮机 4.根据汽轮机的型号CB25-8.83/1.47/0.49可知，该汽轮机主汽压力为8.83 ，1.47表示汽轮机的抽汽压 力。 第一章 1.汽轮机的级是由______组成的。【C 】 A. 隔板+喷嘴 B. 汽缸+转子 C. 喷嘴+动叶 D. 主轴+叶轮 2.当喷嘴的压力比εn大于临界压力比εcr时，则喷嘴的出口蒸汽流速C1【A 】 A. C1
热能工程与动力类专业知识点--汽轮机原理知识点讲义整理
汽轮机原理知识点 汽轮机级的工作原理 冲动级和反动级的做功原理有何不同？在相等直径和转速的情况下，比较二者的做功能力的大小并说明原因。 答：冲动级做功原理的特点是：蒸汽只在喷嘴中膨胀，在动叶汽道中不膨胀加速，只改变流动方向，动叶中只有动能向机械能的转化。 反动级做功原理的特点是：蒸汽在动叶汽道中不仅改变流动方向，而且还进行膨胀加速。 动叶中既有动能向机械能的转化同时有部分热能转化成动能。 在同等直径和转速的情况下，纯冲动级和反动级的最佳速比比值： op x )(1/ op x )(1=（1c u ）im /（1c u ）re =（1cos 2 1α）/1cos α=re t h ?21/im t h ? re t h ?／im t h ?=1/2 上式说明反动级的理想焓降比冲动级的小一倍 分别说明高压级内和低压级内主要包括哪几项损失？ 答：高压级内：叶高损失、喷嘴损失、动叶损失、余速损失、扇形损失、漏气损失、叶轮摩 擦损失等； 低压级内：湿气损失、喷嘴损失、动叶损失、余速损失，扇形损失、漏气损失、叶轮摩 擦损失很小。 简述蒸汽在汽轮机的工作过程。 答：具有一定压力和温度的蒸汽流经喷嘴，并在其中膨胀，蒸汽的压力、温度不断降低，速度不断升高，使蒸汽的热能转化为动能，喷嘴出口的高速汽流以一定的方向进入装在叶轮上的通道中，汽流给动叶片一作用力，推动叶轮旋转，即蒸汽在汽轮机中将热能转化为了机械功。 汽轮机级内有哪些损失？造成这些损失的原因是什么？ 答：汽轮机级内的损失有： 喷嘴损失、动叶损失、余速损失、叶高损失、叶轮摩擦损失、部分进汽损失、漏汽损失、扇形损失、湿气损失9种。 造成这些损失的原因：
第一章 汽轮机级的工作原理-第五节 级内损失和级的相对内效率
第五节 级内损失和级的相对内效率 一、级内损失 除前面讨论的级内轮周损失即喷嘴损失n h δ、动叶损失b h δ和余速损失2c h δ之外，级内还有叶高损失l h δ、扇形损失h θδ、叶轮摩擦损失f h δ、部分进汽损失 e h δ、漏汽损失h δδ和湿汽损失x h δ。 必须指出，并非各级都同时存在以上各项损失，如全周进汽的级中就没有部分进汽损失；采用转鼓的反动式汽轮机就不考虑叶轮摩擦损失；在过热蒸汽区域工作的级就没有湿汽损失；采用扭叶片的级就不存在扇形损失。 本节所讨论的各项级内损失，目前尚难以完全用分析法计算，多数是采用在静态和动态试验的基础上建立的经验公式计算。随试验条件的不同，计算损失的公式也不同。下面主要介绍国内计算级内损失的常用公式。 1．叶高损失l h δ 叶高损失又称为端部损失，其产生的物理原因及影响因素在上节已经分析过。它实质上是属于喷嘴和动叶的流动损失。工程上为了方便．把它单独分出来计算。 叶高损失l h δ主要决定于叶高l 。当叶片高度很高时，l h δ可以忽略不计。叶高必须大于相对极限高度，否则l h δ将急剧增加。叶高损失常用下列半经验公式计算： l h δ=u a h l ? （1.5.1） 式中 a ——试验系数，单列级a =1.2（未包括扇形损失）或a =1.6（包括扇 形损失），双列级a =2； u h ?——不包括叶高损失的轮周有效比焓降，即u h ?=0 t h ?—n h δ—b h δ— 2c h δ，/kJ kg ； l ——叶栅高度，单列级为喷嘴高度，双列级为各列叶栅的平均高度， mm 。 叶高损失也可以用以下半经验公式计算： l ξ= 2 1a n a x l （1.5.2）
汽轮机计算题
1. 某级平均直径dm ＝883mm, 设计流量D ＝597t/h ，级前压力 P0＝5.49MPa, 温度 t0=417℃，级后压力p2=2.35MPa, 级的平均反动度 0.296m Ω=,上级可被余速利用的部分，喷管出汽角011151'α=，速度系数0.97φ=，流量系数0.97n μ=，全周进汽，试计算喷嘴出口的高度。 解：根据h-s 图，由p0,t0,以及 233.5 c h ?=kj/kg, 计算得滞止焓h0*=3264：得到p0*=6.08Mpa, 在h-s 图作等熵线，级的理想焓降t h ?*==227kJ/kg 喷嘴焓降 160 )1(=?Ω-=?t m n h h kJ/kg 根据h-s 图，查的喷嘴出口的蒸汽压力为p1=3.1MPa 喷嘴前后的压力比为：51.0*1 ==o n p p ε 过热蒸汽临界比546.0=cr ε 压力比小于过热蒸汽的临界压力比，为超临界流动。 计算得到MPa p P cr cr 32.3* 0==ε h-s 图上，等熵线上，查的kg m v kg kJ h cr cr /308.0/3090== 计算: 计算得到临界速度：590)(2*0=-=cr cr h h c m/s 临界面积：()22326.359097.008.0*597546.0cm c Gv A cr n cr cr n =??== μ 高度()()cm d A l m cr n cr n 08.4sin 1 == απ
解：喷嘴出口速度： t b gb b h c ?Ω-Ω-Ω-=)'1(21φ=687.6m/s 圆周速度： 11c x u ==0.24*687.6=165m/s 相对速度： 1122 11cos 2αuc u c w -+==530m/s 1 111cos cos w u c -= αβ, 1β=21° 得：?-=2*12ββ=19° 2122w h w t b t +?Ω==530m/s 根据b Ω，t w 2查得动叶速度系数b ?=0.873（图2-16） t 22w w ?==462.7m/s C 2=312.5m/s 2 * 22*2 cos cos c u w -= βα, * 2α=29° ?-=6* 2'1αα=23° 2 2t 12'c h c t gb +?Ω==328.8m/s 查得导叶速度系数gb ?=0.902（图2-16） '11't gb c c φ==296.6m/s 'cos '2'11221'1αuc u c w -+==160m/s ' 'cos ''cos 1111w u c -= αβ, '1β=48° ?-=14''*12ββ=34°
培训体系汽轮机培训教案
（培训体系）汽轮机培训教 案
汽轮机培训教学大纲 总则：培训原则上以现场培训为主，理论讲课为副，课件选用：地方电厂岗位运行培训课件，《汽轮机运行》（辽宁电力中心第二版）。要求职工边工作边学习，先组织学习人员集中学习电力生产工作安全规程和运行管理制度、俩票三制等；后组织本专业基础知识及作业指导书，重点是熟悉壹厂本专业设备、系统及操作。 目标：通过本计划的认真实施，要求均要能独立进行各项生产工作，达到正式上岗。（不包括少数于工作学习中表现不好及于历次考试中被淘汰者）。 壹、培训原则及方法： 培训的具体方法和要求： 1、第壹阶段集中授课（壹个月）：于课堂内统壹进行授课，授课重点按第二部分要求范围具体内容执行（约120课时，每课时45分钟），主要分为理论基础课程及汽轮机专业课程；授课结束后进行理论学习考试，考试合格后进入现场实习，授课学习结束后的考试，由各授课老师出题考核，试卷交给总工室汽轮机专业组批改、评定成绩，然后由专业组组长交公司人力资源培训部审查、评估和备案。 2、第二阶段现场实习（七个月）：实习分为三个阶段进行，具体内容按第三部分进行 （1）实习壹阶段，汽机专业基础知识和现场工作基础技能熟悉及训练（2个月）：本阶段实习间主要由汽轮机专业主值负责，根据实际情况每月每人进行考问讲解10次，考问解答情况要记录于《学习记录簿》上；每月每人完成思考题至少15题，且要求有书面解答；壹阶段实习结束后由人力资源培训部出题考试，测试卷交由总工室专业组批改，评定成绩，后交人力资源培训部审查、评估和备案。（2）实习二阶段，汽机专业知识及工作实际操作技能训练（3个月）：本阶段
电厂效率计算方法
一、热电厂能耗计算公式符号说明 单位供电标煤耗 单位发电标煤耗 单位供热标煤耗 bg=bd/[1-(ed/100)] bd=(Bd/E)*102 Bd=B(1-α) br=(Br/Qr)*103 Br=Bα g/kwh g/kwh T Kg/GJ T 4 R 热电比 R=(Qr/36Eg)*102 5η0 热效率 η0=[(Qr+36Eg)/29.3B]*102(%) 二、能耗热值单位换算 千焦（KJ） 大卡(kcal) 1千瓦时(kwh)= 3600kj 备注 1、吉焦、千卡、千瓦时（GJ、kcal、kwh） 1kcal=4.1868KJ=4.1868×10-3MJ=4.1868×10-6GJ 1kwh=3600KJ=3.6MJ=3.6×10-3GJ 2、标准煤、原煤与低位热值： 1kg原煤完全燃烧产生热量扣去生成水份带走热量，即为原煤低位热值。 Qy＝5000kcal/kg＝20934KJ/kg 1kg标准煤热值Qy＝7000kcal/kg＝29.3×103KJ＝0.0293GJ/kg 当原煤热值为5000大卡时，1T原煤＝0.714吨标煤，则1T标煤＝1.4T原煤3、每GJ蒸汽需要多少标煤： br＝B/Q＝1/Qyη＝1/0.0293η＝34.12/η 其中：η＝ηW×ηg＝锅炉效率×管道效率
当ηW＝0.89，ηg＝0.958时，供热蒸汽标煤耗率br＝34.12/0.89×0.958＝40kg/GJ 当ηW＝0.80，ηg＝0.994时，供热蒸汽标煤耗率br＝34.12/0.80×0.994＝42.9kg/GJ 二、热电厂热电比和总热效率计算 一、热电比（R）： 1、根据DB33《热电联产能效能耗限额及计算方法》2.2定义：热电比为“统计期内供热量与供电量所表征的热量之比”。 R＝供热量/供电量×100％ 2、根据热、能单位换算表： 1kwh＝3600KJ（千焦） 1万kwh＝3600×104KJ＝36GJ（吉焦） 3、统一计量单位后的热电比计算公式为： R＝（Qr/Eg×36）×100％ 式中： Qr——供热量GJ Eg——供电量万kwh 4、示例： 某热电厂当月供电量634万kwh，供热量16万GJ，其热电比为： R＝（16×104/634×36）×100％＝701％ 二、综合热效率（η0） 1、根据浙江省地方标准DB33定义，综合热效率为“统计期内供热量与供电量所表征的热量之和与总标准煤耗量的热量之比” η0＝（供热量＋供电量）/（供热标煤量＋供电标煤量） 2、根据热、能单位换算表 1万kwh＝36GJ 1kcal＝4.1868KJ 1kg标煤热值＝7000kcal 1kg标煤热值＝7×103×4.1868＝29.3×103KJ＝0.0293GJ 3、统一计量单位后的综合热效率计算公式为 η0＝[（Qr＋36Eg）/(B×29.3）]×100％ 式中：Qr——供热量GJ Eg——供电量万kwh B——总标煤耗量t 4、示例： 某热电厂当月供电量634万kwh，供热量16万GJ，供热耗标煤6442吨，供电耗标煤2596吨，该厂总热效率为： η0＝[(16×104＋36×634)/（6442＋2596）×29.3]×100％＝69％
(完整word版)汽轮机原理沈士一
汽轮机原理沈士一 作者：沈士一等编 出版社：中国电力出版社 出版时间：1992-6-1 内容简介: 本书对“汽轮机原理”课程的三大部分内容，即汽轮机热力工作原理、汽轮机零件强度和汽轮机调节都作了介绍，主要内容有汽轮机级的工作原理、多级汽轮机、汽轮机变工况特性、凝汽设备、汽轮机零件强度及汽轮机调节。并结合大型汽轮机的运行特点，介绍了有关内容。本书为高等学校热能动力类专业本科“汽轮机原理”课程的基本教材，也可供有关专业的师生与工程技术人员参考。 目录: 前言 绪论 第一章汽轮机级的工作原理 第一节概述 第二节蒸汽在喷嘴和动叶通道中的流动过程。 第三节级的轮周功率和轮周效率 第四节叶栅的气动特性 第五节级内损失和级的相对内效率 第六节级的热力设计原理 第七节级的热力计算示例 第八节扭叶片级 第二章多级汽轮机 第一节多级汽轮机的优越性及其特点 第二节进汽阻力损失和排汽阻力损失 第三节汽轮机及其装置的评价指标 第四节轴封及其系统 第五节多级汽轮机的轴向推力及其平衡 第六节单排汽口凝汽式汽轮机的极限功率 第三章汽轮机的变工况特性 第一节喷嘴的变工况特性 第二节级与级组的变工况特性 第三节配汽方式及其对定压运行机组变工况的影响 第四节滑压运行的经济性与安全性 第五节小容积流量工况与叶片颤振 第六节变工况下汽轮机的热力核算 第七节初终参数变化对汽轮机工作的影响 第八节汽轮机的工况图与热电联产汽轮机 第四章汽轮机的凝汽设备 第一节凝汽设备的工作原理、任务和类型 第二节凝汽器的真空与传热 第三节凝汽器的管束布置与真空除氧 第四节抽气器 第五节凝汽器的变工况
第六节多压式凝汽器 第五章汽轮机零件的强度校核 第一节汽轮机零件强度校核概述 第二节汽轮机叶片静强度计算 第三节汽轮机叶轮静强度概念 第四节汽轮机转子零件材料及静强度条件 第五节汽轮机静子零件的静强度 第六节汽轮机叶片的动强度 第七节叶轮振动 第八节汽轮发电机组的振动 第九节汽轮机主要零件的热应力及汽轮机寿命管理第六章汽轮机调节系统 第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理 第二节液压调节系统 第三节中间再热式汽轮机的调节 第四节调节系统的试验和调整 第五节汽轮机功频电液调节 第六节背压式和抽汽式汽轮机的调节 参考文献
火电厂汽轮机设备及运行(整理笔记)
火电厂汽轮机设备及运行 0-1 火电厂朗肯循环示意图 1-2 蒸汽在汽轮机中膨胀做功，将热能转换为机械能； 2-3 蒸汽在凝汽器中凝结成水； 3-4 给水在给水泵中升压； 4-1 工质在锅炉中定压加热。（4’-1’+2’-1 为一次再热式汽轮机在锅炉内的吸热过程） 第一章 概述 第一节 汽轮机的分类和国产型号 一、汽轮机分类 （一）按工作原理分 （1）冲动式汽轮机 （2）反动式汽轮机 冲动式汽轮机与反动式汽轮机比较 1. 反动级的汽流特点和结构特点 ? 反动级的反动度 ? 反动级的汽流特点 级的速度三角形左右对称，蒸汽在两种叶栅通道中流动情况基本（动叶栅用相对坐标系）。因此，静叶片和动叶片可采用同一叶型，简化了叶片制造工艺，且余速利用系数较高，提高了汽机的相对内效率。这样的静叶片和动叶片互称镜内映射叶片。 ? 结构特点 由于叶栅前后压差较大，为了减小轴向推力，不采用叶轮，而是将动叶装在转鼓的外缘上。与此相对应的隔板，也没有大幅面的隔板题，而是一个径向尺寸不大的内环，称之为持环。 反动级动静间的轴向间隙可取得大一些（一般为8—12mm)，轴向间隙增大使动叶进口处汽流趋于均匀，降低了汽流对叶片的激振力；且允许较大的胀差，对机组变负荷有利。 而冲动式汽轮机由于动叶入口速度高，一般级内的间隙均取得较小（如5—7mm ）。 2. 反动级与冲动级的效率比较 ? 叶栅损失 反动级动叶入口蒸汽速度低，蒸汽在动叶栅中为增速流动，且转向角度小，使附面层增厚 S T
趋势变小，既降低了叶型损失，也减小了端部损失。因此反动级的叶栅损失明显小于冲动级，这是反动级的最大优点。 ?漏汽损失由于反动级采用转鼓式结构，隔板内径较冲动级大，增大了隔板漏汽面积和漏汽量；同时由于动叶前后压差大，所以叶顶漏汽损失也增加。 3.整机的特点 ?喷嘴调节的反动式汽轮机调节级通常采用冲动级，以避免“死区”弧段漏汽损失太大； ?采用平衡活塞来平衡部分轴向推力，增加了轴封漏汽损失，这是反动式汽机的主要问题； ?在同样的初终参数下，反动式汽轮机的级数比冲动式多。但由于冲动级隔板较厚，所以整机轴向尺寸倒不一定长。 如上汽300MW，35级；东汽冲动式28级。 二）按热力特性分 （1）凝汽式汽轮机(N) 排汽进入凝汽器 （2）背压式汽轮机（B）排汽压力高于大气压力。一般用于供热，以热定电； （3）调整抽汽式汽轮机（C、CC) 可同时保证热、电两种负荷单独调节 （4）抽汽背压式（CB) （5）中间再热式能提高排汽干度；合理的选择再热压力还可提高平均吸热温度，提高朗肯循环效率。三）按主蒸汽参数分 （1）高压汽轮机主蒸汽压力6~10MPa； （2）超高压汽轮机主蒸汽压力12~14MPa； （3）亚临界汽轮机主蒸汽压力16~18MPa； （4）超临界汽轮机主蒸汽压力>22.2MPa 二、国产汽轮机型号 ΔXX——XX——X 例：N600—24.2／538／566 CC50-8.83/0.98/0.118 第二节N300-16.7/538/538汽机简介 亚临界、单轴、一次中间再热 双缸排汽 高压缸：1个单列调节级+11个压力反动级 中压缸：9个压力反动级 低压缸：2×7个压力反动级 给水回热系统：3高加+1除氧+4低加 末级叶片长度：869mm 额定新汽流量：907 t/h 保证净热耗率：7921kJ/kW.h 背压： 4.9kPa(进水温度20 ℃) 给水温度（TRL工况）：273 ℃ 2 ×50％容量的汽动给水泵+50%容量的启动及备用电动给水泵 热耗率保证 机组THA工况的保证热耗率不高于如下值：7572kJ/(kW.h) THA工况条件下的热耗率按下式计算不计入任何正偏差值） 汽轮机能承受下列可能出现的运行工况： a) 汽轮机轴系，能承受发电机及母线突然发生两相或三相短路或线路单相短路快速重合闸或非同期合闸时所产生的扭矩 b) 机组甩去外部负荷后带厂用电运行时间不超过1分钟 c) 汽轮机并网前能在额定转速下空转运行，其允许持续运行的时间，能满足汽轮机启动后进行发电机试验的需要 d) 汽轮机能在低压缸排汽温度不高于80℃下长期运行。当超过限制值时，应投入喷水系统使温度降到允许的范
汽轮机热耗率的实用简捷计算
汽轮机热耗率的实用简捷计算 .j《 汔轮机热耗率的实用简捷计算 [摘要]根据最小二乘法的原理,推导出电厂汽轮机在实用范围内,由压力P与温度表示的水和水 蒸汽比容,烙h的函数表达式,不用查水和水蒸汽性质图表,就能方便地求解汽轮机的热耗率该函 数表达式可用于机组热力性能试验,热力统计计算,现扬热力小指标竞赛,具有计算精度高,简捷,方便, 实用的特点. [关键词]汽轮发电机蛆热耗率简捷计算 汽机的热耗是指汽轮发电机组每发lkW-h的电 能所消耗的热量.它是反映机组能量转换过程中的一 项重要的经济指标.通常的方法以蒸汽的压力P与 温度￡查水和水蒸汽性质图表,使用直线插值法求取 比容及焙.或利用国标水和水蒸汽性质的工业用公式 程序编人计算机进行计算,但该公式长而复杂,系数太 多,这样必须使用计算机,给有些场合带来不便.本文 从汽轮机实用范围的水和水蒸汽压力及温度的可测参
数出发,利用最小二乘法,求解比容及焓高精度的分段函数拟合式,将比容和焙用压力P与温度表示为幂 函数(或变幂函数)的表达式,具有方便,简捷,计算精 度高之特点,可以很好地用于汽轮发电机组的供热蒸汽(或辅助蒸汽)的流量是表计流量,当参数偏离流量孔 板或喷嘴基准参数时,要采用下式对表计流量进行参数的修正: D嗔=Do~N/’ D”√ D-Dt/h(5) 式中Ⅳ——发电机出线端的电功率,MW; Ⅳ一驱动给水泵的小汽轮机功率,MW. 对于用小汽轮机驱动给水泵机组,小汽轮机的功 率可以根据具体机组的特性用统计的方法回归得到. 国产亚临界300MW机组: 匝壅亘亟回国 , , =二,/ =2.3476+1.118594×10一D66Mw(6)
汽轮机热效率计算
汽轮机热效率计算 摘要: 计算了一次蒸汽经减温减压后的?损失。提出利用背压式汽轮机进行余压发电,使蒸汽按品质梯级利用。将一次蒸汽(参数为36 t/h、3. 43 MPa、435 ℃)减温减压至工艺设备需要的二次蒸汽(参数为1. 25 MPa、260 ℃) ,一次蒸汽?损失率为0. 15。利用二者压力差进行余压发电,每年发电量为1226. 62×104 kW·h /a。 ?的注音：yòng 简体部首：火?的部首笔画：4 总笔画：9 当系统由任意状态可逆的变化到与给定环境相平衡的状态时，理论上可以无限转换为任何其他能量形式的那部分能量，称为?（Ex）。与此相对应，一切不能转换为?的能量称为火无【目前并未被收录进汉语词典】（An）（anergy）。任何能量E均由?（Ex）和火无（An）所组成，即E=Ex+An。 ?反应能量的”数量“与能量之间“质”的差别的统一尺度，国内一些人把?称为可用能、有效能或可用度。?作为一种评价能量的价值参数，从“量”与“质”的结合上规定了能量的“价值”，解决了热力学和能源科学中长期以来还没有任何一个参数可以单独评价能量的价值问题，改变了人们对能的性质、能的损失和能的转换效率等传统看法。 某钢铁厂炼铁部1号锅炉房现有2台燃用高炉煤气的中温中压锅炉,每台锅炉产汽(一次蒸汽)量为18 t/h,压力为3. 43 MPa,温度为435 ℃。原设计中,利用一次蒸汽通过凝汽式汽轮机发电,带动送风机向高炉送风。现计划用这2台锅炉替代焦化厂锅炉,向焦化厂输送蒸汽,送风机改用外网电力驱动。焦化厂工艺设备用汽(二次蒸汽)压力为1. 25 MPa,温度为260 ℃。为达到焦化厂工艺设备的用汽参数要求,一次蒸汽须经减温减压后变为符合工艺设备要求的二次蒸汽。减温减压过程一般由减温减压装置完成,减温减压装置由减压系统、减温系统、安全保护装置及热力调节仪表组成。一次蒸汽通过减压系统将压力减至设定压力,减温水经喷嘴喷射入蒸汽管道内,使减压后的一次蒸汽降温,变为二次蒸汽。减温水的压力为3. 82 MPa,温度为104 ℃。本文对蒸汽在减温减压过程中的?损失进行了计算,并探讨了余压发电在节能降耗方面的效果。 1 蒸汽在减温减压过程中的?损失 ?表示能量的做功能力,因此可用来评价能量的品质。当工质的?减少时,也就意味着
《汽轮机设备及系统》学习知识点
《汽轮机设备及系统》学习知识点 常用的工质状态参数有温度、压力、比容、焓、熵、内能等。 过热蒸汽的温度与饱和蒸汽的温度之差叫蒸汽的过热度。 焓的物理意义为:在某一状态下汽体所具有的总能量,它等于内能和压力势能之和。 汽轮机设备及系统包括汽轮机本体、调节保安油系统、辅助设备及热力系统等。汽轮机本体由转子和静子组成。 按工作原理分类：冲动式和反动式汽轮机。蒸汽主要在各级喷嘴(或静叶)中膨胀为冲动式汽轮机；蒸汽在静叶和动叶中都膨胀为反动式汽轮机。汽轮机是将蒸汽的热能转换成机械能的蜗轮式机械。 按热力特性分：凝汽式汽轮机、背压式汽轮机（排汽压力高于大气压力，直接用于供热，无凝汽器）、调整抽汽式汽轮机（抽汽供热）、中间再热式汽轮机。 主蒸汽压力5.88～9.8Mpa属高压、15.69～17.65Mpa属亚临界汽轮机。 国产中间再热式汽轮机型号表示方法：主蒸汽压力/主蒸汽温度/中间再热温度，如N300-16.7/538/538 汽轮机本体是汽轮机设备的主要组成部分，它由转动部分（转子）和固定部分（静子）组成。转动部分包括动叶栅、冲动式汽轮机的叶轮（或反动式汽轮机的转鼓）、主轴和联轴器及紧固件等旋转部件；固定部件包括汽缸、蒸汽室、喷嘴室、隔板、隔板套（或静叶持环）、汽封、轴承、轴承座、机座、滑销系统以及有关坚固零件等。 叶片是汽轮机中数量和种类最多的关键零件，其结构型线、工作状态将直接影响能量转换效率，因此其加工精度要求高。 转子按主轴与其他部件间的结合方式，可分为套装转子、整锻转子、焊接转子和组合转子四大类。组合转子在高温段采用整锻结构，而在中、低温段采用套装结构，形成组合转子，以减小锻件尺寸。 联轴器一般可分为刚性、半挠性、挠性三类。刚性联轴器结构简单、连接刚性强，可传递较大的扭矩和轴向、径向力，但对两轴的同心度要求严格，对振动的传递比较敏感。 转子的临界转速：转子不可避免地会存在局部的质心偏移。当转子转动时，这些质心偏移产生的离心力就成为一种周期性的激振力作用在转子上，使转子产生受迫振动。当激振力的频率与转子系统在转动条件下的自振频率相接近时，转子就会发生共振，振幅急剧增大，产生剧烈振动，此时的转速就称为转子的临界转速。它在运行中表现为：汽轮机启动升速过程中，在某个特定的转速下，机组振动急剧增大，超过这一转速后，振动便迅速减小。 汽缸的作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开，以形成蒸汽热能转换为机械能的封闭汽室。大容量中间再热式汽轮机一般采用多缸，汽缸数目取决于机组的容量和单个低压汽缸所能达到的通流能力。 双层缸结构的优点是把原单层缸承受的巨大蒸汽压力分摊给内外缸，减少了每层缸的压差与温差，缸壁和法兰可以相应减薄，在机组启停及变工况时，其热应力也相应减小，有利于缩短启动时间和提高负荷的适应性，内缸主要承受高温及部分蒸汽压力作用，且其尺寸小，可做得较薄，而外缸因设计有蒸汽内部冷却，运行温度较低，可用较便宜的合金制造。外缸的内外压差比单层汽缸时降低了许多，减少了漏汽的可能，汽缸结合面的严密性能够得到保障。 分缸与合缸布置各有优缺点，合缸可以减少1-2个轴承，缩短了高、中压转子的长度，制造成本和维修工作量降低。缺点是使机组的胀差不易控制，合缸后汽缸形状复杂，转子和汽缸的几何尺寸相对单缸而言较大，管道布置困难。 调节汽轮机的功率主要是通过改变进汽量进行，因此，汽轮机均设置有一个控制进汽量的机构，此机构称为配汽机构。汽轮机的配汽方式主要有节流配汽、喷嘴配汽两种。