汽轮机的变工况

需要指出：
喷嘴调节汽轮机调节级后的温度是随流量 的变动而变化的，而且变化幅度较大。
变工况时轴向推力的变化
汽轮机轴向推力的变化在一般情况下主要取决于 各级叶轮前后压力差的变化。凝汽式汽轮机各中 间级动叶前后的压差与流量是成正比变化的，即 变工况后，虽然中间各级的压力比不变，焓降和 反动度也不变，但级动叶前后的压差随流量变化 而变化，因而其轴向推力也随流量的变化而变化。 例：流量增大后，级动叶的前后压差变大，轴向 推力也增大。
末级，流量变化对压力比和焓降的影响越大。
变工况时各级反动度的变化规律
汽轮机变工况时，由于流量的改变，除了引 起压力比和级内焓降的改变外，级的反动度 也要变化。这是因为级内焓降变化后，使得 焓降在喷嘴和动叶中的分配比例发生改变的 缘故。可以这样解释：当级内焓降减小后， 汽流流入动叶偏转了一个角度，不能全部进 入动叶，形成动叶入口槽道的阻塞，使喷嘴 与动叶间的压力增高，从而动叶前后压力差 增大，故级的反动度增加。
根据这个原理，在汽轮机运行中就可以利 用调节级汽室压力和各抽汽口压力，来监 视汽轮机通流部分的工作情况和了解级组 带负荷情况，故把这些压力称为监视段压 力。
变工况时流量与各级焓降的变化规律
汽轮机级的理想焓降只与级前、后的压力比及 级前蒸汽的绝对温度有关。在工况变化不大时， 级前蒸汽温度变化也不大，可略去不计，则级 的理想焓降变化只取决于级前后压力比的变化。
变工况时级内反动度的变化
变工况时，如果级内焓降减小，则级的反动度增 加；反之，级内焓降增加，则级的反动度减小。
流经级组的蒸汽流量改变时，级组最末级的焓降 变化最大，因此最末级的反动度变化也最大；级 组中间级的各级焓降变化不大，故这些级的反动 度变化也不大。
变工况时，蒸汽流量对级的效率影响
速度比对级的效率影响最大，当速度比为最佳 时效率最高，速度比不变，级的效率也基本不 变。由此可知：当流经级组的流量改变时，级 组中最末级的焓降变化最大，其速度比偏离最 佳值较多，级的效率下降也较多，而级组中间 各级因焓降基本上保持不变，其速度比保持不 变，故其效率也近乎不变。
Je3B3242(80) 汽轮机调速级处的蒸汽温度与负荷无关。（×）
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结语
谢谢大家！
综上所述：调节级的焓降是随汽轮机的流量变化而 变化的，流量增加时，部分开启汽阀所控的喷嘴焓 降增大，全开汽阀所控的喷嘴焓降减小。在第一个 调节汽阀全开而第二个调节汽阀尚未开启时，调节 级焓降达到最大值，此时流过第一喷嘴组的流量也 最大。由于蒸汽对动叶的冲击力与流量及焓降的乘 积成正比，故这时位于第一喷嘴组后的调节级动叶 的应力也最大，因此调节级的最危险的工况不是在 额定功率时，而是在第一调节汽阀全开而第二调节 汽阀尚未开启时，这一点在运行中应充分注意。
凝汽式汽轮机的变工况
节流调节汽轮机的变工况
节流调节是全部蒸汽都经过一个或几个同 时启、闭的调节汽阀，然后流向第一级喷 嘴。这种配汽方式主要是改变调节汽阀的 开度对蒸汽进行节流，以改变进汽压力， 使有用焓降发生变化，并相应改变蒸汽流 量，来调整汽轮机功率的。
节流调节的凝汽式汽轮机，在工况变动 时，因第一级流通面积不随进汽量的变 化而变化，因而其变工况特性和中间级 完全相同，即第一级级前压力与流量成 正比，焓降、反动度、速比和效率等在 变工况时近于保持不变，只有最末级的 焓降随着工况的变化而发生变化。
造成汽轮机不能经常在设计条件下运行的主要原因
(1) 用户所需电负荷的变化;
(2) 锅炉运行工况的变化;
(3) 汽轮机本身的状态发生了变化.
汽轮机变工况下运行时，不仅效率降低，而且 各零部件的受力情况与设计工况不同，从而影响汽 轮机工作的经济性和安全性。
喷嘴的变工况
分析喷嘴前后的压力与流量的变化关系
喷嘴调节示意图
喷嘴调节各个喷嘴组的变化规律：
当调节级汽室压力升高至0.546P0时，第一、第二 调节汽阀均全开，第三调节汽阀也部分开启，在
第一、第二调节汽阀所控制的两组喷嘴中，汽流
速度刚好达到临界速度。在这之前，由于P2始终低 于临界压力，所以尽管P2升高，也不会使第一、二 喷嘴组的流量下降，在这之后，只要第三调节汽
相对座标的渐缩喷嘴的流量网图
在一定的初参数时，随喷嘴背压变化可以求
得一条曲线。如果初压由P0*变至P01*后，维持P01* 、ν01* 不变，然后，改变背压，通过喷嘴的流量又 重复上述变化规律，即可以得到对应于初压P01* 的 流量曲线。可见，初压越小，流量曲线越靠近座 标原点。
β——G/GC, 彭台门系数，又称流量比，其值仅与 压力比的大小有关
级和级组的变工况
级和级组中流量与压力的变化规律
工况变动时，级前、后压力和流量的变化关系
级在超临界工况下工作时
G1 01 G 0 0
若级在变工况前后均为临界状态（不论喷嘴或动叶达到临界 状态）下工作时，则通过这一级的流量只与级前的蒸汽参数 有关，而与级后的压力无关。且通变工况
喷嘴调节是新汽经过主汽阀后，再经过几 个依次启闭的调节汽阀通向汽轮机的第一 级（调节级）。每个调节汽阀分别控制一 组调节级喷嘴，调节级都作成部分进汽的， 一般部分进汽度小于0.8。通常第一个开启 的调节阀所控制的流量要比其余的汽阀大 些，最后开启的调节汽阀通常在超负荷时 使用。
级组内流量与压力的变化关系
在多级汽轮机中，流通面积不变，流量相等 的若干相邻单级的组合称为级组。
只要级组内某一级在变工况前后始终为临界状态， 则这一级以前的各级中流量均与级前压力成正比关 系变化。
对于凝汽式汽轮机，因为背压很低。若把所有压力 级视为一个级组，那么，凝汽式汽轮机各压力级在
工况变动时的一个重要规律，即凝汽式汽轮机各级 （除最末级或末几级外）的级前压力与流量成正比。
级在亚临界工况下工作时
若级在变工况前后，蒸汽在级喷嘴和动叶片内的 流动均未达到临界状态时，通过该级的流量与级 前、后压力的平方差的平方根成正比变化，与级 前的绝对温度的平方根成反比变化。 简化后得出
弗留格尔公式：
G1 G0
012 212 02 22
表明除调节级外的任何一级在变工况前后，均未 达到临界状态时，流经级内的蒸汽流量与级前、 后压力的变化关系。
结论：不论是凝汽式汽轮机还是背压式汽轮机，
如果变工况前、后均为临界状态，则各中间级的 焓降几乎不变，故其效率也不变。
变工况前、后级组在亚临界状态时
亚临界状态的级组变工况时，级内的焓降随 流量的变化而变化：
2
0211
1 02
02 z2 z2 z2G G10
2
当流量减小时，G0/G1值增大，（P21/P01）随 之增大，级的理想焓降相应减小。且越靠近
F
喷嘴调节 节流调节
D 凝汽式汽轮机轴向推力变化曲线
Lb3B2207(77)
汽轮机负荷增加时，流量增加，各级的焓降均增加。 （×）
Lb3B3212(77)
汽轮机变工况时，级的焓降如果不变，级的反动度 也不变。（√）
Lb3B3214(78)
凝汽式汽轮机当蒸汽流量增加时，调节级焓降增加， 中间级的焓降基本不变，末几级焓降减少。（×）
阀的开度再增加， P2就将高于临界压力，于是这 两个喷嘴组中的流量将随P2的升高而下降，这时流 量和背压的变化是椭圆曲线关系。
调节级的焓降变化
在第一个调节阀控制的负荷范围内，蒸汽在第一个喷嘴组中 的焓降就是调节级的焓降，此时在第一个调节汽阀刚全开， 而第二个调节汽阀尚未开启时，焓降达到最大值。
第二个调节汽阀未开启时，第二喷嘴组的前后压力相等，焓 降为零。在第二调节汽阀逐渐开大过程中，随汽阀节流作用 的逐渐减弱，P0II增大比P2增长得快些， P2/ P0II逐渐减小， 使第哦而喷嘴组的理想焓降逐渐增大，直至第二调节汽阀全 开时，第二组喷嘴组中的理想焓降达到该喷嘴组的最大值。 此时，第一、二喷嘴组前后压力比相等，但在第二调节汽阀 逐渐开大过程中，由于第一调节汽阀后压力不变，而调节级 汽室压力却随流量的增加成正比的增加，故第一喷嘴组的焓 降逐渐减小。
变工况时流量与各级焓降的变化规律
变工况前、后级组均为临界状态时
以非调节级级组为例，通过级组的流量与级组的 初压成正比。经推导可知各级压力比不变，变工 况前后各级的焓降也不变。但这一结论不适用于 末级，因为末级的级后压力，在变工况前后一般 变化不大，而级前压力是随流量变化的，故末级 的压力比是变化的。