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1、第五章 汽轮机的变工况特性,目录第一节 变工况下级的压力与流量的关系第二节 变工况下级的比焓降和反动度的变化规律第三节 配汽方式及调节级的变工况特性第四节 凝汽式汽轮机的工况图本章作业,设计工况：汽轮机在运行过程中，各种参数都保持设计值的运行工况称为汽轮机的设计工况，也称为经济工况。变工况：汽轮机在偏离设计参数值时的运行工况，称为变工况。,第五章 汽轮机的变工况特性,变工况下级的压力与流量的关系,渐缩喷嘴压力与流量的关系级的变工况 级前后压力与流量的关系级组前后压力与流量的关系压力与流量的关系式（弗留格尔公式）的应用,渐缩喷嘴压力与流量的关系,对于渐缩喷嘴，当其初参数及出口面积不变时，通过喷嘴
2、的流量为：,根据上述两式，有：,将蒸汽看作理想气体，根据气体状态方程，上式变为：,渐缩喷嘴压力与流量的关系,下面四种情况可以忽略温度的变化喷嘴前压力变动是由节流引起的喷嘴前温度不变温度变化很小而可以忽略因近似计算而可以忽略温度变化,当不考虑变工况时温度的影响，上式可简化为：,渐缩喷嘴压力与流量的关系,当不考虑温度影响时：,如果工况变动前后均为临界工况，有：,结论：当前后两种工况均为非临界工况时，通过喷嘴的流量和喷嘴 前、后的参数变化都有关系。当前后两种工况都为临界工况时，通过喷嘴的流量只和喷嘴 前的参数变化有关。,渐缩喷嘴压力与流量的关系,渐缩喷嘴压力与流量的关系,主要研究级中诸参数随流量变化
3、而变化的基本规律。喷嘴前、后压力发生变化引起流量的变化。反之，当流经喷嘴的流量变化时，喷嘴和动叶前后的压力也要随之变化，从而引起级内各个参数发生变化。,级的变工况,（一）级前后压力与流量的关系 1、级在临界工况下工作,级的变工况,2、级在亚临界工况下工作,级的变工况,结论：当级内流动未达到临界状态时，通过该级的流量不仅与级前 压力有关，而且与级后压力有关。,二、级组前后压力与流量的关系 1、级组内各级均未达到临界状态,级的变工况,弗留格尔公式,级的变工况,2、级组内达到临界状态,级的变工况,弗留格尔公式应用条件1、级组中各级流量相同（有回热抽汽也可应用）；2、级组中各级的通流面积变工况前后保持
4、不变（结垢后需修正）；3、级组中级数不少于34级。弗留格尔公式的应用1、监视汽轮机通流部分运行是否正常；2、推算不同流量下各级的级前压力。,级的变工况,第二节 变工况下级的比焓降和反动度的变化规律,一、工况变动时各级比焓降变化（一）凝汽式汽轮机 1、凝汽式汽轮机各中间级,当初压变化时，结果将导制各级压力也相应的变化，但压力比不变，故焓降不变。又因为压力有变化，故其流量相应变化，功率也随之变化。,工况变动时各级比焓降变化,工况变动时各级比焓降变化,工况变动时各中间级的内功率与流量成正比,（二）背压式汽轮机中间级的变工况,工况变动时各级比焓降变化,结论：背压式汽轮机各中间级级前压力与流量的关系按照
5、双曲线函数规律变化。,当背压不变时，上式变为：,工况变动时各级比焓降变化,当汽轮机级数比较多时：,工况变动时各级比焓降变化,工况变动时各级反动度的变化,工况变动时的损失：,工况变动所引起级内反动度的变化,假设工况变动前后，级都处于亚临界状态，不考虑级内间隙漏气或者吸气，有：,结论：在流量保持连续条件下，工况变动时，喷嘴出口气流速度 及动叶出口气流速度前后之比是不变的。,工况变动所引起级内反动度的变化,1.工况变动时，级的理想比焓降减小,结论：动叶中比焓降增加，因此级的反动度增加，即,工况变动所引起级内反动度的变化,2.工况变动时，级的理想比焓降增大,结论：动叶中比焓降减小，因此级的反动度减小，
6、即,工况变动所引起级内反动度的变化,第三节 配汽方式及调节级的变工况特性,一、滑参数运行与定参数运行,滑参数运行:通过改变整机理想比焓降来调节汽轮机机组的功 率的运行方式；定参数运行：通过改变流量来调节机组的功率的运行方式。配汽机构：汽轮机上用于控制进汽量的条件机构。,由于锅炉的热惯性比较大，滑参数对变工况的响应速度有限；而定参数运行时，汽轮机的功率调节由改变进口蒸汽量来实 现，调节阀门的动作响应快，很快就可以满足工况变化的需 要。,二、功率调节方式,节流调节和喷嘴调节两种功率调节方式。节流调节,节流调节,汽轮机的相对内效率为：,其中：汽轮机通流部分的相对内效率；为节流调节阀的节流 效率。,喷
7、嘴调节,特点：汽轮机第一级是调节级，调节级分为几个喷嘴组，蒸汽经过主汽门和调节汽门，通向调节级。喷嘴配汽的主要缺点：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，这常成为这种汽轮机迅速改变负荷的主要因素。,调节级的变工况特性,一、调节级的相对内效率 热平衡方程：,调节级的相对内效率：,二、调节级前后压力与流量的关系 通过喷嘴的流量：,调节级的变工况特性,二、调节级前后压力与流量的关系,调节级的变工况特性,二、调节级效率曲线,调节级的变工况特性,一、冲动式汽轮机轴向推力的变化 工况变化时，轴向推力的变化可表示为：,轴向推力的变化情况,1）凝汽式汽轮机轴向推力的变化
8、 节流配汽方式,2）喷嘴配汽方式,2.背压式汽轮机轴向推力的变化,轴向推力的变化情况,第四节 凝汽式汽轮机的工况图,汽耗特性：汽轮发电机组功率与流量之间的关系。表示这种关 系的数学表达式称为汽耗特性方程，而表示这种关系的曲线称 为汽轮机的工况图。,一、节流配汽凝汽式汽轮机的工况图 汽轮发电机组功率与汽耗量之间的关系：,喷嘴配汽凝汽式汽轮机的工况图,喷嘴配汽凝汽式汽轮机的工况图,机组的汽耗特性方程 当功率小于设计功率时，即,当功率大于设计功率时，即,蒸汽调节方式的选择,作业,1、若喷嘴前的蒸汽压力为p0=5.87MPa,喷嘴前的蒸汽温度恒定不变，当喷嘴后的蒸汽压力从p01=2.94MPa增加到p11=4.42MPa时，问通过渐缩喷嘴的蒸汽改变了多少？2、某台背压式汽轮机共有五级。在设计工况下，调节级后的压力p1=3.43MPa,四个压力级后的压力分别为p2=2.45MPa，p3=1.47MPa,p4=0.98MPa,pz=0.686MPa.试问：当蒸汽流量减少一半，而背压pz维持不变，各级的压力比将变为什么？,
