1、3.7初终参数变化对汽轮机工作的影响v流量变化流量变化汽轮机变工况汽轮机变工况v蒸汽初终参数变化蒸汽初终参数变化汽轮机变工况。汽轮机变工况。参数波动在一定范围内允许，只影响机组的参数波动在一定范围内允许，只影响机组的经济性，但超限则影响安全性。经济性，但超限则影响安全性。一、初终参数变化过大对安全性的影响一、初终参数变化过大对安全性的影响1 1、蒸汽初压、再热压力变化过大对安全性、蒸汽初压、再热压力变化过大对安全性的影响的影响1 1）初温不变，初压升高过多）初温不变，初压升高过多v承压部件内部应力增大，承压部件内部应力增大，v若调节汽门开度不变，则若调节汽门开度不变，则 增大，使新汽增大，使新
2、汽比容减小，蒸汽流量增大，功率增大，零件受比容减小，蒸汽流量增大，功率增大，零件受力增大。各级叶片的受力正比于流量而增大。力增大。各级叶片的受力正比于流量而增大。末级的危险性最大。末级的危险性最大。0pv第一调节汽门刚全开时，调节级动叶受第一调节汽门刚全开时，调节级动叶受力最大，初压升高，受力更大，影响运行安力最大，初压升高，受力更大，影响运行安全性；全性；v 初压升高，流量增大还将使轴向推力增初压升高，流量增大还将使轴向推力增大。大。v 初压不允许超过制造厂规定的高限数值，初压不允许超过制造厂规定的高限数值，超过超过105105时，自动开启高压旁路调节阀降压。时，自动开启高压旁路调节阀降压。
3、2 2）初温不变，初压降低一般不会带来危险，）初温不变，初压降低一般不会带来危险，v如滑压运行，调节汽门开度不变，初压降低，如滑压运行，调节汽门开度不变，初压降低，流量下降，各级叶片受力下降；轴向推力随压力减流量下降，各级叶片受力下降；轴向推力随压力减小而减小；机组功率随流量减小而减小；最后几级小而减小；机组功率随流量减小而减小；最后几级的湿度减小。的湿度减小。v若初压降低，而所发出功率不减小，全机蒸汽若初压降低，而所发出功率不减小，全机蒸汽流量超过额定值。各段压力增大，轴向推力过大，流量超过额定值。各段压力增大，轴向推力过大，危险。危险。v因此初压降低，功率必然减小因此初压降低，功率必然减小
4、。2.2.蒸汽初温和再热汽温变化过大对安全性蒸汽初温和再热汽温变化过大对安全性的影响的影响 v温度升高产生高温蠕变，影响安全，又缩短温度升高产生高温蠕变，影响安全，又缩短机组寿命。机组寿命。v温度急剧降低一般是锅炉满水等事故的征兆；温度急剧降低一般是锅炉满水等事故的征兆；汽温迅速降低使汽轮机中膨胀作功的蒸汽湿度汽温迅速降低使汽轮机中膨胀作功的蒸汽湿度大增，水珠打在动叶进口边背弧，使轴向推力大增，水珠打在动叶进口边背弧，使轴向推力增大，推力瓦块温度升高。增大，推力瓦块温度升高。轴向位移增大轴向位移增大，威，威胁机组安全。胁机组安全。汽温下降速度小于汽温下降速度小于1/min 1/min 时，无危
5、险。时，无危险。若调节汽门开度不变，比容减小，将使流量若调节汽门开度不变，比容减小，将使流量增大，比焓降随温度降低而减小，增大，比焓降随温度降低而减小，功率变化不功率变化不大大。但比焓降减小，导致但比焓降减小，导致反动度增大反动度增大，使，使轴向推轴向推力增大力增大。汽温降的多时，要防止轴向推力过大。汽温降的多时，要防止轴向推力过大。3 3真空恶化和排汽温度过高对安全的影真空恶化和排汽温度过高对安全的影响：响：v真空恶化和排汽温度过高时，转子不平真空恶化和排汽温度过高时，转子不平衡产生振动；衡产生振动；v排汽温度过高使凝汽器泄露；排汽温度过高使凝汽器泄露；v排汽压力过高使末级容积流量大减，产排
6、汽压力过高使末级容积流量大减，产生鼓风和小容积机组振颤；生鼓风和小容积机组振颤；二、初终参数变化对功率的影响二、初终参数变化对功率的影响 （一）初压改变对汽轮机功率的影响（初温（一）初压改变对汽轮机功率的影响（初温和背压不变）和背压不变）00000006.36.36.36.3)(6.3pphDpphDppDhphDPhDPimactmactiimactimactiimacti初压降低。而调节阀开度不变，此时初压降低。而调节阀开度不变，此时 变变化，引起流量变化。化，引起流量变化。（1 1）凝汽式汽轮机）凝汽式汽轮机00000pDpDpppDDD010000100100011111pppvpph
7、ppRTkkppvpkkhkkzmactkkzkkzmact0pv（2 2）变化不大时，变化不大时，v 是汽轮机的排汽压力，背压越高，是汽轮机的排汽压力，背压越高，对对 的影响越大。背压机功率的变化比凝汽式汽轮机大。的影响越大。背压机功率的变化比凝汽式汽轮机大。0p00pi00001000001000001,16.36.3pPpPpppphvpPPppppvpDpphDPiikkzmactiikkziimactizp0piPv如图所示，在不同背压下，功率增加与初压的关如图所示，在不同背压下，功率增加与初压的关系。系。若初压降低，流量保持不变若初压降低，流量保持不变流量不变，则要改变调节阀的开度
8、，可采用喷流量不变，则要改变调节阀的开度，可采用喷嘴调节和节流调节方法。嘴调节和节流调节方法。节流调节节流调节：G不变，则第一级前压力不变，不变，则第一级前压力不变，不变，不变，Pi不变，只是阀门开度改变，节流损失改变。不变，只是阀门开度改变，节流损失改变。喷嘴调节喷嘴调节：初压变化，改变最后一个调节阀开：初压变化，改变最后一个调节阀开度。若忽略最后一个调节阀的节流损失，则度。若忽略最后一个调节阀的节流损失，则功率要改变，这种功率要改变是焓降变化所引起的，00102003600ppppvpDPkkiimacth0010200pppphpPPkkmactiiv 对于中间再热机组，初压的改变只影响
9、对于中间再热机组，初压的改变只影响高压缸的理想焓降，对汽轮机的功率的影响高压缸的理想焓降，对汽轮机的功率的影响较小。较小。对安全性的影响（初压变化较大）对安全性的影响（初压变化较大）v 初压增加：初压增加：若初温不变，热力过程线左移，若初温不变，热力过程线左移，末级叶片处蒸汽湿度增加，工作条件恶化。末级叶片处蒸汽湿度增加，工作条件恶化。调节调节级在危险工况，即第一阀全开，第二阀未开时，因级在危险工况，即第一阀全开，第二阀未开时，因初压与流量成正比，使动叶片应力增加，超过材料初压与流量成正比，使动叶片应力增加，超过材料许用应力，因此初压增加较多时，要对调节级叶片许用应力，因此初压增加较多时，要对
10、调节级叶片强度进行核算。强度进行核算。v 初压降低：若功率保证，则流量要增加，各级初压降低：若功率保证，则流量要增加，各级前压力增加，末级焓降增加，末级易过负荷，轴向前压力增加，末级焓降增加，末级易过负荷，轴向推力增加，因此初压降低较多时，要限制汽轮机的推力增加，因此初压降低较多时，要限制汽轮机的出力。出力。(二二)初温变化对功率的影响（初压、背压不变）初温变化对功率的影响（初压、背压不变）初温变化初温变化功率变化功率变化蒸汽在锅炉内吸热量变化蒸汽在锅炉内吸热量变化初焓初焓变化。变化。假设假设：蒸汽在锅炉中吸收的总热量：蒸汽在锅炉中吸收的总热量 不变，则：不变，则：对上式求全微分对上式求全微分
11、6.3/)(0fwhhDQfwimactimactihhhQhDP06.3则，v式中：010011ThppRkkthmactkkzmact000000000002000111ttthhhthhPPtthhhthhhhthhhQPiifwmactmactiiifwmactfwimactmactfwii或v2 2、v3 3、代入经验数值、代入经验数值v初温升高初温升高3050，相对内效率约升高，相对内效率约升高1%。基本为常数ppcthTch0000%302010ti000)30002000(11thhcTPPifwpii安全性的影响（初温变化较大）安全性的影响（初温变化较大）初温增加：金属材料高
12、温蠕变增加，许用应力初温增加：金属材料高温蠕变增加，许用应力降低，不允许超过上限值。降低，不允许超过上限值。初温降低：各级焓降降低，反动度增加，轴向初温降低：各级焓降降低，反动度增加，轴向推力增加；推力增加；若此时流量增加，则末几级隔板应力增加，末若此时流量增加，则末几级隔板应力增加，末级动叶片应力增加；级动叶片应力增加；因此，初温降低时，要减负荷，使零件内应力因此，初温降低时，要减负荷，使零件内应力和轴向推力不超限；或当初温降低的同时，要使初和轴向推力不超限；或当初温降低的同时，要使初压降低，以减少末级叶片处的湿度。压降低，以减少末级叶片处的湿度。(三三)真空改变对汽轮机对功率的影响（初压、
13、真空改变对汽轮机对功率的影响（初压、初温不变）初温不变）凝汽设备变化凝汽设备变化背压变化背压变化汽轮机内功率变化。汽轮机内功率变化。变化情况与末级汽流是否达到临界有关。变化情况与末级汽流是否达到临界有关。设：原工况的末级出口压力等于设：原工况的末级出口压力等于 ，由连续方程：由连续方程：btbctcccbttbAGkwAGpsmwkpwAGwwAG328/3702222222，通常cp1.1.背压由临界压力背压由临界压力 升高升高将引起：将引起：1 1、汽轮机全机理想比焓降减小；、汽轮机全机理想比焓降减小；2 2、末级余速动能减小；、末级余速动能减小；3 3、最后几级效率的改变；、最后几级效率
14、的改变；4 4、凝结水温度升高引起最后一级回热抽、凝结水温度升高引起最后一级回热抽汽量的改变。汽量的改变。背压改变前：背压改变前：背压改变后：背压改变后：mcimactixhhGP2mcimactixhhGP211cp222112222212222221cckkcccmactmcimactimcimactiiicchpppkkhxhhGPxhhGPPPmnccnckkcicixppwukppkppkwGP1cos1121111222222212222对于凝汽机组，对于凝汽机组，为常数（为常数（370m/s），），、u 、k、为定值，则由上式可得单位流量的功率增量（为定值，则由上式可得单位流量的
15、功率增量（）只与压力比（只与压力比（）有关。）有关。因此，根据不同的因此，根据不同的()，就可以算出相应的功率增量，就可以算出相应的功率增量（）。）。tw22GPicpp22Gp2GPiGpfGPAGpibc22328故又2.背压由临界压力背压由临界压力 降低降低当背压由临界压力（）下降时，使汽流在动叶的斜切部分膨胀，反动度增加，发生偏转，变成（+）。对喉部前的流动没有影响。因此，功率变化只是由于 的大小和方向改变所引起的，经过推导可得：对于一定机组，当背压由临界压力（）下降时，所引起单位流量的功率变化为：cp22w222cp2cp2此时功率的改变只是由于末级功率的变此时功率的改变只是由于末级
16、功率的变化引起的化引起的GpfGPxppppkkkuwxwwuGPimkckkccmci2222222 122222222cos)(sin12111coscos3 3、通用曲线、通用曲线1)1)、汽轮机的背压变化时，单位蒸汽流量的功、汽轮机的背压变化时，单位蒸汽流量的功率变化量率变化量 与与 之间的关系曲线。之间的关系曲线。GPiGp2极限真极限真空空BA线，按背压上升的情况绘制，BD线，按背压下降的情况绘制；C 点对应喷嘴斜切部分刚好用完的极限状态。从C点起，再继续降低背压，功率不再增加。限点（极限真空）为斜切部分膨胀达到极时，时，：临界状态点CppGpGPppBcic22222由于凝结水温
17、度的减低，低压回热抽汽由于凝结水温度的减低，低压回热抽汽量增大，全机功率减小。量增大，全机功率减小。又即，当又即，当 降到由于末级动叶斜切部降到由于末级动叶斜切部分膨胀而多发的功率等于最低压回热抽汽量分膨胀而多发的功率等于最低压回热抽汽量增大使最末级组少发的功率时的真空为极限增大使最末级组少发的功率时的真空为极限真空，因真空，因 再降，再降，减小。减小。2p2pip3)3)、背压对安全性的影响、背压对安全性的影响 背压升高（真空恶化）：背压升高（真空恶化）：；排汽部分法兰、螺栓应力增加，同时排汽温排汽部分法兰、螺栓应力增加，同时排汽温度升高，热膨胀、热应力、热变形增大，通流间隙度升高，热膨胀、
18、热应力、热变形增大，通流间隙降低，转子中心破坏，机组振动加剧，另外凝汽器降低，转子中心破坏，机组振动加剧，另外凝汽器胀口松动，冷却水漏入汽空间；胀口松动，冷却水漏入汽空间；eltPHv转子在排汽室部分没有阶梯时，背压升高，轴转子在排汽室部分没有阶梯时，背压升高，轴向推力增加；向推力增加；v转子在排汽室部分有阶梯时，背压升高，轴向转子在排汽室部分有阶梯时，背压升高，轴向推力降低，造成反推力；推力降低，造成反推力；v夏季，排汽温度升高时，使排汽压力升高，采夏季，排汽温度升高时，使排汽压力升高，采用后汽缸喷水减温。用后汽缸喷水减温。v背压降低（真空提高）：若流量不变，则背压降低（真空提高）：若流量不
19、变，则 ，易出现膨胀不足，或末级过负荷，应限制流量。易出现膨胀不足，或末级过负荷，应限制流量。末th三、用热力学方法近似计算热耗率和功三、用热力学方法近似计算热耗率和功率的修正曲线率的修正曲线1 1、变化时的热耗率修正变化时的热耗率修正用热耗率的变化率来表示初终参数变化用热耗率的变化率来表示初终参数变化时对经济性的影响，由图时对经济性的影响，由图3.7.33.7.3。一次再热机组，一次再热机组，1 1千克蒸汽吸收的热量为千克蒸汽吸收的热量为:crroptptp,0hrrfwrhrrfwssassssshhahhsTQ0001v汽轮发电机组的发电功率为：汽轮发电机组的发电功率为：v汽轮机组的发电
20、热耗率为：汽轮机组的发电热耗率为：v初终参数改变对热耗率的改变量对上式初终参数改变对热耗率的改变量对上式进行全微分进行全微分 gmielsTTDP216.3gmielsTTTPQDq21136001000iIqTTqTTqq221v第一项是排汽热力学温度改变第一项是排汽热力学温度改变 使循环热效使循环热效率改变而引起的热耗率变化率。率改变而引起的热耗率变化率。v第二项是平均吸热温度升高第二项是平均吸热温度升高 使循环热效率使循环热效率升高而引起的热耗率较小率。升高而引起的热耗率较小率。v第三项是全机相对内效率第三项是全机相对内效率 变化，所引起的热变化，所引起的热耗率变化率。耗率变化率。v 变
21、化的原因：低压级组湿汽损变化的原因：低压级组湿汽损失变化；末级余速损失变化。失变化；末级余速损失变化。%10012112212iiTTTTTTTTqq2T1Tiiiii,12 2、变化时的功率修正变化时的功率修正由式由式 可得初终参数可得初终参数与再热蒸汽参数变化后电功率与再热蒸汽参数变化后电功率 为为crroptptp,0gmielsTTDP216.31elPgmiielssTTTTDDP221116.3若调节汽门开度不变，则上式中各参数的若调节汽门开度不变，则上式中各参数的增量都是由增量都是由 等变化引起的，若等变化引起的，若其变化小，则各增量的变化也很小，上式展开其变化小，则各增量的变化
22、也很小，上式展开且忽略二阶以上微量得电功率变化率为：且忽略二阶以上微量得电功率变化率为：初温不变，初压变化时，初温不变，初压变化时，初压不变，初温变化时，初压不变，初温变化时，crroptptp,0或%1002221iielelssTTTTTTDDPP1100111ppDDDDDDD1100111TTDDDDDDD作业与思考题：作业与思考题：1、某中压汽轮机新蒸汽参数 =3.5MPa，=435 ，凝汽器压力 =0.0049MPa。为了利用循环水供暖，将凝汽器压力提高至 =0.06MPa。若流量与设计工况相同，整个装置的相对电效率由原工况的 =0.8降为0.66，则汽轮机的功率将减少多少倍？（不计回热抽汽）。2、初参数为 =8.83MPa，=480 ，背压 =1.08MPa的汽轮机，设计工况下的相对内效率 =0.8 试计算蒸汽初温每改变1 时所引起功率相对增量 另外，当温度升高到500 时，功率相对增量又为多少？假设初压，锅炉设备热耗量以及给水焓418.68kJ/kg均保持不变。0p0tC0cp1cpelr.0p0tC0zpir.C0C0%100iiPP
