汽轮机课程设计.doc

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贵州大学课程设计

汽轮机课程设计

第一章绪言

ξ1.1、变工况计算的意义

汽轮机在变工况条件下工作时，沿通流部分各级的蒸汽流量，喷嘴动叶前后的气温，汽压及湿度将偏离设计值，使零部件的受力情况，轴向推力，效率，出力发生变化。

此外，汽轮机在启停或负荷剧烈变动时，可能在零部件中产生很大的热应力，引起金属材料疲劳损伤，影响机组寿命，这种情况，在大型机组上尤为注意。

为此常常需要对它们进行校核和分析，以保证机组的安全可靠和经济运行。

由于变工况热力计算能获得各级的状态参数，理想比焓降，反动度，效率，出力等较详尽的数据，这就为强度分析，推力计算以及了解效率及出力变化提供了科学的参考依据。

因此，变工况热力核算常成为了解机组运行情况，预测设备系统改进所产生的效果，乃至分析事故原因的重要手段。

ξ1.2、变工况数值计算的方法与特点

1.2.1、方法

汽轮机整机的热力计算是建立在单级核算的基础上的。

目前，在变工况计算中，根据不同的给定原始条件，单级的详细热力核算可分为顺序计算和倒序计算两种基本方法，此外还有将倒序和顺序结合起来的混合算法。

1.2.2、特点

顺序算法以给定的级前状态为起点，由前向后计算;倒序算法则以给定的级后状态为起点，由后向前计算。

混合算法中，每级都包含若干轮先是倒序后是顺序的混合计算，只有当倒序与顺序的计算结果相符合时，级的核算才可以结束，然后逐级向前推进。

三种方法都建立在喷嘴和动叶出口截面连续性方程和单级工作原理的基础上，并且计算时，级流量和几何尺寸是已知的。

与此相对应，单级的数值计算也有顺序，倒序和混合三种算法。

汽轮机在级在偏离设计工况工作时，在许多情况下，常常已知级后的压力以及流量，此时采用以级后状态为起点的倒序算法较为方便。

这种情况常出现在凝汽式和被压式机组的末级或是抽汽机组抽汽点前面的压力级，也可能出现在通流部分被拆除级前面的压力级，由于凝汽器内的压力或是抽汽压力或是被压发生变化，需要对其级前的功率，效率进行校核。

在另外一些情况下，则可能已知级前的状态与级流量，此时应采用以级前状态为起点的顺序算法比较方便，例如通过计算得到或通过实验测得调节级室的压力和温度，因此压力级组前的状态是已知的，在此情况下，对压力级的校核就应采用顺序算法。

第二章特定冷端条件下的设计工况热力计算

ξ2.1、原始资料，机组的基本参数

原始资料包括：

机组的类型、基本参数、热力系统、阀杆与轴封数据，加热汽水参数表及其他参数。

2.1.1、机组的类型

机组型号：

N50-8.82/535.

机组形式：

高压、单缸单轴凝汽式汽轮机。

2.1.2、基本参数

名称

设计负荷下的参数

名称

设计负荷下的参数

额定功率

Pel=50MW

调节级形式

单列调节级

新蒸汽压力

P0=8.82MPa

调节级的比焓降

112kJ/kg

新蒸汽温度

t0=535℃

调节级速比

xa=0.364

凝汽器压力

Pc=5.5kPa

调节级平均直径

dm=1100mm

汽轮机转速

n=3000r/min

调节级反动度

Ωm=0.075

回热抽汽级数

两高、四低、一除氧

部分进汽度

e=0.3328

给水温度

tfw=217℃

喷嘴汽流出汽角

α1=12.9°

工作压力

pd=0.588MPa

动叶汽流出汽角

β2=19.7°

2.1.3、热力系统

（1）50MW机组热力过程线

（2）、具有给水回热的热力系统图

（3）、N50-8.83/535型汽轮机回热系统示意图

（4）、50MW汽轮机轴封系统图

2.1.4、阀杆与轴封数据

（1）主汽阀和调节汽阀阀杆数据

项目

符号

单位

主汽阀

调节汽阀

1段

2段

3段

1段

2段

3段

阀杆数

z

1

4

阀杆直径

dv

cm

3.4

3.6

径向间隙

δr

cm

0.02

0.02

间隙面积

Av

cm²

0.214

0.227

分段长度

l

cm²

41.8

11

5.8

33.3

4

3.8

（2）轴封数据

项目

符号

单位

前轴封

后轴封

1段

2段

3段

4段

5段

6段

1段

2段

3段

轴封直径

d1

cm

3.4

3.6

55.3

45.8

径向间隙

δ1

cm

0.05

0.05

轴封齿数

z

78

36

10

12

9

6

2.1.5加热器汽水参数表

项目

单位

H1

H2

H3（HD）

H4

H5

H6

H7

SG

C

回热

抽汽

抽汽压力pj

MPa

2.62

1.49

0.976

0.464

0.181

0.085

0.043

0.095

0.0055

抽汽温度tj（干度xj）

℃

387

319

272

196

0.997

0.958

0.932

̶

̶

抽泣比焓值hj

kJ/kg

3208.68

3080.53

2992.15

2849.22

2695.04

2564.19

2473.34

2737.51

̶

抽汽压损△pj

％

8

8

40

8

8

8

8

̶

̶

加热器汽侧

压力pj´

MPa

2.4104

1.3708

0.588

0.42688

0.16652

0.06532

0.03284

̶

̶

pj´下的饱和

水温tbj

℃

222.01

194.06

158

145.97

114.52

88.12

71.19

̶

̶

pj´下饱和水

比焓hbj

kJ/kg

953.01

825.73

667.08

614.88

480.5

369.06

298

411.42

̶

抽汽放热qj

kJ/kg

2360.16

2369.74

2325.07

2234.34

2214.54

2195.13

2175.34

2326.09

̶

疏

水

上端差θj

℃

5

5

0

5

5

5

5

̶

̶

下端差θj´

℃

10

10

̶

̶

̶

̶

̶

̶

̶

疏水温度tsj

℃

199.06

168

̶

̶

̶

̶

̶

̶

̶

疏水比焓hsj

kJ/kg

848.52

710.79

̶

̶

̶

̶

̶

̶

̶

疏水放热γj

kJ/kg

̶

137.73

43.71

̶

134.38

111.44

71.06

̶

̶

水

侧

加热器出口

水温twj

℃

217.01

189.06

158

141.25

110.08

83.96

67.31

35.5

34.4

加热器水侧

压力pw

MPa

13.73

13.73

0.588

1.33

1.33

1.33

1.33

1.33

̶

加热器出口水

比焓hwj

kJ/kg

933.55

809.35

674.77/

667.08

595.16

462.55

352.59

282.85

150.09

144.17

给水比焓

升тj

kJ/kg

124.2

134.58

73.1

133.78

111.14

70.92

141.16

5.38

̶

2.1.6其他参数

给水泵出口压力pfp=13.73MPa；

凝结水泵出口压力pcp=1.33MPa；

机械效率ηm=0.98；

加热器效率ηh=0.98。

汽轮机的相对内效率

主汽阀和调节汽阀节流压力损失。

排气阻力损失。

ξ2.2、阀杆漏汽量与轴封漏汽量计算

汽轮机进汽量

设m=1.15，机械效率ηm=0.98，发电机效率ηg=0.98，汽轮机漏汽量△D0=3%D0，额定功率Pel=50MW,则：

=3.6×50000/（1191.7×0.98×0.98）+0.03D0

=186.46t/h

该机组有一个主汽阀和4个调节汽阀，阀杆漏汽大部分漏到除氧器中，另外一少部分通过真空管道被射汽抽汽器吸入轴封冷却器。

2.2.1、主汽阀阀杆漏汽量的计算

主汽阀杆间隙面积；

第1段阀杆漏汽系数；

第1段阀杆前蒸汽参数为，。

则主汽阀杆漏汽量。

第2段阀杆漏汽系数；

第2段阀杆前蒸汽参数为，。

则流经第2段阀杆漏汽量。

2.2.2、调节汽阀阀杆漏汽

主汽阀杆间隙面积；

第1段阀杆漏汽系数；

第1段阀杆前蒸汽参数为，。

则调节汽阀杆漏汽量。

第2段阀杆漏汽系数；

第2段阀杆前蒸汽参数为，。

则流经第2段阀杆漏汽量。

根据主汽阀杆和调节汽阀阀杆的漏汽计算，可得阀杆总漏汽量；

轴封冷却器回收阀杆漏汽

其余除氧器回收。

2.2.3、前轴封漏汽

轴封1、2、3段间隙面积；

第1段轴封前蒸汽参数为，（调节级喷嘴后参数）。

第1段轴封后蒸汽参数为。

判别系数

则前轴封漏汽量；

第2段轴封前蒸汽参数为，。

第2段轴封后蒸汽参数为。

判别系数

则前轴封漏汽量；

第3段轴封前蒸汽参数为，。

第3段轴封后蒸汽参数为。

判别系数

则前轴封漏汽量；

轴封4、5、6段间隙面积：

；

第4段轴封前蒸汽参数为，。

第4段轴封后蒸汽参数为。

判别系数

第4段轴封流经蒸汽量；

第5段轴封前蒸汽参数为，。

第5段轴封后蒸汽参数为。

判别系数

第5段轴封流经蒸汽量。

2.2.4、后轴封漏汽

轴封1、2段间隙面积；

第1段轴封前蒸汽参数为，。

第1段轴封后蒸汽参数为。

判别系数

第1段轴封流经蒸汽量；

第2段轴封前蒸汽参数为，。

第2段轴封后蒸汽参数为。

判别系数

第2段轴封流经蒸汽量。

由上面计算可得：

阀杆漏汽量

除氧器回收

前轴封漏汽量

流到2号高压加热器的蒸汽量

流到5号低压加热器的蒸汽量

流到7号低压加热器的蒸汽量

均压箱向前轴封供汽量;

均压箱向后轴封供汽量;

均压箱总供汽量

轴封冷却器回收前轴封漏汽量

轴封冷却器回收后轴封漏汽量

轴封冷却器总回收

ξ2.3、汽轮机各部分汽水流量

a.1号高压加热器。

1号高压加热器热平衡图如下热平衡图所示。

根据表面式加热器热平衡原理可列出方程

b.2号高压加热器。

2号高压加热器热平衡图如上的热平衡图所示。

根据表面式加热器热平衡原理可列出方程

=

=0.03687

c.除氧器。

除氧器热平衡图如下的热平衡图所示。

根据混合式加热器热平衡原理可列出方程

=0.01820

=1-（0.0537+0.03687+0.01767+0.0148+0.0061）

=0.87086

d.4号低压加热器。

4号低压加热器热平衡图如上的热平衡图所示。

根据表面式加热器热平衡原理可列出方程

=

e.5号低压加热器。

5号低压加热器热平衡图如下的热平衡图所示。

根据表面式加热器热平衡原理可列出方程

=0.03345

f.6号低压加热器和7号低压加热器。

6、7号低压加热器热平衡图如下的