汽轮机课程设计.docx

1、汽轮机课程设计CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY课 程 设 计题目： 600MW 超临界汽轮机通流部分设计（中压缸）学生姓名：丁艳平院（系）名称：能源与动力工程班级 :热能与动力工程03-03 班指导教师：谭欣星2006 年 11 月能源与动力工程学院课程设计任务书热能动力工程 专业 036503 班课程名称题 目汽轮机原理600MW 超临界汽轮机通流部分设计（中压缸）任务起止日期： 2006 年 11 月 13 日 2006 年 12 月 4 日学生姓名丁艳平2006年 12月 4 日指导教师谭欣星2006年 11月 5 日教研室主任年月日

2、院长年月日能源与动力工程学院课题内容与要求设计内容1.根据给定参数分析并选择汽轮机的型式、通流部分形状及有关参数；2.拟定汽轮机近似热力过程曲线和原则性回热系统， 计算高压缸排汽到中压缸进汽段的压力损失（即确定中压缸进汽压力） ；3.根据通流部分形状和回热抽汽点要求， 确定压力级即非调节级的级数， 并进行各级比焓降分配；4.对各级进行详细的热力计算， 求出各级通流部分的几何尺寸、 相对内效率和内功率， 确定汽轮机实际的热力过程曲线；5. 根据各级热力计算的结果， 修正各回热抽汽点压力以符合实际热力过程曲线的要求， 并修正回热系统的热平衡计算；6.根据需要修正汽轮机热力计算结果；设计要求1运行时

3、具有较高的经济性；2不同工况下工作时均有高的可靠性；3在满足经济性和可靠性要求的同时，还应考虑到汽轮机的结构紧凑、系统简单、布置合理。已知技术条件与参数2.转速 3000r/min3.主汽压力：；主汽温度： 5664.高压缸排汽压力5.给水温度 284，中压缸进汽量 h课题完成后应提交的文件（设计说明书、图表、设计图纸等）1绘制通流部分方案图及纵剖面图。2设计、计算说明书一册。3详细的设计过程、思路说明。参考文献资料1. 汽轮机课程设计参考资料 冯慧雯，水利电力出版社， 19982.汽轮机原理 翦天聪，水利电力出版社， 19853.叶轮机械原理 舒士甄等，清华大学出版社， 19914.有关超临

4、界 600MW汽轮机培训教材同组设计者李国勇，那 昕，丁艳平胡风华，欧阳海特，陈超注： 1. 此任务书应由指导教师填写。2.此任务书最迟必须在课程设计开始前三天下达给学生。600MW超临界汽轮机通流部分设计（中压缸）摘 要本文根是根据给定的设计条件 , 确定通流部分的几何尺寸 , 以求获得较高的相对内效率。设计原则是保证运行时具有较高的经济性； 在不同的工况下工作均有高的可靠性； 同时在满足经济性和可靠性要求的同时， 考虑了汽轮机的结构紧凑， 系统简单，布置合理，成本低廉，安装与维修方便，心以及零件的通用化和系列化等因素。主要设计过程是： 分析与确定汽轮机热力设计的基本参数， 选择汽轮机的型式

5、，配汽机构形式，通流部分及有关参数；拟定汽轮机近似热力过程曲线， 并进行热经济性的初步计算； 根据通流部分形状和回热抽汽点的要求，确定中压级组的级数并进行各级比焓降的分配，对各级进行详细的热力计算， 确定汽轮机实际热力过程曲线， 根据热力计算结果，修正各回热汽点压力以符合热力过程曲线的要求， 并修正回热系统的热平衡计算，汽轮机热力计算结果。1:2:3:9:10:14;17:600MW19:2023第一章 汽轮机热力计算的基本参数主蒸汽压力主蒸汽温 566 转速 3000r/min给水温度 284 额定功率 600MW高压缸排汽压力 MPa中压缸进汽量 h设计参考机型 :566/566 型超临界

6、参数、一次中间再热、单轴、三缸、四排汽反动式汽轮机第二章 汽轮机蒸汽流量的初步计算一 近似热力过程曲线的拟定。（一） 进排汽机构及连接管道的各项损失。损失名称 符号 估算范围 取值 说明主汽门调节阀节流损失排汽管中压力损失中间再热器及连接管道中压力损失中压快速截止阀和调节阀中节流损失中低压连通管中压力损失P0 P0 0.03 0.05 P0 P0 0.968MPa P0 24.2MPaPc Pc 0.02 0.06 Pc Pc 0.2KPa Pc 4.9KPaPr Pr 0.1 Pr Pr 0.381MPa Pr 3.81MPaPr Pr 0.02 Pr Pr 0.0762MPaPs Ps 0

7、.02 0.03 Ps Ps 0.106KPa Ps 4.23 KPa（二） 汽轮机相对内效率的估算取 i 91%（三） 汽轮机近似热力过程的拟定p0 p2p0p00314macp 2hi1macht1machi22macht2pc26h5h e2s0 点：P024.2MPa， t 0566 ，P00.968MPa，P023.232MPa ，查表得：h03398.78kJ / kg。过0 点做等比熵线交高压缸排汽压力等压线于2点，查表得：h22919.05KJ / kg 。由此得：（macht！ ）h0h2479.73KJ / kg ，hi1mac（ ht1mac）436.55KJ/ kg得

8、2 点，考虑损失Pr ，得3 点；P33.849MPa， t 3566 。查表得：h33598.19KJ / kg 考虑损失Pr，得4 点。过3 点做等比熵线交低压缸排汽压力等压线于3 点，查表得：h32223.02KJ / kg ，由此得：（ ht 2mac）h3h31375.17KJ / kg ，hi 2mac（ ht 2mac）1251.4KJ / kg 。可知：整级的理想比焓降： （ht mac） （mac） （ ht ！ht 2mac）1854.9KJ / kg整级有效比焓降：hi machi1machi 2mac1688KJ / kg由此得排汽点6，考虑末级余速损失hc2，hc2

9、（ hi mac） 0.02 1688 32.67KJ / kg得动叶后蒸汽状态点 5，连接 4、5，在中间点 7处，沿等压线下降约 7kJ/kg 得 7 点，用光滑曲线连接点 4、7、5，初步完成热力过程曲线的拟订。二汽轮机总进汽量的初步估算D03.6PemDht maxi mg取 i91% ， m99%， g99% ，m1.2 ，D3% D 0 ，Pe600000MW ，ht max1854.9kj / kg则 D 01615.22t / h三 回热系统的热平衡初步计算（一） 回热抽汽压力的确定1除氧器的工作压力根据 SDJ1-80火力发电厂设计技术规程规定，本机组及大容量机组易采用滑压除

10、氧器， 作为独立一级回热加热器， 使回热分配接近最佳值。额定工况时，除氧器工作压力为。2.回热抽汽压力的确定回热抽汽点的不同以及各抽气点抽汽量的不同， 会造成循环效率的不同。提高回热抽汽循环系统节能效果的重要原则： 高品位（即处于高热焓，低熵值蒸汽状态）处不抽汽或少抽汽，低品位处则尽可能地多抽汽由此确定中压缸的两级抽汽：一段抽汽从中压缸 4 段抽汽口抽出，供给 3 号高压加热器；一段抽汽从中压缸 6 段抽汽口至抽汽总管，然后再由总管上引出三路， 分别供给出氧器、 给水泵驱动汽轮机和辅助蒸汽系统。额定工况时，除氧器工作压力，对应的饱和水温度 180.3 ，考虑到非调节抽汽随负荷变化的特点， 取除

11、氧器的回热抽汽压力为。 因低加进口水温 33，根据给水温度 t fw =284可得 1 号高加给水温为275 。则每级平均温升约为 (275-33)/83 30。则低加级数 Z=/305，去除氧器一台，则系统有四台低压加器。高压级数 Z=/303，则系统有三台高压加热器。（二）回热系统的热平衡初步估算1.加热器汽水参数根据给水温度 284, 可得 1 号高加给水出口水温 275.1 , 且除氧器出口水温 180.3 , 根据等温升分配原则选择各加热器出口水温。根据各加热器的出口水温及出口端差 , 可得加热器疏水温度t t w2 t , 查得 t l 对应的饱和压力 Pe加热器的工作压力 , 考

12、虑抽汽管压损后确定各级回热抽汽压力 Pe。在拟定的近似热力过程曲线上求出各回热抽汽的焓值。加 抽 汽 抽汽比 抽 汽 加热器 饱 和 饱和水 出 口 给水出 给水出热 压 力 管 压 工作压 水 温 温 差 口 温 口比焓器Pe焓 he损力P度 t e比焓 hettw2hw2型Pe / Pee( )号(MPa)(kj/kg)(MPa)( )(kj/kg)( )(kj/kg)(%)Hd50H355说明：（1）加热器端差愈小，机组的热经济性降低也愈小，效益越大。（2）不合理的抽汽管压降和加热器端差会带来汽轮机高压抽汽增加，低压抽汽减少的不利趋势， 从而导致汽轮机热经济性降低。（3）配用高压除氧器，

13、既可防止除氧器自生沸腾，又可减少高压加热器数目，节约钢材和初投资，而且有利于除氧效果。（4）将中压缸 4 段抽汽用作除氧器汽源，可以避免高加疏水造成除氧器自生沸腾，同时提高除氧器后给水温度，充分利用该段抽汽的加热热量，有利于提高系统效率。2各级加热器回热抽汽量计算（1） H3 高压加热器确定各级加热器的效率 h 0.98 ，高加给水量 Dfw=h，先不考虑漏入 H3 高压加热器的那部分轴封漏汽量 D12 以及上级加热器 H3 流入本级加热器的疏水量 D12，则该级加热器的计算抽汽量为：De3D fw (hw3hw2 )1611.22 (905.7 779.5)(he3he3 ) h83.475

14、t / h(3403.32 917.75) 0.98考虑上级加热器疏水流入 H3 高压加热器并放热可使本级抽汽减少的相当量为：D e2 (he2he3 ) 110.73 (1105.22 917.75)D e2e8.352t / hhe3 he33403.32 917.75考虑前轴封一部分漏汽量 D12 漏入本级加热器并放热可使本级回热抽汽量减少的相当量为：D l 2 (h1he3 )15 (3281.52917.75)D l 2 ehe33403.3214.265t / hhe3917.75hl 轴封漏气比焓值，相当于调节级后汽室中蒸汽比焓则本级高压加热器 H3 实际所需回热抽汽量为：De3

15、 De3 De 2e D l 2 e 83.457 8.352 14.265 60.585t / h（2）除氧器除氧器为混合式回热器， 根据热平衡图， 列除氧器热平衡方程式和质量平衡方程式。 Ded hed De1 D e2 D e3 Dl1 Dl 2 he3 D w hw D fw hedD cw Dl 1 Dl 2 Ded De1 D e3 De 2 D fw代入已知数据，整理得： 3178.28 Ded905.7Dcw966383.375DedDcw1322.032故：除氧器抽汽量D ed 101.683t / h凝结水量 D cw1220.394t / h说明：由于除氧器是混合式加热器

16、，其加热效率最高，因此其回热系统在除氧器分配的抽汽量比较大，有利于系统效率的提高。3流经汽轮机各级组的蒸汽流量及其内功率的计算对于中压缸部分：第三级组：D 3 D 2 De 2 1423.67t / hD 3 ( he2he3 )pi 3165.632mw3.6第四级组：D 4D 3 De 31363.085t / hD 4 (he3hed )pi 485.178mw3.6中压缸排汽参数：排汽温度： 372排汽压力：排汽比焓： 3205KJ/Kg排汽量： h第三部分 通流部分选型一 排汽口数和末级叶片根据汽轮机功率确定排汽口数和末级叶片一般末级叶片应使经高比 =d/l 7，轴向排汽速度 C2a

17、x 300m/s。二 配汽方式和调节级选型1 采用喷嘴配汽，通过改变调节级的工作面积来改变蒸汽流量。2 为获得较高的热效率，采用单列调节级，其级效率约。三 压力级设计特点对于中压级组， 由于无湿汽损失， 且工作在过热蒸汽区， 蒸汽流过高压级组膨胀后容积流量较大，各级的叶高损失和漏汽损失相对较小，级给内各级效率较高，可设计成有适中高度，光滑变化的通道形状。中压非调节级的速度比 a=为保证设计工况下叶片根部不吸汽不漏汽，选用根部反动度 r =3%-5%。第四部分 压力级比焓降分配及级数确定一 蒸汽信道的合理形状根据反动式汽轮机每级作功能力较冲动级小，为保证高压部分全周进汽，选择较小的平均直径。由此

18、选择由三种不同等根径级给形成的通道形状。二 各级平均直径的确定。压力级比焓降分配的主要依据是各级要有合适的速度比 a，同时使通道形状光滑变化以达到较高的内效率， 所以首先要考虑到各级直径选取，各级直径的选择既要考虑通道光滑性，还要考虑通用性。1 中压级组第一级平均直径的估取dm0.2847xa ht m n3000r / min取ht 60 kJ / kg ， a0.49 ，则 dm11.08m2.中压级组末级直径的估取dm zGc 2ht max140 sin2取Gc1253.50410 3348.2kg / s,20.25m3/ kg ,8,0.0207, htmax3600393kj /

19、 kg则 d m z 1.32m根据作图法确定压力级平均直径的变化在横坐标上任取长度为 a 的线段 BD(a=25cm),用以表示中压缸第一压力级至末级动叶中心之轴向距离在 BD两端分别按比例画出第一压力级与末级的平均直径 AB，CD，根据所选的通道形状，用光滑曲线将 A，C两点连接起来， AC曲线即为压力级各级直径的变化规律。CAB D三 级数的确定及比焓降的分配1 级数的确定（1）压力级平均直径在图上将 BD曲线 m等分，从中量取各段长度，求出平均直径：d mAB (1 1) (2 2)CD1110 1.17m（2）压力级平均理想比焓降ht 12.337( d m ) 212.337 (

20、1.17 ) 270.05kJ / kgxa0.491（3）级数的确定z ht p (1 a) / ht 393(1 0.06) / 61.68 6htp 压力级组理想比焓降2比焓降的分配（1）各级平均直径的求取在压力级平均直径变化曲线上求取各级的平均直径（2）各级比焓降分配根据求出的各级平均直径，选取相应的速度比，根据2ht 12.337 dm，求出各级的理想比焓降，其参数如下：a级号1233456平均直径dmcm速度比xa试算理 想比焓降 kJ / kght（3）各级比焓降的修正调整抽汽压力的注意事项： 除氧器的抽汽压力等大于其额定值，以免负荷变小时，不能保证除氧 除氧器前一级抽汽压力不可

21、过高， 否则容易引起给水在除氧器内的自生沸腾。 满足给水温度要求中压缸实际热力过程曲线测点 hi ( kj / kg ) hi (kj / kg ) hi ( kj / kg)123456第五部分 汽轮机的热力计算一 叶型及其选择1叶型的选择根据汽流在其出口处的马赫数 M=c/a 的大小，又由于采用单列级，故采用带“ A”的亚音速叶栅。因容积流量较大， 故选择出口角较大的叶栅， 以免叶片高度增加过快，为利于生产制造，降低成本，叶压级组叶片采用相同叶型。具体叶型及其参数如下：叶片型号出口角进口角相对节距安装角叶宽 B弦长 b1 ）t （ ）( )（mm） （mm）1( 2)（mmTP-3A247

22、07855TP-3A247078552 相对节距和叶片数的确定t nt nbn56.320.6738mmtbtbbb56.320.6738mm根据 Z nd n e ， Z bdb 取整后确定叶片数，具体数据如下：t nt b项目123456喷管90909296102110动叶90909296102110二级的热力计算中压缸第一级：1喷嘴出口汽流速度及喷管损失喷嘴中理想比焓降： hn (1 m ) ht 0.5 54.6 27.3kJ / kg初速动能： hc0c020kJ / kg2000滞止理想比焓降：hnhthc027.3kJ / kg喷嘴出口汽流理想速度：c1t2h*233.67msn/喷嘴出口汽流实际速度： c1c1t0.95233.67221.99m / s喷嘴损失： h(12)h*2)27.3kJ/kgnn(1 0.952.662喷嘴出口面积：由于 cr0.577*3.2131nP1 /P03.77280.85ncr喷嘴工作于亚音速区，故采用渐缩喷嘴，喷嘴出口面积 An 为：AnG 1t10 4393.26 0.0910 41561