汽轮机工作原理包括汽轮机级的工作原理和整个汽轮机组的工作原理。汽轮机工作原理涉及蒸汽的流动、叶片上作用力的产生和损失的形成,以及使汽轮机适应外界负荷变化的方法。
级内损失
级内损失主要包括喷嘴(静叶)流动损失、动叶流动损失和余速损失3项。/n级内损失是使级的轮周效率小于1的原因。此外还有一系列附加损失,如轮盘摩擦损失、漏汽损失、湿汽损失和部分进汽损失等。这些附加损失的存在使汽轮机级的效率比轮周效率有所降低,这种效率称为级的内效率。因为附加损失与速度比有关,级的实际最佳速度比略小于理论值。
工作原理
按照蒸汽所含能量在汽轮机级内转换为机械功的方式,汽轮机的级可分为冲动级、反动级和速度级3种。
流动理论
在汽轮机工作原理中,除认为汽流只沿流线方向发生速度变化的一维流动理论外,还有二维和三维流动理论。二维理论认为,环绕叶片的汽流的速度不仅沿流线方向、而且沿垂直于流线的方向都是不均匀的。沿任一叶片的凸面汽流平均速度较高,平均压力较低,而沿叶片凹面则情况相反,这样汽流就对叶片形成一个由高压侧指向低压侧的作用力(图5)。正是这种作用力才使转子旋转。/n当叶片高度对平均直径的比值较大时,只应用二维流观点进行分析是不够的,因为不同叶高处的流动是不同的。现代汽轮机的低压级的设计一般都应用三维流理论考虑汽流的3个速度分量,计算出的动、静叶片的各截面型线沿叶高不断地有所变化。动叶根部接近冲动式,上部接近反动式,这种叶片称为扭叶片,它在大型机组上应用很广。
多级汽轮机
单级汽轮机所能有效利用的等熵焓降是不大的,为了利用较大的等熵焓降,必须采用多级汽轮机。其中,多级汽轮机最常用的是火力发电厂汽轮机,火电厂的汽轮机主要是以蒸汽为工质,把热能逐渐变成可以供应发电机发电所需机械能的一种设备。
汽轮机进汽量的调节/n
为适应外界负荷变化,需要改变汽轮机的进气量,调节进汽量的主要方法有节流调节、喷嘴调节、旁通调节和滑压调节。/n
节流调节/n
依靠改变调节阀的开度来调节进汽量。当调节阀部分开启时,汽轮机进汽过程的节流损失增加,这在图6上表现为B点沿水平线向右移动,使汽轮机效率下降。节流调节的优点是汽轮机的构造简单、制造成本低,缺点是低负荷时热效率很差。/n
喷嘴调节/n
将调节级的喷嘴分为几组,每组各由一只调节阀控制,通过依次启闭这些调节阀来调节进汽量。/n
滑压调节/n
保持汽轮机调节阀开度不变,依靠滑压(改变锅炉供汽压力)来调节汽轮机的进汽量。这种调节方式的主要特点是调节级后的温度变化极小,因而避免了在汽缸内产生较大热应力的危险。另有采用滑压与喷嘴混合调节的方式,即在满负荷到半负荷之间采用喷嘴调节,而在半负荷以下依靠锅炉滑压来调节。
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