——汽輪機熱力特性計算與改造方案設計
（實驗班試用教材）
汽輪機課程設計
姓名學號
班級學校
九、編後語
一、課程設計的目的與要求【1,4】
通過本課程設計加深、鞏固《汽輪機原理》中所學的理論知識，了解汽輪機熱力設計的一般步驟，掌握每級焓降以及有關引數的選取，熟練各項損失和速度三角形的計算，通過課程設計以期達到對汽輪機的結構進一步了解，明確主要零部件的作用與位置。具體要求就是按照某機組存在的問題，根據實際情況，制定改造方案，通過理論與設計計算，解決該汽輪機本體存在的問題，達到汽輪機安全、經濟執行的目的。
二、設計題目及已知條件
12mw機組低負荷下通流部分的改造
工況一：主蒸汽壓力：4.3mpa
主蒸汽溫度：435℃
總進汽流量：55t∕h
排汽壓力：0.95mpa
工況二：主蒸汽壓力：4.2mpa
主蒸汽溫度：435℃
總進汽流量：40t∕h
排汽壓力：0.85mpa
轉速：3000.00rpm
三、設計過程
（一）機組設計工況的校核
（二）機組原改造工況的核算
（三）本次改造的詳細熱力計算及改造方案的制定
四、繪製汽輪機通流部分圖
五、繪製速度三角形圖
六、繪製每級熱力過程線及整機熱力過程線
七、設計總結
八、機組原始資料
九、參考文獻
[1] 沈士一, 莊賀慶, 康松, 龐立雲. 汽輪機原理 [m]. 北京: 中國電力出版社. 1992.
[2] 李維特, 黃保海. 汽輪機變工況熱力計算 [m]. 北京: 中國電力出版社. 2001.
[3] 馮慧雯. 汽輪機課程設計參考資料 [m]. 北京: 水利電力出版社. 1992.
[4] 王乃寧, 張志剛. 汽輪機熱力設計 [m]. 北京: 水利電力出版社. 1987.
[5] 付林, 江億. 雙列調節級變工況熱力計算方法及應用 [j]. 熱能動力工程, 1999, 6:473-476.
汽輪機課程設計
通過設計加深鞏固《汽輪機原理》中所學的理論知識，了解汽輪機熱力設計的一般步驟，掌握每級焓降以及有關引數的選取，熟練各項損失和速度三角形的計算，通過課程設計以期達到對汽輪機的結構進一步了解，明確主要零部件的作用與位置。具體要求就是按照給定的條件，提出改造方案，力求對汽輪機本體的改動較少，使汽輪機能夠安全、經濟的執行
內容：12mw背壓機組小流量工況下通流部分改造方案的制定
機組型式：b12-50∕10型背壓式汽輪機
配汽方式：噴嘴配汽
調節級選型：複數級
設計工況下的引數見圖
該機組是武漢汽輪機廠生產的b12-50∕10型背壓式汽輪機
（1）機組額定引數
主蒸汽壓力：4.9mpa
主蒸汽溫度：435℃
總進汽流量：150t/h
排汽壓力0.98mpa
額定功率12mw
額定轉速 3000rpm
（2）原機組改造技術引數與要求
由於實際供熱負荷的改變，曾對該機組進行過通流部分改造（即為了適應小流量執行工況封堵了部分噴嘴），該機組改造前為次高壓背壓機組，改造後為抽背機組，原機組改造方案與技術引數要均依據汽輪機廠家說明書引數確定。
主蒸汽壓力：4.9mpa
主蒸汽溫度：435℃
總進汽流量：55t/h
復速級後壓力2.2mpa
復速級後溫度355℃
抽汽流量：10—12t/h
排汽壓力0.98mpa
排汽溫度 300℃
額定功率3000kw
額定汽耗16.87kg/kwh
汽輪機內效率63.6%
以上資料為機組改造時的技術引數要求。但實際執行時抽汽並沒有投用。機組初引數達不到要求引數，新蒸汽壓力為4.
2mpa~4.3mpa，終引數（背壓）在設計值高限執行（0.95~1.
0mpa表），機組各種損失較大，相對內效率很低。復速級後經常超溫，有時級後可高達395℃（原廠家要求最高不超過350℃），機組背壓排汽溫度達到350℃（原機組額定流量下為300℃），由於該機組轉子為套裝轉子，復速級超溫對機組安全執行帶來嚴重的隱患，且機組出力不足2000kw.h。
根據目前執行狀態，冬季流量為55t/h,夏季流量一般為 40t/h，從執行安全經濟性出發，需要對該機組再次進行改造，以解決復速級後超溫問題，同時提高機組的效率。
（1）改造後機組形式：背壓機組，執行方式仍採用以熱定電方式執行。
（2）機組初蒸汽引數：
工況一：初溫435℃ ，初壓4.2mpa，背壓0.
95mpa，額定流量 55t/h；工況二：初溫435℃ ，初壓4.3mpa，背壓0.
85mpa，額定流量 40t/h。
（3）改造後，解決調節級後超溫問題。
（4）改造後相對內效率應得到提高，機組出力（電功率）相應增加。
（5）上次改造沒有在隔板上加裝護罩以減少鼓風。這次改造是否考慮？實際的可操作性如何？
請根據以上要求和機組存在的問題，進行理論分析並提出你認為的最佳改造方案，要求改造後機組能夠安全執行，出力有所增加。（計算時可不考慮衝角損失和極限膨脹損失；軸封系統及門杆漏汽按5t/h左右考慮）
汽輪機是按照經濟功率設計的，即根據給定的設計要求如功率、蒸汽初引數、轉速以及汽輪機所承擔的任務等，確定機組的汽耗量、級數、通流部分的結構尺寸、蒸汽引數在各級的分布以及效率、功率等。汽輪機在設計條件下執行稱為設計工況。
由於要適應電網的調峰以及機組實際執行過程中執行引數的偏差等原因，汽輪機不可能始終保持在設計條件下，即負荷的變化不可避免的，蒸汽初終引數偏離設計值，通流部分的結垢、腐蝕甚至損壞，回熱加熱器停用等在實際執行中也時有發生等等。汽輪機在偏離設計條件下的工作，稱為汽輪機的變工況。
汽輪機整機的熱力計算是建立在單級計算的基礎上的，因此研究單級的熱力核算對於保證順利完成整機核算任務有重要的意義。
目前，在變工況計算中，根據不同的給定原始條件，單級的詳細熱力計算可分為：順序計算和倒序計算兩種基本演算法，此外還有將倒序和順序結合起來的混合演算法。對調節級的熱力核算還有特性曲線演算法。
順序演算法以給定的級前狀態為起點，由前向後計算；倒序演算法則以級後狀態為起點，由後向前計算。混合演算法中，每級都包括先是倒序後是順序的若干次混合計算。只有當倒序和順序計算結果相符合時，級的核算才可以結束，然後逐級向前推進。
這三種方法都建立在噴嘴和動葉出口截面連續方程和單級工作原理的基礎上，並且計算時，級的流量和幾何尺寸是已知的。
3.3.1雙列調節級的熱力核算方法——倒序演算法
調節級後蒸汽熱力狀態對其後面的流通部分的熱力過程影響很大，故而調節級變工況計算對於整個汽輪機熱力工況計算非常重要。以下給出雙列調節級熱力計算演算法。為簡單起見，僅研究噴嘴調節的配汽方式，並忽略調節中重疊度的影響。
單列級的熱力計算往往採用由級後到級前的逆序計算，然後再進行順序校核計算的迭代演算法。對於雙列級，如果仍然整級採用這種逆、順序演算法，則在初次逆序計算時假設引數較多，如各項有關損失、動葉入口速度和導葉入口速度等，將它們放在同一層迭代，由於彼此之間相互耦合，使得迭代次數較多，影響了計算速度。為此，本設計可以採用將雙列級從結構上分為兩組的演算法：
第一組由轉嚮導葉和第二列動葉構成，第二組由噴嘴和第一列動葉構成；首先對單個組進行熱力計算，然後對級整體做進一步計算，這樣，將多個假設量分割開而分別進行迭代計算，使迭代次數降低，從而提高了計算速度。同時，僅須已知該級的有關幾何特性及級前蒸汽引數和級後壓力便可進行熱力計算。
單組的熱力計算採取迭代法，每輪計算分逆序計算和順序計算兩步。倒序計算目的是在已知蒸汽流量、通流部分結構和組後蒸汽狀態的前提下，噴嘴(導葉)和動葉出口截面連續流動方程為基礎確定組的各處蒸汽狀態，具體思路與方法提供如下參考：
1.1雙列調節級級倒序計算的程式圖1-2[2-5]
圖1-1 級的熱力過程線
程式圖1-2，計算從3點開始已知3點狀態，估計各項損失（摩擦鼓風損失、葉高損失、漏汽損失和餘速損失等）
否是否是否
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汽輪機是按照經濟功率設計的，即根據給定的設計要求如功率 蒸汽初引數 轉速以及汽輪機所承擔的任務等，確定機組的汽耗量 級數 通流部分的結構尺寸 蒸汽引數在各級的分布以及效率 功率等。汽輪機在設計條件下執行稱為設計工況。由於此工況下蒸汽在通流部分的流動與結構相適應，使汽輪機有最高的效率，所以設計工況亦稱...
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