電氣工程學院
課程設計任務書
課題名稱: 汽輪機變工況執行的經濟性和安全性核算
專業、班級： 熱能與動力工程101班
指導教師錢進
2023年7月14日至2023年7月25日共2周
指導教師簽名
教研室主任簽名
分管院長簽名
一、設計題目：汽輪機變工況執行下的經濟性和安全性核算
設計物件為1臺50mw純凝式單缸汽輪機發電機組，由於電網負荷調節的要求，汽輪機的執行工況發生變化。本次設計擬定60%、70%、80%、90%、110%五個變工況負荷，要求各小組按各自給定的背壓條件進行前述5個工況點下的汽輪機的經濟性和安全性核算。
二、設計時間：2周
三、原始資料：
1、n50-8.82/535型汽輪機熱力計算資料彙總表（設計工況）
2、設計工況熱力過程線
3、n50-8.82/535型汽輪機設計工況軸向推力計算資料
4、回熱系統簡圖
5、n50-8.82/535型汽輪機熱平衡計算基本資料
6、n50-8.82/535型汽輪機組熱經濟指標
7、變工況計算所需資料和圖表
詳見參考資料
8、其他資料
背壓pc：
第一組：pc=0.0065mpa
第二組：pc=0.006mpa
第三組：pc=0.0055mpa
第四組：pc=0.005mpa
第五組：pc=0.0045mpa
第六組：pc=0.004mpa
四、具體任務和計算步驟如下：
1、 確定各抽汽點的壓力和焓值；
2、 初步擬定全機熱力過程線，並確定末級排汽狀態點與排汽焓；
3、 各級流量的確定；
4、 熱力系統；
5、 汽輪機熱力核算（功率和效率計算）
最末級詳細計算
調節級詳細計算
中間級近似計算
6、 軸向推力核算及推力瓦安全性核算
7、 汽輪發電機組經濟性指標計算；
8、 編寫課程設計計算說明書
五、成果：
設計計算說明書乙份。
要求：內容完整、書寫清楚整潔、文字通順、資料**要整齊、裝訂整齊，不少於30頁。
內容包括：封面、目錄、摘要、原始資料、正文、參考文獻、設計小結、附錄。
六、課程設計程序安排：
電氣工程學院
課程設計指導書
課題名稱: 汽輪機變工況執行的經濟性和安全性核算
專業、班級： 熱能與動力工程101班
指導教師錢進
2023年7月14日至2023年7月25日共2周
第一章汽輪機各級汽流量及熱力系統的確定
1.1 初步擬定全機熱力過程線
一、各抽汽點壓力的確定
由流量比g1/g0求各抽汽點的壓力，抽汽點的壓力用流量與壓力成正比來求，即，
在計算時按抽汽段劃分級組，其中調節級和最末級要單獨計算，
二、繪製熱力過程線
根據所確定的抽汽壓力及第二級和最末級前的壓力畫熱力過程線，一般按抽汽壓力分段，調節級、最末級要單獨劃出。
各級段的效率利用各級效率的平均值代替。比如，10-11級段的效率為，其它各級段類似，，最末級的效率為，調節級的相對內效率認為與其輪周效率成正比，即 ，而輪周效率由所求得的假想速比查調節級特性曲線。變工況後的熱力過程線如圖1-2所示。
三、末級排汽狀態點的確定
熱力過程線描述的是蒸汽的狀態引數在汽缸內的變化過程，過程線的終點就是末級的排汽狀態點，其引數為。
8．82 8.38
調節級2-6級
7-9級
10-11級
12-14級
15級16級
17-18級
19-20級
21級22級h3h
s圖1-1 n50-8.82/535型汽輪機變工況後的熱力過程線
1．2 熱力系統變工況計算
根據流量比，求出汽輪機的進汽量d0，各級的流量採取詳細計算，準確確定變工況下各級通過的流量，需要進行回熱系統得熱平衡計算，求出各段抽汽量，然後確定出各級的流量，在進行回熱系統計算前，首先要把各加熱器的汽路與水路連線正確，然後再對其立出熱平衡方程式，解出各加熱器的抽汽量。具體計算過程，見參考文獻1。
第二章汽輪機的熱力核算
汽輪機變工況熱力核算，以精確程度分有詳細核算和近似核算兩類，詳細核算結果精確，但計算費事；近似核算雖不夠精確，但簡單易行，在不少情況下已能滿足要求，從核算的次序來分，有由汽輪機進汽引數向排汽引數的順序核算，及由排汽引數算向進汽引數的倒推核算兩種，它們都以噴嘴和動葉的連續方程為計算基礎。在進行變工況核算時，汽輪機的通流尺寸都已知，並且蒸汽的流量須事先根據變工況條件確定。
本次設計要求調節級、末級採用手工詳細核算，中間各級採用近似核算。手工核算、 c語言程式設計計算、修改指導書隨盤m檔案，在matlab下執行獲得結果皆可。無論何種方式，計算結果須以**的形式彙總，後兩種方式需要給出程式框圖。
具體計算過程，見課程設計指導書。
第三章安全性和經濟性分析
3．1危險級靜強度校核
危險級靜強度校核即比較其在變工況下所受到的汽流彎曲應力和該級葉片材料的許用應力。危險級的彎曲應力的計算步驟和所用公式如下：
如果，則危險級的強度是滿足要求的，否則要進一步降低流量重新進行核算。
各級強度引數：
15級：設計應力 =15.9 mpa, 許用應力=22 mpa， =0.381
16級：設計應力 =15.9 mpa, 許用應力=23 mpa， =0.371
17級：設計應力=15.9 mpa, 許用應力=25 mpa, =0.43
18級：設計應力=22.54mpa, 許用應力=35 mpa, =0.46
3.2 軸向推力計算
為了保證汽輪機在變工況下安全可靠地工作，防止推力軸承過負荷損壞，必須對汽輪機軸向推力和推力瓦的安全性進行校核。
1．作用在葉片上的軸向力
對於衝動級，可以不考慮由於汽流的軸向分速度變化而引起的軸向力，因此，
對於非調節級
對於調節級
查圖1-4（a）
2．作用在葉輪上的軸向力
（部分進汽級）
其中2-14級：
15-22級：
若則不計算輪盤上的推力，否則
其中20、21、22級沒有平衡孔，所以，查表。
調節級的葉輪軸向推力不必計算，只計算其餘各級。
3．轉子凸肩上的軸向推力
式中對應計算面上的外徑和內徑；
計算面上的蒸汽靜壓力。
需要計算的面有兩個端麵和六個凸肩，它們的壓力查表，相應的內、外徑尺寸查圖。計算時要注意符號，由高壓向低壓的為正，由低壓指向高壓的為負。
總軸向力為
汽輪機課程設計指導書
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