股票配资网门户叶片的宽度亦随机组的容量增大而增大

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改变汽轮机功率，可通过改变蒸汽在叶栅通流部分的焓降和改变进汽量。这种改变进汽量和焓降的方式称为汽轮机的配汽。汽轮机的配汽有节流配汽、喷嘴配汽和旁通配汽多种方式。现在的汽轮机普遍采用数字电液调节系统，具备阀门管理功能，即同一台汽轮机既可以采用阀门同时启闭的节流配汽(称为单阀控制)，也可以采用阀门顺序启闭的喷嘴配汽(称为顺序阀控制)，目前汽轮机都有调节级。

三种配汽方式

一、节流配汽

采用节流配汽的汽轮机，其全部蒸汽通过一个或几个同时启闭阀门，进入汽轮机的第一级，调节汽门后的压力即为汽轮机的进口压力。在部分负荷运行时，阀后压力决定于流量比，进汽温度基本保持不变[12]。特点如下：

1.负荷小于额定值时，所有进汽受到节流作用。节流配汽在部分负荷下相对内效率下降的主要原因是调节汽门的节流损失，低负荷时调节汽门的进汽机构节流损失大，并且随负荷下降而损失增大。

2.同样负荷下，背压越高，节流效率越低，所以，背压式汽轮机一般不用节流配汽。与喷嘴配汽相比，由于没有调节级，结构简单，制造成本较低，定压运行流量变化时，各级温度变化较小，热应力小，对负荷变化适应性较好。

二、喷嘴配汽

将汽轮机高压缸的第一级设为调节级，将该级的喷嘴分成4组或更多组。每一喷嘴组由1个独立的调节汽门供汽，通常认为调节级后的压力相等[13]。为减小喷嘴配汽调节级的漏汽量，调节级采用低反动度(约0.05）的冲动式。特点如下：

1.部分进汽度e<1，存在部分进汽损失，余速不能被利用，100％负荷效率低于纯节流配汽机组。

2.部分负荷，根据负荷大小，调门顺序开启，只有通过部分开启的调门有节流损失，而通过全开调门的汽流没有节流损失，因此效率高于节流。既可以承担基本负荷，又可调峰。

3.变工况时，调节级汽室及高压缸各级温度变化较大，引起的热应力较大。

三、旁通配汽

旁通配汽主要用于船舶和工业汽轮机，通过设置内部或外部旁通阀增大汽轮机的流量，增大汽轮机的功率输出或增大汽轮机的抽汽供热量。

喷嘴调节与节流调节的比较

一、调节级压力与流量的关系

调节级的最危险工况是当第一调节汽门全开而其他调节汽门都关闭时，调节级动叶受力最大，为最危险工况[14]。

1.当只有第一调节汽门全开而其他调节汽门关闭时,第一级理想比焓降最大；

2.此时流过第一喷嘴组的流量是第一喷嘴组的最大流量；

3.这股流量集中在第一喷嘴组后少数动叶上，每片动叶分摊的蒸汽流量最大；

4.动叶的蒸汽作用力正比于流量和比焓降之积。

（调节级的最危险况．当只有第一调节汽门全开而其他调节汽门关闭时，第一级的理想比含降最大，而且流过第一喷嘴组的流量是所有工况下的最大流量，这股流量集中在第一喷嘴组后的少数动叶上，使每片动叶分摊的蒸汽流量最大。而且，此时动叶前后压差也最大。因此，此工况下，蒸汽对动叶的作用力最大。故第一调节汽门全开而其他调节汽门都关闭时，调节级动叶受力最大，为调节级的最危险工况）

二、喷嘴调节与节流调节的比较

1.汽缸沿圆周上温度的均匀性

节流调节原多应用于小型机组，目的是使调节系统及汽缸的结构简单，但是，现在大型机组亦有采用节流调节，其理由是：节流调节可以做到全周进汽，使汽缸在进汽段（高温段）温度均匀，汽缸结构简单，减小汽缸体内的热应力和因温度不匀引起的翘曲。对于大型机组采用节流调节时，为着避免节流调节阀尺寸过大，开启阀门所需要的提升力过大，将节流调节阀设计成为相同的若干个，外观上与喷嘴调节相同，但各阀同步开启和关闭。当用数个调节阀时，可以在机内内部联通成为全周进汽，亦可以分为几个弧段进汽（降低汽缸承受的最大压差），这时进汽度稍小于1

喷嘴调节是几个调节阀分别向几个对应的喷嘴弧段供汽，随着负荷的增加，各阀依次开启[15]。为使汽缸结构简化，调节阀可设计安置在机旁，用导汽管与汽缸内喷嘴弧段（蒸汽室）相联。因考虑热膨胀，导汽管甚长，使调节阀后有一不小的中间容积。当调节阀的数目较多、阀的尺寸较小时，亦有直接布置在上汽缸和下汽缸上，与汽缸直接相连。由于喷嘴调节的喷嘴弧段是依次投入工作的，所以有一些弧段内为新汽，有一部分是节流后的新汽，当调节阀尚未开启时，该喷嘴弧段中的压力和温度和调节级后相等，使喷嘴弧段间的温差甚大，同时与其相邻及相接的汽缸亦有较大的温差；加上在调节级只有调节阀开启的弧段有强烈蒸汽流动，对应于未开启调节阀的弧段没有蒸汽流动。这些都将导致调节级处汽缸沿周向温度不均匀，除在汽缸体内会引起热应力外，还会使汽缸产生热翘曲。为了保证安全运行，使得汽轮机的前轴封和第一非调节级的喷嘴板汽封的径向间隙不能调得过小，否则会引起动、静之间碰磨，使机组发生事故。但较大的汽封间隙将增大漏汽量，降低效率。有一些机组采用了喷嘴调节，又不希望在调节级汽缸处有过大的热应力和热变形，故设计成在开机及低负荷时各调节阀都开一些，各喷嘴弧段都有一些蒸汽通过，使汽缸圆周间温度较均匀。随着负荷增加，进入汽轮机的流量随之增大，除正常工作的喷嘴弧段外，其它调节阀及相应的喷嘴弧段又停止进汽，只有到大负荷时方重新开启。纯滑压运行常是调节阀全开，新汽温度维持不变，故汽缸在进汽段沿圆周间温度是均匀的。另外，有些机组滑压运行时不是让各调节阀都全开，这时汽缸沿圆周温度将不均匀。

2.调节级叶片的负载

对于节流调节或滑压调节，由于调节级工作喷嘴数不变，工作时通流面积不变，调节级前温度近似不变或不变；则认为在不同进汽流量下，调节级前后压力比近似认为不变，即焓降不变，叶片上所受到的蒸汽作用力只是随着流量的增大而增大，故在最大流量时，叶片受力为最大。对于喷嘴调节，当第一个调节阀刚全开时，喷嘴前的压力近于新汽压力，调节级后压力由于流量较小而较低，故这时级的焓降为最大。同时级前后压差亦为最大，这时虽然全机流量并不大，但通过每一个工作喷嘴的流量却为最大（常为临界流量），故这时作用到与工作喷嘴相对应的叶片上所受的蒸汽作用力要比额定工况时大得多[16]。加上工作叶片有时有工作蒸汽流过，有时又没有，使叶片所受到的扰动力很大，动应力大。调节叶片强度即按此工况设计，所以对调节级叶片强度要求很高，常把叶根设计成双T型，或者橄树型。叶片的宽度亦随机组的容量增大而增大，叶宽由高压机组的50mm左右逐步增大到75mm、100mm，甚至大到120mm左右，而相同参数及容量的节流调节机组，第一级叶片的宽度只有70～80mm。喷嘴调节的调节级叶片在叶顶还需要较厚的包箍或双包箍，有时调节级就采用分流，而第一压力级并不分流，目的之一也是为了降低调节级叶片应力。为了减小喷嘴调节机组低负荷时的应力，应当增大第一个调节阀全开时的流量，提高调节级后压力，减小这时调节级的理想焓降。若采用较大尺寸的第一个调节阀，又会引起阀门设计和制造上的麻烦，并使开启阀门的提升力过大，调节阀零件不能互换等缺点，故常用的方法是让第一、二个调节阀结构相同并同时开启，要比只一个调节阀全开时全机流量大一倍，调节级后压力亦高一倍，使焓降变小，有时还会使通过每个叶片的流量变小（变为不超临界），使调节级叶片应力变小。

3.负荷变化时汽缸及转子温度的变化

对于喷嘴调节的机组，在负荷变小时，调节级级后压力变低，调节级的焓降增大，使调节级后的汽温随负荷升降而变动，这就使转子和汽缸受到冷却或加热，它们的内外温差增大，引起较大的交变热应力，因而限制了机组的负荷变化速度，以保证机组一定的使用寿命。对于节流调节，汽轮机在低负荷运行时，用调节阀节流降低新汽压力，汽温亦有些降低，但在流量由100%下降到25％时（以CLN600-24.2/566/566型600MW汽轮机为例）汽温只下降38℃，只是喷嘴调节的三分之一多些，故负荷适应性能较好[17]。对于滑压调节，在负荷降低新汽压力降低时，但新汽温度不变，则转子及汽缸最高温度在负荷变动时基本不变，这样就允许机组的负荷有较快的变动，即机组的适应性为最好。

4.高压缸排汽温度

在负荷变动时，高压缸排汽温度亦将发生变化，当流量由100％减小到25％时，对喷嘴调节的机组，高压缸排汽温度下降108℃，节流调节只下降21℃，而滑压调节还升高8℃。由上可以看出，对于节流调节的机组，在流量由100％下降到25％时，高压缸内的蒸汽温度平均下降20～40℃，滑压调节时高压缸内蒸汽、汽缸温度近似于不变。故从整个高压转子和汽缸的温度变化大小来看，喷嘴调节不适于负荷快速变化，滑压调节的负荷适应性最好。

应当注意，上述的数据都是对稳态而言，对于动态过程，由于中间再热机组有一甚大的中间再热容积，容积时间常大到10～15s，这使得在汽轮机负荷变动时，例如负荷降低时，高压缸的排汽压力、中间再热压力较缓慢的下降，对于调节级或者节流调节的第一级来讲，距中间再热容积较远，受中间再热容积的压力影响较小，随着负荷下降，流量下降，压力较快下降，但不是阶跃式下降；对于距中间容积最近的一些级，例如高压缸最后一个级组，因级组前的压力因流量减小而降低，但级组后压力受中间容积中压力惯性的影响下降得很少，使得这一级组的焓降变小，效率变低，使高压缸的排汽温度不但不随负荷的降低而降低，反而有所升高，然后高压缸排汽温度再随着中间再热容积压力降低而降低。

5.汽轮机的效率

对于节流调节和滑压调节来讲，高压缸的理想焓降在负荷变动时，基本上不变，当流量由100％下降到25％时，节流调节高压缸理想焓降基本上不变，只稍有增加，约4.2kJ/kg，对滑压调节亦是稍有增加，增加23kJ/kg，即理想焓降分别增大3％及5%，故高压缸的相对内效率可以近似地认为不变。

对于喷嘴调节而言，全开调节阀后压力近似于不变，而高压缸的排汽压力因流量减小而降低，使蒸汽在高压缸内的理想焓降增大361.7kJ/kg，非调节级的理想焓降因喷嘴前温度变低，还会变少一些，调节级的理想焓降比此值还大一些（393kJ/kg)，使调节级的理想焓降增大了几倍（3.13倍），亦即使级的速度比变小，离开设计点较多，使调节级的效率显著下降，高压缸的相对内效率下降。

根据对调节方案的分析，从热效率来看，节流调节及滑压调节都因初压变低，使每公斤蒸汽的作功能力变小，而喷嘴调节的每公斤蒸汽作功能力为最大。虽然喷嘴调节因高压缸排汽温度下降，使蒸汽在再热器中吸热量增大，仍可能是喷嘴调节的热效率高些。对具体机组要具体分析，进行比较最后方能决定[18]。一般地说，对于超高压机组，在负荷变低时，还是喷嘴调节的热效率稍高些、稍经济些，或者说与滑压调节的热效率相近。对于额定负荷来讲，喷嘴调节时仍是部分进汽，所以调节级有鼓风损失和斥汽损失，使调节级效率稍低，而节流调节和滑压调节，可以设计成全周进汽，或者部分进汽度较大，斥汽损失、鼓风损失较小，故在额定负荷时调节级的效率稍高，较喷嘴调节的调节级的效率高出0.4%～0.6%，此数值虽小，对于经常在满负荷下运行的大机组，亦是一个不可忽视的因素[19]。

汽轮机配汽方式详解

汽轮机的配汽方式有喷嘴配汽，节流配汽，节流——喷嘴联合配汽，变压配汽与旁通配汽等多种，其中最常用的是喷嘴配汽与节流配汽两种。

下面分别介绍喷嘴配汽，节流配汽及其对汽轮机运行的影响。

一、喷嘴配汽

喷嘴配汽汽轮机第一级是调节级，调节级分为几个喷嘴组，采用喷嘴调节时，进入汽轮机的新蒸汽经过几个依次启，闭的调速汽门进入汽轮机的调节级。喷嘴配汽时每个调速汽门控制调节级的一组喷嘴，根据负荷大小确定调速汽门的开启数目，显然，喷嘴调节法主要改变进入调节级的蒸汽量，蒸汽经过全开的自动主汽门后，在经过几个依次开启的调速汽门，进入调节级的喷嘴组。

当负荷很小时，只有一个调速汽门开启，也就是只有第一喷嘴组进汽，部分进汽度最小，调节级效率最低；负荷增大而第一级调速汽门接近全开时，打开第二调速汽门，第二喷嘴组才进汽，部分进汽度增大，依次类推。因此，部分负荷时只有最后开启的那个部分开启的调速汽门中的蒸汽节流较大，而其余全开调速汽门中的蒸汽节流已减到最小，故定压运行时的喷嘴配汽与节流配汽相比，节流流量小，节流损失较小，这是喷嘴配汽的主要优点。由于个喷嘴组间有间壁，因此，即使各调速汽门均以全开，调节级仍是部分进汽，也就是说调节级在最大功率下仍有部分进汽损失，而且调节级的直径比第一压力级大，调节级的余速不能被利用。因此在额定功率下，同参数，同容量的机组喷嘴配汽的效率比节流配汽稍低。

喷嘴配汽的主要缺点:定压运行使调节级汽室及个高压即在变工况下温度变化都比较大，从而引起较大的热应力，这常成为限制这种汽轮机迅速改变负荷的主要因素。喷嘴配汽的汽轮机不论定压运行还是滑压运行，既可承担基本负荷，又可用于调峰，定压运行的背压式和调节抽汽式汽轮机宜常采用喷嘴配汽方式，以减小节流损失。

二，节流配汽

采用节流调节时，进入汽轮机的所有蒸汽经过一个或几个同时启，闭的调速汽门进入汽轮机的第一级。经济负荷时调速汽门全开，负荷减小时调速汽门相应关小，使蒸汽在汽门发生节流作用，降低蒸汽压力，减小进入汽轮机的流量，同时蒸气在汽轮机内焓降相应减小。节流配汽由于在部分负荷下，调速汽门对进入汽轮机的全部节流，节流损失大，因此汽轮机的相对内效率也将低。

与喷嘴配汽相比，节流配汽的优点:没有调节级，结构比较简单，调速系统简单，制造成本低，流量变化时应全周进汽，各级温度变化较小，对负荷变化适应性较好。现代大型节流配汽汽轮机若是滑压运行，则既可用于承担基本负荷，也可用于调峰，若定压运行，则只宜承担基本负荷。

三，不同配汽方式对汽轮机运行的影响

由以上分析可知，喷嘴配汽和节流配汽在不同的运行方式下各有优，缺点，因此，现在大型汽轮发电机组均采用节流——喷嘴联合配汽方式，即在不同的运行工况下选择不同的配汽方式，从而使机组的运行更加安全，经济。

在不同的工况下选择不同的配汽方式时应注意以下几个问题: 喷嘴配汽定压运行时调节级汽室及各高压级在变工况下温度变化较大，因而对采用喷嘴配汽的定压运行的汽轮机，当调节运行工况时，运行人员应密切监视汽轮机金属部件的热应力，热变形，热膨膨及各缸的胀差，同时运行人员应控制调节速度，否则，将使金属材料的寿命损耗率增加，甚至使设备零部件受损，从而使机组的安全性下降。采用喷嘴调节的汽轮机，当调节运行工况室，在条件允许的情况下，运行人员应尽量使用滑压运行方式，这样可以使机组的安全性提高。但此时运行人员应注意锅炉用运行的调整。

对于采用节流——喷嘴联合配汽方式的机组用，运行员应掌握汽轮机各种工况下经济技术指标和机组运行方式及变工况范围，从而灵活使用配汽试方式，使机组的安全性，经济性得到提高。

备注:在现在大型机组中，节流配汽与喷嘴配汽的切换是通过DEH控制系统中的的阀门管理功能来实现的。即单阀（节流配汽）与顺序阀（喷嘴配汽）之间进行无扰切换。机组启动及负荷变动时，选用单阀控制方式，所有阀门开度一样，全周进汽受热均匀，带负荷后的稳定阶段，为了减少全周进汽在调门部分开启时所对应的节流损失，采用多阀控制（顺序阀）方式这时汽轮机采用喷嘴进汽，各调速汽门开度不同。

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