汽轮机设备及运行_课件（PPT105页)精编版

《汽轮机设备及运行》（4）4汽轮机的工作原理1、汽轮机的级：是由一组安装在喷嘴汽室或隔板上的静叶栅和一组安装在叶轮上的动叶栅所组成，它是汽轮机作功的最小。2、级内能量转换过程：具有一定压力、温度的蒸汽通过汽轮机的级时，首先在静叶栅通道中得到膨胀加速，将蒸汽的热能转化为高速汽流的动能，然后进入动叶通道，在其中改变方向或者既改变方向同时又膨胀加速，推动叶轮旋转，将高速汽流的动能转变为旋转机械能。通过冲动和反动两种作用实现。第一节级的一般概念一、汽轮机的级、级内能量转换过程汽轮机低压转子（含动叶栅）蒸汽在级中做功的热力过程线3、冲动作用原理(impulse):当汽流通过动叶通道时，由于受到动叶通道形状的限制而弯曲被迫改变方向，因而产生离心力，离心力作用于叶片上，被称为冲动力。这时蒸汽在汽轮机的级所作的机械功等于蒸汽微团流进、流出动叶通道时其动能的变化量。4、反动作用原理(reaction):当汽流通过动叶通道时，一方面要改变方向，同时还要膨胀加速，前者会对叶片产生一个冲动力，后者会对叶片产生一个反作用力，即反动力。蒸汽通过这种级，两种力同时作功。蒸汽对于动叶栅的作用力二、反动度为了描述蒸汽通过汽轮机某一级时在动叶通道中的膨胀程度大小，通常用反动度Ω来描述。反动度等于蒸汽在动叶通道中膨胀时的焓降和在整个级的理想焓降之比，即蒸汽参数随叶高变化，即比焓降也沿叶高变化，因此级的反动度也随叶高变化。一般取叶片根部截面、叶片平均截面、叶片顶部截面为特征截面，相应的反动度为Ωr、Ωm和Ωt。实际上，级的反动度沿叶高是增大的。对于短叶片，一般给出的反动度为级的平均反动度。三、汽轮机级的类型及特点（一）冲动级和反动级按蒸汽在动叶通道内膨胀程度不同，即反动度的大小不同，轴流式级可分为冲动级和反动级。1、冲动级。Ωm=0的级叫纯冲动级，蒸汽只在喷管叶栅中膨胀，在动叶栅中不膨胀而只改变其流动方向。纯冲动级做功能力大，但效率比较低，现代一般采用带少量反动度（Ωm=0.05~0.2）的冲动级。做功能力比反动级大，效率比纯冲动级高。冲动式汽轮机的结构特点：因为汽流在动叶栅内膨胀量较少，所以动叶栅的截面形状是近似对称的。因为动叶栅前后压力相差较小，没有太大的轴向力作用在转子上，所以冲动式汽轮机可以采用质量轻，结构紧凑的轮盘式转子。同样可以采用较大的径向间隙，从而提高汽轮机运行的灵活性。但是喷嘴叶栅前后存在较大的压力差，为了减少喷嘴叶栅与轴之间间隙的漏汽量，要尽量减小间隙的直径，所以设计为隔板结构，把喷嘴装在隔板的外环上，在隔板的内孔装有汽封片。2、反动级：Ωm≈0.5。蒸汽在喷管和动叶通道中的膨胀程度相等。做功的力基本上冲动力和反动力各占一半。结构特点：动叶叶型与喷管叶型相同。效率比纯冲动级高，但做功能力较小。反动级汽轮机特点：喷嘴叶栅和动叶栅可以采用相同的叶型，构成相似的喷嘴叶栅和动叶栅通道，因而可以降低汽轮机的制造成本。因为在动叶片前后存在较大的压力差，为了减小汽流对转子作用的轴向力，反动式汽轮机采用转鼓式结构，没有叶轮。喷嘴叶片直接安装在汽缸内壁，使级的轴向尺寸减小。但粗大的转鼓式转子质量大，启动时热惯性大，增加了暖机时间而影响到汽轮机运行的机动性。为了减少蒸汽漏泄量应尽量减小径向间隙。为了平衡轴向推力，还设置了平衡活塞。反动级因动叶片前后存在压力差，为了避免过大的级内损失，一般不采用部分进汽，而采用全周进汽。（二）压力级和速度级按蒸汽的动能转换为转子机械能的过程不同，还把汽轮机和级分为压力级和速度级。1、压力级：蒸汽的动能转换为转子机械能的过程在级内只进行一次的级。叶轮上只装一列动叶栅，故又称单列级。可以是冲动级，也可以是反动级。2、速度级：转换过程进行一次以上的级。可以是双列或多列的。只有一列喷管，后面有两列或更多列动叶片。采用最多的是双列速度级，又称复速级。速度级是冲动式的，可以看作是单列冲动级的延伸。做功能力很大，但效率低。常用于单级汽轮机和中、小型多级汽轮机的第一级。（三）调节级和非调节级按通流面积是否随负荷大小改变，可将汽轮机的级分为调节级(governingstage)和非调节级。1、调节级：通流面积能随负荷改变而改变。如喷管调节汽轮机的第一级。运行时，可通过改变通流面积来控制进气量，达到调节汽轮机负荷的目的。一般中小汽轮机用复速级作为调节级，大型汽轮机常用单列冲动级作为调节级。2、非调节级：通流面积不随负荷改变而改变的级。二者另一个不同点：调节级总是做成部分进汽，而非调节级可以是全周进汽，也可以是部分进汽。汽轮机的第一级就是调节级，机组靠改变调速汽门的开度，控制汽室的投入和喷嘴的工作，改变部分进汽度，改变进汽量，以调整负荷。用调节阀调节负荷的机组是节流调节机组，其第一级喷嘴是全部投入的，不起调节作用，当然也不是调节级。当然，也有符合调节的。调节级是汽缸中温度最高、压力最高、做功量最大的级，又是部分进汽，所以，对其温度、压力要严格监控，防止超标造成危害。另外，监视调节级压力，也可以了解后面各级蒸汽通道的工作情况。一、基本假设和基本方程式二、蒸汽在喷嘴中的流动过程三、蒸汽在动叶栅中的流动与能量转换过程第二节蒸汽在喷嘴中的能量转换过程一、基本假设和基本方程式流过叶栅通道的蒸汽是具有粘性、非连续性和不稳定三元流的实际流体。为了研究方便，特作假设：1.蒸汽在叶栅通道的流动是稳定的：即在流动过程中，通道中任意点的蒸汽参数不随时间变化而改变。2.蒸汽在叶栅通道的流动是一元流动：即蒸汽在叶栅通道中流动时，其参数只沿流动方向变化，而在与流动方向相垂直的截面上不变化。3.蒸汽在叶栅通道的流动是绝热流动：即蒸汽在叶栅通道中流速很快，流动时与外界没有热交换。二、蒸汽在喷嘴中的流动过程（一）汽流参数与喷嘴形状的关系根据连续方程式、动量方程式、等熵过程方程，综合可得：M是马赫数(M=c/a)。可以看到，喷嘴截面积的变化规律，不仅和汽流速度有关，同时还和马赫数M有关。（1）当汽流速度小于音速，即M<1时，若要使汽流能继续加速，即dc/dx>0，则必须dA/dx<0，即渐缩喷嘴。（2）当汽流速度大于音速，即M>1时，若要使汽流能继续加速，即dc/dx>0，则必须dA/dx>0，即渐扩喷嘴。（3）当汽流速度在喷嘴某截面上刚好等于音速，即M=1，dA/dx=0。表明横截面A不变化，达到最小值。1、临界速度在膨胀过程中，到某一截面会出现汽流速度等于当地音速。当汽流速度等于当地音速时，则称此时的流动状态为临界状态。这时的参数为临界参数，用等表示。临界速度的表达式为：（二）喷嘴中气流的临界状态临界速度只取决于蒸汽的初始参数，与过程无关。2，临界压力临界压力表达式为：对于等熵膨胀过程来说，有，则上式为上式表明，临界压力只与等熵指数κ和初压有关。临界压力与初压之比称为临界压力比，用表示：对于过热蒸汽（κ=1.3)则=0.546;对于饱和蒸汽（κ=1.135)则=0.577；湿蒸汽κ=1.035+0.1x，所以随干度x变化.1，喷嘴出口的汽流理想速度在进行喷嘴流动计算时，喷嘴前的参数是已知条件。按等熵过程膨胀，其过程曲线如右图所示。喷嘴出口汽流理想速度表达式为或者为蒸汽在喷嘴出口处的速度由喷嘴进口和出口的蒸汽参数决定，并和喷嘴进口的蒸汽速度有关。（二）喷嘴出口汽流速度计算2，喷嘴出口的汽流实际速度实际流动是有损失的，汽流实际速度小于汽流理想速度。通常用喷嘴速度系数来考查两者之间的差别(通常取=0.97)。这样，喷嘴出口的汽流实际速度为3，喷嘴损失蒸汽在喷嘴通道中流动时，动能的损失称为喷嘴损失，用表示：喷嘴损失与喷嘴理想焓降之比称为喷嘴能量损失系数，用表示：1，喷嘴的理想流量Gt计算喷嘴的理想流量Gt可用下式计算:式中，----喷嘴出口处截面积;----喷嘴出口处理想汽流速度;----喷嘴出口处比容。还可以写成当喷嘴前参数和出口面积一定时，理想流量只与压比，或者喷嘴背压有关。(三)喷嘴流量计算2，喷嘴流量曲线临界流量为：式中，只与κ值有关。对于过热蒸汽（κ=1.3),=0.667；饱和蒸汽（κ=1.135),=0.635。3，通过喷嘴的实际流量的计算通过喷嘴的实际流量为：式中，称为喷嘴流量系数。对于过热蒸汽，取μn=0.97；对于饱和蒸汽，取μn=1.02。考虑了流量系数之后，通过喷嘴的实际流量为：对于过热蒸汽：对于饱和蒸汽：另外还可以用单一的表示：其中，称为彭台门系数。对于亚临界流动，<1,对于临界和超临界流动，=1。（四）蒸汽在喷嘴斜切部分的流动为了使喷嘴中流出的汽流顺利进入动叶通道，在喷嘴出口处必须有一段斜切部分,如下图所示。这样，实际喷嘴由两部分所组成：一部分是渐缩部分ABEF，AB为最小截面处。另一部分为斜切部分ABC。这种喷管叫斜切喷管。斜切部分在某些流动状态下，对汽流速度的大小和方向都将产生一定的影响。1、当喷嘴出口压力（背压）大于或等于临界压力时，AB截面上的流速小于或等于音速，喉部压力等于背压（），汽流通过喷嘴，只在渐缩部分膨胀加速，而在斜切部分ABC处不膨胀加速。斜切部分只起导向作用。从喷嘴流出的汽流与动叶运动方向成一角度(称为喷嘴出汽角）。2、当喷嘴出口压力（背压）小于临界压力时，汽流在AB截面上达临界状态，汽流在斜切部分要继续膨胀加速，蒸汽压力由临界压力下降为，汽流速度由临界速度膨胀到大于音速，并且汽流方向要发生扰动和偏转。①渐缩斜切喷管中的膨胀特点(1)斜切部分：导向(2)斜切部分：膨胀加速，汽流发生偏转蒸汽在渐缩喷管斜切部分的流动小结②缩放喷管如右图，A1B1是喉部截面，AB是出口截面。AB界面上所能达到的最低压力就是设计压力，，所以喷管背压只有在低于时，气流在斜切部分才发生膨胀并偏转。③气流偏转角的近似计算一般在2°~4°为宜。以上讨论的内容，对动叶栅的斜切部分也适用。静叶（喷嘴）原理小结喷嘴出口速度及速度系数喷嘴临界状态喷嘴流量及流量系数喷嘴斜切部分的蒸汽流动（一）动叶进出口速度三角形汽流在喷嘴中膨胀加速后进入动叶通道时，其方向和大小都要发生变化，其结果是将蒸汽的动能转变为机械功。为了计算蒸汽作功大小，必须确定动叶栅进出口汽流速度的变化。动叶栅进出口速度三角形就是表示动叶栅进出口处汽流绝对速度c、相对速度w和圆周速度u之间的关系的。第三节蒸汽在动叶中的能量转换过程速度三角形(velocitytriangle)能量转换描述一维描述计算基础动叶进出口速度三角形进口相对速度进口方向角出口绝对速度出口方向角动叶进口速度三角形的相对速度和方向角可由下式确定：为了使汽流顺利进入动叶通道而不发生碰撞，动叶栅的几何进口角应等于进汽角。蒸汽最后以相对速度（动叶出汽角）流出动叶通道。对于冲动级来说，的大小取决于反动度的大小，一般来说，>。这样，汽流从动叶通道中流出的绝对速度的大小和方向可以从图解得到。、可用下式求得：为了方便，通常将动叶进出口速度三角形绘制到一起。动叶栅出口汽流相对速度和绝对速度通过动叶通道的能量方程式可得到动叶栅出口汽流相对理想速度为：结合右下图，焓降称为动叶栅理想焓降，这样，。其中，,称为动叶栅的滞止理想焓降。由于通过动叶栅的流动是有损失的，与喷嘴一样引入动叶速度系数。这样，动叶出口的实际相对速度为动叶损失动叶损失就是蒸汽通过动叶栅的能量损失，由于动叶损失的存在，使动叶出口的焓值由h2t升到h2，则动叶损失为：动叶损失与理想滞止焓降之比成为动叶栅的能量损失系数，即在计算时，通常取=0.85~0.95。余速损失由速度三角形可知，蒸汽在动叶栅中作功之后，最后以绝对速度离开动叶，其具有的动能称为余速损失：在多级汽轮机中，余速损失可以被下一级所利用，其利用程度可用余速利用系数μ表示，μ=0~1之间。（二）蒸汽作用在动叶片上的力及轮周功为求取蒸汽在动叶栅作功大小，必先求取蒸汽对动叶栅的作用力。1，蒸汽对动叶片的作用力蒸汽在动叶栅通道中要改变方向、或者还要膨胀加速，其对动叶片的作用力可用下式进行计算：圆周分力或者轴向分力或者合力以上各式中，----单位时间内流过动叶栅的流量；----动叶通道轴向投影面积。2，轮周功和轮周功率蒸汽通过汽轮机的级在动叶片上所作的有效机械功称为轮周功。而单位时间内作出的轮周功称为轮周功率。轮周功率为圆周分力和圆周速度的乘积：或者，(J/s)用G除以上二式，得到1kg蒸汽所作出的轮周功。轮周功表示作功能力，用表示：或者，结合速度三角形和余弦定理，轮周功还可以用下式表示：(J/kg)级的热力过程线考虑了喷嘴损失、动叶损失和余速损失之后的级焓降称为级的轮周有效焓降，它是用焓降表示的1kg蒸汽所做的轮周功：小结1、汽轮机级内的能量转换基本假设、基本方程2、静叶（喷嘴）中的能量转换喷嘴出口速度及速度系数φ、喷嘴损失喷嘴临界状态、喷嘴截面积的变化规律喷嘴流量计算：临界流量－>理想流量－>实际流量喷嘴的平均出气角、汽流偏转角3、动叶中的能量转换过程速度三角形c1-u→w1+Ωht→w2+u→c2轮周作用力速度投影—轮周功率Fu·u—轮周功动叶损失系数ψ余速损失蒸汽在级内所具有的理想能量不能百分之百地转变为轮周功，存在着损失。为了描述蒸汽在汽轮机级内能量转换的完善程度，通常用各种不同的效率来加以说明。一，轮周效率与速度比1、轮周效率：蒸汽在汽轮机级内所作出轮周功与它在级内所具有的理想能量之比称为级的轮周效率,即2、级的理想能量：一般来说，级的理想能量是级的理想焓降、进入本级的动能和本级余速动能被下一级所利用部分的代数和，即第四节汽轮机级的轮周效率和最佳速度比3，级的理想速度：为了研究方便，这里引入级的理想速度的概念,定义：4，级的轮周效率：或者式中，分别为喷嘴损失、动叶损失和余速损失与级的理想能量之比，称其为喷嘴、动叶和余速能量损失系数。5，速度比：为了提高级的轮周效率，则要求减少喷嘴损失、动叶损失和余速损失。其中，前二项损失与相应的速度系数、有关。如果选定了动静叶栅的叶型，则系数、就确定了。这样，为了提高轮周效率，就得尽量减少余速损失。通常定义轮周速度与喷管出口速度之比为速度比,简称速比。使c2达到轴向排汽的速度比称为最佳速度比，用表示。速比是汽轮机级的一个很重要的特性参数。速度比的取值直接影响汽轮机的效率和作功能力。对于不同型式的级，其最佳速度比是不相同的。α<90º余速损失不为最小α=90º余速损失最小α>90º余速损失不为最小不同速比下纯冲动级速度三角形w1=w2二、轮周效率与速比的关系（1）对于不考虑余速利用的纯冲动级：其最佳速度比是：或一般来说，因此，若取φ=0.97，则对于反动度不为零的冲动级，；当考虑余速利用的中间级，左右。（2）对于复速级，其最佳速度比为：通常，复速级的最佳速度比为：之间。（3）对于反动级，其最佳速度比为：若取则小结1、轮周效率定义2、最佳速比u/c1→min(c2)3、轮周效率与速比之间的关系三、叶栅几何尺寸的确定（一）叶栅几何特性1，叶型、型线：叶片截面的形状、周线分别称为叶型、型线；2，等截面叶片和变截面叶片：叶型及面积沿叶高不变的叶片称为等截面叶片，反之为变截面叶片。3，亚音速叶栅、近音速叶栅、超音速叶栅。4，叶栅几何参数：------平均直径；——叶高；——节距；B——叶片宽度；b——弦长；——出口边厚度；、、——进出口宽度。5，无因次几何特性：——相对节距；——相对叶高；——径高比。6，汽流角度：、——喷嘴、动叶进口汽流角；、——喷嘴、动叶出口汽流角；、——喷嘴、动叶叶型进口角；、——喷嘴、动叶叶型出口角；、——喷嘴、动叶叶型安装角。（二）叶栅形式的选择已知条件：蒸汽流量G，参数、、；转速，初速，级的平均直径，反动度。1，喷嘴叶栅型式的选择喷嘴叶栅型式的选择主要决定于需要得到多大的出口速度。即根据喷嘴前后压力比来确定：当需要得到小于或等于音速汽流时，即，可选用渐缩喷嘴。当喷嘴前后压力比还不大于0.3~0.4时，即，仍然可选用渐缩喷嘴，这时，可利用喷嘴斜切部分继续膨胀加速，以得到超音速汽流。当喷嘴前后压力比小于0.3时，则必须选用缩放喷嘴。2，动叶栅型式的选择动叶栅型式的选择的方法和静叶栅相似。但动叶栅通道中的流动多为亚音速流动。根据动叶栅的各参数，根据速度三角形，计算，查；再根据压力比的值和临界压力比相比，是否超临界。3.喷嘴叶栅与动叶栅几个主要参数的选定（一）叶栅出汽角和的选择通常，高压冲动级喷嘴出汽角；反动级中、低压冲动级；复速级。动叶栅出气角一般按下列关系选取：冲动级：复速级：（二）部分进汽度的选择：1，一般采用全周进汽（e=1）；小型机采用部分进汽（e<1）；2，调节级采用部分进汽（e<1），分4~7组。（三）盖度的选择：通常要求动叶进口高度略大于喷嘴出口高度。（四）冲动级内反动度的合理选用：纯冲动级具有作功能力大的特点，但其效率较低。当适当地选用反动度之后，就可以达到提高效率的目的。这是因为，采用适当的反动度，可以提高动叶的速度系数，以减小动叶损失；也可以减小动叶根部轴向间隙中由于吸汽而产生的附加损失。1，当根部反动度较大时，则平均反动度会更大，会造成叶顶和平衡孔漏汽，因而产生损失，见下页图a；2，当根部反动度太小或者为负时，会造成叶片根部吸汽，或者使级后蒸汽通过平衡孔回到动叶前，造成损失，见下页图b；3，当根部反动度=0.03~0.05时可使动叶根部不发生吸汽和漏汽现象，同时也可以使动叶前后压力差不至太大以至造成大的叶顶漏汽损失，见下页图c。在进行汽轮机热力设计时，通常是按级的平均直径处的平均反动度进行计算的。但级的反动度沿叶高是变化的，这样，根据选定的根部反动度，平均反动度为：叶根反动度为：式中，为动叶栅的平均直径、叶高。图1-36确定某一级的反动度，除了合理选用动静叶栅之叶型之外，主要是靠通过一定的动静叶栅出口面积比f来实现的。即一定的反动度对应一定的动静叶栅出口面积比。面积比随着反动度的增加而减小。汽轮机中反动度与动静叶栅出口面积比的对应范围为：1.直叶片压力级f=1.86~1.65.2.扭叶片级=0.2~0.4,f=1.7~1.4.3.复速级前述喷嘴损失、动叶损失、余速损失都是级内损失。除此之外，级内损失还包括：叶高损失、扇形损失、叶轮摩擦损失、部分进汽损失、漏汽损失、湿汽损失。当然，不是每一级都同时具有这些损失，要根据具体情况进行分析。如只有在部分进汽的级才有部分进汽损失；叶片较长又不采用扭曲叶片的级中才存在扇形损失；工作在湿蒸汽区的级才有湿汽损失等等。第五节汽轮机级内损失和级效率汽轮机级内损失一、级内损失1、叶高损失将喷嘴和动叶中与叶高有关的损失称为级的叶高损失，或叫端部损失。当叶片较短（一般说叶高l<12~15mm)时，叶高损失明显增加。这时，必须采用部分进汽。叶高损失常用下面半经验公式计算：式中，a——经验系数，a=1.2(单列级，不含扇形损失）；a=1.6(单列级，含扇形损失)；a=2(双列级）；——不包括叶高损失的轮周有效焓降，l——叶栅高度(mm)。2、扇形损失由于汽轮机的叶栅是安装在叶轮上的，呈环形。汽流参数和叶片几何参数（节距、进汽角）沿叶高是变化的。在设计时，只有在平均直径处，设计条件才能得到满足。而其他截面上，由于偏离设计条件将会引起附加损失。这个附加损失称为扇形损失，用下式计算：式中，称为径高比。可以看到，扇形损失的大小与径高比的平方成反比，越小，扇形损失越大。当>12时，可采用等截面直叶片。等截面直叶片的设计和加工都比较容易，但存在着扇形损失；当<8时应采用扭叶片，这时虽然加工较困难，但可有效减小扇形损失。3、叶轮摩擦损失由于蒸汽粘性，叶轮在汽室中作高速旋转时，存在着叶轮轮面与蒸汽及蒸汽之间的相对运动而产生的摩擦。克服摩擦和带动蒸汽质点运动，就要耗功。同时，靠近叶轮轮面侧的蒸汽质点随叶轮一起转动时，受到离心力作用而产生径向运动。而靠近隔板处的蒸汽质点的旋转速度小，自然要向旋转中心处流动以保持蒸汽的连续性。于是，在叶轮两侧的汽室中就形成了涡流运动。蒸汽的涡流运动也要消耗一部分轮周功。克服摩擦阻力和涡流消耗的功叫叶轮摩擦损失。叶轮摩擦损失目前广泛采用斯托陀拉的经验公式计算：,(kW)式中，k为经验系数，与蒸汽性质有关，对于过热蒸汽，k=1，对于饱和蒸汽，k=1.2~1.3；dm、u——级的平均直径、圆周速度；v——汽室中蒸汽的平均比容。叶轮摩擦损失也可用焓降来表示：或用损失系数表示：减小该项损失的措施是适当减小叶轮与隔板的轴向间隙,提高叶轮表面光洁度。4、部分进气损失采用部分进汽，产生部分进汽损失，由“鼓风”损失和“斥汽”损失两部分所组成。鼓风损失发生在没有喷嘴的弧段内。动叶通过这一弧段，象风机一样把滞留在这一弧段内的蒸汽从一侧吹到另一侧，消耗一部分有用功，产生鼓风损失。斥汽损失发生在安装有喷嘴叶片的弧段内。动叶片由非工作区进入工作区弧段时，动叶通道中滞留的蒸汽要靠工作区弧段中喷嘴喷出的主流蒸汽将其吹出，消耗轮周功。另外，由于叶轮高速旋转，在喷嘴出口端A点存在着漏汽(如上图)；而在B点又存在着抽吸作用，将一部分蒸汽吸入动叶通道，干扰主流引起损失。上述三方面统称为斥汽损失。总的部分进汽损失由以上两部分所组成，即而上三式中，e——部分进汽度；ec——护罩弧长与整周弧长之比，ec=1-e;E0——级的理想能量；Be——系数，单列级Be=0.15,双列级Be=0.55;Zng——喷嘴组数；Cs——经验系数，单列级Cs=0.012,复速级Cs=0.016。减小该项损失的措施是：（1）在非工作区动叶加装护罩，减小动叶两侧的动静间隙，减少动叶两侧的蒸汽量以减小鼓风损失。（2）减少喷嘴组数，减小两喷嘴组间的间隙，使该间隙小于等于喷嘴节距，可减小斥汽损失。5、漏气损失由动静两部分所组成的汽轮机级，存在运动间隙。由于压差的作用，就会漏汽。隔板前后压差也导致漏汽，这部分蒸汽不作功。另外，漏汽不是从喷嘴中以正确方向流入动叶通道，还干扰主流，这样就形成了隔板漏气损失。一般在叶轮盘上开平衡孔，以便让隔板漏汽从平衡孔漏出，而不干扰主流。另外，由于反动度的存在，动叶前后有压差，有一部分蒸汽不通过动叶通道而从叶顶间隙漏到级后。这部分蒸汽不作功，形成叶顶损失。这些构成了级间漏汽损失。漏汽损失是由于压力差和间隙的存在而引起的。减少漏汽损失、减小漏汽量，就应该减小间隙面积和蒸汽压力差。通常采用汽封（齿形迷宫、蜂窝、刷式）减少漏汽。漏汽量和漏汽损失计算方法如下：（1）隔板漏汽量的计算（2）动叶顶漏汽量的计算（3）隔板损失计算（4）叶顶漏汽损失计算（注：以上四式中的符号含义见书）（4）减小叶项漏汽损失的措施是在围带上加装径向汽封和轴向汽封，对于无围带的长叶片，常把动叶顶部削薄以达到叶顶汽封的作用，另外应尽量减小叶片顶部反动度。6、湿汽损失蒸汽在汽轮机最后几级进入湿蒸汽区，产生湿汽损失，原因在于：（1）一部分蒸汽在膨胀加速过程中凝结成水滴，减少了作功蒸汽量；（2）水滴不膨胀作功，反为汽流夹带前进，要消耗一部分轮周功；（3）水滴前进速度低于蒸汽速度。这样，从动叶进口速度三角形上分析，水滴从喷嘴中流出时，正好打击动叶背弧，阻止动叶前进，减小了有用功；而水滴从动叶流出之后又打击下一级喷嘴的背弧。水滴长期冲蚀片，使叶片进口边背弧被水蚀，严重时，会打穿叶片。湿汽损失通常用下面经验公式计算：式中，xm——级的平均蒸汽干度；湿蒸汽会引起湿汽损失和冲蚀叶片。为了减少湿气损失，一方面可以采取一些去湿措施。如加装捕水槽、捕水室等去湿装置，以减少蒸汽中的水分。另一方面，设计时对末级的湿度进行限制，如提高蒸汽初温、采用再热等。为了减少水蚀，还要提高叶片本身的抗湿能力，主要是设法增强叶片进汽边背弧的抗湿性能。如在动叶片进汽边背弧加焊硬质合金、电火花处理等。（二）级的相对内效率和内功率1、级的实际热力过程曲线由于上述级内损失存在，进入级的蒸汽所具有的理想能量就不可能全转化为有效功。但损失又转换为热能，加热蒸汽本身，使动叶出口排汽焓值升高。考虑各种损失之后级的实际热力过程曲线如图所示。其中，0点为级前滞止状态点，3为有余速利用时的下一级级前进口状态点。为级的有效焓降，它表示1kg蒸汽所具有的理想能量最后转化为有效功的能量。越大，级的内效率就越高。1、级的相对内效率（级效率）级效率是衡量级内能量转换完善成度的最后指标。2、级的内功率或者汽轮机级内损失汽轮机通流部分损失三、级内损失对最佳速比的影响前面讨论级的气动特性和几何参数时，都是以一元流动模型为理论依据，以平均直径上的参数代替整个叶高上各处的参数来进行设计。对径高比>8~12的短叶片级，可以获得满意的效果，计算简便，物理概念清晰。但是随着汽轮机单级功率增大，蒸汽容积流量必然增大，特别是末几级，需要更大的通流面积，因此径高比较小，叶片很长。如仍按等截面直叶片进行设计，将产生很大的附加损失，使级效率显著降低。附加损失表现在：（1）沿叶高圆周速度不同所引起的损失（2）沿叶高相对节距不同所引起的损失（3）轴向间隙中汽流径向流动所引起的损失现代汽轮机对长叶片级普遍采用三维流动设计理论。第六节级的二维和三维热力设计（1）沿叶高圆周速度不同所引起的损失：从叶根到叶顶，其相应的圆周速度相差很大。（如200MW汽轮机的末级叶片，平均直径为2000mm,叶高为665mm,径高比=3，其叶顶的圆周速度为418.6m/s，而叶根的的圆周速度为209.7m/s，二者相差一半）。由于圆周速度沿叶高增加，使汽流进入动叶通道时的进汽角沿叶片高逐渐增大，即。如果仍以平均直径处速度三角形有关参数作为依据来进行设计，并采用等截面直叶片。那么，除了平均直径附近处之外，其余直径处的汽流在进入动叶通道时，都会有不同程度的撞击现象发生，从而造成能量损失。（2）沿叶高相对节距不同所引起的损失：叶片是安装在叶轮上的，呈环形，当径高比很小时，节距沿叶高变化很大。而每一种叶型构成的叶栅都有一个最佳相对节距，其对应叶栅的效率最高。只要偏离这一最佳值，都会引起损失，造成效率下降。（3）轴向间隙中汽流径向流动所引起的损失：蒸汽从动、静叶栅通道中流出时，都有一定的圆周速度，因此，在动、静轴向间隙中必然产生离心力作用，而产生径向流动。径向流动就会造成损失。而且，叶片越长，径向流动造成的损失就越大。因此，对于长叶片级来说，就不能采用短叶片级的设计方法来进行设计。必须把长叶片级设计成型线沿叶高变化的变截面叶片。考虑到气动特性，绝大多数情况下设计成扭叶片。扭叶片加工困难，制造成本高。长叶片级设计普遍采用径向平衡法，方法的核心问是确定动、静叶栅轴向间隙汽流的平衡条件。建立径向平衡条件和径向平衡方程式，求解得出汽流参数沿叶高的变化规律。现代设计计算方法已经可以直接数值求解长叶片级的三维气动方程。因此，对于长叶片级来说，就不能采用短叶片级的设计方法来进行设计。必须把长叶片级设计成型线沿叶高变化的变截面叶片。考虑到气动特性，绝大多数情况下设计成扭叶片。扭叶片加工困难，制造成本高。长叶片级设计普遍采用径向平衡法，方法的核心问题是确定动、静叶栅轴向间隙汽流的平衡条件。建立径向平衡条件和径向平衡方程式，求解得出汽流参数沿叶高的变化规律。现代设计计算方法已经可以直接数值求解长叶片级的三维气动方程。一，简单径向平衡法简单径向平衡法是假设动、静叶栅轴向间隙中汽流作轴对称的圆柱面流动，其径向分速为零，子午线曲线半径无穷大。求得的简单径向平衡方程式为：喷嘴出口轴向间隙：(1-----186)动叶出口轴向间隙：(1----186a)上二式中，p------蒸汽压力；r-------级的半径；v-----蒸汽比容。二，完全径向平衡法完全径向平衡法认为，在动、静叶栅轴向间隙中，圆周方向的流面是一个轴对称的任意回转面。完全径向平衡方程式为：(1---185)式中，------蒸汽密度；-----汽流圆周分速、子午分速；------子午分速对Z轴的倾角；R-------流面上某点的曲率半径。用简单径向平衡法设计所得到的流型有：理想等环量流型、等角流型、喷嘴出口等环量和动叶出口连续流流型、等密流流型。用完全径向平衡法导出的流型有：三元流流型、可控涡流型。三、高效新叶型的开发与应用1、SCHLIST叶型（平衡叶型），后加载叶型；2、分流叶栅（宽窄组合叶栅）；3、三元流场设计：弯扭叶片，可控涡流技术；4、高效、高可靠性末级长叶片技术。在100MW、125MW和200MW汽轮机改造中，就是利用这些新型高效叶片技术对通流部分进行改造，再配合：（1）新型汽封（可调汽封，多齿汽封，椭圆汽封）；（2）高效进汽室[涡壳进汽（无叶喷嘴）]，高效排汽缸。下面的改造实例表明：通过改造后，功率增加10%，机组内效率提高，热耗降低，煤耗下降。通流部分优化方向叶型：弯曲叶型（三元流设计）、斜切过渡等例：100MW汽轮机通流部分改造（1）通流部分优化方向叶型（主要改进举例）通流部分优化方向叶片长度：提高末叶长度（最长叶片已达1360mm）——降低真空日本技术：1321mm末叶(1800rpm),1219mm末叶(3000rpm)，导致600MW机组只有一个低压缸，1000MW机组只有二个低压缸，正在研究300MW单缸机组。长叶片通流部分优化方向通流通道优化排汽缸优化GE汽轮机1、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。2、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。3、越是没有本领的就越加自命不凡。4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。5、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。6、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。。8、业余生活要有意义，不要越轨。9、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。10、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。11、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。12、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。13、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异纸上画饼充饥，无补于事。14、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自己眷恋了。谢谢大家