汽轮机采用顺序阀控制时,调节级最危险工况是什么时候,为什么?
汽机各题库都有这道题:汽轮机采用顺序阀控制时,调节级最危险工况是什么时候?
答案是:第一个调节阀全开而第二个调节阀尚未开启时,调节级达到最危险工况。
复习一下什么是调节级、单阀和顺序阀:
一个喷嘴栅和一个动叶栅组成了汽轮机的一个基本组成结构—汽轮机的级,很多级便组成了一个多级汽轮机。人们通常把汽轮机的第一级叫做调节级,也称速度级。在结构上,它通常比其它压力级直径大。
单阀控制调节为全周供汽方式:所有高压调门开启方式相同,各阀开度一样,好比一个调阀控制一样,故叫单阀控制,使调节级汽室内温度分布比较均匀,在负荷变化时,汽缸和转子温差变化小,因而使机组能承受较大的负荷变化率,汽机热效率低,调节阀门的节流损失大。(汽轮机运行工况分析(二)调节级压力和温度分析)
顺序阀调节称为部分进汽方式:调节阀按照预先给定的顺序,依次开启,各调门累加流量呈线性变化,热效率高,调节级蒸汽室内温度分布不均匀,转子和汽缸之间的温差较大,使机组能承受的负荷变化较小。
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为什么说第一个调节阀全开而第二个调节阀尚未开启时,调节级达到最危险工况?
因为在第一调节阀全开而第二调节阀尚未开启时,此时流过第一喷嘴组的蒸汽流量达到最大值,此时的节级焓降达最大值,且调节级前后压差达到最大值,由于蒸汽对动叶的冲击力和蒸汽流量及焓降的乘积成正比,致使调节级叶片处于最大的应力状态。因此说此时是喷嘴调节凝汽式汽轮机调节级的危险工况。
所以当进行调节级强度核算时,最危险工况不是汽轮机的最大负荷,而是第一调节阀刚全开时的运行工况。
为了避免运行中存在这种工况,通常采取的措施是同时开启第一个和第二个调节阀,而此时此时最危险工况为两阀都开启而三阀未开启时。但是此时调节级所承受的应力要小于一个调节阀开启时的应力,能够保证调节级安全运行。
按照上述理论,如果是单阀控制,则最危险工况发生在全开时,及满负荷或超负荷时。如果在额定参数四阀全开肯定会过负荷,因此四阀全开一般都在进行汽轮机调节特性试验时才会开启,或蒸汽压力偏离曲线较多时才会导致四阀全部开启。