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汽轮机轴封系统漏汽对机组经济性的影响

   摘要: 汽轮机轴封系统漏汽对机组热经济性和安全性有很大影响, 根据 200MW 机组的汽轮机热平衡数据, 运用等效热降法分析了轴封、门杆漏汽及其利用系统对机组热经济性产生的影响, 结果表明:高压轴封漏汽对经济性影响较中压轴封漏汽对经济性影响大, 高压阀杆漏汽对经济性影响远大于中压阀杆漏汽对经济性影响;  设计工况下轴封、门杆系统漏汽对经济性影响比其它工况小。此项工作对合理地布置轴封系统,指导轴封系统的正确运行有重要意义。

  关键词: 汽轮机; 轴封系统; 经济性; 等效焓降

   前言:汽轮机轴封系统的作用是减少和防止蒸汽的漏出, 减少和防止空气的漏入, 同时, 为了减少工质和热量的损失, 通常将汽轮机的轴封漏汽、门杆漏汽都回收利用于回热系统, 用以加热主凝结水或给水, 达到提高经济性的目的。轴封系统的工作情况会影响到滑油中水分含量, 凝汽器真空, 从而对机组热经济性和安全性产生很大影响。

  轴封漏汽及利用对机组经济性影响的分析方法机组原则性轴封、门杆漏汽及回收利用系统见所示。调速汽门的门杆漏气 a 被收集利用于加热器¼ . m 中;轴封门杆漏汽及回收利用系统如有轴封蒸汽 af 从高压轴封漏出系统, 其损失功为:O M  =   ( hf   - hn ) afkJ /kg装置经济性的相对降低为轴封 A 处漏汽 af j被收集利用于加热器¼ . j 中; 轴封 B 处漏汽61i =× 100 %H ’a 进入轴封加热器, 加热主凝结水; 轴封 C 处漏汽 a 收集利如果把轴封漏汽回收利用于加热器 ¼ j 段, 将排挤¼ . jfc用于加热器¼ . 1中。f 1段回热抽汽, 从而获得回收功。它属带工质的热量进系统,轴封漏汽既有工质损失, 也有热量损失, 它属带工质的热量出系统。因此, 它的做功损失, 可按等效热降法计算 [ 1] 。

  按等效热降法, 其回收功为OH f = af[( hf   - hj ) 1j + ( hj  - hn  ) ]kJ/kg由于轴封蒸汽的回收利用, 装置热经济性将相对提高用等效热降法计算北京重型电机厂生产的某台 200MW 机组61iOH f=100 % H轴封漏汽及利用系统对经济性的影响。

  其能量回收率为轴封漏汽的回收功与损失功之比, 用符号 ‡表示2机组主蒸汽流量 626. 2t/h时轴封系统对机组经济性影响‡ = OH fOf× 100 %200MW 机组原则性热力系统。高压阀轴封漏汽及利用系统的真实做功损失为:杆漏汽和中压阀杆漏汽分别至除氧器和 2号轴封加热器, 高OH = Of- OH fkJ /kg压前轴封漏汽分别至 3号高压加热器、4号低压加热器和 1号轴封加热器, 高压后轴封漏汽和中压前轴封漏汽分别至 4轴封漏汽及利用系统对装置热经济性的影响为:号低压加热器和 1号轴封加热器, 低压轴封漏汽均至 1号轴61=  OHH ’× 100 %封加热器。等效热降法用于机组的经济性研究十分方便 [ 2] , 本文采高压阀杆漏汽对机组经济性影响af    =  af 10   +  af 2    =   0.  004 24200MW 机组原则性热力系统图‡ = OH f 3, 11 × 100 = 41. 00%O M高压阀杆漏汽损失的做功为系统的做功损失为f3, 11Of 2, 10= a ( h + 9 - h ) = 6. 508kJ /kg3, 11= O Mf3, 11- OHf 3, 11= 0. 416kJ /kg高压阀杆漏汽利用的回收功为装置热经济性相对降低OH= a[ ( h- h ) 10 + ( h-  h ) ]OHf 2装置热经济性相对降低OH - OQ1i=100 =  0.  667  5% H + H高压阀杆漏汽对经济性影响整个机组轴封系统 (包括门杆 )的经济性f全系统的漏汽损失做功为O= 33. 969k J/kgf全系统的回收功为OH f = 17. 489k J/kg能量回收率OH‡ =fOf系统的做功损失为i× 100 = 51. 49%bOH = Of再热器吸热量增加- OH f = 16. 48k J/kgOQ = OQ2, 10+ OQ1, 45, 78= 10. 45kJ/ kga0. 003 630.   003 6540. 004 17装置热经济性相对降低OH  - OQ1fOM f 6,     94.   134.   174. 70361i    =H + OHi × 100 = 0. 938 7%f 6, 93主蒸汽流量变化时轴封系统对机组经济性影响主蒸汽流量 D 变化时轴封系统对机组经济性影响数据见表 1至表 5所示。表中各符号的意义及单位同上。

  切出瞬间切屑的形状大, 使工件沿负剪切方向发生裂纹, 切削力在刀具切出的瞬间使切屑在工件切出端卷曲, 把工件切出端多铣掉一块, 形成 F 型屑。当第二次铣削时, 由于工件端部少了一块, 使切出端切出角发生了较大的变化, 阻止了在切出瞬间负剪切现象在工件切出端的发生, 形成对刀具危害较小的 B型屑 (或T 型屑 )。

  2. 3. 2 切削力的变化在生成 B 型屑时切削力下降的时间较长, 刀具前刀面上的正应力和摩擦力均平缓下降, 且同时为零, 并在切削终了时切削合力的方向一定。在生成 F 型屑时, 切削力下降的时间较短。由于切屑在前刀面上停留并且向切削刃部移动, 当摩擦力为零时, 前刀面上正应力不为零。此后在前刀面上产生一与通常切削力方向相反的摩擦力, 使刀具受力方向发生变化。在切削终了时切削合力的方向有了很大的变化, 从而引起刀具的破损。

  2. 4 影响负剪切的因素切出角 DE 和每齿进给量对负剪切现象的产生有重要的影响。当 DE < 50°时, 前刀面的受力情况恶化, 极大地降低了刀具的耐冲击次数; 当 DE > 50°时, 刀具耐冲击次数提高。

  3防止刀具破损的措施( 1)采用直径适当的铣刀, 使切出角 DE > 50°, 切入角DE  <  50°,   可大大减小铣刀切入和切出的机械冲击应力; ( 2)根据不同的加工材料选择不同的切削用量。

  ( 3)采用大直径铣刀顺铣较好, 因为顺铣时切屑厚度的减小有利于减少负剪切的影响;( 4)根据被加工的材料选用刀片材质, 提高刀片的抗冲击性能, 延长刀具的寿命, 提高加工效率;( 5)虽然在切削刃上磨出的倒棱越宽, 抗冲击能力越强, 并且还可抑制负剪切时 F 型屑的产生, 防止刀片崩刃, 但倒棱越宽, 切削刃越钝, 切削力越大, 故一般刀刃倒棱宽度应不大于 0. 3mm。

 整个机组的轴封系统 ( 包括门杆 )对经济性影响D , t /hf4

 结论( 1)通过轴封、门杆渗漏及利用系统的定量计算可以看出, 高压轴封漏汽对经济性影响较大, 中压轴封漏汽对经济性影响相对较小, 高压阀杆漏汽对经济性影响远大于中压阀杆漏汽对经济性影响。

  ( 2)设计工况轴封、门杆系统漏汽对经济性影响比其它工况小。

  ( 3)由于部分蒸汽从轴封出来, 经过利用系统又 ( 不考虑散热损失 )回到热力系统, 因而用热平衡分析热能的数量不变, 不存在明显的损失。而从热变功的角度看, 轴封系统明显存在热能使用能位的降低或称能量贬值, 回收的能量只是损失能量的一部分, 而不是全部, 即存在能量损失。

  ( 4)通过对计算结果的分析可以得到轴封系统对效率等指标的影响与汽轮机负荷的关系, 为机组的经济性研究作准备。

  参 考 文 献

[ 1] 陈景仁. 湍流模型及有限分析法 [ M ] . 上海: 上海交大出版社, 1989.  [  2]    Patank ar  S.   V.   Recent Developm en t  in   com putational heat  trans fer [ J]. A SM E Jou rnal H eat Transfer, 1988, 110: 1037 - 1042.  [  3]  Patank ar  S.   V.   Spald ing  D.   B. ,   A   calcu lation  procedure  for hea,t m ass and m om entum t ransfer in th ree- dim en sional parabolic f low s [  J].   H eat and M ass T rans fer,  1972,  15:  1787-  1806.

[ 4]  陶文铨. 计算传热学的近代发展 [ M ] . 北京: 科学出版社,2000: 218 - 221, 234- 248.

[ 5 ] 赵兴艳. 基于预处理方法的高阶精度隐式算法及其在轴流压气机中的应用研究 [ D]. 西安: 西安交通大学博士论文, 2000.

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