汽轮机课程设计-闫煜

1、银川能源学院电力学院课程设计任务书设计题目：300MW亚临界机组轴向推力的计算_年级专业： 热动（本）1202 班 学生姓名： 闫 煜 学 号： 指导教师： 于 淼 电力学院课程设计任务书课程名称： 汽轮机原理 教研室：能源与动力工程教研室 指导教师：于淼学生姓名闫煜学号（专业）班级热动（本）1202班设计题目300MW亚临界机组轴向推力的计算设计内容方案1 确定轴向推力的组成2 以高压缸冲动级为计算依据，确定级数并分别计算各个级的轴向推力3 必须给出各个级的轴向推力的详细计算过程4 将数据以表格形式列出5. 数据来源：通过给定的机组类型，学生自己查阅资料所需基本数据及公式设计要求1分析说明书

2、一份，（2500字左右,有图） 2按上课要求在教室进行设计。缺勤超1/2者，不予评定成绩。 3说明书要求内容正确、文字通顺、分析合理、说明简洁、书写工整。4按时独立完成任务，不得抄袭他人成果。参考资料1.电厂汽轮机朱新华2汽轮机课程设计资料汇编华北电力大学3.电厂汽轮机孙为民等4热能工程设计手册。（结构方面、计算公式等）周次17、18周应完成内容查阅资料，进行设计分析，编写提纲和草稿编写说明书考查（抽查提问）完成课程设计任务书指导教师签字教研室主任签字说明：1、此表一式三份，院、学生各一份，报送实践部一份。 2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。目录一、引言11、汽轮机课程设计目的12

3、、汽轮机课程设计内容与要求13、汽轮机课程设计的一般原则 1二、轴向推力的计算11、轴向推力21.1、冲动式汽轮机的轴向推力2三、推力轴承的安全系数4四、计算51、求解第一级平均直径62、轴向推力的计算63、叶根反动度的计算74、叶轮反动度75、当量隔板漏气面积76、叶根齿隙面积A577、平衡孔面积A488、的计算89、的计算810、轮盘面积的计算8五、汇总9六、参考文献9一、引言汽轮机是以蒸汽为的旋转式热能动力机械，与其他原动机相比，它具有单机功率大、效率、运行平稳和使用寿命长等优点。 汽轮机的主要用途是作为发电用的原动机。在使用化石燃料的现代常规火力发电厂、核电站及地热发电站中，都采用汽轮

4、机为动力的汽轮发电机组。汽轮机的排汽或中间抽汽还可用来满足生产和生活上的供热需要。在生产过程中有余能、余热的工厂企业中，还可以应用各种类不同品位的热能得以合理有效地利用。由于汽轮机能设计为变速运行，所以还可用它直接驱动各种从动机械，如泵、风机、高炉风机、压气机和船舶的螺旋桨等。因此，汽轮机在国民经济中起着极其重要的作用。蒸汽在汽轮机级内流动时，由于各段压力分布的不同，从而产生于轴线平行的轴向推力，气方向与气流在汽轮机内的流动方向相同，使转子产生由高压向移动的趋势。因此，为了保证汽轮机的安全运行，必须进行轴向推力的计算。1、汽轮机课程设计目的汽轮机课程设计是对在汽轮机课程中所学到的理论知识的系统

5、总结、巩固和加深；要求掌握汽轮机热力计算及变工况下热力核算的原则、方法和步骤，还要综合各方面的实践经验和理论知识，结合结构强度、调节运行、辅助设备等有关基本知识来分析问题，才能较合理的选定汽轮机设计的基本方案。2、汽轮机课程设计内容与要求(1)确定轴向推力的组成(2)以高压缸冲动级为计算依据，确定级数并分别计算各个级的轴向推力(3)必须给出各个级的轴向推力的详细计算过程(4)将数据以表格形式列出(5) 数据来源：通过给定的机组类型，学生自己查阅资料所需基本数据及公式3、汽轮机课程设计的一般原则(1)设计过程中要保证数据选择正确，计算正确，绘图清晰美观。(2)设计成品要求效率高，结构合理，安全可

6、靠，成本低廉。二、轴向推力的计算1、轴向推力在轴流式汽轮机中，通常是高压蒸汽由一端进入，低压蒸汽由另一端流出，从整体看，蒸汽对汽轮机转子施加了一个由高压端指向低压端的轴向力，使汽轮机转子有向低压端移动的趋势，这个力就称为转子的轴向推力。汽轮机整个转子上的轴向推力主要是各级轴向推力的总和。作用在冲动级上的轴向推力是由作用在动叶上的轴向推力和作用在叶轮轮面上的轴向推力以及作用在轴的凸肩处的轴向推力三部分组成。下面分别予以说明：1.1冲动式汽轮机的轴向推力整个转子上的轴向推力主要是各级轴向推力的总合。作用在冲动级上的轴向推力是由作用在动叶上的轴向推力、作用在叶轮面上的轴向推力以及作用在轴的凸肩上的轴

7、向推力三部分组成。1.1.1作用在动叶上的轴向推力如图2.5.1所示作用在动叶上的轴向推力是由动叶前后的静压差和汽流在动叶中轴向分速度改变所生成的。 （2.5.1）在冲动级中，一般轴向分速度都不大，加之动叶进口的轴向通流面积和蒸汽比容的改变都不大，因此汽流流经动叶时的轴向分速度的改变一般都很小。由汽流轴向分速度的改变和产生的轴向推力一般都可忽略不计。引入压力反动度的概念，压力反动度定义为 （2.5.2）于是 （2.5.3）则作用在动叶上的轴向推力可写成 （2.5.4）对于速度级，应计算在两列动叶上所受静压差产生的推力之和，若是部分进汽级，则应乘以部分进汽度e。由于h-s图上同一压差的等压线距离

8、越向下越大，因此各级压力反动度都小于该级比焓降反动度，用代替所算得的轴向推力偏大，偏于安全，故可认为作用在动叶上的轴向推力正比于。1.1.2作用在叶轮面上的轴向推力根据图2.5.1的符号，作用在叶轮面上的轴向推力可写成 （2.5.5）式中 d1、d2 叶轮轮毂两侧内径； Pd 叶轮前蒸汽压力；如果叶轮两侧的轮毂直径相同，即 则有 （2.5.5a）定义叶轮反动度，则又有 （2.5.5b）由式2.5.5b可见，叶轮面上的轴向推力正比于。分析表明，如果叶根部稍有漏气，那么动叶的压力反动度pd ；又由于动叶的比焓降反动度mp ，故用m代替d计算叶轮面上的轴向推力将偏大，偏于安全。因此，可近似认为叶轮上

9、的轴向推力也可以正比于m（p0-p2）。1.1.3作用在轴的凸肩上轴向推力在汽轮机轴的轴封套和隔板轴封内轴上的凸肩等处，都会承受轴向推力。一般情况下，可先算出凸肩上的受压面积和各面积上所受的压力，在算出总的向前与向后的推力之差值，就得净轴向推力，一般的数值很小。作用在凸肩某受压面上的轴向推力FzIII=4(d22-d12)式中 d1 d2 对应计算面上的内径和外径； Px 对应计算面上的静压力；作用在一个级上的轴向推力即为上述三部分推力之和，可写成 对于有n个级的转子，其总轴向推力为： 三、推力轴承的安全系数转子采取平衡轴向推力的一些措施后，轴系剩下的轴向推力Fz最后由推力轴承承担。在整个轴系

10、上，有一个方向确定、大小适合的轴向推力由推力轴承来承担，可使轴系通过推力盘紧靠在推力瓦上；这样，转子相对于定子来说，就有个确切的轴向位置。如果Fz很小，工况突变时，有可能使轴系总的轴向推力反向，从而使推力盘离开推力瓦，即造成转子窜轴；这可能引发汽轮机动静部位摩擦碰撞的事故。另外，为了安全起见，推力轴承的承载能力不但大于汽轮机转子的轴向推力，其安全系数n还要大于1.51.7。n值通常用式计算：n=pA-Fz3Fz1+Fz2式中 p推力瓦能承受的油膜压力，摇摆式瓦块通常取p=22.5MPa； A全部推力瓦的总承压面积。Fz3作为分子的被减数，是因为这部分在工况突变时有可能变成反向的，这样处理就更安

11、全些。四、计算本课程设计采用：(1)东方汽轮机厂N300-16.7/538/538汽轮机参数:(2)叶轮轮毂直径dh（m）=0.095(3)排汽压力12Kpa 进汽量985t/h(4)高压缸的进汽损失P=4.2%P0初参数见表1：级号级前压力级前温度动叶高度sin1sin1部分进汽度速比MPamm第一级11.6483.868.820.25150.24900.90.57第二级10.70471.169.560.25160.25330.90.57第三级9.87457.970.520.25190.25350.90.58第四级9.01443.871.960.25660.24450.90.58第五级8.1

12、7428.974.860.25710.24880.90.58第六级7.38413.577.660.25440.25890.90.58级号流量系数汽封间隙z轴向间隙平衡孔隔板汽封直径dp叶根根部直径drMPammmmmmmm第一级0.9600.201.576901024第二级0.9600.201.576901024第三级0.9600.201.576901024第四级0.9600.201.576901024第五级0.9600.201.576901024第六级0.9600.202.0769010241、求解第一级平均直径：d1=60G1V1xX1m12n1n1l1sin 对第一级静叶参考同类机组喷嘴

13、流量G1=D0-Dx=95%x9213.6=251.25kg/s速比 X1=0.61轴速 3000r/min进汽率 =1出口底面高度 l1=0.064m流量系数 n1=0.960出口面正弦值 sin1=0.25V1，s=0.028m3/kg求得d1=0.845m2、轴向推力的计算 FzI=dmIbp(p0-p2)(1) Fz1=3.140.20.0680.845（11.6-10.7）106=3247N(2) Fz1=3.140.1330.0690.8472（10.7-9.87）106=2026N(3) Fz1=3.140.1210.0700.8548（9.87-9.01）106=1953N(4

14、) Fz1=3.140.1060.0710.8648（9.01-8.17）106=1716N(5) Fz1=3.140.0910.0740.8802（8.17-7.38）106=1470N(6) Fz1=3.140.0810.0780.9（7.38-6.61）106=1374N Fz=4dm-Ib2d(p0-p2)(1) Fz2=4(0.845-0.068)2-0.09520.2(11.6-10.7)106=8403N(2) Fz2=4(0.8472-0.69)2-0.09520.133(10.7-9.87)106=7140N(3) Fz2=4(0.854-0.070)2-0.09520.12

15、1(9.87-9.01)106=4947N(4) Fz2=4(0.8648-0.071)2-0.09520.016(9.01-8.17)106=4341N(5) Fz2=4(0.8802-0.074)2-0.09520.091(8.17-7.38) 106=3617N(6) Fz2=4(0.9-0.078)2-0.09520.081(7.38-6.61)106=3263NFz3=4（d22-d12）Px(1) Fz3=40.45820.098(0.048/2)23.14106=265N(2) Fz3=4(0.5532-0.4582)(0.553/2)23.14106=1809N(3) Fz3=

16、4(0.7452-0.5532)(0.745/2)23.14106=8523N(4) Fz3=4(0.72-0.752)(0.7/2)23.14106=-2189N(5) Fz3=4(0.72-0.652)(0.65/2)23.14106=1757N(6) Fz3=4(0.652-0.592)(0.65/2)23.14106=1937N3、叶根反动度的计算r=hbht=pbpt式中：r表示叶根反动度 hb表示动叶理想焓降低，KJ/Kg4、叶轮反动度：d=hdht式中：d表示叶轮反动度5、当量隔板漏气面积Ap=dpp/Zp式中：Ap表示当量隔板漏气面积，m2 dp表示隔板汽封直径，mm p表示隔

17、板汽封间隙，mm6、叶根齿隙面积A5A5=drz式中：A5表示叶根齿隙面积，m2 dr表示叶片根部直径，mm z表示轴向间隙，mm7、平衡孔面积A4A4=Z4(d42)2式中：A4表示平衡孔面积，m28、 的计算=4A4r/Ap式中：A4表示平衡孔面积，m2 r表示叶根反动度 Ap表示当量隔板漏气面积，m29、 的计算=5A5r/Ap式中：A5表示叶根齿隙面积，m2r表示叶根反动度 Ap表示当量隔板漏气面积，m210、轮盘面积的计算Ad=dr22-dp22式中：Ad表示轮盘面积，m2 dr表示叶片根部直径，mm dp表示隔板汽封直径，mm五、汇总：级号部分进汽度e反动度叶根反动度r叶轮反动度d当量隔板漏气面积Ap叶根齿隙面积A5平衡孔面积A4 10.90.207.51.5121946061978220.90.1334.071.48220.2546061978220.90.1213.81.35307.1246061978240.90.1063.222.09/46061978250.90.0913.882.19292.9261451978260.90.0814.382.22292.59614519782级号叶片受到的轴向推力 Fz1轮盘轴向