毕业设计说明书25MW 凝汽式汽轮机组热力设计学号：学 院： 专 业：指导教师：2016年6月1227024207 中北大学（朔州校区） 热能与动力工程 张志香30MW凝汽式汽轮机组热力设计摘要本课题针对30MW凝汽式汽轮机组进行热力设计，在额定功率下确定汽轮机型式及参数，使其运行时具有较高的经济性，并考虑汽轮机的结构、系统、布置等方面的因素，以达到“节能降耗，保护环境”的目的。
本文首先对汽轮机进行了选型，对汽轮机总进汽量进行了计算、通流部分的选型、压力级比焓降分配及级数的确定、汽轮机级的热力计算、漏气量的计算与整机校核等。
根据通流部分选型，确定排汽口数与末级叶片、配汽方式和调节级的选型，并进行各级比焓降分配与级数的确定；对各级进行热力计算，求出各级通流部分的几何尺寸，相对内效率，实际热力过程曲线。
根据热力计算结果，修正各回热抽汽点压力达到符合实际热力过程曲线的要求，并修正回热系统的热力平衡计算，分析并确定汽轮机热力设计的基本参数。
关键词：汽轮机，凝汽式，热力系统，热力计算Thermodynamic design of 30MW condensing steam turbineAbstractThis topic for 30MW steam turbine unit for thermal design, seek appropriate turbine at rated power, to make it run with higher economic and to considered to steam turbine structure, system and arrangement and parts. So it can achieve "energy saving, environmental protection" purpose.Determination of machine, firstly, the steam turbine for the selection of the turbine total inlet were calculated through flow part of the selection pressure enthalpy drop distribution and series, steam turbine thermodynamic calculation, the leakage amount of calculation and check. According to the through flow part of selection to determine the exhaust port number and the last stage blades of steam distribution mode and regulation level selection, and for different levels of specific enthalpy drop distribution and the series of levels with a thermodynamic calculation for at all levels through flow part of the geometry and relative internal efficiency, the actual thermodynamic process curve. According to the thermodynamic calculation results, correction of regenerative extraction steam pressure to conform to the actual thermodynamic process curve, and repair Thermodynamic equilibrium calculation, analysis and determination of the basic parameters of the thermal design of the turbine.keywords:steam turbine, condensing type, thermodynamic system, thermodynamic calculation目录1 绪论 (1)2 汽轮机基本参数确定 (2)2.1原始数据 (2)2.2 汽轮机的基本参数确定 (2)3 汽轮机总进汽量的初步估算 (5)3.1 回热抽汽压力确定 (5)3.2 热经济性初步计算 (6)4 通流部分的选型 (15)4.1 排汽口数与末级叶片 (15)4.2 配汽方式和调节级的选型 (15)4.3 压力级设计特点 (18)5 压力级比焓降分配及级数的确定 (20)5.1 蒸汽通道的合理形状 (20)5.2 各级平均直径的确定 (20)5.3 级数的确定与比焓降的分配 (22)6 汽轮机级的热力计算 (25)6.1 叶型及其选择 (25)6.2 级的热力计算 (27)6.3级的详细计算 (34)7 汽轮机漏汽量的计算与整机校核 (37)7.1 阀杆漏汽量的计算 (37)7.2 轴封漏汽量的计算 (37)7.3 汽封直径的确定 (38)7.4 整机校核 (39)8 结论 (40)致谢 (41)参考文献 (42)1 绪论蒸汽轮机从1883年第一台实用性机组问世至今，已有100多年的历史[1]。
汽轮机的发展经由单级冲动式汽轮机到多级冲动式汽轮机再到多级反动式汽轮机，汽轮机随着时代和科技的进步而进步。
19世纪以来，在不断提高安全可靠性、耐用性和保证运行方便的基础上，汽轮机是通过增大单机功率和提高装置的热经济性来发展的，汽轮机的出现推动了电力工业的发展；20世纪初，电站汽轮机单机功率已达10MW；随着电力应用的日益广泛，美国纽约等大城市的电站尖峰负荷在20年代已接近1000MW，如果单机功率只有10MW，则需要装机近百台，因此20年代时单机功率就已增大到60MW，30年代初又出现了165MW和208MW的汽轮机；但是之后的经济衰退、第二次世界大战的爆发，使得汽轮机单机功率的增大处于停顿状态；50年代，随着战后经济的快速发展，电力需求突飞猛进，单机功率又开始不断增大，陆续出现了325～600MW的大型汽轮机；60年代制成了1000MW汽轮机；70年代，制成了1300MW汽轮机。
但是机组过大又带来可靠性、可用率的降低，因而到90年代初，火力发电单机容量稳定在300～700MW。
21世纪，为提高发电效率，我国对电厂机组实行“上大压小”政策。
高参数大容量凝汽式机组成为火力发展不可抗拒的发展趋势。
现在许多国家常用的单机功率为300～600MW。
近几年来，国家大力提倡节能减排[2]。
这就需要在额定功率下寻求合适汽轮机，使运行时具有较高的经济性，在不同工况下工作时均有比较高的可靠性，满足经济性和可靠性要求的同时需要考虑到汽轮机的结构、系统、布置、成本、安装和维修以及零件等方面的因素，在确保汽轮机热力设计在适用性、可靠性和经济性的前提下，能达到“节能降耗，保护环境”的目的。
而且汽轮机在计算机方面应用的广度与深度一直在更进一步的发展。
已经大大减小了手工计算的负担，但我们目前仍与其他国家存在着一定的差距，遇与挑战，这就需要我们大胆创新，不断提高汽轮机在国际上的竞争力，加大研究高参数、高效率、高可靠性和自动化的汽轮机产品的力度，不断推动我国汽轮机的发展与进步。
2 汽轮机基本参数确定2.1原始数据机型：25 MW 凝汽式；蒸汽初参数：p 0=3.43MPa ，t 0=435℃；凝汽器出口压力：p c =1.9kPa ；给水温度：t fw =160℃；经济功率：P c =12000kW ；汽轮机转速：3000r/min ；汽轮机内效率：0.8。
2.2 汽轮机的基本参数确定（1）汽轮机功率汽轮机额定功率也称铭牌功率，由国产发电用汽轮机功率系列（见表2.1）可知，本课题25MW 汽轮机属于中压汽轮机。
表2.1 国产发电用汽轮机功率系列汽轮机设计时所依据的功率称为设计功率e P ，又称为经济功率，其大小由机组本身额定功率大小级运行时所承担负荷的变化而定。
表2.2给出了国产汽轮机选用的设计功率与额定功率之比。
表2.2国产汽轮机不同额定功率的设计功率为了确保汽轮机在初参数下降或背压升高时仍能发出额定功率，在设计调节阀与喷嘴进汽能力及结构强度时，需要考虑适当的余量。
因此，在正常的参数级提高初参数或降低背压时，汽轮机发出的功率可能大于额定值，此功率为最大功率。
（2）进汽参数①新蒸汽参数汽轮机的新蒸汽参数是指主气门的蒸汽压力与温度，通常又称为初压、初温。
我国对电站汽轮机采用按功率划分新蒸汽参数等级的产品系列，见表2.3。
表2.3国产汽轮机新蒸汽参数②排汽压力凝汽式汽轮机的排汽压力要综合考虑汽轮机运行地点的气候条件，供水方式，末级叶片等因素。
我国凝汽式汽轮机常用的排汽压力见表2.4。
表2.4 我国凝汽式汽轮机常用的排汽压力③汽轮机的转速汽轮机转速由电网频率决定，我国电网频率为50H Z，故我国生产的汽轮机转速采用3000r/min。
④调节抽汽式汽轮机的抽汽压力[2]调节抽汽式汽轮机除了能满足供电外，还能满足供热需要。
调节抽汽式汽轮机的抽汽往往由热用户的需要决定。
其抽汽压力一般综合用户要求和产品系列规范决定，表2.5 为国产调节抽汽式汽轮机常用抽汽压力。
表2.5 国产调节抽汽式汽轮机常用抽汽压力[3]⑤给水温度与回热级数通常给水温度选为初蒸汽压力下饱和温度的65%~75%较为经济，由文档[3]可知回热级数选4段，采用“两高、一低、一除氧”的形式。
表2.6为不同回热级数和给水温度。
表2.6 不同回热级数和给水温度[4]3 汽轮机总进汽量的初步估算一般凝汽式汽轮机的总蒸汽量可由下式估算：D m H P D ri g m t el ∆+∆=ηηη6.30 （t/h ） （式3.1）式中：m 为考虑回热抽汽引起进汽量增加的系数，它与回热级数、给水温度、汽轮机容量及参数有关，对中压机组m=1.08~1.15，高压机组m=1.18~1.15，背压式汽轮机m=1；∆D 为考虑阀杆漏汽和前轴封漏汽，并保证在初参数下降或背压升高时仍能发出设计功率的蒸汽裕量，通常取∆D/D 0 =3%~5%；P el 为汽轮机发电机组出线端的电功率，kW ；∆H t 为汽轮机的理想比焓降，kJ/kg ；ηri 为汽轮机的相对内效率； ηm 为汽轮机的机械效率；ηg 为发电机的效率；D 0为汽轮机的进汽量，kg/h 。