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汽轮机级

/steam turbine stage/
条目作者付忠广

付忠广

最后更新 2022-12-23
浏览 148
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汽轮机中由一列静叶栅(喷嘴)和与其配合的动叶栅所组成的基本做功单元。

英文名称
steam turbine stage
所属学科
工程热物理及动力工程

一台汽轮机可由单级组成,也可以由多级组成(图1)。现代大型汽轮机都是由多级串联而成的。汽轮机的总输出功率是汽轮机各级输出功率之和。

图1 多级汽轮机级图1 多级汽轮机级

按照蒸汽在级内流动的总体方向,汽轮机级分为轴流式(图2)和辐流式(图3)两种。轴流式级应用最为广泛,其汽流方向基本上沿轴向流动。

按照汽轮机级的工作原理,汽轮机级可分为冲动式级和反动式级两大类。按照蒸汽在级内能量转换的不同情况,分为纯冲动级、反动级、带反动度的冲动级和速度级。蒸汽主要在静叶(或喷嘴)中膨胀的级称为冲动式级。蒸汽在静叶和动叶中都膨胀的级称为反动式级。在蒸汽压力降较大的冲动式级,从动叶排出的速度仍较大,为了充分利用这部分动能,可在其后再装一列静止的转向导叶(简称导叶)和一列动叶。在导叶中汽流转向,再在动叶中继续做功,从而使排汽速度减小。这种有两列动叶的级称双列速度级。

图2 轴流式汽轮机级图2 轴流式汽轮机级

图3 辐流式汽轮机级图3 辐流式汽轮机级

在纯冲动级中,蒸汽仅在静叶栅中膨胀加速;在动叶栅中不再进行膨胀,只随汽流通道的形状改变其流动方向。级所做的机械功等于汽流在动叶栅中动能的变化量。

在反动级中,蒸汽在动叶栅内部不仅改变流动方向,还膨胀加速。蒸汽在流出汽流通道时,对动叶栅附加一个与汽流方向相反的反作用力。将蒸汽在动叶栅中膨胀的理想比焓降占反动级总的滞止理想比焓降的比例称之为反动度。反动级通常取反动度为0.5左右,即全级中的蒸汽理想比焓降大致平均分配到静叶栅和动叶栅中。

带反动度的冲动级一般称为冲动级。由于纯冲动级流动效率较低,通常应用的冲动级均使蒸汽的膨胀加速大部分在静叶栅中实现,小部分在动叶栅中实现,以提高级的效率。其反动度通常介于0.05~0.2。

速度级的理想比焓降较大,为了充分使用蒸汽流出动叶栅后的余速,可在喷嘴之后配置两列(甚至三列)动叶栅,在两列动叶栅之间装置一列固定的导向叶栅(简称导叶)以改变汽流方向,使其与下列动叶栅进汽方向相符,这样构成的级称为速度多级(简称速度级)。常见为两列动叶栅的速度级,又称柯蒂斯级或复速级(图4)。这种级可承担较大的理想比焓降,具有较大的功率,但效率较低。小汽轮机常采用它作为调节级,以减少级数,简化整体结构。

图4 复数级示意图图4 复数级示意图

  • 黄树红.汽轮机原理.北京:中国电力出版社,2008.

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