一種雙背壓汽輪機組低壓末級葉片的設計選型方法技術

本發明專利技術公開了一種雙背壓汽輪機組低壓末級葉片的設計選型方法，通過預設汽輪機熱力設計工況點，確定高壓側排汽壓力Pb1和低壓側排汽壓力Pb2，計算低、高壓側低壓缸排氣容積流量Gv1和Gv2，最終根據Gv1和Gv2分別選擇低壓側低壓末級葉片和高壓側低壓末級葉片的規格。本發明專利技術相比現有技術具有以下優點：提供一種兩個不同背壓的低壓缸配置不同長度末級葉片的選型方法，將使得汽輪機在設計工況點下，兩側末級葉片余速損失均最小。

Design and selection method of low pressure last stage blade of double back pressure turbine unit

The invention discloses a design method of double back pressure steam turbine low pressure rotor blade, preset by steam turbine thermal design point, determine the high-pressure side of the exhaust steam pressure of Pb1 and the low pressure side of the exhaust steam pressure of Pb2, the calculation of low and high pressure side of low pressure cylinder exhaust volume flow of Gv1 and Gv2, Gv1 and Gv2 respectively according to the final selection of low voltage low voltage and high voltage side low pressure blade blade specifications. Compared with the prior art, the invention has the following advantages: provides a selection method of two different back pressure of the low pressure cylinder configuration of different length of blade, will make the turbine in the design condition, both sides of the last stage blade exit losses were minimal.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及火力發電廠汽輪機低壓缸末級葉片高度選型的方法，尤其涉及的是一種雙背壓汽輪機組低壓末級葉片的設計選型方法。
技術介紹
目前我國600MW及以上等級四排汽汽輪機組大多采用雙背壓凝汽器，但在傳統的熱力系統設計及低壓缸通流設計上依然采用單背壓機組的方式進行設計，即兩個不同排汽壓力的低壓缸均按照流量均分、以平均排汽壓力為背壓的原則對末級葉片進行設計選型。如大唐南京發電廠平均排汽壓力4.9kP低壓側，高、低側排汽背壓分別為5.4kP低壓側和4.4kP低壓側，而在低壓末級葉片選型時，依然按照平均背壓4.9kP低壓側進行設計，而此壓力與高、低壓側汽輪機排汽壓力均有差異。低壓缸末級葉片的合理選型就是依據低壓缸排汽體積流量選擇排汽余速損失最小的葉片長度。而同樣的低壓缸排汽質量流量在不同的排汽壓力下，低壓缸排汽的體積流量差異較大，因此傳統設計方法存在明顯的缺陷：由于兩個低壓缸實際排汽壓力不同于平均排汽壓力，造成兩個低壓缸實際的末級余速損失均不在最小點，使得汽輪機熱耗率比設計值偏高。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種雙背壓汽輪機組低壓末級葉片的設計選型方法。一種雙背壓汽輪機組低壓末級葉片的設計選型方法，其特征在于步驟如下：步驟一、預設汽輪機熱力設計工況點，跟據平均背壓計算方法確定該設計工況點下汽輪機低壓缸末級排汽流量G，低壓缸進汽壓力P0，進汽焓值H0，低壓缸平均排汽壓力Pb，循環水流量W和循環水溫度tw1；步驟二、根據步驟一獲得的參數計算確定高壓側排汽壓力Pb1和低壓側排汽壓力Pb2；步驟三、分別計算低壓側低壓缸排氣容積流量Gv1和高壓側低壓缸排氣容積流量Gv2；步驟四、根據Gv1和Gv2分別選擇低壓側低壓末級葉片和高壓側低壓末級葉片的規格。作為對上述方案的進一步改進，所述步驟二中Pb1和Pb2獲取方法如下：(1)計算凝汽器總換熱量Q＝G(h'-h0)，其中h'為排汽焓，h0為凝結水焓；(2)計算循環水溫升△t＝Q/(WCv)，其中W為循環水流量，Cv為循環水比熱容；(3)預設凝汽器總面積A；(4)根據HEI標準分別確定低壓側凝汽器換熱系數K1、高壓側凝汽器換熱系數K2；(5)計算低壓側凝汽器壓力Pb1和高壓側凝汽器壓力Pb2：對于低壓側凝汽器利用計算低壓側端差δt1，其中A1＝A/2，△t1＝△t/2；低壓側排汽飽和溫度ts1＝tw1+△t1+δt1；根據IF-97水蒸氣公式獲取低壓側凝汽器壓力Pb1；同理計算高壓側凝汽器壓力Pb2和高壓側排汽溫度ts2；(6)確定平均排汽壓力，通過IF-97水蒸氣公式求得平均排汽溫度ts＝(ts1+ts2)/2對應的飽和壓力Pb'；(7)若Pb'>Pb，則增大凝汽器面積設定值A，并重復步驟3)-7)；反之減小凝汽器面積設定值A，并重復步驟3)-7)；直到Pb'＝Pb，即可確定兩凝汽器背壓Pb1、Pb2。作為對上述方案的進一步改進，所述步驟三中Gv1和Gv2的獲得方法如下：計算低壓側低壓缸排汽容積流量：由低壓缸進汽壓力P0，進汽焓值H0，根據IF-97水蒸氣公式獲取進汽熵S0，由于低壓缸排汽壓力與低壓側凝汽器壓力差異較小，本案按低壓缸排汽壓力等于凝汽器壓力考慮，由低壓側凝汽器壓力Pb1，進汽熵S0，根據IF-97水蒸氣公式獲取等熵排汽焓Hsb1低壓側低壓缸實際排汽焓：Hb1＝H0-(H0-Hsb1)×η，其中η為低壓缸設計效率，由于低壓缸排汽壓力與低壓側凝汽器壓力差異較小，本案按低壓缸排汽壓力等于凝汽器壓力考慮，由低壓側凝汽器壓力Pb1，低壓缸實際排汽焓Hb1，根據IF-97水蒸氣公式獲取排汽比容Vb1，計算低壓側低壓缸排汽容積流量：Gv1＝G×Vb1/2，通過與計算低壓側低壓缸排汽容積流量同樣方法計算高壓側低壓缸排汽容積流量Gv2。作為對上述方案的進一步改進，末級葉片型號在葉片排氣損失曲線中極小點選取。作為對上述方案的進一步改進，對于660MW機組初始值設為30000㎡，對于1000MW機組初始值設為50000㎡。本專利技術相比現有技術具有以下優點：本專利技術主要針對雙背壓汽輪機，克服現有技術方法的不足，提供一種新的，更為節能的設計選型方法，即兩個不同背壓的低壓缸配置不同長度末級葉片的選型方法，將使得汽輪機在設計工況點下，兩側末級葉片余速損失均最小；在確定汽輪機雙背壓凝汽器設計壓力后，根據汽輪機熱力特性、各型號末級葉片余速損失特性等關鍵數據，確定兩個低壓缸不同的末級葉片長度，使汽輪機熱力設計工況點下，兩個低壓缸末級余速損失均最小。附圖說明圖1為本專利技術方法的實施流程圖。圖2為某末級葉片排汽損失曲線圖例。具體實施方式下面對本專利技術的實施例作詳細說明，本實施例在以本專利技術技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本專利技術的保護范圍不限于下述的實施例。一種雙背壓汽輪機組低壓末級葉片的設計選型方法，實施流程圖如附圖1所示。其中包括如下步驟：1、確定汽輪機熱力設計工況點。汽輪機熱力設計工況點一般為100％額定負荷(基荷機組)，或以75％額定負荷(腰荷機組)為設計工況點，以此為依據，進行優化設計。確定設計工況點后，首先根據傳統的平均背壓計算方法計算出一個初步方案，根據此初步方案可得到設計工況點下汽輪機低壓缸末級排汽流量G(kg/s)，低壓缸進汽壓力P0，進汽焓值H0，低壓缸平均排汽壓力Pb。并根據該項目實際環境條件獲取循環水流量W、溫度tw1等凝汽器設計邊界條件(循環水量一般取低壓缸排汽量的50～70倍循環倍率)。對于雙背壓汽輪機，兩個低壓缸進汽和排汽流量采用均分的原則，兩個低壓缸排汽流量均為G/2。2、確定高、低壓側排汽壓力。凝汽器換熱量主要為相變潛熱，背壓的不同對換熱量影響不大。因此凝汽器設計采用兩側熱負荷均分的原則進行。根據HEI標準，采用兩側熱負荷相同、凝汽器面積相同的原則，計算確定高、低壓側凝汽器設計壓力Pb1、Pb2。由于低壓缸排汽壓力與凝汽器壓力差異較小，本案按低壓缸排汽壓力等于凝汽器壓力考慮。具體流程如下：1)凝汽器總換熱量Q＝G(h'-h0)，其中h',h0分別為排汽焓，凝結水焓；2)根據循環水水量W，換熱量Q，確定循環水溫升△t：△t＝Q/(WCv)，其中Cv為循環水比熱容。3)凝汽器總面積設定為A，(660MW機組初始值可設為30000㎡，1000MW機組初始值可設為50000㎡)；4)根據HEI標準分別確定低壓側凝汽器換熱系數K1、高壓側凝汽器換熱系數K2；5)對于低壓側凝汽器：其中A1＝A/2，△t1＝△t/2，可求得低壓側端差δt1；低壓側排汽飽和溫度ts1＝tw1+△t1+δt1；根據IF-97水蒸氣公式可得出低壓側凝汽器壓力Pb1；對于高壓側凝汽器，同理可求出高壓側排汽溫度ts2和高壓凝汽器壓力Pb2。6)平均排汽壓力確定：通過IF-97水蒸氣公式求得平均排汽溫度ts＝(ts1+ts2)/2對應的飽和壓力Pb'。7)若Pb'>Pb，增大凝汽器面積設定值A，并重復步驟3)-7)；反之減小凝汽器面積設定值A，并重復步驟3)-7)；直到Pb'＝Pb，即可確定兩凝汽器背壓Pb1、Pb2。3、低壓缸排汽容積流量兩低壓缸進汽參數相同，進汽壓力P0，進汽焓值H0，低壓缸設計效率為η。低壓側本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種雙背壓汽輪機組低壓末級葉片的設計選型方法，其特征在于步驟如下：步驟一、預設汽輪機熱力設計工況點，跟據平均背壓計算方法確定該設計工況點下汽輪機低壓缸末級排汽流量G，低壓缸進汽壓力P0，進汽焓值H0，低壓缸平均排汽壓力Pb，循環水流量W和循環水溫度tw1；步驟二、根據步驟一獲得的參數計算確定高壓側排汽壓力Pb1和低壓側排汽壓力Pb2；步驟三、分別計算低壓側低壓缸排氣容積流量Gv1和高壓側低壓缸排氣容積流量Gv2；步驟四、根據Gv1和Gv2分別選擇低壓側低壓末級葉片和高壓側低壓末級葉片的規格。

【技術特征摘要】
1.一種雙背壓汽輪機組低壓末級葉片的設計選型方法，其特征在于步驟如下：步驟一、預設汽輪機熱力設計工況點，跟據平均背壓計算方法確定該設計工況點下汽輪機低壓缸末級排汽流量G，低壓缸進汽壓力P0，進汽焓值H0，低壓缸平均排汽壓力Pb，循環水流量W和循環水溫度tw1；步驟二、根據步驟一獲得的參數計算確定高壓側排汽壓力Pb1和低壓側排汽壓力Pb2；步驟三、分別計算低壓側低壓缸排氣容積流量Gv1和高壓側低壓缸排氣容積流量Gv2；步驟四、根據Gv1和Gv2分別選擇低壓側低壓末級葉片和高壓側低壓末級葉片的規格。2.如權利要求1所述一種雙背壓汽輪機組低壓末級葉片的設計選型方法，其特征在于：所述步驟二中Pb1和Pb2獲取方法如下：(1)計算凝汽器總換熱量Q＝G(h'-h0)，其中h'為排汽焓，h0為凝結水焓；(2)計算循環水溫升△t＝Q/(WCv)，其中W為循環水流量，Cv為循環水比熱容；(3)預設凝汽器總面積A；(4)根據HEI標準分別確定低壓側凝汽器換熱系數K1、高壓側凝汽器換熱系數K2；(5)計算低壓側凝汽器壓力Pb1和高壓側凝汽器壓力Pb2：對于低壓側凝汽器利用計算低壓側端差δt1，其中A1＝A/2，△t1＝△t/2；低壓側排汽飽和溫度ts1＝tw1+△t1+δt1；根據IF-97水蒸氣公式獲取低壓側凝汽器壓力Pb1；同理計算高壓側凝汽器壓力Pb2和高壓側排汽溫度ts2；(6)確定...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔣尋寒，陳開峰，邵飛，徐鐘宇，許昊煜，王松浩，阮圣奇，吳仲，胡中強，任磊，蔣懷鋒，陳裕，
申請(專利權)人：中國大唐集團科學技術研究院有限公司華東分公司，
類型：發明
國別省市：安徽;34