一种全负荷工况高效汽轮机组、设计方法及运行方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114607476A(43)申请公布日2022.06.10(21)申请号202210211753.1(22)申请日2022.03.04(71)申请人暨南大学地址510000广东省广州市黄埔大道西601号申请人清华大学(72)发明人王卫良吕俊复(74)专利代理机构广州三环专利商标代理有限公司44202专利代理师侯丽燕(51)Int.Cl.F01D17/14(2006.01)G06F30/17(2020.01)权利要求书3页说明书11页附图2页(54)发明名称一种全负荷工况高效汽轮机组、设计方法及运行方法(57)摘要本发明提供一种全负荷工况高效汽轮机组、设计方法及运行方法，在高压缸的调节级中设置渐缩型喷嘴组和拉瓦尔喷嘴组，当机组运行在[Lx,满负荷]高负荷工况下时，打开渐缩型喷嘴组，当机组运行在[Lx0,Lx]中低负荷工况时，打开拉瓦尔喷嘴组，蒸汽在拉瓦尔喷嘴组内膨胀加速至超音速，有效降低节流损失，因此蒸汽压力可大幅提高至允许的最大运行压力，进而提高循环效率；通流面积相近或相等的一对渐缩型喷嘴组布置对组沿调节级的轴对称布置或中心对称布置，压比相近或相等的一对拉瓦尔喷嘴组布置对组沿调节级的轴对称布置或中心对称布置，渐缩型喷嘴组与拉瓦尔喷嘴组在调节级的周向上依次交替布置，平衡喷嘴组通流蒸汽时产生的相互作用力，提高运行稳定性。CN114607476ACN114607476A权利要求书1/3页1.一种全负荷工况高效汽轮机组，包括主汽阀门和高压缸，所述主汽阀门连接所述高压缸，所述高压缸内设有调节级，其特征在于，所述调节级设有若干个渐缩型喷嘴组和若干个拉瓦尔喷嘴组，所述主汽阀门与各个所述渐缩型喷嘴组、拉瓦尔喷嘴组之间设有调节阀门。2.根据权利要求1所述的一种全负荷工况高效汽轮机组，其特征在于，所述渐缩型喷嘴组的数量为偶数，按两个所述渐缩型喷嘴组为一对将若干个所述渐缩型喷嘴组分成至少一对布置对组，同属一个布置对组中的两个所述渐缩型喷嘴组沿所述调节级圆形截面的某个直径采取轴对称布置或以所述圆形截面的圆心采取中心对称布置。3.根据权利要求2所述的一种全负荷工况高效汽轮机组，其特征在于，所述拉瓦尔喷嘴组的数量为偶数，按两个所述拉瓦尔喷嘴组为一对将若干个所述拉瓦尔喷嘴组分成至少一对布置对组，同属一个布置对组中的两个所述拉瓦尔喷嘴组沿所述调节级圆形截面的某个直径采取轴对称布置或以所述圆形截面的圆心采取中心对称布置。4.根据权利要求3所述的一种全负荷工况高效汽轮机组，其特征在于，所述渐缩型喷嘴组与所述拉瓦尔喷嘴组沿所述调节级的周向布置、并在所述调节级的周向上依次交替布置。5.根据权利要求4所述的一种全负荷工况高效汽轮机组，其特征在于，所述渐缩型喷嘴组的数量有m个，每个所述渐缩型喷嘴组的出口截面积为S，且S1≤S2≤S3≤…≤Sm；所述拉瓦尔喷嘴组的数量有n‑m个，n‑m≥2，每个所述拉瓦尔喷嘴组的设计压比为Π，且Πm+1≤Πm+2≤Πm+3≤…≤Πn；同属一个布置对组中的两个所述渐缩型喷嘴组对应的出口截面积为Si和Si+1，其中i为[1,m]中的奇数；同属一个布置对组中的两个所述拉瓦尔喷嘴组对应的设计压比为Πj和Πj+1，其中j为[m+1,n]中的奇数。6.一种全负荷工况高效汽轮机组中喷嘴通流面积的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：确定拉瓦尔喷嘴组工作负荷区间的上负荷率边界Lx，则所述渐缩型喷嘴组的设计工作负荷区间为[Lx,满负荷]，所述拉瓦尔喷嘴组的设计工作负荷区间为[Lx0,Lx]，其中0<Lx0≤30％；根据机组满负荷工况参数确定渐缩型喷嘴的总通流面积A1～m；确定渐缩型喷嘴组的组合数量，根据该组合数量确定渐缩型喷嘴组运行的阀点数量；根据渐缩型喷嘴组运行的阀点数量，确定各阀点的负荷率，进而确定各个渐缩型喷嘴组对应的通流面积A1～Am；确定拉瓦尔喷嘴组的组合数量，根据该组合数量确定拉瓦尔喷嘴组运行的阀点数量；根据拉瓦尔喷嘴组运行的阀点数量，确定各阀点的负荷率，进而确定各个拉瓦尔喷嘴组对应的通流面积Am+1～An。7.根据如权利要求6所述的一种全负荷工况高效汽轮机组中喷嘴通流面积的设计方法，其特征在于：在确定拉瓦尔喷嘴组工作负荷区间的上负荷率边界Lx时，包括以下步骤：设P0,max为汽轮机组允许的最大主汽压，r为蒸汽流经主汽门造成的压损系数，取值为0～10％，ΔL为渐2CN114607476A权利要求书2/3页缩型喷嘴组滑压运行负荷率范围大小，具体为5％～20％；喷嘴组的临界压比根据式计算，其中k为过热蒸汽等熵指数，取值为1.2至1.5；再设定调节级入口压力P1＝P0,max×(1‑r)，根据喷嘴组的临界压比Πcr确定负荷率L，使得该负荷率下调节级背压Pb满足Pb/P1＝Πcr，则Lx＝L