汽輪機課程設計指導書

汽輪機課程設計指導書

一、課程設計目的和任務

1．目的：

汽輪機課程設計是熱動專業(yè)主要實踐性教學環(huán)節(jié)之一。通過設計可加深對汽輪機設備的全面認識。通過設計可提高理論聯(lián)系實際的能力、獨立分析問題和解決問題的能力，以及查閱技術(shù)資料、編寫技術(shù)文件的能力。2．任務：

設計額定功率為5000KW汽輪機本體檢修方案

二、課程設計的過程

課程設計過程分為：選題和資料收集階段、分析和計劃階段、設計階段、課程設計說明書寫階段，具體內(nèi)容和任務如下：1．選題和資料收集（要求）

課程設計是學校教育的重要一個環(huán)節(jié)，選題上應具有較強的綜合性和實踐性；根據(jù)學生高職特色及能力培養(yǎng)目標，課題設計題目和資料收集，應從下列幾個方面中選擇：

（1）汽輪機設備及系統(tǒng)；（2）汽輪機本體檢修作業(yè)指導書（3）汽輪機檢修規(guī)程；2．分析計劃階段（要求）

（1）明確課程設計的性質(zhì)、目的、任務和要求；

（2）熟悉原始資料，弄清設計任務；按設計要求分析資料；注意資料的可靠性和合理性，了解資料的用處和用法；

（3）應用最新科學技術(shù)成就進行設計爭取做到重點深入；

（4）運用所學專業(yè)知識從實際出發(fā)提出檢修設計方案，并寫出設計思路；3．設計階段（要求）（1）制定總體設計計劃。（2）設計（論文）中的理論依據(jù)充分，數(shù)據(jù)資料準確。（3）立論正確，論證嚴密，邏輯推理性強。4．課程設計說明書寫階段（要求）

課程設計說明書是畢業(yè)設計整個過程總結(jié)性資料，書寫的質(zhì)量直接影響到畢業(yè)設計的成敗。課程設計說明書主要包括以下內(nèi)容。（1）課程設計的目的和任務（2）課程設計課題（3）對課題的系統(tǒng)分析

（4）設計過程中疑難問題的解決方法，系統(tǒng)需要改進和不完善之處（5）其他收獲和小結(jié)（6）參考文獻目錄（附錄）

三、課程設計的方式及時間分配

1、方式在校分組設計

2、課程設計的時間和進程

第13周收集資料，理清設計思路,閱讀文獻,第14周撰寫課程設計說明書，資料的整理及歸檔

四、課程設計的課題

（一）課程設計參考課題方向汽輪機本體檢修（二）課程設計的要求

1．根據(jù)任務書制定合理、可行的工作計劃；2．進行必要資料搜集、文獻閱讀；3．制定適當?shù)脑O計方案；

4．獨立完成額定功率為5000KW汽輪機本體檢修方案5．對課程設計進行總結(jié)，撰寫課程設計說明書五、設計注意事項

1．學生必須按教學計劃的規(guī)定和指導教師的要求認真參加課程設計。2．進行課程設計的學生，必須在規(guī)定的場所工作，以便于指導和考察。3．學生對課程設計工作，必須刻苦認真，按要求獨立完成任務，嚴禁抄襲、套用他人成果。凡抄襲他人課程設計者，或請人代作或代別人做課程設計者，責令重作，情節(jié)嚴重的予以結(jié)合處理，并予處分。

4．學生必須嚴格遵守學校的作息制度和各項紀律、規(guī)章制度。

5．實行考勤制度。對于遲到、早退以及曠課者，除進行批評教育外，其遲到、早退次數(shù)以及曠課時數(shù)均須記入考勤表。6．課程設計期間，一般不準請假。

7．保持設計場所安靜，不準在設計場所大聲喧嘩和吵鬧。

8．要講究衛(wèi)生并保持設計的整潔，不準吸煙，亦不準在設計場所吃零食。9．凡在設計階段不認真，不抓緊，進度明顯滯后者，由指導教師提出警告，警告后如無轉(zhuǎn)變，取消作課程設計的資格。

10．在課程設計期間，各系必須采取有效措施加強考勤工作和校紀校規(guī)教育，并適時組織人員檢查。對于違反校紀校規(guī)者，視情節(jié)輕重，給予批評教育直至處分。

六、課程設計的主要內(nèi)容

1、編制說明2、檢修內(nèi)容

3、施工模式及工作范圍劃分4、組織機構(gòu)及技術(shù)力量安排5、安全文明保證措施6、質(zhì)量保證措施7、工期與進度安排8、開工前準備工作9、主要技術(shù)方案

七、在課程設計期間需要填寫和提交的表格和資料

在課程設計結(jié)束時要上交：

（1）指導教師下達的課程設計任務書（2）課程設計說明書（3）電子文檔

擴展閱讀：汽輪機課程設計指導書2

熱能動力工程專業(yè)

《電廠汽輪機》課程設計指導書

題目名稱：高壓25000KW背壓式

汽輪機的熱力設計

編寫教師：畢慶生

能源動力工程學院電廠汽輪機課程組

電廠汽輪機課程設計指導書

目錄

一、課程設計的目的和要求2二、課程設計的內(nèi)容2（一）設計工況下的熱力計算21．機組配汽方式的選擇22．主要參數(shù)的確定23．汽輪機進汽量的估算34．熱力過程線的初步擬定35．調(diào)節(jié)級的詳細計算36．壓力級級數(shù)的確定及焓降分配57．壓力級詳細計算78．熱力計算數(shù)據(jù)匯總表89．整機的效率核算和熱力過程線8（二）繪制汽輪機通流部分圖9三、設計進度9四、課程設計說明書的內(nèi)容9

電廠汽輪機課程設計指導書

一、課程設計的目的與要求

1．系統(tǒng)的總結(jié)、鞏固并加深在《電廠汽輪機》課程中已學得的理論知識，掌握汽輪機熱力設計的原則、方法和步驟。

2．熱力設計必須是在考慮制造、安裝和運行的要求下，進行某一機組的熱力計算與結(jié)構(gòu)設計，并在此基礎上把汽輪機的工作過程原理與它的結(jié)構(gòu)型式結(jié)合起來。

3．通過設計對整個汽輪機的結(jié)構(gòu)作進一步了解。明確主要零部件在整個機組上的作用、位置及相互間的關系。

4．通過設計，鍛煉學生收集并應用設計資料、國家標準手冊及其它資料的實際技能。

5．通過設計，對電廠汽輪機主要部件的外形尺寸，與其它產(chǎn)品的通用情況，以及和國內(nèi)外同類型機組相比較的水平等都有一定的分析。

6．由于課程設計的題目大多數(shù)是結(jié)合實際，與當前國民經(jīng)濟的要求相聯(lián)系，所以要求在設計時有高度的責任感，嚴肅認真，要做到正確地選擇設計數(shù)據(jù)，效率高，結(jié)構(gòu)合理，布置緊湊，安全可靠，計算準確，繪圖準確，清楚美觀。

總之，汽輪機課程設計是一件復雜而細致的工作，除了需要掌握汽輪機的基本原理外，必須綜合各方面的實踐經(jīng)驗和理論知識，融會貫通地加以應用，既需要結(jié)合結(jié)構(gòu)強度、調(diào)節(jié)運行、輔助設備等有關基本知識來分析問題、選擇方案，也需要了解金屬材料、制造工藝、安全運行、檢修維護等方面的基本知識，才能較合理地選用汽輪機設計的基本方案。

根據(jù)學時安排，本設計選擇級數(shù)較少的背壓式汽輪機作為設計對象。并以北京重型電機廠的成熟產(chǎn)品為參考依據(jù)，使之更結(jié)合實際。參考教材是《汽輪機原理》、《電廠汽輪機》、《汽輪機課程設計參考資料》等。

二、課程設計內(nèi)容

（一）設計工況下的熱力計算

1．機組配汽方式

選擇節(jié)流調(diào)節(jié)還是噴嘴調(diào)節(jié)？若為節(jié)流調(diào)節(jié)有幾個節(jié)流閥？調(diào)節(jié)級是采用復速級還是單列級？2．主要參數(shù)的確定

（1）已知參數(shù)

kw、n3000r/minp08.83MPa、t0535℃、pc0.98MPa、pel25000（2）選取參數(shù)

①設計功率一般凝汽式機組有一系列標準，而背壓式機組在國內(nèi)目前尚無統(tǒng)一系列標準�？扇≡O計功率=經(jīng)濟功率=額定功率

②汽輪機的相對內(nèi)效率選取ri80%，待各級詳細計算后與所得ri進行比較，直到符合要求為止。詳見第8頁。

③機械效率m99%④發(fā)電機效率g97%

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⑤給水回熱兩級加熱器，一級除氧器，抽汽參數(shù)見下圖所示。3．汽輪機進汽量的估算

D03600PelmDHtrimg背壓式機組無抽汽式時m1，有抽汽時應使m值小于凝汽式機組，本設計取m1.05；

D汽輪機漏氣量，DDlDv，其中：前軸封漏汽Dl3800kg/h，門桿漏汽

Dv1200kg/h。Ht汽輪機整機理想焓降(kJ/kg)。

4．熱力過程線的初步擬定

（1）進汽節(jié)流損失閥門全開時，p0（0.03~0.05）p0，通常設計時取第一級噴嘴前

"p00.95p0。

"（2）排汽管壓力損失對本機，認為pcpc即pc0。

（3）末級余速損失本機取末級動葉出口速度c270m/s。

（4）調(diào)節(jié)級相對內(nèi)效率較低，中間級相對內(nèi)效率較高，假定調(diào)節(jié)級相對內(nèi)效率ri70%，

pa5.88MPa。作為初擬熱力過程線參數(shù)。

5．調(diào)節(jié)級的詳細計算

（1）調(diào)節(jié)級的進汽量DgD0Dv

（2）確定xa、ht：取xa0.3535，dm1100mm（計算時均取dmdndb）

2udmn60，cauxa，htca2，判定ht是否在80~130kJ/kg范圍內(nèi)。

（3）選擇平均直徑處反動度m：取m6.5%，折算至根部反動度為r3%~5%。

*（4）噴嘴理想焓降：hn(1m)ht*，不考慮新蒸汽的初速度，及c00。

""（5）噴嘴前后壓力比：根據(jù)p0、h0及hn查得p1、v1t。根據(jù)np1p0，判斷流動狀態(tài)、選擇

噴嘴型線、噴嘴出口汽流角1。（6）噴嘴出口汽流速度：c1t2*2hn，c1c1t，取0.97

（7）噴嘴損失：hn(1)hn

3

*電廠汽輪機課程設計指導書

（8）噴嘴出口面積：An

Gnnc1t1t取n0.97，其中Gn(kg/s)

（9）部分進汽度e的確定：e及l(fā)n的選取要使葉高損失hl與部分進汽損失he之和為最（hlhe）e311ZwBe(1en)xa,sCenxa,，ln的單位為mm，單列級a19.9，

e2edn

2hllE0a1/lnxaE0,heeE0(ws)E0，其中Be0.15，en0.4，

小。

令yhlhe，而lnAn(edmsni1)，Ce0.012，Zn為噴嘴組數(shù)，Zn2~4，dndm，

求函數(shù)y的極值，最終得出e值，但設計值e選取時一般要比計算稍大。

（10）噴嘴高度：lnAnedmsin1動葉高度lbln，本機蓋度：調(diào)節(jié)級2.5mm；壓力級2mm(ln20mm)；

2.5mm(20mmln40mm)；3mm(ln40mm)。

校驗r，r1[(1m)db(dblb)]，r應在0.03~0.05之間，否則應重新選擇m。（11）求動葉進口汽流的相對速度w1和進汽角1

*（12）動葉前滯止壓力p1：由h1h1thn和hw1查hs圖求的。

c1sin1c1sin1w12tg1,w1,hw1c1cos1usin12**（13）動葉理想焓降hb和hb：hbmht*，hbhbhw1

（14）動葉出口汽流相對速度w2t和w2：

*w2t2hb，w2w2t，由m、w2t查圖得到。

（15）動葉損失：hb(1)hb

（16）動葉后蒸汽壓力p2和比容v2：由hb和hb查hs圖（17）動葉出口面積Ab：AbGbv2w2

（18）動葉出口汽流角2：sin2

2*Abedmlb根據(jù)1與2選用動葉型線。（電廠汽輪機43頁）

（19）動葉出口汽流絕對速度c2和進汽角2（20）余速損失：

2hc2c2/2tg2w2sin2wsin2,c22w2cos2usin2"""""（21）輪周有效焓降hu和輪周效率uhuhu/ht；校驗以上hthnhbhc2，u"計算結(jié)果的正確性：Pu1u(c1cos1c2cos2)，uPu1/E0（調(diào)節(jié)級10）兩種方法計算所""得的u差值u1%時認為合格，否則，應重新計算。

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2（22）葉高損失：hla1xaE0/ln

"（23）輪周有效焓降hu和輪周功率Pu：huhuhl，PuDghu/3600

（24）摩擦損失hf

3600Pfu321Pfk1()dm,hf100v2Dg（25）部分進汽損失

，其中k11.13

3B1(1een)xhehwhs(ws)E0，鼓風損失：,hwweae21Z斥汽損失：sCen)xa,hssE0

ednw0E（26）級的有效焓降hi和級的相對內(nèi)效率ri

hihuhfhe，rihi/ht

（27）級內(nèi)功率Pi：PiDghi/3600（28）級后參數(shù)：p2、h2

最后，畫出動葉進出口速度三角形及熱力過程線，標出參數(shù)。6、壓力級級數(shù)的確定和焓降分配

本機組采用整鍛轉(zhuǎn)子，整鍛轉(zhuǎn)子的葉片根部直徑一般采用相同值。這樣，一方面可以使加工方便，另一方面可使整鍛級中很多級的隔板通用。

（1）第一壓力級平均直徑dm的確定：給定dm981mm

（2）檢驗噴嘴高度ln，使ln≮12~15mm，否則，應該減小dm或采用部分進汽度。首先選取、h2txa0.4365，m0.07，11130"，計算ht，hn2can2，1dm，h1th0hn，查hs圖得v1h(1)hh()nmtt，噴嘴流量為調(diào)節(jié)2260xat級流量減去前軸封漏汽量，GnG0GgGl（kg/s）噴嘴出口理想速度：c1t2hn

由連續(xù)方程求出噴嘴高度ln以檢驗是否合格：GnnAn1tc1t其中n為流量系數(shù)，取0.97，

Anedmlnsin1，e1，求出ln檢驗。Z（2）末級尺寸的確定：給定dm1019.5mm

（3）級數(shù)Z的確定

Z①已知dm、dm，用圖解法求中間級組的平均直徑dm，一般可按下列步驟：

a、確定非調(diào)節(jié)級通流部分平均直徑的變化規(guī)律。在下圖的橫坐標上以B1BZ表示第一非調(diào)節(jié)級到最后一級葉輪的距離，長度任取，一般可取25cm左右。

b、在縱坐標上以A1B1表示第一非調(diào)節(jié)級的平均直徑，長度為dm/m，AZBZ表示末級的平均直

Z徑，長度dm/m，其中m為實物與圖的比例。用一條逐漸上升的光滑曲線將A1、AZ兩點連接起來，

此曲線就表示中間級組各級平均直徑的變化規(guī)律。

c、求中間級的平均直徑dm，將直線B1BZ等分為(Z"1)段，則平均直徑dm為：

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dmA1B1A2B2AZBZZ"②選取速度比xa0.4365，求中間級的平均焓降。

m，一般要求Z"6，以減少誤差。

1dmnht260xa2

ht0.03~0.08，本機可取0.05，將Z值取為整數(shù)。

③非調(diào)節(jié)級的級數(shù)：Z(1)HtZ，式中HtZ為非調(diào)節(jié)級總理想焓降；為重熱系數(shù)，

1dmnZ求出各級理想焓降④從圖中量出Z個級的平均直徑dm、dm、dm；由ht260xa2ht，計算H，H(1)HtZht，H較大時，可平均分配給各級，很小時可加在末一、

二級上，如圖所示。

⑤檢查抽汽點壓力值，是否與給定值相符。誤差應小于2%，相差較大時，應該適當調(diào)整各級的焓降值。

⑥最后按照各級的dm、ht求出相應各級xa。（注意：末級應待末二級詳算后根據(jù)末二級后壓力與排汽壓力確定ht、xa）

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7、壓力級的詳細計算

**已知：級前參數(shù)：p0、h0、p0、h0、G0、dm、xa、hc0、ht、ht*

（1）選取m

壓力級反動度選取

壓力級123456．5%～10%6789m*（2）噴嘴理想焓降：hn(1m)ht*

（3）圓周速度：udmn/60，級的理想速度：ca2ht*（4）根據(jù)p0、h0及hn查hs圖得噴嘴后p1、v1t。

*"（5）噴嘴前后壓力比np1p0，判斷流動狀態(tài)、選擇噴嘴型線、噴嘴出口汽流角1。

（6）噴嘴出口汽流速度：c1t2*2hn，c1c1t，取0.97

（7）噴嘴損失：hn(1)hn（8）噴嘴出口面積：An（9）噴嘴出口高度：ln*Gnn1tc1t取n0.97，其中Gn(kg/s)

An

edmsin1（10）動葉進口汽流的相對速度w1和進汽角1

2c1sin1c1sin1w1，w1，hw1tg1c1cos1usin12*（11）動葉前滯止壓力p1：由h1和hw1查hs圖

**（12）動葉理想焓降hb和hb：hbmht*，hbhbhw1

（13）動葉出口汽流相對速度w2t和w2：

*w2t2hb，w2w2t，由m、w2t查圖得到。

（14）動葉損失：hb(1)hb

（15）動葉后蒸汽壓力p2和比容v2：由hb和hb查hs圖（16）動葉出口面積Ab：AbGbv2w2

（17）動葉出口高度及汽流出口角：

動葉高度lbln，其中為蓋度，已在調(diào)節(jié)級計算中給出。檢驗動葉根部反動度：

2*r1[(1m)db(dblb)]應在0.03~0.05之間，否則應重新選m。sin2據(jù)1與2選用動葉型線。

（18）動葉出口汽流絕對速度c2和進汽角2

Ab，根

edmlbtg2w2sin2wsin2，c22

w2cos2usin22c2（19）余速損失：hc2

2""（20）計算輪周有效焓降hu和輪周效率u

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hh"u*t"hnhbhc2，u"hu；E0ht*1hc2，其中：1為余速利用系數(shù)，E0調(diào)節(jié)級及末級后10；中間級級后有抽汽口10.8；中間級級后無抽汽口10.9。（21）校驗以上計算結(jié)果的正確性：

"Pu1u(c1cos1c2cos2)，uPu1""，兩種方法計算所得的u差值u1%時認為合E0格，否則，應重新計算。（22）葉高損失：hl1.6"hulnD0huhu、u

3600E0（23）輪周有效焓降hu、輪周功率Pu和輪周效率：

"huhuhl，Pu（24）摩擦損失hf：Pfk1(（25）漏汽損失h：

3600Pfu321，hf，其中k11.13)dm100v2Dg漏汽損失為隔板漏汽損失和動葉頂部漏汽損失之和，即hhphdy；隔板漏汽損失hpApAnZphu，Apdpp；動葉頂部漏汽損失hdy1Zt式中1查hu，

2sin1圖1-57，2查圖1-58，t查圖1-56，ZZlb。

計算中選取：隔板汽封直徑dp590mm，隔板汽封間隙p0.5mm，Z1.5mm，Zp10，

s0.3mm。

（26）級的有效焓降hi和級的相對內(nèi)效率ri：hihuhfh，ri（27）級內(nèi)功率Pi：PihiE0D0hi3600****"（28）級后參數(shù)：h3h3；h2，查hs圖，h0hi即下一級h0h31hc2即下一級h0；p3即下一級p0；p2即下一級p0。8．熱力計算數(shù)據(jù)匯總表

格式可參考教材制定。按計算步驟列表，將給以后各級計算帶來方便。匯總表計算出：（1）pi；（2）hi；（3）整機內(nèi)功率pipipl，其中pl為前軸封漏汽損失的功率，本機給定

pl96.8kW

9．整機的效率核算和熱力過程線

（1）整機效率核算：

"計算效率：rihiHt與原設計效率ri比較，誤差ri(riri)""ri當：ri1%時，計算結(jié)果滿足要求，不必修正。ri3%時，應按照ri重新作熱力計算。

1%ri3%時，只進行通流尺寸修正，修正方法如下：

8

"電廠汽輪機課程設計指導書

①流量修正：D013600Pel"HtrimgmD

K：修正系數(shù)；則An1KAn,ln1Kln

②調(diào)節(jié)級修正：Dg1D01Dv,令KDg1Dg,Ab1KAb,lb1Klb

③壓力級修正：認為前軸封漏汽量及回熱抽汽量成正比變化。因此各壓力級的An,Ab,ln,lb均以修正系數(shù)K修正，熱力計算數(shù)據(jù)匯總表中應填上上述修正后值。

④內(nèi)功率修正：

（1）機組內(nèi)功率：Pi1KPi

（2）計算功率：PmPi1m;電功率：PelPmg與設計功率比較。（3）畫出整機熱力過程線。

（4）把各級速度三角形按一定比例畫在一張坐標紙上。

（二）繪制汽輪機通流部分圖

可以參考同類型機組，按照以上計算的通流部分尺寸繪制，繪制在一張坐標紙上。

三、設計進度

設計進度參考表1。表1設計進度表（建議）序號設計內(nèi)容123456

時間（天）布置任務、機組配汽方式的選擇、汽輪機進汽量的估算、熱力過程線的擬定2調(diào)節(jié)級的詳細計算、壓力級級數(shù)的確定壓力級的計算熱力數(shù)據(jù)匯總、繪制通流部分圖、整理說明書答辯合計121.517.5四、“課程設計說明書”的內(nèi)容

設計說明書內(nèi)容包括前言、目錄、正文、設計總結(jié)、參考書籍及附錄。

其中調(diào)節(jié)級、第一壓力級以及每個人單獨計算的級寫出詳細步驟，其它級只需列表即可。

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