2.2 本次设计与改造的基本要求
该机组由于实际供热负荷的大幅增加，汽轮机偏离原有设计工况，主蒸汽流量由150t/h降低至55t/h(工况1)和40t/h(工况2)。汽轮机在极端变工况下运行时，汽轮机各级焓降分配、热力参数均发生改变，在极低负荷情况下还会发生鼓风现象。从运行安全经济性出发，需要对该机组再次进行改造，以解决复速级后超温问题，同时提高机组的效率。
本次设计的任务：
（1）能对原机组额定工况进行核算
（2）能对机组03年改造工况进行核算和分析
（3）通过对机组03年改造工况的核算分析，提出有效解决措施，同时保证机组安全运行。
（4）能够使机组在该改造工况下优化运行，不仅解决复速级后超温问题，同时能够提高机组的效率。 本次设计的要求：
（1）改造后机组形式：背压机组，运行方式仍采用以热定电方式运行。
（2）机组参数要求：
工况1：主蒸汽温度435℃ ，主蒸汽压力4.2MPa，排汽压力0.95MPa，主蒸汽流量 55t/h；
工况2：主蒸汽温度435℃ ，主蒸汽压力4.3MPa，排汽压力0.85MPa，主蒸汽流量 40t/h。
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（3）设计限制条件 ①通流尺寸
通流面积的改变方法为封堵压力级部分喷嘴，喷嘴封堵数目为整数，限制喷嘴出口面积取值；蒸汽在汽轮机内的膨胀是按照叶栅面积比膨胀的，动叶计算通流面积取值需要由喷嘴出口面积求得； ②调节级后蒸汽温度
调节级后蒸汽温度<350℃，调节级后蒸汽温度超限的原因为调节级焓降过小，增加调节级整级理想焓降可以降低调节级的级后温度； ③压力级级数
压力级级数可减少，不可增加； ④调节级喷嘴前压力
全开调节汽门时，调节汽门及管道压降取0.15MPa，工况1设计结果调节级喷嘴前压力<4.05MPa，工况2设计结果调节级喷嘴前压力<4.15MPa。 ⑤机组排汽压力
机组排汽压力满足要求：工况一，排汽压力0.95MPa 工况二，排汽压力0.85MPa
（计算时可不考虑冲角损失和极限膨胀损失；轴封系统及门杆漏汽按5t/h考虑）
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三、设计过程
3.1 汽轮机的热力总体任务
汽轮机热力设计的任务是，按给定的设计条件，确定通流部分的几何尺寸，力求获得高的相对内效率。汽轮机的通流部分即汽轮机本体中汽流的通道，包括调节阀、级的通流部分和排汽部分。就汽轮机课程设计而言，其任务通常是指各级几何尺寸的确定及级效率和内功率的计算。
3.2 汽轮机变工况热力核算的方法介绍
汽轮机整机的热力计算是建立在单级计算的基础上的，因此研究单级的热力核算对于保证顺利完成整机核算任务有重要的意义。 目前，在变工况计算中，根据不同的给定原始条件，单级的详细热力计算可分为：顺序计算和倒序计算两种基本算法，此外还有将倒序和顺序结合起来的混合算法。对调节级的热力核算还有特性曲线算法。顺序算法以给定的级前状态为起点，由前向后计算；顺序算法的优点是计算简单，缺点之一是不能计算临界工况，因为临界工况下，小于临界压力的任一压力值均可作为喷嘴背压，背压不易确定。顺序算法的另一缺点是调节级有部分开启调节汽门时不能计算，因为部分开启时喷嘴前的压力无法求得，但对全开调门后的喷嘴与动叶可以计算。
倒序算法则以级后状态为起点，由后向前计算。倒序算法的优点
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是可以计算级的临界工况，也可以计算调节级部分开启调节汽门后的喷嘴与动叶。它的缺点是计算繁琐。
混合算法中，每级都包括先是倒序后是顺序的若干次混合计算。只有当倒序和顺序计算结果相符合时，级的核算才可以结束，然后逐级向前推进。这三种方法都建立在喷嘴和动叶出口截面连续方程和单级工作原理的基础上，并且计算时，级的流量和几何尺寸是已知的。 本设计题目中，配汽方式对计算结果的影响进行简化处理。改造后配汽方式采用关闭部分阀门，其余阀门节流配汽方式。进行热力设计时，所选取的工况均认为是节流配汽时阀门全开工况，可以采用顺序算法。本题目中背压汽轮机各级压比较大，复速级及各压力级中流动为临界状态的可能性较小，可以采用顺序算法，如计算中出现临界状态，可尝试调整级的焓降改变汽流速度。
3.3 本课程设计的基本方法
调节级后蒸汽热力状态对其后面的流通部分的热力过程影响很大，故而调节级变工况计算对于整个汽轮机热力工况计算非常重要。以下给出双列调节级热力计算算法。为简单起见，仅研究喷嘴调节的配汽方式，并忽略调节中重叠度的影响。
单列级的热力计算往往采用由级后到级前的逆序计算，然后再进行顺序校核计算的迭代算法。对于双列级，如果仍然整级采用这种逆、顺序算法，则在初次逆序计算时假设参数较多，如各项有关损失、动叶入口速度和导叶入口速度等，将它们放在同一层迭代，由于彼此之
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间相互耦合，使得迭代次数较多，影响了计算速度。为此，本设计可以采用将双列级从结构上分为两组的算法：
第一组由转向导叶和第二列动叶构成，第二组由喷嘴和第一列动叶构成；首先对单个组进行热力计算，然后对级整体做进一步计算，这样，将多个假设量分割开而分别进行迭代计算，使迭代次数降低，从而提高了计算速度。同时，仅须已知该级的有关几何特性及级前蒸汽参数和级后压力便可进行热力计算。
单组的热力计算采取迭代法，每轮计算分逆序计算和顺序计算两步。倒序计算目的是在已知蒸汽流量、通流部分结构和组后蒸汽状态的前提下，喷嘴(导叶)和动叶出口截面连续流动方程为基础确定组的各处蒸汽状态，具体思路与方法提供如下参考： 3.3.1 级的变工况热力核算方法——倒序算法
0**p00p0t0p1*1*1'p11113p22''
2'2
图1-1 级的热力过程线
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