汽輪機的熱力計算是蒸汽動力部門的重要基礎之一,肯富來水泵廠為了設計和生產出技術上先進、使用經濟可靠的汽輪機組,需要進行熱力計算,并從分析比較和論證中得出相應的結論。
運行廠常常需要預測和計算不同工況下汽輪機內部熱力學的氣動力學的各種參數和熱力過程的變化情況,以保證機組運行的安全性和經濟性,也需要進行變工況熱力計算,變工況下汽輪機的熱力計算問題,在早期的專業書籍中己經有過敘述,就是通常所說的“逐次近似法”但是早期的方法也是不完整的,一些問題還不是解決得很好,而且當時的解法是建立在人工手算的基礎上,不言而喻,這是相當繁瑣麻煩的,常需要反復試湊試算,特別是對那些級數較多的汽輪機進行核算以及要求計算多種的變工況條件時,更是如此.此外,蒸汽狀態與熱力過程需籍助與水蒸氣圖表來確定,因此無法在預定的范圍內控制誤差,所有這些都影響計算的準確性和可靠性,實際上影響該方法的推廣和應用。
數字電子計算機特別是微型計算機的廣泛應用,為研究這個項目創造了十分有利和切實可行的局面,并賦予這個方法以新的生命力。目前,國內外許多研究單位致力與此,并力求獲得一個準確而可靠的工業上實用的方法,并最終導致運用計算機解決蒸汽動力部門中的許多熱機問題,如所知道的,水泵汽輪機在運行中,一系列因素如蒸汽流量、功率、結構和幾何尺寸、新汽壓力、溫度、排汽壓力等都可能由于這樣或那樣的原因而發生變化。這種變化可能是單一因素的,也可能是幾個因素同時出現的,因此變工況下汽輪機的校核計算也有不同的內容,雖然如此,但是各種內容的變工況核算都建立在單級計算的基礎上,關于單級的算法,包括調節級的基本算法和壓力級的基本算法。
調節級的倒序算法是由初步設定的調節級室狀態點為起點,先對全開閥門汽流而后對部分開啟閥門汽流進行由級后向級前的倒序計算,并且移動兩部分汽流在級后的排汽點狀態,使全開閥門汽流滿足噴嘴前的壓力和比焓與己知值相等或充分相近,并使部分開啟閥門汽流滿足噴嘴前的比焓與己知值相等或充分相近,然后將兩部分汽流在調節級室混合,從而得到混合后的狀態點。要求混合后的狀態點與初步設定的狀態點相重合或相近至控制誤差的范圍以內,否則應改變初步設定的狀態點,并重新對肯富來水泵調節級進行倒序計算,直到計算的狀態點與設定狀態點充分接近為止。這種倒序算法,當己知調節級后的狀態點時(例如由壓力級組作倒序計算后得到機組前的狀態就是調節級后的狀態),可用于調節級的變工況計算,其優點是不需要建立和查找特性曲線等步驟,雖然需要校核調節級室的狀態點是否重合,但當用計算機計算時,迭代過程的速度很快,可以很容易實現狀態點的重合或充分接近,無需投入繁重的人力勞動。
為了簡單起見,現略去重迭度的影響,同時以單列級為例加以討論,通過全開閥門和部分開啟閥門的蒸汽熱力過程曲線示于圖1。
圖1:調節級汽流的熱力過程

由于TO、hO、pO。是己知的,所以B1點也是己知的,p21是由壓力多級的倒序計算得到的。在計算前,通過調節級的蒸汽量、配汽機構特性、級的幾何尺寸以及結構特性都是己知的,現將其中的某些數據列于下:Gc,通過調節級的蒸汽流量;nv,調節汽門數量;Ani,各個調節汽門的噴嘴面積,對應的動葉出口面積倒序計算首先從全開汽門側開始,之后在算部分開啟側的。為了展開計算,佛山水泵廠采用“單位噴嘴面積”(lcm)作為基數。這樣,調節級的計算順序可敘述如下:
(1)計算自調節級室的開始。該點在壓力級的逐級倒序計算后,可以由第一壓力級前的壓力pz和hz確定。同時,估計全開汽門側的通汽量,由于是對應于單位噴嘴面積而且是對應于全開汽門側的,所以應盡可能地使估計值接近于實際數值,以節省計算水泵機時。
(2)估計水泵級數的各項損失,如部分進汽損失Ah6、葉高損失Ah、葉輪摩擦損失Ahf、余速損失等(所有這些損失可由稍后的步驟中由經驗公式算出,以便對它們的初值進行校核)。
(3)執行所有倒序計算的步驟(詳見壓力級的倒序計算步驟),直到獲得噴嘴進口的狀態點Bl為至,顯然,Bl點不一定與B1點重合,也不一定與B1點接近到誤差范圍以內這樣,在調整以后,可以最終得到肯富來水泵的流量。與調節級室的狀態點Z1,其中80是經過調整后得到的最終流量。而Z1點則是由p21與調整后的最終hz所決定的.因此g0表示蒸汽通過全開調節閥單位噴嘴面積時,膨脹到狀態點Z1的蒸汽流量。
(4)根據列出不等式作為判別調節閥全開或部分開啟的條件。
(5)現在程序轉而去解算部分開啟汽門側的蒸汽,其蒸汽量己在⑷中算出“十算的順序與全開汽門側一樣,由調節級室的點開始,由后向前,直到獲得噴嘴前的狀態點B2,然后調整點以達到移動B2'的目的。肯富來水泵廠計算這部分蒸汽的熱力過程時,與全開側不同的是:第一,此時不再需要用單位噴嘴面積,而采用實際的噴嘴通流面積就可以了;第二,在調整點使B2移動時,僅需要使B2y點的比焓與比重合,而不必使B2點的壓力與。重合,這樣,在調整完成后,可得到噴嘴前的狀態點B2以及在調節級室的狀態點Z2,B2對應著壓力P"。與比焓hQ,Z2對應著壓力p21與比焓hzv。表示蒸汽在調節級內膨脹到狀態點Z2時,部分開啟調節汽閥后的壓力。
(6)將兩部分蒸汽在調節級室進行混合,得到點Z,只有在重合或充分接近時,調節級的熱力計算才算完成.否則,就必須改變Z'點的位置(調整汽輪機的排汽點K,重新計算所有的壓力級,以得到新的Z'點),重新計算調節級,直到Z與充分接近為止。
