MW機(jī)組抽汽汽輪機(jī)總體設(shè)計開題報告.doc

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南華大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 設(shè)計（論文）題目 12MW機(jī)組抽汽汽輪機(jī)總體設(shè)計 設(shè)計（論文）題目來源 自選課題 設(shè)計（論文）題目類型　 工程設(shè)計類 起止時間 20150112～20150530 一、 設(shè)計（論文）依據(jù)及研究意義： 本設(shè)計研究的依據(jù)： 1883年瑞典工程師拉法爾創(chuàng)造出第一臺軸流式汽輪機(jī)，它是一臺3.7kw的單級沖動式汽輪機(jī)，轉(zhuǎn)速高達(dá)26000r/min,相應(yīng)的輪軸速度為475m/s。1884到1894年，英國工程師巴森斯相機(jī)創(chuàng)造出了現(xiàn)在復(fù)速級單級汽輪機(jī)。為了滿足其他工業(yè)部門對蒸汽的需要，在1903到1907年間，出現(xiàn)了熱能、電能聯(lián)合生產(chǎn)的汽輪機(jī)，即背壓式及調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)。1920年左右，出現(xiàn)了給水回?zé)崾狡啓C(jī)。到1925年，出現(xiàn)了第一臺中間再熱式汽輪機(jī)。上個世紀(jì)40年代以后，汽輪機(jī)發(fā)展特別迅速。自70年代以來，工業(yè)發(fā)達(dá)國家汽輪機(jī)的制造水平普遍進(jìn)入百萬級。最大單機(jī)功率達(dá)到1300MW。1980年蘇聯(lián)制造的1200WM單軸汽輪機(jī)投入運行。 我國自1955年制造第一臺中壓6MW汽輪機(jī)以來，在之后的30幾年時間里，已經(jīng)走完了從中壓機(jī)組到亞臨界600WM機(jī)組的全部過程。目前我國超高壓、亞臨界參數(shù)125MW以上到60MW功率等級范圍內(nèi)汽輪機(jī)產(chǎn)品的制造質(zhì)量、運行性能、可靠信等綜合指標(biāo)已達(dá)到國際同類機(jī)組的水平。我國已具有了與國際跨國公司相當(dāng)?shù)膩喤R界、常規(guī)超臨界參數(shù)大功率汽輪機(jī)的設(shè)計制造能力。 對于小功率汽輪機(jī)具有如下特點： 1）初參數(shù)低。小功率汽輪機(jī)一般為中低壓機(jī)組，初參數(shù)在3.4MPa/435℃以下。但是也有個別次高壓（4.9～5.9MPa/435～450℃）或高壓（8.9MPa/500℃）機(jī)組。 2）熱力系統(tǒng)簡單。小功率汽輪機(jī)一般為1～3級回?zé)嵯到y(tǒng)，無中間過熱循環(huán)，熱力系統(tǒng)簡單。 3)結(jié)構(gòu)簡單。小功率汽輪機(jī)通常是單缸、單軸、定轉(zhuǎn)速（3000rpm或1500rpm）汽輪機(jī)，個別機(jī)組為雙缸及高轉(zhuǎn)速（附加變速裝置）。 現(xiàn)在火電廠基本都是高參數(shù)大容量機(jī)組，抽汽汽輪機(jī)主要是用于發(fā)電和供暖，能源利用率高，與普通凝汽式汽輪機(jī)相比也更為節(jié)能。因此設(shè)計12MW機(jī)組抽汽汽輪機(jī)有一定研究意義。 本設(shè)計研究的意義： 在汽輪機(jī)中，有部分做過功的蒸汽可在一定調(diào)節(jié)范圍內(nèi)從汽輪機(jī)中抽出用于供熱，而其余蒸汽仍然進(jìn)入凝汽器，這種汽輪機(jī)稱之為抽汽式汽輪機(jī)。 熱電聯(lián)產(chǎn)是國際上公認(rèn)的節(jié)能措施，實現(xiàn)蒸汽動力裝置的熱電聯(lián)產(chǎn)就必須使用背壓或抽汽式汽輪機(jī)。由于背壓式汽輪機(jī)熱負(fù)荷和電負(fù)荷相互制約，使用受到一定限制，抽汽式機(jī)組被廣泛用在熱電廠?？烧{(diào)節(jié)抽汽汽輪機(jī)能夠在電負(fù)荷變化的一定范圍內(nèi)實行供汽壓力不變，在熱負(fù)荷從零到最大抽汽量時，機(jī)組可供出額定的電能。 1)抽汽式汽輪機(jī)以發(fā)電為主、供熱為輔，其供電與供熱的能量比通常為3:1，而背壓式汽輪機(jī)則以供熱為主，以熱定電。 2)抽汽式汽輪機(jī)以發(fā)電為主，所以要求盡量提高機(jī)組效率，降低熱耗，因而同凝汽式汽輪機(jī)一樣，采用較低的背壓和回?zé)峤o水循環(huán)，以提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。但系統(tǒng)較復(fù)雜，成本增加。 3)抽汽式汽輪機(jī)供熱量可以在最大抽汽量以下范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，即使在抽汽量為零時（無熱負(fù)荷），也可以保證汽輪機(jī)發(fā)出額定功率。因而可以在較大范圍內(nèi)同時滿足熱負(fù)荷和電負(fù)荷的需求。 4)抽汽式汽輪機(jī)為了保證在抽汽量變化時，機(jī)組發(fā)出額定功率，通常將功率和抽汽量為額定值時的總進(jìn)汽量作為高壓段的設(shè)計流量，而最大流量則取此流量的1.2倍。低壓段設(shè)計流量取高壓段設(shè)計流量的70～80%。因而在通常運行時，通流部分面積過大，效率較低。但是，抽汽式汽輪機(jī)所能發(fā)出的最大功率比額定功率要大，一般允許在超過額定功率25～30%的情況下長期運行。 二、 設(shè)計主要研究的內(nèi)容、預(yù)期目標(biāo)：（技術(shù)方案、路線） 本設(shè)計研究的主要內(nèi)容： 1) 汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)形式的選擇 查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料,全面掌握抽汽式汽輪機(jī)各組成部分的工作原理，根據(jù)給定的技術(shù)參數(shù)及要求確定汽輪機(jī)的初終參數(shù)、型式。根據(jù)幾種調(diào)節(jié)方式的優(yōu)缺點及適用范圍選定汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)方式。 2) 汽輪機(jī)的熱力計算，汽輪機(jī)變工況熱力校核 確定高低壓加熱器個數(shù)、關(guān)鍵點參數(shù)、各加熱器溫升分布、各抽汽參數(shù)，畫出熱力系統(tǒng)圖，擬定熱力系統(tǒng)。計算各缸進(jìn)排氣參數(shù)、壓損、內(nèi)效率，繪制焓熵圖，擬定汽輪機(jī)的熱力過程線。確定調(diào)節(jié)級主要參數(shù)即調(diào)節(jié)級理想比焓降、調(diào)節(jié)級速比、反動度、平均直徑、葉型。在汽輪機(jī)進(jìn)行熱力設(shè)計時，需對額定工況、最大工況及幾個部分負(fù)荷工況進(jìn)行熱力核算，以取得這些工況下機(jī)組的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，并為機(jī)組主要零部件強度計算和運行提供數(shù)據(jù)，以保證機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運行。 3) 汽輪機(jī)通流部分的計算 調(diào)節(jié)抽汽輪機(jī)不能僅僅按照發(fā)出功率的大小來區(qū)別各種工況，而且是必須同時考慮很多有關(guān)因素，如最大工業(yè)抽汽量，最大供暖抽汽量，汽輪機(jī)各個機(jī)組的最大流通量等。盡管調(diào)節(jié)抽汽輪機(jī)能較大范圍內(nèi)同時適應(yīng)外界熱、電負(fù)荷的不同需求，但它在某些工況下經(jīng)濟(jì)性是不高的，只有當(dāng)高、低壓各部分流量接近設(shè)計值時，才具有較高的經(jīng)濟(jì)性。 4) 汽輪機(jī)整體方案的設(shè)計；繪制汽輪機(jī)縱剖圖 查找相關(guān)資料，確定汽輪機(jī)整體方案設(shè)計，根據(jù)汽輪機(jī)的設(shè)計計算確定合理的外部形狀以及內(nèi)外部的尺寸結(jié)構(gòu)。運用AutoCAD繪制汽輪機(jī)縱剖圖。 5) 繪制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件圖 根據(jù)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)尺寸，運用AutoCAD繪制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件圖。 6) 汽輪機(jī)通流部分主要零部件的強度校核計算 校核汽機(jī)的葉片和隔板、轉(zhuǎn)子、氣缸和軸承，其中包括氣缸法蘭螺栓和主進(jìn)氣閥門及氣封結(jié)構(gòu)的確定。 7) 整理資料，撰寫詳細(xì)的設(shè)計說明書。 預(yù)期的目標(biāo)： 根據(jù)12MW汽輪機(jī)的設(shè)計要求以及相關(guān)的技術(shù)參數(shù)，掌握汽輪機(jī)的熱力計算的方法，繪制汽輪機(jī)縱剖圖、轉(zhuǎn)子組件圖等相關(guān)圖紙，有詳細(xì)的設(shè)計說明書。對汽輪機(jī)主要零部件進(jìn)行校核，在滿足設(shè)計要求的前提下力求能夠投產(chǎn)運行。鍛煉自我，提高自己解決工程實際問題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，為將來進(jìn)入工作崗位打下基礎(chǔ)。 三、設(shè)計（論文）的研究重點及難點： 本設(shè)計（論文）研究的重點： 汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子 汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子是所有轉(zhuǎn)動部分的組合體，擔(dān)負(fù)著工質(zhì)能量轉(zhuǎn)換及扭矩傳遞的重任。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子為徹底消除殘余內(nèi)應(yīng)力的鍛造轉(zhuǎn)子，汽輪機(jī)設(shè)計允許不揭缸進(jìn)行轉(zhuǎn)子的動平衡，為確保安全可靠，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子必須具有一定剛度和強度。 2） 汽輪機(jī)葉片 葉片的設(shè)計應(yīng)是精確的、成熟的，使葉片在允許的周波變化范圍內(nèi)不致產(chǎn)生共振，葉根安裝尺寸應(yīng)十分準(zhǔn)確，有良好互換性，以便順利更換備品葉片。此外葉片組有防止圍帶斷裂的措施。 3) 汽輪機(jī)汽缸 汽缸的主要作用是將汽輪機(jī)通流部分與外界隔開，保證蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)完成做功過程。所以汽缸鑄件做到徹底消除殘余內(nèi)應(yīng)力，使汽輪機(jī)在起動、帶負(fù)荷、連續(xù)穩(wěn)定運行及冷卻過程中，能始終保持正確的同心度。高壓缸進(jìn)汽部分及噴嘴室設(shè)計應(yīng)適當(dāng)加強，以確保運行穩(wěn)定、振動小。汽缸端部汽封及隔板汽封應(yīng)該有適當(dāng)?shù)膹椥院屯谱岄g隙，當(dāng)轉(zhuǎn)子與汽缸偶有少許碰觸時，可不致?lián)p傷轉(zhuǎn)子或?qū)е麓筝S彎曲。 4)級、隔板、汽封、軸承聯(lián)軸器、盤車裝置等設(shè)計 汽輪機(jī)熱力設(shè)計 1)熱力設(shè)計系統(tǒng) 調(diào)節(jié)抽汽輪機(jī)各級組的流量相差很多，回?zé)岢槠颗c總進(jìn)汽量比例較小。 2)通流部分熱力設(shè)計 由于調(diào)節(jié)抽汽輪機(jī)低壓部分的設(shè)計流量通常比高壓部分低許多，即使是功率較大的抽汽機(jī)組，其低壓部分通流尺寸也比同等功率下凝汽機(jī)組小。 3)設(shè)計流量的選擇 兩個相鄰機(jī)組之間有大量抽汽，所以各級組流量和功率相差很多。 4)軸向推力的變化特點 調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)軸向推力的變化規(guī)律很復(fù)雜，最大軸向推力不在最大負(fù)荷下出現(xiàn)。 5)調(diào)節(jié)抽汽壓力的選擇 一次調(diào)節(jié)抽汽壓力應(yīng)在滿足外界熱用戶的要求下，盡量降低其設(shè)計值，抽汽份額在汽輪機(jī)內(nèi)的理想比焓降較大，可以提高機(jī)組的發(fā)電量，改善其經(jīng)濟(jì)性。 本設(shè)計研究的難點： 1）設(shè)計流量的選擇 由于兩個相鄰機(jī)組之間有大量抽汽，所以各級組流量和功率相差很多，而且在工況變化時彼此之間的關(guān)系要比普通多級汽輪機(jī)復(fù)雜。因此，要保證機(jī)組在長期運行中均能有較高的經(jīng)濟(jì)性，必須在設(shè)計時，詳細(xì)了解該機(jī)組的主要運行條件，合理地確定各汽缸的設(shè)計流量。 2)通流部分熱力設(shè)計 抽汽式汽輪機(jī)不能僅僅按照發(fā)出功率的大小來區(qū)別各種工況，而是必須同時考慮很多有關(guān)因素，如最大工業(yè)抽汽量，最大供暖抽汽量，汽輪機(jī)各級組的最大通流量等。不能用一種工況作為汽輪機(jī)裝置的設(shè)計工況。 3）軸承的校核 除了蒸汽量外，抽汽室中抽汽壓力的波動和變化也會引起高、低壓部分軸向推力的變化，而且抽汽壓力的這種變化有時是在高、低壓部分蒸汽量均保持不變的情況下出現(xiàn)的。因此，軸向推力的變化有時不能被汽輪機(jī)前端軸封處的軸向推力平衡裝置所抵消，致使推力軸承過載。 四、 設(shè)計（論文）研究方法及步驟（進(jìn)度安排）： 本設(shè)計研究的方法： 1) 查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解國內(nèi)外研究趨勢，全面掌握抽汽式汽輪機(jī)各組成部分的工作原理，擬定初步的設(shè)計方案； 2) 查找相關(guān)設(shè)計案例，完成汽輪機(jī)的熱力計算； 3) 進(jìn)行校核計算，完成汽輪機(jī)整體方案的設(shè)計，繪制汽輪機(jī)縱剖圖及相關(guān)圖紙； 4) 整理資料，撰寫詳細(xì)的設(shè)計說明書。 本設(shè)計研究的進(jìn)度安排： 20150112 接受任務(wù)書； 20150112～20150114 搜集資料，熟悉參考資料及設(shè)計課題； 20150115～20150121 搭建開題報告框架，完成開題報告初稿，提交老師檢 查； 20150122～20150124 根據(jù)導(dǎo)師的建議修改開題報告； 20150125～20150201 完善開題報告； 20150202～20150208 初步擬定設(shè)計方案；（寒假） 20150209～20150223 消化零件圖，做好零件圖的繪制工作,查閱熱力計算相關(guān)資料，做好熱力計算準(zhǔn)備；（寒假） 20150224～20150308 熱力計算； （寒假） 20150309～20150317 消化通流部分尺寸計算原理； 20150318～20150325 通流部分尺寸計算； 20150326～20150402 汽輪機(jī)其他部分尺寸計算； 20150403～20150416 繪制汽輪機(jī)縱剖圖； 20150417～20150425 繪制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件圖； 20150426～20150501 完成汽輪機(jī)通流部分主要零部件的強度校核計算； 20140502～20140509 撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書，完善圖紙； 20140501～20140510 上交設(shè)計圖紙及設(shè)計說明書； 20140511～20140520 打印畢業(yè)設(shè)計說明書； 20140520～20140530 打印圖紙，裝訂畢業(yè)設(shè)計說明書。 五、 進(jìn)行設(shè)計（論文）所需條件： 硬件條件：學(xué)校圖書館、計算機(jī)。 軟件條件：Excel、PowerPoint、Word、AutoCAD。 6、 主要參考文獻(xiàn) [1] 黃樹紅主編.汽輪機(jī)原理[M].北京：中國電力出版社，2008 [2] 肖增弘，盛偉主編.汽輪機(jī)設(shè)備及系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社, 2008 [3] 葉濤.熱力發(fā)電廠（第二版）[M].北京：中國電力出版社，2008 [4] 道中編.汽輪機(jī)設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990 [5] 史月濤，丁興武，蓋永光等編著.汽輪機(jī)設(shè)計與運行[M].北京：中國電力出版社，2008 [6] 西安電力學(xué)校汽輪機(jī)教研組.小型火力發(fā)電廠汽輪機(jī)設(shè)備及運行（修訂版）[M].北京：水利電力出版社,1987 [7] 王汝武.一種新型可調(diào)節(jié)抽汽汽輪機(jī)[J].熱電技術(shù)，2005（2）:8-11 [8] 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