单级汽轮机所能有效利用的等熵焓降是不大的,为了利用较大的等熵焓降,必须采用多级汽轮机。
在H-S图上,多级汽轮机中蒸汽逐级膨胀的热力过程如图6中的线段ABCDE所示。与单级相比,它的特点是:①前一级的余速损失在一定的条件下可以在下一级中得到利用;②各级等熵焓降之和大于整个汽轮机的等熵焓降H0,两者的比值大于1。因此,多级汽轮机总的内效率大于各级平均内效率。在图6中,AB段表示汽轮机的进汽过程,即蒸汽通过主汽阀和调节阀时的节流过程。BC段表示蒸汽通过 1个双列速度级和 8个冲动级时的热力过程。CD段表示末级余速损失过程,C和D两点之间的焓差表示余速损失的大小。DE段表示从汽轮机末级出口到凝汽器进口的蒸汽节流过程。Hi表示整台汽轮机的有效焓降,即单位流量蒸汽流过多级汽轮机时所作的功,当质量流量为qm时,则汽轮机的功率N=qmHi。
为适应外界负荷变化,需要改变汽轮机的进气量,调节进汽量的主要方法有节流调节、喷嘴调节、旁通调节和滑压调节。
依靠改变调节阀的开度来调节进汽量。当调节阀部分开启时,汽轮机进汽过程的节流损失增加,这在图6上表现为B点沿水平线向右移动,使汽轮机效率下降。节流调节的优点是汽轮机的构造简单、制造成本低,缺点是低负荷时热效率很差。
将调节级的喷嘴分为几组,每组各由一只调节阀控制,通过依次启闭这些调节阀来调节进汽量。图7a为 1台有4只调节阀的汽轮机进汽室的横剖面。当打开1只或2只阀时,汽轮机发出低于额定的功率。当 3只阀全开足时,所通过总汽量G0可以使汽轮机发出额定功率。当新汽参数降低或背压升高时,4只阀全开,以保证汽轮机仍能发出额定功率。图7b为喷嘴调节的工作曲线。压力线p1表示调节级后蒸汽压力随汽轮机流量(即功率)而变化的情况。pΙ、pⅡ、pⅢ和p各曲线表示各调节阀由关闭到开足时各组喷嘴前的压力随进汽量而变化的情况。采用这种调节方式时,通常至多只有最后开启的一只阀的节流较大。因此,这种方式在部分负荷时的节流损失比采用节流调节小得多。这种调节方式的缺点是当第一只调节阀全开时,调节级前后的压差很大,而且是部分进汽,这对调节级叶片的强度振动特性极为不利。 旁通调节 汽轮机在高负荷时,蒸汽绕过高压级组,直接进入低压级组,以通过较多的蒸汽。这种调节方式只在船用汽轮机上仍有采用。
保持汽轮机调节阀开度不变,依靠滑压(改变锅炉供汽压力)来调节汽轮机的进汽量。这种调节方式的主要特点是调节级后的温度变化极小,因而避免了在汽缸内产生较大热应力的危险。另有采用滑压与喷嘴混合调节的方式,即在满负荷到半负荷之间采用喷嘴调节,而在半负荷以下依靠锅炉滑压来调节