EBSILON®Professional Online Documentation
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管道连接 |
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1 |
蒸汽进口 |
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2 |
蒸汽出口 |
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3 (5) |
轴进口 如果轴的进口3被激活，则设置 |
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4 |
轴出口 |
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5 |
轴出口
轴/"无" 如果轴的进口5被激活，则设置
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通用 轴连接 计算 用户输入值 特征曲线 应用物理公式 结果 显示 示例
组件58为喷嘴控制调节部分建模。平衡边界在节流元件前面的进口处和控制阀后面的出口处。
通常，该组件被放置在锅炉或过热器和下级汽轮机之间。与传统的由控制阀和若干汽轮机级组成的布置相比，由喷嘴控制调节部分代替了控制阀和汽轮机第一级。
喷嘴部分的控制是由一个节流和一个非节流的质量流来建模的，每个质量流都通过蒸汽轮机。此后，这两股质量流被混合并导入道下一级汽轮机。分流关系来自第二条特征线。
之前，组件58（调节级）的第二个轴端口是一个轴入口。因此，对于多个组件58，是将几个汽轮机盘串联起来，所以轴功率相加。
相反的情况（组件58的功率分布）到目前为止还不能用图形表示。然而，有一个用于计算的标志FQ（功率流），允许将其转换过来，尽管不尽人意之处是图形表示与计算不一致。
现在已经为三个组件创建了，用图形表示反向功率流。为此，添加了一个额外的轴端口：
为了实现相应的显示，现在可将以前存在的引脚隐藏起来，新的引脚也被放置在相同的位置上。通常情况下，进口或出口都被使用，这时应将未使用的引脚隐藏。然而，作为一项规则，软件也允许同时使用两个引脚。
与以前的第二轴端口一样，也必须指定新引脚的功率。汽轮机只能计算主轴出口上的功率。
新引脚的引入实际上替代了标志 FQ 的作用。然而，出于兼容性的考虑，它仍然可用，但已经被标记为 "过时 "。此外，可以输出一个注释，指出应用的新引脚的选项。对于新的轴端口，该标志也会产生一个反向计算。
一个新的 QSHAFT 结果值在组件58中实施（也适用于组件6，23），它输出组件中产生的轴功率，不管它分布在哪个连接上，也不管哪个轴功率被添加。
喷嘴部分由少量的喷嘴组成（通常在3到5个之间），在部分负荷模式下，这些喷嘴或
以下值是通过热力学条件确定的：
上游组件（主要是锅炉或过热器）的入口焓H1，以及
后续组件的出口压力P2（主要是汽轮机级或凝汽器）。
组件58中：
的确定与组件6中（简单蒸汽轮机）和57（燃气轮机（扩展））是一样的。确定这三个值的方法如下所述。
进气压力 P1
在满负荷或设计时，进口压力 P1 由标称进口压力 P1N 决定。
P1 = P1N
在非设计或检查的情况下，P1 的结果要么来自特征线 3
要么根据法则来确定。
部分负荷时 P1 的计算
在部分负荷下，组件 58 根据斯托多拉定律计算进口压力 p1 作为质量流量、出口压力及其比体积的函数：
另见：部分负荷 - 蒸汽轮机
在"蒸汽轮机的部分负荷计算"一章中，M1N、P1N、P2N 和 V1N 表示设计情况下的标称值，M1、P1、P2 和 V1 表示当前条件下的相应变量。
与在设计情况下一样，出口压力 P2 始终由外部组件决定。
P1 由外部给出：
与其它蒸汽轮机组件（6,56）类似，该组件也启用了外部压力规格指定。
出口焓 H2
在满负荷或设计的情况下，出口焓由 H1 和 P1 以及 P2 决定，并以已知的等熵标称效率为预设。
在非设计或检查的情况下，H2 由两种状态变化产生：
一个是完全打开的喷嘴组件，从（P1，H1）到带有标称效率的（P2，H2a）的"满负荷"状态变化。与这种状态变化相关的质量流量M，减少至 V
一个是节流喷嘴的"部分负荷"状态变化包括两个部分：
出口条件 H2 由两个条件 H2a 和 H2b 一起确定
H2 = H2a*V + H2b*(1-V)
使用该模型的两个基本量
是通过特征线 2 来确定的。特征线绘制了如下：
x-轴
y-轴
A(total) : 所有喷嘴的总曲线
A(open) : 所有打开的喷嘴的总曲线
A(throttled) : 节流喷嘴的曲线
ETAI（结果）：
在这一个组件中，结果值 ETAI 是各个环节的平均值，不包括节流造成的损失。现已经应用了一个新的结果值 ETAIEFF。它表示有效的整体效率（从调节级上游的进口管道到出口管道）。结果值 VM1、VM2 和 DH2L 也是这样的平均量（因此 VM1 与管道 1 的 VM 不匹配）。
下面的例子对特征线的设置及其在程序中的处理进行说明。
例子：
一个喷嘴部分包含三个节流元件，分别接纳 50%、30% 和 20% 的控制范围。可以采用以下切换模式：
以下特征线可用：
图表演示了一个示例，在这个例子中，喷嘴部分进入的质量流量达到了在喷嘴完全打开的情况下可以通过的质量流量的90%（e点）。在相同的压力和温度条件下，该质量流量相当于全负荷质量流量的90%。
图表显示，其中一个喷嘴部分覆盖了 80% 的总范围（0.8和1.0处的o点），因此 90% 的情况是如下来实现的：
20% 的喷嘴部分节流
完全打开所有其它的喷嘴部分（剩余的 80%）
减少的质量流量 V（即通过已打开的喷嘴的质量流量与总质量流量之比）由图表得出
也可以读取部分负荷接纳度（即流经部分节流喷嘴的质量流量与不节流时可流经喷嘴的质量流量之比）。
轴功率
在考虑机械损耗的情况下，利用第一基本原理，由质量流量和焓差得出轴功率。
应用与负载无关的机械损耗（QLOSSM）（见版本12）
考虑比例份数和恒定份数的次序取决于能量流动的方向。
如果同时规定了机械效率 ETAMN 和恒定损耗 QLOSSM，则将两者合并如下：
Q_net = Q_gross *ETAMN - QLOSSM
结果值 QLOSS 包括整个（与负荷无关和与负荷有关的）损失
QLOSS = Q_gross – Q_net
结果值 ETAM 包含了这两个部分（如在组件6中），因为 ETAM 定义为
ETAM = Q_net / Q_gross
如果指定 QLOSSM > 0，ETAM 就不再等于 ETAMN，而是相应地变小（根据 QLOSSM / 供热量）。
新结果值
为了使计算操作，特别是由特征线确定的效率更容易理解，增加了12个新的结果值（在下面的内容中为黑体）。
如果进口压力是外部指定的（FP = -1）或通过特征线（FP = 1），Ebsilon 将根据斯托多拉定律倒过来计算流经汽轮机以达到预期压力的质量流量（结果值 M1STOD）。与实际质量流量（管道值 M1）相比较，可以得出在没有节流的情况下为达到理想压力而必须打开的表面积的比例（结果值 AREQ）。
现在用特征线 CM1 来确定通过什么样的，打开（AAOFF）、节流（ATHFF）和关闭（ACFF）的表面积份数组合可以达到这个AREQ。对于x值AREQ，从特征线得出 y 值 AOFF，而 ATHFF 则从与下一个 y 值之差得出。ACFF 的结果为 ACFF=1- AOFF -ATHFF。
这被用来确定哪一部分 MRO = AOFF / AREQ可以流过打开的喷嘴。在入口处，该部分具有未节流的外部压力（管道值 P1）和外部给定的焓（管道值 H1），由此产生体积流量 VM1O m³/s。对于效率特征线，必须根据设计情况下流经这些喷嘴的体积流量来设定，即 VM1NO = AOFF * VM1N。因此，特征线被激活，x= VM1VM1NO = VM1O / VM1NO，得到 y = ETAIETAINO。因此，结果是 ETAIO = ETAIETAINO * ETAIN 的打开部分。有了这个，就可以计算出打开部分的出口焓 H2O。
由于节流，被节流的部分（MRTH = 1 - MRO）在入口处的压力P1TH 降低，这是斯托多拉定律的结果。焓值不会因为这种节流而改变。由此可以计算出体积流量 VM1TH，对于特征线来说，它必须与 VM1NTH = ATHFF * VM1N 相关。这就产生了 x = VM1VM1NTH = VM1TH / VM1NTH。然后特征线得出y = ETAIETAINTH，由此得出 ETAITH = ETAIETAINTH * ETAIN 和节流部分的出口焓结果 H2TH。
乘以各自的份数，整个流量的出口焓值（管道值）结果为 H2 = MRO * H2O + MTH * H2TH。H2 可以用来计算有效总效率ETAIEFF。这是一个实际相关的量。平均效率（ETAI = MRO * ETAIO + MTHR * ETAITH）输出的结果值 ETAI 与汽轮机的功率无关，因为它没有考虑到节流部分的效率，仅指膨胀曲线的 P1TH 到 P2 范围。然而，在 ETAIEFF 中，考虑到节流部分在从 P1 到 P1TH 节流时不做任何功。
类似组件：
类似的组件是组件6（蒸汽轮机）和组件56（扩展蒸汽轮机）。这两种模型不适用于对喷嘴段控制进行简单描述。只需将三或四个控制阀（组件14）和汽轮机级（组件6或组件57）结合起来，就可以用这些组件来粗略地描述喷嘴部分的调节控制。
对不同的蒸汽轮机推荐使用以下不同的组件：
- 带喷嘴段调节控制的汽轮机
组件 58, 组件 6, ............, 组件 6 或者
组件 58, 组件 56, ............, 组件 56.
- 带有固定压力控制的汽轮机
组件 14, 组件 6, ............ ,组件 6 或者
组件 14, 组件 56, ............ ,组件 56.
- 可变压力控制的汽轮机
组件 6, ..............., 组件 6 或者
组件 56, ..............., 组件 56.
组件58计算出口焓。进口焓和出口压力必须由合适的组件或组件1或33（边界值，初始值）来确定。
与其它蒸汽轮机组件（6，56）类似，该组件已经启用了外部压力规格指定。为了更好地理解计算操作，还增加了进一步的结果值。
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FP
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入口压力处理 如父工况（子工况为可选项） 表达式 =0: 设计中 P1 = P1NSET，非设计由特征线（3）计算 CP1：[P1 = P1N * f（M1/M1N）]。 =1: 设计中 P1 = P1NSET，在非设计中由Stodola方程得出 = -1: P1 在所有情况下都是外部给定的 |
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P1NSET |
进口压力（标称） |
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ETAIN |
等熵效率（标称） |
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ETAMN |
机械效率 |
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QLOSSM |
机械损失（恒定份数） |
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DH2LN |
出口处的焓损（标称） |
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FQ
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轴连接 如父工况（子工况为可选项） 表达式 =0: 在轴入口高压侧 =1: 在轴出口高压侧 |
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FMODE
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计算模式 如父工况（子工况为可选项） 表达式 =0: 全局 =1: 局部非设计 =-1: 局部设计 |
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FADAPT |
适配多项式 ADAPT / 适配函数 EADAPT 的标志 如父工况（子工况为可选项） 表达式
=0: 未使用，未评估 =1: 校正[ETAI = ETAIN * 特征线系数 * 多项式] =2: 替换[ETAI = ETAIN * 多项式] =1000: 未使用，但 ADAPT 被评估为 RADAPT（减少计算时间）
= -1: 校正[ETAI = ETAIN * 特征线系数 * 适配函数] = -2: 替换[ETAI = ETAIN * 适配函数] = -1000: 未使用，但 EADAPT 作为 RADAPT（减少计算时间）进行评估 |
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EADAPT |
适配函数 |
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P2N |
出口压力（标称） |
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T1N |
进口温度（标称） |
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M1N |
进口质量流量（标称） |
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DHN |
焓降（标称） |
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VM1N |
进口体积流量（标称） |
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VM2N |
出口体积流量（标称） |
标记为蓝色的数值是非设计计算参考量。在所使用的公式中，实际的非设计值参考这些量。
一般来说，所有的输入需要可见。通常会提供默认值。
更多关于输入域的颜色和描述的信息，请参见编辑组件\规格值。
关于设计值与非设计值以及标称值的更多信息，请参见通用\接受标称值。
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特征曲线 1: 效率特征线: ETAI/ETAIN = f (VM1/VM1N) |
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X-轴 1 VM1/VM1N 第一点 |
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特征曲线 2: 控制阀分流: Aopen / Atotal = f( (Aopen+Athrottled)/Atotal ) |
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X-轴 1 (Aopen+Athrottled)/Atotal 第一点 |
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特征曲线 3: 进口压力特征线: P1/P1N = f (M1/M1N) |
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X-轴 1 M1/M1N 第一点 |
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所有情况 |
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REL_TEIL = 0 DU_open = DU_throttled = PXX = if GLOBAL = 0 and FMODE = 0, then --满负荷-- DREL = 1 DFAK_M = 1 DFAK_P = 1 DU_open = 1 DU_throttled = 0 REL_TEIL= 0 DREL2 = 1 PXX = P1N else --部分负荷-- DREL2 = 1 PXX = P1N DREL = D1/D1N P1 计算 if FP = 0, then { FK2 = f (DREL) 来自特征线 3 PXX = P1N*FK2 P1_R = PXX T1 = f (P1,H1) PI = P1N ** 2 - P2N ** 2 TT = (T1 + 273.14)/(T1N + 273.14 ) --蒸汽锥后的最小压力-- PXX_MIN = SQRT(P2*P2-DREL*DREL*TT*PI) if PXX < PXX_MIN then PXX=PXX_MIN --未节流区域的质量流量比 - DREL2 = SQRT((PXX*PXX-P2*P2)/(TT*PI)) } 喷嘴部分开口 FAKT 的计算 or DRELS = DREL/DREL2 D_M,D_P = f (DRELS) 来自特征线 2 if FP = 0, then { DUES_open = D_M/DRELS = D_M/DREL*DREL2 DUES_throttled = 1-DUES_open REL_TEIL= (DREL*DUES_throttled)/(D_P-D_M) = (DREL-D_M)/(DREL2*(D_P-D_M)) } else{ DUES_open = 0 DUES_throttled = 1 REL_TEIL= DREL } End of part-load 结束部分负荷 D1_R = D1
-------------------------------------------------------------------- 喷嘴段打开 --------------------------------------------------------------------
if DUES_open >= 0, then D1 = D1N*DREL2 P1 = PXX 调用子程序汽轮机 (X1, X2, VD1, VD2, ETAI, DH2L, P1, P2, D1, H1, H2, DHGES) PX1_open = P1 X1_open = X1 X2_open = X2 H2_open = H2 VD1_open = VD1 VD2_open = VD2 ETAI_open = ETAI DHGES_open = DHGES else PX1_open = 1.0D0 X1_open = 0.0D0 X2_open = 0.0D0 H2_open = 0.0D0 VD1_open = 0.0D0 VD2_open = 0.0D0 ETAI_open = 0.0D0 DHGES_open = 0.0D0 Ende (DUES_open)
-------------------------------------------------------------------- 喷嘴段节流 --------------------------------------------------------------------
if DUES_throttled >=0, then D1 = D1N*REL_TEIL P1 = P1_1 调用子程序汽轮机 (X1, X2, VD1, VD2, ETAI, DH2L, P1, P2, D1, H1, H2, DHGES) PX1_throttled = P1 X1_throttled = X1 X2_throttled = X2 H2_throttled = H2 VD1_throttled = VD1 VD2_throttled = VD2 ETAI_throttled = ETAI DHGES_throttled = DHGES P1_1 = P1 else PX1_throttled = P1N X1_throttled = 0.0D0 X2_throttled = 0.0D0 H2_throttled = 0.0D0 VD1_throttled = 0.0D0 VD2_throttled = 0.0D0 ETAI _throttled = 0.0D0 DHGES_throttled = 0.0D0 End
------------------------------------------------------------------------------------------------ 节流/非节流质量流量的混合 ------------------------------------------------------------------------------------------------
P1 = P1_R D1 = D1_R X1 = X1_throttled * DUES_throttled + X1_open * DUES_open X2 = X2_throttled * DUES_throttled + X2_open * DUES_open VD1 = VD1_throttled * DUES_throttled + VD1_open * DUES_open VD2 = VD2_throttled * DUES_throttled + VD2_open * DUES_open DHGES = DHGES_throttled * DUES_throttled + DHGES_open * DUES_open ETAI = ETAI_throttled * DUES_throttled + ETAI_open * DUES_open
-------------------------------------------------------------------- 完整计算 --------------------------------------------------------------------
H2 = H1 - DHGES T2 = f (P2,H2) D1 = D2 D2 = D1 Q2 = D2 * H2 if IQ1 = 0 FAKT = 1 if IQ1 = 1 FAKT = -1 H4 = (D1*(H1-H2)*ETAM + D3*H3*FAKT)/D4 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 子程序汽轮机 (X1,X2,VD1,VD2,ETAI,DH2L,P1,P2,D1,H1,H2,DHGES) --------------------------------------------------------------------------------------------------------------
00% -负荷 | 部分负荷（蒸气锥） ---------------------+----------------------------------- | | PI = P1N ** 2 - P2N ** 2 | TT = (T1 + 273.14)/(T1N + 273.14 ) | PP = P1/P1N | dd = D1/D1N P1 = P1N | P1 = SQRT(P2**2 + dd**2 * TT * PI) | ---------------------+----------------------------------- X1 = f (P1,H1) S1 = f (P1,H1) V1 = f (P1,H1) VD1 = D1 * V1 S2S = S1 H2S = f (P2,S2S) DHS = H1 - H2S
if GLOBAL=0 or FMODE = 0, then ETAI = ETAIN else if characteristic line = 0 FAK = D1/D1N ETAI = ETAIN * f (FAK) 来自特征线 if characteristic line = 1 FAK = (P1/P2)/(P1N/P2N) ETAI = ETAIN * f (FAK) 来自特征线 if characteristic line = 3 FAK = VD1/VD1N ETAI = ETAIN * f (FAK) 来自特征线 End End
出口损失 if FMODE=0 or GLOBAL = 0 DH2L = DH2LN else FAK = VD2/VD2N DH2L = DH2LN*FAK*FAK End End
DH = DHS * ETAI DHGES = DH - DH2L X2 = f (P2,H2) X1 = f (P1,H1)
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整体结果
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整体等熵效率 |
ETAIEFF | - |
| 机械效率（包括 QLOSSM） | ETAM | - |
| 根据 Stodola 的虚构质量流量，在所有喷嘴打开的情况下获得所需的压力 | M1STOD | kg/s |
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平均排气蒸汽损失 |
DH2L | kJ/kg |
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入口处的平均体积流量 |
VM1 | m3/s |
| 出口平均体积流量 | VM2 | m3/s |
| 相对质量流量 | M1M1N | - |
| 相对进口压力 | P1P1N | - |
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ADAPT / EADAPT 的结果 |
RADAPT | - |
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产生的机械功率 段和斯托多拉（Stodola）术语 |
QSHAFT |
kW
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压力系数 (P1²-P2²)/(P1N²-P2N²) |
PP | - |
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温度系数 T1[K]/T1N[K] |
TT | - |
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斯托多拉系数 SQRT(PP/TT) |
STOFAC | - |
| 所需的喷嘴截面开度 (M1M1N/STOFAC)=x-值，对于 CM1 | AREQ | - |
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完全打开部分的面积占总面积的比例（来自 CM1 的 Y 值）。 |
AOFF | - |
| 节流段面积占总面积的比例 (=从 CM1 到 AOFF 的下一个 y 值之间的差值) | ATHFF | - |
| 闭合部分的面积占总面积的比例 (=1-AOFF_ATHFF) | ACFF | - |
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完全打开的部分 通过打开部分的质量流量与总质量流量之比 (AOFF/AREQ) |
MRO |
- |
| 通过打开部分的质量流量 (MRO*M1) | MO | kg/s |
| 通过打开部分到 M1N 的质量流量 M1N (MO/M1N) | ANTV | - |
| 通过打开部分的体积流量 | VM1O | m3/s |
| 在设计条件下通过这些打开部分的流量 | VM1NO | m3/s |
| 用于打开部分的 CETA 的 X 值 | VM1VM1NO | - |
| 打开部分的出口焓 | H2O | kJ/kg |
| 等熵效率（打开部分） | ETAIO | - |
| 由于特性而产生的效率（打开部分） | ETACLO | - |
| 由 CETA 确定的打开部分的 Y 值 | ETAIETAINO | - |
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节流段 通过节流部分的质量流量与总质量流量之比 (1-MRO) |
MRTH |
- |
| 通过节流部分的质量流量 (MRTH*M1) | MTH | kg/s |
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通过节流部分到 M1N 的质量流量M1N (MTH/M1N) |
ANTT | - |
| 节流系数（通过节流段的质量流量与通过这些段的额定质量流量之比， MTH/(ATFF*M1N)） | TFAC | - |
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节流部分的进口压力 |
P1TH | bar |
| 通过节流段的体积流量 | VM1TH | |
| 在设计条件下通过这些节流段的体积流量 | VM1NTH | m3/s |
| 用于节流段CETA的 x 值 | VM1VM1NTH | m3/s |
| 等熵效率（节流部分） | ETAITH | - |
| 特征效率（节流部分） | ETACLTH | - |
| 由 CETA 确定的节流段的 Y 值 | ETAIETAINTH | - |
| 节流段的出口热能 | H2TH | kJ/kg |
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加权平均结果 加权平均等熵效率（不含节流损失） |
ETAI |
- |
| 特征效率（总） | ETAICL | - |
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显示选项 1 |
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显示选项 2 |
点击 >> 组件 58 示例 << 加载示例。
