汽轮机主蒸汽流量的计算是汽轮机变工分析的重要环节，计算方法多种多样，典型的使用汽轮机调节参数、主冷凝水流量、汽轮机水平参数等，在此基础上，辅以必要的修正或现代数学处理，可获得更准确的主蒸汽流量。该流量是通过汽轮机的总主蒸汽流量。在某些情况下，如分析每个调节阀的特性，仅确定总蒸汽流量是不够的，还需要通过汽轮机的每个调节阀获得蒸汽流量。
大型汽轮机一般有两种蒸汽分配方式：单阀和顺序阀。如果每个调节阀及其相应的喷嘴组完全相同，在不考虑阀门布置和阀门流场不均匀等因素的影响下，每个调节阀的流量相同，总蒸汽流量平均分配到每个调节阀。
当顺序阀分配蒸汽时，由于每个调节阀的开度不同，每个调节阀的蒸汽流量不完全相同，每个调节阀中总蒸汽流量的分布比单个阀的分布要复杂得多。在大多数情况下，当负载发生变化时，只有一个调节阀的开度处于不断变化的状态，其他调节阀基本完全打开。当调节阀开度发生变化时，其蒸汽流量必然会发生变化，总蒸汽流量会发生变化，影响汽轮机调节水平后的蒸汽压力，使全开调节阀的蒸汽流量发生变化，通过各调节阀的蒸汽流量难以确定。有必要找到一种简单、实用、准确的计算方法。
1 汽轮机主蒸汽流量的计算方法
使用主蒸汽流量G调整级压力pe如果主蒸汽压力保持不变，上述方法可以表示为：
（1）
汽轮机主蒸汽流量可以用相对值表示。比较标准要求的机组状态为额定负荷，所有调节阀全开。因此，中下角标记0用于表示上述状态下的参数值，下角标记e表示该参数为调整级后参数，下同。
显然，公式(1)忽略了调节温度Te在实际应用中，变化对主蒸汽流量的影响会产生较大的误差，一般采用以下方式：
（2）
式（2）考虑到了调节级温度变化对流量的影响，对式（1）作了一定程度的改进。
经比较计算指出，由于弗留格尔公式在推导过程中使用了理想的气体假设，当该公式应用于汽轮机的高压段和低压段时，会产生较大的偏差近5%，使用压力p与质量体积v来代替温度T偏差可以大大降低。调节级无疑属于汽轮机的高压级段，在计算分配函数中的主蒸汽流量时也会产生上述偏差。为了提高计算精度，使用p与υ代替T，进一步改进式(2)得到：
（3）
所有参数都很容易获得，所以更方便。
使用型(3)对汽轮机实际主蒸汽流量进行比较计算，结论为:滑压条件下，型(3)计算误差小于0.5%，在定压工况下，由于喷嘴配汽时调节级存在部分进汽度，计算结果误差可超过1%，但精度比式（2）有较大幅度提高。
2 级变工条件计算方法
忽略蒸汽质量体积和反动度变化的影响，在认可渐缩喷嘴出口压力与流量呈椭圆关系的基础上，得到：
（4）
式（4）中：p0表示级前压力；p2表示级后压力；T0表示级前温度；εnc表示级临界压比；右下角多加一角标1均表示变工条件参数，下同。
♂
公式(4)用于计算只有一级组成的变工条件时，误差仅为0.7%，精度高。等级压比εn=p2/p1，可以得到对式(4)轻微变形:
（5）
显然，如果您知道级别的临界压比，您可以通过级别的蒸汽流量来确定已确定的标准工况。级别的临界压比可以通过设计数据或测试获得。
计算各调节阀的蒸汽流量
大多数大型汽轮机使用喷嘴，每个调节阀对应一个调节喷嘴组。调节阀的蒸汽流量与相应的调节喷嘴组相同，因此调节阀的蒸汽流量可以通过计算调节喷嘴组的蒸汽流量来获得。
总蒸汽流量通过调整级进行调整Ga它由两部分组成：一是全开调节阀的蒸汽流量Gb，二是通过半开状态调节阀的蒸汽流量Gc，有：
（6）
如前所述，Gc的变化会对Gb影响。研究对象是全开调节阀后的调节级。当半开调节阀开度发生变化时，可用于计算全开调节阀后调节级的蒸汽流量变化。
因此，通过调节喷嘴组的蒸汽流量可以通过以下步骤计算：（1）通过公式（2）或公式（3）计算Ga；(2)由式(5)计算Gb；(3)由式(6)计算Gc；(4)与喷嘴组的通流面积成正比Gb分配到全开调节阀。
4 应用实例
某汽轮机为300MW、亚临界、中间再热、高中压合缸、双缸双排气、单轴、冷凝汽轮机N300-17/537/537.512.顺序阀运行时，各调节阀(图1中简称GV下同)开度与流量指令的关系见图1。
图1
当汽轮机的额定负荷和调节阀完全打开时，主蒸汽压力为15.2MPa，主蒸汽温度为536℃，调整级后压力为12.2MPa，调节级后温度为486℃。以上工况为标准工况，主蒸汽流量记录为100%。当顺序阀通过上述方法计算运行时，每个调节阀的蒸汽流量见图2。
图2
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在顺序阀模式下，调节阀GV2首先从全开状态逐渐关闭，沿图2中蒸汽流量GV2线变小，通过其他5只全开状态的调节阀的蒸汽流量沿AB线逐渐增加，到B点时，GV2全关，GV1开始关闭，沿图2中的蒸汽流量GV1线变小，其他4个全开调节阀的蒸汽流量沿BC线逐渐增加，到C点时GV1全关，GV以下过程与上述过程相似。GV5关小过程中，GV3、GV当主蒸汽压力保持不变时，6已达到临界状态，其蒸汽流量不再发生变化，表现为图2中的直线。
在每个工作条件下，如果以当时汽轮机总蒸汽流量为基准，记录为100%，则每个调节阀的蒸汽流量相对值见图3。调节级后蒸汽混合焓计算可轻松应用于相对值表示的调节级流量。
图3 顺序阀调节阀蒸汽流量相对值
5 结语
使用调节级后压力计算汽轮机主蒸汽流量时，要同时考虑调节级后温度的变化，如果使用汽轮机排汽压力与质量体积替代温度，则可以提高计算的精度。以全开调节阀后和各喷嘴组为研究对象，级的变工况计算公式可以应用于调节级的变工况计算，通过半开状态调节阀的蒸汽流量也可以随之确定。实例计算结果表明：顺序阀方式下，当汽轮机一只调节阀逐渐关小时，通过其他全开调节阀的绝对蒸汽流量逐渐增加，达到临界状态后，通过的绝对蒸汽流量不再变化。从图3看，上述过程中，通过全开调节阀的相对蒸汽流量基本呈线性增加的。
需要指出的是，本文提供的汽轮机主蒸汽流量在各调节阀中的分配计算方法是基于主蒸汽流量等于通过调节级蒸汽流量的前提，这将增加计算误差，在计算过程中不考虑各调节阀之间的重叠。因此，该计算方法适用于对计算精度要求不太严格的情况，特别适用于按相对值计算的情况。
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