汽輪機課后思考題與答案

1、汽輪機思考題1汽輪機有那些用途，我國的汽輪機是如何進行分類的，其型號和型式如何表示？答：汽輪機除了發(fā)電， 還被用作大型艦船動力設備， 并廣泛作為工業(yè)動力源， 用于驅動鼓風機、泵、壓縮機等設備。按做功原理分：沖動式汽輪機、反動式汽輪機。按熱力過程特性分： 凝汽式汽輪機、 背壓式汽輪機、 調整抽汽式汽輪機、 中間再熱式汽輪機。按蒸汽壓力分：低壓汽輪機、中壓汽輪機、高壓汽輪機、超高壓汽輪機、 亞臨界壓力汽輪機、超臨界壓力汽輪機、超超臨界壓力 汽輪機。另外，按氣缸數(shù)可以分為單缸汽輪機和多缸汽輪機；按機組轉軸數(shù)可以分為 單軸汽輪機和雙軸汽輪機；按工作狀況可以分為固定式汽輪機和移動式汽輪 機等。我國制造的

2、汽輪機的型號大多包含三部分信息。第一部分信息由漢語拼音字母表示汽輪機的形式，由數(shù)字表示汽輪機的容量，即額定功率（MW）；第二部分信息用幾組由斜線分割的數(shù)字分別表示新蒸汽參數(shù)、再熱蒸汽參數(shù)、 供熱蒸汽參數(shù)等。第三部分為廠家設計序號。型式表示為：熱力過程特性 +做功方式 +幾缸幾排氣 +蒸汽壓力。1. 汽輪機課程研究的主要內容有那些，如何從科學研究及工程應用的不同角度 學習該課程？答：該課程研究主要內容有：汽輪機級內能量轉換過程、汽輪機的變工況特 性等、汽輪機零件強度與振動、自動調節(jié)基本理論等。從科學研究方面，我 們需要細致的了解汽輪機做功原理及每個零部件的運動受力情況，從工程應 用方面學習，我們

3、則側重于汽輪機的安全運行過程。2. 研究汽輪機原理要用到那些基本假設與基本方程，要用到那些經(jīng)驗及試驗修 正？答：基本假設：流動是穩(wěn)定的；絕熱；理想氣體；一元流?；痉匠蹋哼B續(xù)方程；狀態(tài)方程；能量平衡方程。修正系數(shù)：速度系數(shù) 、動葉速度系數(shù)3. 簡述汽輪機級的組成及工作過程答：級是由一列環(huán)排的靜葉柵和動葉柵所組成的做功單元。當蒸汽通過汽輪機級時，首先在噴嘴葉柵中將熱能轉變成動能，然后在 動葉柵中將剩余的熱能及動能轉變成機械能，使得葉輪和軸轉動，從而實現(xiàn) 汽輪機的利用蒸汽做功的任務。4. 汽輪機的噴嘴和動葉流道是何形狀，如何判別噴嘴及動葉的流態(tài)，如何選用答：葉柵流道截面積的變化滿足連續(xù)流動方程，葉

4、片的截面為流線型，流道 具有良好的幾何形狀，流道壁面光滑，動葉柵有合理的曲面流道，可以繞軸 心線運動，噴嘴葉柵為彎曲流道。5. 流過噴嘴的流量與噴嘴前后壓比之間的函數(shù)式可簡化為什么公式，其圖形有 何特點？什么是彭臺門系數(shù)，有何作用？答: Gt=An 4 即即1,圖形見書本18頁圖2-10當Pi = pO時，噴嘴前后的壓力相等，無氣流流動，既 C點;n= cr時，噴嘴出口達到臨界狀態(tài)，此時流量最大，稱為臨界流量。n V cr時，流量始終保持臨界流量不變，如圖中 AB段。6. 動葉進出口速度三角形由那些速度及角度構成，如何確定和計算各速度及角 度？答：圓周速度u，噴嘴出口速度c,，方向角1，動葉出

5、口絕對速度c2，初期 方向角2，動葉進口相對速度W1，動葉出口速度 w，動葉進口氣流方向角1， 動葉氣流出口角2。用余弦定理計算。7什么是反動度，如何對汽輪機級進行分類，級的輪周效率與速比間有何圖形 關系，不同類型的級的熱力特性有何不同？答：級的反動度為蒸汽在動葉柵中的等熵焓降與級的等熵焓降之比=% = 畋AA m + 込爲級的分類：一 沖動級一一反動度在0到0.5之間二反動級反動度為0.5I 0.3 4GL4 Q.fi 0.6 0.7 O.S O.J 1.0圖1-11純沖動級輪周效率曲線(Xi) op=COS a 12余速利用對輪周效率和最佳速度比的影響反動級輪周效率與速比X1和Xa的關系在

6、理想情況下，蒸汽從動葉進口狀態(tài)（即噴嘴出口狀態(tài)）Pi、hi，等比熵膨脹至動 葉出口壓力P2。由于在流動過程中存在能量損失， 因此，蒸汽在動葉通道中實際 的膨脹過程是按熵增曲線進行的。 與噴嘴相似，此時動葉柵出口汽流的理想相對 速度為詡2 = J2（州-內J +研=也側 + wj = Ji亟Ahb-動葉柵理想比焓降， 川=111-山公,J/kg ;Ahb-動葉柵滯止理想比焓降， Ahb=Ahb+w/2 , J/kg。在純沖動級蒸汽只在噴嘴中膨脹，在動葉珊中蒸汽進出口壓力相等，只改變 流向；在反動級中蒸汽一半在噴嘴膨脹，8.什么是速比和最佳速比？寫出純沖動單列級，純沖動雙列級，反動級及帶一 定反動

7、度的沖動級的最佳速比表達式；在圓周速度相同的條件下，比較前三 種級的作功能力大小。答：圓周速度與出口速度比x1u / c1為列速度比忑 _ II _ u圓周速度也當量噴嘴出口理想速度比為級速度比最佳速度比是從獲得最大輪周效率出發(fā)選擇的速度比純沖動單列級的最佳速度比（Xi） op=cos a /2純沖動雙列級Xi） op=COS a /4反動級最佳速度比（Xi）op=COSa i對于帶反動度的沖動級，當 © =書=1，以及a i=a 2時，其最佳速度 比為COSOTi2U做功能力由大到小是復速級沖動級反動級9什么是速度系數(shù)，其與那些因素有關，如何確定噴嘴及動葉的速度系數(shù)?答：由于蒸汽在

8、實際流動過程中總是有損失的，所以噴嘴出口蒸汽的實際速度Cl總是要小于理想速度Cit，速度系數(shù)正是反映噴嘴內由于各種損失而使汽流速 度減小的一個修正值 。C1 =啓I噴嘴中的動能損失Ahn*與速度系數(shù)$之間的關系可用下式表示：仏占-學OF）字（1- /IM：蒸汽流經(jīng)動葉的能量損失% = W"； % = b _ 憶 2）皿；書為動葉速度系數(shù)，它與級的反動度 Q m和動葉出口汽流的理想速度 W2t有關11什么是臨界狀態(tài)和臨界參數(shù)，臨界參數(shù)只與那些因素有關？蒸汽在膨脹流動的過程中，一定會在汽道某一截面上達到當?shù)芈曀?，這 是汽流所處的狀態(tài)為臨界狀態(tài)，汽流的參數(shù)為臨界參數(shù)，臨界參數(shù)只與汽流的初

9、始參數(shù)和等熵指數(shù)k有關。12什么是余速利用系數(shù)，余速利用與不利用對輪周效率和最佳速比有何影響？ 余速利用系數(shù)是用來表示余速動能被利用的程度的。 余速利用對最佳速度比的影 響：余速利用可以提高級的輪周效益；余速利用使速度比在較大范圍對輪周效益 的影響顯著減弱；余速利用使最佳速度比增大。13.蒸汽在噴嘴和動葉柵斜切部的膨脹流動有何特點，什么是極限壓力？ 蒸汽在斜切部的膨脹特點：當 大于或等于 時，汽流為亞音速流動，斜切部無膨 脹，的出汽角等于結構角；當 小于 時，喉部達臨界狀態(tài)，之后繼續(xù)膨脹，產(chǎn) 生超音速流動，并產(chǎn)生偏轉，方向角為+。噴嘴的極限壓力是斜切部分內超聲 速流動時所產(chǎn)生的特性曲線到出口邊

10、 Ac時的出口壓力，也就是汽流在斜切部分 內進行膨脹的極限壓力。14噴嘴和動葉流道的通流面積如何計算， 噴嘴和動葉高度如何計算，影響葉高 的因素有那些；什么是部分進汽度，為何要采用部分進汽？答：影響葉高的因素有：容積流量，部分進氣度，平均直徑，結構角度 。 部分進汽度是用來確定整個噴嘴環(huán)形葉柵上布置噴嘴通道的比例， 它的定義為布 置噴嘴弧段的長度 與整個圓周長的比值。采用部分進汽可以根據(jù)負載的情況調 節(jié)汽輪機的進汽量，提高汽輪機的效益，同時合理的部分進汽可以減小損失。15. 影響汽輪機運行安全經(jīng)濟性的內部動靜間隙有那些，如何合理確定這些間 隙？ 答：間隙：軸向間隙（開式軸向間隙和閉式軸向間隙）

11、、徑向間隙。 使汽輪機運行在最佳狀態(tài)來確定間隙的大小16. 汽輪機級的熱功轉換損失有那九項，減小這些損失的措施有那些？ 答：損失： 噴嘴損失 動葉損失 葉高損失 扇形損失 部分進汽損失 葉輪摩擦損失 漏汽損 失 濕汽損失 余速損失 減小損失措施：噴嘴損失 動葉損失 葉高損失 扇形損失合稱流動損失，要減小 流動損失需要采用合理的葉片， 減小流道摩擦， 合理選擇反動度等， 減少葉輪摩 擦損失，可以通過減少葉輪周圍的蒸汽空間， 提高葉輪表面的粗糙度等， 減少部 分進汽損失， 應該選擇合理的部分進氣度， 同時在沒有布置噴嘴的弧度所對應的 動葉葉柵兩側用護套罩起來這樣可以減少間隙， 使動葉只在護套內的少

12、量蒸汽中 轉動，從而可以使鼓風損失大為減少。減少斥氣損失，應盡量減少噴嘴組數(shù)，同 時還盡可能使得兩組噴嘴之間的間隙不大于噴嘴葉柵的節(jié)距。 減少漏氣損失， 可 以在隔板與主軸之間采用高低齒汽封， 在噴嘴和動葉根部設置軸向汽封減少漏氣 進入動葉通道?；蛟谌~輪上開平衡孔并使也根有適當?shù)姆磩佣取p少濕氣損失， 可以增大噴嘴出口到工作葉柵的軸向間隙， 減少對于葉片背狐的沖擊作用， 還可 以采用葉片自身的防護方法。17. 評價級的熱功轉換經(jīng)濟性的最終指標是那一個， 級內損失對最佳速比有何影 響？如何計算汽輪機級的相對內效率和內功率？ 答：評價級的熱功轉換經(jīng)濟性的最終指標是級的相對內效率。 級內損失會使最佳

13、 速比減小。 相對內效率是級的有效比焓降和級的理想能量 （滯止理想比焓降減去 余速利用的能量） 之比?？捎枚x直接計算或用 1 減去各個損失系數(shù)。 內功率計 算則是用級的實際比焓降乘以實際流量。 錯誤 !未找到引用源。 。 18與單級汽輪機相比，多級汽輪機有那些特點？多級汽輪機的高、中、低壓段 有那些不同的性能特點？答：特點：循環(huán)熱效率高、相對內效率高、單位功率投資運行成本低、便于先進 控制技術和環(huán)保技術的應用等。高壓段特點是蒸汽壓力溫度高， 比體積較小， 葉高損失較大， 通流面積小還會導 致漏汽損失增大，效率較低。中壓段蒸汽參數(shù)適中，各種損失較小，效率比低壓級和高壓級高。 低壓段比體積急劇增

14、大， 體積流量增大迅速葉片高度增加。 在低壓段中由于存在 了濕汽損失， 反動度變大使余速損失變大， 且末級余速未被利用， 因此效率較低。19多級沖動式汽輪機和多級反動式汽輪機相比， 在本體結構及熱力特性上有何 不同？答：在本體結構上， 多級反動式汽輪機為了減小軸向推力， 一般采用轉鼓式轉子， 將動葉安裝在轉鼓上，而沖動式汽輪機則一般將動葉安裝在葉輪上。在熱力特性上， 反動式汽輪機反動度大， 在動葉中比焓降近似等于在噴嘴中的比 焓降20什么是重熱系數(shù)，凝汽式汽輪機的重熱系數(shù)一般為多少？答：由于等壓線沿著比熵增大方向逐漸擴散， 因此各級的理想比焓降之和比整機 的理想比焓降大。 重熱系數(shù)就是增大部分

15、比焓降和整機的總理想比焓降之比。 凝 汽式汽輪機的重熱系數(shù)一般為 0.030.08 左右。21什么是汽封，汽輪機的那些部位要裝設汽封？什么是軸封系統(tǒng)，如何組成， 如何工作？答：汽封是裝設在汽輪機動、 靜部分之間， 減少或防止蒸汽外泄及真空側空氣漏 入的裝置。汽輪機的軸端，汽閥閥桿端部，隔板和主軸之間，葉片頂部和隔板外 緣之間一般都要設置汽封。軸封系統(tǒng)是確保汽輪機軸端和進汽閥閥桿端部處嚴密性， 收集利用汽輪機軸封進 氣閥桿漏汽， 防止蒸汽向外泄露以及空氣漏入低壓缸內的一種裝置。 軸封系統(tǒng)根 據(jù)功能可分為軸封供汽，軸封漏汽，軸封回汽三部分，設備主要包括軸封、軸封 冷卻器、軸封風機、軸封蒸汽壓力和溫

16、度調節(jié)器、壓力調節(jié)閥、減溫器及相連的 管道閥門等。軸封系統(tǒng) 工作時，先由軸封供汽系統(tǒng)向各個軸封裝置供汽， 經(jīng)過軸封裝置的工作 蒸汽和漏汽一起由管道送往軸封冷卻器在其中冷卻， 疏水送去凝結水收集水箱循 利用，不凝結氣體由軸封風機抽出。軸封蒸汽壓力和溫度調節(jié)器、壓力調節(jié)閥、 減溫器調節(jié)軸封蒸汽的溫度和壓力，使軸封蒸汽壓力和溫度合適。22. 軸封孔口的流動狀態(tài)如何判別，軸封漏汽量及汽封齒數(shù)如何計算？高低齒汽 封和平齒汽封各用在汽輪機的那些部位？答：判別軸封孔口的流態(tài)時，近似認為各齒隙面積相等，又通過齒隙的流量相等, 通過流量相等可得各個孔口的速度。Pz0.82Poz 1.25軸圭寸漏氣量計算則可以分

17、兩種情況：1 ）最后一個齒的出口速度低于臨界速度G A p0 PziA zRT02）最后一個齒的出口速度達到臨界速度GilA z 1.25po 023. 中間再熱汽輪機有哪些進、排汽機構損失，請在h-s熱力過程圖上標示出來。 如何減小這些損失？ 答：有壓力損失，排氣阻力損失和閥桿漏氣損失。減少壓力損失，通常把排氣段設計成擴壓段，使排氣的動能轉變成靜壓，以 補償排氣管中的壓力損失，另外也可以采用限制流速，設置導流環(huán)，導流板等。減少閥桿漏氣損失，通常把閥桿套筒設計成鋸齒形，將閥桿間隙分成若干 段，構成氣封，并將閥桿漏氣與軸封系統(tǒng)相連，回收其漏氣的熱量和工質；閥桿 商裝有閥桿套筒；閥芯閥桿套筒與閥蓋

18、之間設疊片式阻汽片。24. 多級汽輪機裝置的經(jīng)濟性用那些指標來評價，中間再熱汽輪機的熱耗率如何表示？1）相對效率：汽輪機相對內效率、機械效率、發(fā)電機效率、汽輪發(fā)電機組的相 對電效率2）絕對效率：循環(huán)熱效率、絕對電效率、電廠熱效率汽耗率、熱耗率等3）中間再熱汽輪機的熱耗率:q dh)hfwDrhr25 什么是汽輪機的極限功率，提高汽輪機單機功率的措施有那些， 有的核電汽 輪機為何采用半速機？答：極限功率：在一定的蒸汽初參數(shù)和轉速下，單排汽口凝汽式汽輪機所能發(fā)出 的最大功率提高單機功率措施：1）提高新蒸汽參數(shù)2）采用高強度、低質量密度的合金材料3）采用多排汽口4）采用低轉速5）提高機組的相對內效率

19、6）采用給水回熱循環(huán)7）采用中間再熱循環(huán)在核電站汽輪機中，因為新蒸汽的體積流量很大，為了解決末級排氣的困難， 采用半速汽輪機。26 多級汽輪機的軸向推力是如何形成的，如何計算，如何平衡？答：軸向推力形成：對于軸流式汽輪機，在蒸汽沿軸向從高壓端向低壓端流動做 功時，蒸汽壓差作用在轉子凸出部件（葉片，葉輪等）兩側引起從高壓端指向低 壓端的軸向力，這個力稱為轉子的軸向推力。對于多級汽輪機，軸向推力就是各 級軸向力的疊加。計算：（1）蒸汽作用于動葉片上的軸向推力FziFz1dbl bm pop2蒸汽作用于葉輪輪面上的軸向推力Fz2Fz24 db lb 2 d2pdP2 蒸汽作用于主軸凸肩上的軸向推力F

20、z3Fz34 di2d2 p(4) 汽輪機某一級的軸向推力 Fz'IFz Fz1 Fz2 Fz3( 1) 整個汽輪機轉子上的軸向推力等于各級軸向推力的總和 FzFzFz'平衡方法：1) 平衡活塞法2) 轉子設計成轉鼓式3) 葉輪上開平衡孔4) 氣缸對稱布置5) 采用推力軸承27. 簡述凝汽設備的組成及作用； 凝汽式汽輪機的排汽冷凝方式有那幾種， 各有 何特點？答：組成：1) 凝汽器 是凝汽系統(tǒng)的主要部件 作用是將低壓缸來的乏汽凝結， 并在汽輪機 末級排汽口建立真空2) 抽氣設備 作用是正常運行時抽出凝汽器中的不凝結氣體，維持真空度，在 機組啟動時抽出凝汽器汽輪機和管路中的空氣。

21、3) 循環(huán)水泵 作用是作為循環(huán)水的驅動力來源4) 凝結水泵 作用是抽出凝汽器中的凝結水并送往低加和除氧器冷凝方式：1) 水冷(直流供水 循環(huán)供水)直流供水用水量大，水來自天然水源，循環(huán) 供水需要冷卻塔，用水量小。2) 空冷(直接空冷 間接空冷) 直接空冷不需要水等中間冷卻介質傳熱溫差 大，可獲得較低排汽壓力， 但是體積龐大且易泄漏， 同時一般要采用強制 通風，增加了用電量和噪聲。28. 水冷表面式凝汽器的凝結壓力用何理論表達式表達？影響凝汽器壓力的主 要因素有那些，如何影響？凝汽器的主要特性指標有那些？多壓凝汽器的凝結溫 度用何式表示？什么是凝汽器的熱力特性曲線？答：表達式：影響凝汽器壓力的主

22、要因素：1)冷卻水進口溫度twi,在其他條件不變的情況下，冷卻水進口溫度 twi越低， 凝汽器壓力越低，凝汽器的真空度越低。2） 冷卻水溫升t ,冷卻水溫升t減小，凝汽器壓力降低3） 凝汽器傳熱端差t，傳熱端差t升高，凝汽器內溫度ts增大，凝汽器壓pc 降低，真空降低。室的冷卻水溫升為雙壓凝汽器各主要特性指標：凝汽器傳熱端差 t，冷卻倍率m 多壓凝汽器的凝結溫度用何式表示：以雙壓凝汽器為例, 經(jīng)過t1 t2hchc4.187 嚴DC24.187 2m雙壓那個七七兩汽室的平均傳熱端差分別為t tlt1M Ac2 4.187Dwek1AC2 4.187 Dw12 e兩汽室蒸汽凝結溫度分別為t2t

23、kAC2 4.187 Dwet2k2Ac2 4.187 Dw12 e1雙壓蒸汽凝結室的平均凝結溫度溫度為tsi t1t1t1. 1tits2(tW1t1)t2(t 1)1 2 2w1t2凝汽器的熱力特性曲線：就是凝汽器的壓力，真空，排氣壓力循環(huán)水量流量，溫 度，壓力之間的關系曲線。29. 什么汽輪機的變工況及變工況特性，引起汽輪機運行工況變化的原因有那 些？對變工況前后的G-P關系研究有那些重要結論，這些結論有何用途？ 答：汽輪機的變工況：由于各種因素影響，運行參數(shù)偏離設計值的工況 變工況特性：變工況運行時汽輪機的特性 引起汽輪機運行工況變化的原因：1）外擾：外部需求變化。2） 內擾：初終參數(shù)

24、變化 通流部分結構變化（結垢磨損等） 進汽調節(jié)方式變化 熱 力系統(tǒng)熱力系統(tǒng)運行方式變化對變工況前后的 GP 關系研究重要結論及用途：弗留格爾公式 用途：1） 監(jiān)視汽輪機通流部分運行是否正常2） 推算出不同功率（流量）時各級的壓差和比焓降，從而計算出相應的功率速 比效率及零部件的受力情況 30當汽輪機進汽量增大時， 凝汽式汽輪機各非調節(jié)級的中間級和末級的級前后 壓差如何變化；調整抽汽式汽輪機調整抽汽口前一級的級前后壓差如何變化？ 答：當汽輪機進氣量增大時， 凝氣式汽輪機非調節(jié)級的各中間級前后壓力比不變， 即各中間級焓降不變， 或者變化不大。 末級前后壓差增大。（調整抽氣式的同理）31. 當汽輪機

25、進汽量變化時，凝汽式汽輪機非調節(jié)級的各中間級和末級的比焓 降如何變化；背壓式汽輪機非調節(jié)級的各中間級和末級的比焓降如何變化？ 答：凝汽式汽輪機非調節(jié)級各中間級在汽輪機進汽量變化時， 比焓降不變； 背壓 式汽輪機中間級當流量減小時， 級的比焓降減小， 當流量增大時， 級的比焓降增 大；末級當流量增大時，比焓降減小，當流量減小時，比焓降增大。32. 汽輪機各級的比焓降或速比變化時其反動度如何變化，沖動級與反動級相 比其變化有何不同？ 當工況變動級的理想比焓降減?。ɑ蛩俣缺仍龃螅r，級的反動度增大；相反， 工況變動級的理想比焓降增大時， 則級的反動度減小。 另外， 原設計反動度小的 級，比焓降變化較

26、大，原設計反動度大的級，比焓降變化較小。速度比變化引起 的反動度變化主要發(fā)生在反動度不大的沖動級。33. 噴嘴調節(jié)汽輪機流量變化時其經(jīng)濟性和安全性如何變化，有何注意事項 ? 答：噴嘴調節(jié)的凝氣式汽輪機，在工況變動引起流量變化，比焓降變化主要 發(fā)生在調節(jié)級和末級， 個中間級的比焓降幾乎不變， 由于個中間級的速度比不變， 則級的效率不變。而調節(jié)級與末級的比焓降變化了，其速度偏離了最佳速度比， 級的內效率降低，從而導致整個機組的經(jīng)濟性降低。另一方面， 在工況變動引起流量變化時， 噴嘴調節(jié)的凝氣式汽輪機調節(jié)級和末級 除比焓降的變化以外， 其手里情況也要發(fā)生變化。 當流量減少時， 調節(jié)級前的壓 力為新蒸

27、氣壓力， 而級后壓力降低， 級的比焓降增加， 調節(jié)級動靜葉片收到的氣 流力增加。相反，當流量增加時，末級級前壓力升高，末級級后壓力受凝氣器控 制幾乎不變，則級的比焓降增加。末級動靜葉片收到的氣流力增加，因此，在工況變化時，必須對調節(jié)級和末級動靜葉片收到的受流力進行進行認真的核算，以保證機組的安全性。34. 什么是滑參數(shù)運行與定參數(shù)運行，各有何特點？什么是噴嘴調節(jié)和節(jié)流調 節(jié)，各有何特點？噴嘴調節(jié)汽輪機流量變化時，級后壓力和級的比焓降如何變 化？答：滑參數(shù)與定參數(shù)，一般是指開停機或升降負荷過程中的一種運行方式。 定參數(shù)運行，是指保持汽壓不變的運行方式。主要通過汽機調門來實現(xiàn)汽壓的相 對穩(wěn)定，隨著

28、鍋爐燃燒的調整，汽溫上升或下降到某一溫度時， 再通過調整汽機 調門開度來調整汽壓，定參數(shù)階段，汽壓的變化是階段性的，變化之后維持一定 時間。定參數(shù)運行時汽機的噴嘴節(jié)流損失相對較大。 滑參數(shù)運行，主要是指汽溫、 汽壓隨著機組負荷變化而變化的運行方式。滑參數(shù)運行時，汽機主汽門和調門一 般保持全開，汽溫、汽壓隨鍋爐燃燒工況而變化，主要通過燃料兩、風量、燃燒 器擺角等調節(jié)汽溫、汽壓。節(jié)流調節(jié)和噴嘴調節(jié)對應的是“單閥”控制 （節(jié)流調節(jié)全周進汽）和“順序 閥”控制（噴嘴調節(jié)部分進汽）方式，即在外負荷變化時，通過改變調節(jié)閥的開 度，使進汽量變化，改變機組的功率，與外負荷的變化相適應。采用噴嘴調節(jié)的汽輪機，在

29、外負荷變化時，各調節(jié)閥按循序逐個開啟或關閉。 由于在部分負荷下，幾個調節(jié)閥中只有一個或兩個調節(jié)閥未全開，因此在相同的部分負荷下，汽輪機的進汽節(jié)流損失較小，其內效率的變化也較小。從經(jīng)濟性的 角度，當機組負荷經(jīng)常變動時，這種調節(jié)方式較為合理。汽輪機采用節(jié)流調節(jié)，在部分負荷下，所有的調節(jié)閥均關小，進汽節(jié)流損 失較大，在相同的部分負荷下，其內效率相應較低，因此這種調節(jié)方式僅適應于 帶基本負荷的汽輪機。另外，許多采用節(jié)流調節(jié)的汽輪機沒有調節(jié)級， 在工況變 化時，高、中壓級的溫度變化較小，故啟動升速和低負荷時對零件加熱均勻。當 然，目前的機組一般在啟停階段或新機組投運時都考慮采用節(jié)流（單閥）全周進汽調節(jié)，

30、其目的也是為了對金屬零部件加熱或冷卻均勻，減少熱應力的產(chǎn)生。噴嘴調節(jié)汽輪機調節(jié)級的焓降是隨汽輪機的流量變化而變化的，流量增加時，部分開啟汽閥所控的噴嘴焓降增大，全開汽閥所控制的噴嘴焓降減少，而節(jié)流調節(jié) 汽輪機，在工況變動時，因第一級流通面積不隨進汽量的改變而變化， 因而其變 工況特性和中間級完全相同，既第一級級前壓力與流量成正比，焓降，反動度， 速比和效率等在變工況時近于保持不變，只有最末級的焓降隨著工況的變化而發(fā) 生改變35. 理解并畫出噴嘴調節(jié)汽輪機調節(jié)級的 G- P° Pcr P2關系曲線；說明調節(jié)級 動葉的危險受力工況在那個工況點？答：AP最危險工況點在第一節(jié)調節(jié)閥全開而第二

31、調節(jié)閥即將開啟之前，即是圖中的 占八、各級噴嘴組流量與總流量的關系曲線36. 當進汽量變化時節(jié)流調節(jié)和噴嘴調節(jié)凝汽式汽輪機的軸向推力如何變化； 動式汽輪機的軸向推力如何變化？答：凝氣式汽輪機：節(jié)流配氣方式時，汽輪機的軸向力隨負荷增加而增加， 在最大負荷時，軸向力達到最大值。噴嘴調節(jié)時，除調節(jié)級外，其余各級的軸向 力的變化規(guī)律與節(jié)流調節(jié)方式相同，噴嘴調節(jié)凝氣式汽輪機的最大軸向力在最大 負荷工況。反動式汽輪機：反動式汽輪機由于各級的涉及反動度大，在變工況時，即使 的的比焓降變化大，反動度變化卻小，故反動級的軸向力與級壓差成正比的變化, 最大軸向力在最大負荷工況下。37. 凝汽式汽輪機的汽耗特性方程

32、是何形式，什么是凝汽式汽輪機的工況圖？3600 答：氣耗特性方程為：D0 dl巳Dn1，dl為微增率，dl = VH r1 th gDn13600VH ；i thVPm工況圖：汽輪發(fā)電機組的功率與汽耗量間的關系曲線稱為汽輪發(fā)電機組的工況 圖，也稱汽耗線。1. 節(jié)流配汽凝汽式汽輪機工況圖:空載汽耗量：3%- 10%機組容量越大，空載汽耗量越小。汽耗微增率：每增加單位功率所需增加的汽耗量。1噴嘴配汽凝汽式汽輪機工況圖:38. 影響中間再熱凝汽式汽輪機功率的初終參數(shù)是指那幾個參數(shù)？如何確定這些 參數(shù)變化時汽輪機功率的變化量，有何意義？寫出主蒸汽壓力變化時引起的功率 變化量的偏微分表達式。答：一、初壓

33、變化對功率的影響（初溫、背壓不變）流量保持不變流量不變，則要改變調節(jié)閥的開度，可采用噴嘴調節(jié)和節(jié)流調節(jié)方法。節(jié)流調節(jié)：G不變，則第一級前壓力不變， H不變，P不變，只是閥門開度改 變，節(jié)流損失改變。噴嘴調節(jié)：初壓變化，改變最后一個調節(jié)閥開度。若忽略最后一個調節(jié)閥的節(jié)流損失，則360oPoVok 1P2k _P2PoPo對于中間再熱機組，初壓的改變只影響高壓缸的理想焓降，對汽輪機的功率的影 響較小初溫變化對功率的影響（初壓、背壓不變）初溫變化一功率變化一蒸汽在鍋爐內吸熱量變化一初焓變化初溫變化一功率變化一蒸汽在鍋爐內吸熱量變化一初焓變化。假設：蒸汽在鍋爐中吸收的總熱量 Q D（h° h

34、fw）不變，則:D Ht i QHt i36003600 h0變化情況與末級汽流是否達c2 XmX背壓變化對功率的影響（初壓、初溫不變） 凝汽設備變化一背壓變化一汽輪機內功率變化。 到臨界有關。背壓改變前：P G HVPPiP G (VHt)；i V( hc2)Xm39. 超臨界壓力汽輪機在結構設計上有那些技術特點 ？答：（一）高性能材料：超臨界壓力汽輪機在高溫部分普遍采用了含 W.Nb.V.N.Co.b 等元素。（二）冷卻技術：對高中壓合缸的機組，可以將高壓調節(jié)級后的蒸汽通過平衡活 塞漏氣冷卻通道引入到中壓部分，冷卻轉子的表面。（三）高壓部件設計：1高壓汽缸：汽缸法蘭更厚，螺栓更粗，采用圓筒

35、形汽缸結構。2高壓進氣閥門：將低參數(shù)的蒸汽引入內外閥殼夾層。3雙流調節(jié)級。（四）固粒腐蝕防護：采用直流鍋爐，減少了固粒腐蝕。（五）氣流激振預防：科學設計，優(yōu)化轉子設計與分布，合理的開啟順序，提高 制造質量。（六）末級優(yōu)化：采用先進的末級長葉片設計提高效率與可靠性。40. 熱電聯(lián)產(chǎn)汽輪機有哪幾種型式？熱電聯(lián)產(chǎn)的原則是什么？熱電聯(lián)產(chǎn)的主要經(jīng) 濟指標有那兩個，如何計算，其限額值各為多少？什么是一次調整抽汽汽輪機的 工況圖，如何使用工況圖？畫出一次調整抽汽汽輪機的工況圖。答：兩種形式，背壓式與調節(jié)抽氣式汽輪機。原則是將燃料的化學能轉變?yōu)?高品位的熱能來發(fā)電，同時將已在汽輪機做功后的低品位熱能用于對外供

36、熱， 提 高熱利用率，節(jié)約能源。經(jīng)濟指標為熱電比和熱化發(fā)電率， 其中熱電比為供熱量Q/供電量Pel，熱化發(fā)電率w為熱化發(fā)電率Ph/供熱量Q熱電比的額限值為40% 熱化發(fā)電率的值在1000Kwh/GJ左右。一次調節(jié)抽氣式汽輪機的進汽量，調節(jié)抽 氣量和功率三者之間，在各種運行工況下的關系曲線成為一次調節(jié)抽氣式汽輪機 的工況圖。根據(jù)機組抽汽量與低壓缸流量的值可以找出凝氣工況線、背壓工況線、 等抽汽量工況線、等凝氣工況線等線，然后查出相應值。41. 壓水堆核電機組由那兩個回路組成，各有那些主要設備？兩個回路的工質各 有何特點，工質參數(shù)各為多少？畫出常規(guī)火電再熱汽輪機及壓水堆核電汽輪機的 hs圖，標出各

37、點參數(shù)。答：一回路核島，主要包括蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、核反應堆、循環(huán)水泵; 回路常規(guī)島，主要包括汽輪機、凝汽器、上水泵。回路工質為純凈的普通水, 回路工質有輻射性，二回路工質沒有輻射性；一回路工質壓力一般為 6.71MPa,x=0.783;再熱工質溫度為265攝氏度,乏汽壓力為7.5.42. 壓水堆核電汽輪機有那些特點，簡述大亞灣壓水堆核電汽輪機的結構組成。答：.答：A.蒸汽初參數(shù)低，理想比焓降小，汽輪機進排氣尺寸大，低壓缸大；B.多數(shù)級工作在濕蒸汽區(qū)；C.高低壓缸之間需要裝汽水分離再熱器；D.汽機多為半轉速機；E.為避免汽輪機甩負荷超速，其進汽部件結構緊湊，盡量縮短連 接管道，或在低壓缸進口安

38、裝截止閥。大亞灣壓水堆核電汽輪機結構：汽輪機本體由轉動部分和固定部分組成， 轉動部 分包括動葉柵、葉輪、主軸、聯(lián)軸器等，固定部分包括氣缸、蒸氣室、噴嘴室、 隔板、汽封等組成。43汽輪機動葉片工作時受到那作用些力，對葉片強度有何影響？答：汽輪機工作時的應力有以下幾種：1、離心力引起的拉升應力。2、離心力、汽流力和葉片振動引起的彎曲應力3、離心力、汽流力和葉片振動引起的彎曲應力4、不均勻受熱引起的熱應力在應力的持續(xù)作用下，葉片的連接部位可能會產(chǎn)生應力松弛， 若應力是一個交變 應力，則可能會引起葉片的疲勞，這均會造成葉片強度下降。對于拉升應力，應該對葉片進行抗拉強度計算， 對受到的彎曲應力，應對動葉

39、進 行相應的剛度計算。而熱應力一般則用一個系數(shù)整合在上述計算中。在校核動葉 強度時，應該注意選擇葉片最危工況進行校核。44,激振力分為兩種：答：第一類激振力-低頻激振力：是由于汽輪機級輪周上某處氣流的方向或 大小異常，葉片每經(jīng)過此處受到的干擾力。第二類激振力-高頻激振力：是由于噴嘴靜葉出口邊緣有一定的厚度，使進入 動葉的氣流沿圓周作用力不均勻，葉片每經(jīng)過一噴嘴出口邊時氣流作用力要變化 一次。f 1f 一 a n第一類激振力頻率：T ，其中a為有a個均勻分布的加強筋。第二類激振力頻率：e De 上 1 z.n''乙T/ Dn , f-Znn,Zn一ZnZnnT ee，其中e為部分

40、進氣度,IZn為噴嘴數(shù)，Zn為假想噴嘴數(shù)。葉片振動的形式有：1,單個葉片（自由葉片）的振動：切向振動，軸向振動， 扭轉振動2,葉片組的振型：切向振動，軸向振動及軸向扭轉振動，扭轉振動45.什么是葉片共振，等截面自由葉片的 A型自振頻率由何式確定，影響葉片自 振頻率的因素有那些。危害較大的葉片共振形式是那三種？答：葉片是一個彈性體，若在外力作用下迫使其離開原平衡位置，當外力除 去時，葉片將在原平衡位置兩側做往復自由振動，其振動頻率為葉片的自振頻率。 當外力為簡諧激振力時，若沒有阻尼且激振頻率等于或接近葉片自振頻率時，發(fā)生葉片共振。當葉片的自振頻率等于或接近擾動力頻率的整數(shù)倍是， 也可能發(fā)生 共振

41、。2 f旦倶等截面自由葉片的A型自振頻率2 m1 影響自振頻率的因素有：1工作溫度；2葉根牢固性 危害最大的葉片共振形式是：軸向振動，扭轉振動，切向振動46寫出葉片振動強度的安全準則式；什么是葉片的安全倍率，如何計算，要作 那些修正？許用安全倍率是如何得到的？什么是葉片的共振倍率 ？答：葉片破壞的主要原因是振動疲勞，即與交變動應力所破壞：maxm為靜應力,max為最大應力,min為最小應力。安全準則式為:kkdkskqkskus,bAb式中：k1介質腐蝕修正系數(shù)，k2表面質量修正系數(shù)，kd尺寸系數(shù)，s,b彎應力,k3應力集中系數(shù)，k4通道修正系數(shù),ku成組影響系數(shù)，k5流場不均勻系數(shù),耐振強度

42、。安全倍率:式指一個特定的數(shù)值，它能保證葉片在共振條件下安全運行。*s,bns定義:在確定安全倍率時，應當考慮影響材料耐振強度及彎應力大小的各種因素， 要做 修正有：介質腐蝕修正系數(shù)，表面質量修正系數(shù)，尺寸系數(shù)，應力集中系數(shù)，通 道修正系數(shù)，成組影響系數(shù)，流場不均勻系數(shù)修正。A°為許用安全倍率，可以分為三種情況計算:1）第一種不調頻葉片的許用安全倍率： 允許在切向 A型與低頻激振力kn共振F工作的葉片k234567!詞未找到引用源110.07.86.25.04.4891011121320>204.14.03.93.83.73.532） 第二種不調頻葉片的許用安全倍率：小3） 第

43、三種不調頻葉片的許用安全倍率：允許在切向A0型與高頻激振力zn共振下工作的葉片，推薦全周進汽A =45,部分進汽 凡=55當激振力頻率等于或接近葉片自振頻率時將發(fā)生共振，同時當葉片的自振頻率等于或接近擾動力頻率的整數(shù)倍 k （k=1,2,3 ）時，也可能發(fā)生共振。47. 什么是葉片頻率分散度，應達到何要求？葉片的動頻率由何式確定？答：葉片頻率分散度：指的是同一級葉片中檢測出的 錯誤!未找到引用源 型振動自振頻率最高、最低值之差與平均值（或最低值）之比的百分數(shù)。 制造標準要求：頻率分散度小于 8%。動頻率錯誤!未找到引用源。：錯誤!未找到引用源48. 什么是調頻葉片和不調頻葉片，寫出三種不調頻葉

44、片的定義及安全準則，寫 出兩種調頻葉片的定義及安全準則。當葉片的自振頻率靠近激振力頻率，葉片強度又不能滿足不調頻葉片的安全要求 時，應對葉片進行調頻，采取必要的措施改變葉片的自振頻率，避開共振的可能， 這種葉片稱為調頻葉片。若葉片強度足夠，在共振條件下仍能正常工作。在這種情況下，無需將葉片的自 振頻率與激振頻率調開以避免共振，這種葉片稱為不調頻葉片。第一種不調頻葉片：允許在切向A0型與低頻激振力kn共振下工作的葉片。安全準則，Ab 人第二種不調頻葉片：允許切向B0型與高頻激振為zn共振的葉片。安全準則，Ab A，許用安全倍率A 10。第三種不調頻葉片：允許在切向A0型與高頻激振力為zn共振下工

45、作的葉片。安 全準則，Ab 人。全周進汽級 人=45,部分進汽級 氏=55對于調頻葉片，要調整葉片的自振頻率，使其與其整倍數(shù)避開一個安全距離， 同 時還必須滿足許用安全倍率 A3的要求。第一種調頻葉片，對切向 A0型振動，將自振頻率與低頻激振力頻率（kn）調開 的葉片（組）（其中k 6）。葉片的動頻率應滿足以下要求fd1k 1 n17.5Hzkn2fd2 7.5Hz第二種調頻葉片，對切向B0型振動調開頻率以避開高頻激振力zn）頻率的葉片組，其調頻要求zn時fs1 znzn100%15%當 fs1 znznfs2100%12%zn49. 畫出第一類調頻葉片A0型振動的坎貝爾圖，標出其共振避開范圍

46、。50. 什么是轉子的臨界轉速，什么是剛性轉子和撓性轉子；寫出單輪盤轉子的臨 界轉速表達式。答：汽輪發(fā)電機組在啟動和升速過程中，當升到某一定轉速時，轉子將發(fā)生 較大振動；待轉速升高離開此轉速后，轉子的振動隨即明顯減小。這種轉子發(fā)生 較大振動時對應的轉速稱為轉子的臨界轉速。汽輪發(fā)電機組的工作轉速低于第一階臨界轉速的轉子稱為剛性轉子。汽輪發(fā)電機組的工作轉速高于第一階臨界轉速的轉子稱為撓性轉子W單輪盤轉子的臨界轉速：51. 寫出汽輪發(fā)電機轉子運動方程，為何發(fā)電機負荷變化時會引起轉速變化？dwJMst Mem M f答：dt發(fā)電機負荷變化時，蒸汽驅動力矩 Mst變化，上述三個力矩失去平衡，轉 子在不平

47、衡力矩作用下，轉速發(fā)生變化。52汽輪機控制系統(tǒng)經(jīng)歷了那三代發(fā)展？畫出汽輪機調節(jié)保護系統(tǒng) 答：第一代：機械液壓型第二代：功率電流調節(jié)第三代：DEH53. 什么是汽輪機調節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性，它由那些特性合成？什么是調節(jié)系統(tǒng)的 四象限圖？靜態(tài)特性指標有那幾個，數(shù)值是多少？寫出因遲緩率引起的機組負晃 動值的表達式。答：汽輪機調節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性指額定參數(shù)工況下汽輪機的功率與轉速之間 的對應關系。它由第二象限的轉速感受機構特性、 第三象限的中間傳動放大環(huán)節(jié)的傳遞特性和第四象限的配汽機構特性合成。以上四個特性構成了調節(jié)系統(tǒng)的四 象限圖。靜態(tài)特性指標：轉速 n、調速器滑塊位移 z、油動機活塞的行程 m、機組的電

48、功率輸出P。其中n 150r/min ； z fn n ， fn為轉速感受傳遞系數(shù);m fm z，fm為中間傳動放大環(huán)節(jié)傳遞系數(shù); 傳遞系數(shù)。P因遲緩率引起的機組負晃動值的表達式：Rm，fp為配汽特性nonoP -Po54. 什么是一次調頻和二次調頻？寫出一次調頻的負荷調節(jié)量表達式。答：一次調頻：并網(wǎng)運行的機組當電網(wǎng)周波變化時，按自己的n-p特性，自動改變氣門開度，調節(jié)進氣量，從而調節(jié)電網(wǎng)周波。二次調頻：在電網(wǎng)周波一定的情況下，通過給定裝置(就地或遠操)，平移 n-p 特性，人為改變氣門開度。一次調頻的負荷調節(jié)量表達式：PP丄P n其中.nonn0nl55. 什么是汽輪機調節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)特性，動

49、態(tài)特性指標有那些？影響動態(tài)特性的 因素有那兩個方面，各有哪些因素？答：汽輪機調節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性描述調節(jié)系統(tǒng)從一個穩(wěn)定狀態(tài)到另一個穩(wěn)定狀 態(tài)過程中機組轉速、油動機行程、調節(jié)氣閥開度和機組電功率輸出等參數(shù)隨時間 的變化規(guī)律，由此可研究調節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性和機組甩負荷后最高飛升轉速對 安全性的影響。影響因素：1、本體設備。T4(1)轉子時間常數(shù)T4M sto轉子的慣性越大，蒸汽的驅動力矩越小，轉子的時間常數(shù)就越大，機組甩負荷后 的最高飛升轉速就越小。(2) 中間容積時間常數(shù)T3。DoGGo中間容積V越大、蒸汽參數(shù)越高，中間容積中儲存蒸汽量和能量就越多，這部 分蒸汽在機組甩負荷時繼續(xù)進入汽輪機膨脹做功，

50、將使機組轉速進一步飛升。2、調節(jié)系統(tǒng)。(1) 調速器時間常數(shù)。調速器時間常數(shù)描述了調速器在轉速擾動時達到穩(wěn)定輸出的時間大小。其對調節(jié)系統(tǒng)的甩負荷特性影響較大，過大的調速器時間常數(shù)將使甩負荷后最高飛升轉速 增大。(2) 速度變動率3。S越大，機組在甩負荷工況下調節(jié)氣閥的關閉時間延長， 最高飛升轉速增高。另 一方面，大的S將使油動機的關閉速度遲后于轉子轉速飛升， 從而減小動態(tài)超調 量和過渡過程的振蕩次數(shù)，縮短過渡過程的調整時間。(3) 液壓伺服執(zhí)行機構時間常數(shù)T2。T2mmaxAmQmax油動機活塞直徑和行程越大，油動機的時間常數(shù)就越大，全行程關閉所需的時間 就越長。(4) 遲緩率£。其

51、對穩(wěn)定性和甩負荷動態(tài)特性均產(chǎn)生不利影響。遲緩率存在時，只有當轉速飛升 量超過遲緩值后方能使油動機動作， 使油動機表現(xiàn)出動作滯后，不僅使動態(tài)飛升 轉速增加，而且使動態(tài)偏差增大，從而過渡過程的振蕩次數(shù)增多和調整時間延長， 嚴重時可能產(chǎn)生持續(xù)震蕩。另一方面，遲緩的存在，也是調節(jié)系統(tǒng)不穩(wěn)定晃動等 動態(tài)故障的重要原因。56. 中間再熱汽輪機有那些運行特點？中間再熱汽輪機運行時高調節(jié)閥、中壓調節(jié) 閥及旁路調節(jié)閥是按何規(guī)律調控負荷的？答：中間再熱汽輪機運行特點：1、再熱器及再熱蒸汽管道容積影響運行安全，在甩負荷危急工況下，即使 高壓缸氣閥能即使完全關閉，但再熱器等容器空間中儲存的大量蒸汽仍會進入 中、低壓缸繼續(xù)膨脹做功，有可能使機組轉速超過額定轉速的 40%，嚴重危及機 組的運行安全。 因此中間再熱式汽輪機除設置高壓主汽閥和高壓調節(jié)汽閥外， 還