《汽輪機(jī)原理及運(yùn)行》思考解答題解析

1、汽輪機(jī)原理及運(yùn)行思考解答題第一章汽輪機(jī)的熱力特性思考題答案1.1.什么是汽輪機(jī)的級？汽輪機(jī)的級可分為哪幾類？各有何特點？解答：一列噴嘴葉柵和其后面相鄰的一列動葉柵構(gòu)成的基本作功單元稱為汽輪機(jī)的級，它是蒸汽進(jìn)行能 量轉(zhuǎn)換的基本單元。根據(jù)蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的特點，可將汽輪機(jī)的級分為純沖動級、反動級、帶反動度的沖動級和復(fù) 速級等幾種。各類級的特點：hbhb =0=0;Qm=0m=0(1 1)純沖動級：蒸汽只在噴嘴葉柵中進(jìn)行膨脹，而在動葉柵中蒸汽不膨脹。它僅利用沖擊力來作功。在這種級中：plpl = = p2p2;(2 2)反動級：蒸汽的膨脹一半在噴嘴中進(jìn)行，一半在動葉中進(jìn)行。它的動葉柵中不僅存在

2、沖擊力，蒸汽在 動葉中進(jìn)行膨脹還產(chǎn)生較大的反擊力作功。反動級的流動效率高于純沖動級，但作功能力較小。在這種級 中：plpl htht;Qm=0.5m=0.5。hbhb0.50.5 hnhn p2p2;(3 3 )帶反動度的沖動級：蒸汽的膨脹大部分在噴嘴葉柵中進(jìn)行，只有一小部分在動葉柵中進(jìn)行。這種級兼 有沖動級和反動級的特征，它的流動效率高于純沖動級，作功能力高于反動級。在這種級中：plpl hnhn hbhb 00;Qm=0.05m=0.05 0.350.35。(4 4)復(fù)速級：復(fù)速級有兩列動葉，現(xiàn)代的復(fù)速級都帶有一定的反動度，即蒸汽除了在噴嘴中進(jìn)行膨脹外，在兩列動葉和導(dǎo)葉中也進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐蛎洝?/p>

3、由于復(fù)速級采用了兩列動葉柵，其作功能力要比單 列沖動級大。2.2.說明沖擊式汽輪機(jī)級的工作原理和級內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程及特點。解答：蒸汽在汽輪機(jī)級內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換過程，是先將蒸汽的熱能在其噴嘴葉柵中轉(zhuǎn)換為蒸汽所具有的動能， 然后再將蒸汽的動能在動葉柵中轉(zhuǎn)換為軸所輸出的機(jī)械功。具有一定溫度和壓力的蒸汽先在固定不動的噴 嘴流道中進(jìn)行膨脹加速，蒸汽的壓力、溫度降低，速度增加，將蒸汽所攜帶的部分熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝膭幽堋?從噴嘴葉柵噴出的高速汽流，以一定的方向進(jìn)入裝在葉輪上的動葉柵，在動葉流道中繼續(xù)膨脹，改變汽流 速度的方向和大小，對動葉柵產(chǎn)生作用力，推動葉輪旋轉(zhuǎn)作功，通過汽輪機(jī)軸對外輸出機(jī)械功，完成動能 到機(jī)械功

4、的轉(zhuǎn)換。由上述可知，汽輪機(jī)中的能量轉(zhuǎn)換經(jīng)歷了兩個階段：第一階段是在噴嘴葉柵和動葉柵中將蒸汽所攜帶的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝哂械膭幽?，第二階段是在動葉柵中將蒸汽的動能轉(zhuǎn)變?yōu)橥苿尤~輪旋轉(zhuǎn) 機(jī)械功，通過汽輪機(jī)軸對外輸出。p2p2； 3 3 什么是沖擊原理和反擊原理？在什么情況下，動葉柵受反擊力作用？ 解答：沖擊原理：指當(dāng)運(yùn)動的流體受到物體阻礙時，對物體產(chǎn)生的沖擊力，推動物體運(yùn)動的作功原理。流 體質(zhì)量越大、受阻前后的速度矢量變化越大，則沖擊力越大，所作的機(jī)械功愈大。反擊原理：指當(dāng)原來靜 止的或運(yùn)動速度較小的氣體，在膨脹加速時所產(chǎn)生的一個與流動方向相反的作用力，稱為反擊力，推動物 體運(yùn)動的作功原理。流道前后壓

5、差越大，膨脹加速越明顯，則反擊力越大，它所作的機(jī)械功愈大。 當(dāng)動葉流道為漸縮形，且動葉流道前后存在一定的壓差時，動葉柵受反擊力作用。4 4 什么是最佳速度比？純沖動級、反動級和純沖動式復(fù)速級的最佳速度比的值是多少？ 解答：輪周速度與噴嘴出口汽流速度的比值，稱為速度比。級效率最高時，所對應(yīng)的速度比稱為最佳速度 比。純沖動級的最佳速度比約為 0.40.440.40.44；反動級的最佳速度比約為 0.650.750.650.75；純沖動式復(fù)速級的最佳速度比 約為0.210.220.210.22。5 5 汽輪機(jī)的能量損失有哪幾類？各有何特點？ 解答：汽輪機(jī)內(nèi)的能量損失可分為兩類，一類是汽輪機(jī)的內(nèi)部損失

6、，一類是汽輪機(jī)的外部損失。汽輪機(jī) 的內(nèi)部損失主要是蒸汽在其通流部分流動和進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換時， 產(chǎn)生的能量損失， 可以在焓熵圖中表示出來。 汽輪機(jī)的外部損失是由于機(jī)械摩擦及對外漏汽而形成的能量損失，無法在焓熵圖中表示。6 6 汽輪機(jī)的級內(nèi)損失一般包括哪幾項？造成這些損失的原因是什么？ 解答：汽輪機(jī)的級內(nèi)損失一般包括：噴嘴損失；動葉損失；余速損失；葉高損失；扇形損失；葉輪摩擦損 失；部分進(jìn)汽損失；漏汽損失；濕汽損失。造成這些損失的原因：（ 1 1）噴嘴損失：蒸汽在噴嘴葉柵內(nèi)流動時，汽流與流道壁面之間、汽流各部分之間存在碰撞和摩擦，產(chǎn) 生的損失。（2 2）動葉損失：因蒸汽在動葉流道內(nèi)流動時，因摩擦而產(chǎn)生

7、損失。（ 3 3）余速損失：當(dāng)蒸汽離開動葉柵時，仍具有一定的絕對速度，動葉柵的排汽帶走一部分動能，稱為余 速損失。（4 4）葉高損失：由于葉柵流道存在上下兩個端面，當(dāng)蒸汽流動時，在端面附面層內(nèi)產(chǎn)生摩擦損失，使其中 流速降低。其次在端面附面層內(nèi)，凹弧和背弧之間的壓差大于彎曲流道造成的離心力，產(chǎn)生由凹弧向背弧 的二次流動，其流動方向與主流垂直，進(jìn)一步加大附面層內(nèi)的摩擦損失。（5 5）扇形損失：汽輪機(jī)的葉柵安裝在葉輪外圓周上，為環(huán)形葉柵。當(dāng)葉片為直葉片時，其通道截面沿葉高 變化，葉片越高，變化越大。另外，由于噴嘴出口汽流切向分速的離心作用，將汽流向葉柵頂部擠壓，使 噴嘴出口蒸汽壓力沿葉高逐漸升高。而

8、按一元流動理論進(jìn)行設(shè)計時，所有參數(shù)的選取，只能保證平均直徑 截面處為最佳值，而沿葉片高度其它截面的參數(shù)，由于偏離最佳值將引起附加損失，統(tǒng)稱為扇形損失。（ 6 6）葉輪摩擦損失：葉輪在高速旋轉(zhuǎn)時，輪面與其兩側(cè)的蒸汽發(fā)生摩擦，為了克服摩擦阻力將損耗一部 分輪周功。又由于蒸汽具有粘性，緊貼著葉輪的蒸汽將隨葉輪一起轉(zhuǎn)動，并受離心力的作用產(chǎn)生向外的徑 向流動，而周圍的蒸汽將流過來填補(bǔ)產(chǎn)生的空隙，從而在葉輪的兩側(cè)形成渦流運(yùn)動。為克服摩擦阻力和渦 流所消耗的能量稱為葉輪摩擦損失。（ 7 7）部分進(jìn)汽損失：它由鼓風(fēng)損失和斥汽損失兩部分組成。在沒有布置噴嘴葉柵的弧段處，蒸汽對動葉 柵不產(chǎn)生推動力，而需動葉柵帶動

9、蒸汽旋轉(zhuǎn)，從而損耗一部分能量；另外動葉兩側(cè)面也與弧段內(nèi)的呆滯蒸 汽產(chǎn)生摩擦損失，這些損失稱為鼓風(fēng)損失。當(dāng)不進(jìn)汽的動葉流道進(jìn)入布置噴嘴葉柵的弧段時，由噴嘴葉柵 噴出的高速汽流要推動殘存在動葉流道內(nèi)的呆滯汽體，將損耗一部分動能。此外，由于葉輪高速旋轉(zhuǎn)和壓 力差的作用，在噴嘴組出口末端的軸向間隙會產(chǎn)生漏汽，而在噴嘴組出口起始端將出現(xiàn)吸汽現(xiàn)象，使間隙 中的低速蒸汽進(jìn)入動葉流道，擾亂主流，形成損失，這些損失稱為斥汽損失。（ 8 8）漏汽損失：汽輪機(jī)的級由靜止部分和轉(zhuǎn)動部分組成，動靜部分之間必須留有間隙，而在間隙的前后 存在有一定的壓差時，會產(chǎn)生漏汽，使參加作功的蒸汽量減少，造成損失，這部分能量損失稱為漏

10、汽損失。（ 9 9）濕汽損失：在濕蒸汽區(qū)工作的級，將產(chǎn)生濕汽損失。其原因是：濕蒸汽中的小水滴，因其質(zhì)量比蒸 汽的質(zhì)量大，所獲得的速度比蒸汽的速度小，故當(dāng)蒸汽帶動水滴運(yùn)動時，造成兩者之間的碰撞和摩擦，損 耗一部分蒸汽動能；在濕蒸汽進(jìn)入動葉柵時，由于水滴的運(yùn)動速度較小，在相同的圓周速度下，水滴進(jìn)入 動葉的方向角與動葉柵進(jìn)口幾何角相差很大，使水滴撞擊在動葉片的背弧上，對動葉柵產(chǎn)生制動作用，阻 止葉輪的旋轉(zhuǎn)，為克服水滴的制動作用力，將損耗一部分輪周功；當(dāng)水滴撞擊在動葉片的背弧上時，水滴 就四處飛濺，擾亂主流，進(jìn)一步加大水滴與蒸汽之間的摩擦，又損耗一部分蒸汽動能。以上這些損失稱為 濕汽損失。7 7 什么

11、是汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率？什么是級的輪周效率？影響級的輪周效率的因素有哪些？ 解答：蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的有效焓降與其在汽輪機(jī)內(nèi)的理想焓降的比值稱為汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率。 一公斤蒸汽在級內(nèi)轉(zhuǎn)換的輪周功和其參與能量轉(zhuǎn)換的理想能量之比稱為輪周效率。影響輪周效率的主要因素是速度系數(shù)和収以及余速損失系數(shù)，其中余速損失系數(shù)的變化范圍最大。余速損失的大小取決于動葉出口絕對速度。余速損失和余速損失系數(shù)最小時，級具有最高的輪周效率。8 8 什么叫余速利用？余速在什么情況下可被全部利用？ 解答：蒸汽從上一級動葉柵流出所攜帶的動能，進(jìn)入下一級參加能量轉(zhuǎn)換，稱為余速利用。如果相鄰兩級 的直徑相近，均為全周進(jìn)汽，級間無回?zé)岢槠?/p>

12、且在下一級進(jìn)口又無撞擊損失，則上一級的余速就可全部 被下一級利用，否則只能部分被利用。當(dāng)上一級的余速被利用的份額較小時，視為余速不能被利用。9 9 什么是多級汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象？由于多級汽輪機(jī)內(nèi)存在重?zé)岈F(xiàn)象，可以從損失中回收一部分可用能量，是否可以說重?zé)嵯禂?shù)愈大愈好？ 解答：蒸汽在多級汽輪機(jī)內(nèi)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換時，所有的內(nèi)部損失都因為摩擦而轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?，在絕熱條件下被 蒸汽吸收，使各級的排汽焓和排汽溫度相應(yīng)增加，下一級的熱力過程線向右偏移。此時在下一級的前后蒸 汽壓力不變的條件下，其級內(nèi)蒸汽的理想焓降相應(yīng)增加，這種現(xiàn)象稱重?zé)岈F(xiàn)象。重?zé)崾嵌嗉壠啓C(jī)所特有的現(xiàn)象。重?zé)岈F(xiàn)象實質(zhì)上是從損失中回收部分能量，而在后

13、面各級內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行能 量轉(zhuǎn)換，故其可以提高多級汽輪機(jī)的效率。因汽輪機(jī)內(nèi)部損失愈大、級數(shù)愈多，重?zé)嵯禂?shù)愈大，故不能說 重?zé)嵯禂?shù)愈大愈好。10.10. 漸縮噴嘴和縮放噴嘴的變工況特性有何差別？ 解答：縮放噴嘴與漸縮噴嘴的本質(zhì)區(qū)別，是它的臨界截面與出口截面不同，且縮放噴嘴設(shè)計工況下背壓 低于臨界壓力、出口汽流速度大于音速，而在最小截面處理想速度等于音速?？s放噴嘴的變工況與漸縮噴 嘴的差別是：當(dāng)出口壓力大于設(shè)計工況下背壓時，在噴嘴出口截面或噴嘴漸擴(kuò)部分將產(chǎn)生沖波，速度系數(shù) 大大降低。另外，對應(yīng)臨界流量的壓力比小于臨界壓力比。11.11. 為什么可以利用研究噴嘴變工況特性的結(jié)果分析動葉柵變工況特性？ 解答

14、：動葉柵為漸縮流道，壓力比都用滯止壓力比，漸縮噴嘴蒸汽參數(shù)與流量的特性完全可適用于動葉 柵，所不同的是研究動葉柵變工況時，應(yīng)使用相對速度 w w 。12.12. 弗留蓋爾公式中各符號代表什么意義？該公式在什么條件下可以簡化，簡化為什么形式？ 解答：弗留蓋爾公式為：式中 p0p0、pzpz、T0T0、G0G0 工況變化前級組前后蒸汽壓力、級組前蒸汽絕對溫度和蒸汽流量；p01p01、pz1pz1、 T01T01、G01G01 工況變化后級組前后蒸汽壓力、級組前蒸汽絕對溫度和蒸汽流量。當(dāng) pz0.1p0pz Qs s I I _則( (ntsts I I ( (ntntn , ,若 Q Q 0 0

15、Qs s I I _則( (ntsts s s I I ( (ntntn。由此得出結(jié)論：滑壓運(yùn)行汽輪機(jī)在部分負(fù)荷時，相對于噴嘴調(diào)節(jié)汽輪機(jī)而言其熱經(jīng)濟(jì)性的高低取決于AQO O 和AQs s l l的相對大小。1212。什么是復(fù)合滑壓運(yùn)行？為什么要采用復(fù)合滑壓運(yùn)行？ 解答：復(fù)合滑壓運(yùn)行是滑壓和定壓相結(jié)合的一種運(yùn)行方式，即在不同的負(fù)荷區(qū)采用不同的運(yùn) 行方式，這樣可充分發(fā)揮兩種負(fù)荷調(diào)節(jié)方式的優(yōu)點，優(yōu)化出最佳的負(fù)荷調(diào)節(jié)方式。理論上，復(fù)合滑壓運(yùn)行有三種方式：第一種是低負(fù)荷時滑壓運(yùn)行，高負(fù)荷時定壓運(yùn)行；第二種是低負(fù)荷時 定壓運(yùn)行，高負(fù)荷時滑壓運(yùn)行；第三種是高負(fù)荷和低負(fù)荷區(qū)定壓運(yùn)行，中間負(fù)荷區(qū)滑壓運(yùn)行。采用最

16、多的 是第三種復(fù)合滑壓運(yùn)行方式，低負(fù)荷時，在較低壓力下定壓運(yùn)行，中間負(fù)荷時，則關(guān)閉1 12 2 個調(diào)速汽門，其余調(diào)節(jié)閥全開， 而轉(zhuǎn)入滑壓運(yùn)行， 高負(fù)荷時， 主蒸汽壓力采用額定值， 又轉(zhuǎn)而采用噴嘴調(diào)節(jié)定壓運(yùn)行。此即所謂的 “定- -滑- -定”方式。由于在高負(fù)荷區(qū)兩種運(yùn)行方式的經(jīng)濟(jì)性差別不大，特別是亞臨界機(jī)組噴嘴調(diào)節(jié)定壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性較好。另 外，高負(fù)荷區(qū)采用噴嘴調(diào)節(jié)， 降負(fù)荷時關(guān)閉一 、兩個調(diào)節(jié)閥，可使機(jī)組在中間負(fù)荷區(qū)實現(xiàn)機(jī)、 爐協(xié)調(diào)控制， 提高負(fù)荷調(diào)節(jié)能力。在低負(fù)荷區(qū)采用定壓運(yùn)行，可保證鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行。復(fù)合滑壓運(yùn)行方式既具有較 高的經(jīng)濟(jì)性，又具有較強(qiáng)的負(fù)荷適應(yīng)性，故應(yīng)用最廣泛。1313。機(jī)

17、組調(diào)峰有那些方式？它們各有什么特點？解答：機(jī)組調(diào)峰的方式主要有以下四種：變負(fù)荷運(yùn)行方式；兩班制啟停方式，又簡稱為兩班制方式；兩班制低速熱備用方式；兩班制調(diào)相運(yùn)行方式，又稱為電動機(jī)方式。 它們的特點分別是：汽輪機(jī)變負(fù)荷運(yùn)行是帶基本負(fù)荷機(jī)組參與調(diào)峰的主要運(yùn)行方式之一，機(jī)組根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷的要求改變其負(fù)荷。這種調(diào)峰方式主要要解決的問題是： 增大調(diào)峰能力 （降低鍋爐最低穩(wěn)定負(fù)荷和提高變負(fù)荷速度） ，提高機(jī)組 低負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)性。機(jī)組兩班制啟停調(diào)峰，白天正常運(yùn)行，夜間電網(wǎng)負(fù)荷低谷時停機(jī)（一般不超過8 8 小時），次日清晨再重新啟動并網(wǎng)。 這種方式的優(yōu)點是機(jī)組調(diào)負(fù)荷幅度大， 特別是在低谷時間較長時經(jīng)濟(jì)性好。 缺點

18、是啟停操作頻繁， 對設(shè)備的健康狀況影響比較大，發(fā)生故障的可能性增加，有時會影響正常的調(diào)峰。這種調(diào)峰方式需要解決 的問題是：提高機(jī)組自動化水平，在保證安全性的前提下盡可能加快啟停速度，減少啟停損失。機(jī)組兩班制低速熱備用調(diào)峰是指電網(wǎng)低谷時機(jī)組與電網(wǎng)解列后，用蒸汽推動汽輪發(fā)電機(jī)組低速旋轉(zhuǎn)，而處于熱備用狀態(tài)。這種調(diào)峰方式可以使機(jī)組在下次啟動升速時，金屬處于較高的溫度水平(與極熱態(tài)啟動相 當(dāng))，以加快升速和帶負(fù)荷的速度。 啟動時的運(yùn)行操作比兩班制啟停方式調(diào)峰要簡單得多。這種方式調(diào)峰需 要解決的問題是：要引入低壓蒸汽，保持在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。兩班制調(diào)相運(yùn)行是指調(diào)峰時停爐、停機(jī)，而發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)不解列，以電

19、動機(jī)方式帶動汽輪機(jī)以額定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。此時，發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)中汲取必要的電能，用于克服汽輪機(jī)的機(jī)械損失和摩擦損失，同時向電網(wǎng)補(bǔ)償無功功率。兩班制調(diào)相運(yùn)行方式與兩班制啟停調(diào)峰方式相比，在向正常運(yùn)行方式過渡時，具有一定的優(yōu)勢。首先，機(jī)組無須再并網(wǎng)，其次金屬溫度變化量較小，故啟動時汽輪機(jī)部件的金屬溫度水平比較高，接近于極熱態(tài)啟動的水平，可以很快過渡到正常帶負(fù)荷運(yùn)行方式。同時，發(fā)電機(jī)改為電動機(jī)方式運(yùn)行，可以調(diào)節(jié) 電網(wǎng)無功分量。這種方式調(diào)峰需要解決的問題是：由于高速旋轉(zhuǎn)摩擦鼓風(fēng)損失產(chǎn)生的熱量必須帶走，否則有可能導(dǎo)致通流 部分過熱，因此必須依據(jù)汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)和熱力系統(tǒng)正確地組織冷卻汽流，對通流部分實施冷卻。1414什

20、么是微增熱耗率？它與熱耗率有那些區(qū)別和聯(lián)系，它們各適用于什么場合？解答：微增熱耗率是指機(jī)組功率變化時熱耗量的變化率，即：rqrq=limlim ( (AQ/ /AP) ) = = dQ/dPdQ/dP(kJkJ/kW?hkW?h)熱耗率則是指機(jī)組生產(chǎn)單位功率電能所耗熱量，即： q=Qn/Pq=Qn/P。這兩個指標(biāo)都與熱耗曲線 Q=fQ=f ( P P)有關(guān)，某一工況的微增熱耗率是熱耗曲線在該工況點的斜率，而此時的熱耗率是熱耗曲線在該工況點的比值。熱耗率是一個綜合性的熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，其熱耗量 Q Q 由兩部分組成：一是用于生產(chǎn)電能的有效熱耗量 QiQi ； 另一部分與空載熱耗量 Qn(Qn(維持機(jī)

21、組空轉(zhuǎn)的熱耗量) )，與負(fù)荷無關(guān)。生產(chǎn)電能的有效熱耗率 ri=ri= Qi/Qi/ P P。而微 增熱耗率 rqrq 與空載熱耗量 QnQn 無關(guān)， 只與有效熱耗量 QiQi 有關(guān)。 當(dāng)熱耗曲線為直線時， 微增熱耗率與生產(chǎn)電 能的效熱耗率相等。熱耗率 q q 用于定量評價、衡量和比較機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，而微增熱耗率rqrq 則用于并列運(yùn)行的機(jī)組間負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配。1515如何考慮與計算兩班制運(yùn)行中機(jī)組啟動停機(jī)引起的煤耗增加？ 解答：機(jī)組兩班制運(yùn)行的啟停過程，一般可以分為 6 6個階段，即：機(jī)組停機(jī)降負(fù)荷過程；機(jī)組停運(yùn)持續(xù)過 程和準(zhǔn)備啟動過程；從鍋爐點火到汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)升速直至并網(wǎng)的過程；機(jī)組由并網(wǎng)到滿負(fù)

22、荷過程；機(jī)組運(yùn)行 工況趨于穩(wěn)定的過程等。兩班制運(yùn)行的機(jī)組啟動、停機(jī)引起的煤耗增加值，是這 6 6個階段煤耗增加值的總 和。機(jī)組啟停過程中各階段的燃料損失分別按如下方法進(jìn)行計算： 機(jī)組停機(jī)降負(fù)荷過程：從機(jī)組開始降負(fù)荷到與電網(wǎng)解列。該過程的燃料損失是由于機(jī)組偏離額定工況造成 的， 但此時設(shè)備要向蒸汽釋放一定的蓄熱， 基本上可以補(bǔ)償這部分損失；而且該過程一般只有3040min3040min ，因此這部分損失可以忽略不計。機(jī)組停運(yùn)和啟動準(zhǔn)備過程： 從機(jī)組解列到再次并入電網(wǎng)。此期間內(nèi)有部分耗電、 耗汽的輔助設(shè)備仍在運(yùn)行， 如盤車裝置、油泵、疏水泵等，另外還包括在鍋爐點火之前，要投入除氧器、啟動給水泵、抽

23、真空設(shè)備等 輔機(jī)。它們所耗電能、熱能全部為損失，應(yīng)統(tǒng)計計算。鍋爐點火至機(jī)組并網(wǎng)過程：從鍋爐點火，汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、升速，直至并網(wǎng)。此過程無功率輸出，所消耗的能 量全部是損失，約占有整個啟停過程損失的 60%60%。在機(jī)組由并網(wǎng)到滿負(fù)荷過程中，由于蒸汽參數(shù)和機(jī)組功率偏離額定值，效率低于設(shè)計工況，造成損失?？?將整個升負(fù)荷過程的熱耗率曲線離散成若干個線性變化段，分段按熱耗率的增量和該段持續(xù)的時間計算其 燃料損失。運(yùn)行工況趨于穩(wěn)定過程中，機(jī)組剛剛達(dá)到滿負(fù)荷，各個部件金屬內(nèi)部的溫度分布還沒有達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，需 要消耗一定的熱能進(jìn)行加熱，一直到熱穩(wěn)定狀態(tài)。這段時間的熱損失為機(jī)組在該過程的煤耗率與機(jī)組穩(wěn)定 運(yùn)行時

24、的煤耗率之差與這段時間的發(fā)電量的乘積。各階段的燃料損失值確定后，將其相加即得到機(jī)組整個啟動、停機(jī)階段的煤耗增加值。 16.16.機(jī)組間負(fù)荷分配的目的是什么？母管制汽輪發(fā)電機(jī)組和中間再熱機(jī)組負(fù)荷分配的原則有何差別？ 解答：并列運(yùn)行機(jī)組間進(jìn)行負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配的條件是全廠機(jī)組負(fù)荷沒有帶滿，其目的是在滿足電網(wǎng)需求和保 證設(shè)備安全的前提下，將電網(wǎng)給定的全廠負(fù)荷，最經(jīng)濟(jì)的分配給各臺機(jī)組，使得總的能量消耗最少，以取 得全廠和整個電力系統(tǒng)的最大經(jīng)濟(jì)效益。由于汽輪機(jī)的動力特性可簡化為連續(xù)的折線，故母管制汽輪發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配是按其微增汽耗率的 大小，從小到大地依次進(jìn)行分配，使得總能耗為最小。而中間再熱式機(jī)組（包

25、括鍋爐在內(nèi)）是以單元制方式運(yùn)行。單元機(jī)組的動力特性是連續(xù)向上凹的曲線，應(yīng) 按各機(jī)組的微增煤耗率相等的原則進(jìn)行其負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配，即當(dāng)總負(fù)荷一定時，各單元機(jī)組所分配的負(fù)荷使 其微增煤耗率相等時，總能耗達(dá)到最小。第四章 汽輪機(jī)的安全運(yùn)行思考題解答1 1 何謂材料的屈服極限、持久極限、蠕變極限和疲勞極限。 解答：材料的屈服極限：金屬材料在受力較大時，可能產(chǎn)生塑性變形，稱為屈服現(xiàn)象。過大的塑性變形將 改變零件的形狀， 影響零件正常工作。 材料試件受恒定拉力作用， 卸載后產(chǎn)生 0.2%0.2%的殘余塑性變形 （應(yīng)變）， 試件受的拉應(yīng)力值，稱為材料的屈服極限。材料的持久極限：金屬材料在一定的溫度和拉力持續(xù)作用

26、下，會發(fā)生斷裂。溫度愈高、應(yīng)力愈大，其斷裂 前的承力時間愈短。材料試件在一定溫度下受恒定拉力作用，持續(xù) 105105 小時斷裂，此時試件的初始應(yīng)力稱 為材料的持久極限。材料的蠕變極限：金屬材料在高溫條件下（碳素鋼在溫度超過 300300350350C，合金鋼在溫度超過 350350400400C）,受恒定拉力持續(xù)作用，即使應(yīng)力小于屈服極限，也會產(chǎn)生緩慢的塑性變形，這種現(xiàn)象稱為高溫蠕變。工程 上將材料試件在一定溫度下， 受恒拉力作用 105105 小時，試件產(chǎn)生 1%1%塑性變形的初始應(yīng)力， 定義為蠕變極限。（4 4）材料的疲勞極限：金屬在交變應(yīng)力（應(yīng)力循環(huán)變化）作用下，會產(chǎn)生裂紋，這種現(xiàn)象稱為

27、機(jī)械疲勞， 簡稱疲勞。其裂紋的出現(xiàn)與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)和應(yīng)力變化幅值的大小有關(guān)；應(yīng)力變化幅值愈大，其產(chǎn)生裂紋所 經(jīng)歷的循環(huán)次數(shù)愈少。工程上定義材料試件經(jīng)歷 107107 次應(yīng)力循環(huán)才斷裂的應(yīng)力變化幅值為材料的疲勞極限。 2 2 零件安全的強(qiáng)度準(zhǔn)則是什么？材料的許用應(yīng)力如何確定？各種應(yīng)力狀態(tài)的零件，其最大應(yīng)力如何確定？解答：零件安全工作的強(qiáng)度準(zhǔn)則是：零件內(nèi)最大的合成應(yīng)力小于或等于材料的許用應(yīng)力。 材料的許用應(yīng)力是材料的強(qiáng)度極限除以安全系數(shù)，相應(yīng)有屈服許用應(yīng)力、持久許用應(yīng)力、疲勞許用應(yīng)力和 蠕變許用應(yīng)力。對于工作溫度不高、承受非交變應(yīng)力的零件，其許用應(yīng)力為屈服許用應(yīng)力與持久許用應(yīng)力 的最小值；對于在高溫

28、下工作的零件，其許用應(yīng)力為以上兩種許用應(yīng)力和蠕變許用應(yīng)力的最小值；若零件 承受交變應(yīng)力，其許用應(yīng)力為以上兩種，或三種許用應(yīng)力和疲勞許用應(yīng)力中的最小值。首先確定零件的最大應(yīng)力工況，計算該工況下零件的應(yīng)力狀態(tài)。對于受單向應(yīng)力的零件（包括單向拉伸、壓縮、擠壓、剪切，或拉彎聯(lián)合作用） ，其合成應(yīng)力為危險截面各單向應(yīng)力的代數(shù)和。對于內(nèi)部為平面應(yīng)力 狀態(tài)的零件，根據(jù)第三強(qiáng)度理論：若兩向應(yīng)力同號（拉應(yīng)力為正、壓應(yīng)力為負(fù)） ，取其中最大值作為校核應(yīng) 力；若兩向應(yīng)力異號（一為拉應(yīng)力、另一為壓應(yīng)力） ，則取兩者的代數(shù)差作為校核應(yīng)力。對于其內(nèi)部為三向 應(yīng)力狀態(tài)的零件 （ 如汽缸和轉(zhuǎn)子 ），則要根據(jù)第四強(qiáng)度理論求取其

29、等效當(dāng)量合成應(yīng)力作為校核應(yīng)力。3 3 零件安全工作的剛度準(zhǔn)則是什么？剛度不合要求有什么危害？ 解答：對于零件剛度的要求是在力的作用下產(chǎn)生的變形量不超過允許值。而受交變作用力的零件，對其剛 度的要求主要是避開共振，使其自振頻率與激振力的頻率之間有一定的差值。萬一無法避開共振，也要使 零件在振動條件下振幅不超過允許值，以保證其動應(yīng)力在允許范圍內(nèi)。零件剛度不合要求時，在力的作用下產(chǎn)生的彈性變形量可能超過允許值，改變各相關(guān)零件的相對位置，影 響其配合關(guān)系，甚至使動、靜零件之間的間隙消失，而產(chǎn)生摩擦。對于受交變作用力的零件，其振幅加大， 動應(yīng)力增加，可能大于疲勞許用應(yīng)力；若發(fā)生共振，其振幅急劇增大，不但

30、動應(yīng)力增加，而且會使動、靜 零件之間的間隙消失，而產(chǎn)生摩擦。4 4 機(jī)組運(yùn)行可靠性的指標(biāo)有哪些？這些指標(biāo)如何進(jìn)行統(tǒng)計和計算？ 解答：為了評價機(jī)組運(yùn)行的可靠性，常采用以下指標(biāo)：（1 1）可用系數(shù)：在統(tǒng)計時間段內(nèi)，機(jī)組處于可用狀態(tài)的時間所占的百分比。機(jī)組處于可用狀態(tài)的時間等于 機(jī)組實際運(yùn)行時間與停機(jī)備用時間之和。（2 2）計劃停運(yùn)系數(shù)：在統(tǒng)計時間段內(nèi)，計劃大修、小修和節(jié)假日維修的時間所占的百分比。（3 3）非計劃停運(yùn)系數(shù)： 在統(tǒng)計時間段內(nèi)， 機(jī)組因故障或事故停機(jī)維修和計劃維修工期延遲的時間之和所占 的百分比。（4 4）強(qiáng)迫停運(yùn)系數(shù)：在統(tǒng)計時間段內(nèi)，汽輪機(jī)因故障或事故被迫停機(jī)持續(xù)的時間所占的百分比。

31、（5 5）運(yùn)行系數(shù)：在統(tǒng)計時間段內(nèi)，汽輪機(jī)運(yùn)行時間所占的百分比。（6 6）強(qiáng)迫停運(yùn)率：在統(tǒng)計時間段內(nèi)，汽輪機(jī)被迫停機(jī)持續(xù)的時間占機(jī)組應(yīng)運(yùn)行時間的百分比。機(jī)組應(yīng)運(yùn)行 時間等于機(jī)組實際運(yùn)行時間與汽輪機(jī)被迫停機(jī)持續(xù)時間之和。從安全角度，汽輪機(jī)運(yùn)行的可靠性指標(biāo)主要是可用系數(shù)和強(qiáng)迫停運(yùn)系數(shù)，它們反映汽輪機(jī)設(shè)計、安裝和運(yùn) 行維護(hù)的水平?？煽啃灾笜?biāo)的計算，首先要確定統(tǒng)計時間段PHPH (一年或一個大修期)；其次統(tǒng)計在此時間段內(nèi)機(jī)組處于可用狀態(tài)的時間 AHAH ;機(jī)組實際運(yùn)行時間 SHSH ;計劃大修、小修和節(jié)假日維修的時間POHPOH ;汽輪機(jī)被迫停機(jī)持續(xù)的時間 FOHFOH ;故障或事故停機(jī)維修和計劃維修

32、工期延遲的時間UOHUOH?？捎孟禂?shù) AF=AF= (AH/PHAH/PH ) X100%X100%;計劃停運(yùn)系數(shù) POF=POF= ( POH/PHPOH/PH )X100%100% ;非計劃停運(yùn)系數(shù) UOF=UOF= ( UOH/UOH/PHPH)X100%100%;強(qiáng)迫停運(yùn)系數(shù) FOF=FOF= (FOH/PHFOH/PH )X100%100%;強(qiáng)迫停運(yùn)率 FOR=FOR= (FOH/FOH/ ( FOH+SHFOH+SH ) X100%X100% ；運(yùn) 行系數(shù) SF=SF= ( SH/PHSH/PH)X100%X100%。5 5汽輪機(jī)運(yùn)行中， 其汽缸受哪些作用力？這些作用力在汽缸內(nèi)產(chǎn)生

33、什么樣的應(yīng)力狀態(tài)？這些作用力在什 么條件下最大？它們對汽缸安全工作有何影響？在運(yùn)行中如何保證汽缸安全工作？ 解答：汽輪機(jī)運(yùn)行中，其汽缸承受的作用力有：蒸汽與大氣壓力差產(chǎn)生的作用力;隔板或隔板套作用在汽 缸上的力;汽缸內(nèi)、外壁溫差產(chǎn)生的熱應(yīng)力;連接管道作用在汽缸上的力。蒸汽與大氣壓力差產(chǎn)生的作用力，在汽缸壁內(nèi)部產(chǎn)生切向、軸向和徑向應(yīng)力;在高、中壓汽缸的法蘭內(nèi)還 產(chǎn)生彎曲應(yīng)力;在其螺栓內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力。隔板或隔板套作用在汽缸上的力，在其與汽缸的接觸面產(chǎn)生擠壓 應(yīng)力;蒸汽噴射對隔板產(chǎn)生的反作用力，通過隔板的掛耳傳遞給汽缸，在汽缸內(nèi)產(chǎn)生剪切應(yīng)力;汽缸內(nèi)、 外壁溫差產(chǎn)生切向、軸向和徑向熱應(yīng)力。連接管道作用在

34、汽缸上的力，在汽缸壁內(nèi)產(chǎn)生局部的拉、壓應(yīng)力 或剪切應(yīng)力。除凝汽式汽輪機(jī)的最末幾級和低壓排汽室外，其內(nèi)部蒸汽壓力大于大氣壓力，承受蒸汽表壓力在其內(nèi)壁產(chǎn) 生的作用力，其中以進(jìn)汽部分蒸汽壓力最高，特別是在其進(jìn)汽超壓的最大流量工況，汽缸、法蘭和螺栓承 受的蒸汽作用力最大。對于其低壓最末幾級和低壓排汽室，內(nèi)部壓力低于大氣壓力，主要承受大氣的作用 力，它隨凝汽器真空升高而增大。隔板或隔板套作用在汽缸上的力，以最大流量工況時最大。汽缸內(nèi)的熱 應(yīng)力，與汽缸內(nèi)、外壁溫差成比例，溫差愈大，熱應(yīng)力愈大。連接管道作用在汽缸上的力，與管道連接的 狀態(tài)有關(guān)。對于汽缸的高、中壓部分，若運(yùn)行中其內(nèi)、外壓力差過大而超過最大許用

35、值，其最大應(yīng)力可能超過材料的 許用應(yīng)力;螺栓因變形而使預(yù)緊力消失，法蘭結(jié)合面出現(xiàn)張口，產(chǎn)生漏汽，沖刷法蘭結(jié)合面，破壞結(jié)合面 的嚴(yán)密性。對于汽缸的低壓部分，其內(nèi)部壓力低于大氣壓力，主要解決剛度問題，同時防止排汽壓力高于 大氣壓力。因為排汽壓力升高，排汽溫度隨之升高，排汽缸的垂直膨脹量增大，破壞轉(zhuǎn)子或汽缸中心線的 自然垂弧，可能引起機(jī)組振動，造成動、靜部分摩擦；而且可能造成凝汽器銅管泄漏，影響凝結(jié)水的質(zhì)量。 在汽輪機(jī)啟停和變負(fù)荷過程中熱應(yīng)力為交變應(yīng)力，熱應(yīng)力過大將使材料提前出現(xiàn)疲勞裂紋，還可能使合成 應(yīng)力超過許用應(yīng)力。連接管道作用在汽缸上的力過大將阻礙汽輪機(jī)自由膨脹，嚴(yán)重時會引起汽缸中心線偏 斜，

36、或與臺板脫離，造成推力軸承燒毀，或激起機(jī)組強(qiáng)烈振動。只要在安裝時注意控制連接管道作用在汽缸上的力；在運(yùn)行中控制主蒸汽和調(diào)節(jié)級后蒸汽的參數(shù)不超過最 大許用值；汽缸內(nèi)、外壁溫差和法蘭內(nèi)、外壁溫差不超過最大允許值，可以保證汽缸的安全。6 6 汽輪機(jī)運(yùn)行中，其隔板受哪些作用力？這些作用力在什么條件下最大？它們對隔板的安全工作有何影 響？在運(yùn)行中如何才能保證隔板安全工作？ 解答：汽輪機(jī)運(yùn)行中隔板承受其前后蒸汽壓力差產(chǎn)生的作用力；隔板噴嘴內(nèi)蒸汽加速產(chǎn)生的反作用力。這 些作用力在最大流量工況下最大。隔板前后蒸汽壓力差產(chǎn)生的作用力，使隔板產(chǎn)生彎曲變形，隔板體內(nèi)孔 產(chǎn)生軸向位移；噴嘴葉柵頂部截面產(chǎn)生較大的彎曲應(yīng)

37、力。蒸汽加速對噴嘴葉柵產(chǎn)生的反作用力，在葉柵頂 部和根部截面產(chǎn)生較大的彎曲應(yīng)力。隔板體內(nèi)孔軸向位移過大，可能使汽輪機(jī)動、靜部分發(fā)生摩擦；噴嘴 葉柵彎曲應(yīng)力過大，可能產(chǎn)生裂紋。 運(yùn)行中控制汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級汽室蒸汽壓力不超過允許值，即能保證隔板 安全工作。7 7 汽輪機(jī)運(yùn)行中，其轉(zhuǎn)子承受哪些作用力？哪些因素影響這些作用力的大??？這些作用力過大，對轉(zhuǎn)子 安全工作有何影響？在運(yùn)行中如何保證轉(zhuǎn)子安全工作，使其具有一定的使用壽命？ 解答：汽輪機(jī)運(yùn)行中轉(zhuǎn)子承受其高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力；蒸汽作用在轉(zhuǎn)子葉輪、軸肩和汽封凸肩上的軸向 力；轉(zhuǎn)子振動在其中產(chǎn)生的動應(yīng)力；轉(zhuǎn)子內(nèi)部溫度不均產(chǎn)生的熱應(yīng)力；傳遞機(jī)械功率的扭矩。 旋

38、轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力與轉(zhuǎn)速的平方成正比；蒸汽作用在葉輪上的軸向力與葉輪面積和其兩側(cè)蒸汽的壓力差成 正比；蒸汽作用在軸肩上的軸向力與其面積和該處蒸汽的壓力成正比；轉(zhuǎn)子振動在其中產(chǎn)生的動應(yīng)力與振 動的振幅和頻率成比例，振動頻率愈高、振幅愈大，動應(yīng)力愈大；轉(zhuǎn)子內(nèi)的熱應(yīng)力與轉(zhuǎn)子內(nèi)、外壁溫差和 軸向溫差有關(guān)，溫差愈大，熱應(yīng)力愈大；傳遞機(jī)械功率的扭矩與機(jī)組的負(fù)荷成正比，以發(fā)電機(jī)短路時扭矩 最大。離心力過大，將使其合成應(yīng)力大于許用應(yīng)力，嚴(yán)重時造成轉(zhuǎn)子飛車；軸向力的合力過大，使推力軸承承受 的軸向推力超過其承載能力，推力軸承因溫度過高而燒損，造成汽輪機(jī)軸向動、靜間隙消失，而發(fā)生摩擦 或葉片斷裂； 轉(zhuǎn)子振動的動應(yīng)力和

39、熱應(yīng)力過大， 可能使其合成應(yīng)力大于許用應(yīng)力， 并將加快其材料的疲勞， 使轉(zhuǎn)子應(yīng)力集中部位出現(xiàn)裂紋，縮短使用壽命，甚至發(fā)生斷裂；轉(zhuǎn)子振動過大，動、靜間隙消失，而發(fā)生 摩擦，造成轉(zhuǎn)子彎曲，誘發(fā)更強(qiáng)烈的振動；轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)振動和傳遞機(jī)械功率的扭矩，在轉(zhuǎn)子內(nèi)部產(chǎn)生剪切應(yīng) 力，此應(yīng)力過大，特別是轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)振動發(fā)生共振，會造成聯(lián)軸節(jié)連接螺栓斷裂，出現(xiàn)重大事故。在運(yùn)行中只要超速保護(hù)正常， 控制轉(zhuǎn)速不超過額定轉(zhuǎn)速的 120%120%；發(fā)電機(jī)設(shè)置短路保護(hù)； 控制蒸汽的溫升率 和升負(fù)荷率不超過允許值，可保證轉(zhuǎn)子安全工作，并使其具有一定的使用壽命。8 8作用在轉(zhuǎn)子上的軸向力包括哪些？如何減小作用在推力軸承上的軸向推力？ 解

40、答：蒸汽作用在轉(zhuǎn)子上的軸向力包括：蒸汽作用在葉輪輪面和動葉片上的軸向力、蒸汽作用在轉(zhuǎn)子軸肩 和汽封凸肩上的軸向力，以及推力軸承作用在轉(zhuǎn)子上的軸向反作用力。減小作用在推力軸承上軸向推力的方法有：設(shè)計時，在沖動級葉輪上開平衡孔，減小葉輪兩側(cè)的壓力差； 也可在轉(zhuǎn)子上設(shè)置平衡盤，利用其兩側(cè)的壓力差產(chǎn)生的反向推力平衡一部分軸向推力；對于中間再熱式多 缸汽輪機(jī)，常將其高、中壓缸和分流的低壓缸分別反向布置，使它們的軸向推力方向相反，相互平衡一部 分軸向推力。在運(yùn)行中必要時可采用降負(fù)荷的辦法，減小作用在推力軸承上的軸向推力。9 9 汽輪機(jī)運(yùn)行中，其動葉柵承受哪些作用力？這些作用力在什么時候最大？如何保證動葉柵

41、安全工作？ 解答：汽輪機(jī)運(yùn)行中，其動葉柵承受作用力有：蒸汽作用在動葉柵上的力；高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力；動葉 圍帶產(chǎn)生的反彎矩和離心力；葉片振動時產(chǎn)生的動應(yīng)力。調(diào)節(jié)級在第一組調(diào)節(jié)閥(一個或兩個)趨近全開時，級內(nèi)蒸汽理想焓降最大，每一個動葉流道的流量也最 大，此時蒸汽產(chǎn)生的作用力最大；對于各壓力級，在最大流量時，級內(nèi)的理想焓降也最大，此時蒸汽產(chǎn)生 的作用力最大。離心力與轉(zhuǎn)速平方成正比，在超速條件下最大。圍帶對動葉的反彎矩與圍帶的結(jié)構(gòu)和動葉 的變形量有關(guān)。葉片振動時產(chǎn)生的動應(yīng)力在其共振條件下最大。設(shè)計時： 保證轉(zhuǎn)速在額定值的 120%120%時，動葉片內(nèi)最大靜應(yīng)力小與許用應(yīng)力； 控制汽輪機(jī)在第一組調(diào)節(jié)

42、閥趨 近全開或流量達(dá)最大值的工況下，蒸汽作用在動葉柵上的彎曲應(yīng)力小與允許值；使動葉片避開共振，不能 避開共振時，應(yīng)使其安全倍率 A A 大于許用安全倍率 AA 。運(yùn)行中嚴(yán)格控制汽輪機(jī)不超速( n3600rpmn3600rpm )；不 在第一組調(diào)節(jié)閥趨近全開的工況下長期運(yùn)行；調(diào)節(jié)級后壓力不超過允許值；在啟動升速過程中，不在葉片 共振條件下暖機(jī)，可保證動葉柵安全工作。1010 汽缸、隔板、 轉(zhuǎn)子和動葉柵在強(qiáng)度校核時考慮了哪些作用力？是什么工況下的作用力？許用應(yīng)力如何 確定？解答：在強(qiáng)度校核時，汽缸僅考慮超壓時最大流量工況，其內(nèi)、外壓力差產(chǎn)生的作用力；隔板僅考慮最 大流量工況其前、 后壓力差產(chǎn)生的作

43、用力和蒸汽對噴嘴葉柵的作用力； 轉(zhuǎn)子考慮其在 120%120%額定轉(zhuǎn)速下的離 心力， 并使其工作轉(zhuǎn)速避開臨界轉(zhuǎn)速， 其鍵和聯(lián)軸節(jié)螺栓考慮發(fā)電機(jī)短路的剪切力； 動葉片考慮其在 120%120% 額定轉(zhuǎn)速下的離心力和單通道最大流量工況蒸汽產(chǎn)生的作用力，以及振動產(chǎn)生的動應(yīng)力（避開共振，或使 其安全倍率 A A 大于許用安全倍率 AA ）。 汽缸按屈服、持久、蠕變許用應(yīng)力中最小值為許用應(yīng)力，碳素鋼和合金鋼的安全系數(shù)不同。對于汽缸螺栓， 在低溫區(qū)工作時，用屈服許用應(yīng)力校核；在高溫區(qū)工作時，用蠕變極限校核。隔板按屈服、持久許用應(yīng)力中最小值進(jìn)行校核。工作溫度在 450450C以下的動葉片，按屈服許用應(yīng)力進(jìn)行

44、強(qiáng)度校核；工作溫度在450450C以上的動葉片，按屈服、持久、蠕變許用應(yīng)力中最小值為許用應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核，其各部位的安全系數(shù)不同。 轉(zhuǎn)子在強(qiáng)度校核中要考慮材料的屈服許用應(yīng)力、持久許用應(yīng)力，在高溫下工作的轉(zhuǎn)子還要考慮蠕變許用應(yīng) 力，取它們中最小者作為許用應(yīng)力。工作溫度不同的套裝轉(zhuǎn)子、整鍛轉(zhuǎn)子或焊接轉(zhuǎn)子安全系數(shù)不同。1111 汽輪機(jī)的支撐定位有何要求？汽輪機(jī)如何在基礎(chǔ)上支撐定位？ 解答：汽輪機(jī)是在室溫下進(jìn)行安裝，高溫條件下工作的動力機(jī)械。啟動運(yùn)行時將因溫度升高而膨脹；停機(jī) 和備用期間，其溫度又相應(yīng)降低而收縮。汽輪機(jī)，包括其主要部件，應(yīng)能自由膨脹和收縮。另外汽輪機(jī)又 是一種比較精密的動力機(jī)械，在膨脹

45、和收縮過程中，汽輪機(jī)的中心線應(yīng)保持不變，以保證汽缸和轉(zhuǎn)子的相 對位置及汽輪機(jī)和基礎(chǔ)之間的相對位置不變。汽輪機(jī)的基礎(chǔ)上用地腳螺栓固定有表面光滑的基礎(chǔ)臺板，汽輪機(jī)的軸承座和低壓缸放置在基礎(chǔ)臺板上。高 壓缸和中壓缸通過其貓爪支撐在軸承座的平臺上?；A(chǔ)臺板、軸承座和汽缸之間用一系列的滑銷確定它們 之間的相對位置，以保證汽輪機(jī)在運(yùn)行中能自由膨脹和收縮，且在膨脹或收縮過程中保持汽輪機(jī)的中心線 不變。1212何謂轉(zhuǎn)子的相對脹差？運(yùn)行中產(chǎn)生相對脹差的原因是什么？影響相對脹差的因素有哪些？相對脹差過 大有何危害？在運(yùn)行中如何控制相對脹差不超限？ 解答：由于轉(zhuǎn)子以推力軸承為基點，相對汽缸進(jìn)行膨脹，汽缸的膨脹量與相

46、對應(yīng)的轉(zhuǎn)子膨脹量之差，稱為 轉(zhuǎn)子的相對膨脹差，或簡稱的相對脹差。汽輪機(jī)的汽缸和轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)不同，在運(yùn)行中轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而汽缸靜止，因此兩者對應(yīng)段與蒸汽之間的換熱系數(shù) 和對外散熱條件不同，轉(zhuǎn)子表面與蒸汽之間的換熱強(qiáng)度較強(qiáng)，體積與面積的比較小，故其平均溫度的變化 量較大，膨脹量或收縮量均較大，使轉(zhuǎn)子出現(xiàn)相對脹差。影響轉(zhuǎn)子和汽缸加熱或冷卻過程的一切因素，均影響轉(zhuǎn)子的相對脹差。（ 1 1）主蒸汽和再熱蒸汽的溫升速度，以及升負(fù)荷速度。主蒸汽和再熱蒸汽的溫升速度，以及升負(fù)荷速度加快時，各級蒸汽的溫升速度加快，與 金屬表面之間的溫差增大；由于轉(zhuǎn)子表面與蒸汽之間的換熱系數(shù)較大，換熱量增加較多，金屬的溫升速度 也較快，

47、轉(zhuǎn)子和汽缸的平均溫度之間差值愈大，轉(zhuǎn)子的相對脹差也愈大。反之亦然。（ 2 2） 軸封供汽溫度汽輪機(jī)在啟動之前，開始向軸封供汽。在汽缸內(nèi)壓力大于大氣壓力之前，轉(zhuǎn)子軸封段和軸封體的金屬溫度 主要取決于軸封供汽溫度。軸封供汽溫度高于軸封段的金屬溫度，軸封段金屬被加熱，使轉(zhuǎn)子的膨脹量增 加。而軸封體嵌裝在汽缸內(nèi)，其膨脹對汽缸的膨脹及乎沒有影響，因此轉(zhuǎn)子的相對脹差增加。軸封供汽溫 度愈高，轉(zhuǎn)子的相對脹差愈大。反之，軸封供汽溫度低于軸封段金屬溫度，轉(zhuǎn)子的相對脹差減小，甚至出 現(xiàn)負(fù)脹差。（3 3） 汽缸法蘭內(nèi)、外壁溫差。法蘭的寬度比汽缸厚度大得多，在相同的加熱條件下，法蘭內(nèi)、 外壁溫差大于汽缸內(nèi)、外壁溫差。

48、在同一軸向截面內(nèi)，法蘭的平均溫度低于汽缸的平均溫度，法蘭的膨脹 量小，制約汽缸的軸向膨脹，使汽缸的軸向膨脹量小于其平均溫度對應(yīng)的膨脹量，造成轉(zhuǎn)子的相對脹差增 大。（4 4） 汽缸夾層的蒸汽溫度。對于雙層汽缸的汽輪機(jī)，在機(jī)組膨脹過程中，軸承座的移動取決于外層汽 缸的膨脹，而轉(zhuǎn)子的相對位置由推力軸承確定，因此外缸的膨脹量，直接影響轉(zhuǎn)子的相對脹差。若外缸溫 度偏低，則相對脹差增大。反之，相對脹差減小。外層汽缸的膨脹量，主要取決于內(nèi)、外層汽缸間夾層的 蒸汽溫度。（ 5 5）汽缸排汽溫度。在汽缸排汽室端部的同一軸向截面內(nèi)，轉(zhuǎn)子裸露在汽缸外。別是低壓缸， 排汽室的軸向長度比較大，排汽溫度的高低，主要影響汽

49、缸排汽室的軸向膨脹量，對轉(zhuǎn)子軸向膨脹幾乎沒 有影響。隨著汽缸排汽溫度升高，使轉(zhuǎn)子的相對脹差減小。（6 6） 低負(fù)荷下的摩擦鼓風(fēng)損失。在低負(fù)荷下，蒸汽的膨脹主要是在調(diào)節(jié)級和若干個高壓級內(nèi)進(jìn)行，中、低壓級，特別是低壓級內(nèi)，蒸汽的流速很低，而 是動葉柵帶動蒸汽運(yùn)動，出現(xiàn)很大的鼓風(fēng)損失。鼓風(fēng)損失產(chǎn)生的熱量被蒸汽吸收，而此時蒸汽流量較小， 蒸汽的溫升量相應(yīng)較大。蒸汽溫度升高，對汽缸和轉(zhuǎn)子進(jìn)行加熱，使中、低壓轉(zhuǎn)子相對脹差增大。 轉(zhuǎn)子的相對脹差過大，會使動、靜軸向間隙消失而產(chǎn)生摩擦，造成轉(zhuǎn)子彎曲，引起機(jī)組振動，甚至出現(xiàn)重大事故。在運(yùn)行中可通過控制主蒸汽和再熱蒸汽的溫升速度，以及升負(fù)荷速度控制相對脹差。對于具

50、有汽缸夾層加 熱和法蘭加熱裝置的機(jī)組，可通過調(diào)整此裝置加熱蒸汽的溫度和流量，調(diào)節(jié)汽缸的軸向膨脹量，控制相對 脹差。1313汽缸產(chǎn)生熱變形的原因有哪些？在什么時候可能產(chǎn)生熱變形？汽缸熱變形過大有何危害？如何減小汽 缸的熱變形？解答：汽缸產(chǎn)生熱變形的原因是上、下缸溫差和法蘭內(nèi)、外壁溫差。上、下缸溫差造成汽缸拱曲變形；法 蘭內(nèi)、外壁溫差造成法蘭翹曲變形，而使汽缸產(chǎn)生橢圓變形。在汽缸內(nèi)蒸汽流量很小，或停機(jī)后汽缸內(nèi)溫度較高時，熱汽體的自然對流，使溫度高的汽體上升，溫度低 的汽體下降，上半缸汽體的溫度高于下半缸汽體的溫度；下缸受車間零米低溫汽流的沖刷，又有許多抽汽 管道，一般下缸保溫質(zhì)量比上缸差，故下缸散

51、熱量較上缸大，出現(xiàn)上、下缸溫差，使汽缸產(chǎn)生熱變形。熱變形過大，使動、靜部分徑向間隙消失，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生摩擦，造成轉(zhuǎn)子彎曲，引起機(jī)組強(qiáng)烈振動。機(jī) 組振動又會加大摩擦，形成惡性循環(huán)，迫使停機(jī)。若處理不當(dāng)，將造成重大事故。當(dāng)上、下缸溫差過大， 汽缸熱變形過大時，不允許機(jī)組啟動。減小上、下缸溫差和法蘭內(nèi)、外壁溫差，可減小汽缸的熱變形。停機(jī)后汽缸內(nèi)溫度較高時，必須進(jìn)行盤車； 加強(qiáng)下缸保溫質(zhì)量；防止停機(jī)時閥門漏汽；熱態(tài)啟動時，加快升速速度，可以避免上、下缸溫差過大。對 于具有法蘭加熱裝置的機(jī)組，可通過調(diào)整此裝置加熱蒸汽的溫度和流量，調(diào)節(jié)法蘭內(nèi)、外壁溫差。對于沒 有法蘭加熱裝置的機(jī)組，可通過控制主蒸汽和再熱

52、蒸汽的溫升速度，以及升負(fù)荷速度控制法蘭內(nèi)、外壁溫 差。1414轉(zhuǎn)子為什么會產(chǎn)生熱彎曲？轉(zhuǎn)子彎曲有何危害？如何防止轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱彎曲？萬一出現(xiàn)熱彎曲如何判 斷？如何處理？解答：汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子圓周方向溫度分布不均勻會產(chǎn)生熱彎曲。轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱彎曲的三種直接原因是：停機(jī)后盤 車裝置使用不當(dāng)；汽輪機(jī)發(fā)生水沖擊；其動、靜間隙消失，局部產(chǎn)生摩擦。轉(zhuǎn)子彎曲將引起機(jī)組強(qiáng)烈振動，而機(jī)組振動又會加大摩擦，形成惡性循環(huán)，迫使停機(jī)。若處理不當(dāng)，將造 成重大事故。防止轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱彎曲，要按規(guī)程正確使用盤車裝置：在向軸封供汽前，或蒸汽有可能漏入汽缸時，或停機(jī) 后汽缸溫度在100100c以上，必須進(jìn)行盤車。要加強(qiáng)進(jìn)汽管道疏水、防止汽輪機(jī)

53、進(jìn)水。要控制汽缸的變形量、 轉(zhuǎn)子的振幅和晃度，及軸向位移，避免動、靜部分產(chǎn)生摩擦。轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱彎曲，機(jī)組振動加大、其晃度增加?？赏ㄟ^機(jī)組振動和轉(zhuǎn)子晃度是否同時變化，判斷轉(zhuǎn)子是否 產(chǎn)生熱彎曲。一旦發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱彎曲，應(yīng)立即甩負(fù)荷降速，在機(jī)組振動合格、動靜部分無摩擦的條件下 進(jìn)行暖機(jī)。若暖機(jī)無效，則說明轉(zhuǎn)子產(chǎn)生永久彎曲，應(yīng)停機(jī)進(jìn)行大修直軸。1515 何謂熱應(yīng)力？汽缸和轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱應(yīng)力的原因有哪些？影響熱應(yīng)力大小的因素有哪些？熱應(yīng)力過大有何 危害？在運(yùn)行中如何控制熱應(yīng)力的大小？熱應(yīng)力會不會等于零？解答：因熱量傳遞，在零件和零件之間，或零件內(nèi)部形成溫差，使其膨脹或收縮受阻，被強(qiáng)行拉伸或壓縮 而產(chǎn)生的應(yīng)力稱

54、為熱應(yīng)力。汽缸和轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱應(yīng)力的原因是其內(nèi)部存在溫差。在啟動、停機(jī)和負(fù)荷變化時，各級蒸汽溫度發(fā)生變化， 蒸汽與汽缸和轉(zhuǎn)子金屬表面產(chǎn)生熱量交換。 熱量在零件內(nèi)部傳遞， 其金屬溫度沿半經(jīng)方向和軸向都有變化， 在零件內(nèi)部出現(xiàn)溫差。溫度高的部分膨脹受阻，被壓縮而出現(xiàn)的熱應(yīng)力為壓應(yīng)力；低溫部分被高溫部分膨 脹所拉伸，出現(xiàn)的熱應(yīng)力為拉應(yīng)力。影響熱應(yīng)力大小的因素有零件表面與介質(zhì)之間的換熱強(qiáng)度和零件的結(jié)構(gòu)。在零件結(jié)構(gòu)和材料已經(jīng)確定的條 件下，蒸汽溫度的變化率愈大，零件表面與介質(zhì)之間的換熱量愈大，零件內(nèi)部溫差也愈大，熱應(yīng)力也愈大。 蒸汽溫度的變化取決于主蒸汽和再熱蒸汽溫度的變化率，以及升速率和升負(fù)荷率。在相同的

55、換熱強(qiáng)度下， 零件在傳熱方向的尺寸愈大，傳熱溫差愈大，熱應(yīng)力也愈大。在零件形狀突變的部位，存在應(yīng)力集中現(xiàn)象， 熱應(yīng)力較大。熱應(yīng)力過大，可能使合成應(yīng)力大于許用應(yīng)力。另外，熱應(yīng)力為交變應(yīng)力，其值過大，使材料的疲勞損傷加 大，使用壽命縮短，提前出現(xiàn)裂紋。在運(yùn)行中，控制主蒸汽和再熱蒸汽溫度的變化率，以及升速率和升負(fù)荷率，可以控制熱應(yīng)力的大小。在運(yùn) 行中，由于存在散熱損失，汽缸和轉(zhuǎn)子內(nèi)部總存在溫差，除個別部位外，熱應(yīng)力不會為零。只有在長期備 用、零件溫度等于室溫，內(nèi)部溫差為零時，其熱應(yīng)力才都等于零。1616 動葉片在運(yùn)行中為什么會產(chǎn)生振動？激振力的頻率如何確定？在什么條件下振動的動應(yīng)力最大？ 解答：汽輪

56、機(jī)在運(yùn)行過程中，從噴嘴葉柵噴出的高速汽流，進(jìn)入動葉柵，對動葉柵產(chǎn)生沖擊力，其大小與 噴嘴葉柵出口蒸汽的流速有關(guān)。由于噴嘴葉柵出口蒸汽速度沿圓周方向的分布并不均勻，使動葉片旋轉(zhuǎn)一 周時，其受力狀態(tài)產(chǎn)生周期性的變化。在交變的蒸汽沖擊力的作用下，動葉片產(chǎn)生振動。激起動葉片產(chǎn)生振動的激振力，分高頻激振力和低頻激振力。高頻激振力是由于蒸汽與噴嘴葉柵壁面的摩 擦，造成蒸汽的速度沿圓周方向分布不均勻而產(chǎn)生交變的作用力，其頻率與該級的當(dāng)量噴嘴數(shù)和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 頻率的乘積相等。低頻激振力是由于調(diào)節(jié)級噴嘴分組；上、下隔板水平結(jié)合面加工誤差，噴嘴葉片的型線 可能吻接錯位，或結(jié)合面處噴嘴流道的寬度與其它流道不同；個別噴嘴

57、葉片的柵距產(chǎn)生誤差，造成流道幾 何形狀變化等結(jié)構(gòu)因素引起的。動葉片在旋轉(zhuǎn)一周時，受力狀態(tài)變化K K 次，其頻率等于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率的K倍。當(dāng)動葉片的自振頻率與激振力的頻率相等，發(fā)生共振時動應(yīng)力最大。在非共振條件下，單個噴嘴流道的流 量最大時，動應(yīng)力最大。1717 何謂 A A 型振動和 B B 型振動？最易發(fā)生的是哪種振型的振動？同一葉片各種振型的自振頻率由小到大 如何排序？解答：動葉片頂部產(chǎn)生位移的振動，稱為A型振動。動葉片頂部不產(chǎn)生位移的振動，稱為E型振動。動葉片最易產(chǎn)生的振動為A0 0 型振動。同一動葉片各振型的自振頻率，由小到大按A0 0 型、E0 0 型、A1 1 型、E1 1 型、A2

58、 2 型、E2 2 型排列。1818.影響葉片自振頻率的因素有哪些？為什么葉片組同一振型的B B 型振動有若干個自振頻率？在大修中實測的葉片自振頻率要進(jìn)行哪些修正才能代表葉片在運(yùn)行時的自振頻率？ 解答：影響動葉片自振頻率的因素有： （1 1）動葉片的抗彎剛度，即材料的彈性摸量與葉片截面軸慣性矩的 乘積（EIEI ）。抗彎剛度愈大，同一振型的自振頻率愈高。（2 2）葉片的長度愈大，葉片同一振型的自振頻率愈低。（3 3）葉片同一振型的自振頻率與其質(zhì)量的二次方根成反比。（4 4）動葉片的成組狀況，相同的葉片由圍帶連接成組后，其剛度相應(yīng)增加，使葉片組的自振頻率高于成組前葉片的自振頻率。但葉片組產(chǎn)生A

59、A 型振動時，其圍帶的質(zhì)量參于葉片組的振動，使振動部分的質(zhì)量增加，又使葉片組A A 型振動的自振頻率相應(yīng)降低。因此葉片組 A A 型振動的自振頻率與成組前的葉片相比是提高，還是降低，要具體分析。葉片組產(chǎn)生某一 B B 型振動時，由于同一時刻組內(nèi)各葉片振動的相位可以不同，其圍帶的變形不同，所產(chǎn)生 的反彎矩也不同，使葉片組的抗彎剛度不同，故葉片組同一振型的 B B 型振動有若干各自振頻率。 大修時是在室溫條件下測量葉片或葉片組的自振靜頻率，而運(yùn)行中葉片在高溫條件下高速旋轉(zhuǎn)，因此要對 測量的自振靜頻率進(jìn)行溫度和轉(zhuǎn)速修正，才能代表運(yùn)行中葉片的自振頻率。1919 什么是調(diào)頻葉片和不調(diào)頻葉片？調(diào)頻葉片安全

60、工作的準(zhǔn)則是什么？不調(diào)頻葉片安全工作的條件是什 么？為什么有些葉片一定要用不調(diào)頻葉片安全評價標(biāo)準(zhǔn)來評價？ 解答：運(yùn)行中葉片的自振頻率能避開共振的葉片，稱調(diào)頻葉片。允許葉片在共振條件下運(yùn)行的葉片，稱不 調(diào)頻葉片。調(diào)頻葉片安全工作的準(zhǔn)則是合成靜應(yīng)力小于許用應(yīng)力；蒸汽產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力小于許用彎曲應(yīng)力；葉片的自振頻率和其 2 26 6 倍的值與激振力的頻率有一定的避開率。不調(diào)頻葉片安全工作的準(zhǔn)則與調(diào)頻葉片不同之處是可以不避開共振，但要求動應(yīng)力小于許用的動應(yīng)力，即安全倍率 A A 大于許用的安全倍率 AA。 由于加工誤差和材料質(zhì)量不均，允許同一級葉片靜頻率的分散率可以達(dá)8%8%。對于動頻率等于或大于 35