汽輪機運行值班員基礎理論知識模擬26

1、模擬汽輪機運行值班員基礎理論知識模擬26計算題第1題：某汽輪機調節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線在同一負荷點增負荷時的轉速為2980r/min,減負荷時的轉速為2990r/min，額定轉速nN為3000r/min,求該調節(jié)系統(tǒng)的遲緩率。調節(jié)系統(tǒng)的遲緩率£=n/nNX100%=(2990-2980)/3000X100%=0.33(%)該調節(jié)系統(tǒng)的遲緩率為0.33%。詳細解答：第2題：某臺汽輪機從零負荷至額定負荷，同步器行程為h=9mm該機組調節(jié)系統(tǒng)的速度變動率a=5%在同一負荷下，其他參數(shù)均不改變的情況下，同步器位置差h=1mm試求該機組調節(jié)系統(tǒng)遲緩率e。參考答案：_調節(jié)系統(tǒng)遲緩率為£=a

2、Xh/hX100%=0.05<1/9X100%=0.56(%)該機組調節(jié)系統(tǒng)遲緩率為0.56%。詳細解答:第3題：如果在一個全周進汽的隔板上裝有z1=80個噴嘴，汽輪機的轉速ne=3000r/min，求葉片所承受的高頻激振力頻率f。f=Z1nsms=ne/60=3000/60=50(r/s)f=Z1ns=80x50=4000(Hz)高頻激振力頻率為4000H乙詳細解答：第4題：一次油壓p=0.022MPa求該機組調某臺汽輪機調節(jié)系統(tǒng)為旋轉阻尼調節(jié)系統(tǒng)，在空負荷下，p1=0.217MPa從空負荷至額定負荷一次油壓變化值節(jié)系統(tǒng)的速度變動率a。因為p/p1=2n/n=2a，貝Ua=p/(2p1

3、)X100%=0.022/(2X0.217)X100%=5.07(%)該汽輪機調節(jié)系統(tǒng)速度變動率為5.07%。詳細解答：第5題：某廠一臺P=12000kW機組帶額定負荷運行，由一臺循環(huán)水泵增加至兩臺循環(huán)水泵運行，凝汽器真空率由H1=90毗升到H2=95%增加一臺循環(huán)水泵運行，多消耗電功率P'=150kW計算這種運行方式的實際效益(在各方面運行條件不便的情況下，凝汽器真空率每變化1%機組效益變化1%凝汽器真空上升率為H=H2-H1=0.95-0.90=0.05機組提高的效益為P=FH=1200(X0.05=600(kW)增加一臺循環(huán)水泵運行后的效益為P-P'=600-150=45

4、0(kW)增加運行一臺循環(huán)水泵每小時可增加450kW勺效益。詳細解答：第6題：已知進入凝汽器的蒸汽量Dco=198.8t/h，凝汽器設計壓力pco=0.054MPa凝汽器排汽焰hco=2290kJ/kg，凝結水焰h'co=139.3kJ/kg,冷卻水的進水溫度tw1=20卻，冷卻水比熱容cp=4.1868kJ/(kgC),冷卻水量為12390t/h,求冷卻倍率、冷卻水溫升、傳熱端差。查表得pco壓力下蒸汽的飽和溫度tcos=34.25C冷卻倍率m=Dw/Dco=13900/1988=62.3冷卻水溫升t=(hco-h'co)/(cp乂m)=(2290-139.3)/(4.186

5、8乂62.3)=8.25(C)冷卻水出口溫度tw2=tw1+At=20+8.25=28.25(C)則傳熱端差at=tcos-tw2=34.25-28.25=6.0(C)冷卻倍率為62.3，冷卻水溫升8.25C,傳熱端差6.0C。詳細解答：第7題：某汽輪機汽缸材料為ZG20CrMoy工作溫度為535C,材料的高溫屈服極限【缺圖】，泊桑比=0.3,取安全系數(shù)n=2,彈性模數(shù)E=0.176X10⁶MPa線脹系數(shù)a=12.2x10^-61/C,求停機或甩負荷時，汽缸內外壁的最大允許溫差。汽缸內外壁的最大允許溫差t

6、=(bx(1-訴)/(4Ea)=112.5x(1-0.3)/(4X0.176X10⁶X12.2X10^-6=367/4停機或甩負荷時，汽缸受到冷卻，應按內壁計算，取4=2/3則t=367/(2/3)=55(C)停機或甩負荷時，汽缸內外壁的最大允許溫差為55C。詳細解答：第8題：一臺離心泵在轉速1450r/min時，其全揚程為25m流量為240m3/h,軸功率為22kW因受外界影響，實際轉速為1420r/min，試求此時的揚程、流量和軸功率。對同一泵在流量控制裝置相同的情況下，泵內的流動相似，可以應用相似定

7、律中的比例定律H'=H(n'/n)²=25x(1420/1450)²=24.0(m)Q'=Q(n'/n)=240X(1420/1450)=235(m³/h)N'=N(n'/n)³=22x(1420/1450)³=20.7(kW)實際轉速為1420r/min時，揚程為24.0m；流量為235m<sup>3<

8、;/sup>/h;軸功率為20.7kWA詳細解答：第9題：某電廠有一臺離心通風機在標準進口狀態(tài)下，其流量Q=135000m³/h風壓p=5.92kPa，軸功率P=246.7kW/現(xiàn)準備用來作引風機，其進口狀態(tài)為t=200C,p'a=750mmHg求該引風機的風壓和軸功率。標準狀態(tài)下大氣壓力為760mmH溫度為20C，密度為1.2kg/m³,在t=200C,p'a=750mmHg的氣體密度可由理想氣體狀態(tài)方程來求得。p'=p(p'a/pa)X(T/T')=1.

9、2X(750/760)乂(273+20)/(273+200)=0.734(kg/m³)p=pxp'/p=5.92x0.734/1.2=3.62(kPa)P'=PXp'/p=246.7X0.734/1.2=150.9(kW)該引風機的風壓為3.62kPa,軸功率為150.9kWA詳細解答：第10題：一臺容量為300MW勺汽輪機，己知其凝汽器內的壓力為pco=5kPa,排汽進入凝汽器時的十度x=0.93,排汽的質量流量Dm=570t/h,若凝汽器冷卻水的進出口溫度分別為18C和28C，水的平均定壓質量比熱cp=4.187kJ/(

10、kgC)。試求該凝汽器的冷卻倍率和循環(huán)冷卻水量。查飽和水與飽和水蒸氣熱力性質表，排汽壓力下的飽和水焰h'co=137.77kJ/kg，飽和蒸汽焰h"co=2561.6kJ/kg。排汽焰hco=xh"co+(1-x)Xh'co=0.93X2561.6+(1-0.93)X137.77=2382.3+9.6=2391.9(kJ/kg)凝汽器熱平衡方程Dm(hco-h'co)=Dwcp(tw2-tw1)Dw=Dm(hco-h'co)/cp(tw2-tw1)=570X(2391.9-137.7)/4.187乂(28-18)=30687.7(t/h)冷卻

11、倍率m=Dw/Dm=30687.7/570=53.84該凝汽器的冷卻倍率為53.84，循環(huán)冷卻水量為30687.7t/h。詳細解答:第11題：某凝汽式發(fā)電廠總共裝有四臺汽輪發(fā)電機組，其中三臺容量均為50MW/另一臺的容量為100MW已知該廠裝機容量的年利用小時數(shù)為7200h,假定該發(fā)電廠的總效率tndc=34.2%所用燃料的低位發(fā)熱量Qar,net=23440kJ/kg,求平均每晝夜所需供給的燃料量。該發(fā)電廠全廠裝機容量為3X50000+1X100000=250000(kW)全年發(fā)電量為250000X7200=1800X10⁶(kWh)該廠的發(fā)電標

12、準煤耗為bb=0.123/tndc=0.123/0.342=0.35965kg/(kWh)=359.65g/(kWh)全年標準煤的總消耗量為1800x10⁶x0.35965=647370000(kg)=647370(t)全廠平均每晝夜消耗的標準煤為647370/365=1773.62(t)若燃用低位發(fā)熱量為23440kJ/kg的煤，則平均每晝夜該廠的燃料實際消耗量為1773.62X7000X4.187/23440=2217.7(t)該廠平均每晝夜消耗低位發(fā)熱量為23440kJ/kg的煤2217.7t。詳細解答：第12題：國產125MM輪發(fā)電機組進汽

13、參數(shù)為p1=13.24MPat1=550C,高壓缸排汽壓力2.55MPa,再熱蒸汽溫度550C，排汽壓力為5kPa,試比較再熱循環(huán)的熱效率與簡單朗肯循環(huán)的熱效率，并求排汽十度變化。參考答案：從水蒸氣焰嫡圖及表中查得：高壓缸進汽焰h1=3467kJ/kg,嫡S1=6.6kJ/(kgK);高壓缸排汽焰hb=2987kJ/kg;中壓缸的進汽焰ha=3573kJ/kg,嫡Sa=7.453kJ/(kg-K)；簡單朗肯循環(huán)排汽焰hc=2013kJ/kg;再熱循環(huán)排汽焰hco=2272kJ/kg;排汽壓力下飽和水始h'co=137.8kJ/kg。再熱循環(huán)的熱效率tt,zr=(h1-hb)+(ha-h

14、co)/(h1-h'co)+(ha-hb)乂100%=(3467-2987)+(3573-2272)1/(3467-137.8)+(3573-2987)X100%=1781/3915.2X100%=45.5%簡單朗肯循環(huán)的熱效率為tt=(h1-hc)/(h1-h"co)乂100%=(3467-2013)/(3467-137.8)X100%=1454/3329.2X100%=43.7%采用再熱循環(huán)后，循環(huán)熱效率提高了aTt=(7t,zr-7t)7tX100%=(45.5%-43.7%)/43.7%X100%=0.0412X100%=4.12%從水蒸氣焰嫡圖中可查得，簡單朗肯循環(huán)

15、的排汽十度為0.7735,再熱循環(huán)的排汽十度為0.881,排汽十度提高了(0.881-0.7735)/0.7735X100%=0.139<100%=13.9(%)采用再熱循環(huán)，使循環(huán)熱效率提高了4.12%,使排汽十度提高了13.9%。詳細解答：第13題：設有兩個采用再熱循環(huán)的發(fā)電廠，其新蒸汽參數(shù)均為p1=12.5MPat1均為500C，排汽壓力均為6kPa,再熱循環(huán)A的中間壓力為2.5MPa,再熱循環(huán)B的中間壓力為0.5MP'兩者再熱后的蒸汽溫度都等于原來的初溫500C，試分別求這兩個再熱循環(huán)的熱效率和排汽十度，并與簡單朗肯循環(huán)進行比較。查水蒸氣焰嫡圖及表得：新蒸汽焰hi=334

16、3.3kJ/kg再熱循環(huán)A的高壓缸排汽焰hb,A=2928kJ/kg再熱循環(huán)B的高壓缸排汽焰hb,B=2620kJ/kg再熱循環(huán)A的中壓缸進汽焰ha,A=3461.7kJ/kg再熱循環(huán)B的中壓缸進汽焰ha,B=3483.8kJ/kg簡單朗肯循環(huán)排汽十度x=0.757再熱循環(huán)A的排汽十度xA=0.882再熱循環(huán)B的排汽十度xB=0.92排汽壓力下的飽和蒸汽焰h"co=2567.5kJ/kg排汽壓力下的飽和水焰h'co=151.5kJ/kg簡單朗肯循環(huán)的排汽焰hco=xh"co+(1-x)h"co=0.757X2567.5+(1-0.757)X151.5=19

17、43.6+36.8=1980.4(kJ/kg)再熱循環(huán)A的排汽焰hco,A=xAh"co+(1-xA)hco=0.882X2567.5+(1-0.887)X151.5=2264.5+17.1=2281.6(kJ/kg)再熱循環(huán)B的排汽焰hco,B=xBh"co+(1-xB)hco=0.92X2567.5+(1-0.92)X151.5=2362.1+12.1=2374.2(kJ/kg)簡單朗肯循環(huán)效率可t=(h1-hco)/(h1-h'co)X100%=(3343.3-1980.4)/(3343.3-151.5)乂100%=1362.9/3191.8X100%=42.

18、7%再熱循環(huán)A的循環(huán)效率可t,A=(h1-hb,A)+(ha,A-hco,A)/(h1-h'co)+(ha,A-hb,A)x100%=(3343.3-2928)+(3461.7-2281.6)/(3343.3-151.5)+(3461.7-2928)1乂100%=1595.4/3725.5X100%=42.8%再熱循環(huán)B的循環(huán)效率可t,B=(h1-hb,B)+(ha,B-hco,B)/(h1-h'co)+(ha,B-hb,B)x100%=(3343.3-2620)+(3483.8-2374.2)1/(3343.3-151.5)+(3483.8-2620)X100%=1832.9

19、/4055.6乂100%=45.2%由計算結果可知，再熱循環(huán)B的循環(huán)效率最高，再熱循環(huán)A次之，朗肯循環(huán)最低；再熱B的排汽十度最高，再熱循環(huán)A次之，朗肯循環(huán)最低。詳細解答：第14題：某凝汽式汽輪機的參數(shù)為p1=9.12MPat1=535C,pco=0.005MPa試求以下兩種情況循環(huán)熱效率和排汽濕度的變化。A. 初溫不變，初壓提高到p1,A=13.68MPa；B. 初壓不變，初溫提高到t1,B=550C。查水蒸氣表得原來蒸汽參數(shù)下，凝結水焰hco=137.77kJ/kg,蒸汽初始h1=3477.7kJ/kg，排汽焰hco=2066.5kJ/kg，排汽十度x=0.795。循環(huán)熱效率tt=(h1-h

20、co)/(h1-h'co)X100%=(3477.7-2066.5)/(3477.7-137.77)X100%=1411.2/3339.93X100%=42.25%A.初溫不變，初壓提高后，凝結水焰不變，蒸汽初恰h1,A=3429.94kJ/kg，排汽焰hco,A=1995.7kJ/kg，排汽十度xA=0.766,循環(huán)熱效率為tt,A=(h1,A-hco,A)/(h1,A-h'co)乂100%=(3429.94-1995.7)/(3429.94-137.77)X100%=1434.24/3292.17X100%=43.56%B.初壓不變，初溫提高后，凝結水焰仍不變，蒸汽初焰h1

21、,B=3511.9kJ/kg,排汽焰hco,B=2080.3kJ/kg,排汽十度xB=0.801,循環(huán)熱效率為可t,B=(h1,B-hco,B)/(h1,B-h'co)=(3511.9-2080.3)/(3511.9-137.77)=1431.6/3374.1=0.4243根據(jù)查表及計算結果可知，初溫不變，初壓提高，循環(huán)效率將提高，但十度明顯下降；初壓不變，初溫提高，既能提高循環(huán)效率(不很明顯)，乂能明顯提高排汽十度。詳細解答：第15題：試求125MVB組在額定工況下1號、2號高壓加熱器的抽汽份額，己知：疏水逐級自流。1號高溫加熱器出口給水焰h1=1040.4kJ/kg，入口給水焰h2

22、=946.9kJ/kg，出口疏水焰hs1=979.6kJ/kg，入口蒸汽焰hz1=3093kJ/kg。2號高溫加熱器入口給水焰h3=667.5kJ/kg，出口疏水焰hs2=703.5,入口蒸汽焰hz2=3018kJ/kg。1號高溫加熱器熱平衡方程a1(hz1-hs1)=(h1-h2)a1=(h1-h2)/(hz1-hs1)=(1040.4946.9)/(3093-979.6)=93.5/2113.4=0.044242號高溫加熱器熱平衡方程a2(hz2-hs2)+a1(hs1-hs2)=(h2-h3)a2=(h2-h3)-a1(hs1-hs2)/(hz2-hs2)=(946.9-667.5)-0

23、.04424(979.6703.5)/(3018-703.5)=(279.4-12.215)/2314.5=0.115441號高溫加熱器抽汽份額為0.04424,2號高溫加熱器抽汽份額為0.115440詳細解答:第16題：某純凝汽式發(fā)電廠總效率7ndc為0.32，汽輪機的相對內效率7oi由0.80提高到0.85，試求該電廠每發(fā)1kWh電能節(jié)省多少標準煤？已知tndc=tg1rgdrt可oi可j可d=0.32，令可g1gdtt可j可d=Y貝UK=tndc/toi=0.32/0.8=0.4可ndc=*'oi=0.4x0.85=0.34貝U1kWh電能所節(jié)省的標準煤bb為bb=bb-bb&q

24、uot;=0.123/可ndc-0.123可ndc=0.123/0.32-0.123/0.34=0.02261kg/(kWh)=22.61g/(kWh)當汽輪機的相對內效率toi由0.80提高到0.85時，該電廠每發(fā)1kWh電能節(jié)省22.61g標準煤。詳細解答：第17題：某蒸汽中間再熱凝汽式發(fā)電廠，已知有關參數(shù)為鍋爐出口壓力pgr=14.3MPa,鍋爐出口溫度tgr=555C，機組額定發(fā)電量P=125MW汽輪機進汽壓力p0=13.68MPa汽輪機的進汽溫度t0=550C，高壓缸排汽壓力p'zr=2.63MPa,中壓缸進汽壓力p"zr=2.37Pa，中壓缸進汽溫度tzr=550

25、C,高壓缸的排汽溫度為331C，低壓缸的排汽壓力pco=0.006MPa排汽的十度x=0.942,汽輪機發(fā)電機組的機械效率T1j=0.98，發(fā)電機效率td=0.985,無回熱。試計算該廠的汽耗量、汽耗率、熱耗量、熱耗率。根據(jù)已知數(shù)據(jù)，由水蒸氣表查得各狀態(tài)點的焰值為汽輪機進口蒸汽焰h0=3469.3kJ/kg,高壓缸的排汽焰h'zr=3198.6kJ/kg,中壓缸的進汽焰h"zr=3577.4kJ/kg，低壓缸排汽焰hco=2421.8kJ/kg,因為無回熱，鍋爐進口給水焰即凝結水恰h'co=136.4kJ/kg。汽耗量D=3600P/(h0-h'zr)+(h&

26、quot;zr-hco)XnjXnd=(3600X125000)/(3469.3-3198.6)+(3577.4-2421.8)X0.98x0.985=326843(kg/h)汽耗率d=D/P=326843/125000=2.61kg/(kW-h)熱耗量O=D(h0-h'co)+(h"zr-h'zr)=326843(3469.3-136.4)+(3577.4-3198.6)=1213143163(kJ/h)熱耗率q=Q/P=1213143163/125000=9705.145kJ/(kWh)該廠的汽耗量為326843kg/h;汽耗率為2.61kg/(kWh):熱耗量為

27、1213143163kJ/h;熱耗率為9705.145kJ/(kWh)。詳細解答：第18題：某發(fā)電廠鍋爐出口蒸汽參數(shù)pgr=10.234MPa,tgr=540C,汽輪機進汽壓力p0=9.12MPat0=535C,大氣壓力pa=0.101325MPa環(huán)境溫度th=0C,求主蒸汽管道的散熱損失和節(jié)流損失。由鍋爐出口蒸汽參數(shù)查水蒸氣表，得鍋爐口的蒸汽焰hgr=3478.96kJ/kg,嫡Sgr=6.7367kJ/(kgC)；由汽輪機進汽參數(shù)查水蒸氣表得汽輪機進口蒸汽焰h0=3477.7kJ/kg，嫡S0=6.7853kJ/(kgC)。管道散熱損失L散=Th(Sgr-S0)=273.15(6.7367

28、-6.7853)=13.2713(kJ/kg)管道節(jié)流損失L節(jié)=hgr-h0=3478.96-3477.7=1.26(kJ/kg)管道散熱損失13.2713kJ/kg,管道節(jié)流損失1.26kJ/kg。詳細解答：第19題：汽輪機某級葉片為自由葉片。葉高lb=161mm葉寬Bb=30mm葉片材料為1Cr13。設計工況下，動葉前蒸汽溫度t1=110C，蒸汽十度x1=0.987,動葉后蒸汽溫度t2=106C，實測其靜頻率為372412Hz,蒸汽作用力產生的彎曲應力bsb=26.97MPa型底合成應力bst=118.3MPa,動頻系數(shù)B=3.8,轉速n=3000r/min，該級前有回熱抽汽。試判別該級是

29、否需要調頻。動頻率fdfd=(f²+Bn²)^1/2=(37224122)+3.8X502^1/2=385423(Hz)由于fd/n=(385423)/50=7.78.46,因此運行中存在K=8的倍率共振。各修正系數(shù)考慮到x1=0.987>0.96，葉片處于過渡區(qū)，可選介質腐蝕修正系數(shù)K1=0.5通道修正系數(shù)K4=1.1表面質量修正系數(shù)K2=1應力集中系數(shù)K3=1.3尺寸系數(shù)Kd=0.93(由Bb查表得)流量不

30、均勻系數(shù)K5=1.1(因級前有抽汽)成組影響系數(shù)K從=1葉型底部出汽邊的平均壓力。m=1.2bst=1.2X118.3=142(MPa)查表知，當K=8時，安全倍率的界限值Ab=4.1因為Ab<Ab，則葉片應進行調頻，否則不能保證安全運行。需調頻。詳細解答：第20題：已知某級扭葉片根部截面上的離心拉應力bc=89.71MPa,進出汽邊的氣流彎曲應力buu進、出=13.63MPa背弧上的氣流彎曲應力bu背=-10.22MPa,背弧上的離心彎應力bA背=-0.169MPa,進汽邊的離心彎應力bc進=-19.14MPa,出汽邊的離心彎應力bc出=38.61MPa求葉片進汽邊、出汽邊和背弧上的合

31、成應力。參考答案：進汽邊的合成應力Eb進=°c+bu進、出+bc進=89.71+13.63-19.14=84.2(MPa)出汽邊的合成應力Eb出=bc+bu進、出+bc出=89.71+13.63+38.61=141.95(MPa)背弧上的合成應力&背=(rc+(ru背+bA背=89.71-10.22-0.169=79.32(MPa)該葉片根部截面上進汽邊合成應力84.2MPa,出汽邊合成應力141.95MPa背弧上合成應力79.32MPa詳細解答：第21題：汽輪機某級葉輪前的壓力p1=2.89MPa葉輪后的壓力p2=2.8MPa，噴嘴進汽角a1=1T,噴嘴出口蒸汽實際速度c1

32、=281m/s,蒸汽從動葉片排出的絕對速度c2=53m/s,絕對排汽角a2=80°,動葉片處的平均直徑dm=0.97m動葉片平均高度lb=70mm部分進汽度&=1,通過該級的蒸汽流量qm=96.9kg/s,如果不考慮動葉片及其他影響因素，試求該級的軸向推力。受壓面積S為S=兀dmlb£=3.1416xO.97X0.07xl=0.2133(m²)噴嘴軸向分速度c1z及動葉軸向分速度c2z為c1z=c1sina1=281xsin110=281x0.1908=53.62(m/s)C2z=c2sina2=53Xsin800=53

33、X0.984=52.19(m/s)軸向推力Fz為Fz=qm(c1z-c2z)+A(p1-p2)=96.9(53.62-52.19)+0.2133(2.89-2.8)乂10⁶=103.567+19197=19335.57(N)該級的軸向推力為19335.57N。詳細解答：第22題：40ZLB-50型立式軸流泵，在轉速n=585r/min時，流量Q=1116m³/h揚程H=11.6m,由泵樣本上查得泵的汽蝕余量h=12m若水溫為40C，當?shù)卮髿鈮毫a=100kPa,吸水管的阻力損失為0.5m，試求泵的最大

34、安裝高度。由水的汽化壓力表查得40C時，水的汽化壓力Hvp=0.75m大氣壓力高度Ha為Ha=pa/丫=100X1000/9807=10.20(mH₂O)則泵的最大安裝高度H1,max為H1,max=pa/y-pvp/丫-H-Hw1=10.20-0.75-12-0.5=-3.05(m)計算結果為負值，表明該泵的葉輪進口中心應在水面以下3.05m處。詳細解答：第23題：某汽輪機進汽壓力p0=9.12MPa進汽溫度t0=535C,排汽壓力pco=0.005MPa，求在理想循環(huán)條件下的循環(huán)熱效率，并求當排汽壓力降低到0.003MPa和升高到0.008MPa時，循環(huán)熱效率的絕對變化量和相對變化率。由汽輪機進汽參數(shù)查得汽輪機的進汽焰h0為3477.7kJ/kg，進汽嫡S0為6.7853kJ/(kgC)，當排汽壓力為0.005MPa時，汽輪機排汽焰hco=2066.5kJ/kg,凝結水的焰h'co=136.4kJ/kg，則循環(huán)的熱效率可t為可t=(h0-hco)/(h0-h'co)=(3477.7-2066.5)/(3477.7-136.4)=0.4224