汽轮机运行与检修专业行业汽轮机运行值班员高级技师测验.docx

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汽轮机运行与检修专业行业汽轮机运行值班员高级技师测验

汽轮机运行与检修专业行业汽轮机运行值班员高级技师试卷

一、计算题（每题10分，共150分）

1.>如果系统内有两台汽轮机并列运行，其中一号机带额定负荷P01＝50MW，其调节系统速度变动率为δ1＝3%，二号机带额定负荷P02＝25MW，其调节系统速度变动率δ2＝5%，如果此时系统频率增高至50.5Hz，试问每台机组负荷降低多少?

答案：

解：

系统频率变动时汽轮机速度变动率δn＝（50.5－50）／50＝1%

一号机负荷减少ΔP1＝P01×δn／δ1

＝50×0.01／0.03

＝16.7（MW）

二号机负荷减少ΔP2＝P02×δn／δ2

＝25×0.01／0.05

＝5（MW）

答：

一、二号机负荷分别下降了16.7MW及5MW。

2.>N100-90／535型汽轮机在设计工况下新蒸汽焓i0＝3479kJ／kg，给水的焓i′gs＝975kJ／kg，每kg蒸汽在汽轮机中的有效焓降为1004kJ／kg，若机械效率和发电机效率均为99%，试求该汽轮发电机组在设计工况下的汽耗率和热耗率。

答案：

解：

汽耗率d＝3600／（Hi×ηj×ηd）

＝3600／（1004×0.99×0.99）

＝3.66［kg／（kW·h）］

热耗率q＝d（i0－i′gs）

＝3.66×（3479－975）

＝9164.6［kJ／（kW·h）］

答：

汽耗率为3.66kg／（kW·h）；热耗率为9164.6kJ／（kW·h）。

3.>某凝汽式汽轮机按朗肯循环工作，新蒸汽压力p1＝8.826MPa，温度t1＝500℃，排汽压力为0.0039MPa，io＝3387kJ／kg；ico＝2003kJ／kg；i′co＝120kJ／kg，机械效率和发电机效率均为99%，汽轮机功率为100MW。

求汽耗量和热耗量及满负荷运行时每小时消耗标准煤量。

答案：

解：

汽耗率d＝3600／［（i0－ico）×ηj×ηd］

＝3600／［（3387－2003）×0.99×0.99］

＝2.654［kg／（kW·h）］

热耗率q＝d（i0－i′co）

＝2.654×（3387－120）

＝8670.62［kJ／（kW·h）］

汽耗量D＝P×d＝100000×2.654＝265400（kg／h）＝265.4t／h

热耗量Q＝P×q＝100000×8670.62＝867062000（kJ／h）

标准煤耗量B＝Q／29307.6＝867062000／29307.6＝29584.886（kg／h）＝29.6t／h

答：

汽耗量为265.4t／h，热耗量为867062000kJ／h，标准煤耗量为29.6t／h。

4.>有一台12MW的汽轮发电机组，主蒸汽压力p0＝5MPa，主蒸汽温度t0＝450℃，一级抽汽压力pc＝1.0MPa，排汽压力pco＝0.005MPa，给水回热温度tgs＝165℃，给水压力pgs＝8MPa，加热器的抽汽量qmc＝10.2t／h，机组的相对内效率

ηoi＝0.85，机械效率ηj＝0.99，发电机效率ηg＝0.99。

求机组的汽耗量D、机组的汽耗率d、机组的热耗量Q、机组的热耗率q。

答案：

解：

查焓熵图和水蒸气参数表求下列参数：

主蒸汽焓i0＝3316.8kJ／kg；

理想排汽焓icot＝2096kJ／kg；

抽汽焓ic＝3116kJ／kg；

给水焓i′gs＝701.5kJ／kg；

凝结水焓i′co＝137.77kJ／kg。

实际排汽焓

ico=i0-（i0-icot）×ηoi

＝3316.8－（3316.8－2096）×0.85

＝2279.12（kJ／kg）

回热抽汽机组的汽耗量

＝3600×12000／［（3316.8－2279.12）×0.99×0.99］＋10200×（3116－2279.12）／（3316.8－2279.12）

＝42476.62＋8226.2

＝50702.82（kg／h）

≈50.7t／h

回热抽汽机组的汽耗率

d＝D／P＝50700／12000＝4.225［kg／（kW·h）］

回热抽汽机组的热耗量

Q＝D（i0－igs）＝50702.82×（3316.8－701.5）

＝132603032.8（kJ／h）

回热抽汽机组的热耗率

q＝Q／P＝132603032.8／12000＝11050.25［kJ／（kW·h）］

答：

该回热抽汽机组的汽耗量为50.7t／h；汽耗率为4.225kg／（kW·h）；热耗量132603032.8kJ／h；热耗率为11050.25[kJ／（kW·h）]。

5.>汽轮机转速传感器，当汽轮机轴每转一转发60个脉冲，此脉冲送给计算器，计算机用一任务读此计数器，该任务每秒由调度启动一次，读入数据后把计数器清零。

若调度启动该任务时间误差为±10ms，问当汽轮机在100r／min、1000r／min和3000r／min时计算机显示转数在什么范围?

答案：

解：

设汽轮机转速为n（r／min）则

n（r／min）＝n／60（r／s）

又因为汽轮机轴每转一转发60个脉冲，所以，当汽轮机转速为n（r／min）时，其每秒发出的脉冲个数K为

K＝n／60（r／s）×60（脉冲个数／r）＝n（脉冲个数／s）

我们知道：

1s＝103ms那么

K＝n×10-3（脉冲个数／ms）

由于时间误差为±10ms，所以，由时间误差所引起的脉冲个数误差ΔK和转速误差Δn之间的关系为

ΔK＝Δn≈±n×10-2

当n＝100r／min时，Δn＝±1，这时计算机显示转速为99～101r／min；

当n＝1000r／min时，Δn＝±10，这时计算机显示转速为990～1010r／min；

当n＝3000r／min时，Δn＝±30，这时计算机显示转速为2970～3030r／min。

答：

当汽轮机在100r／min、1000r／min和3000r／min时计算机显示转速分别在99～101r／min；990～1010r／min；2970～3030r／min范围内。

6.>有一台降压变压器额定容量为3200kVA，电压为35±2×2.5%10.3kV，

Ud%＝7，系统阻抗忽略不计。

继电器采用不完全星形接线。

试计算电流速断保护的一次动作值。

答案：

解：

（1）变压器高压侧的额定电流

IN＝3200／（1.732×35）＝52.8（A）

（2）低压侧三相短路流过高压侧的电流为

Id（3）＝52.8／0.07＝754（A）

（3）速断保护的一次电流整定值为

Idz＝Kk×

＝1.4×754＝1055.6（A）

答：

该电流速断保护的一次动作值为1055.6A。

7.>三相汽轮发电机输出电流为1380A，线电压是6300V，若负载的功率因数从0.8下降到0.6，该发电机输出的有功功率有何变化?

答案：

解：

当cosφ＝0.8时，发电机的有功功率为

P1＝31/2U2I1cosφ＝31/2×6300×1380×0.8＝12000kW

当cosφ＝0.6时，发电机的有功功率为

P2＝31/2U2I1cosφ＝31/2×6300×1380×0.6＝9000kW

P1－P2＝12000－9000＝3000kW

答：

当负载的功率因数从0.8下降到0.6时，该发电机输出的有功功率减小了3000kW。

8.>某纯凝汽式发电厂总效率ηndc为0.32，汽轮机的相对内效率ηoi由0.80提高到0.85，试求该电厂每发一度电能节省多少标准煤?

答案：

解：

已知ηndc＝ηglηgdηtηoiηjηd＝0.32

令ηglηgdηtηoiηjηd＝K，则K＝ηndc／ηoi＝0.32÷0.8＝0.4

η'ndc＝Kη'oi＝0.4×0.85＝0.34

则一度电所节省的标准煤Δbb为

Δbb＝bb－bb'＝0.123／ηndc－0.123／η′ndc

＝0.123／0.32－0.123／0.34

＝0.02261［kg／（kW·h）］

＝22.61g／（kW·h）

答：

当汽轮机的相对内效率ηoi由0.80提高到0.85时，该电厂每发一度电能节省22.61g标准煤。

9.>某蒸汽中间再热凝汽式发电厂，已知有关参数为锅炉出口压力pgr＝14.3MPa，锅炉出口温度tgr＝555℃，机组额定发电量P＝125MW，汽轮机进汽压力p0＝13.68MPa，汽轮机的进汽温度t0＝550℃，高压缸排汽压力p′zr＝2.63MPa，中压缸进汽压力p″zr＝2.37MPa，中压缸进汽温度tzr＝550℃，高压缸的排汽温度为331℃，低压缸的排汽压力pco＝0.006MPa，排汽的干度x＝0.942，汽轮机发电机组的机械效率ηj＝0.98，发电机效率ηd＝0.985，无回热。

试计算该厂的汽耗量、汽耗率、热耗量、热耗率。

答案：

解：

根据已知数据，由水蒸气表查得各状态点的焓值为：

汽轮机进口蒸汽焓i0＝3469.3kJ／kg，高压缸的排汽焓i′zr＝3198.6kJ／kg，中压缸的进汽焓

i″zr＝3577.4kJ／kg，低压缸排汽焓ico＝2421.8kJ／kg，因为无回热，锅炉进口给水焓即凝结水焓i′co＝136.4kJ／kg。

汽耗量

D＝（3600×P）／｛［（i0－i′zr）＋（i″zr－ico）］×ηj×ηd｝

＝（3600×125000）／｛［（3469.3－3198.6）＋（3577.4－2421.8）］×0.98×0.985｝

＝326843（kg／h）

汽耗率

d＝D／P＝326843／125000＝2.61［kg／（kW·h）］

热耗量

Q＝D［（i0－i′co）＋（i″zr－i′zr）］

＝326843［（3469.3－136.4）＋（3577.4－3198.6）］

＝1213143163（kJ／h）

热耗率

q＝Q／P＝1213143163／125000

＝9705.145［kJ／（kW·h）］

答：

该厂的汽耗量为326843kg／h；汽耗率为2.61［kg／（kW·h）］；热耗量为1213143163kJ／h；热耗率为9705.145[kJ／（kW·h）]。

10.>某发电厂锅炉出口蒸汽参数为pgr＝10.234MPa，tgr＝540℃，汽轮机进汽压力p0＝9.12MPa，t0＝535℃，大气压力pa＝0.101325MPa，环境温度th＝0℃，求主蒸汽管道的散热损失和节流损失。

答案：

解：

由锅炉出口蒸汽参数查水蒸气表得锅炉出口的蒸汽焓igr＝3478.96kJ／kg，熵Sgr＝6.7367kJ／（kg·℃），由汽轮机进汽参数查水蒸气表得汽轮机进口蒸汽焓i0＝3477.7kJ／kg，熵S0＝6.7853kJ／（kg·℃），

管道散热损失

＝273.15（6.7367－6.7853）

＝－13.2713（kJ／kg）

管道节流损失ΔL节=igr－i0=3478.96－3477.7

＝1.26（kJ／kg）

答：

管道散热损失13.2713kJ／kg，管道节流损失1.26kJ／kg。

11.>汽轮机某级叶片为自由叶片。

叶高lb＝161mm，叶宽Bb＝30mm，叶片材料为1Cr13。

设计工况下，动叶前蒸汽温度t1＝110℃，蒸汽干度x1＝0.987，动叶后蒸汽温度t2＝106℃，实测其静频率为372～412Hz，蒸汽作用力产生的弯曲应力

σsb＝26.97MPa，型底合成应力σst＝118.3MPa，动频系数B＝3.8，转速n＝3000r／min，该级前有回热抽汽。

试判别该级是否可不需调频。

答案：

解：

动频率fd

fd＝（f2＋Bn2）1／2

＝［（3722～4122）＋3.8×502］1／2

＝385～423Hz

由于fd／n＝｛385～423｝／50＝7.7～8.46，因此运行中存在K＝8的倍率共振。

各修正系数：

考虑到x1＝0.987＞0.96，叶片处于过渡区，可选

介质腐蚀修正系数K1＝0.5

通道修正系数K4＝1.1

表面质量修正系数K2＝1

应力集中系数K3＝1.3

尺寸系数Kd＝0.93（由Bb查表得）

流量不均匀系数K5＝1.1（因级前有抽汽）

成组影响系数Kμ＝1

叶型底部出汽边的平均压力

m＝1.2

st＝1.2×118.3＝142（MPa）

根据级前温度、叶片材料和σm值可查得耐振强度

＝235.36MPa，安全倍率

Ab＝（K1K2Kd

）／（K3K4K5Kμ

sb）

＝（0.5×1×0.93×235.36）／（1.3×1.1×1.1×1×26.97）

＝2.58

查表知，当K＝8时，安全倍率的界限值［Ab］＝4.1

因为Ab＜［Ab］，则叶片应进行调频，否则不能保证安全运行。

答：

需调频。

12.>已知某级扭叶片根部截面上的离心拉应力

＝89.71MPa，进出汽边的气流弯曲应力

＝13.63MPa，背弧上的气流弯曲应力

＝－10.22MPa，背弧上的离心弯应力

＝－0.169MPa，进汽边的离心弯应力

＝－19.14MPa，出汽边的离心弯应力

＝38.61MPa，求叶片进汽边、出汽边和背弧上的合成应力。

答案：

解：

进汽边的合成应力Σ

＝

＋

＋

＝89.71＋13.63－19.14

＝84.2（MPa）

出汽边的合成应力Σ

＝

＋

＋

＝89.71＋13.63＋38.61

＝141.95（MPa）

背弧上的合成应力Σ

＝

＋

＋

＝89.71－10.22－0.169

＝79.32（MPa）

答：

该叶片根部截面上进汽边合成应力84.2MPa，出汽边合成应力141.95MPa，背弧上合成应力79.32MPa。

13.>汽轮机某级叶轮前的压力为p1＝2.89MPa，叶轮后的压力为p2＝2.8MPa，喷嘴进汽角

1＝11°，喷嘴出口蒸汽实际速度c1＝281m／s，蒸汽从动叶片排出的绝对速度c2＝53m／s，绝对排汽角

2＝80°，动叶片处的平均直径dm＝0.97m，动叶片平均高度lb＝70mm，部分进汽度ε＝1，通过该级的蒸汽流量为

qm＝96.9kg／s，如果不考虑动叶片及其他影响因素，试问该级的轴向推力为多大?

答案：

解：

（1）受压面积A

A＝πdmlbε＝3.1416×0.97×0.07×1

＝0.2133（m2）

（2）求喷嘴轴向分速度c1z及动叶轴向分速度c2z

c1z＝c1sinα1＝281×sin11°

＝281×0.1908＝53.62（m／s）

c2z＝c2sinα2＝53×sin80°

＝53×0.9848＝52.19（m／s）

（3）求轴向推力Fz

Fz＝qm（c1z－c2z）＋A（p1－p2）

＝96.9（53.62－52.19）＋0.2133（2.89－2.8）×106

＝103.567＋19197

＝19335.57（N）

答：

该级的轴向推力为19335.57N。

14.>40ZLB-50型立式轴流泵，在转速n＝585r／min时，流量Q＝1116m3／h，扬程H＝11.6m，由泵样本上查得泵的汽蚀余量Δh＝12m。

若水温为40℃，当地大气压力pa＝100kPa，吸水管的阻力损失为0.5m，试求泵的最大安装高度为多少?

答案：

解：

由水的汽化压力表查得40℃时，水的汽化压力Hvp＝0.75m，大气压力高度Ha为

Ha＝Pa／

＝100×1000／9807＝10.20（mH2O）

则泵的最大安装高度H1,max为

H1,max＝Pa／

－Pvp／

－ΔH－Hw1

＝10.20－0.75－12－0.5

＝－3.05（m）

答：

计算结果为负值，表明该泵的叶轮进口中心应在水面以下3.05m处。

15.>某汽轮机进汽压力p0＝9.12MPa，进汽温度t0＝535℃，排汽压力

pco＝0.005MPa，求在理想循环条件下的循环热效率，并求当排汽压力降低到0.003MPa和升高到0.008MPa时，循环热效率的绝对变化量和相对变化率。

答案：

解：

由汽轮机进汽参数查得汽轮机的进汽焓i0为3477.7kJ／kg，进汽熵S0为6.7853kJ／（kg·℃），当排汽压力为0.005MPa时，汽轮机排汽焓

ico＝2066.5kJ／kg，凝结水的焓i′co＝136.4kJ／kg，则循环的热效率ηt

ηt＝（i0－ico）／（i0－i′co）

＝（3477.7－2066.5）／（3477.7－136.4）

＝0.4224

当排汽压力降低为0.03绝对大气压时，查表得排汽焓ico＝2010.8kJ／kg，凝结水焓i′co＝99.7kJ／kg，循环的热效率η′t

η′t＝（3477.7－2010.8）／（3477.7－99.7）

＝0.4343

循环热效率的绝对变化Δηt＝η′t－ηt＝0.4343－0.4224

＝0.0119

循环热效率的相对变化δΔηt＝Δηt／ηt＝0.0119÷0.4224×100%

＝2.817%

当排汽压力升高为0.08绝对大气压时，查表得排汽焓ico＝2120.6kJ／kg，凝结水焓i′co＝172.5kJ／kg，循环的热效率η″t

η″t＝（3477.7－2120.6）／（3477.7－172.5）

＝0.4106

循环热效率的绝对变化Δηt＝η″t－ηt

＝0.4106－0.4224

＝－0.0118

循环热效率的相对变化δηt＝Δηt／ηt

＝－0.0118÷0.4224×100%

＝－2.793%

答：

原循环的效率为0.4343，当排汽压力降低到0.03绝对大气压时，循环热效率的绝对变化量为0.0119，相对变化率为2.817%；当排汽压力升高到0.08绝对大气压时，循环热效率的绝对变化量为－0.0118，相对变化率为－2.793%。

二、简答题（每题5分，共50分）

1.>火力发电机组计算机监控系统输入信号有哪几类?

答案：

火力发电机组计算机监控系统输入信号分为模拟量输入信号、数字量输入信号和脉冲量输入信号。

2.>比较各种调峰运行方式的优劣。

答案：

（1）调峰幅度：

两班制和少汽运行方式最大（100%），低负荷运行方式在50%～80%。

（2）安全性：

控制负荷变化率在一定范围的负荷跟踪方式最好，少汽方式次之，两班制最差。

（3）经济性：

低负荷运行效率很低，机组频繁启停损失也很可观，所以应根据负荷低谷持续时间和试验数据比较确定。

（4）机动性：

负荷跟踪方式最好，少汽运行次之，两班制最差；无再热机组好，中间再热机组差。

（5）操作工作量：

负荷跟踪运行方式最好，少汽运行次之，两班制最差。

3.>提高机组运行经济性要注意哪些方面?

答案：

（1）维持额定蒸汽初参数；

（2）维持额定再热蒸汽参数；

（3）保持最有利真空；

（4）保持最小的凝结水过冷度；

（5）充分利用加热设备，提高给水温度；

（6）注意降低厂用电率；

（7）降低新蒸汽的压力损失；

（8）保持汽轮机最佳效率；

（9）确定合理的运行方式；

（10）注意汽轮机负荷的经济分配。

4.>除了目前的常规能源外，还有哪些可利用的新能源?

答案：

除了常规能源外，新能源主要有：

（1）核能。

（2）太阳能。

（3）磁流体发电。

（4）氢能。

（5）地热能。

（6）海洋能。

5.>国家电力公司2000年9月8日发布的《防止电力生产重大事故的25项重点要求》中，与汽轮机有关的有哪几条?

答案：

（1）防止汽轮机超速和轴系断裂事故；

（2）防止汽轮机大轴弯曲和轴瓦烧瓦事故；

（3）防止火灾事故；

（4）防止压力容器爆破事故；

（5）防止全厂停电事故。

6.>防止汽轮机大轴弯曲的安全技术措施有哪些?

答案：

根据DL/T609-1996《300MW级汽轮机运行导则》防止汽轮机大轴弯曲的主要措施有：

（1）汽轮机每次冲转前及停机后均应测量转子偏心度及盘车电流应正常。

冲转前发生转子弹性热弯曲应适当加长盘车时间，升速中发现弹性热弯曲应加强暖机时间，热弯曲严重时或暖机无效应停机处理；

（2）汽轮机盘车状态应采取有效的隔离措施，防止汽缸进水和冷汽；

（3）汽轮机上下缸温差或转子偏心度超限时禁止汽轮机冲转；

（4）汽轮机启动时应充分疏水并监视振动、胀差、膨胀、轴向位移、汽缸滑销系统等正常，避免动静碰磨，引起大轴弯曲；

（5）汽轮机升速在80%～85%高中压转子一阶临界转速时，应检查确认轴系振动正常；如果发现异常振动，应打闸停机直至盘车状态。

7.>防止汽轮机断油烧瓦的安全技术措施有哪些?

答案：

根据DL/T609-1996《300MW级汽轮机运行导则》防止轴承损坏的主要措施有：

（1）加强油温、油压的监视调整，严密监视轴承钨金温度及回油温度，发现异常应及时查找原因并消除。

（2）油系统设备自动及备用可靠；并进行严格的定期试验。

运行中油泵或冷油器的投停切换应平稳谨慎，严防断油烧瓦。

（3）油净化装置运行正常，油质应符合标准。

（4）防止汽轮机进水、大轴弯曲、轴承振动及通流部分损坏。

（5）汽轮发电机转子应可靠接地。

（6）启动前应认真按设计要求整定交、直流油泵的连锁定值，检查接线正确。

8.>简述汽轮机启停过程优化分析的内容?

答案：

（1）根据转子寿命损耗率、热变形和胀差的要求确定合理的温度变化率；

（2）蒸汽温度变化率随放热系数的变化而变化；

（3）监视温度、胀差、振动等测点不超限；

（4）盘车预热和正温差启动，实现最佳温度匹配；

（5）在保证设备安全前提下尽量缩短启动时间，减少电能和燃料消耗。

9.>电力系统的主要技术经济指标是什么?

答案：

电力系统的主要技术经济指标是：

（1）发电量、供电量、售电量和供热量；

（2）电力系统供电（供热）成本；

（3）发电厂供电（供热）成本；

（4）火电厂的供电（供热）的标准煤耗；

（5）水电厂的供电水耗；

（6）厂用电率；

（7）网损率（电网损失电量占发电厂送至网络电量的百分比）；

（8）主要设备的可调小时；

（9）主要设备的最大出力和最小出力。

10.>汽轮机检修前应做哪些工作?

答案：

汽轮机在开始检修之前，须与蒸汽母管、供热管道、抽汽系统等隔断，阀门应上锁，并挂上警告牌。

还应将电动阀门的电源切断，并挂警告牌。

疏水系统应可靠地隔绝。

检修工作负责人应检查汽轮机前蒸汽管道确无压力后，方可允许工作人员进行工作。

三、绘图题（每题5分，共50分）

1.>试画出计算机监视系统的框图，并简述其主要构成。

答案：

计算机监视系统如图E-51所示，它基本上由硬件和软件两大系统组成。

图E-51计算机监视系统框图

硬件有主机（以中央处理器CPU为主体，包括内存、外存及选件）、外部设备（包括打印机、程序员站、CRT显示器和功能键盘等）、过程通道（包括模拟量的输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出及脉冲量输入等）、预制电缆和中间端子箱、电源装置等，它是组成计算机监视系统的基础。

软件系统是指各种程序和有关信息的总集合，分为系统软件（包括程序设计系统、诊断系统和操作系统等）、支撑软件（包括服务程序等）和应用软件（包括过程监视程序、过程控制计算程序和公共应用程序等）。

软件在设计和调试完成后，存入主机的内存和外存中，以供系统使用。

2.>背画N125-135/550/550型汽轮机原则性热力系统图。

答案：

如图E-52所示。

图E-52N125-135/550/550型汽轮机原则性热力系统