汽轮机考试要点.docx

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汽轮机考试要点

1.速度比和最佳速比：

将（级动叶的）圆周速度u与喷嘴出口（蒸汽的）速度c1的比值定义为速度比，轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比。

2.假想速比：

圆周速度u与假想全级滞止理想比焓降都在喷嘴中等比熵膨胀的假想出口速度的比值。

3.汽轮机的级：

汽轮机的级是汽轮机中由一列静叶栅和一列动叶栅组成的将蒸汽热能转换成机械能的基本工作单元。

4.级的轮周效率：

1kg蒸汽在轮周上所作轮周功与整个级所消耗的蒸汽理想能量之比

5.临界压比：

汽流达到音速时的压力与滞止压力之比。

6.级的相对内效率：

级的相对内效率是指级的有效焓降和级的理想能量之比。

7.余速损失：

气流离开动叶通道时具有一定的速度，且这个速度对应的动能在该级内不能转换为机械功，这种损失为余速损失。

临界流量：

喷嘴通过的最大流量。

漏气损失：

汽轮机在工作中由于漏气而产生的损失。

8.级的反动度：

动叶的理想比焓降与级的理想比焓降的比值。

表示蒸汽在动叶通道内膨胀程度大小的指标。

9.级的部分进汽度：

装有喷嘴的弧段长度与整个圆周长度的比值。

10.热耗率：

每生产1kW.h电能所消耗的热量。

11.轮发电机组的汽耗率：

汽轮发电机组每发1KW·h电所需要的蒸汽量。

12.汽轮机的极限功率：

在一定的初终参数和转速下，单排气口凝汽式汽轮机所能发出的最大功率。

13.汽轮机的相对内效率：

蒸汽实际比焓降与理想比焓降之比。

14.汽轮机的绝对内效率：

蒸汽实际比焓降与整个热力循环中加给1千克蒸汽的热量之比。

15.汽轮发电机组的相对电效率和绝对电效率：

1千克蒸汽所具有的理想比焓降中最终被转化成电能的效率称为汽轮发电机组的相对电效率。

1千克蒸汽理想比焓降中转换成电能的部分与整个热力循环中加给1千克蒸汽的热量之比称为绝对电效率。

16.轴封作用及组成：

减少蒸汽损失，防止蒸汽外逸空气内漏。

端轴封和与它相连的管道和附属设备组成轴封系统。

17.什么是汽轮机的最佳速比：

轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比。

18.滑压运行：

汽轮机的进汽压力随外界的负荷增减而上下“滑动”。

19.汽轮机的工况图及工况图作用：

汽轮机发电机组的功率与汽耗量间的关系曲线。

作用：

汽轮发电机组的功率与汽耗量间的关系曲线称汽轮机发电机组的工况图，也称汽耗线。

20.级的临界工况：

级内的喷嘴叶栅和动叶栅两者之一的流速达到或超过临界速度。

21.级组的临界工况：

级组内至少有一列叶栅的出口流速达到或超过临界速度。

22.汽轮机的变工况：

汽轮机在偏离设计参数的条件下运行，称为汽轮机的变工况。

23.节流配汽：

进入汽轮机的所有蒸汽都通过一个调节汽门，然后进入汽轮机的配汽方式。

24设计工况：

气汽轮机在设计参数下运行称为设计工况。

25喷嘴配汽：

汽轮机第一级是调节级，调节级分为几个喷嘴组，蒸汽经过全开自动主汽门后，再经过依次开启的几个调节汽门，通向调节级。

26凝汽器的冷却倍率：

进入凝汽器的冷却水量与进入凝汽器的蒸汽量的比值称为凝汽器的冷却倍率。

27凝汽器的过冷度：

凝结水的温度比凝汽器喉部压力下的饱和温度低的数值，称为凝汽器的过冷度。

28.最佳真空：

在其它条件不变的情况下，如增加冷却水量，则凝汽器的真空就会提高，汽轮发电机组输出的功率就会增加，但同时循环水泵的耗功也会增加，当汽轮发电机组输出功率的增加量与循环水泵耗功的增加量之差达到最大时，即凝汽器达到了最佳真空。

29.调频叶片：

对于有些叶片要求其某个主振型频率与某类激振力频率避开才能安全运行，这个叶片对这一主振型称为调频叶片。

30.不调频叶片：

对有些叶片允许其某个主振型频率与某类激振力频率合拍而处于共振状态下长期运行，不会导致叶片疲劳破损，这个叶片对这一主振型成为不调频叶片。

31.耐振强度：

表示材料在承受动应力时的一种机械性能。

在某一温度和某一静压力下试件在空气环境中，作弯-弯试验，循环107次不被破坏可承受的最大动应力。

32.安全倍率：

表征叶片抵抗疲劳破坏的系数。

33.二次调频：

二次调频就是在电网周波不符合要求时，操作电网中的某些机组的同步器，增加或减少他们的功率，使电网周波恢复正常。

33.一次调频：

因电负荷改变而引起电网频率变化时，电网中全部并列运行的机组均自动地按其静态特性承担一定的负荷变化，以减少电网频率的改变，称为一次调频。

34.调速系统的迟缓率：

在同一功率下，转速上升过程与转速下降过程的特性曲线之间的转速差和额定转速之比的百分数，称为调节系统的迟缓率。

35.速度变动率：

汽轮机空负载是所对应的最大转速和额定负荷时所对应的最小转速之差，与汽轮机额定转速之比，称为调节系统的转速变动率。

36.有差调节和无差调节：

当外界电负荷改变，调节系统动作结束后，机组并不能维持转速不变，不同的负荷对应不同的稳定转速，只是转速的变动较小，这种调节是有差调节，调节后，转速不变，为无差调节

37.滞止参数：

具有一定流动速度的蒸汽，如果假想蒸汽等熵地滞止到速度为零时的状态，该状态为滞止状态，其对应的参数称为滞止参数。

简答：

1.冲动级和反动级的做功原理有何不同？

在相等直径和转速的情况下，比较二者的做功能力的大小并说明原因。

答：

冲动级做功原理的特点是：

蒸汽只在喷嘴中膨胀，在动叶汽道中不膨胀加速，只改变流动方向，动叶中只有动能向机械能的转化。

反动级做功原理的特点是：

蒸汽在动叶汽道中不仅改变流动方向而且还进行膨胀加速

动叶中既有动能向机械能的转化同时有部分热能转化成动能。

在同等直径和转速的情况下，纯冲动级和反动级的最佳速比比值：

上式说明反动级的理想焓降比冲动级的小一倍

2.说明高压级内和低压级内主要包括哪几项损失？

答：

高压级内：

叶高损失、喷嘴损失、动叶损失、余速损失、扇形损失、漏气损失、叶轮摩擦损失等；

低压级内：

湿气损失、喷嘴损失、动叶损失、余速损失，扇形损失、漏气损失、叶轮摩擦损失很小。

3.汽轮机级内有哪些损失？

答：

汽轮机级内的损失有：

1喷嘴损失；2动叶损失3余速损失4叶高损失：

又称为端部损失，产生原因：

当汽流通过汽道的时候，在上下端面上，由于蒸汽的粘性形成一层很薄的附面层，附面层内粘性力损耗汽流的动能，形成了端部附面层中的摩擦损失。

5扇形损失6叶轮摩擦损失（简称摩擦损失）:

由两部分组成：

a叶轮两侧几围带表面的粗糙度引起的摩擦损失b子午面内的涡流运动引起的损失7部分进汽损失:

由鼓风损失和斥汽损失两部分组成8漏汽损失:

反动级漏汽损失比冲动级大9湿气损失:

过饱和损失,挟带损失,制动损失,扰流损失,工质损失

4.据喷嘴斜切部分截面积变化图，请说明：

（1）．当喷嘴出口截面上的压力比p1/p0大于或等于临界压比时，蒸汽的膨胀特点；

（2）．当喷嘴出口截面上的压力比p1/p0小于临界压比时，蒸汽的膨胀特点。

答：

（1）p1/p0大于或等于临界压比时，喷嘴出口截面AC上的气流速度和方向与喉部界面AB相同，斜切部分不发生膨胀，只起导向作用。

（2）当喷嘴出口截面上的压力比p1/p0小于临界压比时，气流膨胀至AB时，压力等于临界压力，速度为临界速度。

且蒸汽在斜切部分ABC的稍前面部分继续膨胀，压力降低，速度增加，超过临界速度，且气流的方向偏转一个角度。

5.什么是速度比？

什么是级的轮周效率？

试分析纯冲动级余速不利用时，速度比对轮周效率的影响。

答：

将（级动叶的）圆周速度u与喷嘴出口（蒸汽的）速度c1的比值定义为速度比。

1kg蒸汽在轮周上所作的轮周功与整个级所消耗的蒸汽理想能量之比称为轮周效率。

在纯冲动级中，反动度Ωm=0，则其轮周效率可表示为：

叶型选定后，φ、ψ、α1、β1数值基本确定，由公式来看，随速比变化，轮周效率存在一个最大值。

同时，速比增大时，喷嘴损失不变，动叶损失减小，余速损失变化最大，当余速损失取最小时，轮周效率最大。

6.简述蒸汽在轴流式汽轮机的冲动级、反动级和复速级内的能量转换特点，比较它们的效率及作工能力。

答：

冲动级介于纯冲动级和反动级之间，蒸汽的膨胀大部分发生在喷嘴中，只有少部分发生在动叶中；反动级蒸汽在喷嘴和动叶中理想比焓降相等；复速级喷嘴出口流速很高，高速气流流经第一列动叶作功后其具有余速的汽流流进导向叶柵，其方向与第二列动叶进汽方向一致后，再流经第二列动叶作功。

作功能力：

复速级最大，冲动级次之，反动级最小；

效率：

反动级最大，冲动级次之，复速级最小。

7.简答多级汽轮机每一级的轴向推力是由哪几部分组成的？

平衡汽轮机的轴向推力可以采用哪些方法？

答：

多级汽轮机每一级的轴向推力由

（1）蒸汽作用在动叶上的轴向力

（2）蒸汽作用在叶轮轮面上的轴向力（3）蒸汽作用在转子凸肩上的轴向力（4）蒸汽作用隔板汽封和轴封套筒上的轴向推力组成。

平衡汽轮机的轴向推力可以采用：

（1）平衡活塞法；

（2）对置布置法；（3）叶轮上开平衡孔；（4）采用推力轴承。

8.大功率汽轮机为什么都设计成多级汽轮机？

在h-s图上说明什么是多级汽轮机的重热现象？

答：

大功率汽轮机多采用多级的原因：

多级汽轮机的循环热效率大大高于单机汽轮机；多级汽轮机的相对内效率相对较高；多级汽轮机单位功率投资大大减小2如图

9.轴封系统的作用是什么？

答：

A.利用轴封漏汽加热给水或到低压处作功。

B.防止蒸汽自汽封处漏入大气；C.冷却轴封，防止高压端轴封处过多的热量传到主轴承而造成轴承温度过高，影响轴承安全；D.防止空气漏入汽轮机真空部分。

10.何为多级汽轮机的重热现象和重热系数？

答：

所谓多级汽轮机的重热现象，也就是说在多级汽轮机中，前面各级所损失的能量可以部分在以后各级中被利用的现象。

因重热现象而增加的理想焓降占汽轮机理想焓降的百分比，称为多级汽轮机的重热系数。

多级汽轮的重热现象：

上一级损失造成的比熵增大将使后面级的理想比焓降增大，即上一级损失中的一小部分可以在以后各级中得到利用，这种现象称为“多级汽轮的重热现象”。

11.说明汽轮机喷嘴配汽方式的特点

答：

喷嘴配汽是依靠几个调门控制相应的调节级喷嘴来调节汽轮机的进汽量。

这种配汽方式具有如下特点：

部分进汽，e﹤1,满负荷时，仍存在部分进汽，所以效率比节流配汽低；部分负荷时，只有那个部分开启的调节汽门中蒸汽节流较大，而其余全开汽门中的蒸汽节流已减小到最小，故定压运行时的喷嘴配汽与节流配汽相比，节流损失较少，效率较高，

12.写出分析汽轮机变工况运行的弗里格尔公式，并说明其使用的条件。

答：

弗留格尔公式为：

使用条件为：

保持设计工况和变工况下通汽面积不变。

若由于其他原因，使通汽面积发生改变时应进行修正；同一工况下，各级的流量相等或成相同的比例关系；流过各级的汽流为一股均质流（调节级不能包括在级组内）。

13.何种工况为调节级的最危险工况为么？

答：

调节级最危险工况为：

第一调节汽门全开，而其他调节汽门全关的情况。

当只有在上述情况下，不仅⊿htI最大，而且，流过第一喷嘴组的流量是第一喷嘴前压力等于调节汽门全开时第一级前压力情况下的临界流量，是第一喷嘴的最大流量，这段流量集中在第一喷嘴后的少数动叶上，使每片动叶分摊的蒸汽流量最大。

动叶的蒸汽作用力正比于流量和比焓降之积，因此此时调节级受力最大，是最危险工况。

14.用h-s图上的热力过程线分析说明喷嘴配汽定压运行与滑压运行哪一种运行方式对变负荷的适应性好。

答：

如图：

以高压缸在设计工况和75%设计负荷的热力过程线为例进行说明。

曲线A1B1C1、A1B2C2是定压运行机组100%设计工况和75%设计负荷的热力过程线，曲线A1D1、A2D2为滑压运行相应工况热力过程线。

由图可见，定压运行时排汽温度下降近60度，表明高压缸各级的温度变化较大，热应力和热变形较大，负荷变化时，灵活性和安全性较差；滑压运行下，排气温度保持在320度左右，即负荷变化时，高压缸热应力和热变形很小，从而增强了机组调峰的灵活性和安全性。

15.什么是凝结水的过冷度？

过冷度太大对机组运行有何危害？

在凝汽器设计和运行中如何减小过冷度？

答：

1凝结水的温度比凝汽器喉部压力下的饱和温度低的数值，称为凝汽器的过冷度。

2当过冷度很大时，真空降低，凝结效果较差；同时，过冷度增大还会使凝结水中含氧量增大，增加了对低压管道的腐蚀。

3为减小凝汽器的过冷度，设计凝汽器时力求冷却水管束排列合理，加强凝汽器的密封性；机组运行时，选用合适的抽气器并监视确保正常工作，减少漏入空气，避免气阻增大，同时还要保证凝结水水位不至过高，使凝汽器处于较好的工作状态。

16.画出表面式凝汽器中蒸汽和冷却水的温度沿冷却面的分布曲线，标注曲线上各特征端点的符号，并注释符号的意义。

答：

温度分布曲线为：

其中ts表示蒸汽凝结温度，且ts=⊿t+tw1+δt；tw1表示冷却水进口处温度，tw2表示冷却水出口温度，

⊿t=tw2-tw1，为冷却水温升;

δt为凝汽器端差；Ac表示凝汽器总传热面积。

17.简述转子临界转速的概念与物理意义。

答：

概念：

启动或停机过程中出现振幅峰值的转速，称为临界转速。

由高到低分别为第一、第二…第n阶临界转速。

物理意义：

转速为转子横向振动的自振频率时，由于转子弯曲力与弹性回复力平，而偏心引起的偏心力无力平衡使振幅增大。

18.分析说明转子找平衡的两个线性条件是什么？

答：

转子找平衡的两个线性条件是：

在转子转速一定，阻尼系数一定时，

1转子振动振幅与不平衡质量大小成正比；

2偏心离心力超前振幅的相位角为一常数。

19.影响调节系统动态特性的主要因素有哪些并简述其影响趋势？

答：

影响调节系统动态特性的主要因素包括：

（1）转子飞升时间常数；

（2）中间容积时间常数；（3）速度变动率；（4）油动机时间常数；（5）迟缓率。

20.什么是调节系统的静态特性曲线？

衡量调节系统静态特性性能的指标有哪些？

答：

表达汽轮机速度变化与功率之间的单值对应关系的曲线叫静态特性曲线。

衡量调节系统静态特性性能的指标有:

1.速度变动率2.迟缓率3.同步器工作范围。

21.画图说明调速系统静态特性曲线的合理形状。

答：

调速系统静态特性曲线的合理形状为：

两端斜率大，中间斜率小，没有突变，平滑而连续地向功率增加的方向倾斜。

形状如下图所示：

22.试述同步器的主要作用。

答：

同步器的主要作用是通过平移调节系统特性而实现人为改变调节阀开度，做到1.使孤立运行机组改变转速，起到转速给定作用；2.使并网运行机组改变负荷，起到功率给定的作用。

23.简述旁路系统的作用是什么？

答：

（1）当汽轮机负荷低于锅炉稳定燃烧的最低负荷时，锅炉多送出的蒸汽可通过旁路减温减压后排入凝汽器，以回收工质。

（2）当汽轮机负荷很第二是流经中间再热器的蒸汽量不足以冷却中间再热器时，绕过高压缸且经过旁路系统减温减压器冷却的蒸汽，可进入中间再热器进行冷却，起到保护中间再热器的作用

24.何谓功频电液调节系统的反调现象，是怎样产生的？

可采用什么措施消除？

答：

在动态过程中，当发电机功率因电力系统的变化而突然改变，如发电机输出功率突然变大，而转子的转速变化较小，转速信号也变化较小时，功频电液调节系统不但不会开大调节汽门来增加负荷，相反却因当时发电机的功率大于给定值而欲关小调节汽门，这就是反调现象。

反调现象的产生是因为功率信号的变化快于转速信号的变化。

消除措施：

加一个延迟器，使功率信号延迟；可加入一个叫速度信号回路，加快转速信号；在功率信号中加上负的功率微分信号；增加逻辑判断回路，切除功率信号。

25为什么反动级的级数比纯冲动式的多？

答：

反动级的最佳速比要比冲动级的大，所以当圆周速度相同时，反动级所能承担的比焓降，亦即它的做功能力比冲动级小。

反动式汽轮机的级数要比冲动式的多

26背压式抽汽工作特点，一次抽汽工作特：

背压式汽轮机的排汽全部供热用户使用，没有冷源损失，热效率较高，该机组的发电量完全取决于热负荷的多少。

调节抽汽式汽轮机热负荷都可以在很大的范围内自由变动，互不影响，但存在不可调节区，有冷源损失，热效率低。

27为什么说反动级的的漏汽损失比冲动级大？

答：

1内劲汽封的漏汽量比冲动级的隔板漏汽量大，主要是因为内劲汽封直径比隔板汽封直径大，而汽封齿数又比较少；2动叶前后的压差较大，所以叶顶漏汽量相当可观。

28概述高中低压缸的特点。

答：

高压段无湿气损失，漏汽损失较大叶高损失也较大，且高压段各级的效率较低。

低压段具有很大的通流面积，无部分进汽损失，湿气损失大，余速损失较大，级的比焓降大。

中压段同低压段一样采用全周进汽，无部分进汽损失，也无湿气损失，效率比高压段和低压段都高，反动度一般介于高压和低压段之间且逐渐增大。

29真空除氧的二种方法：

热力除氧和鼓泡除氧。

30为什么采用多级汽轮机而不采用单级汽轮机？

答：

为保证汽轮机的高效率和增大汽轮机的单机功率，就必须把汽轮机设计成多级汽轮机，使很大的蒸汽比焓降由多级汽轮机的各级分别用，即逐级有效利用，使各级均可在最佳速比附近工作。

优越性：

多级汽轮机的的效率大大提高。

多级汽轮机的相对内效率明显提高。

多级汽轮机各级的比焓降较小，因而叶高损失减小，喷嘴流动效率较高。

多级汽轮机有重热现象。

多级汽轮机单位功率的投资大大减少。

31喷嘴的流量系数在过热区与湿蒸汽区为什么不同？

答：

在过热区工作时，由于喷嘴损失所引起的比容变化较小，流量系数近似等于速度系数，在湿蒸汽区工作时，由于蒸汽通过喷嘴时间极短，有一部分应凝结的饱和蒸汽来不及凝结，出现了凝结滞后的过饱和现象，即大部分蒸汽没有获得这部分蒸汽凝结时应放出来的汽化潜热，故整个蒸汽温度较低，使蒸汽的实际比容反而小于理想比容，于是实际流量大于理想流量。