汽轮机考试要点 2.docx

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汽轮机考试要点2

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。

再热机组的调速系统有哪些特点？

答：

再热机组的调速系统有以下特点：

①为了解决中间再热式汽轮机在启动和低负荷时机、炉流量不匹配的问题，再热式机组除高压调节阀外，中压部分也装有中压调节阀，用于与汽轮机旁路系统配合。

②为了解决中间再热式汽轮机在变负荷时中压缸功率滞延，提高机组的负荷适应能力，调节系统中装设了动态校正器。

③为了解决中间再热式汽轮机因中间容积问题而导致机组甩负荷时容易超速的问题，再热式机组除高压自动主汽门外，中压部分也装设有中压自动主汽门；调速系统均采用微分器。

④再热式机组多采用功率—频率电液调节系统。

13.凝汽器的作用是什么？

答：

1将汽轮机的排汽凝结成水并通过水送至锅炉进行循环。

2在汽能机排汽口建立高度的真空使汽轮机中的蒸汽能膨胀至最低的压力增大蒸汽在汽轮机中的作功焓降提高机组热循环的效率。

3汇集各疏水减少汽水损失。

28.迟缓率过大对汽轮机有何影响？

答：

（1）汽轮机空负荷时，引起转速不稳定，并网困难；

（2）供给调速系统和保护装置稳定充足的压力油,使它们正常工作。

（3）供给齿轮等传动机润滑用油。

41.汽轮机的调节方式有哪些？

各有何优缺点？

节流调节；喷嘴调节；滑压调节；旁通调节。

（P300-307）喷嘴调节，在外负荷变化时，各调节阀按循序逐个开启或关闭。

由于在部分负荷下，几个调节阀中只有一个或两个调节阀未全开，因此在相同的部分负荷下，汽轮机的进汽节流损失较小，其内效率的变化也较小。

当机组负荷经常变动时，这种调节方式较为合理。

节流调节，在部分负荷下，所有的调节阀均关小，进汽节流损失较大，在相同的部分负荷下，其内效率相应较低，因此这种调节方式仅适应于带基本负荷的汽轮机

滑压调节，在外负荷变化时，调节阀保持全开，通过改变进汽压力，使进汽量和蒸汽的理想焓降变化，改变机组的功率，与外负荷的变化相适应。

在相同的部分负荷下，由于所有的调节阀均全开，节流损失最小。

但在部分负荷下，由于进汽压力降低，循环效率随之降低。

另外，由于锅炉调节迟缓，在部分负荷下，若所有的调节阀均全开，当负荷增加时，调节阀不能参与动态调节，机组的负荷适应性较差。

只有单元机组，或可切换为单元制连接的机组，其汽轮机才能采用复合调节方式。

43. 凝汽器内为什么会形成高度真空及影响凝汽器真空的因素？

因为凝汽器内的蒸汽凝结空间是汽水两相共存的，其压力是蒸汽凝结温度下的饱和压力。

只要冷却水温不高，在正常条件下，蒸汽凝结温度也就不高，此时所对应的压力大大低于大气压力，就形成了高度真空。

  影响因素：

⑴进入凝汽器的冷却水温度⑵冷却水在凝汽器中的温升⑶凝汽器的传热端差。

45. 负荷减小时各级压力，焓降，反动度，轴向推力如何变化？

答：

负荷减小使各中间级前压力减小；焓降调节级增加，中间级基本不变，末级减小；反动度调节级减小，中间级不变，末级增大。

46.余速利用对轮周效率和最佳速比的影响？

⑴提高级的轮周效率⑵使速比在实用范围内对轮周效率的影响减弱了⑶使速比相对于余速不利用时大了⑷使轮周效率曲线失去了相对于最高效率点的基本对称性，轮周效率的最大值偏向Xa大的方向。

53.什么是动叶的速度三角形？

答：

由于动叶以圆周速度旋转，蒸汽进入动叶的速度相对于不同的坐标系有绝对速度和相对速度之分，表示动叶进出口圆周速度、绝对速度和相对速度的相互关系的三角形叫做动叶的速度三角形。