长沙理工大学汽轮机期末复习题.docx
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长沙理工大学汽轮机期末复习题
第一章
反动度：
体现蒸汽在动叶中膨胀程度大小的量，定义为：
蒸汽在动叶中的理想焓降与级的滞止理想焓降之比.
部分进汽度：
装有喷嘴的弧段长度与整个圆周长度的比值
级的速度比和最佳速度比：
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。
级的轮周效率：
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。
级的相对内效应：
级的相对内效率是指级的有效焓降和级的理想能量之比。
汽轮机型号代表的意思：
Δ（表示汽轮机类型）××（表示额定功率）—××（表示蒸汽参数）—×（表示变型设计次序）
多种级汽轮机的最佳速度比：
级效率最高时，所对应的速度比称为最佳速度比。
纯冲动级的最佳速度比约为0.4~0.44；反动级的最佳速度比约为0.65~0.75；纯冲动式复速级的最佳速度比约为0.21~0.22。
径高比：
级的平均直径d和动叶片高度L之比。
动叶进出口速度W1，W2大小比较：
问答：
级的分类与特点（按反动度来分）
1.纯冲动级
Ωm＝0的级，Δhb＝0,Δh*n=Δh*t，
做功能力较大，但效率较低，如图1－3所示。
2.冲动级（带反动度的冲动级）
Ωm＝0.05～0.20的级，Δhb＞0,但Δhb＜Δhn，做功能力和效率介于纯冲动级和反动级之间。
3.反动级
Ωm≈0.5的级，Δhb＝Δhn，动、静叶型相同，做功能力较小，但效率高.
减缩斜切喷嘴的组成、作用及膨胀特点
１.渐缩斜切喷嘴的组成：
由渐缩部分加上斜切部分组成
２.斜切部分的作用：
保证汽流顺利地进入动叶做功，并获超音速汽流。
３.斜切部分的膨胀特点：
（１）当喷嘴出口断面上的压力比大于或等于临界压力
比时，即时，蒸汽仅在渐缩部分膨胀，在斜切部分不膨胀，斜切部分仅起导流作用，此时
当喷嘴出口断面上的压力小于临界压力比时，即时，蒸汽不仅在渐缩部分膨胀，在斜切也膨胀。
蒸汽在渐缩部分达临界，在斜切部分继续膨胀，
出口获超音速汽流，且出口汽流方向发生偏转，此时
喷嘴速度系数和动叶速度系数的定义和影响因素
喷嘴速度系数：
喷嘴出口的实际速度与理想速度之比。
影响因素：
与喷嘴高度、叶型、表面粗糙度、前后压差、叶片宽度有关，其中与喷嘴高度关系最为密切。
动叶速度系数：
动叶出口的实际速度与理想速度之比。
影响因素：
动叶高度、反动度、叶型、动叶片的表面粗糙度，其中与动叶高度和反动度关系最为密切。
级内损失有哪些（9项）
汽轮机的级内损失一般包括：
喷嘴损失；动叶损失；余速损失；叶高损失；扇形损失；叶轮摩擦损失；部分进汽损失；漏汽损失；湿汽损失。
造成这些损失的原因：
（1）喷嘴损失：
蒸汽在喷嘴叶栅内流动时，汽流与流道壁面之间、汽流各部分之间存在碰撞和摩擦，产生的损失。
（2）动叶损失：
因蒸汽在动叶流道内流动时，因摩擦而产生损失。
（3）余速损失：
当蒸汽离开动叶栅时，仍具有一定的绝对速度，动叶栅的排汽带走一部分动能，称为余速损失。
（4）叶高损失：
由于叶栅流道存在上下两个端面，当蒸汽流动时，在端面附面层内产生摩擦损失，使其中流速降低。
其次在端面附面层内，凹弧和背弧之间的压差大于弯曲流道造成的离心力，产生由凹弧向背弧的二次流动，其流动方向与主流垂直，进一步加大附面层内的摩擦损失。
（5）扇形损失：
汽轮机的叶栅安装在叶轮外圆周上，为环形叶栅。
当叶片为直叶片时，其通道截面沿叶高变化，叶片越高，变化越大。
另外，由于喷嘴出口汽流切向分速的离心作用，将汽流向叶栅顶部挤压，使喷嘴出口蒸汽压力沿叶高逐渐升高。
而按一元流动理论进行设计时，所有参数的选取，只能保证平均直径截面处为最佳值，而沿叶片高度其它截面的参数，由于偏离最佳值将引起附加损失，统称为扇形损失。
（6）叶轮摩擦损失：
叶轮在高速旋转时，轮面与其两侧的蒸汽发生摩擦，为了克服摩擦阻力将损耗一部分轮周功。
又由于蒸汽具有粘性，紧贴着叶轮的蒸汽将随叶轮一起转动，并受离心力的作用产生向外的径向流动，而周围的蒸汽将流过来填补产生的空隙，从而在叶轮的两侧形成涡流运动。
为克服摩擦阻力和涡流所消耗的能量称为叶轮摩擦损失。
（7）部分进汽损失：
它由鼓风损失和斥汽损失两部分组成。
在没有布置喷嘴叶栅的弧段处，蒸汽对动叶栅不产生推动力，而需动叶栅带动蒸汽旋转，从而损耗一部分能量；另外动叶两侧面也与弧段内的呆滞蒸汽产生摩擦损失，这些损失称为鼓风损失。
当不进汽的动叶流道进入布置喷嘴叶栅的弧段时，由喷嘴叶栅喷出的高速汽流要推动残存在动叶流道内的呆滞汽体，将损耗一部分动能。
此外，由于叶轮高速旋转和压力差的作用，在喷嘴组出口末端的轴向间隙会产生漏汽，而在喷嘴组出口起始端将出现吸汽现象，使间隙中的低速蒸汽进入动叶流道，扰乱主流，形成损失，这些损失称为斥汽损失。
（8）漏汽损失：
汽轮机的级由静止部分和转动部分组成，动静部分之间必须留有间隙，而在间隙的前后存在有一定的压差时，会产生漏汽，使参加作功的蒸汽量减少，造成损失，这部分能量损失称为漏汽损失。
（9）湿汽损失：
在湿蒸汽区工作的级，将产生湿汽损失。
其原因是：
湿蒸汽中的小水滴，因其质量比蒸汽的质量大，所获得的速度比蒸汽的速度小，故当蒸汽带动水滴运动时，造成两者之间的碰撞和摩擦，损耗一部分蒸汽动能；在湿蒸汽进入动叶栅时，由于水滴的运动速度较小，在相同的圆周速度下，水滴进入动叶的方向角与动叶栅进口几何角相差很大，使水滴撞击在动叶片的背弧上，对动叶栅产生制动作用，阻止叶轮的旋转，为克服水滴的制动作用力，将损耗一部分轮周功；当水滴撞击在动叶片的背弧上时，水滴就四处飞溅，扰乱主流，进一步加大水滴与蒸汽之间的摩擦，又损耗一部分蒸汽动能。
以上这些损失称为湿汽损失。
湿汽损失产生的原因，危害性和减小措施
原因:
①湿蒸汽在喷管中膨胀时，一部分蒸汽凝结成水滴，使做功的蒸汽量减少。
②蒸汽拖动水珠流动，消耗一部分蒸汽能量。
③水珠对喷嘴和动叶产生撞击损失。
④产生过冷损失，使蒸汽的理想焓降减少。
危害性:
缩短叶片的使用寿命，并使其工作的可靠性降低。
减小措施:
①采用中间再热循环;②采用去湿装置;③采用具有吸水缝的空心喷嘴;④采取措施提高动叶的抗侵蚀能力。
长叶片按等截面叶片设计产生的附加损失和对策
长叶片按等截面叶片设计所产生的附加损失：
（１）沿叶高圆周速度不同引起的损失
（２）沿叶高节距不同引起的损失
（３）轴向间隙中的汽流产生径向流动
减少长叶片附加损失的方法：
（1）按汽流参数沿叶高的变化规律，将叶片设计成变截面的扭叶片。
（2）设计中采用径向平衡法，使汽流在轴向间隙中不产生径向流动。
各种级的综合比较（最佳速度比，轮周效率，作功能力）
第二章
重热现象:
前级的损失被下级部分利用，使下级的理想焓降在相同的压差下比前级无损失时的理想焓降略有增大，这种现象就称为多级汽轮机的重热现象。
重热系数的定义：
将各级的理想焓降之和大于汽轮机理想焓降部分占汽轮机理想焓降的份额叫做重热系数。
气耗率:
d表示每生产1kW•h电能所消耗的蒸汽量。
热耗率:
q表示每生产1kW•h电能所消耗的热量。
减少排气阻力的方法：
将排汽管设计成具有良好性能的扩压管，使排汽中部分动能转变成静压，以补偿排汽管中的压力损失。
汽轮机相对内效率：
级的有效比焓降与理想能量之比称为级的相对内效率，简称级效率
齿型轴封的分类：
高低齿汽封，平齿汽封
外部损失的种类：
问答
多级汽轮机的效率比单级汽轮机效率高的原因
1.循环热效率
从热力学角度分析，采用多级汽轮机之后可以更大程度地提高蒸汽初参数降低终参数。
同时多级汽轮机可以实现回热循环及中间再热循环。
2.相对内效率。
2.1在整机总焓降一定时，多级汽轮机更容易在设计工况下保证每一级都在最佳速比附近工作。
2.2可以更合理地分配比焓降，减少叶高损失。
2.3重热现象的存在，使得前面级损失的热能可以被后面级利用
2.4多级汽轮机的余速动能可以被下一级利用
分析重热系数对经济性的影响
多级汽轮机的轴向推动力产生的原因及平衡措施
原因：
在轴流式汽轮机中，通常是高压蒸汽由一端进入，低压蒸汽由另一端流出，从整体来看，蒸汽对汽轮机转子施加了一个由高压端指向低压端的轴向力，使汽轮机转子存在一个向低压端移动的趋势，这个力就称为转子的轴向推力。
轴向推力的平衡方法
1.采用平衡活塞.
2.在叶轮上开平衡孔塞。
3.汽缸采用反向流动布置
4.采用推力轴承
轴封系统的组成，作用，供气源的情况
1.轴封系统的组成:
由轴封装置和与之相连接的管道和附属设备组成。
2.轴封系统的作用:
（1）防止高压端蒸汽外漏
（2）防止低压端空气漏入汽缸
（3）汽轮机启动时，向轴封供汽，迅速建立凝汽器真空。
（4）回收轴封漏汽的工质和热量
3.轴封系统的特点:
（1）轴封分段设置，各段间有环形腔室,通过管道将漏到腔室中的蒸汽疏走或向腔室中送汽。
（2）轴封设置供汽源作用:
1.密封作用2.冷却轴端作用
多级汽轮机相对单级汽轮机的优点
1.多级汽轮机的循环热效率大大提高多级汽轮机可以采用较高的进汽参数和较低的排汽参数，还可以采用回热循环和再热循环。
2.多级汽轮机的相对内效率明显提高.
（1）多级汽轮机每一级承担的焓降不必很大，可以保证各级都在最佳速比附近工作。
（2）在一定的条件下，多级汽轮机的余速动能可以全部或部分地被下一级利用。
（3）多级汽轮机级的焓降较小，可以采用渐缩喷嘴，避免了采用难以加工、效率较低的缩放喷嘴。
（4）当级的焓降较小时，根据最佳速比的要求，可相应减小级的平均直径，从而可适当增加叶栅高度，减小叶栅的端部损失。
（5）多级汽轮机具有重热现象。
第三章
汽轮机变工况：
汽轮机偏离设计工况下运行的其他一切工况。
级组、滑压调节（液压调节）级的变工况特性
轴向推力的变化规律（结论）
级在亚临界或超临界（焓降，反动度，速度比的变化）
调节级的最危险工况：
第Ⅰ调节阀全开、第Ⅱ调节阀即将开启时，为调节级的最危险工况。
简答
研究汽轮机变工况及引起汽轮机变工况的主要原因
佛流格尔公式的应用及应用条件。
弗留格尔公式的应用条件
（1）同一工况下，通过同一级组各级的流量应相等。
对具有回热抽汽的凝汽式汽轮机，可不考虑抽汽口的影响，将全部压力级取成一个级组；但对供热机组，抽汽口不应取在一个级组内（可将抽汽口前后分别取为一个级组）。
不同工况下，级组中各级的通流面积应保持不变。
因为调节级在工况变动时，通流面积常发生变化，所以调节级一般不取在一个级组内。
3）级组内级数越多，计算结果准确度越高，级组中的级数应不小于3～4级。
（4）通过级组中各级的流量应为均质流。
而调节级在有调节阀节流时，级后不是均质流（而是混合流），所以调节级不应取在一个级组内。
2.弗留格尔公式的应用
（1）用来求取不同流量下各级前的压力，各级压差、焓降、反动度、功率、效率，以及零部件的受力状况。
也即进行变工况计算。
（2）监视汽轮机通流部分运行状况是否正常。
汽轮机变工况时，各级（分调节、中间、最末）的焓降变化。
只讨论全开调节阀后的喷嘴与动叶组成的这部分调节级。
在工况变动时，各中间级的理想焓降不变。
在定转速下，各级圆周速度不变，速度比不变，因而其级内效率也不变。
所以各中间级的内功率与流量成正比
对于凝汽式汽轮机的最末级，由于其背压取决于凝汽器工况和排汽管的压损，不与流量成正比，故其压力比随流量的变化而变化，流量增加时，压比减小，末级焓降增加；反之，流量减小时，焓降亦减小
总之，工况变动时，焓降变化集中在调节级和最末级，应对这两级进行变工况校核。
节流调节级的特点（定义）
定义：
所有蒸汽都经过一个或几个同时启闭的调节阀，然后流向汽轮机的第一级。
特点及适用场合
（1）无调节级，第一级全周进汽。
（2）工况变动时，各级温度变化较小，因而负荷的适应性较好。
（3）变工况时，存在节流损失，经济性较差。
（4）适用于小容量机组和带基本负荷的大机组。
喷管调节级的特点
定义新蒸汽经过主汽阀后，再经过几个依次启闭的调节阀流向汽轮机的第一级。
工作特点及适用场合
1各调节阀所能通过的最大流量不一定相等，一般1阀、2阀较大，3阀开完达额定负荷，4阀为过载阀。
2有调节级，部分进汽度e＜1，且e随调节阀开启数目变化而变化。
3部分负荷时，比节流调节效率高。
4变工况时，调节级汽室温度变化较大，负荷适应性较差.
5适用于各种类型的汽轮机。
滑压调节级的特点（优点、安全性）与种类。
滑压调节的定义
汽轮机所有的调节阀全开或开度不变，调整锅炉燃料量、给水量和空气量，改变汽轮机的进汽流量和压力（蒸汽温度保持不变），以适应外界负荷的变化。
二）滑压调节的特点
1.提高了机组运行的可靠性
因为各级的温度变工况时近似不变，减少了负荷变化时各零部件的热应力和热变形。
2.提高了机组部分负荷下运行的经济性
（1）无节流损失或节流损失很小。
（2）变负荷时，各级的理想焓降、速度比近似不变,湿汽损失也减小，所以效率高。
（3）可提高再热蒸汽温度，改善循环效率。
（4）可配合采用变速给水泵，降低给水泵耗功。
3.高负荷区滑压调节不经济
因为定压运行时，调节阀开度较大，节流损失较小，滑压运行带来的效果不大，且初压降低，使锅炉的平均吸热温度降低。
4.适用于单元制的大机组
滑压调节的方式
（1）纯滑压调节
（2）节流滑压调节
（3）复合滑压调节
初终参数变化时对汽轮机经济性和安全性的影响。
1．对经济性的影响（对汽轮机功率的影响）
初压变化将引起进汽量、理想比焓降和内效率的变化，因此初压变化引起的功率的变化，应为三者改变使功率改变的代数和。
通常，当初压变化不大时，相对内效率可认为不变，即。
故功率改变值为
功率的改变量与初压的改变量成正比，与初压的大小成反比。
2．对汽轮机安全性的影响
（1）新蒸汽压力升高
①使末级湿度增加，工作条件恶化，影响叶片的使用寿命
②当各调节阀全开时，
各级过负荷，且最末一、二级最危险；对凝汽式汽轮机，
还会使轴向推力增大。
（2）新蒸汽压力降低
新蒸汽压力降低，若仍维持额定功率不变，则各级过负荷，且最末一、二级最危险；对凝汽式汽轮机，还会使轴向推力增大。
第六章
概念
气缸的膨胀死点：
纵销的中心线与横销中心线的交点。
切向振动
定义：
叶片绕其截面最小惯性轴的振动，其振动方向接近于圆周的切向方向。
A振动
叶根固定，叶顶自由
频率分散度
同一级中测得的叶片自振频率（切向A0型）的最大值与最小值之差再与其平均值之比，即
叶片动频定义
叶片的自振频率又分静频率和动频率。
转子的临界转速
转子发生剧烈共振时的特定转速
汽缸分类
（1）按汽缸进汽参数：
高压缸，中压缸，低压缸。
（2）
（2）按汽缸的层数：
单层缸，多层缸。
叶片分为三部分：
叶型部分、叶根、叶顶
滑削系统的作用：
保证汽缸能定向自由膨胀或收缩，并保证汽缸膨胀或收缩时，汽缸与转子的中心一致。
径向支持轴承和推力轴承的作用
径向支持轴承作用：
支承转子的重量及转子旋转时产生的不平衡离心力，并确定转子的径向位置。
推力轴承作用：
承受转子的轴向推力，并确定转子的轴向位置。
转子分类
（1）按有无叶轮
①轮式转子有叶轮，用于冲动式汽轮机。
②鼓式转子无叶轮，用于反动式汽轮机。
（2）按主轴与其他部件间的组合方式，轮式转子又分为：
①套装转子
叶轮等部件加工好后“红套”在主轴上
②整锻转子
将叶轮等部件与主轴一起锻造加工而成
③焊接转子
由若干个叶轮和两个端轴拼焊而成。
④组合转子
由整锻转子和套装转子组合而成。
叶片及叶片组最危险类型
无论是单个叶片还是叶片组，最危险的振型均为切向型振动，特别是切向型振动更危险。
常见联轴器种类：
常见形式：
刚性联轴器、半挠性联轴器、挠性联轴器
电厂汽轮机广泛采用刚性联轴器。
影响自振频率的分析
1.温度修正
温度升高，E降低，所以f随温度的升高而减小。
2.叶片根部牢固性修正
3.离心力修正
离心力的存在使叶片的频率增大。
常见的叶根种类
电厂汽轮机常用叶根主要有T型叶根、叉型叶根和纵树叶根
综合
大型汽轮机结构特点
盘车装置的作用及分类
盘车装置的作用
1）防止转子受热不均产生热弯曲。
（2）机组启动前盘动转子，可用来检查机组是否具备启动条件。
如：
动静部分是否摩擦，主轴弯曲值是否正常，润滑油系统工作是否正常等。
（3）减少汽轮机启动时的冲转力矩。
盘车装置的分类
（1）按驱动力来源
电动盘车和液动盘车。
（2）按盘车转速
高速盘车和低速盘车。
叶片振动激振率的分类及产生低频振动激振率的原因
1.低频激振力
（1）部分进汽。
（2）级前有抽汽口。
（3）个别喷嘴加工尺寸偏差过大或者损坏。
（4）上下两隔板结合面处（错位）汽流异常。
（5）喷嘴带有加强筋。
2.高频激振力
由喷嘴出口边总有一定厚度（喷嘴尾迹）引起的，另外汽流和通道壁面的摩擦力，使喷嘴出口沿圆周方向汽流的作用力不是均匀分布，叶片每经过一只喷嘴片，汽流作用力就减小一次，即受到反方向的扰动
常见的叶片调频措施
1）在围带或拉金的连接处加焊。
刚度提高，使叶片的自振频率增加。
2）当叶片较厚时，在叶顶钻径向减荷孔。
使叶片的质量减小，自振频率提高。
用于具有整体围带的短叶片中，钻直径4－8mm的小孔,。
孔深小于1∕2叶片高度。
3）重新安装叶片，改善叶片的安装质量。
使刚度提高，叶片的自振频率增加。
4）改变叶片组中的叶片数。
一般，随着组内叶片数增加，叶片的自振频率增加；但当组内叶片已较多时，效果就不明显了。
5）对单个自由叶片加装围带或拉金。
使刚度提高，叶片的自振频率增加。
6）变更喷嘴数，甚至重新设计隔板。
改变激振力的频率（zn）。
注：
前五项措施是改变叶片的自振频率，后一项是改变叶片的激振力频率
第七章
概念
凝结器的气阻
汽侧流动阻力，指凝汽器进汽压力P与空气抽出口压力之差，即
凝结器的最佳真空
凝结水的过冷却度
凝汽器压力下对应的饱和温度与凝结水温度之差。
抽气器的分类
1.射汽式2.射水式3.水环式真空泵4.离心式
凝结水的冷却倍率
冷却倍率（循环倍率），表示凝结1kg蒸汽所需的冷却水量。
单压凝结器
单压凝汽器－汽侧仅一个压力的凝汽器
多压凝结器
多压凝汽器－汽侧具有两个或两个以上压力的凝汽器
冷却水的供水方式
开式供水（直流供水）
闭式供水（循环供水）
同等条件下，开式供水比闭式供水的进水温度tw1要低
综合：
凝气设备的组成及作用
由凝汽器、抽气器、凝结水泵、循环水泵，以及相关的管道附件组成
1.在汽轮机排汽口建立和保持规定的真空，增加蒸汽的做功能力。
2.将汽轮机的排汽凝结成洁净的凝结水，并作为锅炉给水循环使用。
3.具有真空除氧作用。
1.凝结水过冷的原因及危害性
2.
3.凝汽器存有空气的原因和条件
1）原因
①新蒸汽少量带入
②真空系统不严密漏入
真空系统严密性是否合格，可通过真空严密性试验来确定。
2）危害性
①影响机组运行的经济性
②影响机组运行的安全性
4.抽气器的任务及电厂常用抽气器的种类
任务：
启动前建立凝汽器真空，运行中将凝汽器内不凝结气体连续不断地抽出，以维持凝汽器内的正常真空。
喷射式
1.射汽式
2.射水式
水环式真空泵
离心式
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