汽轮机运行值班员基础理论知识模拟31.docx
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汽轮机运行值班员基础理论知识模拟31
[模拟]汽轮机运行值班员基础理论知识模拟31
论述题
第1题：
液力耦合器的工作特点是什么？
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参考答案：
液力耦合器的工作特点主要有以下几点：
（1）可实现无级变速。
通过改变勺管位置来改变涡轮的转速，使泵的流量、扬程都得到改变，并使泵组在较高效率下运行。
（2）可满足锅炉点火工况要求。
锅炉点火时要求给水流量很小，定速泵用节流降压来满足，凋节阀前、后压差可达12MPa以上。
利用液力偶合器，只需降低输出转速即可满足要求，既经济又安全。
（3）可空载启动且离合方便。
使电动机不需要有较大的富裕量，也使厂用母线减少启动时的受冲击时间。
（4）隔离振动。
偶合器泵轮与轮间扭矩是通过液体传递的，是柔性连接。
所以主动轴与从动轴产生的振动不可能相互传递。
（5）过载保护。
由于耦合器是柔性传动，工作时存在滑差，当从动轴上的阻力扭矩突然增加时，滑差增大，甚至制动，但此时原动机仍继续运转而不致受损。
因此，液力耦合器可保护系统免受动力过载的冲击。
（6）无磨损，坚固耐用，安全可靠，寿命长。
（7）液力耦合器的缺点是运转时有一定的功率损失。
除本体外，还增加一套辅助设备，价格较贵。
详细解答：
第2题：
汽轮机发生水冲击的原因有哪些？
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参考答案：
汽轮机发生水冲击的原因有：
（1）锅炉满水或负荷突增，产生蒸汽带水。
（2）锅炉燃烧不稳定或调整不当。
（3）加热器满水，抽汽止回阀不严。
（4）轴封进水。
（5）旁路减温水误动作。
（6）主蒸汽、再热蒸汽过热度低时，调节汽阀大幅度来回晃动。
详细解答：
第3题：
汽轮机有哪些主要的级内损失？
损失的原因是什么？
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参考答案：
汽轮机级内损失主要有喷嘴损失、动叶损失、余速损失、叶高损失、扇形损失、部分进汽损失、摩擦鼓风损失、漏汽损失、湿汽损失等。
各损失的原因如下：
（1）喷嘴损失和动叶损失是由于蒸汽流过喷嘴和动叶时汽流之间的相互摩擦及汽流与叶片表面之间的摩擦所形成的。
（2）余速损失是指蒸汽在离开动叶时仍具有一定的速度，这部分速度能量在本级未被利用，所以是本级的损失。
但是当汽流流入下一级的时候，汽流动能可以部分地被下一级所利用。
（3）叶高损失是指汽流在喷嘴和动叶栅的根部和顶部形成涡流所造成的损失。
（4）扇形损失是指由于叶片沿轮缘成环形布置，使流道截面成扇形，因而，沿叶高方向各处的节距、圆周速度、进汽角是变化的，这样会引起汽流撞击叶片产生能量损失，汽流还将产生半径方向的流动，消耗汽流能量。
（5）部分进汽损失是由于动叶经过不安装喷嘴的弧段时发生“鼓风”损失，以及动叶由非工作弧段进入喷嘴的工作弧段时发生斥汽损失。
（6）摩擦鼓风损失是指高速转动的叶轮与其周围的蒸汽相互摩擦并带动这些蒸汽旋转，要消耗一部分叶轮的有用功。
隔板与喷嘴间的汽流在离心力作用下形成涡流也要消耗叶轮的有用功。
（7）漏汽损失是指在汽轮机内由于存在压差，一部分蒸汽会不经过喷嘴和动叶的流道，而经过各种动静间隙漏走，不参与主流做功，从而形成损失。
（8）湿汽损失是指在汽轮机的低压区蒸汽处于湿蒸汽状态，湿蒸汽中的水不仅不能膨胀加速做功，还要消耗汽流动能，还要对叶片的运动产生制动作用消耗有用功，并且冲蚀叶片。
详细解答：
第4题：
同步器的工作界限应当满足哪些要求？
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参考答案：
同步器的工作界限应满足如下要求：
（1）在额定参数下，机组应当能够在空负荷与满负荷之间任意调节负荷。
（2）当电网频率高于额定频率以及新蒸汽参数和真空降低时，机组仍能带到满负荷。
（3）当电网频率低于额定频率新蒸汽参数和真空升高时，机组仍然可以并入电网或者减负荷到零，即维持空转。
（4）对调节范围有一定要求。
一般同步器调节范围是：
上、下限分别为额定转速的-5%～+7%或-5%～+5%。
详细解答：
第5题：
什么叫机组的滑压运行？
滑压运行有何特点？
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参考答案：
汽轮机开足调节汽阀，锅炉基本维持新蒸汽温度，并且不超过额定压力、额定负荷，用新蒸汽压力的变化来调整负荷，称为机组的滑压运行。
滑压运行的特点如下：
（1）滑压运行的优点：
1）可以增加负荷的可调节范围。
2）使汽轮机允许较快速度变更负荷。
3）由于末级蒸汽湿度的减少，提高了末级叶片的效率，减少了对叶片的冲刷，延长了末级叶片的使用寿命。
4）由于温度变化较小，所以机组热应力也较小，从而减少了汽缸的变形和法兰结合面的漏汽。
5）变压运行时，由于受热面和主蒸汽管道的压力下降，其使用寿命延长了。
6）变压运行调节可提高机组的经济性（减少了调节汽阀的节流损失），且负荷愈低经济性愈高。
7）同样的负荷采用滑压运行，高压缸排汽温度相对提高了。
8）对于调节系统不稳定的机组，采用滑压运行可以把调节汽阀维持在一定位置。
（2）滑压运行的缺点：
1）滑压运行机组，如除氧器定压运行，应备有可靠的汽源。
2）调节汽阀长期在全开位置，为了保持调节汽阀不致卡涩，需定期活动调节汽阀。
详细解答：
第6题：
大型汽轮机为什么要带低负荷运行一段时间后再作超速试验？
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参考答案：
汽轮机启动过程中，要通过暖机等措施尽快把转子温度提高到脆性转变温度以上，以增加转子承受较大的离心力和热应力的能力。
由于大机组转子直径较大，转子中心孔的温度还未达到脆性转变温度以上，作超速试验时，转速增加10%，拉应力增加21%，再与热应力叠加，转子中心孔处承受应力的数值是很大的，这时如作超速试验，较容易引起转子的脆性断裂。
所以规定超速试验前先带部分负荷暖机，以提高转子中心孔温度，待该处温度达到脆性转变温度以上时，再作超速试验。
详细解答：
第7题：
什么是胀差？
胀差变化与哪些因素有关？
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参考答案：
汽轮机转子与汽缸的相对膨胀，称为胀差。
习惯上规定转子膨胀大于汽缸膨胀时的胀差值为正胀差，汽缸膨胀大于转子膨胀时的胀差值为负胀差。
根据汽缸分类又可分为高差、中差、低Ⅰ差、低Ⅱ差。
胀差数值是很重要的运行参数，若胀差超限，则热工保护动作使主机脱扣。
胀差向正值增大和向负值增大各有其不同的影响因素。
（1）使胀差向正值增大的主要因素：
1）启动时暖机时间太短，升速太快或升负荷太快。
2）汽缸夹层、法兰加热装置的加热汽温太低或流量较低，引起汽加热的作用较弱。
3）滑销系统或轴承台板的滑动性能差，易卡涩。
4）轴封汽温度过高或轴封供汽量过大，引起轴颈过分伸长。
5）机组启动时，进汽压力、温度、流量等参数过高。
6）推力轴承磨损，轴向位移增大。
7）汽缸保温层的保温效果不佳或保温层脱落。
在严寒季节里，汽机房室温太低或有穿堂冷风。
8）双层缸的夹层中流入冷汽（或冷水）。
9）胀差指示器零点不准或触点磨损，引起数字偏差。
10）多转子机组，相邻转子胀差变化带来的互相影响。
11）真空变化的影响。
12）转速变化的影响。
13）各级抽汽量变化的影响，若一级抽汽停用，则影响高差很明显。
14）轴承油温太高。
15）机组停机惰走过程中由于“泊桑效应”的影响。
（2）使胀差向负值增大的主要因素：
1）负荷迅速下降或突然甩负荷。
2）主汽温骤减或启动时的进汽温度低于金属温度。
3）水冲击。
4）汽缸夹层、法兰加热装置加热过度。
5）轴封汽温度太低。
6）轴向位移变化。
7）轴承油温太低。
8）启动时转速突升，由于转子在离心力的作用下轴向尺寸缩小，尤其低差变化明显。
9）汽缸夹层中流入高温蒸汽，可能来自汽加热装置，也可能来自进汽套管的漏汽或者轴封漏汽。
详细解答：
第8题：
汽轮机调节系统有了信号放大装置，为什么还必须采用功率放大装置？
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参考答案：
随着汽轮机运行蒸汽参数和容量的不断增加，开启调节汽阀所需要的功率也相应增大。
转速感受机构输出的信号，其变化幅度和能量均较小。
因此，在调节系统中除了信号放大装置以外，还必须有功率放大装置对信号的能量加以放大，才能迅速有力地控制调节汽阀。
目前国内生产的功率放大装置，毫无例外地都采用断流式往复油动机。
详细解答：
第9题：
汽轮机通流部分结垢对安全经济运行有什么影响？
如何清除结垢？
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参考答案：
汽轮机通流部分结垢后，由于通流部分面积减小，因而蒸汽流量减少，叶片的效率也因而降低，这些必然导致汽轮机负荷和效率的降低。
通流部分结垢会引起级的反动度变化，导致汽轮机的轴向推力增加，机组安全运行受到威胁。
由于汽轮机通流部分严重结垢，有的超临界压力机组在运行一年后，汽轮机效率下降达6%。
新蒸汽品质不合格时，有可能在几十小时甚至十几小时的短时间内就会造成通流部分的严重结垢。
高压汽轮机的通流面积较小，所以比中低压汽轮机对结垢的影响更为敏感。
结垢以后对汽轮机运行的安全性威胁也更大。
如果所结盐垢为可溶性的，则可采用低温蒸汽冲洗。
如结有非水溶性盐垢，必须停机用冲洗、喷砂或药物方法清除。
详细解答：
第10题：
汽轮机运行对调速系统有何要求？
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参考答案：
一个设计良好的汽轮机调速系统必须满足下列要求：
（1）能保证机组在额定参数下，稳定地在满负荷至零负荷范围内运行，而且当频率和参数在允许范围内变动时，也能在满负荷至零负荷范围内运动，并保证机组能顺利解列。
（2）为保证稳定运行，由迟滞等原因引起的自发性负荷变动应在允许范围内，以保证机组安全、经济运行。
（3）当负荷变化时，调速系统应能保证机组平稳地从某一工况过渡到另一工况，而不发生较大和较长期的摆动。
（4）当机组忽然甩去全负荷时，调速系统应能保证不使超速保安器动作。
详细解答：
第11题：
试述液力偶合器的调整原理，调整的基本方法有哪几种？
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参考答案：
在泵轮转速固定的情况下，工作油量愈多，传递的动转距也愈大。
反过来说，如果动转距不变，那么工作油量愈多，涡轮的转速也愈大（因泵轮的转速是固定的），从而可以通过改变工作油油量的多少来调节涡轮的转速去适应泵的转速、流量、扬程及功率。
通过充油量的调节，液力耦合器的调速范围可达（0.2～0.975）倍额定转速。
在液力耦合器中，改变循环圆内充油量的方法基本上有：
（1）调节循环圆的进油量。
调节工作油的进油量是通过工作油泵和调节阀来进行的。
（2）调节循环圆的出油量。
调节工作油的出油量是通过旋转外壳里的勺管位移来实现的。
（3）调节循环圆的进出油量。
采用前两种方法，在发电机组要求迅速增加负荷或迅速减负荷时，均不能满足要求。
只有采用第三种方法，在改变工作油进油量的同时，移动勺管位置，调节工作油的出油量，才能使涡轮的转速迅速变化。
详细解答：
第12题：
高、中压缸同时启动和中压缸进汽启动各有什么优缺点？
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参考答案：
高、中压缸同时启动的优点：
蒸汽同时进入高、中压缸冲动转子，这种方法可使高、中压合缸的机组分缸处加热均匀，减少热应力，并能缩短启动时间。
缺点：
汽缸转子膨胀情况较复杂，胀差较难控制。
中压缸进汽启动的优点：
冲转时高压缸不进汽，而是待转速升到2000～2500r/min后才逐步向高压缸进汽，这种启动方式对控制胀差有利，可以不考虑高压缸胀差问题，以达到安全启动的目的。
缺点：
启动时间较长，转速也较难控制。
采用中压缸进汽启动，高压缸无蒸汽进入，鼓风作用产生的热量使高压缸内部温度升高，因此还需引进少量冷却蒸汽。
详细解答：
第13题：
为什么要求发电机空气、氢气侧油压差在规定范围内？
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参考答案：
理论上最好空气、氢气侧油压完全相等，这样两侧油流不至交换，在实际运行中不可能达到这个要求。
为了不使氢气侧油流向空气侧窜引起漏氢，所以就规定空气侧密封油压稍大于氢气侧密封油压（1kPa），如空气侧密封油压高得过多，则空气侧密封油就向氢气侧窜，一则引起氢气纯度下降，二则易使氢气侧密封油箱满油。
反之若氢气侧密封油压大于空气侧密封油压，则氢气侧密封油即向空气侧窜，使氢气泄漏量大，还要引起密封油箱缺油，不利于安全运行。
详细解答：
第14题：
滑参数启动有哪些优缺点？
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参考答案：
滑参数启动有如下优点：
（1）滑参数启动使汽轮机启动与锅炉启动同步进行，因而缩短了启动时间。
（2）滑参数启动过程中，金属加热过程是在低参数下进行的，且冲转、升速是全周进汽，因此加热比较均匀，金属温升速度亦比较容易控制。
（3）滑参数启动还可以减少汽水损失和热能损失。
滑参数启动的缺点是：
用主蒸汽参数的变化来控制汽轮机金属部件的加热，在手动控制的情况下，启动程序较难掌握，易导致参数变化率大。
综合比较，滑参数启动利大于弊，所以目前单元制大容量机组广泛采用滑参数启动方式。
详细解答：
第15题：
什么叫弹性变形和塑性变形？
汽轮机启动时如何控制汽缸各部分的温差，减少汽缸变形？
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参考答案：
金属部件在受外力作用后，无论外力多么小，部件均会因内部产生应力而变形。
当外力停止作用后，如果部件仍能恢复到原来的几何形状和尺寸，则这种变形称为弹性变形。
当外力增大到一定程度时，外力停止作用后金属部件不能恢复到原来的几何形状和尺寸，这种变形称为塑性变形。
对汽轮机来讲，各部件是不允许产生塑性变形的。
汽轮机启动时，应严格控制汽缸内外壁、上下汽缸、法兰内外壁和法兰上下、左右等温差，保证温差在规定范围内，从而避免不应有的应力产生。
具体温差应控制在如下范围：
（1）高、中压内、外缸的法兰内外壁温差不大于80℃。
（2）高、中压内外缸温差（内缸内壁与外缸内壁、内缸外壁与外缸外壁）不大于50～80℃。
（3）高、中压内缸上下温差不大于50℃，外缸上下温差不大于80℃。
（4）螺栓与法兰中心温差不大于30℃。
（5）高、中压内外缸法兰左右、上下温差不大于30℃。
机组在启动过程中，应严密监视金属各测点温度变化情况，适当调整加热蒸汽量，并注意主蒸汽温度和再热蒸汽温度不应过高或过低，做好以上各项工作，机组启动方可得到安全保证，延长机组使用寿命。
详细解答：
第16题：
造成大轴弯曲的原因是什么？
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参考答案：
造成大轴弯曲的原因是多方面的，主要有：
（1）动静部分摩擦，装配间隙不当，启动时上下缸温差大，汽缸热变形，以及热态启动大轴存在热弯曲等，引起转子局部过热而弯曲。
（2）处于热状态的机组，汽缸进冷汽、冷水，使转子上下部分出现过大温差，转子热应力超过材料的屈服极限，造成大轴弯曲。
（3）转子原材料存在过大的内应力，在高温下工作一段时间后，内应力逐渐释放而造成大轴弯曲。
（4）套装转子上套装件偏斜、卡涩和产生相对位移。
有时叶片断落、转子产生过大的弯矩以及强烈振动也会使套装件和大轴产生位移，造成大轴弯曲。
（5）运行管理不严格，如不具备启动条件而启动，出现振动及异常时处理不当，停机后汽缸进水等，造成大轴弯曲。
详细解答：
第17题：
一般在哪些情况下禁止运行或启动汽轮机？
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参考答案：
一般在下列情况下禁止运行或启动汽轮机：
（1）危急保安器动作不正常，自动主汽阀、调节汽阀、抽汽止回阀卡涩不能严密关闭，自动主汽阀、调节汽阀严密性试验不合格。
（2）调速系统不能维持汽轮机空负荷运行（或机组甩负荷后不能维持转速在危急保安器动作转速之内）。
（3）汽轮机转子弯曲值超过规定。
（4）高压汽缸调速级（中压缸进汽区）处上下缸温差大于35～50℃。
（5）盘车时发现机组内部有明显的摩擦声时。
（6）任何一台油泵或盘车装置失灵时。
（7）油压不合格或油温低于规定值，油系统充油后油箱油位低于规定值时。
（8）汽轮机各系统中有严重泄漏，保温设备不合格或不完整时。
（9）保护装置（低油压、低真空、轴向位移保护等）失灵和主要电动门（如电动主汽阀、高加进汽门、进水门等）失灵时。
（10）主要仪表失灵，包括转速表、挠度表、振动表、热膨胀表、胀差表、轴向位移表、调速和润滑油压表、密封油压表、推力瓦块和密封瓦块温度表、氢油压差表、氢压表、冷却水压力表、主蒸汽或再热汽压力表和温度表、汽缸金属温度、真空表等。
详细解答：
第18题：
哪些情况易造成汽轮机热冲击？
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参考答案：
在以下情况时易造成汽轮机热冲击：
（1）启动时，为了保持汽缸、转子等金属部件有一定的温升速度，要求蒸汽温度高于金属温度，且两者应当匹配，相差太大就会对金属部件产生热冲击。
（2）极热态启动造成的热冲击。
汽轮机调速级处汽缸和转子的温度在400～500℃时的启动称为极热态启动，对于单元制大机组在极热态时不可能把蒸汽参数提到额定参数再冲动转子，往往是在蒸汽参数较低的情况下冲转。
在这种情况下，蒸汽温度比金属温度低得多，因而在汽缸、转子上产生较大的热应力。
（3）甩负荷造成的热冲击。
汽轮机在额定工况下运行时，如果负荷发生大幅度变化（50%以上的额定负荷），则通过汽轮机的蒸汽温度将发生急剧变化，使汽缸、转子产生很大的热应力。
（4）汽轮机进汽温度突变造成的热冲击。
正常运行中，因控制或操作不当致使进入汽轮机的蒸汽温度骤变（包括水冲击），使汽缸、转子产生很大的热应力。
详细解答：
第19题：
试述在主蒸汽温度不变时，压力升高和降低对汽轮机工作的影响？
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参考答案：
在主蒸汽温度不变时，主蒸汽压力升高，整个机组的焓降就增大，运行的经济性就高。
当主蒸汽压力超过规定变化范围的限度，将会直接威胁机组的安全，主要有以下几点：
（1）凋速级叶片过负荷。
（2）机组末几级的蒸汽湿度增大。
（3）高压部件会造成变形，缩短寿命。
主蒸汽压力降低时，汽轮机可用焓降减小，汽耗量要增加，机组的经济性降低，汽压降低过多则带不到满负荷。
详细解答：
第20题：
什么是热能品位贬值？
它有什么特点？
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参考答案：
热力设备和系统在传递、转换热能的过程中，由于操作维护不当，可能出现热能品位贬值，引起做功能力损失。
如加热器的抽空气管道，是为了将空气由高到低逐级自流排入凝汽器而设置。
但如果节流孔板未装或孔径过大，在排入空气的同时，将不可避免的有高能位蒸汽逐级流向低能位，这就是热能品位的贬值。
同样，加热器疏水侧串汽，除氧器汽源切换阀关闭不严，疏水冷却器无水位或低水位运行，即疏水冷却器没有浸没在疏水中，疏水得不到冷却或冷却不够就排往下一级，都是热能品位贬值的现象。
热能品位贬值的特点是：
热能由一个场所转移到另一个场所，虽然热能的数量没有变化，但是做功能力降低了。
详细解答：
第21题：
汽轮机热态启动、甩负荷、停机时，胀差的变化有什么规律？
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参考答案：
当汽轮机热态启动时，转子、汽缸的金属温度水平较高，若冲转时蒸汽温度偏低，则蒸汽进入汽轮机后对转子和汽缸起冷却作用也会出现负胀差，尤其对极热态启动，几乎不可避免地会出现负胀差。
汽轮机甩负荷或停机时，流过汽轮机通流部分的蒸汽温度会低于金属温度。
由于转子质量小，与蒸汽接触面积相对大，所以转子比汽缸冷却快，即转子比汽缸收缩得多，因而出现负胀差。
详细解答：
第22题：
排汽压力过高对汽轮机设备有哪些危害？
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参考答案：
排汽压力过高对汽轮机设备的危害有：
（1）汽轮机可用焓降减小，出力降低。
（2）排汽缸及轴承等部件膨胀过度，引起汽轮机组中心改变，产生振动。
（3）排汽温度升高，引起凝汽器管束胀口松弛，影响凝汽器的严密性，造成凝结水硬度增大。
（4）排汽的比体积减小，流速降低，末级就产生脱流及旋涡。
同时还会在叶片的某一部位产生较大的激振力，频率低，振幅大，极易损坏叶片，造成事故。
详细解答：
第23题：
采用电液调节系统有哪些优点？
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参考答案：
采用电液调节系统有以下优点：
（1）采用电气元件增加了调节系统的精度，减少了迟缓率，在甩负荷时能迅速地将功率输出返零，改善了动态超速。
（2）实现转速的全程调节，控制汽轮机平稳升速。
（3）可按选定的静态特性（可方便地改善静态特性的斜率及调频的最大幅值）参与电网一次调频，以满足机、炉、电网等多方面的要求。
（4）采用功率系统，具有抗内扰及改善调频动态特性的作用，可提高机组对负荷的适应性。
（5）能方便地与机、炉、主控设备匹配，实现机、电、炉自动控制。
详细解答：
第24题：
试述汽轮发电机组转子临界转速与轴系临界转速的关系。
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参考答案：
汽轮发电机组的轴瓦、轴承座以及轴瓦与大轴之间的油膜都是具有弹性的物体，所以运行规程给出的一般都是单个转子接近弹性支承的临界转速的计算数值。
汽轮机各转子与发电机转子联成轴系之后，由于各转子的转动惯量会相互影响，相互制约，加上轴承支承刚度和联轴器刚度的影响，临界转速高的会降下来一些，低的会升高一些，产生几个新的临界转速。
一般来说，组成轴系的各转子的临界转速都是轴系的临界转速，新产生的临界转速也是轴系的临界转速，习惯上按转速的高、低依次出现的次序，将轴系临界转速分别称之为一阶临界转速、二阶临界转速、三阶临界转速……，轴承油膜振动与一阶临界转速有关。
大型机组的调试表明，由几个转子组成的轴系，在启动和停机过程中，会出现临界转速，依次交替、频繁出现振动较大的转速区域，虽然分辨不出哪个转子主振，但决不允许机组在此转速范围内停留。
详细解答：
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