汽轮机复习思考题

4.级内损失产生的原因 （）叶高损失：也称叶端损失，是由于汽流通道上下两端面的存在而引起的附加损失，由两端面附面层内的摩擦损失和二次流损失组成。影响因素：叶高。减少措施：采用部分进汽，以增加叶片的高度，减小叶高损失；减小叶栅的平均直径。 （）扇形损失：汽流参数和叶栅的几何参数沿叶片高度是变化的，叶片越高，变化越大。这种变化使得叶片上除一个截面（通常为平均直径处的截面）外其余截面上参数偏离设计条件，从而引起附加损失。影响因素：径高比，即动叶栅的平均直径与动叶高度之比，且径高比越小，扇形损失越大。减少措施：采用扭叶片，即变截面叶片。（）叶轮摩擦损失：叶轮在旋转过程中，由于蒸汽有粘性，而在叶轮侧面、外侧表面及隔板壁表面上形成了蒸汽微团之间以及蒸汽微团与叶轮之间的摩擦。同时，紧靠叶轮两侧和隔板处的蒸汽受离心力大小不同，在叶轮两侧的子午面内形成了蒸汽的涡流运动。克服以上的摩擦阻力和涡流所消耗的功即为叶轮摩擦损失。 影响因素：蒸汽的比体积和级流量 减少措施：减小叶轮与隔板间的轴向距离；制造时尽可能提高叶轮的表面光洁度。（）部分进汽损失：只发生在部分进汽的级中，由鼓风损失和斥汽损失组成。鼓风损失：部分进汽的级中，不装喷嘴的非工作弧段无工作蒸汽通过，但有停滞的蒸汽，这些蒸汽被动叶带走时与动叶产生摩擦，引起损失。 影响因素：部分进汽度； 减少措施：选择合理的部分进汽度；在不装喷喷嘴弧段中的动叶两侧用护罩将叶片罩住。 斥汽损失：非工作弧段的蒸汽被工作叶片带走和加速时需要一部分能量；另外，由于叶轮高速旋转和压力差的作用，在喷嘴出口端轴向间隙处漏汽，在进口端出现抽吸现象，使部分停滞蒸汽进入动叶通道，扰乱主流而引起损失。影响因素：部分进汽度和喷嘴组数。减少措施：选择适当的部分进汽度；减少喷嘴组数及喷嘴间间隙；避免隔板中分面结构影响。（）漏汽损失：在汽轮机的通流部分中，隔板与转轴之间、动叶顶部与汽缸之间，在转鼓结构的反动级中静叶与转鼓之间都存在间隙，并且各间隙前后的蒸汽都存在着压差，因此将发生不同程度的漏汽，造成损失。包括隔板漏汽损失和叶顶漏汽损失。影响因素；间隙和压差。减少措施：对于隔板漏汽：在隔板与转轴处采用梳齿形汽封；动叶根部设置轴向汽封；在叶轮上开平衡孔，并在动叶根部采用适当的反动度。对于叶顶漏汽损失：在围带上安装径向汽封和轴向汽封；无围带的动叶片，将动叶顶部削薄以达到汽封作用；尽量设法减小扭叶片顶部的反动度。（）湿汽损失 湿蒸汽在喷嘴中膨胀加速时部分凝结，使作功蒸汽量减少；凝结的水滴在被蒸汽带动时耗一部分蒸汽动能；水滴在被带出喷嘴时由于速度小而击中动叶进口边背弧引起阻力；湿蒸汽的汽化潜热未释放而形成过冷损失等。减少措施：采用去湿装置，减少湿蒸汽中的水分；提高动叶的抗侵蚀能力。提高单机功率的措施：提高新蒸汽参数，并配合采用中间再热循环；提高背压；采用双叶片；末级叶片采用高强度、低密度的合金材料；采用多排汽口；采用低转速；采用给水回热系统。1 双层缸的作用：通过在内外汽缸的夹层中间能以 低于初温、初压的蒸汽，使每层汽 缸所承受的温差与压差大为减少，每层汽缸壁和法兰的厚度就可以减薄，从而减小了启动、停机以及工况变动时的热应力。同时，由于外缸能够得到夹层蒸汽的冷却，还可降低对外缸的材料要求，节约了优质耐热合金钢。2、螺栓加热装置的作用：可以减小启动时汽缸壁、法兰和螺栓之间的温差，缩短启动时间。3、汽缸的支承方法：一种为下缸猫爪支承，即利用下缸前端伸出的猫爪作为承力面，支承在前轴承座上，另一种支承方法为上缸猫爪中分面支承方式。4、滑销系统作用：保证汽缸以及整个机组受热后按一定方向膨胀，保持动静部分中心不变，防止机组振动和动静摩擦。 滑销种类：立销、横销、纵销和角销。热膨胀时，立销引导汽缸沿垂直方向移动；纵销引导轴承座和汽缸沿轴向滑动；横销则引导汽缸沿横向滑动，并与纵销（或立销）配合，确定膨胀的固定点，即死点。5、隔板的作用：隔板为汽轮机各级的间壁，并用以固定静叶构成喷嘴和阻止级间漏汽。6、汽封的作用：通流部分汽封和隔板汽封用以减小蒸汽的泄漏损失，提高汽轮机级的效率。轴端汽封用以防止蒸汽从汽缸漏出（高压侧）和空气进入凝汽器（低压侧）。7、转子的作用：在蒸汽流经通流面积时汇集各级动叶栅上得到的机械能并传给发电机。8、转子中心孔的作用：将材质差的部分去掉，防止裂纹扩展；同时也可借助潜望镜，检查锻子内部质量。9、联轴器的作用：用来连接汽轮机各转子以及发电机的转子，并将汽轮机的扭矩传给发电机。有刚性连轴器，半挠性连轴器和挠性连轴器三种形式。10、转子临界共振产生的原因。转子升速过程中，到某一转速时突然出现剧烈振动，此时的转速称转子的临界转速。由于制造和装配的误差以及材质的不均匀，转子的质心和转子的几何中心不重合。在旋转状态下，偏心的质量使转子产生一离心力，离心力在任何一个通过旋转中心线的静止平面上的投影，是一个周期性的简谐外力，这一简谐力就是迫使转子振动的激振力。当激振力频率与转子横向振动的自振频率相等时，则会发生共振现象，与此时激振力相对应的转速，就是转子的临界转速。14、围带的作用：将叶片连接成组，用以减小叶片中汽流产生的弯应力；调整叶片自振频率；封闭汽流通道，防止蒸汽从叶顶逸出。拉金作用：减小叶片的弯应力；改变叶片的刚性；提高其振动安全性。15、叶片工作时所受到的力：叶片本身质量和围带、拉金所产生的离心力，汽流通过叶栅通道时产生的汽流力以及在汽轮机启动、停机过程中，由于叶片中的温差而引起的热应力。16、引起叶片振动的激振力：按其来源不同，分为机械激振力和汽流激振力。机械激振力是汽轮机其它零、部件的振动传给叶片的，其大小和方向决定于振源的振动特性；汽流激振力是由于沿圆周方向的不均匀 汽流对旋转着的叶片的脉冲作用而产生的，其特性与叶片的共振有密切的关系。汽流激振力按频率的高低可分为低频激振力和高频激振力。17、决定叶片自振频率的因素：叶片的抗弯刚度；叶片的质量；叶片的高度。18、影响叶片自振频率的因素：工作温度；叶根的连接刚度；离心力；叶片成组。19、常用的调频措施：主要是改变叶片的质量和刚性。现场中常用的有：在围带和拉金与叶片的连接处加焊；当叶片较厚时，可在叶顶钻径向孔，减小叶片的质量；在不影响级的热力特性的情况下，也可适当改变叶片的高度；重新研磨叶根间的接触面，以增加叶根的连接刚性；改变成组叶片的叶片数；改变围带或拉金的尺寸；采用松拉金。20、支持轴承的作用：承受转子的重量和转子不平衡质量引起的离心力，并确定转子在汽缸中的水平位置，保持转子与汽缸同心。有圆柱形轴承、椭圆形轴承、三油楔轴承等。推力轴承的作用：承受转子上的轴向推力并确定转子在汽缸中的轴向位置。21、轴承的油膜振荡现象：发生在汽轮机启动、升速或超速实验时。当转子转速升高到轴颈失去稳定时的转速即失稳转速时，转子会突然发生半速涡动，某一只或相邻几只轴承的振动会突然加剧，此时轴颈不仅绕着轴颈中心高速旋转，而且轴颈中心本身还将绕其某一平衡点涡动。当转速升至第一临界转速时，半速涡动被更剧烈的临界共振所掩盖。继续升速后，又重新表现为半速涡动。当转速升高到两倍于第一临界转速时，半速涡动的角速度正好与转轴的第一临界角速度相重合，涡动由于共振被放大了，表现为更剧烈的振动，这便是油膜振荡。22盘车装置的作用：在汽轮机启停及冲转时，使转子以一定速度旋转起来，以保证转子四周温度分布均匀，避免大轴弯曲，同时也减少汽缸等部件的上下温差23汽轮机调节的任务：及时调整汽轮机内功率，使它能满足外界负荷变化的需要，同时保证转速不超过允许范围。24节系统静态特性曲线的绘制：四象限合成法。具体方法是：沿着调节信号的传递方向，根据静态参数对应规律，在四象限图的第二、三、四象限中分别绘出转速调节机构、阀位控制机构、配汽机构及调节对象的静态特性曲线，然后根据投影原理，将这三条曲线合成为第一象限内的汽轮机功率与转速关系曲线，即为液压调节系统静态特性曲线。25转速变动率对机组运行的影响：主要是对一次调频的影响。在电网负荷变动时，转速变动率大的机组功率的相对变化量小，而转速变化率小的机组功率的相对变化量大。此外3%，保证机组运行稳定；6%保证机组甩负荷时不出现动态超速。1、 调节系统实际静态特性曲线的形状：在低功率段和额定功率段附近，曲线的斜率较大，而中间功率段的曲线斜率小。6、迟缓对机组的影响：对于单机运行时，一定功率所对应的转速发生摆动；在并网运行时，一定转速所对应的功率发生摆动。7、同步器的作用：调整单机运行机组的转速；调整并网运行机组的功率。8、同步器的动作范围：为了满足一些非额定参数运行工况的需要，在同步器操作行程中留有一定的高限余量和低限余量。同步器的动作范围即是在它的高限余量与低限余量之间。9、调节系统的动态特性指标：稳定性；快速性（过渡过程时间）；精确性。10、影响动态特性的主要因素：转子飞升时间常数；中间容积时间常数；转速变动率；油动机时间常数；迟缓率。2、凝汽器内压力的确定，即影响凝汽器真空的因素：进入凝汽器的冷却水温度；冷却水在凝汽器中的温升以及凝汽器的传热端差。3、抽汽设备的作用：在机组启动时使凝汽器内建立真空；在正常运行时不断地抽出漏入凝汽器的空气，以保证凝汽器的正常工作。初步除氧，减轻除氧器负担。4、凝汽设备运行好坏的标志：有利的真空、较小的过冷度和合格的给水品质。5、运行中影响传热端差的因素：冷却水管外表面总面积、由蒸汽至冷却水的平均总传热系数、冷却水在凝汽器内的温升以及进入凝汽器的冷却水量。传热端差增加的危害：影响凝汽器的传热效果，造成真空下降，还直接影响到锅炉给水品质。6、凝结水过冷度增加的原因：漏入凝汽器的空气量增加，或者抽气装置工作不良； 凝汽器中凝结水水位过高；凝汽器结构不合理，特别是管束排列不恰当。过冷度增加的危害：严重影响系统的经济性；使给水中的含氧量增加，加重对设备及管道的腐蚀。8、凝汽器真空降低的危害： 汽机真空降低，使蒸汽的焓降减少，如果蒸汽流量不变，则机组负荷降低。若维持机组负荷不变，蒸汽流量必然要增加，对机组安全运行不利。 真空降低，排汽温度上升，会使机组低压部件膨胀增大，可能导致机组中心改变，轴封间隙减小，这些都是造成机组振动的原因。 真空降低时，凝汽器管子胀口易泄漏，恶化凝结水品质。1、级：能完成蒸汽的热能转变为转子的机械能的最基本的单元。（或：一列喷嘴叶栅和一列或几列动叶栅构成一级）。2、反动度：蒸汽在动叶栅中膨胀时的理想焓降与在整个级的滞止理想焓降之比，称级的反动度，用来衡量蒸汽在动叶栅中的膨胀程度。3、纯冲动级：反动度等于零的级称为纯冲动级。 反动级：反动度等于0.5的级称为反动级。4、压力级：蒸汽的动能转换为转子的机械能的过程在级内只进行一次的级称为压力级。 速度级：蒸汽的动能转换为转子的机械能的过程在级内进行一次以上的级称为速度级。5、调节级：通流面积能随负荷改变而改变的级称为调节级。6、喷嘴的压比：喷嘴后压力与喷嘴前滞止压力之比。7、喷嘴的速度系数：喷嘴出口的实际速度与喷嘴出口的理想速度之比。8、喷嘴能量损失系数：喷嘴损失与喷嘴理想滞止焓降之比。9、临界速度：与当地音速相等的汽流速度称为临界速度。 临界压比：汽流达到音速时的压力（临界压力）与滞止初压之比。只与蒸汽的性质有关。10、喷嘴流量系数：喷嘴的实际流量与理想流量之比。11、彭台门系数：通过喷嘴的任一流量与同一初始状态下的临界流量之比，称为彭台门系数。它的大小只与压力比和等熵指数有关。12、喷嘴的膨胀极限：当喷嘴的背压降低，使最后一根特性线与出口边重合时的情况，称为喷嘴的膨胀极限。 极限压比：当喷嘴发生膨胀极限时的压比，称为极限压比。13、 轮周功率：单位时间内圆周力在动叶片所作的功称为轮周功率，它等于圆周力与圆周速度的乘积。17、速比：通常把轮周速度u与喷嘴出口汽流速度c1之比称为速度比，简称速比。18、最佳速比：对应轮周效率最大值的速比称为最佳速比。19、部分进气度：蒸汽进汽弧长与整个圆周长之比，称为部分进汽度。20、盖度：动叶栅的进口高度与喷嘴出口高度之差，即为盖度。21、径高比：动叶平均直径与叶片高度之比。22、级的相对内效率：级的有效焓降与级的理想能量之比。14、 级的内功率：即汽轮机的 1、内部损失：直接影响蒸汽状态的损失，称为内部损失，包括进汽部分的节流损失 中间再热管道的压力损失、排汽管道中的压力损失。 外部损失：指不直接影响蒸汽状态的损失，包括机械损失和外部漏汽损失。 2、相对效率：汽轮机的内功率与蒸汽在汽轮机中的理想焓降之比，称为汽轮机相对效率。 绝对效率：以每千克蒸汽在锅炉中的吸热量作为输入能量，以汽轮机发电机组不同的 功率作为输出能量所得到的一组效率称为绝对效率。 3、汽耗率：汽轮发电机组每发1kWh的电所消耗的蒸汽量称为汽耗率； 热耗率：汽轮发电机组每发1kWh的电所消耗的热量，称为热耗率。 4、极限功率：在一定的蒸汽初终参数和转速下，单排汽口凝汽式汽轮机所能获得的最大功率。1、设计式况：汽轮机在运行时如果各种参数都保持设计值，这种工况称为设计工况。 变工况：汽轮机在运行时，负荷、蒸汽初终参数等不能始终保持设计值不变，这种参数偏离设计值的工况称为汽轮机的变工况或非设计工况。2、临界背压：流量为临界流量时的背压，称为临界背压。3、设计背压：保持喷嘴斜切部分不膨胀的最低背压，称为设计背压； 特征背压：喷嘴喉部保持临界流量的最高背压，称为特征背压。4、级组：流量相同的若干级相继排列构成级组。5、撞击损失：当工况变化引起级的焓降改变时，喷嘴出口速度将不同于设计值，而进入动叶栅的汽流相对速度不但大小要改变，而且方向亦将改变，这时汽流对动叶栅的进汽边的内弧或背弧产生撞击现象，由此引起的附加损失称为撞击损失。6、节流调节：所有进入汽轮机的蒸汽都经过一个或几个同时启闭的调节汽阀，然后流向第一级喷嘴的调节方式，称为节流调节。7、喷嘴调节：将汽轮机的第一级喷嘴分成若干组，每一组各由一个调节阀控制，当汽轮机负荷改变时，依次开启或关闭调节汽阀，以调节汽轮机的进汽量，这种调节进汽的方法称为喷嘴调节法。8、滑压调节：指单元机组中，汽轮机的调节汽阀保持全开或基本全开的状态，通过锅炉调整新汽压力的方法（新汽温度保持不变），达到改变蒸汽量使其适应汽轮机不同负荷的要求。9、汽轮机汽耗特性：汽轮机发电机的功率与汽耗量之间的关系，称为汽轮机的汽耗特性。10、汽耗特性方程：表示汽耗特性的数学表达式，即汽耗特性方程。11、工况图：描述汽耗特性的曲线称为汽轮机的工况图。12、汽耗微增率：每增加单位电功率所需增加的汽耗量，称汽耗微增率。13、空载汽耗量：克服汽轮机机械损失并维持空载运行所需的蒸汽量，称空载汽耗量。14、通用曲线：单位蒸汽流量的功率变化量与背压的关系曲线。15、极限真空：当凝汽器背压降低使动叶片斜切部分达到膨胀极限时的背压，称极限真空。 2、转子的临界转速：转子升速过程中，到某一转速时突然出现剧烈振动，此时的转速称转子的临界转速。3、轴系：在汽轮发电机组中，汽轮机各单跨转子与发电机转子之间用联轴器连接起来，就构成了多支点的转子系统，称为轴系。4、刚性转子：轴系的第一临界转速高于其工作转速的转子，为刚性转子。 扰性转子：轴系的第一临界转速低于其工作转速的转子，为扰性转子。5、叶片的自振频率：当叶片受到一个外力作用时，它会偏离平衡位置；当外力消除后，由于叶片自身的弹性力和质量的惯性力作用，它就在其平衡位置附近反复振动，即自由振动，叶片作自由振动时的频率就是自振频率。6、叶片的静频率：叶片静止时的自振频率。 叶片的动频率：叶片在旋转时的自振频率。7、调频叶片：将叶片自振频率与激振频率调开，以避免在运行中发生共振的叶片称为调频叶片。 不调频叶片：在保证安全运行的前提下，按叶片可能处于共振条件下工作来设计的叶片称作不调频叶片。8、失稳转速：轴颈失去稳定时的转速，称失稳转速。9、油膜振荡：轴颈中心发生振幅突然增大的频率等于转轴第一临界转速的大振动，称为油膜振荡。10、半速涡动：轴颈中心发生的振幅突然增大的频率等于转速一半的小振动，称半速涡动。11、相对偏心率：轴颈与轴瓦的绝对偏心距与它们的半径差的比值称为相对偏心率。1、汽轮发电机组的自平衡能力：汽轮发电机组能依据自身力矩和转速之间的变化特性自发地从一个稳定工况调整到另一个稳定工况，这种能力，称自平衡能力。 2、有差调节：不能维持转速不变的调节。3、调节系统的静态特性：在稳定工况下，汽轮机输出的电功率与汽轮机转速的关系，称汽轮机调节系统的静态特性。 4、转速变动率（速度变动率）：在稳定工况下，机组的空负荷转速与额定负荷时转速之差，与额定转速之比，称为转速变动率。 5、一次调频：根据外界负荷变化的需要，汽轮机调节系统按其表态特性自动地调整功率，用以减少供电频率的变化，这种调节过程和一次调频。 6、迟缓率：稳定工况时，在同一负荷下因迟缓而出现的最大转速变动率与额定转速的比值，叫迟缓率。 7、二次调频：在维持总功率不变的前提下，按经济调度的原则操作一些机组的同步器，实现负荷的重新分配，使电网频率回到预定的质量范围内，这一过程称二次调频。 8、调节系统的动态特性：机组从一个静态向另一个静态过渡时的特性，称调节系统的动态特性。 9、转速动态偏差（动态超调量）：转速调节过程中，最大动态转速与最后的静态稳定转速之差，称转速动态偏差。 10、过渡过程时间：调节系统受到扰动后，从原来的稳定状态过渡到新的稳定状态所需要的最少时间初称为过渡过程时间。 11、转子飞升时间常数：指转子在额定功率时的蒸汽主国矩作用下，转速由零升高到额定转速时所需的时间。 12、中间容积时间常数：指以额定功率时的蒸汽流量，以多变过程充满整个中间容积，并达到额定工况下的密度所需的时间。 13、油动机时间常数：当油动机滑阀开度为最大时，油动机处在最大进油量条件下走完整个工作行程所需要的时间。1、凝汽器的