超全汽轮机考试复习题,考点,讲解

1、90一、概念1. 汽轮机的型号：P3？2. 最佳速比多少，级的轮周效率最高；纯冲动级和反动级最佳速比下所能承担的焓降关系（ P22P25）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：/ =（）im/（）re=（）/=/=1/2：上式说明反动级的理想焓降比冲动级的小一倍。反动级能承担的焓降或做功能力比纯冲动级小。3. 蒸汽在喷嘴斜切部分膨胀 P15当喷嘴出口断画上的压力比n大于或等于临界压力比cr时，喷嘴喉部断面AB上的流速小于或等于音速，喉部断面上的压力与喷嘴的背压p1相等。这时，汽流仅在喷嘴的渐缩部分中膨胀，在斜切部分中不膨胀，斜切部分对汽流只起导流作用；当喷嘴出口断面上压力比

2、n小于临界压力比cr时，喷嘴喉部断面AB上的流速等于临界速度，压力为临界压力。在喷嘴斜切部分中汽流将继续膨胀，即从喉部断面的临界压力膨胀到喷嘴出口处压力Pl。4. 级的轮周效率：P211kg/s的蒸汽在级内所做的轮周功Pul与蒸汽在该级中所具有的的理想能量E0之比；u在其他条件不变的情况下，余速利用系数增加，级的轮周效率u 增大最佳速度比 p22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x1轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比纯冲动级，；反动级；复速级：级的相对内效率 P39级的相对内效率：级的有效比焓降与级的理想能量E0之比，表明级的能量转换的完善程度。级的相对

3、内效率是衡量汽轮机的一个重要经济指标（最终指标），它的大小与所选用的叶型、反动度、速度比和叶高有密切的关系，也与蒸汽的性质和级的结构有关。？评价汽轮机热功（能量）转换效率的指标：汽轮机相对内效率盖度P29、P41 在汽轮机级的设计中，动叶进口的高度总是大于喷嘴出口的高度，这两者之间的高度差称为盖度。在叶顶和叶根部分的差值分别称为叶顶盖度和叶根盖度。压力反动度压力反动度是指 喷嘴后与级后蒸汽压力之差 和 级前与级后压力之差 之比。(P1-P2)/（P0-P2）滞止状态：具有一定流动速度c0的蒸汽，如果假想蒸汽等熵地滞止到速度为0时的状态，该状态为滞止状态绝对电效率：P671kg蒸汽理想比焓降中转

4、换成电能的部分与整个热力循环中加给1kg蒸汽的热量Q比；绝对电效率是评价汽轮发电机组工作完善程度的另一个重要指标；（经济性指标之一）用a,el表示h0为新蒸汽比焓；hc为凝结水比焓，有回热抽汽时， 则为给水比焓hfw极限真空：凝汽器真空达到低压缸末级动叶斜切部分膨胀极限压力下的真空，该真空称为凝汽器的极限真空。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，就说凝汽器达到了最佳真空。也就是说，凝汽器的最佳真空是由汽轮发电机组输出功率的增加量与循环水泵

5、耗功的增加量之差来确定的。凝汽器在最佳真空时，机组经济性最好，当超过最佳真空时，随真空提高机组经济性下降。汽轮机的工况图：汽轮机的工况图是功率与流量之间变化关系一条的一条曲线；凝汽器的汽阻 、水阻 P239汽阻：凝汽器入口压力Pc与空气抽出口的压力Pc的差值是蒸汽空气混和物的流动阻力; 汽阻越大，凝汽器入口的压力就越高，汽轮机的运行经济性就越低； 汽阻变大，凝结水的过冷度变大，含氧量就越多；水阻：冷却水在凝汽器的循环通道中受到的阻力； 水阻主要包括：进出冷却水管产生的局部阻力、管内流动阻力、进出水室的阻力； 水阻越大，循环水泵耗功就越大，对管道布置也有影响；调节系统的动态过渡时间 P124；扰

6、动作用于调节系统后，从响应扰动开始到被调量达到基本稳定所经历的时间称为过渡过程调整时间。节流损失 P64 节流损失包括：进气损失+排气损失汽轮机的进汽节流损失使得蒸汽入口焓 不变进汽阻力损失蒸汽进入汽轮机工作级前必须先经过主汽阀、调节阀和蒸汽室。蒸汽通过这些部件时就会产生压力降，主汽阀和调节阀最为严重。由于通过这些部件时蒸汽的散热损失可 忽略图2-2进汽阻力损失不计，因此蒸汽通过汽阀的热力过程是一个节流过程，即蒸汽通过汽阀后虽有压力降落，但比焓值不变，如图2-2所示。从图中也可看出，如果没有汽阀的节流，则全机的理想比焓降为，由于汽阀的节流作用，实际的理想比焓降为，二者差-为汽轮机进汽阻力损失（

7、进气节流损失）。减小进气损失：改进蒸汽在通过气阀时的流动特性（用带扩压管的单座阀）排气损失汽轮机的排汽从末级动叶流出后通过排汽管进人凝汽器。蒸汽在排汽管中流动时，由于存在摩擦、涡流、转向等产生的阻力，造成蒸汽的压力降落。这部分蒸汽压降并没有做功，形成损失，称为排汽管阻力损失。排汽阻力损失=-的大小取决于蒸汽在排气管中的流速、排气部分的结构形式、型线的好坏；二次调频二次调频 就是在电网周波（功率）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。并列运行时，用同步器可以改变汽轮机的功率，并把负荷在各机组间进行重新分配，保持电网频率基本不变，这个过程就是二次调频

8、；旁路 P139当汽轮机的空载流量与锅炉最低负荷不一致时，为了保护再热器，回收工质，中间再热式机组应设置旁路系统；旁路系统的功能是，当锅炉和汽轮机的运行情况不相匹配时，即锅炉产生的蒸汽量大于汽轮机所需要的蒸汽量时，多余部分可以不进入汽轮机而经过旁路减温减压后直接引入凝汽器。此外，有的旁路还承担着将锅炉的主蒸汽经减温减压后直接引入再热器的任务，以保护再热器的安全。旁路系统的这些功能在机组启动、降负荷或甩负荷时是十分需要的。I级旁路：高压旁路，减温减压后进入才再热器，保护再热器；II级旁路：低压旁路III级旁路 ：大旁路；汽轮机低于锅炉负荷时，冷凝器热应力 P252答：因热量传递，在汽轮机零件和零

9、件之间，或零件内部形成温差，使其膨胀或收缩受阻，被强行拉伸或压缩而产生的应力称为热应力。由于温度的变化而引起物体的变形，热变形受到某种约束时会产生物体的内力，这种内力所对应的应力称为热应力；汽缸和转子产生热应力的原因是其内部存在温差。在启动、停机和负荷变化时，各级蒸汽温度发生变化，蒸汽与汽缸和转子金属表面产生热量交换。热量在零件内部传递，其金属温度沿半经方向和轴向都有变化，在零件内部出现温差。温度高的部分膨胀受阻，被压缩而出现的热应力为压应力；低温部分被高温部分膨胀所拉伸，出现的热应力为拉应力。影响热应力大小的因素有零件表面与介质之间的换热强度和零件的结构。在零件结构和材料已经确定的条件下，蒸

10、汽温度的变化率愈大，零件表面与介质之间的换热量愈大，零件内部温差也愈大，热应力也愈大。蒸汽温度的变化取决于主蒸汽和再热蒸汽温度的变化率，以及升速率和升负荷率。在相同的换热强度下，零件在传热方向的尺寸愈大，传热温差愈大，热应力也愈大。在零件形状突变的部位，存在应力集中现象，热应力较大。热应力过大，可能使合成应力大于许用应力。另外，热应力为交变应力，其值过大，使材料的疲劳损伤加大，使用寿命缩短，提前出现裂纹。在运行中，控制主蒸汽和再热蒸汽温度的变化率，以及升速率和升负荷率，可以控制热应力的大小。在运行中，由于存在散热损失，汽缸和转子内部总存在温差，除个别部位外，热应力不会为零。只有在长期备用、零件

11、温度等于室温，内部温差为零时，其热应力才都等于零。调节级最危险工况 P94最危险工况：不是最大负荷时，而是第1阀全开，第2阀未开时。速度变动率 范围（3%6%） P119汽轮机空负荷时所对应的最大转速nmax 与额定负荷时所对应的最小转速nmin 之差，与额定转速n0的比，称为调节系统的速度变动率，通常用表示，=（nmax-nmin）/n0速度变动率表示了单位转速变化所引起的汽轮机功率的增(减)量。 300MW并网运行的机组的=6%，在电网频率从49.8Hz升到50Hz时，机组的功率变化为20MW一台机组带额定负荷与电网并列运行，机组的额定转速为3000r/min，由于电网事故，该机组甩负荷至

12、零，如果调节系统的速度变动率=5%，则该级组甩负荷后的稳定转速应是 3150r/min 。迟缓率 范围（电液调节系统：0.2%； 机械液压调节系统：812时，采用等截面直叶片；p2；DhnDhb0.5Dht；m=0.5。 （3）带反动度的冲动级：蒸汽的膨胀大部分在喷嘴叶栅中进行，只有一小部分在动叶栅中进行。这种级兼有冲动级和反动级的特征，它的流动效率高于纯冲动级，作功能力高于反动级。在这种级中：p1p2；DhnDhb0；m=0.050.35。 （4）复速级：复速级有两列动叶，现代的复速级都带有一定的反动度，即蒸汽除了在喷嘴中进行膨胀外，在两列动叶和导叶中也进行适当的膨胀。由于复速级采用了两列动

13、叶栅，其作功能力要比单列冲动级大。 2 说明冲击式汽轮机级的工作原理和级内能量转换过程及特点。 解答：蒸汽在汽轮机级内的能量转换过程，是先将蒸汽的热能在其喷嘴叶栅中转换为蒸汽所具有的动能，然后再将蒸汽的动能在动叶栅中转换为轴所输出的机械功。具有一定温度和压力的蒸汽先在固定不动的喷嘴流道中进行膨胀加速，蒸汽的压力、温度降低，速度增加，将蒸汽所携带的部分热能转变为蒸汽的动能。从喷嘴叶栅喷出的高速汽流，以一定的方向进入装在叶轮上的动叶栅，在动叶流道中继续膨胀，改变汽流速度的方向和大小，对动叶栅产生作用力，推动叶轮旋转作功，通过汽轮机轴对外输出机械功，完成动能到机械功的转换。由上述可知，汽轮机中的能量

14、转换经历了两个阶段：第一阶段是在喷嘴叶栅和动叶栅中将蒸汽所携带的热能转变为蒸汽所具有的动能，第二阶段是在动叶栅中将蒸汽的动能转变为推动叶轮旋转机械功，通过汽轮机轴对外输出。 4 什么是最佳速度比？纯冲动级、反动级和纯冲动式复速级的最佳速度比的值是多少？ 解答：轮周速度与喷嘴出口汽流速度的比值，称为速度比。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0.40.44；反动级的最佳速度比约为0.650.75；纯冲动式复速级的最佳速度比约为0.210.22。 5 汽轮机的能量损失有哪几类？各有何特点？ 解答：汽轮机内的能量损失可分为两类，一类是汽轮机的内部损失，一类是汽轮机的

15、外部损失。汽轮机的内部损失主要是蒸汽在其通流部分流动和进行能量转换时，产生的能量损失，可以在焓熵图中表示出来。汽轮机的外部损失是由于机械摩擦及对外漏汽而形成的能量损失，无法在焓熵图中表示。 6 汽轮机的级内损失一般包括哪几项？造成这些损失的原因是什么？ 解答：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

16、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