华北电力汽轮机习题

1、概念1. 速度比和最正确速比：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正确速度比.2. 假想速比：圆周速度u与假想全级滞止理想比粉降都在喷嘴中等比痼膨胀的假想出口速度 的比值.3. 汽轮机的级：汽轮机的级是汽轮机中由一列静叶栅和一列动叶栅组成的将蒸汽热能转换成 机械能的根本工作单元.4. 轮周功率：单位时间内蒸汽推动叶轮旋转所作出的机械功.5. 级的轮周效率：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.6. 滞止参数:具有一定流动速度的蒸汽,如果假想蒸汽等痼地滞止到速度为零时的状态,该状态为滞止状态,其对应的参数称为滞

2、止参数.7. 临界压比：汽流到达音速时的压力与滞止压力之比.8. 级的相对内效率： 级的相对内效率是指级的有效粉降和级的理想能量之比.9. 喷嘴的极限膨胀压力：随着背压降低,参加膨胀的斜切局部扩大,斜切局部到达极限膨胀 时喷嘴出口所对应的压力10. 级的反动度：动叶的理想比粉降与级的理想比粉降的比值.表示蒸汽在动叶通道内膨胀 程度大小的指标.11. 余速损失：汽流离开动叶通道时具有一定的速度,且这个速度对应的动能在该级内不能转换为机械功,这种损失为余速损失.12. 临界流量：喷嘴通过的最大流量.13. 漏气损失：汽轮机在工作中由于漏气而产生的损失.14. 局部进汽损失：由于局部进汽而带来的能量

3、损失.15. 湿气损失：饱和蒸汽汽轮机的各级和普通凝汽式汽轮机的最后几级都工作与湿蒸汽区, 从而对干蒸汽的工作造成一种能量损失称为湿气损失.16. 盖度：指动叶进口高度超过喷嘴出口高度的那局部叶高.17. 级的局部进汽度：装有喷嘴的弧段长度与整个圆周长度的比值.18. 汽轮发电机组的循环热效率 ：每千克蒸汽在汽轮机中的理想粉降与每千克蒸汽在锅炉中所吸收的热量之比称为汽轮发电机组的循环热效率.19. 热耗率：每生产1kW.h电能所消耗的热量.20. 发电机组的汽耗率：汽轮发电机组每发 1KW h电所需要的蒸汽量.21. 汽轮机的极限功率：在一定的初终参数和转速下,单排气口凝汽式汽轮机所能发出的最

4、大功率.22. 汽轮机的相对内效率：蒸汽实际比粉降与理想比粉降之比.23. 汽轮机的绝对内效率：蒸汽实际比粉降与整个热力循环中加给1千克蒸汽的热量之比.24. 汽轮发电机组的相对电效率 ：1千克蒸汽所具有的理想比粉降中最终被转化成电能的效率称为汽轮发电机组的相对电效率.25. 汽轮发电机组的绝对电效率 ：1千克蒸汽理想比粉降中转换成电能的局部与整个热力循环中加给1千克蒸汽的热量之比称为绝对电效率.26. 轴封系统：端轴封和与它相连的管道与附属设备.27. 叶轮反动度：各版和轮盘间汽室压力与级后蒸汽压力之差和级前蒸汽压力与级后压力之 差的比值.28. 进汽机构的阻力节流损失：由于蒸汽在汽轮机进汽

5、机构中节流,从而造成蒸汽在汽轮 机中的理想粉降减小,称为进汽机构的阻力节流损失.29. 多级汽轮机的重热现象：在多级汽轮机中,前面各级所损失的能量可以局部在以后各级 中被利用的现象.30. 重热系数：因重热现象而增加的理想粉降占汽轮机理想粉降的百分比,称为多级汽轮机 的重热系数.31. 凝汽器的极限真空：凝汽器真空到达末级动叶膨胀极限压力下的真空时, 该真空称为凝 汽器的极限真空.32. 滑压运行：调节汽门全开或开度不变,根据负荷大小调节进入锅炉的燃料量,给水量和空气量,使锅炉出口蒸汽压力和流量随负荷而变化,维持出口蒸汽温度不变的运行方式.分为纯滑压方式,节流滑压方式,复合滑压方式33. 汽耗

6、微增率：每增加单位功率需多增加的汽耗量.34. 空载汽耗：汽轮发电机组保持空转时为克服机械损失所消耗的蒸汽量.35. 汽轮机的工况图：汽轮机发电机组的功率与汽耗量间的关系曲线.36. 级的临界工况：级内的喷嘴叶栅和动叶栅两者之一的流速到达或超过临界速度.37. 级的亚临界工况：级内喷嘴和动叶出口气流速度均小于临界速度.38. 级组：流量相等而依次串联排列的假设干级称为一个级组.39. 级组的临界工况：级组内至少有一列叶栅的出口流速到达或超过临界速度.40. 汽轮机的变工况：汽轮机在偏离设计参数的条件下运行,称为汽轮机的变工况.41. 阀点：阀门全开的状态点,汽流节流损失最小,流动效率最高的工况

7、点.42. 抽气效应：喷嘴中流出的高速气流在叶根处对隔板与叶轮间腔室内的蒸汽产生抽吸作用, 其效应相当于增大腔室中的压力.43. 泵浦效应：高速旋转的叶轮带动周围蒸汽旋转运动,离心力使局部蒸汽产生指向叶根的 径向运动,叶轮和叶根间隙两侧增加一压差,其效应相当于增大腔室中压力.44. 节流配汽：进入汽轮机的所有蒸汽都通过一个调节汽门,然后进入汽轮机的配汽方式.节流配汽特点：1负荷小于额定值时,所有蒸汽节流.2同样复合下,背压越高,节流效率越低.45. 小容积流量工况：级的容积流量的相对值小于 30-35 %寸的工况.小容积流量工况危害：大功率汽轮机的最后几级,特别是末级,在小流量下运行时,出现叶

8、 片振动应力升高,转子和静子被加热, 动叶出口边受到水珠冲蚀,级的有效功率为负值等现象,影响汽轮机的平安性和经济型.46. 抽汽器型式：射汽抽汽器、射水抽汽器和 水环式真空泵47. 评价凝汽器优劣的指标有真空 ,凝结水过冷度,凝结水含氧量, M1, 空冷区排出的汽气混合物的过冷度.48. 凝汽器的冷却循环倍率 ：进入凝汽器的冷却水量与进入凝汽器的蒸汽量的比值称为 凝汽器的冷却倍率.49. 凝汽器的过冷度：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.50. 汽阻：凝汽器入口压力与空气抽出口的压力的差值.51. 水阻：凝汽器冷却水入口压力与冷却水出口压力差值.52. 多

9、压凝汽器：有两个以上排气口的大容量机组的凝汽器可制成多压凝汽器,汽侧有密封 的分隔板隔开.53. 凝汽器真空：当地大气压与凝汽器内绝对压力的差值.54. 最正确真空：在其它条件不变的情况下,如增加冷却水量,那么凝汽器的真空就会提升,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到达最大时,即凝汽器到达了最正确真空.55. 静应力：稳定工况下不随时间变化的应力.56. 动应力：周期性激振力引起的振动应力.57. 激振力产生原因：1叶栅尾迹扰动2结构扰动58. 临界转速：启动或停机过程中出现振幅峰值的转速,称为临界转速.合拍：

10、当自振频率等于激振力频率或前者是后者的整数倍而共振时,称为两者合拍.59. 调频叶片：对于有些叶片要求其某个主振型频率与某类激振力频率避开才能平安运行, 这个叶片对这一主振型称为调频叶片.60. 不调频叶片：对有些叶片允许其某个主振型频率与某类激振力频率合拍而处于共振状态下长期运行,不会导致叶片疲劳破损,这个叶片对这一主振型成为不调频叶片.61. 耐振强度：表示材料在承受动应力时的一种机械性能.在某一温度和某一静压力下试件在空气环境中,作弯-弯试验,循环107次不被破坏可承受的最大动应力.62. 平安倍率：表征叶片反抗疲劳破坏的系数.63. 叶片的动频率：考虑离心力影响后的叶片震动频率.64.

11、 热应力：汽轮机主要零件不能根据温度的变化规律进行自由胀缩,即热变形受到约束, 那么在零件内部引起应力,这种由温度引起的应力称为热应力.65. 热变形：零部件由于温度变化而产生的膨胀或收缩变形称为热变形.66. 热应力产生条件：1有温度变化必有热变形2热变形受到限制67. 一次调频：因电负荷改变而引起电网频率变化时,电网中全部并列运行的机组均自动地按其静态特性承担一定的负荷变化,以减少电网频率的改变,称为一次调频.68. 二次调频：二次调频就是在电网周波不符合要求时,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.69. 调节系统的动态过渡时间：调节系统受到扰动后,从

12、调节过程开始到被调量与新的稳定 值偏差小于允许值时的最短时间称为调节系统的动态过渡时间.70. 调速系统的缓慢率：在同一功率下,转速上升过程与转速下降过程的特性曲线之间的转 速差和额定转速之比的百分数,称为调节系统的退缓率.71. 调节系统的静态特性：在稳定状态下,汽轮机的功率与转速之间的关系.72. 速度变动率：汽轮机空负荷时所对应的最大转速和额定负荷时所对应的最小转速之差, 与汽轮机额定转速之比.73. 动态超调量：汽轮机甩全负荷时,其转速在过渡过程中的最大转速与最后的稳定转速之差称为转速超调量.74. 速度调节：根据汽轮机的转速来限制调节汽门的开度.简答1.冲动级和反动级的做功原理有何不

13、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.8分答：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局部热能转化成动能.在同等直径和转速的情况下,纯冲动级和反动级的最正确速比比值：x1op/ x1p= Im/ re= - cos 1 / cos 1= _ht / hmG G 2. 2reImht / ht =1/2上式说明反动级的理想粉降比冲动级的小一倍2. 分别说明高压级内和低压级内主要包括哪几

14、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. 简述在汽轮机的工作过程.答：具有一定压力和温度的蒸汽流经喷嘴,并在其中膨胀,蒸汽的压力、温度不断降低,速 度不断升高,使蒸汽的热能转化为动能,喷嘴出口的高速汽流以一定的方向进入装在叶轮上的通道中,汽流给动叶片一作用力, 推动叶轮旋转,即蒸汽在汽轮机中将热能转化为了机械 功.4. 汽轮机级内有哪些损失？答：汽轮机级内的损失有：喷嘴损失、动叶损失、余速损失、叶高损失、叶轮摩擦损失、部分进汽损失、漏汽损失、扇

15、形损失、湿气损失9种.5. 指出汽轮机中喷嘴和动叶的作用.答：蒸汽通过喷嘴实现了由热能向动能的转换,通过动叶将动能转化为机械功.6. 据喷嘴斜切局部截面积变化图,请说明：(1) 当喷嘴出口截面上的压力比 pi/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 pi/p.小于临界压比时,蒸汽的膨胀特点.答：(1) pi/p 0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,斜切局部不发生膨胀,只起导向作用.(2)当喷嘴出口截面上的压力比 pi/p.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.且蒸汽在斜切局部AB

16、C的稍前面局部继续膨胀,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.7. 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 Ci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Q m=0,那么其轮周效率可表示为：2门 u=2i COS i i iCOS 2COS i叶型选定后,4、力、也i、3 i数值根本确定,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

17、, 当余速损失取最小时,轮周效率最大.8. 余速利用对最正确速比与轮周效率关系的影响：1增大了轮周效率2最正确速比附近轮轴效率敏感度下降,提升了适应工况变化的水平3使速比向增大方向移动4使轮周效率失去了对应于最高点的根本对称性9. 什么是汽轮机的最正确速比？并应用最正确速度比公式分析,为什么在圆周速度相同的情况下,反动级能承担的粉降或做功水平比纯冲动级小？答：轮周效率最大时的速度比称为最正确速度比.对于纯冲动级,1丝 J ;反动级2cos 1 ；在圆周速度相同的情况下,2纯冲动级 ht=Ca-21 cos22 c 1 反动级 ht=2221 u2 C121 u2 cos 1由上式可比较得到,反

18、动级能承担的粉降或做功水平比纯冲动级小.10. 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,并比较它们的效率及作工水平.答：冲动级介于纯冲动级和反动级之间,蒸汽的膨胀大局部发生在喷嘴中,只有少局部发生在动叶中；反动级蒸汽在喷嘴和动叶中理想比粉降相等；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栅,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.作功水平：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.11. 分别绘出纯冲动级和反动级的压力p、速度c变化的示意图.答：纯冲动级：反动级:12. 减小汽轮机

19、中漏气损失的举措.答：为了减小漏气损失, 应尽量减小径向间隙, 但在汽轮机启动等情况下采用径向和轴向轴封；对于较长的扭叶片将动叶顶部削薄,缩短动叶顶部和气缸的间隙；还有减小叶顶反动度,可使动叶顶部前后压差不致过大.13. 减少湿气损失的举措：1 采用有效去湿方法. 常用方法有：a.由捕水口,捕水室和疏水通道组成的级内捕水装置.B. 具有吸水缝的空心喷嘴.C.采用出气边喷射蒸汽的空心喷嘴.2 提升动叶本身的抗冲蚀水平.常用举措有：A.采用耐冲蚀性强的叶片材料.B.在叶片进气边背弧上镶焊硬质合金.C.对叶片外表镀铭,局部高频淬硬,电火花强化,氮化等.14. 影响叶型损失的主要因素,分析节距对损失的

20、影响.影响叶型损失的组要因素有进气角,相对节距,气流马赫数. 节距增大时,腹面对气流约束减弱,反面出口段扩压范围和扩压程度增大,使叶型损失增大.节距减小时,单位流量摩擦增厚,出口边相对厚度增加,尾迹损失增大.15. 简答多级汽轮机每一级的轴向推力是由哪几局部组成的？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相反流动布置法16. 大功率汽轮机为什么都设计成多级汽轮机多级汽轮机的优点？在 h-s

21、图上说明什么 是多级汽轮机的重热现象？答：1大功率汽轮机多采用多级的原由于：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的投资大大减小.2如以下列图：第一级存在损失,使第二级进口温度由 T1升高到T1,故5-4的粉降大于2-3的粉降.也就是在前一级有损失的情况下,本级进口温度升高,级的理想比粉降稍有增大, 这就是重热现象.17. 何为汽轮机的进汽机构节流损失和排汽阻力损失？在热力过程线上表示出来.答：由于蒸汽在汽轮机进汽机构中节流从而造成蒸汽在汽轮机中的理想粉降减小,称为进汽机构的节流损失.减小举措：1限制阀门与管道中蒸汽流速.2采用带扩压管的阀

22、门汽轮机的乏汽从最后一级动叶排出后,由于排汽要在引至凝汽器的过程中克服摩擦、涡流等阻力造成的压力降低,该压力损失使汽轮机的理想粉降减少,该粉降损失称为排汽通道的阻力损失.减小举措：通过扩压把排气动能转化为静压,以补偿排气管中的压力损失.节流损失18. 轴封系统的作用,组成及特点是什么？答：作用：A.利用轴封漏汽加热给水或到低压处作功.B. 预防蒸汽自汽封处漏入大气；C. 冷却轴封,预防高压端轴封处过多的热量传出至主轴承而造成轴承温度过高, 影响轴承平安；D. 预防空气漏入汽轮机真空局部.组成：轴封,供气母管及均压箱,轴封调节器,轴封加热器和轴封抽气器等.特点：轴封分成多段多室, 与大气环境接近

23、的腔室的压力由抽气器或风机维持略低于大气压力,紧邻的腔室压力由压力调节器维持略高于大气压力,从而保证蒸汽不外泄, 空气不内漏19. 说明汽轮机轴封间隙过大或过小对汽轮机分别产生什么影响？答：减小轴封漏气间隙,可以减小漏气,提升机组效率.但是,轴封间隙又不能太小,以免 转子和静子受热或振动引起径向变形不一致时,汽封片与主轴之间发生摩擦,造成局部发热和变形.20. 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限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：1局部进汽,e Abs.b39. 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,

24、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衡,而偏心引起的偏心力无力平衡使振幅增大.40. 为保证调频叶片的长期平安运行,应该使叶片满足哪些条件？答：调频叶片的平安准那么是：1叶片的自振频率要避开激振力频率一定范围；2还要求平安倍率大于某一许用值.41. 指出叶片最危险的三种共振并画出单个叶片最危险振型.答：叶片最危险的三种共振为：切向A型振动的动频率与低频激振力频率kn合拍时的共振；切向&型振动的动频率与高频激振力频率znn相等时的共振；切向 Ao型振动的动频率与 znn相等时的共振.单个叶片最危险振型为 Ao

25、型：42. 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.43. 转子寿命以下两者之和：1无裂痕寿命：无裂纹的心转子投入运行至转子上出现第一条宏观裂纹的工作时间.2裂纹扩展寿命:由初始裂纹开始在交变热应力作用下逐渐扩展到临界裂纹的工作时间.44.叶片调频方法:D重新安装叶片,改善安装质量2增加叶片与围带或拉筋的链接牢固度3加大拉筋直径或改用空心拉筋4增加拉筋数目5改变成组叶片数目6增设拉筋或围带7叶顶钻孔8采用长弧围带45. 一次调频与二次调频的异同点 ：相同点

26、：都是由于电网总功率与总负载平衡被打破,都会引起电网频率变化.不同点：1引起的原因不同：一次调频由外负荷变化引起,二次调频外负荷不变,主动改 变某些机组的功率.目的不同：一次调频目的是减少电网频率变化量,但不能保证频率在合格范围2内.二次调频目的是把电网频率调整到合格范围.3要求不同：一次调频要求快速性,二次调频要求精确性.46. 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缓慢率.47. 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

27、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缓慢率；3同步器工作范围.48. 常用评价调节系统动态特性的指标及其定义是什么？答：稳定性一一汽轮机甩全负荷时,其转速随着时间的增长最终趋于由静态特性曲线决定的空负荷转速,这样的过程称为稳定的过程.要求调节系统必须是稳定的.动态超调量一一汽轮机甩全负荷时,其转速在过渡过程中的最大转速与最后的稳定转速 之差称为转速超调量.过渡过程时间调节系统受到扰动后,从调节过程开始到被调量与新的稳定值偏差小于允许值时的最短时间,称为过渡过程时间.静态偏差值,振荡次数49. 画图说明调速系统静态特性曲线的合理

28、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：50. 试述同步器的主要作用.答：1汽轮机并列运行时,可以进行负荷在各机组间的重新分配,此时机组转速不变,或 在电网频率超出合格范围时进行二次调频.2 汽轮机单机运行时,可以保证机组的在任何负荷下保持转速不变.51. 说明汽轮机调节系统速度变动率过大或过小对汽轮机工作的影响.答：假设速度变动率过小,即曲线很平坦,那么在不打得转速变化范围内,机组负荷的变化很大, 机组进汽量的变化也相应很大,机组内部各部件的受力、温度应力等变化也很大, 可能损坏部件；同时速度变动率过大, 负荷的