汽轮机运行值班员基础理论知识模拟26

1、模拟汽轮机运行值班员基础理论知识模拟26计算题第1题：某汽轮机调节系统静态特性曲线在同一负荷点增负荷时的转速为2980r/min,减负荷时的转速为2990r/min，额定转速nN为3000r/min,求该调节系统的迟缓率。调节系统的迟缓率£=n/nNX100%=(2990-2980)/3000X100%=0.33(%)该调节系统的迟缓率为0.33%。详细解答：第2题：某台汽轮机从零负荷至额定负荷，同步器行程为h=9mm该机组调节系统的速度变动率a=5%在同一负荷下，其他参数均不改变的情况下，同步器位置差h=1mm试求该机组调节系统迟缓率e。参考答案：_调节系统迟缓率为£=a

2、Xh/hX100%=0.05<1/9X100%=0.56(%)该机组调节系统迟缓率为0.56%。详细解答:第3题：如果在一个全周进汽的隔板上装有z1=80个喷嘴，汽轮机的转速ne=3000r/min，求叶片所承受的高频激振力频率f。f=Z1nsms=ne/60=3000/60=50(r/s)f=Z1ns=80x50=4000(Hz)高频激振力频率为4000H乙详细解答：第4题：一次油压p=0.022MPa求该机组调某台汽轮机调节系统为旋转阻尼调节系统，在空负荷下，p1=0.217MPa从空负荷至额定负荷一次油压变化值节系统的速度变动率a。因为p/p1=2n/n=2a，贝Ua=p/(2p1

3、)X100%=0.022/(2X0.217)X100%=5.07(%)该汽轮机调节系统速度变动率为5.07%。详细解答：第5题：某厂一台P=12000kW机组带额定负荷运行，由一台循环水泵增加至两台循环水泵运行，凝汽器真空率由H1=90毗升到H2=95%增加一台循环水泵运行，多消耗电功率P'=150kW计算这种运行方式的实际效益(在各方面运行条件不便的情况下，凝汽器真空率每变化1%机组效益变化1%凝汽器真空上升率为H=H2-H1=0.95-0.90=0.05机组提高的效益为P=FH=1200(X0.05=600(kW)增加一台循环水泵运行后的效益为P-P'=600-150=45

4、0(kW)增加运行一台循环水泵每小时可增加450kW勺效益。详细解答：第6题：已知进入凝汽器的蒸汽量Dco=198.8t/h，凝汽器设计压力pco=0.054MPa凝汽器排汽焰hco=2290kJ/kg，凝结水焰h'co=139.3kJ/kg,冷却水的进水温度tw1=20却，冷却水比热容cp=4.1868kJ/(kgC),冷却水量为12390t/h,求冷却倍率、冷却水温升、传热端差。查表得pco压力下蒸汽的饱和温度tcos=34.25C冷却倍率m=Dw/Dco=13900/1988=62.3冷却水温升t=(hco-h'co)/(cp乂m)=(2290-139.3)/(4.186

5、8乂62.3)=8.25(C)冷却水出口温度tw2=tw1+At=20+8.25=28.25(C)则传热端差at=tcos-tw2=34.25-28.25=6.0(C)冷却倍率为62.3，冷却水温升8.25C,传热端差6.0C。详细解答：第7题：某汽轮机汽缸材料为ZG20CrMoy工作温度为535C,材料的高温屈服极限【缺图】，泊桑比=0.3,取安全系数n=2,弹性模数E=0.176X10⁶MPa线胀系数a=12.2x10^-61/C,求停机或甩负荷时，汽缸内外壁的最大允许温差。汽缸内外壁的最大允许温差t

6、=(bx(1-诉)/(4Ea)=112.5x(1-0.3)/(4X0.176X10⁶X12.2X10^-6=367/4停机或甩负荷时，汽缸受到冷却，应按内壁计算，取4=2/3则t=367/(2/3)=55(C)停机或甩负荷时，汽缸内外壁的最大允许温差为55C。详细解答：第8题：一台离心泵在转速1450r/min时，其全扬程为25m流量为240m3/h,轴功率为22kW因受外界影响，实际转速为1420r/min，试求此时的扬程、流量和轴功率。对同一泵在流量控制装置相同的情况下，泵内的流动相似，可以应用相似定

7、律中的比例定律H'=H(n'/n)²=25x(1420/1450)²=24.0(m)Q'=Q(n'/n)=240X(1420/1450)=235(m³/h)N'=N(n'/n)³=22x(1420/1450)³=20.7(kW)实际转速为1420r/min时，扬程为24.0m；流量为235m<sup>3<

8、;/sup>/h;轴功率为20.7kWA详细解答：第9题：某电厂有一台离心通风机在标准进口状态下，其流量Q=135000m³/h风压p=5.92kPa，轴功率P=246.7kW/现准备用来作引风机，其进口状态为t=200C,p'a=750mmHg求该引风机的风压和轴功率。标准状态下大气压力为760mmH温度为20C，密度为1.2kg/m³,在t=200C,p'a=750mmHg的气体密度可由理想气体状态方程来求得。p'=p(p'a/pa)X(T/T')=1.

9、2X(750/760)乂(273+20)/(273+200)=0.734(kg/m³)p=pxp'/p=5.92x0.734/1.2=3.62(kPa)P'=PXp'/p=246.7X0.734/1.2=150.9(kW)该引风机的风压为3.62kPa,轴功率为150.9kWA详细解答：第10题：一台容量为300MW勺汽轮机，己知其凝汽器内的压力为pco=5kPa,排汽进入凝汽器时的十度x=0.93,排汽的质量流量Dm=570t/h,若凝汽器冷却水的进出口温度分别为18C和28C，水的平均定压质量比热cp=4.187kJ/(

10、kgC)。试求该凝汽器的冷却倍率和循环冷却水量。查饱和水与饱和水蒸气热力性质表，排汽压力下的饱和水焰h'co=137.77kJ/kg，饱和蒸汽焰h"co=2561.6kJ/kg。排汽焰hco=xh"co+(1-x)Xh'co=0.93X2561.6+(1-0.93)X137.77=2382.3+9.6=2391.9(kJ/kg)凝汽器热平衡方程Dm(hco-h'co)=Dwcp(tw2-tw1)Dw=Dm(hco-h'co)/cp(tw2-tw1)=570X(2391.9-137.7)/4.187乂(28-18)=30687.7(t/h)冷却

11、倍率m=Dw/Dm=30687.7/570=53.84该凝汽器的冷却倍率为53.84，循环冷却水量为30687.7t/h。详细解答:第11题：某凝汽式发电厂总共装有四台汽轮发电机组，其中三台容量均为50MW/另一台的容量为100MW已知该厂装机容量的年利用小时数为7200h,假定该发电厂的总效率tndc=34.2%所用燃料的低位发热量Qar,net=23440kJ/kg,求平均每昼夜所需供给的燃料量。该发电厂全厂装机容量为3X50000+1X100000=250000(kW)全年发电量为250000X7200=1800X10⁶(kWh)该厂的发电标

12、准煤耗为bb=0.123/tndc=0.123/0.342=0.35965kg/(kWh)=359.65g/(kWh)全年标准煤的总消耗量为1800x10⁶x0.35965=647370000(kg)=647370(t)全厂平均每昼夜消耗的标准煤为647370/365=1773.62(t)若燃用低位发热量为23440kJ/kg的煤，则平均每昼夜该厂的燃料实际消耗量为1773.62X7000X4.187/23440=2217.7(t)该厂平均每昼夜消耗低位发热量为23440kJ/kg的煤2217.7t。详细解答：第12题：国产125MM轮发电机组进汽

13、参数为p1=13.24MPat1=550C,高压缸排汽压力2.55MPa,再热蒸汽温度550C，排汽压力为5kPa,试比较再热循环的热效率与简单朗肯循环的热效率，并求排汽十度变化。参考答案：从水蒸气焰嫡图及表中查得：高压缸进汽焰h1=3467kJ/kg,嫡S1=6.6kJ/(kgK);高压缸排汽焰hb=2987kJ/kg;中压缸的进汽焰ha=3573kJ/kg,嫡Sa=7.453kJ/(kg-K)；简单朗肯循环排汽焰hc=2013kJ/kg;再热循环排汽焰hco=2272kJ/kg;排汽压力下饱和水始h'co=137.8kJ/kg。再热循环的热效率tt,zr=(h1-hb)+(ha-h

14、co)/(h1-h'co)+(ha-hb)乂100%=(3467-2987)+(3573-2272)1/(3467-137.8)+(3573-2987)X100%=1781/3915.2X100%=45.5%简单朗肯循环的热效率为tt=(h1-hc)/(h1-h"co)乂100%=(3467-2013)/(3467-137.8)X100%=1454/3329.2X100%=43.7%采用再热循环后，循环热效率提高了aTt=(7t,zr-7t)7tX100%=(45.5%-43.7%)/43.7%X100%=0.0412X100%=4.12%从水蒸气焰嫡图中可查得，简单朗肯循环

15、的排汽十度为0.7735,再热循环的排汽十度为0.881,排汽十度提高了(0.881-0.7735)/0.7735X100%=0.139<100%=13.9(%)采用再热循环，使循环热效率提高了4.12%,使排汽十度提高了13.9%。详细解答：第13题：设有两个采用再热循环的发电厂，其新蒸汽参数均为p1=12.5MPat1均为500C，排汽压力均为6kPa,再热循环A的中间压力为2.5MPa,再热循环B的中间压力为0.5MP'两者再热后的蒸汽温度都等于原来的初温500C，试分别求这两个再热循环的热效率和排汽十度，并与简单朗肯循环进行比较。查水蒸气焰嫡图及表得：新蒸汽焰hi=334

16、3.3kJ/kg再热循环A的高压缸排汽焰hb,A=2928kJ/kg再热循环B的高压缸排汽焰hb,B=2620kJ/kg再热循环A的中压缸进汽焰ha,A=3461.7kJ/kg再热循环B的中压缸进汽焰ha,B=3483.8kJ/kg简单朗肯循环排汽十度x=0.757再热循环A的排汽十度xA=0.882再热循环B的排汽十度xB=0.92排汽压力下的饱和蒸汽焰h"co=2567.5kJ/kg排汽压力下的饱和水焰h'co=151.5kJ/kg简单朗肯循环的排汽焰hco=xh"co+(1-x)h"co=0.757X2567.5+(1-0.757)X151.5=19

17、43.6+36.8=1980.4(kJ/kg)再热循环A的排汽焰hco,A=xAh"co+(1-xA)hco=0.882X2567.5+(1-0.887)X151.5=2264.5+17.1=2281.6(kJ/kg)再热循环B的排汽焰hco,B=xBh"co+(1-xB)hco=0.92X2567.5+(1-0.92)X151.5=2362.1+12.1=2374.2(kJ/kg)简单朗肯循环效率可t=(h1-hco)/(h1-h'co)X100%=(3343.3-1980.4)/(3343.3-151.5)乂100%=1362.9/3191.8X100%=42.

18、7%再热循环A的循环效率可t,A=(h1-hb,A)+(ha,A-hco,A)/(h1-h'co)+(ha,A-hb,A)x100%=(3343.3-2928)+(3461.7-2281.6)/(3343.3-151.5)+(3461.7-2928)1乂100%=1595.4/3725.5X100%=42.8%再热循环B的循环效率可t,B=(h1-hb,B)+(ha,B-hco,B)/(h1-h'co)+(ha,B-hb,B)x100%=(3343.3-2620)+(3483.8-2374.2)1/(3343.3-151.5)+(3483.8-2620)X100%=1832.9

19、/4055.6乂100%=45.2%由计算结果可知，再热循环B的循环效率最高，再热循环A次之，朗肯循环最低；再热B的排汽十度最高，再热循环A次之，朗肯循环最低。详细解答：第14题：某凝汽式汽轮机的参数为p1=9.12MPat1=535C,pco=0.005MPa试求以下两种情况循环热效率和排汽湿度的变化。A. 初温不变，初压提高到p1,A=13.68MPa；B. 初压不变，初温提高到t1,B=550C。查水蒸气表得原来蒸汽参数下，凝结水焰hco=137.77kJ/kg,蒸汽初始h1=3477.7kJ/kg，排汽焰hco=2066.5kJ/kg，排汽十度x=0.795。循环热效率tt=(h1-h

20、co)/(h1-h'co)X100%=(3477.7-2066.5)/(3477.7-137.77)X100%=1411.2/3339.93X100%=42.25%A.初温不变，初压提高后，凝结水焰不变，蒸汽初恰h1,A=3429.94kJ/kg，排汽焰hco,A=1995.7kJ/kg，排汽十度xA=0.766,循环热效率为tt,A=(h1,A-hco,A)/(h1,A-h'co)乂100%=(3429.94-1995.7)/(3429.94-137.77)X100%=1434.24/3292.17X100%=43.56%B.初压不变，初温提高后，凝结水焰仍不变，蒸汽初焰h1

21、,B=3511.9kJ/kg,排汽焰hco,B=2080.3kJ/kg,排汽十度xB=0.801,循环热效率为可t,B=(h1,B-hco,B)/(h1,B-h'co)=(3511.9-2080.3)/(3511.9-137.77)=1431.6/3374.1=0.4243根据查表及计算结果可知，初温不变，初压提高，循环效率将提高，但十度明显下降；初压不变，初温提高，既能提高循环效率(不很明显)，乂能明显提高排汽十度。详细解答：第15题：试求125MVB组在额定工况下1号、2号高压加热器的抽汽份额，己知：疏水逐级自流。1号高温加热器出口给水焰h1=1040.4kJ/kg，入口给水焰h2

22、=946.9kJ/kg，出口疏水焰hs1=979.6kJ/kg，入口蒸汽焰hz1=3093kJ/kg。2号高温加热器入口给水焰h3=667.5kJ/kg，出口疏水焰hs2=703.5,入口蒸汽焰hz2=3018kJ/kg。1号高温加热器热平衡方程a1(hz1-hs1)=(h1-h2)a1=(h1-h2)/(hz1-hs1)=(1040.4946.9)/(3093-979.6)=93.5/2113.4=0.044242号高温加热器热平衡方程a2(hz2-hs2)+a1(hs1-hs2)=(h2-h3)a2=(h2-h3)-a1(hs1-hs2)/(hz2-hs2)=(946.9-667.5)-0

23、.04424(979.6703.5)/(3018-703.5)=(279.4-12.215)/2314.5=0.115441号高温加热器抽汽份额为0.04424,2号高温加热器抽汽份额为0.115440详细解答:第16题：某纯凝汽式发电厂总效率7ndc为0.32，汽轮机的相对内效率7oi由0.80提高到0.85，试求该电厂每发1kWh电能节省多少标准煤？已知tndc=tg1rgdrt可oi可j可d=0.32，令可g1gdtt可j可d=Y贝UK=tndc/toi=0.32/0.8=0.4可ndc=*'oi=0.4x0.85=0.34贝U1kWh电能所节省的标准煤bb为bb=bb-bb&q

24、uot;=0.123/可ndc-0.123可ndc=0.123/0.32-0.123/0.34=0.02261kg/(kWh)=22.61g/(kWh)当汽轮机的相对内效率toi由0.80提高到0.85时，该电厂每发1kWh电能节省22.61g标准煤。详细解答：第17题：某蒸汽中间再热凝汽式发电厂，已知有关参数为锅炉出口压力pgr=14.3MPa,锅炉出口温度tgr=555C，机组额定发电量P=125MW汽轮机进汽压力p0=13.68MPa汽轮机的进汽温度t0=550C，高压缸排汽压力p'zr=2.63MPa,中压缸进汽压力p"zr=2.37Pa，中压缸进汽温度tzr=550

25、C,高压缸的排汽温度为331C，低压缸的排汽压力pco=0.006MPa排汽的十度x=0.942,汽轮机发电机组的机械效率T1j=0.98，发电机效率td=0.985,无回热。试计算该厂的汽耗量、汽耗率、热耗量、热耗率。根据已知数据，由水蒸气表查得各状态点的焰值为汽轮机进口蒸汽焰h0=3469.3kJ/kg,高压缸的排汽焰h'zr=3198.6kJ/kg,中压缸的进汽焰h"zr=3577.4kJ/kg，低压缸排汽焰hco=2421.8kJ/kg,因为无回热，锅炉进口给水焰即凝结水恰h'co=136.4kJ/kg。汽耗量D=3600P/(h0-h'zr)+(h&

26、quot;zr-hco)XnjXnd=(3600X125000)/(3469.3-3198.6)+(3577.4-2421.8)X0.98x0.985=326843(kg/h)汽耗率d=D/P=326843/125000=2.61kg/(kW-h)热耗量O=D(h0-h'co)+(h"zr-h'zr)=326843(3469.3-136.4)+(3577.4-3198.6)=1213143163(kJ/h)热耗率q=Q/P=1213143163/125000=9705.145kJ/(kWh)该厂的汽耗量为326843kg/h;汽耗率为2.61kg/(kWh):热耗量为

27、1213143163kJ/h;热耗率为9705.145kJ/(kWh)。详细解答：第18题：某发电厂锅炉出口蒸汽参数pgr=10.234MPa,tgr=540C,汽轮机进汽压力p0=9.12MPat0=535C,大气压力pa=0.101325MPa环境温度th=0C,求主蒸汽管道的散热损失和节流损失。由锅炉出口蒸汽参数查水蒸气表，得锅炉口的蒸汽焰hgr=3478.96kJ/kg,嫡Sgr=6.7367kJ/(kgC)；由汽轮机进汽参数查水蒸气表得汽轮机进口蒸汽焰h0=3477.7kJ/kg，嫡S0=6.7853kJ/(kgC)。管道散热损失L散=Th(Sgr-S0)=273.15(6.7367

28、-6.7853)=13.2713(kJ/kg)管道节流损失L节=hgr-h0=3478.96-3477.7=1.26(kJ/kg)管道散热损失13.2713kJ/kg,管道节流损失1.26kJ/kg。详细解答：第19题：汽轮机某级叶片为自由叶片。叶高lb=161mm叶宽Bb=30mm叶片材料为1Cr13。设计工况下，动叶前蒸汽温度t1=110C，蒸汽十度x1=0.987,动叶后蒸汽温度t2=106C，实测其静频率为372412Hz,蒸汽作用力产生的弯曲应力bsb=26.97MPa型底合成应力bst=118.3MPa,动频系数B=3.8,转速n=3000r/min，该级前有回热抽汽。试判别该级是

29、否需要调频。动频率fdfd=(f²+Bn²)^1/2=(37224122)+3.8X502^1/2=385423(Hz)由于fd/n=(385423)/50=7.78.46,因此运行中存在K=8的倍率共振。各修正系数考虑到x1=0.987>0.96，叶片处于过渡区，可选介质腐蚀修正系数K1=0.5通道修正系数K4=1.1表面质量修正系数K2=1应力集中系数K3=1.3尺寸系数Kd=0.93(由Bb查表得)流量不

30、均匀系数K5=1.1(因级前有抽汽)成组影响系数K从=1叶型底部出汽边的平均压力。m=1.2bst=1.2X118.3=142(MPa)查表知，当K=8时，安全倍率的界限值Ab=4.1因为Ab<Ab，则叶片应进行调频，否则不能保证安全运行。需调频。详细解答：第20题：已知某级扭叶片根部截面上的离心拉应力bc=89.71MPa,进出汽边的气流弯曲应力buu进、出=13.63MPa背弧上的气流弯曲应力bu背=-10.22MPa,背弧上的离心弯应力bA背=-0.169MPa,进汽边的离心弯应力bc进=-19.14MPa,出汽边的离心弯应力bc出=38.61MPa求叶片进汽边、出汽边和背弧上的合

31、成应力。参考答案：进汽边的合成应力Eb进=°c+bu进、出+bc进=89.71+13.63-19.14=84.2(MPa)出汽边的合成应力Eb出=bc+bu进、出+bc出=89.71+13.63+38.61=141.95(MPa)背弧上的合成应力&背=(rc+(ru背+bA背=89.71-10.22-0.169=79.32(MPa)该叶片根部截面上进汽边合成应力84.2MPa,出汽边合成应力141.95MPa背弧上合成应力79.32MPa详细解答：第21题：汽轮机某级叶轮前的压力p1=2.89MPa叶轮后的压力p2=2.8MPa，喷嘴进汽角a1=1T,喷嘴出口蒸汽实际速度c1

32、=281m/s,蒸汽从动叶片排出的绝对速度c2=53m/s,绝对排汽角a2=80°,动叶片处的平均直径dm=0.97m动叶片平均高度lb=70mm部分进汽度&=1,通过该级的蒸汽流量qm=96.9kg/s,如果不考虑动叶片及其他影响因素，试求该级的轴向推力。受压面积S为S=兀dmlb£=3.1416xO.97X0.07xl=0.2133(m²)喷嘴轴向分速度c1z及动叶轴向分速度c2z为c1z=c1sina1=281xsin110=281x0.1908=53.62(m/s)C2z=c2sina2=53Xsin800=53

33、X0.984=52.19(m/s)轴向推力Fz为Fz=qm(c1z-c2z)+A(p1-p2)=96.9(53.62-52.19)+0.2133(2.89-2.8)乂10⁶=103.567+19197=19335.57(N)该级的轴向推力为19335.57N。详细解答：第22题：40ZLB-50型立式轴流泵，在转速n=585r/min时，流量Q=1116m³/h扬程H=11.6m,由泵样本上查得泵的汽蚀余量h=12m若水温为40C，当地大气压力pa=100kPa,吸水管的阻力损失为0.5m，试求泵的最大

34、安装高度。由水的汽化压力表查得40C时，水的汽化压力Hvp=0.75m大气压力高度Ha为Ha=pa/丫=100X1000/9807=10.20(mH₂O)则泵的最大安装高度H1,max为H1,max=pa/y-pvp/丫-H-Hw1=10.20-0.75-12-0.5=-3.05(m)计算结果为负值，表明该泵的叶轮进口中心应在水面以下3.05m处。详细解答：第23题：某汽轮机进汽压力p0=9.12MPa进汽温度t0=535C,排汽压力pco=0.005MPa，求在理想循环条件下的循环热效率，并求当排汽压力降低到0.003MPa和升高到0.008MPa时，循环热效率的绝对变化量和相对变化率。由汽轮机进汽参数查得汽轮机的进汽焰h0为3477.7kJ/kg，进汽嫡S0为6.7853kJ/(kgC)，当排汽压力为0.005MPa时，汽轮机排汽焰hco=2066.5kJ/kg,凝结水的焰h'co=136.4kJ/kg，则循环的热效率可t为可t=(h0-hco)/(h0-h'co)=(3477.7-2066.5)/(3477.7-136.4)=0.4224