汽轮机复习思考题

汽轮机复习思考题4.级内损失产生的原因（１）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。（２）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。（３）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。（４）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：①选择适当的部分进汽度；②减少喷嘴组数及喷嘴间间隙；③避免隔板中分面结构影响。（５）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：①在隔板与转轴处采用梳齿形汽封；②动叶根部设置轴向汽封；③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：①在围带上安装径向汽封和轴向汽封；②无围带的动叶片，将动叶顶部削薄以达到汽封作用；③尽量设法减小扭叶片顶部的反动度。（６）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：①采用去湿装置，减少湿蒸汽中的水分；②提高动叶的抗侵蚀能力。提高单机功率的措施：①提高新蒸汽参数，并配合采用中间再热循环；②提高背压；③采用双叶片；④末级叶片采用高强度、低密度的合金材料；⑤采用多排汽口；⑥采用低转速；⑦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：①将叶片连接成组，用以减小叶片中汽流产生的弯应力；②调整叶片自振频率；③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：⑴在围带和拉金与叶片的连接处加焊；⑵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；⑶重新研磨叶根间的接触面，以增加叶根的连接刚性；⑷改变成组叶片的叶片数；⑸改变围带或拉金的尺寸；⑹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，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、凝汽器的汽阻：凝汽器进口处的压力与出口压力之差，称为汽阻。过冷度：凝汽器喉部压力下的饱和温度与凝结水温度之差，称过冷度。传热端差：凝结水温度与循环水出口温度之差，称凝汽器的传热端差。2、汽轮机的极限背压（凝汽器的极限真空）：汽流在汽轮机末级动叶片斜切部分达膨胀极限时对应的背压，称极限真空。3、凝汽器的最佳真空：在功率及循环水进口温度一定条件下，因提高真空所获得的净效益为最大时的真空为最佳真空。4、凝汽器的冷却倍率：进入凝汽器的冷却水量与蒸汽量之比，称凝汽器的冷却倍率。5、凝汽器的热力特性：凝汽器的压力与凝汽量、冷却水量、冷却水进口温度的变化关系。\质量为2.7kg的蒸汽在喷嘴中绝热膨胀，可用热量为253.25kj，若蒸汽初速为零，试计算喷嘴出口理想汽流速度。解：已知某级理想焓降Δht=76kj/kg，级前速度c0=71m/s，动叶中的理想焓降为Δhb=15.7kj/kg，试计算喷嘴出口理想汽流速度。解：汽轮机的变工况某级组变工况前蒸汽流量为G=938t/h，级组前压力P0=12.5MPa，级组后压力Pz=3.1MPa，变工况后级组前压力P01=10MPa，级组后压力Pz1=3.4MPa，试计算变工况后通过级组的流量。5、解：某凝汽式汽轮机进汽量D0=130t/h，调节级后压力P1=1.5MPa，五级后抽汽量De=12t/h，抽汽压力P5=0.5MPa，若进汽量D0不变，五级后抽汽量变为De1=9t/h，则抽汽压力P51及调