汽轮机测试题及答案

汽轮机测试题及答案整理考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共30分）1.汽轮机将热能转化为机械能的主要场所是？A.凝汽器B.回热加热器C.汽轮机通流部分（高中压缸及各级叶轮）D.调节保安系统2.在朗肯循环中，提高蒸汽初温通常能？A.降低循环热效率B.提高循环热效率C.对循环热效率无影响D.增加排汽焓3.汽轮机高中压缸通常采用什么排列方式以利于蒸汽膨胀和减少轴向推力？A.双流单排汽B.双流双排汽C.单流单排汽D.单流双排汽4.汽轮机动叶片顶部通常加工成流线型，其主要目的是？A.增加叶片强度B.减小叶顶漏气损失C.方便安装D.提高蒸汽初压5.汽轮机轴封的主要作用是？A.引导蒸汽进入汽轮机B.防止蒸汽向外泄漏，减少热量损失和工质损失C.承受蒸汽压力D.冷却汽轮机轴承6.汽轮机凝汽器的主要目的是？A.加热进入汽轮机的蒸汽B.冷凝汽轮机排汽，降低排汽背压C.增加蒸汽流量D.储存冷却水7.汽轮机回热加热的主要目的是？A.提高冷却水温度B.增加蒸汽在冷凝过程中的热量损失C.回收部分蒸汽热量，提高循环热效率，并降低排汽温度D.增加循环阻力8.汽轮机调节保安系统的主要功能是？A.监控汽轮机运行参数B.自动控制汽轮机负荷C.确保汽轮机安全运行，防止超速等事故发生D.调节进入汽轮机的蒸汽量9.汽轮机运行中发生剧烈振动，可能的原因不包括？A.转子不平衡B.轴承损坏C.汽流激振D.冷却水水质良好10.汽轮机长期停机后，为防止腐蚀，通常需要进行？A.高速旋转B.氢冷C.水洗D.注入情性气体或防锈介质11.汽轮机轴系对中不良，可能导致？A.轴承温度升高B.振动加剧C.叶片摩擦磨损D.以上都是12.汽轮机发生水冲击，主要危害是？A.导致振动B.破坏动叶片C.增加蒸汽流量D.降低热效率13.汽轮机汽缸夹层的作用主要是？A.增加汽缸强度B.提供蒸汽或冷却水通道C.减小热应力D.支撑轴承14.汽轮机润滑油系统的主要目的是？A.冷却汽轮机B.润滑轴承、齿轮等转动部件，减少摩擦磨损C.带走热量D.增加蒸汽压力15.提高汽轮机排汽背压，会导致？A.增加循环热效率B.降低循环热效率C.对循环热效率无影响D.增加蒸汽初温二、多选题（每题3分，共30分）1.汽轮机热力循环通常包含哪些主要设备？A.锅炉B.汽轮机C.凝汽器D.发电机E.回热加热器2.汽轮机叶片受到哪些力的作用？A.蒸汽作用力（轴向力和切向力）B.叶片自身重力C.惯性力D.离心力E.摩擦力3.汽轮机常见的故障类型包括？A.振动B.温度过高（如汽缸、轴承）C.泄漏（如汽封、轴封）D.磨损E.水冲击4.影响汽轮机热效率的因素主要有？A.蒸汽初压B.蒸汽初温C.排汽背压D.回热加热完善程度E.汽轮机内部损失5.汽轮机调节保安系统一般包括哪些部件？A.调速器B.控制阀C.超速保护装置D.轴位移保护装置E.油动机6.汽轮机轴封按工作原理可分为？A.多级汽封B.端面汽封C.调节汽封D.背帽汽封E.疏水器7.汽轮机运行中需要监测的关键参数通常包括？A.轴振动B.轴承温度C.汽缸温度D.蒸汽参数（压力、温度、流量）E.调节阀开度8.汽轮机回热加热系统可以提高？A.蒸汽利用效率B.冷凝水温度C.锅炉给水温度D.循环热效率E.凝汽器真空9.汽轮机发生水冲击的可能原因有？A.锅炉给水品质差B.汽轮机长期停机未做好保护C.蒸汽参数突变D.凝汽器水位过高E.防止水冲击的装置失效10.汽轮机润滑油系统通常包含哪些主要设备？A.油泵B.油箱C.油滤清器D.油冷却器E.油压调节阀三、填空题（每空1分，共20分）1.汽轮机按照热力循环方式可分为________汽轮机和________汽轮机。2.汽轮机主要利用蒸汽的________能和________能来做功。3.汽轮机通流部分的核心部件是________和________。4.为减少轴向推力，大型汽轮机高中压缸常采用________膨胀方式。5.汽轮机轴封分为________轴封和________轴封。6.汽轮机凝汽器的主要冷却介质通常是________。7.汽轮机回热加热方式主要有________和________两种。8.汽轮机调节系统通常采用________原理来控制蒸汽流量，从而调节负荷。9.汽轮机运行中，轴承温度过高可能是由于________、________或________等原因造成的。10.汽轮机长期停机后，为防止腐蚀，通常需要进行的保护措施称为________。四、简答题（每题5分，共20分）1.简述汽轮机冲动式级的工作原理。2.简述汽轮机轴封的作用及其常见类型。3.简述汽轮机发生水冲击的可能原因及主要危害。4.简述汽轮机调节保安系统的主要功能。五、计算题（每题10分，共20分）1.某汽轮机某级的进汽参数为：压力P1=3.0MPa(绝压)，温度T1=450°C；排汽参数为：压力P2=0.04MPa(绝压)，湿度x2=88%。假设此级为理想级，蒸汽流量G=100kg/s。试估算此级的焓降ΔH和理想功W_ideal。（蒸汽热力性质表已给出相关数据）2.某汽轮机采用三级抽汽回热加热，抽汽压力分别为P3、P4、P5。已知抽汽量分别为G3、G4、G5，对应给水加热器出口水温分别为t3、t4、t5。请简述该回热系统提高循环效率的原理，并列出计算回热经济性的相关公式。试卷答案一、选择题1.C解析：汽轮机通过蒸汽在通流部分膨胀做功，将热能转化为机械能，通流部分包括高中压缸及各级叶轮。2.B解析：根据朗肯循环理论，提高蒸汽初温（等压加热过程），循环平均吸热温度升高，有助于提高循环热效率。3.B解析：双流双排汽（通常是水平中分面）结构有利于蒸汽在水平方向充分膨胀，并可以对称布置各级，有助于平衡轴向推力。4.B解析：叶顶流线型设计可以减小蒸汽流过叶顶间隙时的漏气量，提高蒸汽利用效率。5.B解析：轴封安装在转子与汽缸之间，主要作用是阻止高温高压蒸汽向外泄漏，同时防止冷空气进入汽轮机。6.B解析：凝汽器利用冷却水将汽轮机排汽冷凝成水，从而降低排汽背压，根据热力学定律，降低排汽背压可以提高汽轮机的热效率。7.C解析：回热加热器利用抽汽热量加热锅炉给水，回收了部分蒸汽在冷凝过程中释放的潜热，提高了热能利用程度，从而提高循环热效率，并使排汽温度降低。8.C解析：调节保安系统是汽轮机的安全保护系统，主要功能是监视运行参数，并在发生超速、轴位移等异常情况时，自动保护机组安全停机或降低负荷。9.D解析：冷却水水质不良可能导致结垢、腐蚀或堵塞，影响冷却效果，但不会直接导致剧烈振动。振动通常与不平衡、松动、激振等有关。10.D解析：长期停机后，为防止金属部件在潮湿环境中生锈腐蚀，需要注入情性气体（如氮气）保持干燥或注入防锈油/脂。11.D解析：轴系对中不良会导致轴与轴承、汽封等部件配合不当，引起额外的摩擦、热变形和动载荷，从而导致轴承温度升高、振动加剧和叶片摩擦磨损。12.B解析：水冲击是指含有液态水的蒸汽高速冲击叶片，会对叶片造成严重的机械损伤，甚至导致叶片断裂。13.B解析：汽缸夹层主要用于布置蒸汽管道（如主蒸汽管、再热蒸汽管）和冷却水通道，便于热量管理。14.B解析：润滑油系统的主要目的是向汽轮机的轴承、齿轮、调速器等转动和摩擦部件提供润滑，减少摩擦磨损，保证机组安全稳定运行。15.B解析：根据朗肯循环理论，提高排汽背压（等熵膨胀至更低温度），循环平均放热温度升高，导致循环热效率降低。二、多选题1.A,B,C,D,E解析：典型的汽轮机热力循环系统包括产生蒸汽的锅炉、将热能转化为机械能的汽轮机、冷凝排汽的凝汽器、驱动发电机的发电机以及回收蒸汽热量的回热加热器等主要设备。2.A,B,C,D,E解析：叶片在运行中承受来自蒸汽的轴向力、切向力（产生驱动力矩），自身重力，由于惯性力和离心力引起的附加作用力，以及与蒸汽、叶身之间的摩擦力。3.A,B,C,D,E解析：汽轮机常见故障包括运行时振动过大、各部件温度异常升高、汽封、轴封等处泄漏，以及叶片、汽缸等部件的磨损、裂纹、水冲击等。4.A,B,C,D,E解析：影响汽轮机热效率的因素包括蒸汽初压和初温（提高有利）、排汽背压（降低有利）、回热加热系统的完善程度（提高有利）以及汽轮机内部的各种损失（如摩擦损失、漏气损失、叶高损失等，减小损失有利）。5.A,B,C,D,E解析：汽轮机调节保安系统通常包括感受蒸汽参数或转速的调速器、执行调节动作的控制阀（汽门）、实现超速保护的安全阀或电液调节系统的安全逻辑、监测轴相对位置的轴位移保护装置以及驱动控制阀的油动机等。6.B,D,E解析：端面汽封依靠多级齿形端面之间的迷宫式流动来密封；背帽汽封（或称刮板汽封）利用弹簧压紧的刮板与轴面配合密封；多级汽封和调节汽封不是按工作原理分类。7.A,B,C,D,E解析：为确保汽轮机安全高效运行，需要监测轴振动、轴承温度、汽缸各部分温度、蒸汽的压力、温度、流量、调节阀的开度等关键参数。8.A,B,C,D,E解析：回热加热系统通过利用抽汽加热给水，提高了进入锅炉的给水温度，减少了在锅炉中产生相同蒸汽量所需吸收的热量，从而提高了整个循环的热效率；同时提高了冷凝水温度，降低了排汽口的热量损失；也使得蒸汽在冷凝过程中的平均温度降低。9.A,B,C,D,E解析：锅炉给水品质差可能导致蒸汽带水；停机保护不当可能导致蒸汽冷凝水积聚；蒸汽参数突变可能冲击已形成的蒸汽膜；凝汽器水位过高会使部分冷凝水被带出；防水冲击装置失效则无法阻止水进入汽轮机。10.A,B,C,D,E解析：汽轮机润滑油系统通常包括输送油液的油泵、储存油液的油箱、过滤油液的油滤清器、冷却油温的油冷却器以及调节油压的油压调节阀等主要设备。三、填空题1.背压式，朗肯式解析：按热力循环方式，背压汽轮机排汽压力高于大气压，朗肯汽轮机为凝汽式，排汽压力低于大气压。2.动能，势能解析：蒸汽具有高压和高温，蕴含着热能，这些热能通过膨胀转化为动叶推动的动能，进而通过轴传递出去，部分动能也可能转化为势能（如提升负荷）。3.叶片，叶轮解析：叶片是直接受蒸汽冲击做功的部件，叶轮则通过带动叶片旋转将蒸汽的动能传递给轴。4.对称解析：对称膨胀指蒸汽在汽缸两侧（通常是高中压缸）沿轴线方向大致对称地膨胀，产生的轴向推力可以相互平衡或部分抵消。5.轴向，径向解析：轴向轴封用于阻止沿转子轴向的蒸汽泄漏，径向轴封用于阻止沿转子径向的蒸汽泄漏。6.冷却水解析：凝汽器的主要功能是利用冷却水吸收排汽的热量，使其冷凝成水，因此冷却水是主要的冷却介质。7.蒸汽混合式，表面式解析：蒸汽混合式加热器中，蒸汽与给水直接混合加热；表面式加热器中，蒸汽在管外壁冷凝放热，热量通过管壁传递给管内流动的给水。8.飞升解析：汽轮机调节系统通常基于飞升原理（或称节流调节原理），通过改变调节阀开度来节流蒸汽，从而改变进入汽轮机的蒸汽流量，进而调节机组的功率或转速。9.负荷变化，润滑油质差，轴承损坏解析：负荷变化可能导致润滑油膜不稳定或承载过高；润滑油质量差（如粘度过低或含有杂质）会降低润滑效果；轴承本身损坏（如磨损、裂纹）会导致摩擦增大，温度升高。10.硬化解析：汽轮机长期停机后，为防止金属部件在停机期间因温度变化、湿度等因素发生腐蚀，通常需要进行的保护措施称为停机保护，俗称“硬化”。四、简答题1.答：冲动式级的工作原理是：具有一定压力和温度的蒸汽流经喷嘴时，被喷嘴加速，压力降低，焓也相应降低，蒸汽的动能增加。高速蒸汽流冲击固定在叶轮上的动叶片时，将蒸汽的动能传递给叶片，推动叶轮旋转，从而将蒸汽的热能转化为机械能。蒸汽在通过动叶片后，压力进一步降低，速度也略有降低。2.答：汽轮机轴封的作用是防止蒸汽沿转子与汽缸之间的间隙泄漏到汽缸外，减少工质损失和热量损失，维持汽缸内应有的压力，并防止外界空气进入汽轮机。常见类型有：端面汽封（依靠多级齿形端面间的迷宫流动）、迷宫式汽封（结构简单，常用于低压部分）、碳精汽封（用于中压部分，耐磨性好）、以及刮板汽封（用于防止高温蒸汽泄漏）等。3.答：汽轮机发生水冲击的可能原因包括：锅炉给水品质差，产生大量蒸汽带水；汽轮机长期停机未做好保护，凝结水积聚；蒸汽参数（压力、温度）突然大幅下降或波动；凝汽器水位过高，部分冷凝水被带入汽轮机；防水冲击的装置（如注水阀、水冲击保护系统）失效。主要危害是：高速蒸汽冲击导致动叶片严重振动、弯曲甚至断裂；引起整个转子系统剧烈振动；可能损坏汽封、轴瓦等部件；严重时可能导致机组跳闸。4.答：汽轮机调节保安系统的主要功能是：感受汽轮机运行参数（如蒸汽流量、转速）的变化，并根据设定的目标值进行调节，以控制进入汽轮机的蒸汽量，从而稳定机组的负荷或转速；同时，该系统还包含一系列安全保护装置，当机组出现超速、轴位移、振动过大、润滑油压过低等异常情况时，能自动执行保护动作（如关闭主汽门、跳闸停机），以防止发生严重事故，确保机组安全可靠运行。五、计算题1.解：(1)查蒸汽热力性质表，根据P1=3.0MPa,T1=450°C得h1=3320kJ/kg,s1=6.921kJ/(kg·K)。(2)查蒸汽热力性质表，根据P2=0.04MPa,x2=88%得h2=2254kJ/kg,s2=7.359kJ/(kg·K)。(3)假设过程为理想可逆绝热膨胀，则s1=s2。根据s1和P2查表或利用软件可得相应湿蒸汽的干度x2'。此处已知x2=0.88，可接受。(4)焓降ΔH=h1-h2=3320kJ/kg-2254kJ/kg=1066kJ/kg。(5)理想功W_ideal=Δ