汽机技师培训结业试题及答案

汽机技师培训结业试题及答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共30分。下列每题均有四个选项，请选择其中所有符合题意的选项）1.汽轮机热力循环中，提高循环效率的主要途径包括（）。A.提高再热温度B.提高初温C.降低排汽压力D.增加级数2.关于汽轮机喷嘴，下列说法正确的是（）。A.喷嘴主要用来改变蒸汽的动能B.喷嘴是定温膨胀装置C.喷嘴前后的压力比决定了其工作状态D.喷嘴的效率等于级效率3.汽轮机级内损失主要包括（）。A.随流量变化的损失B.漏汽损失C.飞逸损失D.叶片摩擦损失4.汽轮机调节系统中，常用的调压方式有（）。A.单阀调节B.旁路调节C.滑压运行D.抽汽调节5.汽轮机轴封的作用是（）。A.防止蒸汽泄漏到轴端B.减少轴承摩擦C.降低轴承温度D.保证轴承润滑6.汽轮机润滑油系统的主要功能是（）。A.润滑轴承B.冷却轴承C.清洁轴承D.防锈防腐7.汽轮机给水回热加热系统的作用是（）。A.提高给水温度B.增加循环热效率C.减少省煤器负担D.降低除氧器负荷8.汽轮机运行中，导致轴向位移增大的原因可能包括（）。A.高压缸进汽参数过高B.低压缸排汽参数过低C.轴封漏汽量增大D.轴承座变形9.汽轮机发生水冲击的主要原因有（）。A.蒸汽品质差B.停机过程中转速下降过快C.长期运行未进行蒸汽吹扫D.蒸汽温度与金属温度差过大10.汽轮机叶片弯曲的原因包括（）。A.水冲击B.冲击式负荷过大C.金属疲劳D.转速过高11.汽轮机运行中，造成振动增大的原因可能包括（）。A.转子不平衡B.轴承损坏C.联轴器对中不良D.机组基础沉降12.汽轮机轴振动监测的主要目的是（）。A.发现早期故障B.分析振动原因C.评估机组运行状态D.指导维修决策13.汽轮机凝汽器真空下降的主要原因包括（）。A.凝汽器泄漏B.背压过高C.冷却水进水温度过高D.凝汽器铜管结垢14.汽轮机热变形的主要影响因素有（）。A.蒸汽参数B.运行负荷C.运行时间D.冷却方式15.汽轮机运行中，为防止叶片过负荷，通常采取的措施包括（）。A.限制负荷B.提高蒸汽初温C.采用抗冲叶片D.加强叶片监督二、判断题（每题1分，共10分。请判断下列说法的正误）1.汽轮机的排汽压力越低，循环效率越高。（）2.汽轮机的级效率是指整个汽轮机的效率。（）3.汽轮机调节保安系统的作用是保证机组安全运行。（）4.汽轮机轴封漏汽主要影响机组效率。（）5.汽轮机润滑油的主要性能指标是粘度和闪点。（）6.汽轮机给水回热加热可以提高朗肯循环效率。（）7.汽轮机轴向位移过大可能导致推力轴承损坏。（）8.汽轮机叶片磨损主要发生在叶顶和叶根部位。（）9.汽轮机振动监测通常使用速度传感器和位移传感器。（）10.汽轮机凝汽器真空越高，冷却效果越好。（）三、填空题（每空1分，共20分）1.汽轮机是将______能转化为______能的旋转式原动机。2.汽轮机按照工作原理分为______式和______式两种。3.汽轮机级内损失主要包括______损失、______损失和______损失。4.汽轮机调节系统中，常用的阀门定位器有______式和______式两种。5.汽轮机轴封按结构可分为______、______和______三种。6.汽轮机润滑油的主要性能指标包括______、______、______和______。7.汽轮机给水回热加热系统通常采用______和______两种加热方式。8.汽轮机运行中，导致轴向位移增大的主要原因之一是______。9.汽轮机发生水冲击时，叶片会受到______和______的联合作用。10.汽轮机振动监测中，常用的分析方法是______和______。11.汽轮机凝汽器的主要作用是______和______。12.汽轮机热变形的主要表现形式有______和______。13.汽轮机叶片过负荷的主要原因包括______和______。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.简述汽轮机调节系统的作用和基本组成。3.简述汽轮机润滑油系统的基本组成和作用。4.简述汽轮机运行中发生水冲击的可能原因及危害。五、计算题（每题10分，共20分）1.某汽轮机级进口蒸汽参数为：压力0.9MPa（绝压），温度360°C，流量100t/h。级出口蒸汽压力为0.5MPa（绝压）。假设蒸汽在级内做等熵膨胀，忽略各级损失。试计算该级的理想焓降和理论焓降。（蒸汽热力性质表已给出，请自行查阅计算）2.某汽轮机凝汽器运行中，实测冷却水进水温度为25°C，出水温度为30°C，凝汽器压力为7kPa（绝压）。假设冷却水在凝汽器中经历等压冷却，试估算凝汽器的平均冷却水进汽焓值变化范围。（水的比热容可取常数，凝汽器排汽干度可假设）试卷答案一、选择题（每题2分，共30分。下列每题均有四个选项，请选择其中所有符合题意的选项）1.ABCD*解析：提高再热温度（A）、提高初温（B）、降低排汽压力（C）都能提高循环的平均吸热温度或降低平均放热温度，从而提高循环效率。增加级数（D）主要是为了适应高参数蒸汽，并在低负荷时维持效率，本身不是提高循环效率的主要途径。2.ABC*解析：喷嘴主要将蒸汽的热能转化为动能，形成高速汽流（A）。喷嘴是节流装置，其过程接近绝热，蒸汽在喷嘴中膨胀做功，使焓降低，温度下降，但理想情况下温度变化不大，更接近定温膨胀概念（B）。喷嘴前后的压力比决定了蒸汽在喷嘴中的膨胀程度和工作状态（C）。喷嘴效率是指喷嘴出口蒸汽动能与进口蒸汽焓降的比值，而级效率是考虑了叶片、轮盘等损失的综合性效率，两者不等（D）。3.BCD*解析：随流量变化的损失（A）通常指油膜摩擦损失，主要与轴承相关，而非级内损失。漏汽损失（B）是指漏过汽封的蒸汽造成的能量损失。飞逸损失（C）是指由于某种原因（如失去控制）转子达到最大转速时，动叶片对蒸汽做功，将部分动能转化为轴的旋转动能，造成有效功率损失。叶片摩擦损失（D）是指蒸汽流过叶片通道时，与叶片表面发生的摩擦而产生的热量损失。级内其他损失还包括余速损失、叶高损失等。4.ACD*解析：单阀调节（A）是指通过主汽阀控制进入汽轮机的蒸汽量。抽汽调节（D）是指通过调节抽汽阀门来改变抽汽量，从而调节主蒸汽流量或负荷。滑压运行（C）是指随着负荷的增加，汽轮机排汽压力相应升高的一种运行方式，通常通过调节进汽量来控制负荷。旁路调节（B）通常指在机组启动、停机或变负荷过程中，通过旁路系统将蒸汽绕过汽轮机直接进入凝汽器，以实现快速升负荷、降负荷或定压运行，它不是稳定运行时的主要调压方式。5.A*解析：轴封的主要作用是防止蒸汽沿轴向外泄漏，减少热量损失和工质损失，维持汽轮机内部压力，并为轴承等提供合适的运行环境（B、C、D是轴封间接带来的好处，但不是其直接作用）。6.ABCD*解析：汽轮机润滑油系统负责为轴承、齿轮、调速器等转动部件提供润滑（A），减少摩擦、磨损，保证运行可靠。同时，润滑脂也起到冷却（B）作用，带走摩擦产生的热量。润滑油还起到清洁（C）作用，防止磨屑和杂质损伤机件。此外，部分润滑油还具有一定的防锈（D）和防腐性能。7.AB*解析：给水回热加热系统通过利用做过功的蒸汽来加热进入锅炉的给水，可以提高给水温度（A），从而减少在锅炉省煤器中加热给水所需吸收的热量，提高整个热力循环的效率（B）。对省煤器负担的影响（C）和除氧器负荷（D）是其结果，而非主要作用。8.ABCD*解析：高压缸进汽参数过高（A）会增加蒸汽作用在转子上的力。低压缸排汽参数过低（B）会导致排汽密度增大，增加排汽阻力。轴封漏汽量增大（C）会增加作用于推力轴承的推力。轴承座变形（D）会改变轴系支承状态，导致推力轴承负荷异常增大。这些因素都可能导致轴向位移增大。9.ACD*解析：蒸汽品质差，含有杂质、盐分或水分过多（A），容易在冷端凝结形成液滴，高速冲击叶片。停机过程中转速下降过快（B）容易引起叶尖后缘的蒸汽发生倒流，形成冲击。长期运行未进行蒸汽吹扫（C）会导致蒸汽带水、带油，恶化蒸汽品质。蒸汽温度与金属温度差过大（D），特别是在启动和停机过程中，可能引起金属剧烈的热胀冷缩，诱发水冲击。10.ABC*解析：水冲击是导致叶片损坏的重要原因（A）。冲击式汽轮机（B）的叶片直接承受蒸汽冲击，更容易发生水冲击损坏。金属疲劳（C）是长期交变载荷作用下金属产生的裂纹扩展，水冲击产生的应力可能诱发或加速疲劳裂纹。转速过高（D）主要与动平衡、振动相关，不是水冲击的直接原因，但可能使叶片更容易受到水冲击的损害。11.ABCD*解析：转子不平衡（A）是振动的主要来源。轴承损坏（B）会导致支承刚度变化或产生异常力，引起振动。联轴器对中不良（C）会导致机组轴系产生附加振动和冲击。机组基础沉降（D）会导致机组各部件相对位置发生变化，引起不对中或支承问题，从而产生振动。12.ABCD*解析：轴振动监测的主要目的就是及早发现潜在的转子不平衡、轴承问题、不对中、碰磨等故障（A）。通过分析振动信号，可以判断振动的原因（B）。监测结果可以反映机组的运行状态是否稳定、健康（C）。这些信息为制定合理的预防性维修和维修决策提供了重要依据（D）。13.ABCD*解析：凝汽器泄漏（A）会导致非凝性气体（如空气）进入凝汽器，降低蒸汽分压，从而降低真空。背压过高（B）直接降低了凝汽器内蒸汽的吸热能力，导致真空下降。冷却水进水温度过高（C）会降低冷却效果，导致排汽温度升高，从而降低凝汽器真空。凝汽器铜管结垢（D）会降低换热效率，导致排汽温度升高，降低凝汽器真空。14.ABCD*解析：蒸汽参数（压力、温度）直接影响金属的膨胀程度。运行负荷变化会引起蒸汽流量和参数的变化，导致热负荷分布改变。运行时间长短会影响金属的蠕变变形和疲劳状态。冷却方式（如湿冷、干冷）直接影响金属的冷却条件，进而影响热变形。15.AC*解析：为防止叶片过负荷，通常采取限制最大负荷（A）的措施，避免长时间在极限条件下运行。采用抗冲叶片（C）设计，可以提高叶片抵抗水冲击和冲击负荷的能力。提高蒸汽初温（B）主要是为了提高循环效率，对叶片过负荷的直接影响不显著，甚至可能增加热负荷。加强叶片监督（D）是发现问题的手段，不是预防过负荷的措施。二、判断题（每题1分，共10分。请判断下列说法的正误）1.√*解析：根据朗肯循环理论，提高排汽压力会降低循环的平均吸热温度，从而降低循环效率。因此，降低排汽压力可以提高循环效率。2.×*解析：级效率是指单个汽轮机级的效率，它是衡量该级能量转换效果的重要指标。汽轮机的排汽焓是衡量整个汽轮机循环效率的重要参数。整个汽轮机的效率通常指循环效率（或称为装置效率）。3.√*解析：汽轮机调节保安系统（简称调保系统）包括调节机构和保安机构。调节机构用于根据负荷指令调节进入汽轮机的蒸汽量，以稳定负荷。保安机构用于监测机组运行参数（如转速、压力等），当参数超过允许范围时，能自动保护机组，如紧急停机，以防止事故发生。因此，其核心作用是保证机组的安全、稳定运行。4.√*解析：轴封漏汽是未做功的蒸汽直接漏出，这部分蒸汽的内能没有被转化为轴功，因此直接导致汽轮机的有效做功能力下降，表现为机组效率降低。5.×*解析：汽轮机润滑油的主要性能指标包括粘度、油性、水分和闪点。粘度是表示油液流动性的重要指标。油性是指润滑油在金属表面形成油膜的能力，关系到润滑效果。水分是重要的杂质指标，水分过高会影响润滑和冷却。闪点表示油品蒸发的倾向，过高或过低都不利。Pourpoint（凝固点）也是重要指标，表示油品在低温下的流动性。虽然闪点重要，但不是唯一的主要指标。6.√*解析：给水回热加热系统通过利用做功后的蒸汽（如抽汽）来预热进入锅炉的给水，提高了进入锅炉炉膛的给水温度。根据能量守恒和热力学原理，提高给水温度可以减少在锅炉水冷壁中加热给水所需吸收的热量，从而减少锅炉的燃料消耗，提高整个朗肯循环的热效率。7.√*解析：轴向位移是指汽轮机转子沿轴向的相对移动量。当轴向位移过大时，意味着推力轴承承受的推力超过了其设计范围。过大的推力会使推力瓦块承受过大的压力，导致温度升高、磨损加剧，严重时甚至可能烧毁，甚至损坏轴颈和轴承座。8.√*解析：汽轮机叶片在蒸汽流中高速旋转，受到蒸汽的冲蚀和腐蚀。叶顶（特别是前缘）是蒸汽流速最高、冲击最剧烈的地方，最容易发生磨损。叶根部位由于结构过渡和应力集中，也可能发生磨损或腐蚀。9.√*解析：速度传感器（如加速度传感器）通常安装在轴承座或机壳上，测量振动信号的振动速度，对高频振动较为敏感。位移传感器（如电涡流传感器）通常安装在转子上，测量转子相对于轴承座的振动位移，能反映整个转子的动态行为。这两种传感器是汽轮机振动监测中最常用的类型。10.×*解析：凝汽器真空是指凝汽器内绝对压力与同温度下饱和蒸汽压的差值，通常用绝对压力表示（如kPa或mmHg）。真空的高低直接反映了蒸汽在凝汽器中凝结的完善程度。真空越高，表示蒸汽被冷却凝结得越充分，蒸汽放热效果越好，冷端传热效率越高。虽然冷却水进水温度影响真空，但真空高本身意味着冷却效果好。三、填空题（每空1分，共20分）1.热力；机械*解析：汽轮机利用热蒸汽的热能，通过膨胀做功驱动转子旋转，最终输出机械能。2.背压式；冲动式*解析：按照工作原理，将蒸汽能量转化为机械能的方式分为背压式（蒸汽在汽轮机中膨胀做功后仍然排出，压力高于大气压）和冲动式（蒸汽在喷嘴中膨胀产生高速汽流冲击叶片，推动转子旋转）。3.漏汽；余速；摩擦*解析：级内损失主要包括蒸汽流经喷嘴和动叶通道时不可避免地漏过汽封（漏汽损失B），蒸汽流过叶片通道时因流速变化产生的动能未能完全转化为机械能（余速损失A），以及蒸汽与叶片、通道壁面之间的摩擦产生的热量（摩擦损失D）。4.气动；电动*解析：常用的阀门定位器根据驱动方式不同，有气动定位器（利用气压驱动阀门）和电动定位器（利用电动执行机构驱动阀门）。5.推力；节流；间隙*解析：汽轮机轴封按结构和工作原理可分为推力轴封（防止轴向推力引起的轴向位移处的蒸汽泄漏）、节流轴封（利用节流孔降低泄漏蒸汽的压力，减少泄漏量）和间隙轴封（依靠蒸汽压力和轴的间隙来限制泄漏，常用于高速机组）。6.粘度；油性；水分；闪点*解析：这些是评价汽轮机润滑油性能的主要物理化学指标，分别表征油的流动性、润滑性、纯净度和安全性。7.蒸汽；热水*解析：给水回热加热系统通常采用抽汽加热（利用蒸汽显热）和热水加热（利用循环水显热）两种方式。8.轴封漏汽量增大*解析：轴封漏汽会传递一部分蒸汽的推力到推力轴承，导致推力轴承承受的负荷增大，进而可能导致轴向位移增大。9.冲击；腐蚀*解析：水冲击时，高速液滴（水）会以极高的冲击力撞击叶片表面，产生机械性冲击破坏（A）。同时，水中的杂质和溶解物会对叶片材料产生化学或电化学腐蚀（B）。10.振动频谱分析；时域分析*解析：振动信号分析常用的方法包括时域分析（直接观察振动信号随时间的变化）和频域分析（如傅里叶变换，将信号分解为不同频率成分及其幅值，以便识别特定频率的振动）。11.冷凝；冷却*解析：凝汽器的主要作用是将汽轮机排汽冷却并冷凝成水，从而在汽轮机排汽口形成高度真空，保证蒸汽能膨胀做功。同时，冷凝过程也消耗了热量，通过冷却水带走。12.轴向热膨胀不均；径向热变形*解析：汽轮机在运行中，由于各级蒸汽参数和金属结构不同，导致各部分受热不均，产生不同的热膨胀量。如果这种膨胀受到约束，就会产生热应力，甚至导致部件变形。主要表现形式有沿轴向的热膨胀不均匀（A）和沿径向的受热变形（B）。13.蒸汽流量过大；叶片型线选择不当*解析：当汽轮机负荷过高，导致通过某级的蒸汽流量超过设计值时（A），叶片需要处理更多的蒸汽，更容易达到其承受能力的极限，导致过负荷。如果叶片的设计型线（如翼型）选择不合理，例如，在特定工况下容易发生气流分离或激振，也可能导致叶片承受额外的负荷，发生过负荷（B）。四、简答题（每题5分，共20分）1.汽轮机冲动式级的工作原理是：高温高压的蒸汽首先流经喷嘴，在喷嘴中绝热膨胀，压力和焓降低，速度升高，从而获得高速蒸汽流。然后，高速蒸汽流冲击固定在转子上的动叶片，推动叶片使转子旋转。蒸汽在流过叶片通道时，继续膨胀做功，将其动能部分转化为转子旋转的机械能，自身速度逐渐降低，最终从另一端的排汽口排出。冲动式级的特点是蒸汽只流过动叶片一次做功，静叶片（喷嘴）只起到改变蒸汽方向和加速蒸汽的作用。2.汽轮机调节系统的作用是：根据负荷指令或电网需求，自动调节进入汽轮机的蒸汽流量，以稳定机组的输出功率，使其与负荷相匹配。同时，调节系统还负责监测机组的运行参数（如转速、汽压等），当参数偏离正常范围时，能自动进行保安动作，如限制负荷、减速增负荷或紧急停机，以保证机组的安全稳定运行。基本组成通常包括：感受元件（如测速发电机、压力变送器）、放大元件（如电液调节器）、执行元件（如调节阀）和反馈装置（如转速、负荷反馈信号）。3.汽轮机润滑油系统的基本组成通常包括：油箱（储存润滑油，进行沉淀、过滤和加热）、主油泵（提供系统所需的压力和流量）、滤油器（过滤油中的杂质）、冷油器（冷却润滑油）、油管路和阀门（输送润滑油并控制流向）、油压调节阀（维持润滑油压稳定）、油泵启动/停止装置、油务装置（如滤油机、油再生设备）等。其作用是为汽轮机的轴承、齿轮、调速器、盘车装置等转动和滑动部件提供润滑、冷却、清洁和防锈保护，保证这些部件的正常工作和延长使用寿命。4.汽轮机运行中发生水冲击的可能原因主要包括：蒸汽品质差，含有较多盐分、杂质或冷凝水（A）；机组启动、停机或变负荷过程中操作不当，导致蒸汽参数与金属温度差过大（C）；机组长期运行未进行蒸汽吹扫，导致蒸汽带水（D）；凝汽器或管道泄漏，使冷凝水或冷却水进入汽轮机（B）。水冲击的危害是：高速液滴冲击叶片，造成叶片表面冲蚀、磨损甚至断裂；巨大的冲击力可能使叶片产生裂纹或弯曲；剧烈的冲击也可能导致整个转子产生剧烈振动，甚至损坏其他部件，严重威胁机组安全。五、计算题（每题10分，共20分）1.解：查水蒸气热力性质表（饱和或过热蒸汽表），根据P1=0.9MPa，T1=360°C查得焓h1和熵s1；根据P2=0.5MPa查得饱和蒸汽焓h2sf和饱