《汽轮机原理》总复习题

1、第一章 汽轮机级的工作原理三、简答题1速度比和最佳速比答：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佳速度比。2假想速比答：圆周速度u与假想全级滞止理想比焓降都在喷嘴中等比熵膨胀的假想出口速度的比值。3汽轮机的级答：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基本工作单元。4级的轮周效率答：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。5滞止参数答：具有一定流动速度的蒸汽，如果假想蒸汽等熵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止参数。6临界压比答：汽流达到音速时的压

2、力与滞止压力之比。7级的相对内效率答：级的相对内效率是指级的有效焓降和级的理想能量之比。8喷嘴的极限膨胀压力答：随着背压降低，参加膨胀的斜切部分扩大，斜切部分达到极限膨胀时喷嘴出口所对应的压力。9级的反动度答：动叶的理想比焓降与级的理想比焓降的比值。表示蒸汽在动叶通道内膨胀程度大小的指标。10余速损失答：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。11临界流量答：喷嘴通过的最大流量。12漏气损失答：汽轮机在工作中由于漏气而产生的损失。13部分进汽损失 答：由于部分进汽而带来的能量损失。14湿气损失 答：饱和蒸汽汽轮机的各级和普通凝汽式汽轮

3、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。15盖度 答：指动叶进口高度超过喷嘴出口高度的那部分叶高。16级的部分进汽度 答：装有喷嘴的弧段长度与整个圆周长度的比值。17冲动级和反动级的做功原理有何不同？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。 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部分热能转化成动能。在同等直径和转速的情况下，纯冲动级和反动级的最

4、佳速比比值：/ =（）im/（）re=（）/=/=1/2上式说明反动级的理想焓降比冲动级的小一倍18分别说明高压级内和低压级内主要包括哪几项损失？ 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。19简述蒸汽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

5、。20汽轮机级内有哪些损失？造成这些损失的原因是什么？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、扇形损失、湿气损失9种。造成这些损失的原因： （1）喷嘴损失：蒸汽在喷嘴叶栅内流动时，汽流与流道壁面之间、汽流各部分之间存在碰撞和摩擦，产生的损失。（2）动叶损失：因蒸汽在动叶流道内流动时，因摩擦而产生损失。 （3）余速损失：当蒸汽离开动叶栅时，仍具有一定的绝对速度，动叶栅的排汽带走一部分动能，称为余速损失。（4）叶高损失：由于叶栅流道存在上下两个端面，当蒸汽流动时，在端面附面层内产生摩擦损失，使其中流速降低。其次在端面附面层内，凹弧和背弧

6、之间的压差大于弯曲流道造成的离心力，产生由凹弧向背弧的二次流动，其流动方向与主流垂直，进一步加大附面层内的摩擦损失。（5）扇形损失：汽轮机的叶栅安装在叶轮外圆周上，为环形叶栅。当叶片为直叶片时，其通道截面沿叶高变化，叶片越高，变化越大。另外，由于喷嘴出口汽流切向分速的离心作用，将汽流向叶栅顶部挤压，使喷嘴出口蒸汽压力沿叶高逐渐升高。而按一元流动理论进行设计时，所有参数的选取，只能保证平均直径截面处为最佳值，而沿叶片高度其它截面的参数，由于偏离最佳值将引起附加损失，统称为扇形损失。 （6）叶轮摩擦损失：叶轮在高速旋转时，轮面与其两侧的蒸汽发生摩擦，为了克服摩擦阻力将损耗一部分轮周功。又由于蒸汽具

7、有粘性，紧贴着叶轮的蒸汽将随叶轮一起转动，并受离心力的作用产生向外的径向流动，而周围的蒸汽将流过来填补产生的空隙，从而在叶轮的两侧形成涡流运动。为克服摩擦阻力和涡流所消耗的能量称为叶轮摩擦损失。 （7）部分进汽损失：它由鼓风损失和斥汽损失两部分组成。在没有布置喷嘴叶栅的弧段处，蒸汽对动叶栅不产生推动力，而需动叶栅带动蒸汽旋转，从而损耗一部分能量；另外动叶两侧面也与弧段内的呆滞蒸汽产生摩擦损失，这些损失称为鼓风损失。当不进汽的动叶流道进入布置喷嘴叶栅的弧段时，由喷嘴叶栅喷出的高速汽流要推动残存在动叶流道内的呆滞汽体，将损耗一部分动能。此外，由于叶轮高速旋转和压力差的作用，在喷嘴组出口末端的轴向间

8、隙会产生漏汽，而在喷嘴组出口起始端将出现吸汽现象，使间隙中的低速蒸汽进入动叶流道，扰乱主流，形成损失，这些损失称为斥汽损失。 （8）漏汽损失：汽轮机的级由静止部分和转动部分组成，动静部分之间必须留有间隙，而在间隙的前后存在有一定的压差时，会产生漏汽，使参加作功的蒸汽量减少，造成损失，这部分能量损失称为漏汽损失。（9）湿汽损失：在湿蒸汽区工作的级，将产生湿汽损失。其原因是：湿蒸汽中的小水滴，因其质量比蒸汽的质量大，所获得的速度比蒸汽的速度小，故当蒸汽带动水滴运动时，造成两者之间的碰撞和摩擦，损耗一部分蒸汽动能；在湿蒸汽进入动叶栅时，由于水滴的运动速度较小，在相同的圆周速度下，水滴进入动叶的方向角

9、与动叶栅进口几何角相差很大，使水滴撞击在动叶片的背弧上，对动叶栅产生制动作用，阻止叶轮的旋转，为克服水滴的制动作用力，将损耗一部分轮周功；当水滴撞击在动叶片的背弧上时，水滴就四处飞溅，扰乱主流，进一步加大水滴与蒸汽之间的摩擦，又损耗一部分蒸汽动能。以上这些损失称为湿汽损失。21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。22据喷嘴斜切部分截面积变化图，请说明：（1）当喷嘴出口截面上的压力比p1/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p1/p0小于临界压比时，蒸汽的膨胀特点。 答：（1）p1/p0大于或等于

10、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，斜切部分不发生膨胀，只起导向作用。（2）当喷嘴出口截面上的压力比p1/p0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。且蒸汽在斜切部分ABC的稍前面部分继续膨胀，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。23什么是速度比？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c1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m=0，则其轮周效率可表示

11、为：u=2叶型选定后，、1、1数值基本确定，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，当余速损失取最小时，轮周效率最大。24什么是汽轮机的最佳速比？并应用最佳速度比公式分析，为什么在圆周速度相同的情况下，反动级能承担的焓降或做功能力比纯冲动级小？ 答：轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比。 对于纯冲动级，；反动级；在圆周速度相同的情况下，纯冲动级ht=反动级ht=由上式可比较得到，反动级能承担的焓降或做功能力比纯冲动级小。25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能力。答：冲动

12、级介于纯冲动级和反动级之间，蒸汽的膨胀大部分发生在喷嘴中，只有少部分发生在动叶中；反动级蒸汽在喷嘴和动叶中理想比焓降相等；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柵，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。 作功能力：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。26减小汽轮机中漏气损失的措施。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。27什么是动叶的速度三角

13、形？答：由于动叶以圆周速度旋转，蒸汽进入动叶的速度相对于不同的坐标系有绝对速度和相对速度之分，表示动叶进出口圆周速度、绝对速度和相对速度的相互关系的三角形叫做动叶的速度三角形。28简述轴向推力的平衡方法。答：平衡活塞法；对置布置法，叶轮上开平衡孔；采用推力轴承。29简述汽封的工作原理？答：每一道汽封圈上有若干高低相间的汽封片（齿），这些汽封片是环形的。蒸汽从高压端泄入汽封，当经过第一个汽封片的狭缝时，由于汽封片的节流作用，蒸汽膨胀降压加速，进入汽封片后的腔室后形成涡流变成热量，使蒸汽的焓值上升，然后蒸汽又进入下一腔室，这样蒸汽压力便逐齿降低，因此在给定的压差下，如果汽封片片数越多，则每一个汽封

14、片两侧压差就越小，漏汽量也就越小。30汽轮机的调节级为什么要采用部分进汽？如何选择合适的部分进汽度？答：在汽轮机的调节级中，蒸汽比容很小，如果喷嘴整圈布置，则喷嘴高度过小，而喷嘴高度太小会造成很大的流动损失，即叶高损失。所以喷嘴高度不能过小，一般大于15mm。而喷嘴平均直径也不宜过小，否则级的焓降将减少，所以采用部分进汽可以提高喷嘴高度，减少损失。由于部分进汽也会带来部分进汽损失，所以，合理选择部分进汽度的原则，应该是使部分进汽损失和叶高损失之和最小。31汽轮机的级可分为哪几类？各有何特点？答：根据蒸汽在汽轮机内能量转换的特点，可将汽轮机的级分为纯冲动级、反动级、带反动度的冲动级和复速级等几种

15、。各类级的特点：（1）纯冲动级：蒸汽只在喷嘴叶栅中进行膨胀，而在动叶栅中蒸汽不膨胀。它仅利用冲击力来作功。在这种级中：p1 = p2；Dhb =0；m=0。（2）反动级：蒸汽的膨胀一半在喷嘴中进行，一半在动叶中进行。它的动叶栅中不仅存在冲击力，蒸汽在动叶中进行膨胀还产生较大的反击力作功。反动级的流动效率高于纯冲动级，但作功能力较小。在这种级中：p1 > p2；DhnDhb0.5Dht；m=0.5。（3）带反动度的冲动级：蒸汽的膨胀大部分在喷嘴叶栅中进行，只有一小部分在动叶栅中进行。这种级兼有冲动级和反动级的特征，它的流动效率高于纯冲动级，作功能力高于反动级。在这种级中：p1 > p

16、2；Dhn >Dhb >0；m=0.050.35。（4）复速级：复速级有两列动叶，现代的复速级都带有一定的反动度，即蒸汽除了在喷嘴中进行膨胀外，在两列动叶和导叶中也进行适当的膨胀。由于复速级采用了两列动叶栅，其作功能力要比单列冲动级大。32什么是汽轮机的相对内效率？什么是级的轮周效率？影响级的轮周效率的因素有哪些？答：蒸汽在汽轮机内的有效焓降与其在汽轮机内的理想焓降的比值称为汽轮机的相对内效率。一公斤蒸汽在级内转换的轮周功和其参与能量转换的理想能量之比称为轮周效率。影响轮周效率的主要因素是速度系数和，以及余速损失系数，其中余速损失系数的变化范围最大。余速损失的大小取决于动叶出口绝对

17、速度。余速损失和余速损失系数最小时，级具有最高的轮周效率。第二章 多级汽轮机三、简答题1.汽轮发电机组的循环热效率答：每千克蒸汽在汽轮机中的理想焓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。2.热耗率答：每生产1kW.h电能所消耗的热量。3.汽轮发电机组的汽耗率答：汽轮发电机组每发1KW·h电所需要的蒸汽量。4.汽轮机的极限功率答：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大功率。5.汽轮机的相对内效率 答：蒸汽实际比焓降与理想比焓降之比。6.汽轮机的绝对内效率 答：蒸汽实际比焓降与整个热力循环中加给1千克蒸汽的热量之比。7.汽轮发电机组的相对

18、电效率和绝对电效率 答：1千克蒸汽所具有的理想比焓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。1千克蒸汽理想比焓降中转换成电能的部分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。8.轴封系统答：端轴封和与它相连的管道与附属设备。9.叶轮反动度 答：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。10.进汽机构的阻力损失答：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焓降减小，称为进汽机构的阻力损失。11.简答多级汽轮机每一级的轴向推力是由哪几部分组成的？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）

19、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） 对置布置法；（3） 叶轮上开平衡孔；（4） 采用推力轴承。12.大功率汽轮机为什么都设计成多级汽轮机？在h-s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因为：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）如下图： 32154P3T2T1P2P1 第一级存在损失，使第二级进口温度由升高到，故5-4的焓降

20、大于2-3的焓降。也就是在前一级有损失的情况下，本级进口温度升高，级的理想比焓降稍有增大，这就是重热现象。 13.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（焓熵图）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焓降减小，称为进汽机构的节流损失。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焓降减少，该焓降损失称为排汽通道的阻力损失。hs节流损失t 0P0PcPcP0排汽阻力损失14.轴封系统的作用是什么？ 答：(1) 利用轴封漏汽加热给水或到低压处作功。 (2) 防止蒸汽自

21、汽封处漏入大气； (3) 冷却轴封，防止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，影响轴承安全；(4) 防止空气漏入汽轮机真空部分。15.何为多级汽轮机的重热现象和重热系数？ 答：所谓多级汽轮机的重热现象，也就是说在多级汽轮机中，前面各级所损失的能量可以部分在以后各级中被利用的现象。因重热现象而增加的理想焓降占汽轮机理想焓降的百分比，称为多级汽轮机的重热系数。16.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，提高机组效率。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

22、。17什么叫余速利用？余速在什么情况下可被全部利用？答：蒸汽从上一级动叶栅流出所携带的动能，进入下一级参加能量转换，称为余速利用。如果相邻两级的直径相近，均为全周进汽，级间无回热抽汽，且在下一级进口又无撞击损失，则上一级的余速就可全部被下一级利用，否则只能部分被利用。当上一级的余速被利用的份额较小时，视为余速不能被利用。第三章 汽轮机在变动功况下的工作三、简答题1.凝汽器的极限真空 答：凝汽器真空达到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。2.滑压运行答：汽轮机的进汽压力随外界的负荷增减而上下“滑动”。3.汽耗微增率 答：每增加单位功率需多增加的汽耗量。4.汽轮机的工况图

23、答：汽轮机发电机组的功率与汽耗量间的关系曲线。5.级的临界工况 答：级内的喷嘴叶栅和动叶栅两者之一的流速达到或超过临界速度。6.级的亚临界工况 答：级内喷嘴和动叶出口气流速度均小于临界速度。7.级组的临界工况 答：级组内至少有一列叶栅的出口流速达到或超过临界速度。8.汽轮机的变工况 答：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。9.阀点 答：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点。10.节流配汽答：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。13.写出分析汽轮机变工况运行的弗里格尔公式，并说明其使用的条件。答：弗留格尔公式为：。使用条件为：保

24、持设计工况和变工况下通汽面积不变。若由于其他原因，使通汽面积发生改变时应进行修正；同一工况下，各级的流量相等或成相同的比例关系；流过各级的汽流为一股均质流（调节级不能包括在级组内）。第四章 汽轮机的凝汽设备三、简答题1.凝汽器的冷却倍率答：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。2.凝汽器的过冷度答：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。3.凝汽器的汽阻 答：凝汽器入口压力与空气抽出口的压力的差值是蒸汽空气混和物的流动阻力。4.多压凝汽器 答：有两个以上排气口的大容量机组的凝汽器科制成多压凝汽器，汽侧有密封的分隔板隔开。6.汽轮机在负

25、荷不变的情况下运行，凝汽器真空逐渐下降，分析可能存在哪些原因？ 答：汽轮机在运行过程中引起凝汽器真空缓慢下降的原因有：（1） 冷却水量缓慢减少（2） 冷却水管结垢或脏污（3） 冷却水温缓慢升高（4） 凝汽器的真空系统漏入空气（5） 抽气器效率下降（6） 部分冷却水管被堵7.画图并说明汽轮机凝汽设备的组成及其任务。答：汽轮机凝汽设备的组成图如下所示：汽轮机排汽抽气器工作介质冷却水汽气混合物凝结水12341凝汽器；2抽气器；3循环水泵；4凝结水泵任务：(1) 在汽轮机的排汽口建立并维持规定的真空度，以提高循环效率； (2) 将汽轮机的排汽凝结成洁净的凝结水，回收工质10.凝汽器中空气的主要来源有哪

26、些？空气的存在对凝汽器的工作有什么影响？答：空气的来源有：新蒸汽带入汽轮机的空气；处于真空状态下的低压各级与相应的回热系统、排汽缸、凝汽设备等不严密处漏入的。空气的危害有：空气阻碍蒸汽放热，使传热系数降低，从而使升高，真空降低；空气分压力Pa使Pc升高，使真空降低；空气使凝结水过冷度增大；凝结水中溶入氧量增大，使管道腐蚀加剧。第五章 汽轮机零件强度与振动一、简答题1.调频叶片 答：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安全运行，这个叶片对这一主振型称为调频叶片。2.不调频叶片答：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，

27、这个叶片对这一主振型成为不调频叶片。3.耐振强度答：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。4.安全倍率答：表征叶片抵抗疲劳破坏的系数。5.叶片的动频率答：考虑离心力影响后的叶片震动频率。第六章 汽轮机调节三、简答题2.调节系统的动态过渡时间答：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调节系统的动态过渡时间。4.调速系统的迟缓率答：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，称为调节系统的迟缓率。5.影响调节系统动态

28、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) 迟缓率。6.什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）迟缓率；（3）同步器工作范围。7.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

29、是稳定的。 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。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。9.试述同步器的主要作用。答：同步器的主要作用是通过平移调节系统特性而实现人为改变调节阀开度，做到（1）使孤立运行机组改变转速，起到转速给定作用；（2）使并网运行机组改变负荷，起到功率给定的作用。10.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：若速度变动率过小，即曲线很平坦，则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

30、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，负荷的较小变化都会引起速度的很大幅度的变化，不利于机组的超速保护，而影响机组的安全运行。12.简单说明下列三种静态特性线分别使机组处于怎样的运行工况。答：（1）用于机组并网。当机组转速与电网频率不一致时，可通过偏差信号调整，故不应有死区和限幅。 （2）用于并网运行。考虑到中间再热机组的负荷适应性受锅炉限制，所以有一定限幅。（1）（2）（3）（3）用于大功率机组。在不影响机组出力的情况下，存在死区。16汽轮机运行对其调节系统的基本要求有哪些？答：汽轮机运行对其调节系统有如下基本要求： （1）能控制汽转机转速，按要求从零逐步升高到额定转速

31、；并入电网后，能使机组功率在零和额定值之间任一负荷下稳定运行；外负荷不变时，能保持机组功率和转速不变。 （2）在外负荷变化时，能迅速改变机组输出功率与外负荷相适应，从原稳定工况过渡到新的稳定工况，保证机组转速的变化在允许范围内。 （3）在机组甩负荷（主汽门全开，突然与电网解列，负荷降至零）时，能维持机组转速在3000r/min左右空负荷运行。（4）能按要求控制机组正常停机；当出现危及机组安全的情况时，能迅速切断汽源，实行事故停机。17汽轮机调节系统一般由哪些机构组成？各自的作用分别是什么？答：汽轮机的调节系统，由感应机构、传动放大机构、执行机构和定值机构组成。它们各自的作用如下：感应机构接受调

32、节信号的变化，并将其转换为可传递的信号。采用转速变化为调节信号时，感应机构称为调速器。传动放大机构将感应机构送来的调节信号进行幅值放大和功率放大，并进行综合处理，传递给执行机构进行调节。汽轮机调节系统的执行机构是进汽调节阀和操纵机构，也称配汽机构。它根据调节信号，改变调节阀的开度，使机组功率相应变化。定值机构即同步器，对于电液调节系统即转速给定和功率给定。它通过手动产生调节信号，也送入传动放大机构，以改变进汽调节阀的开度。模拟试题一3汽轮机的级可分为哪几类？各有何特点？（10分）答：根据蒸汽在汽轮机内能量转换的特点，可将汽轮机的级分为纯冲动级、反动级、带反动度的冲动级和复速级等几种。各类级的特

33、点：（1）纯冲动级：蒸汽只在喷嘴叶栅中进行膨胀，而在动叶栅中蒸汽不膨胀。它仅利用冲击力来作功。在这种级中：p1 = p2；Dhb =0；m=0。（2）反动级：蒸汽的膨胀一半在喷嘴中进行，一半在动叶中进行。它的动叶栅中不仅存在冲击力，蒸汽在动叶中进行膨胀还产生较大的反击力作功。反动级的流动效率高于纯冲动级，但作功能力较小。在这种级中：p1 > p2；DhnDhb0.5Dht；m=0.5。（3）带反动度的冲动级：蒸汽的膨胀大部分在喷嘴叶栅中进行，只有一小部分在动叶栅中进行。这种级兼有冲动级和反动级的特征，它的流动效率高于纯冲动级，作功能力高于反动级。在这种级中：p1 > p2；Dhn

34、>Dhb >0；m=0.050.35。（4）复速级：复速级有两列动叶，现代的复速级都带有一定的反动度，即蒸汽除了在喷嘴中进行膨胀外，在两列动叶和导叶中也进行适当的膨胀。由于复速级采用了两列动叶栅，其作功能力要比单列冲动级大。4轴封系统的作用是什么？（10分） 答：(1) 利用轴封漏汽加热给水或到低压处作功。 (2) 防止蒸汽自汽封处漏入大气； (3) 冷却轴封，防止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，影响轴承安全；(4) 防止空气漏入汽轮机真空部分。5何种工况为调节级的最危险工况，为什么？（10分）答：调节级最危险工况为：第一调节汽门全开，而其他调节汽门全关的情况

35、。当只有在上述情况下，不仅htI最大，而且，流过第一喷嘴组的流量是第一喷嘴前压力等于调节汽门全开时第一级前压力情况下的临界流量，是第一喷嘴的最大流量，这段流量集中在第一喷嘴后的少数动叶上，使每片动叶分摊的蒸汽流量最大。动叶的蒸汽作用力正比于流量和比焓降之积，因此此时调节级受力最大，是最危险工况。模拟试题二4简答多级汽轮机每一级的轴向推力是由哪几部分组成的？平衡汽轮机的轴向推力可以采用哪些方法？（10分） 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

36、轴向推力可以采用：（5） 平衡活塞法；（6） 对置布置法；（7） 叶轮上开平衡孔；（8） 采用推力轴承。5为什么采用多级汽轮机能提高效率？（10分）答：多级汽轮机效率大大提高。主要因为：（1）循环热效率提高。多级汽轮机可采用较高的初参数和较低的终参数，并可采用给水回热和再热等手段，使循环热效率提高。（2）相对内效率提高。a) 多级汽轮机可使各级都设计在最佳速比附近工作，各级相对内效率都较高；b) 在一定条件下，各级余速可部分或全部利用，使相对内效率提高；c) 多级汽轮机所具有的重热现象也使整机的相对内效率提高。一、 填空题1. 汽轮机按热力过程可分为：凝汽式 汽轮机；背压式 汽轮机；调节抽汽式

37、 汽轮机；抽汽背压式 汽轮机；多压式 汽轮机等。2. 汽轮机是一种将蒸汽 的热能 转变为机械功 的旋转式原动机。3. 当M1时，要想使气流膨胀，通流截面应渐缩 ；要想扩压通流截面应渐扩 。当M1时，要想使气流膨胀，通流截面应渐扩 ；要想扩压通流截面应渐缩 。4. 根据级所采用的反动度的大小不同，可将级分为：纯冲动级 ，反动级 ，带反动度的冲动级 三种。5. 蒸汽在动叶中的理想焓降 与这一级总的理想焓降 之比，称为汽轮机的反动度。6. 动叶片中理想焓降的大小，通常用级的反动度 来衡量，动叶中的焓降越大，级的反动度就越大 。7. 为了减小余速损失，在设计时一般要求动叶片出口绝对排汽角接近于90 。

38、8. 习惯上把圆周速度 与喷嘴出口速度 的比值称为速度比；通常把对应轮周效率 最大时的速比称为最佳速比。9. 反动级、纯冲动级的最佳速比分别为： 、 。10. 级内损失除了蒸汽在通流部分中流动时所引起的喷嘴 损失、动叶 损失、余速 损失外，还有叶高 损失、扇形 损失、部分进汽 损失、叶轮摩擦 损失，湿汽 损失以及漏汽 等损失。11. 汽轮机转子主要包括主轴 、叶轮(或转鼓) 、动叶栅 、联轴器 以及其他转动零件。12. 汽轮机的轴承分推力 轴承和径向支承 轴承两大类。13. 汽轮机的损失可分为内部损失和外部损失。外部损失包括：端部漏汽 损失、机械 损失。14. 蒸汽在多级汽轮机中工作时，除存在

39、各种级内损失外，还要产生进汽结构中的节流 损失和排汽管中的压力 损失。15. 汽轮机采用中间再热，可以提高循环热效率 ；又能减小排汽的湿度 。16. 危急遮断器的动作转速通常应在额定转速的110%112% 范围内。17. DEH控制系统要实现对汽轮机组转速和负荷的控制，必须获得的反馈信号是：汽轮机转速 信号、发电机输出电功率 信号以及调节级后压力 信号。二、 选择题1. 某台汽轮发电机组的新蒸汽参数为3.43MPa、435,该机组属于：( B )A. 高温高压机组 B. 中温中压机组 C. 低温低压机组2. 若要蒸汽在通道中膨胀加速，必须(C )。A. 提供压降 B. 提供压升 C. 提供压降

40、并使通流截面渐变3. 动叶中的焓降越大，级的反动度就( B )。A. 越小 B. 越大 C. 可能大也可能小4. 对于纯冲动式汽轮机，蒸汽( A )。A. 仅在喷嘴中膨胀 B. 仅在动叶栅中膨胀 C. 在喷嘴和动叶栅中都膨胀5. 汽轮机汽缸的膨胀死点是由以下两个部件中心线的交点形成的。( C )A. 立销与横销 B. 立销与纵销. C. 横销与纵销6. 压水堆核电站汽轮机不能采用过热蒸汽的根本原因是：( C )A. 汽轮机功率太大 B. 一回路冷却水压力太高 C. 一回路冷却剂不允许沸腾7. 汽轮机工作转速为3000转/分,危急遮断器超速试验时动作转速为3210转/分,你认为：( B )A.

41、偏高 B. 偏低 C. 合适三、 判断题1. 对于纯冲动式汽轮机，蒸汽不仅在喷嘴中而且也在动叶栅中进行膨胀。( × )2. 反动级动叶片前后蒸汽压力不相等。( )3. 汽轮机在启动冲转前及停机后，可以使转子处于静止状态。( × )4. 某汽轮机的调节方式为喷嘴调节，它是由四个调节阀同时启闭来改变功率的。( × )5. 汽轮发电机组的转子都是用联轴器相连的，且均采用刚性连接。( × )6. 汽机交流润滑油泵低油压联动启动，系统油压恢复正常后，交流油泵将自动停止。( × )7. 一旦发生甩负荷(超过30%)或者当机组转速超速到额定值103%时，则D

42、EH将脉冲给两只OPC电磁阀以信号，将OPC保护油压快速泄放，使调节阀与再热主汽阀迅速关闭。( × )8. 危急遮断系统装有4只AST电磁阀，其中任何一只电磁阀动作均可使AST总管泄油，造成停机。( × )9. 电超速保护的整定值应为103%额定转速。( × )10. 汽轮机送轴封蒸汽前盘车应运行正常。( )四、 简答题1. 说明汽轮机型号CB25-8.83/1.47/0.49的含义。答：抽汽背压式汽轮机，额定功率25MW，初压8.83MPa，抽汽压力1.47MPa，背压0.49MPa。2. 动叶速度系数和哪些因素有关？其中哪些因素影响最大？答：与动叶片高度，进、

43、出口角，动叶理想出口速度、叶型，反动度以及表面光洁度等因素有关，其中b、m和w2t影响最大。3. 何谓轮周功率？答：轮周功率即指周向力在动叶片上每秒所作的功。4. 何谓轮周效率？答：所谓轮周效率就是指一千克蒸汽通过汽轮机某级动叶片时所作的功与一千克蒸汽通过该级的理想焓降之比。5. 停机后为什么要进行盘车？答案要点：停机后盘车的目的是防止上下汽缸的温差引起轴弯曲，以便汽机随时可以启动，停机后由于热空气比较轻，上升引起转子和汽缸的上部温度高，下部温度低，转子的轴就向上弯曲，这时如不盘车，启动时就可发生动静部分摩擦，经测定停机后412小时轴弯曲度最大。6. 简述核电汽轮机主要有哪些特点？答：蒸汽参数

44、低 容积流量大 大多数级处于湿蒸汽区 单排汽口极限功率较小 甩负荷时容易超速7. 提高核电站汽轮机单机功率的途径有哪些？答：增大排汽口通流能力 提高排汽压力或增大余速损失 采用半速汽轮机采用给水回热加热8. 节流调节有哪些优缺点？答：节流调节汽轮机的优点为：结构简单、制造成本低、负荷变化时级前温度变化较小(与喷嘴调节相比),对负荷变动的适应性较好。另外，与喷嘴调节相比。节流调节汽轮机在满负荷时有更好的经济性，并且对大功率的汽轮机，若采用节流调节则避免了部分进汽损失。节流调节的缺点是在部分负荷下工作时，由于节流损失使效率下降较多，经济性较差。9. 核电站汽轮机为何大都采用节流调节？答：喷嘴调节的

45、优点是在部分负荷时因节流损失较小而有较高的效率，而节流调节汽轮机在满负荷时既无节流损失又避免了部分进汽损失故效率高。核电厂主要带基本负荷运行，因而采用节流调节在经济性上更为有利；核电站汽轮机容积流量大，第一级叶片的高度大，弯曲应力较大，因此采用部分进汽困难，故不宜采用喷嘴调节。10. 汽轮机调节系统的任务是什么？答：保证汽轮发电机组能根据用户的需要及时地提供足够的电力；调整汽轮机的转速使它维持在规定的范围内。11. 简述同步器的作用是什么？答：(1) 在单机运行时，使用同步器可以保证机组在任何负荷下保持转速不变；(2) 在机组并网运行时，通过同步器可以改变汽轮机的功率，使各台机组承担给定负荷，

46、调整电网频率，以维持电网周波稳定，这称为二次调频；(3) 在机组并网前，用同步器可改变汽轮机的进汽量来调整汽轮机的转速，使发电机与电网同步并列。正由于有此用途，故称其为同步器。12. DEH调节系统由哪五大部分组成？答：DEH调节系统由固态电子控制器柜、操作系统、阀门伺服执行机构、EH供油系统及保安系统五大部分组成。13. 汽轮机保护系统的功能是什么？答：汽轮机保护系统的功能是：在汽轮机遇到调节系统失灵或其他事故时，能及时动作，迅速停机，避免设备损坏或事故扩大。14. 电磁阀危急遮断系统有哪两种动作情况？答：电磁阀危急遮断系统有两种动作情况：一种是超速防护系统OPC(Overspeed Pro

47、tect Controller)。该系统动作时只关闭高调门和中调门，主汽门并不关闭，不造成汽轮机停机。另一种是自动停机跳闸系统AST(Auto-Stop Trip)。当该系统动作时，所有汽门全部关闭,实现紧急停机。AST危急遮断的项目有：电超速；轴承油压低；EH油压低；真空低；轴向位移大；手动跳闸。此外，系统还提供了一个可接受所有的外部遮断讯号的遥控遮断接口，以供现场选用。可选遥控遮断项目有：炉MFT、DEH失电、轴振动大、轴承瓦温高、差胀大、高压缸排汽温度高、高压缸排汽压力高、发变组保护动作、旁路不合理操作或故障等。五、 论述题1. 什么是汽轮机的级，简述能量在纯冲动级中的转化过程。答案要点

48、：喷嘴和与其配合的动叶栅所构成的汽轮机的基本作功单元称为级。具有一定压力和温度的蒸汽先在固定不动的喷嘴中膨胀加速，蒸汽的压力、温度降低，流速增加，此过程完成了热能到动能的转换。从喷嘴出来的高速汽流，以一定的方向进入装在叶轮上的动叶栅中，受叶片作用，汽流改变速度及方向后排出。这样，汽流对叶片产生一作用力，推动叶轮转动作功，完成动能到机械能的转换。2. 现代汽轮机如何改进结构设计，以提高机组的变负荷能力和运行安全性？答：设计思想先进的机组采用了窄而高的法兰，使汽缸接近圆筒形，减小了变负荷时法兰处的热应力；同时将法兰螺栓布置得靠近汽缸壁中心线，从而改善了螺栓的受力条件，设计中还将螺栓的节距取得较小，

49、因而法兰螺栓的直径较小，容易被加热。这种设计思想还使法兰中分面的蒸汽严密性得以提高；在低压缸中，尽管其进出口蒸汽的压差很小但温降却并不小。为了分担低压缸中的巨大温压，改善低压缸的膨胀，使汽缸不致产生翘曲变形而影响动、静部分的间隙，大型机组的低压缸往往采用双层甚至三层缸结构。现代大容量汽轮机采用的下猫爪中分面支承方式，综合了下猫爪支承和上猫爪支承的优点，既可使受热膨胀后的汽缸与转子中心保持一致，又可减轻法兰螺栓的负担，同时安装检修也方便。3. 压水堆核电厂二回路的蒸汽参数为何较低？/压水堆核电厂二回路为何采用低参数饱和蒸汽？答案要点：压水堆核电厂二回路新蒸汽参数取决于一回路冷却剂温度。为了保证反

50、应堆的安全稳定运行，不允许一回路冷却剂沸腾(过冷水)。即一回路冷却剂温度取决于一回路压力，而一回路压力应按照反应堆压力容器的计算极限压力选取。另外，核燃料芯块的锆合金Zr-4包壳与水的相容温度不超过350。况且，水的临界温度为374.15，因而一回路冷却剂温度提高有限。因此压水堆核电厂二回路的蒸汽参数不可能取高。/不足300的初温若选择过热蒸汽，则初压势必很低，作功能力差，且平均吸热温度低，循环热效率更低。因而只能采用饱和蒸汽。4. 试述核电站汽轮机采用半速有哪些好处？答案要点：提高了单机功率在不增加动叶应力的情况下，汽轮机转速减半，理论上可以使极限功率提高三倍之多。但由于半速汽轮机的转子、凝

51、汽器、排汽管等的构造尺寸太大，制造工艺上难以实现，所以，实际半速汽轮机的叶片高度和级的平均直径约可增大50%，相应功率可提高一倍多一些；提高了汽轮机的可靠性转速越低，离心应力就越小。因此，在相同材料时，其末级叶片的工作更为可靠。由于叶片在湿蒸汽中侵蚀程度与轮周速度的二次方、三次方甚至四次方成正比。采用半转速，可使叶片的抗侵蚀能力和可靠性大大提高。另外，从叶片振动特性考虑，低速汽轮机的运行可靠性也更高。；提高了经济性有关不同额定转速对汽轮机组效率影响的研究表明，虽然半速机组在高压部分带来一些附加损失，但低压部分的效率将得到更多的提高。例如，对于400600MW汽轮机组，采用半转速可使汽轮机的经济

52、性提高0.81.1%。5. 间接调速系统由哪些主要机构组成？并说明其基本工作原理。答案要点：主要由转速感应机构、传动放大机构、配汽机构(执行机构)和反馈机构组成。其基本工作原理如下：当外界负荷变化时，由感应机构感受机组转速的变化，并输出相应的变化量(例如离心式调速器中滑环位移)，经传动放大机构放大后，一面带动配汽机构改变调节汽阀的开度，使进汽量作相应变化，改变汽轮机的功率，以满足外界负荷变化的需求；另一方面，在带动配汽机构动作的同时，通过反馈机构使传动放大机构复位，以保证调节过程稳定。6. 图4-4为一最简单的一级放大间接调节系统。试以外界负荷减小使机组转速升高为例分析该调速系统的工作过程。答

53、案要点：当外界负荷减小使机组转速升高时，调速器滑环A向上移动，通过杠杆带动错油门滑阀上移，使压力油经错油门a窗口进入油动机的上腔，其下腔的油经错油门b窗口与回油管路相通。于是，油动机活塞在较大的压差作用下向下移动，关小调节汽门，减小进汽量，使机组功率与外界负荷相适应。在油动机活塞下移时，同时通过杠杆带动错油门滑阀向下移动。当滑阀恢复至居中位置时，压力油不再与油动机相通，活塞停止运动，此时，调节系统达到了新的平衡状态。油动机活塞的运动是错油门滑阀位移引起的，而活塞位移反过来又影响错油门滑阀的位移，这种作用称为反馈，这里的反馈元件为杠杆。因为这种反馈是要抵消调速器对滑阀的作用的，故称为负反馈。如果

54、没有这个负反馈，油动机将一直运动到死点，因而无法实现稳定调节。因此，负反馈是间接调节系统中必不可少的环节。7. 什么是速度变动率？它对汽轮机运行有何影响？答案要点：汽轮机由满负荷稳定减小到零负荷时，转速改变的数值与额定转速之比的百分数称为速度变动率或速度不等率，即： 当过小时，曲线太平坦，容易造成负荷摆动。过大，单机运行时，负荷变化时速度的改变量偏大；且甩负荷时超调量变大，可能导致超速保险装置动作，影响机组运行。对并列运行的机组，当外界负荷变化时，速度变动率小的机组，负荷变动百分数大；而速度变动率大的机组，负荷变化百分数小。8. 什么是一次调频与二次调频，它们的特点和关系怎样？答案要点：由调速系统自动根据速度变动率的大小来控制机组负荷的增减，以减小电网频率变化幅度的方式，称为一次调频。用同步器改变并网运行汽轮机的功率，使各台机组承担给定负荷，以调整电网频率维持电网周波稳定的方式，称为二次调频。(1)一次调频是按并列运行机组的静态特性自动分配负荷，而二次调频要靠同步器人为地进行；(2)并列运行的机组通常都参与一次调频，但一次调频通常不可能保持电网周波不变而只能减小周波变化的程度；(3)一次调频可以认为是暂态的。即当电网负荷变化后，二次调频来不及立即保证电网有功功率的供求平衡，暂时由一次调频来维持电网周波不致有过大变化而造成严重后果，当二次调频使周波恢复正常后，一次调频作用便消失