21热能工程与动力类专业知识点汽轮机原理知识点讲1.docx

汽轮机原理学问点汽轮机级的工作原理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状况下，比较二者的做功力量的大小并说明缘由。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， 只转变流淌方向，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转变流淌方向，而且还进展膨胀加速。动叶中既有动能向机械能的转化同时有局部热能转化成动能。1 Dh re2t在同等直径和转速的状况下，纯冲动级和反动级的最正确速比比值：21( x )/ ( x )= uu1im/ re= cosa/ cos a=/ Dh im1 op1 opcc211t11Dh re Dh im =1/2tt上式说明反动级的抱负焓降比冲动级的小一倍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。简述蒸汽在汽轮机的工作过程。答：具有肯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，速度不断上升，使蒸汽的热能转化为动能，喷嘴出口的高速汽流以肯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。汽轮机级内有哪些损失？造成这些损失的缘由是什么？ 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、局部进汽损失、漏汽损失、扇形损失、湿气损失 9 种。造成这些损失的缘由：1喷嘴损失：蒸汽在喷嘴叶栅内流淌时，汽流与流道壁面之间、汽流各局部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淌时，因摩擦而产生损失。3余速损失：当蒸汽离开动叶栅时，仍具有肯定确实定速度，动叶栅的排汽带走一局部动能，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，当蒸汽流淌时，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淌，其流淌方向与主流垂直，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渐渐上升。而按一元流淌理论进展设计时，全部参数的选取，只能保证平均直径截面处为最正确值，而沿叶片高度其它截面的参数，由于偏离最正确值将引起附加损失， 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， 为了抑制摩擦阻力将损耗一局部轮周功。又由于蒸汽具有粘性，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淌，而四周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。为抑制摩擦阻力和涡流所消耗的能量称为叶轮摩擦损失。（7） 局部进汽损失：它由鼓风损失和斥汽损失两局部组成。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，从而损耗一局部能量；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，将损耗一局部动能。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隙会产生漏汽，而在喷嘴组出口起始端将消灭吸汽现象，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：汽轮机的级由静止局部和转动局部组成，动静局部之间必需留有间隙，而在间隙的前后存在有肯定的压差时，会产生漏汽，使参与作功的蒸汽量削减，造成损失，这局部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。其缘由是：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，损耗一局部蒸汽动能；在湿蒸汽进入动叶栅时，由于水滴的运动速度较小，在一样的圆周速度下，水滴进入动叶的方向角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，阻挡叶轮的旋转，为抑制水滴的制动作用力，将损耗一局部轮周功；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，又损耗一局部蒸汽动能。以上这些损失称为湿汽损失。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。据喷嘴斜切局部截面积变化图，请说明：（1） 当喷嘴出口截面上的压力比 p /p 大于或等于临界压比时，蒸汽的膨胀特点；102当喷嘴出口截面上的压力比 p /p 小于临界压比时，蒸汽的膨胀特点。10答：1p /p 大于或等于临界压比时，喷嘴出口截面 AC 上的气流速度和方向与10喉部界面 AB 一样，斜切局部不发生膨胀，只起导向作用。（2） 当喷嘴出口截面上的压力比 p /p 小于临界压比时，气流膨胀至 AB 时，压10力等于临界压力，速度为临界速度。且蒸汽在斜切局部 ABC 的稍前面局部连续膨胀，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。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抱负能量之比称为轮周效率。在纯冲动级中，反动度 =0，则其轮周效率可表示为：m =2j 2 c(cosa- c )æ1 + Y cos b öç2÷øu111 ècos b1叶型选定后，、 、 数值根本确定，由公式来看，随速比变化，轮周11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。什么是汽轮机的最正确速比？并应用最正确速度比公式分析，为什么在圆周速度一样的状况下，反动级能担当的焓降或做功力量比纯冲动级小？答：轮周效率最大时的速度比称为最正确速度比。对于纯冲动级，(c )1 OR= cosa ；反动级(c )121 OR= cosa1；在圆周速度一样的状况下，æö2c 21 æ u ö21 çu÷纯冲动级h =ta= 2 ç c÷è2øa=ç2 ç 12çè÷÷cosa ÷1 øc 21 æ u ö21 æ u ö21 æuö2反动级h = at= 2 ç c÷= 2 ´ç÷= 2 ´ça ÷1èa1 ø2ø2 è c ø2 è cos由上式可比较得到，反动级能担当的焓降或做功力量比纯冲动级小。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力量。答：冲动级介于纯冲动级和反动级之间，蒸汽的膨胀大局部发生在喷嘴中，只有少局部发生在动叶中；反动级蒸汽在喷嘴和动叶中抱负比焓降相等；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，其方向与其次列动叶进汽方向全都后，再流经其次列动叶作功。作功力量：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。C1P0C2PC20P1分别绘出纯冲动级和反动级的压力 p、速度 c 变化的示意图。答：纯冲动级：反动级：C1P0C2PC0P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，但在汽轮机启动等状况下承受径向和轴向轴封；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。什么是动叶的速度三角形？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确定速度和相对速度之分，表示动叶进出口圆周速度、确定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。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；承受推力轴承。简述汽封的工作原理？答：每一道汽封圈上有假设干凹凸相间的汽封片齿，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， 假设汽封片片数越多，则每一个汽封片两侧压差就越小，漏汽量也就越小。汽轮机的调整级为什么要承受局部进汽？如何选择适宜的局部进汽度？答：在汽轮机的调整级中，蒸汽比容很小，假设喷嘴整圈布置，则喷嘴高度过小， 而喷嘴高度太小会造成很大的流淌损失，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，否则级的焓降将削减，所以承受局部进汽可以提高喷嘴高度，削减损失。由于局部进汽也会带来局部进汽损失，所以，合理选择局部进汽度的原则，应当是使局部进汽损失和叶高损失之和最小。汽轮机的级可分为哪几类？各有何特点？答：依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。各类级的特点：（1） 纯冲动级：蒸汽只在喷嘴叶栅中进展膨胀，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：p = p12h =0； =0。bm（2） 反动级：蒸汽的膨胀一半在喷嘴中进展，一半在动叶中进展。它的动叶栅中不仅存在冲击力，蒸汽在动叶中进展膨胀还产生较大的还击力作功。反动级的流淌效率高于纯冲动级，但作功力量较小。在这种级中：p > p12hnhb0.5h ； =0.5。tm（3） 带反动度的冲动级：蒸汽的膨胀大局部在喷嘴叶栅中进展，只有一小局部在动叶栅中进展。这种级兼有冲动级和反动级的特征，它的流淌效率高于纯冲动级，作功力量高于反动级。在这种级中：p > p12h > hnb>0； =0.050.35。m（4） 复速级：复速级有两列动叶，现代的复速级都带有肯定的反动度，即蒸汽除了在喷嘴中进展膨胀外，在两列动叶和导叶中也进展适当的膨胀。由于复速级承受了两列动叶栅，其作功力量要比单列冲动级大。什么是冲击原理和还击原理？在什么状况下，动叶栅受还击力作用？答：冲击原理：指当运动的流体受到物体阻碍时，对物体产生的冲击力，推动物体运动的作功原理。流体质量越大、受阻前后的速度矢量变化越大，则冲击力越大，所作的机械功愈大。还击原理：指当原来静止的或运动速度较小的气体，在膨胀加速时所产生的一个与流淌方向相反的作用力，称为还击力，推动物体运动的作功原理。流道前后压差越大，膨胀加速越明显，则还击力越大，它所作的机械功愈大。当动叶流道为渐缩形，且动叶流道前后存在肯定的压差时，动叶栅受还击力作用。说明冲击式汽轮机级的工作原理和级内能量转换过程及特点。答：蒸汽在汽轮机级内的能量转换过程，是先将蒸汽的热能在其喷嘴叶栅中转换为蒸汽所具有的动能，然后再将蒸汽的动能在动叶栅中转换为轴所输出的机械 功。具有肯定温度和压力的蒸汽先在固定不动的喷嘴流道中进展膨胀加速，蒸汽的压力、温度降低，速度增加，将蒸汽所携带的局部热能转变为蒸汽的动能。从喷嘴叶栅喷出的高速汽流，以肯定的方向进入装在叶轮上的动叶栅，在动叶流道中连续膨胀，转变汽流速度的方向和大小，对动叶栅产生作用力，推动叶轮旋转作功，通过汽轮机轴对外输出机械功，完成动能到机械功的转换。由上述可知，汽轮机中的能量转换经受了两个阶段：第一阶段是在喷嘴叶栅和动叶栅中将蒸汽所携带的热能转变为蒸汽所具有的动能，其次阶段是在动叶栅中将蒸汽的动能转变为推动叶轮旋转机械功，通过汽轮机轴对外输出。汽轮机的能量损失有哪几类？各有何特点？答：汽轮机内的能量损失可分为两类，一类是汽轮机的内部损失，一类是汽轮机的外部损失。汽轮机的内部损失主要是蒸汽在其通流局部流淌和进展能量转换时，产生的能量损失，可以在焓熵图中表示出来。汽轮机的外部损失是由于机械摩擦及对外漏汽而形成的能量损失，无法在焓熵图中表示。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抱负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抱负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j 和y ，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确定速度。余速损失和余速损失系数最小时，级具有最高的轮周效率。多级汽轮机多级汽轮机每一级的轴向推力是由哪几局部组成的？平衡汽轮机的轴向推力可以承受哪些方法？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。平衡汽轮机的轴向推力可以承受：（1） 平衡活塞法；（2） 对置布置法；（3） 叶轮上开平衡孔；（4） 承受推力轴承。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大功率汽轮机多承受多级的缘由为：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如以下图：P1152P2T1T2P334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抱负焓降减小，称为进汽机构的节流损失。汽轮机的乏汽从最终一级动叶排出后，由于排汽要在引至凝汽器的过程中抑制摩擦、涡流等阻力造成的压力降低，该压力损失使汽轮机的抱负焓降削减，该焓降损失称为排汽通道的阻力损失。hPP00t0PcPc第一级存在损失，使其次级进口温度由上升到，故 5-4 的焓降大于 2-3 的焓降。也就是在节前流一损失级有损失的状况下，本级进口温排汽度阻升力损高失，级的抱负比焓降稍有增大，这就是重热现象。s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局部。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局部在以后各级中被利用的现象。因重热现象而增加的抱负焓降占汽轮机抱负焓降的百分比，称为多级汽轮机的重热系数。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全都时，汽封片与主轴之间发生摩擦，造成局部发热和变形。什么叫余速利用？余速在什么状况下可被全部利用？答：蒸汽从上一级动叶栅流出所携带的动能，进入下一级参与能量转换，称为余速利用。假设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，否则只能局部被利用。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。汽轮机在变动功况下的工作说明汽轮机喷嘴配汽方式的特点答：喷嘴配汽是依靠几个调门掌握相应的调整级喷嘴来调整汽轮机的进汽量。这种配汽方式具有如下特点：局部进汽，e1,满负荷时，仍存在局部进汽，所以效率比节流配汽低；局部负荷时，只有那个局部开启的调整汽门中蒸汽节流较大， 而其余全开汽门中的蒸汽节流已减小到最小，故定压运行时的喷嘴配汽与节流配汽相比，节流损失较少，效率较高，绘图说明最简洁的发电厂生产过程示意图并说明各主要设备的作用？答：1锅炉；2汽轮机；3发电机；4凝汽器；5给水泵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。P 2 - P201g 1p 2 - p20gG答：弗留格尔公式为： 1 =。G使用条件为：保持设计工况和变工况下通汽面积不变。假设由于其他缘由，使通汽面积发生转变时应进展修正；同一工况下，各级的流量相等或成一样的比例关系； 流过各级的汽流为一股均质流调整级不能包括在级组内。何种工况为调整级的最危急工况，为什么？答：调整级最危急工况为：第一调整汽门全开，而其他调整汽门全关的状况。当只有在上述状况下，不仅h I 最大，而且，流过第一喷嘴组的流量是第一喷t嘴前压力等于调整汽门全开时第一级前压力状况下的临界流量，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，因此此时调整级受力最大， 是最危急工况。简述汽轮机初压不变，初温变化对汽轮机经济性和安全性的影响在其他参数不变的状况下并说明汽轮机初压上升时，为什么说末级叶片危急性最大？答：初温不变，初压上升过多，将使主蒸汽管道、主汽门、调整汽门、导管等承压部件内部应力增大。假设调整汽门开度不变，则除压上升，致使汽比容减小、蒸汽流量增大、功率增大、零件受力增大。各级叶片的受力正比于流量而增大， 流量增大时末级叶片的比焓降增大的更多，而叶片的受力正比于流量和比焓降之积，故此时末级运行安全性危急。同时，流量增大还将使轴向推力增大。分析说明汽轮机某一中间级在抱负焓降减小时其反动度的变化状况。答：级的反动度变化主要是速比变化引起的，固定转速汽轮机圆周速度不变，此时反动度随级的比焓降变化。如图当比焓降减小即速比增大时， c11ác , w11减为w11，动叶进口实际有效相对速度为 ww” ,假设反动度不变，则 21cá 11；在喷嘴出口面积和动叶出口面积不变11wc21的状况下，喷嘴叶栅中以流出的汽流，来不及以的速度流出动叶栅，在动叶汽道内形成堵塞，造成动叶汽道与叶栅轴向间隙中压力上升，使反动度增大，从而使c减小， w1121增大，减轻动叶栅汽道的堵塞。C11WC11W111uW1当比焓降增大时，则有wc21 ñ11，故由上可知反动度降低。wc21用 h-s 图上的热力过程线分析说明喷嘴配汽定压运行与滑压运行哪一种运行方式对变负荷的适应性好。答：如图：以高压缸在设计工况和75%设计负荷的热力过程线为例进展说明。曲线 A B C 、A B C 是定压运行机组 100%设计工况和 75%设计负荷的热力过程线，曲1 1 11 2 2线 A D 、A D 为滑压运行相应工况热力过程线。由图可见，定压运行时排汽温度1 12 2下降近 60 度，说明高压缸各级的温度变化较大，热应力和热变形较大，负荷变化时，敏捷性和安全性较差；滑压运行下，排气温度保持在320 度左右，即负荷变化时，高压缸热应力和热变形很小，从而增加了机组调峰的敏捷性和安全性。t=5400PA10A2B1B2t=3200D1CD21t=2620hC2s分别指出凝汽式汽轮机和背压式汽轮机的轴向推力随负荷的变化规律。答：对于凝汽式汽轮机，负荷即流量变化时，各中间级焓降根本不变，因而反动度不变，各级前后压差与流量程正比，即汽轮机轴向推力与流量成正比；同时， 末级不遵循此规律，调整级的轴向推力也是随局部进汽度而转变的，且最大负荷时，轴向推力最大，但调整级和末级其轴向推力在总推力中所占比例较小，一般无视，认为凝汽式汽轮机总轴向推力与流量成正比，且最大负荷时轴向推力最大。渐缩喷嘴和缩放喷嘴的变工况特性有何差异？答：缩放喷嘴与渐缩喷嘴的本质区分，是它的临界截面与出口截面不同，且缩放喷嘴设计工况下背压低于临界压力、出口汽流速度大于音速，而在最小截面处抱负速度等于音速。缩放喷嘴的变工况与渐缩喷嘴的差异是：当出口压力大于设计工况下背压时，在喷嘴出口截面或喷嘴渐扩局部将产生冲波，速度系数大大降低。另外，对应临界流量的压力比小于临界压力比。为什么可以利用争论喷嘴变工况特性的结果分析动叶栅变工况特性？答：动叶栅为渐缩流道，压力比都用滞止压力比，渐缩喷嘴蒸汽参数与流量的特性完全可适用于动叶栅，所不同的是争论动叶栅变工况时，应使用相对速度 w。承受喷嘴调整的汽轮机进汽量减小时，各类级的抱负焓降如何变化？反动度、速度比、级效率如何变化？答：当汽轮机的工况变化时，按各级在工况变化时的特点通常级分为调整级、中间级和末级组三类。1中间级：在工况变化时，压力比不变是中间级的特点。汽轮机级的抱负焓降是级前温度和级的压力比的函数，在工况变化范围不大时，中间级的级前蒸汽温度根本不变。此时级内蒸汽的抱负焓降不变，级的速度比和反动度也不变， 故级效率不变。随着工况变化范围增大，压力最低的中间级前蒸汽温度开头变化， 并渐渐向前推移。当流量减小，级前蒸汽温度降低，中间级的抱负焓降减小，其速度比和反动度相应增大。由于设计工况级的速度比为最正确值，级内效率最高， 当速度比偏离最正确值时，级内效率降低。而且速度比偏离最正确值愈远，级内效率愈低。（2） 末级组：其特点是级前蒸汽压力与其流量的关系不能简化为正比关系，且级组内级数较少。由于在工况变化流量下降时，汽轮机的排汽压力变化不大，级前压力减小较多。且变工况前级组前后的压力差越大，级前压力降低的多，级后压力降低的少。此时级的压力比增大，级内抱负焓降减小，而且末级的压力比和抱负焓降变化最大。级的速度比和反动度随抱负焓降的减小而增大，速度比偏离最正确值，级效率相应降低。（3） 调整级：调整级前后压力比随流量的转变而转变，其抱负焓降亦随之变化。当汽轮机流量减小时，调整级的压力比渐渐减小，调整级焓降渐渐增大。在第一调整阀全开而其次调整阀刚要开启时，级的压力比最小，故此时调整级抱负焓降到达最大值。级的抱负焓降增大，其速度比和反动度随之减小，速度比偏离最正确值，级效率相应降低。主蒸汽压力变化，对机组安全经济运行有何影响？答：在初压变化时，假设保持调整阀开度不变，此时除少数低压级之外，绝大多数级内蒸汽的抱负焓降不变，故汽轮机的效率根本保持不变，但其进汽量将随之转变。对于凝汽式机组或某一级叶栅为临界状态的机组，其进汽量与初压的变化成正比，由于此时汽轮机内蒸汽的抱负焓降随初压上升而增大，机组功率的相对变化大于机组进汽量的相对变化。对于不同背压的级组，背压越高，初压转变对功率的影响越大。当主蒸汽温度不变，主蒸汽压力上升时，蒸汽的初焓减小；此时进汽流量增加， 回热抽汽压力上升，给水温度随之上升，给水在锅炉中的焓升减小，一公斤蒸汽在锅炉内的吸热量削减。此时进汽量虽增大，但由于进汽量的相对变化小于机组功率的相对变化，故热耗率相应减小，经济性提高，反之亦然。承受喷嘴调整的机组，初压转变时保持功率不变。当时压增加时，一个调整阀关小，其节流损失增大，故汽轮机的内效率略有降低。虽然初压上升使循环效率增高，但经济性不如调整阀开度不变的工况。承受节流调整的机组，假设保持功率不变，初压上升时，全部调整阀的开度相应减小，在一样条件下，进汽节流损失大于喷嘴调整。初压上升使循环效率增大的经济效益，几乎全部被进汽节流损失相抵消。初压上升时，全部承压部件受力增大，尤其是主蒸汽管道、主汽门、调整阀、喷嘴室、汽缸等承压部件，其内部应力将增大。初压上升时假设初温保持不变，使在湿蒸汽区工作的级湿度增大，末级叶片的工作条件恶化，加剧其叶片的侵蚀，并使汽轮机的相对内效率降低。假设初压上升过多，而保持调整阀开度不变，由于此时流量增加，轴向推力增大，并使末级组蒸汽的抱负焓降增大，会导致叶片过负荷。此时调整级汽室压力上升，使汽缸、法兰和螺栓受力过大，高压级隔板前后压差增大。因此对机组初压和调整级汽室压力的允许上限值有严格的限制。当时压降低时，要保持汽轮机的功率不变，则要开大调整阀，增加进汽量。此时各压力级蒸汽的流量和抱负焓降都相应增大，则蒸汽对动叶片的作用力增加，会导致叶片过负荷，并使机组的轴向推力相应增大。现代汽轮机在设计工况下，进汽调整阀的充裕开度不大，保证在其全开时，动叶片的弯曲应力和轴向推力不超限。汽轮机的凝汽设备汽轮机在负荷不变的状况下运行，凝汽器真空渐渐下降，分析可能存在哪些缘由？答：汽轮机在运行过程中引起凝汽器真空缓慢下降的缘由有：（1） 冷却水量缓慢削减（2） 冷却水管结垢或脏污（3） 冷却水温缓慢上升（4） 凝汽器的真空系统漏入空气（5） 抽气器效率下降（6） 局部冷却水管被堵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：1冷却水汽 气 混 合物43抽气器工作介质汽轮机排汽2分散水1凝汽器；2抽气器；3循环水泵；4分散水泵任务：(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) 将汽轮机的排汽分散成干净的分散水，回收工质试述凝汽器的最正确真空是如何确定的。答：在其它条件不变的状况下，如增加冷却水量，则凝汽器的真空就会提高，汽轮发电机组输出的功率就会增加，但同时循环水泵的耗功也会增加，当汽轮发电机组输出功率的增加量与循环水泵耗功的增加量之差到达最大时，就说凝汽器到达了最正确真空。也就是说，凝汽器的最正确真空是由汽轮发电机组输出功率的增加量与循环水泵耗功的增加量之差来确定的。在冷却水量一点的前提下，当汽轮机负荷减小时，凝汽器真空将如何变化？为什么？答：凝汽器内压力P ，近似认为等于蒸汽分压力P ，可由蒸汽分散温度t 确定。css当冷却水量 D 肯定时，t=D ，则蒸汽负荷降低时，是常数，t 正比于 Dw降低；另外，由dt =aeA Kc4187 DwcD 得，当Dcw- 1肯定，是常数时，d t 随 Dcc的降低而减小；在水温不变的状况下，可知 t =d t +t+t 减小，则蒸汽分压力降低，由sw1总压力 Pc与 P 近似相等可知，此时凝汽器内压力降低，真空上升。s凝汽器中空气的主要来源有哪些？空气的存在对凝汽器的工作有什么影响？答：空气的来源有：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 t上升，真空降低；空气分压力 P 使 Pac上升，使真空降低；空气使分散水过冷度增大；分散水中溶入氧量增大，使管道腐蚀加剧。画出外表式凝汽器中蒸汽和冷却水的温度沿冷却面的分布曲线，标注曲线上各特征端点的符号，并注释符号的意义。答：温度分布曲线为：t蒸汽tt水ttsw2tw1AAc其中，t表示蒸汽分散温度，且 t =t +t +t ；t表示冷却水进口处温度，ssw1w1t 表示冷却水出口温度，t = t - t ，为冷却水温升; t 为凝汽器端差；Aw2表示凝汽器总传热面积。w2w1c什么是分散水的过冷度？过冷度太大对机组运行有何危害？在凝汽器设计和运行中如何减小过冷度？答：1分散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。（2） 当过冷度很大时，真空降低，分散效果较差；同时，过冷度增大还会使分散水中含氧量增大，增加了对低压管道的腐蚀。（3） 为减小凝汽器的过冷度，设计凝汽器时力求冷却水管束排列合理，加强凝汽器的密封性；机组运行时，选用适宜的抽气器并监视确保正常工作，削减漏入空气，避开气阻增大，同时还要保证分散水水位不至过高，使凝汽器处于较好的工作状态。机组运行对凝汽器的要求有哪些？答：1从提高凝汽器的热经济性角度提出的要求：传热效果好；过冷度小；汽阻小。（2） 从保证机组长期安全运行角度提出的要求：凝汽器的密封性要好；冷却水管应具有足够的抗腐蚀性；削减分散水中的含氧量。（3） 从节约配套设备耗能的角度提出的要求：尽量减轻抽气器的负荷；水阻要小。从保证机组长期安全运行角度对凝汽器提出了什么要求？ 答：1凝汽器的密封性要好；（2） 冷却水管应有足够的抗腐蚀力量；（3） 要减小分散水中的含氧量。凝汽设备运行状态的优劣集中表现在哪几个方面？ 答：凝汽器内是否保持在最正确真空；分散水的过冷度是否最小； 分散水的品质是否合格。凝汽器的热力特性指什么？答：凝汽器压力随进入凝汽器的蒸汽量Dc、进入凝汽器的冷却水量Dw 和冷却水进入凝汽器时的进口温度的变化而变化的规律，称为凝汽器的热力特性。凝汽设备中抽气器的任务是什么?其主要类型有哪些？ 答：凝汽设备中抽气器的任务是：（1） 在机组启动时使凝汽器内建立真空；（2） 在机组正常运行时不断地抽出漏入凝汽器的空气，以保证凝汽器的正常工作。抽汽器的主要类型有：射水式抽汽器、射汽式抽汽器和水环式真空泵。汽轮机的级可分为哪几类？各有何特点？答：依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。各类级的特点：（1） 纯冲动级：蒸汽只在喷嘴叶栅中进展膨胀，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：p = p12h =0； =0。bm（2） 反动级：蒸汽的膨胀一半在喷嘴中进展，一半在动叶中进展。它的动叶栅中不仅存在冲击力，蒸汽在动叶中进展膨胀还产生较大的还击力作功。反动级的流淌效率高于纯冲动级，但作功力量较小。在这种级中：p > p12hnhb0.5h ； =0.5。tm（3） 带反动度的冲动级：蒸汽的膨胀大局部在喷嘴叶栅中进展，只有一小局部在动叶栅中进展。这种级兼有冲动级和反动级的特征，它的流淌效率高于纯冲动级，作功力量高于反动级。在这种级中：p > p12h > hnb>0； =0.050.35。m（4） 复速级：复速级有两列动叶，现代的复速级都带有肯定的反动度，即蒸汽除了在喷嘴中进展膨胀外，在两列动叶和导叶中也进展适当的膨胀。由于复速级承受了两列动叶栅，其作功力量要比单列冲动级大。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局部。何种工况为调整级的最危急工况，为什么？答：调整级最危急工况为：第一调整汽门全开，而其他调整汽门全关的状况。当只有在上述状况下，不仅h I 最大，而且，流过第一喷嘴组的流量是第一喷t嘴前压力等于调整汽门全开时第一级前压力状况下的临界流量，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，因此此时调整级受力最大， 是最危急工况。什么是汽轮机的最正确速比？并应用最正确速度比公式分析，为什么在圆周速度一样的状况下，反动级能担当的焓降或做功力量比纯冲动级小？答：轮周效率最大时的速度比称为最正确速度比。对于纯冲动级，(c )1 OR= cosa ；反动级(c )121 OR= cosa1；在圆周速度一样的状况下，æö2c 21 æ u ö21 çu÷纯冲动级h =ta= 2 ç c÷è2øa=ç2 ç 12çè÷÷cosa ÷1 øc 21 æ u ö21 æ u ö21 æuö2a1 ø反动级h =ta= 2 ç cè2a÷= 2 ´ø2 ç cè1÷= 2 ´ø2 è cos÷ç由上式可比较得到，反动级能担当的焓降或做功力量比纯冲动级小。简答多级汽轮机每一级的轴向推力是由哪几局部组成的？平衡汽轮机的轴向推力可以承受哪些方法？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。平衡汽轮机的轴向推力可以承受：（5） 平衡活塞法；（6） 对置布置法；（7） 叶轮上开平衡孔；（8） 承受推力轴承。为什么承受多级汽轮机能提高效率？答：多级汽轮机效率大大提高。主要由于：1循环热效率提高。多级汽轮机可承受较高的初参数和较低的终参数，并可承受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正确速比四周工作，各级相对内效率都较高；b) 在肯定条件下，各级余速