汽轮机原理复习题

一、填空题1. 汽轮机按热力过程可分为：①凝汽式 汽轮机；②背压式 汽轮机；③调节抽汽式 汽轮机；④抽汽背压式 汽轮机；⑤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M ＜1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M ＞1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˚ 。

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：r1op 1()cos x α= 、c 1op 1()cos /2x α= 。

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. 偏高B. 偏低C. 合适三、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、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ℓb、Ωm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4－12小时轴弯曲度最大。

6.简述核电汽轮机主要有哪些特点？答：①蒸汽参数低②容积流量大③大多数级处于湿蒸汽区④单排汽口极限功率较小⑤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：①增大排汽口通流能力②提高排汽压力或增大余速损失③采用半速汽轮机④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：①喷嘴调节的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；②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：①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；②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，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。

四、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：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：①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，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；②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。

③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。

4．什么是最佳速度比？纯冲动级、反动级和纯冲动式复速级的最佳速度比的值是多少？解答：轮周速度与喷嘴出口汽流速度的比值，称为速度比。

级效率最高时，所对应的速度比称为最佳速度比。

纯冲动级的最佳速度比约为0.4~0.44；反动级的最佳速度比约为0.65~0.75；纯冲动式复速级的最佳速度比约为0.21~0.22。

5．汽轮机的能量损失有哪几类？各有何特点？解答：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部分流动和进行能量转换时，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。

6．汽轮机的级内损失一般包括哪几项？造成这些损失的原因是什么？解答：汽轮机的级内损失一般包括：喷嘴损失；动叶损失；余速损失；叶高损失；扇形损失；叶轮摩擦损失；部分进汽损失；漏汽损失；湿汽损失。

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。