发电厂汽轮机运行技术问答题

发电厂汽轮机运行技术问答题
1、热工学理论基础有哪些内容？
答：热工学理论基础包括：工程热力学和传热学这两门基础科学。

工程热力学是以热力学的两个基本定律为基础的。

因为热能转变为机械能是通过工质的状态变化过程和热力循环而完成的，所以对过程和循环的分析是工程热力学的主要内容。

传热学的研究对象是热的传递过程，它的内容是以导热，对流换热及辐射热这三种基本传热方式为基础的。

实际的热量传递过程是几种基本传热方式同时起作用的传热过程。

2、自然界中可被利用的能源有哪些？
答：主要有风能、水能、太阳能、地热能、燃料的化学能和原子核能等。

3、热能的利用一般有哪两种方式？
答：一种是直接把热能作为加热之用，如：日常生活中的采暖、蒸煮以及广泛用于造纸、纺织化工等工业中的加热、干躁等生产过程。

另一种是间接利用热能，即把热能中在热机中转变为机械能，以带动工作机械<如蒸汽机、气动泵等）用作生产上的动力，或者带动发电机发电，将热能最终变为电能。

4、现代火力发电厂由哪些部分组成？
答：现代火力发电厂的主要组成部分包括热力和电气两大部分，其中锅炉、汽轮机、发电机为发电厂的三大核心设备，其生产系统主要包括汽水系统、燃烧系统及电气系统自动化控制系统。

5、发电厂热力学基础的研究对象是什么？
答：主要是热能转化成机械能的规律和方法，以及提高转化效率的途径。

6、发电厂热力学基础的主要内容有哪些？
答：⑴基本概念与基本定律。

如状态参数、热力学第一定律、第二定律，卡诺循环等。

⑵热力过程和循环。

因为热能转化为机械能通常是经过工质的热能动力设备中的吸热和膨胀做功等状态变化过程，以及由这些过程所组成的循环而实现的。

⑶常用工质的性质。

因为在分析计算工质，如气体和水蒸汽的变化过程和循环时，必须应用到工质的性质。

7、什么是功与功率、能？
答：功—从力学的意义来讲，凡是力作用在物体上，使物体在力的作用方向上发生位移。

做功具备的两个条件：一是有作用力，二是在力的方向上有位移，功的单位是焦耳。

功率—单位时间所做的功叫做功率。

计算公式为:P=w/t单位为瓦特。

能—物质所具有做功的能力叫做能。

能的形式很多，如动能、位能、热能、光能、电能、核能等。

⑴动能—物体因为运动而具有能量叫做动能，它与物体的速度和质量有关。

动能Ek=1/2mc2式中，m—物体的质量，kg；c—物体的速度，m/s。

⑵位能—凡是这种相互有作用力，又离开一定距离的物体都因此而具有一种能，这种能称之为位能或势能。

位能和势能可以互相
转换。

如物体从高处落下时，随着位置的降低，速度增大，位能逐渐转化为动能，物体越重，位能也越大。

⑶热能—物体因为热运动而具有的能量叫热能。

热运动和机械运动可以相互转换，摩擦生热是机械运动变为热运动的结果，蒸汽推动汽轮机转动是热运动转变成了机械运动。

8、什么是热量、热容、比热、热平衡方程？
答；热量—物体之间由于温差<不通过做功方式）而传递的能量称为热能。

热量用符号Q表示，单位为J或KJ。

热容—物体在无相态变化的情况下，温度每升高1开所吸收的热量<或降低1开所放出的热量）叫做该物体的热容。

热容又称作热容量。

单位是焦/开，或千焦/开。

比热—在无相变化的情况下，单位质量物质每升高1开所吸收的热量<或降低1开所放出的热量）叫做该物质的比热。

用符号C 表示，比热的单位是焦/<kg.开）也可为焦<kg.度）<=""p="">比热与热容的关系是：比热=热容/质量。

热平衡方程—两个温度不同的物体放在一起，它们之间就要进行热量交换，若没有散热损失，物体也没有从外界吸收热量，则高温物体放出的热量与低温物体吸收的热量是相等的，即吸热=放热。

9、为什火力发电厂主要以水蒸气为工质？
答：汽轮机利用蒸汽作功，燃气轮机利用燃气做功，这里的蒸汽和燃气起一种媒介作用，这种将热能转变为机械能的媒介物质叫
做工质。

为了使热机连续工作，工质必须连续不断的流过热机，所以要求工质有良好的流动性，膨胀性，水蒸气就具有这些条件是比较理想的工质，并且它具有比较价廉、易得、无毒、不易腐蚀等优点。

10、绝对压力、表压力和真空度是不是状态参数？为什么？答：绝对压力是以绝对真空时为零点，而表压力和真空则以大气压力为起点，即规定压力等于大气压力时，P表和P真空为零，都是相对值，也称为相对压力。

因此，只有绝对压力才真正表示气体的压力状态，也就是说绝对压力，表压力和真空三者中，只有绝对压力才是状态参数，其余二者都随当地大气压力面变化，不是状态参数。

11、理想气体与实际气体有何区别，发电厂的气态物质中，哪些可看做理想气体，哪些必须为实际气体？
答：分子之间不存在引力，分子本事不占有体积的气体叫体积理想气体，反之，分子之间存在引力，分子本身占有体积的气体叫做实际气体。

我们遇到的气体可以分成这样两类：一类距离它的液态很近，如锅炉、汽轮机、等热力设备中的水蒸气都距离液态不远，属于实际气体。

另一类则远离液态，如空气、烟气等，则被看做理想气体。

12、气体状态发生变化时，压力、温度、比容有哪几种变化规律？答：状态发生变化时具有4种变化规律，即⑴气体温度不变时，压力与比容成反比，这一规律称为波意耳—马略特定律。

其数学
表达式为：当T1=T2时，P1/P2=V2/V1
⑵气体比容不变时，压力与温度成正比，这一定律称为查理定律。

其数学表达式
为：当V1=V2时P1/P2=T2/T1
⑶气体压力不变时，比容与温度成正比，这一定律称为盖—吕萨克定律，其数学表达式为：当P1=P2时V1/V2=T1/T2
⑷当气体状态发生变化时，虽然P、V、T的数值发生了变化，但其压力和比容的乘积与温度的比值却是不变的，这一规律称为波意耳—马略特和盖—吕萨克联合定律。

上三式中：P1—气体的初压；P2—气体的终压；V1—气体的初比容；V2—气体的终比容；T1—气体的初温；T2—气体的终温13、热力学中将热力过程分为哪两大类？有什么意义？
答：一类是理想过程，是不存在的摩擦、散热等损失的热力过程。

另一类是实际过程，是存在着能量损失的过程。

理想过程并不存在，但由于实际过程太复杂，难以直接从理论上进行研究，所以往往采用先研究理想过程，然后用实验系数进行修正的方法来研究实际过程，这些实验系数就是用来考虑各项损失，此外，研究理想过程可以判断实际过程所能达到的限度，所以研究理想过程有着重要的理论和实际意义。

14、热力学第一定律是什么？
答：热能与机械能相互转换时，一定量的热能消失了，必产生相应量的机械能，反之，一定量的机械能消失了，必产生相应量的
热能。

这就是热力学第一定律。

数学表达式为Q=W式中Q—消失了热能，或产生机械能，千焦；W—产生的机械能，或消失的热能。

15、为什么说焓是状态参数，理想气体的焓与实际气体的焓有何不同？答：由于焓是由U、P、V这几个状态参数组合而成的，所以焓是状态参数。

对
于理想气体，由于U取决于温度，PV=RT也取决于温度，所以焓取决于温度，即
h=f(T。

对于实际气体，由于U和P、V都取决于两个独立的状态参数，所以，焓取决于两个独立的状态参数，即f=f1(p、v>f=f2(p、t>f=f3(T、v>
16、什么是热力学第二定律？
答:“热量不可能自发的、不付代价的，从一个低温物体传到另一个高温物体”，或者“只从一个热源吸取热量，使之完全变为有用功，且不产生其他变化而循环做功的热机是不可能制成的”就是说热机工作时，不仅要有供吸热用的高温热源，而且还要有供放热用的低温热源，“单热源的热机是不存在的”。

热力学第二定律明确指出，周期运转的热机至少要有高温、低温两个热源，要有温差。

17、卡诺循环是由哪些过程所组成？
答：卡诺循环是由两个等温过程和两个绝热过程所组成的循环。

即等温膨胀过程，绝热膨胀过程，等温压缩过程，绝热压缩过程。

18、卡诺循环在研究热功转换的过程中有何指导意义？它与热力学第二定律有什么关系？
答:卡诺循环在热力学中具有重要的意义，从卡诺循环热效应分析获得的结论可
以看出，它是建立在热力学第二定律基础上的。

从卡诺循环的分析所作出的结论，可以推广与于一切热力循环，它指出了提高热效率的方向，并给出了热变功的极限，在实际热机中因为有许多实际困难所限制，并不能应用卡诺循环，卡诺循环只是一种理论是最完善的循环，在同样的热源和汽源情况下，卡诺循环是所有热力循环中效率最高的，对实际循环具有一定的指导意义。

19、状态参数—熵对热力过程和热力循环有何意义？
答：用熵的变化<增大或减小）可以说明热力过程中是吸热还是放热。

在很大程度上简化了许多问题的分析研究，在理想过程中气体得到热量则熵增加，气体放出热量则熵减少，若没有热量的交换则熵增不变，另外，我们还在可以根据熵的变化来判断气体与外界热量交换的方向性。

熵还可以表示热变功的程度，具有相同热量的气体，温度高则熵小，熵小则热变功的程度就高，温度低则熵大，熵大则热变功的程度变低。

20、怎样计算郎肯循环中的气耗率、热耗率、热放率？
答：汽耗量与气耗率。

汽耗量：汽轮机每小时的蒸汽消耗量称为
气耗量。

以符号D表示，单位为千克/小时。

汽耗率：汽轮机单位输出功<即每小时输出千瓦.时/时=1千瓦，即1千瓦的功率）所消耗的蒸汽量，称为汽耗率，以符号d表示：d=D/P式中D—气耗量P—功率
热耗量：汽轮机每小时消耗的蒸汽热量称为热耗量，以符号Q 表示，单位是千焦/时，即Q1=D<h1-h2’）<p="">
热耗率：汽轮机单位输出功的消耗量称为热耗率，以符号q’表示，单位是千焦/(千瓦。

时>，即q1=Q1/P=D(h1-h2’>/p郎肯循环热效率计算式：ηt=<q1-q2）q1="W/q1式中W—循环中转变为有功的热量<=""p="">
由于循环中除定压吸热与定压放热外，就是绝热过程，故循环中获得的有用功就是由有效热q1—q2得来的，即W=q1-q2=<i1-i2）-<i2-i2’）=(i1-i2>=h在循环中转换为功的热量，等于汽轮机内的绝热焓降h。

因此，郎肯循环的热效率为：ηt=<q1-q2）q1<=""p="">
=w/q1=(i1-i2>/(i1-i2’>=h/(i1-i2>
式中h—绝热焓降；i1—过热蒸汽的焓<=""p="">
I2’-凝结水的焓<=""p="">
21、水蒸气的基本概念有哪些？
答：⑴汽化—物质由液态转变成汽态的过程叫汽化。

汽化有两种方式，蒸发与沸腾。

⑵蒸发—在液体表面出现的汽化现象。

⑶沸腾—在液体内部进行的汽化现象，在一定的外部压力下，沸腾只能在固定的温度下进行，这个温度叫沸点。

⑷饱和蒸汽—水在容器中加热后开始蒸发时，同时也发生液化过程，也就是说一部分水蒸发为水蒸气，同时一部分水蒸汽液化为水，当这种变化过程相等时，就形成饱和状态，这时的水则是饱和水，水蒸气则是饱和蒸汽。

⑸湿饱和蒸汽—加热后的水尚未完全汽化时的蒸汽称为湿饱和蒸汽。

⑹干饱和蒸汽—加热后的水完全汽化后便是干饱和蒸汽。

⑺过热蒸汽—干饱和蒸汽在定压下继续加热，此时温度继续升高，就得到过热蒸汽。

过热蒸汽的热度越高，含热量就越大，因而做功的能力就越大。

⑻凝结—饱和蒸汽放出汽化热后而变成饱和水称为凝结。

22、什么叫预热热、汽化热、过热度、过热热？
答：把1Kg0℃的水定压加热为饱和水所加入的热量叫做预热热或液体热.
把1kg饱和水变成1kg干饱和蒸汽所需要的热量,称为汽化潜热,或简称汽化热.
过热蒸汽的温度超过该蒸汽压力下饱和温度的数值称为过热度. 1kg干饱和蒸汽在定压下加热成过热蒸汽,所需要的热量叫做过热热.
23、火力发电厂怎样才能更好的提高循环热效率？
答：根据对郎肯循环经济分析得出结论时，热效率随着初压q1和初温t1，t1的提高及泛起压力p2的降低而提高。

但在实际生产过程中，初温的提高还受到金属材料耐热性的限制，金属材料的耐热性较高，因此，人们在实践中又探索出另一种提高循环热效应的方法就是改进循环方式，如采用中间再热循环，给水回热循环。

24、如何计算再热循环的热效率？
答：在中间再热循环中，对蒸汽加入热量=锅炉中加入的热量与再热器中加入的热量之和，其算式如下：
q1=<i1-i4’）+<i3-i2）式中i1—新蒸汽的焓；i4—锅炉给水焓；<=""p="">
i2—中间再热入口蒸汽的焓；i3—中间再热出口蒸汽的焓
凝汽器中泛气放出的热量为：q2=(i4-i4’>式中，i4—低压缸泛气的焓
循环中转变成为用功的热量为：△1=q1-q2=i1-i4’+<i3-i2）-<i4-i4’）=<i1-i2）+<i3-i4）=△i1+△i2式中△i1—高压缸内蒸汽所做的功；△i2—低压缸内蒸汽所做的功；由此，中间再热循环的热效率为：ηt=<q1-q2）q1="△1/q1=【<i1-i2）+<i3-i4）】/【<i1-i4’）+<i3-i2）】
25、采用中间再热的目的是什么？目前有哪些类型国产机组采用了中间再热循环？
答：蒸汽中间再热目的有二：一是降低汽轮机的湿度，二是提高
高压发电厂的循环热效率。

目前国产超高压以上的机组普遍采用了蒸汽中间再热循环，例如国产125、200、300和600MW机组都采用了一次再热循环，随着蒸汽参数的进一步提高，二次再热也在考虑采用。

26、中间再热的参数选择，对机组有何影响？
答：如果再热压力p2选择较高，则附加循环的平均吸热温度也较郎肯循环的平均吸热温度高，这就会使再热循环的热效率有所提高。

反之，如再热压力p2取得过低，就会使再热循环热效率降低。

一般再热压力选择在蒸汽初压力的20%-30%之间，但选择再热压力时，必须注意使终湿度在最低允许范围内。

28、什么叫热力循环？
答：工质由第一状态开始，经过几个不同的热力过程后，仍然回到原来的状态，这样周而复始的工作就叫做热力循环。

29、背压式热电合共循环有哪些优缺点？
答：热能利用系数很高，设有凝气以及附属设备，因此设备简单，投资费用低，其最大的缺点是不能单独满足热负荷的需要，供电、供热互相牵制。

30、调节抽气式汽轮机的优缺点是什么？
答：调节抽气式汽轮机的优点是供热和供电可以调节，能同时满足供电、供热二者的需要。

解决了背压式汽轮机供电、供热相互牵制的矛盾。

但是这种汽轮机，因有部分蒸汽进入凝结器，造成部分热量损失，、即使在理想情况下，其热量总利用系数也小于
100%。

所以，这种供热方式叫背压式汽轮机的供热方式的热量总利用系数要低。

31、汽轮机本体的结构有哪些部分组成？
答：汽轮机本体的结构有以下几个部分组成：⑴转动部分，由主轴、叶轮、轴封套和安装在叶轮上的动叶片等组成；⑵静置部分，由汽缸、隔板、喷嘴、静叶片、汽封和轴封等组成；⑶控制部分，由调节装置、保护装置及油系统等组成。

32、大功率机组与中小型机组相比，本体结构有哪些特点？答：大功率机组由于采用了高参数新蒸汽、中间再热及低压级分流等措施，汽缸的数目相应增加，在机组布置，机组分段，定位支持，热膨胀处理都与中小型机组不同。

为减少热应力，热变形采用双层缸体。

33、国产机组的汽缸布置有哪些形式？有哪些优点？
答：随着汽轮机单机容量的不断增大，长转子都采用多段组合形式。

为了适应这种发展，汽轮机也相应发展成多缸形式，国产100MW以下汽轮机都采用单缸，100MW和125MW汽轮机都用双缸。

200M汽轮机则采用三缸，300MW汽轮机采用4个汽缸，其布置有两种方式，一种是高、中压级组合并在一个汽缸内，另一种反方式是300MW以上机组大多采用的高、中压级组分缸的结构。

高、中压合缸结构的优点：蒸汽从汽缸中部进汽，高、中压缸内气流反向布置，这样平衡了转子的轴向推力，同时两级组的高端集中在汽缸中部，汽缸热应力减小，两轴端汽封漏气量也减少，
并且两端轴承温度也较低。

分缸结构的优点：这种结构可以避免汽缸、转子部件太笨重和汽缸周围的管道过分拥挤，为了平衡轴向推力，高、中压缸一般都采用两缸进气口相邻的头对头布置。

34、高参数大容量机组为什么要采用双层结构的汽缸？有什么优点？答：随着机组参数的提高，汽缸壁需要加厚，相应汽缸内外壁温差也要增大，很容易发生汽缸壁裂纹的问题，为了尽量使高、中压汽缸，形状简单，节省优质钢材，以减少热应力、热变形，因此，对于高参数的大容量机组不仅要采用多个汽缸，而且还要采内外分层汽缸。

把汽轮机的某级抽汽通入内外缸的夹层，使内外缸所承受的压差和温差大为减少，多层缸可使汽缸厚度减薄，有利于汽轮机的快速启动。

35、为什么双层汽缸的汽轮机，可以缩短启动和停止时间？答：由于采用了双层结构的汽缸，每个缸的内外壁压差和温差都可大大降低，汽壁和法兰就可做的薄些，整个单位热容就小，机组的加热和冷却过程可以加快，缩短启停时间。

对由此而产生的热应力和热膨胀，热变形的承受承受能力大大增强，另外，因高、中压内缸直接与高温蒸汽相接触，因此，采用了一种综合性比较强的珠光体热强钢<国产机组ZG15M01V）能够承受由于蒸汽温度的交变而引起的热冲击，所以，大容量机组采用这样的汽缸结构，对启动和停机时汽缸的加热和冷却都是很有利的。

36、为什么高、中压外缸不采用含钒<v）的zg20crmo合金钢？<
p="">
答：因高、中外缸所处工作温度较低，在额定工况时，高压缸夹层气温为375℃，中压缸夹层气温为440℃，应用这样不含钒的热强铸钢以满足工作温度的需要，从而节省优质钢材。

也可降低成本。

37、有些大型机组低压缸为什么呀要采用内外缸结构？
答：低压缸的排汽容积流量较大，要求排气缸尺寸大，故一般都是采用钢板焊接结构代替铸造结构。

但是，在热机组低压缸的蒸汽温度一般都是超过230℃，与排汽的温度近200℃，为了改善低压的膨胀,因此低压缸也采用双层结构。

低压缸用高强度铸铁铸造,而兼作排气缸的整个低压缸仍为焊接结构,采用双层结构,更有利于设计成径向排汽,减少排汽损失,缩短轴向尺寸。

38、汽缸在工作时承受的作用力主要有哪些？
答：主要有：⑴汽缸内外的压力差，使汽缸壁承受一定的作用力。

该作用力随机组负荷变化而改变。

⑵隔板和喷嘴作用在汽缸的力。

这是由于隔板前后的压力差及汽流流过喷嘴时的反作用所引起的，这些作用力随负荷变化而改变。

⑶汽缸本身和安装在汽缸上零部件的重量。

⑷轴承座与汽缸铸造成一体或者轴承座用螺栓连接下汽缸的机组，汽缸还承受着转子的重量及转子转动时产生的不平衡力。

⑸进汽管道作用在汽缸的力。

⑹汽轮机运行时，汽缸各部分存在着温度差，引起极为复杂的热应力。

39、国产大功率汽轮机汽缸都有哪些结构形式？
答：根据机组的功率不同，汽轮机有单缸和多缸结构，目前，国产10万千瓦以下的汽轮机多采用单缸结构，功率为10千瓦以上的汽轮机采用多缸机构，功率在10千瓦及以下汽轮机高压缸采用单层汽缸，功率大于10万千瓦的汽轮机高压缸采用双层汽缸。

N125—135/550/550,N300—135/550/550型汽轮机均采用高、中压双层汽缸，N200—130/535/535型汽轮机具有高压缸采用双层汽缸，中压汽缸采用单层缸加隔板套结构，N300—135/550/550型汽轮机低压缸也采用内外汽缸双层结构。

40、汽轮机的进气部分有几种结构形式？各有什么特点？
答：共有4种：整体结构，螺栓连接结构，焊接结构，双层套管结构，前3者为单层汽缸进气部分结构，后者为双层汽缸进气结构。

所谓进气部分，就是从调节气阀到调节级喷嘴这段区域称为汽轮机的进气部分，它包括调节气阀的汽室和喷嘴室，一般中小功率、低参数的汽轮机采用气室、喷嘴室与汽缸铸为一体的整体结构，其优点是制造的加工工作量较小，缺点是在工作时喷嘴室与汽缸较大的温度差产生较大的热应力，汽室与汽缸采用同等材料，材料利用不合理。

对于功率稍大的汽轮机，汽室喷嘴室另行制造后，用螺栓与汽缸连接在一起，属螺栓连接结构。

螺栓连接结构和焊接结构的优点：不但能够简化汽缸形状减小工作时的热应力，。