燃气轮机与联合循环-姚秀平-课后题答案-第三单元
9FA燃气轮机解列后防喘放气阀未打开事件分析
9FA燃气轮机解列后防喘放气阀未打开事件分析摘要：我厂配备两套美国GE 9FA机组，燃机解列后，13级防喘放气阀故障只打开一个，最后导致机组熄火跳闸，本文基于现场实际经验，以防喘放气阀控制逻辑为切入点，对机组启动和停运过程防喘放气阀故障后处理及注意事项展开分析，并提出相关建议。
关键词：GE 9FA机组；防喘放气阀；控制逻辑；注意事项一、背景我厂#2机组停机过程中，（#3燃机3000rpm,#4汽机惰走中）#3燃机解列后，燃机发“COMPRESSOR BLEED VALVE POSITION TROUBLE”、“SHUTDOWN PAUSED - COMP BLD VLV POS FAIL”告警，13级防喘放气阀只打开一个（#3防喘放气阀打开、#4防喘放气阀未打开），运行值班人员重新给#3燃机发“Start”,#3燃机维持3000rpm，通知设备部检修人员检查处理，热控人员重新给#3燃机#4防喘放气阀发两次“开”信号，无效果，机务检修人员告知无法在线处理；将#3燃机发“Stop”令，燃机降速至2850rpm时，燃机跳闸熄火，燃机跳闸首出为“Compressor Bleed Vlv Pos Trouble Trip”，#3燃机13级防喘放气阀（#4防喘放气阀）突然自动打开，燃机开始惰走；#3燃机盘车投入运行，#3燃机停运过程中振动最大值：39V-2B：5.06mm/s，#3燃机惰走过程就地检查未发现异常。
二、防喘放气阀相关逻辑解析1、防喘放气阀开、关逻辑图一图一图二图三由图一、二、三逻辑中可知，防喘放气阀开关的情况有：1)机组发启动令后，且转速小于最小点火转速（即14HM为0）且无点火信号，9级、13级防喘阀开始进行试验，9级、13级防喘阀关闭20s后打开；2)机组启动过程中，转速上升，当机组转速上升至71%时，13级防喘阀关闭，机组转速上升至76%时，13级防喘阀开启；3)当机组并网后，9级、13级防喘阀均关闭；4)当机组解列后，9级、13级防喘阀均打开。
联合循环思考题
燃气轮机专业思考题基础部分：1．9 E机组性能参数、燃气轮机发电机组示意图？答：9E机组基本负荷时功率为123.4MW，热效率33.97%，3000转/分，发电频率50HZ，排气温度539℃，排气量1476×103公斤/小时，压比12.3，燃气初温1124℃。
发电机组示意图：2．9E机组采取防止压气机喘振的措施有哪些？答：采用压气机进口可转导叶IGV，改变进气功角，调节进气量，防喘；设置4个压气机11级抽气防喘阀，在起停过程中通过放气来防喘。
3.压气机喘振现象是怎样的？为什么会发生喘振？答：在压气机启停中，压气机可能发生巨大的振动，伴随着很大声音，严重时会毁坏机组。
发生喘振是因为压气机进气功角大，在叶背发生脱流，造成堵塞引起的。
4．压气机可转导叶的作用是什么？在启动过程中是怎样动作的？答：可转导叶作用：一是防止喘振，二是IGV温控中通过改变进气角度，调整进气量，保证较高排气温度，提高整个联合循环的热效率。
在启动中对可转导叶进行IGV温控，IGV的动作为：发完启动令后，IGV角度为34度，直到14HS继电器动作，IGV开始从34度开到57度，IGV开到57度位置时，机组位于全速空载状态；随着机组并网加载，排气温度上升，受IGV温控，IGV角度不变，当机组符合带到额定符合81％作用，机组转为FSR控制，IGV角度由57度逐渐开至84度。
5．燃气轮机在启动过程中随着转速的升高，经历哪几个阶段？答：（1）从发启动令到10%rpm,14HM继电器动作。
88AB，88HQ投入；（2）清吹过程，约60s,结束时转速约17％rpm；（3）清吹后降速至12％rpm，进入点火过程；（4）点火后升速，直至60％rpm，14HC动作，脱扣；（5）升速直至95%rpm,14HS动作，退出88QA，88HQ，防喘阀关闭（6）至空载满速。
7．燃机点火失败，应从哪些系统，哪些方面查找原因？答：首先考虑燃油系统故障，检查燃油分配器有没有卡涩，燃油饲服阀65FP有没有卡涩，主燃油泵离合器20CF有没有故障，主燃油泵有无故障，或者前置油泵未启动或管路上有关阀门未打开；然后，检查雾化空气系统，检查点火时雾化空气压力是否正常。
燃气轮机及其联合循环课后题答案（姚秀平主编版）上海电力学院
燃气轮机及其联合循环课后题答案（姚秀平主编版）上海电力学院第一章3和4、从热力学角度看，汽轮机循环利用了蒸汽可在常温下凝结的特性，达到了较低的工质平均放热温度，但工质平均吸热温度不高。
燃气轮机循环的工质平均吸热温度高，但工质平均吸热温度不低。
汽轮机发展方向：开发新材料以便把主蒸汽参数从亚临界水平逐步提高到超超临界水平；采用两次再热等手段改进热力系统及设备的设计。
其中，主要方向为提高工质平均吸热温度。
燃气轮机发展方向：提高燃气平均吸热温度。
5、燃气轮机是工作于高温区的一种热机，易于利用高品位的热量；汽轮机是工作于低温区的一种热机，易于利用低品位的热量；而联合循环按照热量梯级利用的原则将燃气轮机和汽轮机结合起来，可以将高品位和低品位的热量同时利用起来。
由于联合循环同时利用了燃气轮机循环平均吸热温度高和汽轮机循环平均放热温度低的优点，又同时克服了两者的缺点，所以可以达到较高的循环效率。
6、ISO基本功率是指在国际标准化委员会所规定的ISO环境条件下燃汽轮机连续运行所能达到的功率。
ISO环境条件：温度15℃，压力0.01013MPa，相对湿度60%。
7、燃气轮机与汽轮机同轴，共同驱动一台发电机的联合循环机组称为单轴机组；燃气轮机与汽轮机不同轴，各驱动一台发电机的联合循环机组成为多轴机组。
8、前置循环是工作于高温区，输入大部分热量的循环，它会产生大量的余热；后置循环是工作于低温区以前置循环的余热为主要热源的循环。
两者通常用换热设备耦合在一起，最广泛的应用是燃气——蒸汽联合循环。
9、最基本的三种联合循环形式：余热锅炉型、补燃余热锅炉型和增压锅炉型。
10、余热型：优点是技术成熟。
系统简单、造价低、启停速度快。
缺点是余热锅炉效率低、汽轮机的功率和效率也低，所以不仅机组功率不大，而且效率也不高。
补燃型：优点是在燃气轮机排气温度较低的情况下，可使蒸汽参数及流量大幅度提高，从而使机组的容量增大、效率提高；同时机组的变工况性能也可得到改善。
燃气轮机与联合循环-完整可编辑-课后题答案-第五单元
第五单元1、端差： 节点温差： 接近点温差：2、余热锅炉排烟温度选择时，除了考虑余热锅炉的效率还要考虑联合循环的总效率，不仅 要考虑热经济性，更要考虑包括整体投资因素在内的技术经济性，同时还受到烟气酸露点温度的限制。
实践：对含硫燃料，一般选150℃～200℃，对天然气，一般取100℃左右3、余热锅炉总体结构有立式和卧式两种。
卧式的的优点是烟气流动损失小，管束容易布置、易于配置脱硝装置和补燃系统、钢结构少、易于满足高地震地区的要求。
缺点是占地面积大，且因部件尺寸大而对制造、运输和安装有较高要求。
立式的优点是占地面积小，部件尺寸小，缺点是钢结构件多，配置脱硝装置和补燃系统困难。
4、因为多压汽水系统可以把燃气轮机的排烟温度降低到110----130℃的水平，对于燃烧硫分很少的天然气机组，其排烟温度可降至80----85℃。
研究表明，三压联合循环的效率比双压联合循环的效率大约可提高1%；双压和三压采用再热后，联合循环的效率均可提高0.8----0.9%.5、余热锅炉除氧——与低压汽包一体化常规煤粉电站的除氧----回热抽气除氧。
6、排烟温度越低，余热锅炉的效率越高。
7、a.是否采用多压汽水系统；b.是否对主蒸汽进行再热；c.蒸汽参数选取什么值；d.是否采用独立的除氧器。
8、联合循环汽轮机不同于常规汽轮机的地方是有;a.联合循环汽轮机的系统类型众多，彼此之间的参数有很大差别。
b.联合循环汽轮机的主蒸汽压力一般低于同功率常规汽轮机的主蒸汽压力。
原因：余热锅炉侧延期的平均温度远远低于常规锅炉侧的平均温度，其传热过程受到节点温差的严格控制，在一定的节点温差下，若果锅炉侧压力过高，锅炉的排烟温度就不可能被降低到较低的值。
c.联合循环汽轮机一般无回热抽气，而常规汽轮机一般有回热抽气。
∆t T T gw g w =-49∆t T T x g s=-7∆t T Tw s w =-79、联合循环的汽轮机一般采用滑压运行方式，原因：降低出力可以使余热锅炉的排烟温度降低，效率和产汽量提高，同时也可以使汽轮机的排汽湿度不至于过大。
燃气轮机与联合循环-姚秀平-课后题答案-第二单元
第二章1、热力参数：压缩比π=p2*/p1*，温度比τ=T3*/T1*;性能指标：比功ωn=ωt-ωc ；燃气机循环热效率ηgt=ωn/（f*Hu ）2、燃气轮机的比功大，说明在同样工质流量和同样的装置尺寸下，燃气轮机的功率大；在 同样的功率下，工质的流量下，燃气轮机的尺寸小。
3、1*11111k k n p k k c T ωτππ--⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥ ⎪=--- ⎪⎢⎥ ⎪⎝⎭ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦4、111st k k ηπ-=-5、 膨胀比πt=p3*/p4*6、在一定的压比下，温比越高，比功越大；在一定的温比下，存在一个特定的压比πωmax ，使比功ωn 取得最大值；在一定的压比下，温比越高，效率越高，在一定的温比下，存在一 个特定的压比πηmax ，使效率ηgt 取得最大值。
通常，πηmax>πωmax 。
7、联合循环中最佳压比都比简单循环要降低。
简单循环燃气轮机的效率对燃气初温不很敏 感，而对压比较敏感；联合循环的效率对燃气初温较敏感而对压比不很敏感。
8、简单循环的效率只与压比有关，压比越大，效率越高。
联合循环时效率对压比不敏感。
9、如上图：简单循环的效率只与压比有关。
联合循环效率随温度变化很大。
10、采用再热循环时，燃气轮机的最佳压比都将有所提高。
计算题1.*1*31 1.3861** 1.38621**21288,10, 1.386, 1.315,0.8,0.851.03/, 1.20/,125028810546.9546.9288258.9258.9323.60.81.03323.6a a a g c t pa pg k k s cs s cs c c c pa c K k k C KJ Kg C KJ Kg T KT T KT T T K T T K w c T T πηηπη--===========⨯==-=-======⨯**34 1.31511 1.315**34333.3/1012507201012507205300.85530450.51.20450.5540.6/540.6333.3207.3/g gt s k k t ts s t t ts t pg t n t c KJ Kg T T K T T T KT T Kw c T KJ Kg w w w KJ Kg πππη--=======-=-===⨯===⨯==-=-= 2.***134**34**43 1.315*1 1.31513*4288,1600,860,0.85,0.881.386, 1.3151600860740740840.90.881600840.9759.1160022.48759.1gg c t a g t t ts t s ts k k t s t T K T K T K k k T T T KT T K T T T KT T ηηηππ--========-=-=====-=-=⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=1 1.3861** 1.38621**21**2122.4828822.48685.3685.3288397.3397.3467.40.85288467.4755.4a a k k s cs s csc c c T T KT T T T T K T T T Kππη--===⨯==-=-=====+=+=3.()()()()()()()()()()---=======-==-→===-+-+*4**341**34**43**43 1.31511 1.31517 1.315 0.90 T 850 123 485012341527.20.9010.90117g gg g t g t s k k ts st t ts t t t k k k K T T T T T T T T T T T T Kππηπηηηπ。
燃气轮机原理与应用复习题50及答案
燃气轮机原理与应用复习题50及答案本页仅作为文档页封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March燃气轮机原理与应用复习题2013-05-281 同汽轮机相比，燃气轮机的特点有哪些优点：（1）重量轻、体积小、投资省。
（2）启动快、自动化程度高、操作方便。
（3）水、电、润滑油消耗少，少用或不用水。
（4）燃料适应性强、公害少。
（5）维修快、运行可靠。
缺点：A. 热效率较低。
B.使用的经济性和可靠性较差。
2 燃气轮机涡轮叶片有哪几种冷却方式？每种冷却方式的大概降温范围？1)对流冷却 可使温度降低200-250℃ 2)冲击冷却 可使温度降低200-300℃ 3)气膜冷却 可使温度降低400--600℃ 4)发散冷却 可使温度降低500-800℃ 普遍使用前三种的混合3 航空用燃气轮机有哪几种类型？涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮风扇发动机 4 什么是燃气轮机循环的压比、温比？*1*2*p p =π*1*3*T T =τ压比 *：压气机出口的气流压力与其进口的气流压力的比值。
温比*：涡轮前进口燃气温度与压气机进口气流温度的比值。
5 什么是燃气轮机循环的比功、热效率、有用功系数燃气轮机的循环比功：进入压气机内1kg 空气完成 一个循环后，对外界输出的有效轴功。
热效率：燃气轮机输出的有用功与其所耗燃料的热量的比值。
有用功系数：燃气轮机比功w i 与涡轮比功w T 的比值。
6 燃气轮机理想简单循环的比功与哪些因素有关？影响理想简单循环的比功ws 的重要因素：压比*和温比*。
（1） 压比*一定时，温比*增大，循环比功ws 增大。
（2） 温比*一定时，有一最佳比L *使比功最大，且*增大时，L *增大。
7 燃气轮机理想简单循环的效率与哪些因素有关？（1） 理想简单循环的热效率s只与压比*有关，而与温比*无关。
（2） 理想简单循环的热效率s随压比*增加而提高。
燃机原理习题解答
考试题型及分数分布1.第一题名词解释（3分×6=18分）2.第二题分析判断题（5分×4=20分）3.第三题分析简答题（6分×5=30分）4.第四题计算题（10分×2=20分）5.第五题分析讨论题（12分×1=12分）概念题有用功系数：油气比：c0为音速最经济加热比：出口温度场不均匀度：一次空气，二次空气：利用火焰管这种结构，把由压气机送来的空气分流成为两大部分。
其中一部分空气将直接进入火焰管前部的燃烧区，参与燃料的燃烧过程，这部分空气称为“一次空气”。
所余的另一部分空气，称为“二次空气”，一次空气量自调特性：随着火焰长度的伸缩能自动调整直接参与燃烧反应的一次空气量的特性。
燃气轮机总性能：压气机、燃烧室、涡轮以及外界负荷联合工作时所表现出来的总特性。
变工况：燃气轮机是按一定的热力参数、转速和功率设计的。
对应这些设计参数的工况称为燃气轮机的设计工况。
燃气轮机在负荷、转速、大气或其它参数（如气动部件的几何尺寸）偏离设计工况的工况，称为燃气轮机非设计工况，亦即变工况。
不稳定工况：不稳定的过渡工况：一个稳定工况被打破平衡后，逐渐向另一个稳定工况过渡的中间过程，所以参数是变化的。
启动、加速、减速、紧急停车等都是过渡过程。
进口流场畸变：分析判断题判断下列理想简单循环的热效率的大小：1. T1=20o,T3=1000o,π=62. T1=15o,T3=600o,π=82>1理想简单燃气轮机循环的热效率只与增压比有关。
判断下列理想简单循环的比功的大小：1. T1=20o,T3=1000o,π=62. T1=20o,T3=600o,π=61>2分析论述题1.简要分析提高燃气轮机性能的措施。
2.试分析理想简单、理想回热和实际循环中，影响热效率和比功的因素。
3.试说明改善涡轮喷气发动机推进效率时，为什么不采用降低涡轮前温度以减小排气速度的方法？为什么涡扇发动机有较高的推进效率又同时有较高的热效率？4.试分析采用旋流器后，燃烧室内空气流的组织情况，描述燃烧室头部的工作状况。
关于燃气轮机发电技术分析
关于燃气轮机发电技术分析摘要：先进燃气轮机技术具有高效率、低排放、低噪音等一系列先进技术特点，是提供清洁、可靠、高质量发电及热电联供的最佳方式。
发展低能耗、环保的供电技术势在必行。
关键词：燃气轮机发电；优势；前景一、燃气轮机装置的工作过程燃气轮机是以连续流动的燃气为工质、将燃料的化学能转变为转子机械能的内燃式动力机械，是一种旋转式热力发动机。
燃气轮机装置主要由压气机、燃烧室、透平三大部件及控制系统、辅助设备组成。
压气机从外界大气环境吸入空气，并逐级压缩；压缩空气被送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧，产生高温燃气；然后燃气进入透平膨胀做功；透平排气可直接排到大气，对外界环境放热，也可通过换热设备放热以回收利用部分余热。
工质顺序经过吸气压缩、燃烧加热、膨胀做功以及排气放热四个工作过程完成一个热力循环，进行能量转换。
通常在燃气轮机中，压气机是由燃气透平来带动的，它是透平的负载，在简单循环中，透平的机械能有1/2到2/3左右用来带动压气机，其余的1/3左右的机械能用来驱动发电机。
二、燃气轮机发电技术优势分析1、发电效率高国际上对燃气轮机的发展有着较高的要求，我国虽在一定程度上获得了较好的成绩，但与国际上燃气轮机发电效率相比存在较大差距。
所以在未来发展过程中，要对温度加以控制，改善因温度控制不足而影响到发电效率。
2、环境污染小污染小、排放少是燃气轮机发电机组的一个重要标签。
燃气轮机发电机组使用的液体或气体燃料，液体或气体燃料较固体燃料而言燃烧比较充分，不存在灰渣排放，燃烧的时候产生的排出物为氮氧化物和碳氧化物两种，此时可以采取注水或者注汽的方式来处理，就可以将对应的排放量控制在合理的范围内，避免与国家的环保要求相互违背，因此，燃气轮机发电厂也被誉为“清洁电厂”。
目前，各个国家都在要求实施环境保护节能减排的措施，对污染较大技术落后的火力电厂要求停产，且新电厂在申报时，单机低于300MW、总装机低于1000MW的火力电厂不让上马，因为小型火力电厂技术落后，其产生的价值弊大于利。
燃气轮机与联合循环-姚秀平-课后题答案-第三单元
1.压气机在燃气轮机中的作用是什么？连续不断地从周围环境吸取空气并将其压缩后供给燃气轮机的燃烧室。
2.燃气轮机所使用的压气机有哪两种类型？它们各有什么特点？轴流式：流量大、效率高但级的增压能力低，多应用于大功率燃机。
离心式：级的增压能力高但流量小、效率低，多应用于中小功率燃机。
3.轴流式压气机由那两个组成部分？由转子、静子组成。
转子：动（工作）叶片、叶轮(转鼓)、主轴。
静子：静(导)叶、气缸4.何谓扭速？何谓理论功？理论功是否可全部转换为气体的压力能？扭速：气流经过叶栅内的流动发生了转折，气流转折所引起的相对速度圆周分量的变化 成为扭速。
理论功：基元级的动叶栅加给单位质量气体的机械功成为理论功或加功量。
不能。
理论功的一部分用于气流的动能升高，也有一部分用于气流压力升高，还有一部分在气流流动过程中因摩擦等因素而转换成了热量。
5.压气机级的理论功为什么会受到限制？u 的增加要受到材料许用应力的限制，u 过大时，叶片根部截面处的离心拉应力会超过叶片材料的许用应力。
的增大要受到叶栅气动性能的限制 ， 过大时，在叶栅中气流的转折角过大，叶栅表面上的气流边界层容易分离并形成漩涡，导致流动损失大幅度增加。
所以压气机级的理论功会受到限制。
6.压气机的压比特性曲线有哪些主要特点？（1）每一转速下，压比有一最大值（2）转速不变，流量降至一定值时→不稳定→喘振（3）转速不变，流量增至一定值后→压比急剧下降→阻塞（4）转速越高，特性线越陡（5）效率的流量特性与压比类同7.8.试绘图说明压气机级在转速一定、体积流量增大和减小时，速度三角形的变化情况转速一定时，级的扭速与体积流量之间有什么关系？随着体积流量的增大，扭速必然减小，理论功也相应减小u w ∆w u w C u =∆u w ∆u w ∆w u w C u=∆9.何谓压气机的通用特性曲线？如何绘制通用特性曲线？压气机的通用特性曲线：用压气机的定性准则数为自变量绘制出的压气机的压比特性线和效率特性线，这些特性曲线是通用的，不只适用于一定几何尺寸和一定进气条件的压气机。
燃气轮机复习题修订稿
燃气轮机复习题内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）电站燃气轮机课程复习思考题1. 词语解释：（1）循环效率：当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能q 转化成为机械功l c 的百分数。
ηη=ηηη⁄（2）装置效率（发电效率）: 当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能q 转化成为电功l s 的百分数。
ηηη=ηηη⁄（3）净效率（供电效率）: 当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能q 转化成为净功l e 的百分数。
ηηη=ηηη⁄（4）比功:进入燃气轮机压气机的1kg 的空气，在燃气轮机中完成一个循环后所能对外输出的机械功（或电功）l s （kJ/kg ）,或净功l e （kJ/kg ）.（5）压气机的压缩比: 压气机的出口总压p 2∗与进口总压p 1∗之比。
ε∗=p 2∗p 1∗⁄ （6）透平的膨胀比: 透平的进口总压p 3∗与出口总压p 4∗之比。
δ∗=p 3∗p 4∗⁄（7）压气机入口总压保持系数:压气机的入口总压p 1∗与当地大气压p a之比。
εy =p 1∗p a ⁄（8）燃烧室总压保持系数:燃烧室的出口总压p 3∗与入口总压p 2∗之比。
εr =p 3∗p 2∗⁄ （9）透平出口总压保持系数:当地大气压p a 与透平的排气总压p 4∗之比。
εt=p a p 4∗⁄（10）压气机的等熵压缩效率:对于1kg 同样初温度T 1∗的空气来说，为了压缩达到同样大小的压缩比ε∗，等熵压缩功l ys 与所需施加的实际压缩功l y 之比。
ηy ∗=l ys l y=h 2s ∗−h 1∗h 2∗−h 1∗ （11）透平的等熵膨胀效率:对于1kg 同样初温度T 3∗的燃气来说，为了实现同样的膨胀比，燃气对外输出的实际膨胀功l t 与等熵膨胀功l ts 之比。
ηt∗=l tl ts=h 3∗−h 4∗h 3∗−h 4s∗⁄（12）温度比:循环的最高温度与最低温度之比。
燃机相关练习题—简答题
1.什么是燃气轮机：燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。
2.燃气轮机的四大部件：压气机；燃烧室；透平；控制系统。
3.燃机循环（布雷登循环）包括哪几个过程？答：布雷登循环包括4个过程：(1)压气机中等熵压缩（或绝热压缩）过程；(2)燃烧室中定压加热过程；(3)透平中等熵膨胀（或绝热膨胀）过程；(4)大气中定压放热过程。
4.燃气轮机工作原理的实质是什么？答：空气经压气机压缩时，可以把外界施加的压缩轴功，全部转化为空气的烩增，使其能量水平提高，进而在燃烧室中燃烧，使燃料中的化学能释放出来，也转化为工质的焓增，进一步提高了高温高压燃气的能量水平。
当这种燃气在透平中膨胀时，焓值就会下降，并转化为膨胀轴功。
由于在透平中高温燃气的烩降要比在压气机中低温空气的烙增大，即燃气轮机的膨胀轴功大于空气的压缩轴功，这样才能确保燃气轮机对外界有净机械功量的输出。
5.燃气轮机将燃料的化学能转化为机械功的四个过程是什么？各在什么部件中完成的？答：燃气轮机将燃料的化学能转化为机械功的四个过程是: 压缩过程、燃烧加热、膨胀过程、放热过程。
压缩过程:在压气机中完成的。
燃烧加热过程:在燃烧室中完成的。
膨胀过程:在透平中完成的。
放热过程:在大气中自然完成的。
6.什么叫联合循环？联合循环有何优点?答：联合循环就是把在中低温区工作的蒸汽轮机的朗肯（Rankine）循环和在高温区工作的燃气轮机的布雷登（Brayton）循环的叠置，组成一个总能系统循环。
由于它有很高的燃气初温（1200℃～1500℃）和蒸汽作功后很低的终温（30～40℃），实现了热能的梯级利用，总的循环效率比单一循环高出很多。
7.什么是燃机温比，压比？答：温比是指循环最高温度t3*（燃气初温）与最低温度t1*之比值。
压气机出口的气体压力P2＊与进口的气体压力P1＊之比值，反映工质被压缩的程度。
第三和第四章习题答案
答：所以进口节流调节，实际上是改变了压缩机的性能曲线。这是一种比较简便而常用 的调节方法。另外，关小进口阀，会使压缩机性能曲线向小流量方向移动，减小极限喘振流 量，因而可使压缩机在更小的流量下稳定运行，这是进口节流的另一优点。但它还是有一定 的节流损失，同时工况变化后对压缩机级效率也有影响。 13. 离心压缩机的流量调节中改变转速、进口节流、进气预旋三种调节方法的经济性哪种最 好，哪种最差？ 答：图 3-27 表示了进口节流、进气预旋和改变转速三种调节方法的经济性对比。其中 以进口节流为比较基础，曲线 1 表示进气预旋比进口节流所节省的功率；曲线 2 表示改变转 速比进口节流所节省的功率。显然改变转速的经济性最佳。
5
CH4 90.12 46.04 190.65 16.04 2.1654
C 2H 6 5.32 48.80 305.5 30.07
C3H8 42.46 369.8
CO2 2.46 2.1 73.70 304.15 44.01 0.8148
44.09 1.5495
1.6471
(2)求混合气的分子量 µ 及各组分质量百分数 gi
0 0
求叶轮对单位质量气体所做的理论能头 H T 及叶片无限多的叶轮理论能头 H T ∞ ,并加以 比较. 解：
2 H T =u 2 (1 − ϕ2 r ctg β 2 A −
π
z
sin β 2 A )
u 2 = 274.6 u2 2 = 75391.54
H T =75391.54(1 − 0.233ctg 40o −
π
16
sin 40o ) × 0.6428)
ϕ 2 r = 0.233
=75391.54(1 − 0.233 ×1.1918 − = 75391.54 × 0.5961 = 44940.66 J/kg
汽轮机原理(热工机械)课后习题及答案(2020年7月整理).pdf
hn*
=
hb
=
ht* 2
m 0.5
带反动度的冲动级：具有一定反动度的冲动级，简称冲动级 m = 0.05 ~ 0.20 p1 p2 hn hb
复速级：只有一列喷嘴，后面有若干列动叶的级称为速度级，两列动叶的双列速度级
纯冲动级
反动级
复速级
喷嘴 动叶 喷嘴 动叶 喷嘴
动叶
压力 减小 不变 减小 减小 减小
= G ，实际流量与理论流量之比（P27）.不必判断喉口是否临界。如果蒸汽的进口状态已知，在亚临界压力的 Gcr
情况下，只是喷嘴出口压力的单值函数；而在临界压力和超临界压力的情况下，β=1，并不再随出口压力的变化而 变化。
4.蒸汽在渐缩喷嘴的斜切部分可以 达到超音速？蒸汽在喷嘴斜切部分膨胀时，为什么会产生汽流偏转？
不变
速度 增大 减小 增大 减小 增大 减-不变-减
3.级的反动度如何定义？如何根据反动度进行级的划分？
级的反动度表示蒸汽在动叶通道内膨胀程度大小的指标；蒸汽在动叶通道内的理想焓降与喷嘴滞止理想焓降和动叶
通道内的理想焓降之和的比值。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
2
用“护套装置”减少鼓风损失，在不安装喷嘴的弧段内将动叶进出口汽道用护套罩起来，则工作叶片仅对护套内的 少量蒸汽产生鼓风作用，减少了鼓风所消耗的功率。 在部分进汽的级中，动叶总是不断地由非进汽部分(没有安装喷嘴的非工作弧段)移入进汽部分(由喷嘴组成的工作 弧段)，然后移出进汽部分再到非进汽部分；每一次进出，在喷嘴弧段的进口端，从喷嘴射出的蒸汽在进入动叶栅 之前，首先必须将动叶汽道中被夹带着一道旋转的停滞汽体推出动叶栅，并使之加速，这就消耗了工作汽流的一部 分动能，引起损失。另外，由于高速旋转作用，在喷嘴弧段的出口端，动叶和静叶之间将产生漏汽，在喷嘴弧段的 进口端，一部分停滞蒸汽要被吸入到动叶通道。这两部分能量损失之和称为斥汽损失。 10.请说明漏汽损失产生的原因及控制措施？ 在理想状况下，我们认为蒸汽都全部通过喷嘴和动叶的通道，但实际情况中在级内存在着漏汽，由此而造成的损失 称为漏汽损失。 由于隔板和轮轴之间存在间隙，而隔板前后又存在着压差，必然会有一部分蒸汽从隔板前通过间隙泄漏到隔板与叶 轮之间的汽室内，这些漏汽不通过喷嘴，没有参与作功，成为一种能量损失。同时，这部分漏汽还可能通过喷嘴与 动叶焊有贴边的动叶之间的轴向间隙流入动叶，由于这些漏汽不是从喷嘴中以正确的方向进入动叶，不仅不能通过 动叶作功，而且会干扰主汽流，这就是隔板漏汽损失。 为了满足动叶热膨胀和转子与静子之间相对膨胀的要求，动叶顶部与静子之间存在着轴向间隙和径向间隙。对于带 反动度的冲动级，动叶前后又存在着压差，则从喷嘴流出的蒸汽就会有一些不进入动叶汽道，而是通过动叶与隔板、 动叶与汽缸的轴向和径向间隙泄漏至级后。这部分漏汽也没有参与作功，形成动叶顶部漏汽损失。 在轮盘上开设平衡孔，使隔板漏汽通过平衡孔流人级后，与从动叶流出的主汽流汇合后进人下一级，避免隔板漏汽 从动叶根部轴向间隙混入主汽流，从而减小隔板漏汽损失。 减小动叶顶部漏汽损失：严格控制动叶顶端和汽缸壁之间的距离。 （P133-137） （减少漏汽损失的措施：加装隔板汽封片，减少漏汽量；在动叶片根部安装径向汽封片；在设计时采用合适的反动 度，使叶片根部形成根部不吸不漏；在叶轮上开平衡孔，使隔板漏汽经平衡孔漏向级后，避免混入主流。） 11.请说明湿汽损失产生的原因，它对汽轮机的工作有何危害？减小该损失采用哪些措施？（P144） 多级汽轮机的最末几级往往处于湿蒸汽区。在核电站中，当采用中间液体介质加热蒸汽时，由于新蒸汽的过热度一 般都不大，因此在其汽轮机中有较多的级在湿蒸汽区工作。对于湿蒸汽级，它们的工作大体上说可分成干蒸汽的工 作和水分的工作两部分。由于水分的存在，干蒸汽的工作将受到一定的影响，这种影响主要表现为一种能量损失， 这就是湿汽损失。 湿汽损失的水分存在产生的另一后果是对动叶片材料的冲蚀。 湿汽损失的大小与蒸汽的湿度成正比为减小湿汽损失就必须设法降低蒸汽的湿度 减少湿气损失的方法：(1)减少湿蒸汽中的水分。可采用由捕水口、捕水室和疏水通道组成的级内捕水装置，利用 水珠受离心力的作用被抛向通流部分外缘的特性而设计的。 (2)采用具有吸水缝的空心喷嘴，这些吸水缝可以吸去喷嘴出汽边上的凝结水，从而防止水珠从喷嘴出汽边脱流出 去，危害动叶。 (3)提高动叶的抗冲蚀能力。可对末几级动叶采用耐冲蚀的材料，例如镍铬钢、不锈锰钢等，均有较好的抗冲蚀性 能。也可在动叶进汽边背面上部焊上硬度很高的合金片，形成保护盖�
燃气-蒸汽联合循环简介
燃气-蒸汽联合循环简介摘要：本文主要介绍燃气-蒸汽联合循环机组的工艺流程，特点，主要燃机厂家的燃机和联合循环机组型号，燃机电厂的分类和布置方式，联合循环机组的主要设备，主要建构筑物，造价及成本情况等。
关键词：燃气-蒸汽联合循环机组工艺流程本文从联合循环机组的工艺流程、特点、分类和布置方式、主要设备、主要建构筑物、造价及成本情况等方面介绍燃气-蒸汽联合循环的发展现状。
一工艺流程天然气在燃气轮机中直接燃烧做功，使燃气轮机带动发电机发电，尾气做功后经排汽管道直接排至大气，此时称为简单循环发电；若利用燃气轮机产生的高温尾气，通过余热锅炉，产生高温高压蒸汽后推动蒸汽轮机，带动发电机发电，此时称为联合循环发电。
目前，燃气轮机的制造技术得到迅速发展，燃气轮机的可用率及可靠性越来越高，应用燃气-蒸汽联合循环发电技术已经完全成熟。
二联合循环机组的特点1.有利于环境保护燃气轮机利用天然气发电，相对其他燃料发电，其燃烧后不会产生二氧化硫，不会增加空气中二氧化硫的浓度；氮氧化物的排放仅为燃煤的19.2%，二氧化碳的排放量为燃煤的42.1%，可以起到改善生态环境，保护环境的目的。
2.发电热效率高随着燃气轮机发电技术的成熟，目前联合循环发电热效率已达到55%，能大大节约燃料资源。
3.电厂占地面积小燃气轮机体积较小，辅助系统少，因而其占地面积小，可节约宝贵的土地资源。
4.系统简单，运行维护方便燃气-蒸汽联合循环电厂自动化程度高，操作及控制简单，能节约大量人力资源，提高工作效率，降低劳动力成本。
另外，设备简单，故障率较低，运行维护方便，维护费用较低。
5.节约用水由于燃气轮机不需要冷却水，只是余热锅炉需要淡水，蒸汽轮机需要冷却水，其需水量大大降低，比较适合缺水地区发电。
6.工期短由于燃气轮机设备简单，且多为组装式，因而建设工期短，比传统燃煤（油）电厂可节省工期一年。
三燃机和联合循环机组型号目前国际范围内主要的燃机厂家有：美国GE，日本三菱，德国SIEMENS，法国ALSTOM等，目前大多的国外燃机厂家已经将制造技术分别转让给国内三大动力集团，关键部件在国内的合资厂生产：美国GE与哈尔滨电力集团，日本三菱与东方电力集团，德国SIEMENS与上海电气集团均以转让制造技术的方式进行合作。
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1.压气机在燃气轮机中的作用是什么？连续不断地从周围环境吸取空气并将其压缩后供给燃气轮机的燃烧室。
2.燃气轮机所使用的压气机有哪两种类型？它们各有什么特点？轴流式：流量大、效率高但级的增压能力低，多应用于大功率燃机。
离心式：级的增压能力高但流量小、效率低，多应用于中小功率燃机。
3.轴流式压气机由那两个组成部分？由转子、静子组成。
转子：动（工作）叶片、叶轮(转鼓)、主轴。
静子：静(导)叶、气缸4.何谓扭速？何谓理论功？理论功是否可全部转换为气体的压力能？扭速：气流经过叶栅内的流动发生了转折，气流转折所引起的相对速度圆周分量的变化 成为扭速。
理论功：基元级的动叶栅加给单位质量气体的机械功成为理论功或加功量。
不能。
理论功的一部分用于气流的动能升高，也有一部分用于气流压力升高，还有一部分在气流流动过程中因摩擦等因素而转换成了热量。
5.压气机级的理论功为什么会受到限制？u 的增加要受到材料许用应力的限制，u 过大时，叶片根部截面处的离心拉应力会超过叶片材料的许用应力。
的增大要受到叶栅气动性能的限制 ， 过大时，在叶栅中气流的转折角过大，叶栅表面上的气流边界层容易分离并形成漩涡，导致流动损失大幅度增加。
所以压气机级的理论功会受到限制。
6.压气机的压比特性曲线有哪些主要特点？（1）每一转速下，压比有一最大值（2）转速不变，流量降至一定值时→不稳定→喘振（3）转速不变，流量增至一定值后→压比急剧下降→阻塞（4）转速越高，特性线越陡（5）效率的流量特性与压比类同7.8.试绘图说明压气机级在转速一定、体积流量增大和减小时，速度三角形的变化情况转速一定时，级的扭速与体积流量之间有什么关系？随着体积流量的增大，扭速必然减小，理论功也相应减小u w ∆w u w C u =∆u w ∆u w ∆w u w C u=∆9.何谓压气机的通用特性曲线？如何绘制通用特性曲线？压气机的通用特性曲线：用压气机的定性准则数为自变量绘制出的压气机的压比特性线和效率特性线，这些特性曲线是通用的，不只适用于一定几何尺寸和一定进气条件的压气机。
折合流量 折合转速 绘制的曲线。
（任意两个与 和 成比例并且相互独立的无因此参数都可以代替其成为定性准则数作为自变量绘制通用特性曲线）10.试绘图说明压气机级在转速一定、体积流量增大和减小时，叶栅内部的气体流动情况各发生什么样的变化？叠加效应 ∏π↓↓11.何谓失速？失速与边界层分离有什么联系和区别？在一定的转速下，当压气机的流量减小到一定程度时，其中某一级叶栅中叶背上的边界层就会急剧增厚，导致气流在此处分离，当分离区占据大部分流道时，就会引起流动损失急剧增大，这种现象称为失速。
边界层分离又称为流动分离，是指原来紧贴壁面流动的边界层脱离壁面的现象。
当流体流过物体的时候，由于流体本身的粘性，靠近物体表面的流体的速度为零。
12.试绘图说明动叶栅中的局部失速区为什么会旋转？13.多级压气机的失速位置具有哪些特点？轴流式的失速开始一般先发生在某一级叶栅的若干个局部区域，这可能是由于气流不均 匀及叶片加工安装误差等引起的。
14.何谓喘振？喘振与失速之间有哪些联系与区别？喘振是在压气机与其管网组成的系统中出现的一种周期性的气流振荡现象。
压气机的喘振是内外因共同作用的结果，内因是压气机本身失速，外因是压气机下游一()21*1*1d p T q m *11T nd 111a c Ma c =111a c Ma c =↓↑⇒↑⇒I I πv m q q ↑↑⇒II v m q q ↑↓⇒II I v q π般有容积较大的管网部件。
失速是喘振的必要条件，但失速是否会导致喘振则与压气机下游部件的容积有关。
在高转速和高压比的压气机中，失速引起喘振是很普遍的区别：（1）失速是压气机本身的启动稳定性问题，而喘振是压气机与其管网组成的整个系统的稳定性问题。
（2）失速时，气体流量沿叶栅周向的分布是脉动的，但压气机的总流量不随时间变化。
而喘振时压气机的总流量时增时减，随时都在变化。
（3）失速时，不同位置的叶栅轮流受到气流脉动的作用，喘振时，叶栅周向的叶片同时受到气流脉动的作用。
15.防止压气机喘振的主要措施有哪些？各有什么优缺点？常采用的防喘振的措施有：中间放气、旋转导叶和分轴压气机。
中间放气简单易行经济性差；旋转导叶经济性好操纵机构及系统复杂，重量也增加；压气机分轴可以相对容易地达到防喘要求，但需要采用复杂的同心套轴结构16.燃烧室的作用是什么？燃烧室的作用是利用压气机送来的一部分高压空气使燃料燃烧，并将燃烧产物与其余的高压空气混合，形成均匀一致的高温高压燃气后送往透平。
17.燃烧室一般有哪些基本部件？燃烧室基本部件有：外壳、火焰筒、燃料喷嘴、点火器、过渡段等。
18.保证燃气轮机在各种条件下都能正常、高效地工作，燃烧室至少应满足哪些要求？18. 为各工况下稳定燃烧不熄火，无燃烧脉动；燃烧完全；流动损失小；出口气流温度场要均匀；燃烧热强度高，尺寸小，重量轻；具有较长的使用寿命，便用调试、检修和维护；点火性能好；排气中的污染物含量少。
19.何谓过量空气系数？燃气轮机燃烧室的过量空气系数一般在什么范围内变化？过量空气系数是实际空气量与理论上需要的空气量之比，一般比1略大一些。
20.现有燃气轮机燃烧室主要采取了哪些原则和手段来组织燃烧？21.燃烧室有哪几种类型，他们各有什么优缺点？燃烧室有：圆筒形、分管形、环形和环管形等四种。
分管形：尺寸小、便于系列化、便于解体检修、便于做全尺寸实验、燃烧过程易组织、燃烧效率高且稳定等优点，同时也具有空间利用差、流动损失大、压损率高等缺点。
圆筒形：结构简单、布置灵活，易于与压气机和透平配装，拆装方便，燃烧效率高且稳定，流动损失较小，压损率较低等优点；体积大而笨重，困难以做全尺寸实验使设计调剂困难。
环形：体积小，重量轻，特别适合与轴流式压气机和透平匹配，流动损失小，压损率低；燃烧过程难组织，出口温度场受进口气流流场的影响大而不易做到均匀化，困难以做全尺寸实验使设计调剂困难，解体维修非常困难。
环管形：优缺点大体上介于分管形和环形之间。
火焰尺寸小，便于系列化，便于解体检修，便于做全尺寸实验，燃烧过程易组织，燃烧效率高且稳定；流动损失稍大一些。
22.火焰管及过渡段的冷却方式有哪几种？三种冷却方式：气膜冷却、对流冷却和冲击冷却。
23.何谓扩散燃烧？扩散燃烧有哪些特点？为降低其氮氧化物的排放，通常可采取哪些措施？扩散燃烧：燃料和空气分别进入燃烧区，然后逐渐混合，在过量空气系数αf≈1的区域内燃烧。
燃料和空气是相互隔开的，然后在分子扩散和湍流扩散的联合作用下，迅速相互掺混，在离开管口一定距离处形成一个燃料空气混合物薄层并在该薄层内发生燃烧。
特点：火焰面处的αf ≈1，温度差不多为与αf ≈1相对应的理论燃烧温度；燃烧速度取决于分子扩散和湍流扩散的速度，而不取决于化学反应速度。
优点是燃烧稳定，不易熄火，不会回火。
缺点是燃烧区温度高，所以NOx 的生成率高。
为了降低NOx 的排放浓度，常采取以下两种措施：a 、向燃烧区注水或注水蒸气，以强制性的降低火焰温度；b 、在下游余热锅炉中布设翠花反应器，采用向烟气中喷氨水的方法将已生成的NOx 还原为N224.何谓预混燃烧？何谓均相贫预混燃烧？贫预混燃烧有哪些特点？预混燃烧：让燃料与空气混合成均匀的可燃气体后，再引入燃烧区的燃烧方式。
αf>1的称为均相贫预混燃烧。
优点是可通过控制掺混比使燃烧温度低于理论燃烧温度，也低于或略高于热力NOx 生成的起始温度，从而可降低NOx 的生成量。
缺点是因可燃气体的燃料浓度低，所以燃烧温度低，低负荷时很容易熄火，另外，还可能造成CO 排放量增大。
25.何谓DLN 燃烧室？干式低NOx 燃烧室。
26.透平在燃气轮机中的作用是什么？透平是将来自燃烧室的燃气中的热能转化为机械功，带动压气机并向外界输出净功。
27.燃气轮机所使用的透平有哪两种类型，它们各有什么特点？透平有轴流式和向心式两种。
轴流式流量大效率高，级的作功能力小；向心式级的做功能力大流量小效率低。
28.透平有哪两个组成部分？（以转轴为主体的）转子，转子上装有（沿周向按照一定间隔排列的）动叶片；（以机壳及装在机壳上的各静止部件为主体的）静子，静子（上装有沿周向按照一定间隔排列的）静叶片。
29.相对于汽轮机，透平有哪些主要特点？气缸壁薄；级数少；转子和叶片均需用压缩空气或者用水、水蒸气进行冷却；没有调节级；其效率变化对燃气轮机装置效率变化的影响更加显著。
30.燃气轮机初温的定义有哪三种，通常提到的是哪一种？燃烧室出口，亦第一级静叶流道入口处的平均滞止温度 第一级动叶入口流道入口处的平均滞止温度 进入透平各股气体平均 31.透平级的做工能力为什么会受到限制？提高级的做功能力，需提高圆周线速度u ，但其速度的提高是有限制的，过大时，叶片根部截面处的离心拉应力会超过叶片材料的许用应力。
32.初压、初温和膨胀比一定时，透平的流量与转速之间存在着什么样的关系？ *AT *B T *C T 22221221q c c vdp w p p t ∆--+-=⎰2222112212q c c p p ∆--+-=ρw w p p q 2212121222-=--ρ∆转速越高，流量越大，但当转速高到一定值，流量反随其增加而减少。
33.透平冷却系统的设计一般应遵循哪些原则？透平不同部位所用的冷却空气要从压气机的不同部位引过来；冷却空气的流量要合适，分配要合理；冷却空气要能够保持清洁。
34.试说明，为什么燃气轮机装置可以采用较高的工作温度而汽轮机装置不可以？35.与开环空气冷却相比，闭环蒸汽冷却有哪些主要优缺点？优点：1）比热容大、传热好→冷却效率高2）不掺混→不降温、无扰动3）空气需求量小→燃气流量大4）热能可由底循环回收缺点：1）不大适于单循环2）复杂，可靠性待验证。