汽轮机设备运行（中级工）

章节练习及答案

第一篇

汽轮机运行

第一章 汽轮机的工作原理 一、名词解释 1、冲动力

答：由力学可知，当一运动物体在碰到另一物体时，就会受到阻碍而改变其速度和方向，同时给阻碍它运动的物体一作用力，通常称这个作用力为冲动力。 2、轮周功率

答：周向力Fu在动叶片上每秒钟所作的功，它等于周向力Fu与圆周速度之积。 Pu＝Fuｕ 3、汽耗率

答：汽轮发电机每发1kw.h电所消耗的蒸汽量，称为汽耗率d，单位为kg／（kw.h）。 4、最佳速比

答：圆周速度u与出口汽流速度c1之比称作速比，用符号x1表示。人们把轮周效率最高的速比称作最佳速比（x1）op 。 x1＝u／c1 。 二、填空题

1、汽轮机是一种 以具有一定温度和压力的水蒸汽 为工质，将 热能 转换为 机械能 的回转式原动机。

2、反动力是由原来 静止 或 运动速度 较小的物体，在 离开 或 通过 另一物体时，骤然获得一个较大的速度增加而产生的。 3、汽轮机按工作原理可分为 冲动式 汽轮机、 反动式 汽轮机和 冲动反动联合式 汽轮机。 4、型号“N300-16.7／537／537-3型”中，N表示 凝汽式 ，额定功率为 300M ， 主蒸汽压力 为16.7mpa，主 、再热蒸汽 温度为537℃，3表示 第三次改型设计 。

5、对于具有反动度的冲动式叶片，不仅受蒸汽的 冲动力 作用，而且受蒸汽的 在动叶片内膨胀加速所产生的反动力 作用。

6、多级汽轮机由若干个 级 ，按 压力 高低顺序 依次排列 组成。

7、蒸汽作用在动叶片的轴向力，由 叶片反动度 引起叶片前后 产生压力差 产生的轴向力和蒸汽对动叶片作用力 轴向分力 两部分组成。 8、汽轮机损失分为 外部 损失和 内部 损失两种。

9、汽轮机级内损失包括 叶高损失 、 扇形损失 、 叶栅损失 、 余速损失 、 叶轮摩擦损失 、 撞击损失 、部分进汽损失 湿汽损失 及 漏汽损失 。 10、汽轮机的外部损失包括 机械损失 和 外部漏汽损失 两种。 11、汽轮机变工况时，如果级的焓降增加，则反动度 减少 。 12、供热式汽轮机有 背压式 和 调整抽汽 凝汽式汽轮机两类。

13、汽轮发电机组每小时所耗用的蒸汽量叫 汽耗量 。其单位是 kg／h 。

14、汽轮机喷嘴出口的实际速度与 理想 速度之比称为速度系数。它表示喷嘴中蒸汽 能量损失的大小。

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15、进入汽轮机做功后的蒸汽，以高于大气压力排出，供给 采暖 或 工业热用户 使用的汽

轮机称为 背压式 汽轮机。 三、选择题

1、汽轮机内蒸汽流动的总体方向大致平行于转轴的汽轮机称为 （1） 。

（1） 轴流式汽轮机；（2）辐流式汽轮机；（3）周流式汽轮机； 2、相同参数相同功率的汽轮机反动式机比冲动式机级数 （1） 。

（1） 多；（2）少；（3）不一定；

3、汽轮机变工况时，各中间级的压力比基本不变，因而中间级焓降 （3） 。

（1） 增加；（2）减少；（3）基本不变；

4、相同叶轮直径的反动级与冲动级保持最高效率时的做功能力比为 （3） 。

（1） 2：1；（2）1：1；（3）1：2；

5、纯冲动级动叶入口压力为p1，出口压力为p2，则p1和p2有 （2） 的关系。

（1） p1 ﹤ p2 ；（2）p1 ＝ p2 ；（3）p1 ﹥ p2 ；

6、多级汽轮机的采用，产生了一些附加损失，这时多级汽轮机的效率与单级汽轮机的效率相比 （3） 。 （1） 降低；（2）不一定；（3）仍可以提高；

7、汽轮机变工况时，级的焓降如果增加 ，则级的反动度 （2） 。

（1） 增加；（2）减小；（3）不变；

8、汽轮机变工况时，级的反动度增加，则轴向推力 （1） 。

（1） 增大；（2）减小；（3）不变；

9、供热式汽轮机和纯凝汽式汽轮机相比，汽耗率 （1） ，热效率提高。

（1） 增加；（2）减少；（3）不变； 10、端部轴封漏汽损失属于 （2） 损失。

（1） 内部；（2）外部； 四、问答题

1、简述多级汽轮机轴向推力的产生原因 答：蒸汽在汽轮机级内流动时，除了在动叶栅上产生推动叶轮旋转作功的圆周力外，还产生与轴线平行的轴向推力，其方向与汽流在汽轮机内的流动方向相同。一个级的轴向推力通常包括蒸汽作用在动叶栅上的轴向力、叶轮轮面上的轴向力和汽封凸肩上的轴向力三部分。多级汽轮机是由若干个单级迭加而成的，因此，多级汽轮机的轴向推力就等于各级轴向推力之和。 2、简述多级汽轮机的工作过程

答：具有一定压力p0、温度t0的新蒸汽经调速汽门时产生节流损失，压力由p0降至p0′，然后进入汽轮机第一级的喷嘴，在喷嘴中膨胀加速，压力降低，速度增加，其热能转变为动能，然后进入动叶，改变汽流方向，对叶片产生冲击力，同时在动叶栅中，蒸汽继续膨胀（带反动度的冲动级和反动级），压力下降，流速增加，对叶片产生反动力作用，在这两个力的作用下，叶片带动叶轮旋转，蒸汽的热能在该级中大部

分转变为机械能，蒸汽流出后，压力变为p2 ，作为下一级的进汽。蒸汽在后面各级，重复上述过程，膨胀做功，直至最后一级动叶出口的蒸汽压力降至pc（凝汽器排汽压力）为止，并在此压力下凝结成凝结水，汽轮机各级功率之和就是多级汽轮机的总功率。

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3、何为重热现象？

答：多级汽轮机中，前面级的损失可以使后面级的理想焓降增大，这种现象叫做重热现象。 （由于汽轮机级内损失转变成热能并为蒸汽所吸收，使多级汽轮机各级理想焓降之和大于汽轮机的理想焓降，这种现象称为多级汽轮机的重热现象。） 4、余速利用的条件有哪些？

答：能否利用上级余速，取决于下列条件是否满足：

（1） 两个相邻级的平均直径接近相等，蒸汽沿两级通流部分流动时，没有突然的方向变

化；

（2） 相邻两级都是全周进汽； （3） 两级之间蒸汽流量没有变化。

对于多级汽轮机来讲，其末级、调节级和各抽汽口前一级的余速不能被利用。 5、汽轮发电机组经济指标有哪些？ 答：汽轮发电机组的经济指标有：

（1） 汽耗率和汽耗量：汽轮发电机组每发1kw.h电所消耗的蒸汽量，称为汽耗率d ，单

位为kg／（kw.h）。每小时消耗的蒸汽量称为汽耗量D，单位为kg／h 。 3600pel D 3600

即： D＝ 3600q m＝ ————— d＝—— ＝——————— ΔHtηr iηmηg pel ΔHtηr iηmηg （2） 热耗率和热耗量：汽轮发电机组每发1kw.h电所耗热量，称为热耗率q单位为KJ／

（KW.h）。汽轮发电机组的热耗量Q等于汽耗量乘以进入汽轮机前的新蒸汽焓h0与进入锅炉的给水焓hfw之差。

即： Q＝D（h0－hfw） q＝d（h0－hfw）

还包括：循环水泵耗电率、高压加热器投入率、凝汽器端差、凝结水过冷度、汽轮机

热效率等。

汽耗特性：是指汽轮发电机组汽耗量与电负荷之间的关系。汽轮发电机组的汽耗特性

可以通过汽轮机变工况计算或在机组热力试验的基础上求得。凝汽式汽轮机组的汽耗特性随其调节方式不同而异。

热耗特性：是指汽轮发电机组的热耗量与负荷之间的关系。热耗特性可由汽耗特性和

给水温度随负荷而变化的关系求得。 6、汽轮机有哪些损失？ 答：汽轮机损失分为外部损失和内部损失两种对蒸汽的热力过程和状态不发生影响的损失叫外部损失，它包括机械损失和外部漏汽损失；对蒸汽的热力过程和状态发生影响的损失叫内部损失，它包括进汽机构的节流损失、排汽管压力损失和级内损失三种。 7、变工况时多级汽轮机各级焓降如何变化？

答：在变工况时通常将多级汽轮机的级分成调节级、中间级、和末几级三部分来考虑。 对于中间各级，流量变化与其压力变化成正比关系。即：

qm1 p01 pz1 Δht1 T01 ——— ＝ ——— ＝ ——— 由热力学公式推导得出—— ＝——

qm0 p0 pz Δht T0 由于大多数情况下，级前后绝对温度变化不大，即 T01／T0 ≈1 ，则Δht1 ／Δht ≈1 。也就是说，凝汽式汽轮机中间级变工况时 其焓降近似不变。

对于调节级和末几级来说，因调节级前压力为新蒸汽压力，其压力近似不变，级后压力为调节级汽室压力，流量增加时调节级汽室压力升高，因而调节级焓降减小。末几级级后压力为排汽压力，近似不变，级前压力即为中间级组后压力，它随流量增加而升高，因而末几

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级焓降增加。反之，流量减小时，调节级焓降增加，末几级焓降减小。（因此，汽轮机变工况时，流量增加，末几级焓降增加，容易出现过负荷；流量减小时，调节级焓降增加，容易出现过负荷。）

8、供热式汽轮机有哪些特点？

答：与纯凝汽式汽轮机相比具有如下特点： （1） 热效率高 （2） 主蒸汽流量大 （3） 调节保安系统复杂 （4） 轴向推力变化复杂 （5） 低压缸流量小

（6） 对辅助设备性能要求高

9、简述一次调整抽汽式汽轮机的工作过程 答：从锅炉来的蒸汽在汽轮机高压部分膨胀做功后，分成两部分，一部分供给热用户，另一部分在汽轮机中低压部分继续膨胀做功后排入凝汽器，汽轮机工况变化时，用调节汽门1和调节阀2调节和维持汽轮机输出的电负荷和热负荷，同时满足电网和热用户的要求。 10、什么是反动度？级按反动度划分为哪几种类型？

答：蒸汽在动叶中的理想焓降于整个级的滞止理想焓降之比。 根据级的反动度ρm的大小，可把级分为以下三种类型：

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（1） 纯冲动级：反动度ρm＝0的级称为纯冲动级。即：p1＝p2 ，Δhb＝0，Δhn＝Δht。

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（2） 反动级：通常把反动度ρm≈0.5的级叫反动级。即：Δhb＝Δhn＝0.5Δht，p1﹥p2。 （3） 带反动度的冲动级：这种级介于纯冲动级和反动级之间，其反动度0﹤ρm﹤0.5，一

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般取ρm＝0.05～0.2。即：Δhn﹥Δhb ，p1﹥p2 。

11、简述动叶中蒸汽的做功原理 答：蒸汽流经动叶时对动叶产生冲动力，推动叶轮旋转做功，将蒸汽动能转变成转子旋转的机械能。对于反动度不为零的级来说，蒸汽在动叶中也发生膨胀，使动叶出口蒸汽速度增加，对动叶产生反动力，推动叶轮旋转做功，将蒸汽热能变成机械能。即：对于反动度为零的级来说，蒸汽对动叶依靠冲动作用原理工作。而对于反动度不为零的级来说，蒸汽对动叶依靠冲动作用原理＋反动作用原理来做功。

12、简述多级汽轮机的特点 答：（一）、多级汽轮机的优点

与单级汽轮机相比，多级汽轮机主要有下列优点：

（1） 由于级数多，每一级焓降小，可以使每级均工作在最佳速比范围内。 （2） 前一级余速可被下一级利用。

（3） 多级汽轮机前面级的损失，会引起级后蒸汽焓值的升高，使各级理想焓降之和大于

总的理想焓降。

（4） 多级汽轮机可以设计成回热式和中间再热式，从而提高循环热效率。

（5） 多级汽轮机参数高，功率大，在提高经济性的同时，降低了单位千瓦容量的制造和

运行费用。

（二）、多级汽轮机的缺点

（1） 多级汽轮机结构复杂，零部件多，机组尺寸大，重量重，总造价高。

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