汽轮机试题

1. 近代汽轮机的发展有哪些方面？

回答要点：a).增加单机功率，降低单位功率投资成本，提高机组的热经济性和加快电站建设速度。

b).提高蒸汽参数，提高热效率，增加单机功率。

c).提高效率，利用再热、联合循环、热电联产、提高缸效率等方法，提高机组热效率，同时还起到减排的效果。

d).提高机组的运行水平，增设和改善了保护、报警、状态检测、调节控制系统，提高了机组运行、维护和检修水平，增强了机组运行的可靠性，并保证了规定的设备使用寿命。

2. 什么是冲动式汽轮机?什么是反动式汽轮机?

回答要点：冲动式汽轮机指的是蒸汽只在喷嘴叶栅中进行膨胀做功，而在动叶栅中只改变流动方向不膨胀做功者。反动式汽轮机指的是蒸汽不仅在喷嘴叶栅中膨胀，而且在动叶栅中也进行膨胀的汽轮机。

3. 什么是冲动原理和反动原理？在什么情况下，动叶栅受反击力作用？

回答要点：冲动原理：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。反动原理：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动方向相反的作用力，称为反击力，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，则反击力越大，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一定的压差时，动叶栅受反击力作用。

4. 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？

回答要点：蒸汽在汽轮机内的有效焓降与其在汽轮机内的理想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理想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φ和ψ，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绝对速度。余速损失和余速损失系数最小时，级具有最高的轮周效率。

5. 什么是多级汽轮机的重热现象？由于多级汽轮机内存在重热现象，可以从损失中回收一部分可用能量，是否可以说重热系数愈大愈好？

回答要点：蒸汽在多级汽轮机内进行能量转换时，所有的内部损失都因为摩擦而转变为热量，在绝热条件下被蒸汽吸收，使各级的排汽焓和排汽温度相应增加，下一级的热力过程线向右偏移。此时在下一级的前后蒸汽压力不变的条件下，其级内蒸汽的理想焓降相应增加，这种现象称重热现象。

重热是多级汽轮机所特有的现象。重热现象实质上是从损失中回收部分能量，而在后面各级内继续进行能量转换，故其可以提高多级汽轮机的效率。因汽轮机内部损失愈大、级数愈多，重热系数愈大，故不能说重热系数愈大愈好。

6. 汽轮机本体动、静部分分别是由哪些零部件组成的?

回答要点：(1) 转动部分:由主轴、叶轮、动叶栅、联轴器及其它装在轴上的零件组成；

(2) 固定部分:由汽缸、喷嘴隔板、隔板套、汽封、静叶片、滑销系统、轴承和支座等组成；

7. 大型汽轮机低压缸为什么要采用双层缸结构？

回答要点：大型汽轮机由于承受的压差和温度越来越大，如果还用单层缸来承受这些压差和温度，会导致壁厚增大，热应力增加，使用的金属材料要升级，同时寿命和可靠性降低。减小每层缸所承受的压差和温差，减小压差可以减小壁厚，加上温差减小，可以减少热应力，以及减少贵重耐热金属的用量。

8. 汽轮机级内可能存在哪些损失？

回答要点：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。

9. 什么叫汽耗率？什么叫热耗率？这两项经济指标对评价机组的经济性有何不同？

回答要点：每度电的汽耗量叫汽耗率，每度电的热耗量叫热耗率。前者可以衡量相同热力参数的汽轮机的经济性的高低，后者可以衡量各类不同参数的汽轮机的经济性的高低。

10. 什么是弗留格尔公式？弗留盖尔公式应用的条件有哪些？

回答要点：对凝汽式汽轮机来说，弗留格尔公式就是表明各级(末一、二级除外)级前压力与流量成正比。弗留盖尔公式的应用条件是：要求级组内的级数较多；各级流量相等；变工况时各级通流面积不变；如果级组中某一级后有抽汽，只要抽汽量随进汽量的变化而按比例变化，各级蒸汽流量按比例变化的条件下，弗留盖尔公式仍然成立。

11. 弗留格尔公式在汽轮机运行监视中的作用？

回答要点：根据监视段压力推算出不同流量(功率)时各级的压差、比焓降、功率、流量、效率、零部件受力和推测判断汽轮机通流部分损坏、腐蚀和结垢。

12. 渐缩喷嘴和缩放喷嘴的变工况特性有何差别？

回答要点：缩放喷嘴与渐缩喷嘴的本质区别，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，而在最小截面处理想速度等于音速。缩放喷嘴的变工况与渐缩喷嘴的差别是：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部分将产生冲波，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。

13. 说明汽轮机轴封系统的作用？轴封系统的“自密封”是什么意思？

回答要点：轴封是保障汽轮机高压侧的蒸汽不会向外冒出，造成漏汽损失以及轴承油进水，低压侧，外界的空气不会漏入汽轮机，造成真空恶化和轴的冷却。轴封系统的“自密封”的意思是在正常负荷下运行，高压轴封的漏汽可以供给轴封供汽母管，供给低压轴封作为密封汽所用，不需从外界汽源供汽。

14. 简述汽轮机盘车装置的作用及设置位置。

回答要点：汽轮机盘车装置为启动前或停机后使汽轮机转子连续转动的机构，以避免转子受热不均引起热弯曲变形，启动前盘车检查和判断机内动静部分间是否有摩擦，减少汽轮机的启动力矩，盘车装置通常布置在汽轮机低压转子与发电机转子联轴器处的轴承座旁。

15. 汽轮机的支承方式有哪几种，各有什么特点？

回答要点：一般高压、中压缸采用猫爪支撑方式，猫爪搭在轴承座上，轴承座再通过滑销系统在基础台板上面滑动。低压缸由于质量和体积较大而采用撑脚支撑的方式，直接支承在基础台板上。猫爪支撑一般采用上猫爪中分面支承和下猫爪中分面支承，可以保证转子和静止部分膨胀的时候还能正确对中，不会导致动静碰摩。而撑脚则是非中分面，膨胀大的时候不能保证正确对中，因此，排汽缸的温度升高得太多的话，汽轮机保护装置有喷水降温和停机等保护动作。

16. 汽轮机的轴承有几种?他们是什么形式的轴承？各有什么作用?

回答要点：汽轮机的轴承就其作用可分为两类，即支承轴承和推力轴承。他们都是油膜润滑的滑动轴承。支承轴承即径向轴承，它的作用是支持转子重量的轴承，同时还确定了转子的径向位置，保证转子和静子部分同心，使各转子的中心线一致，并承受转子振动的冲击力，同时通过润滑，使转子工作时轴承上产生的磨擦损失为最小。

推力轴承的作用是承受汽轮发电机转子的轴向推力和限定转子在汽缸中的轴向位置。

17. 电厂凝汽设备的任务是什么？

回答要点：(1)在汽轮机排汽口造成高真空，使蒸汽在汽轮机中膨胀到最低压力，增大蒸汽在汽轮机中的可用焓降，提高汽轮机的循环热效率；

(2)将汽轮机的排汽凝结成水，重新送回锅炉进行循环；

(3)汇集各种疏水，减少汽水损失。

(4)某些机组的凝汽器还承担真空除氧的任务。

18. 说明电厂凝汽系统中各设备的作用是什么？

回答要点：凝汽设备有凝汽器、抽气器、循环水泵和凝结水泵组成。它们的作用分别为：

（1）凝汽器：将汽轮机排汽凝结成水；

（2）抽气器：抽出漏入凝汽器的不凝结气体；

（3）循环水泵：使冷却水流经凝汽器，将蒸汽的凝结潜热带走；

（4）凝结水泵：将凝结水从凝汽器中排出。

19. 何谓凝结水的过冷却?有何危害?

回答要点：所谓凝结水的过冷却就是凝结水温度，低于汽轮机排汽的饱和温度由于凝结水的过冷却必须增加锅炉的燃料消耗，使发电厂的热经济性降低，此外，过冷却还会使凝结水中的含氧量增加，加剧了热力设备和管道的腐蚀，降低了运行的安全性。

20. 凝汽器的真空越高越好吗？为什么？

回答要点：凝汽器在最佳真空时，机组经济性最好，当超过最佳真空时，随真空提高机组经济性下降。当凝汽器达到极限真空的时候，机组功率达到最大值，继续提高真空会导致功率降低甚至设备损坏。而且真空的提高应该受到末级湿度的限制，否则会造成末级水蚀严重。

21. 引起机组真空下降的因素有那些？

回答要点：引起机组真空下降的因素主要有：①凝汽器管束内表面脏污，传热热阻增加，使传热端差增大；②真空系统不严密，漏入空气量过大，或抽空气设备运行不良，使凝汽器汽侧积存过量空气，影响凝汽器内的传热，传热端差和过冷度增大；③循环水泵故障或凝汽器铜管被堵塞，或循环水系统阀门未处于全开状态，而导致通过凝汽器的循环水量减少，使循环水温的升高值增大；④凝汽器水位过高，淹没了下层管束，冷却面积减小。

22. 汽轮机为什么会产生轴向推力，正常运行中的轴向推力怎样变化？

回答要点：汽轮机每一级叶片都有大小不等的压降，在动叶片前后也产生压差，因此形成汽轮机的轴向推力。还有隔板汽封间隙中的漏气也使叶轮前后产生差压，形成与蒸汽流向相同的轴向推力。另外蒸汽进入汽轮机膨胀做工，除了产生圆周力推动转子旋转外，还将使转子产生与蒸汽流向相反的轴向推力。冲动式汽轮机采用在高压轴封两端建立反向的差压的措施平衡轴向推力。 运行中影响轴向推力的因素很多，基本上轴向推力的大小与蒸汽流量的大小成正比。

23. 汽轮机为什么会产生轴向推力？如何平衡？

回答要点：汽流流出动叶的时候会对动叶产生一个轴向的分力，同时由于级内的反动度，动叶两侧存在压差，压差推力组成轴向推力的另外一个重要部分。

减小作用在推力轴承上轴向推力的方法有：设计时，在冲动级叶轮上开平衡孔，减小叶轮两侧的压力差；也可在转子上设置平衡盘，利用其两侧的压力差产生的反向推力平衡一部分轴向推力；对于中间再热式多缸汽轮机，常将其高、中压缸和分流的低压缸分别反向布置，使它们的轴向推力方向相反，相互平衡一部分轴向推力。在运行中必要时可采用降负荷的办法，减小作用在推力轴承上的轴向推力。

24. 凝结水过冷度过大有什么危害?

回答要点：凝结水过冷度过大，会使凝结水中的含氧量增加，不利安全运行。另外，凝结水过冷却时，凝结水身的热额外地被冷却水带走一部分，这使凝结水回热 加热时，又额外地多消耗一些汽轮机抽汽，降低了电厂的热经济性。一般高压汽轮机凝结水过冷度要求在2℃以下。

25. 何谓凝汽器端差?其大小说明什么?

回答要点：在凝汽器中，汽轮机的排汽与冷却水出口温度之间具有一定的差值，这个差值就称为凝汽器端差。即: 凝汽器端差==汽轮机排汽温度-冷却水出口温度.

运行中，在机组负荷不变的情况下，如果端差增大，说明凝汽器脏污。铜管结垢，影响传热；凝汽器内漏入空气，铜管堵塞，冷却水不足等，也使端差增大。冷却面积大，铜管清洁，则端差小。

26. 凝汽器真空下降有哪些危害？

回答要点：(1)使排汽压力升高，可用焓降减小，不经济，同时机组出力有所降低；(2)排汽温度升高，可能使凝汽器铜管松弛，破坏严密性；(3)排汽温度升高，使排汽缸及轴承座受热膨胀，引起中心变化，产生振动；(4)汽轮机轴向位移增加，造成推力轴承过载而磨损；

(5)真空下降使排汽的容积流量减小，对末级叶片的某一部位产生较大的激振力，有可能损坏叶片，造成事故。

27. 凝汽器真空下降的原因主要有哪些？

回答要点：引起机组真空下降的因素主要有：①凝汽器管束内表面脏污，传热热阻增加，使传热端差增大；②真空系统不严密，漏入空气量过大，或抽空气设备运行不良，使凝汽器汽侧积存过量空气，影响凝汽器内的传热，传热端差和过冷度增大；③循环水泵故障或凝汽器铜管被堵塞，或循环水系统阀门未处于全开状态，而导致通过凝汽器的循环水量减少，使循环水温的升高值增大；④凝汽器水位过高，淹没了下层管束，冷却面积减小。

28. 汽轮机调节系统一般由哪些机构组成？各自的作用分别是什么？

回答要点：汽轮机的调节系统，由感应机构、传动放大机构、执行机构和定值机构组成。

它们各自的作用如下：感应机构接受调节信号的变化，并将其转换为可传递的信号。采用转速变化为调节信号时，感应机构称为调速器。传动放大机构将感应机构送来的调节信号进行幅值放大和功率放大，并进行综合处理，传递给执行机构进行调节。汽轮机调节系统的执行机构是进汽调节阀和操纵机构，也称配汽机构。它根据调节信号，改变调节阀的开度，使机组功率相应变化。定值机构即同步器，对于电液调节系统即转速给定和功率给定。它通过手动产生调节信号，也送入传动放大机构，以改变进汽调节阀的开度。

29. 汽轮机的负荷调节方式有几种？复合调节方式有何优点？

回答要点：汽轮机的负荷调节的方式有喷嘴调节、节流调节、滑压调节和复合调节四种。复合调节方式综合喷嘴调节、节流调节和滑压调节的优点，在负荷调节过程中可以使机组获得较高的经济性，提高机组对外负荷变化的响应速度。

30. 机组采取滑压运行的经济效益从何而来？

回答要点：1)在机组低负荷时，降低蒸汽压力，便于维持稳定的蒸汽温度，虽然蒸汽的过热焓因压力下降而降低，但饱和蒸汽焓上升较多，总焓值明显升高，构成了滑压运行经济性的主要来源；

2)给水压力相应降低，给水泵转速降低，减少了给水泵的能量消耗和寿命消耗；

3)汽压降低，汽温不变时，汽轮机各级容积流量、流速近似不变，可保持内效率不下降；

4)高压缸各级和高压缸排汽温度有所升高，有利于保证再热汽温度，从而改善循环效率。

31. 按照冲转前汽轮机零件的最高温度水平，汽轮机的启动过程该如何分类？各类启动过程有何特点？（汽轮机热态启动过程的特点？）

回答要点：通常按启动前汽轮机零件的温度状态和启动过程中蒸汽参数的变化规律，对启动过程进行分类。按冲转前汽轮机零件的最高温度水平，通常分为冷态启动和热态启动两大类。有些机组更细分为冷态、温态、热态和极热态启动。按启动过程中进汽参数的特点分为额定参数启动和滑参数启动。

冷态启动：启动前绝大部分辅机均处于停止状态，启动前的准备工作比较繁杂，且汽轮机冲转时，汽缸金属温度较低，通常低于150~180℃，启动过程中零件金属的温升量较大。受热应力的限制，升速速度和升负荷速度较慢，并适当安排暖机。

热态启动：启动前绝大部分辅机均处于运行状态，启动前的准备工作比较简单。启动前期的主要问题是防止金属被冷却，故汽轮机冲转时进汽温度和轴封供汽温度较高，升速速度和升负荷速度较快。启动后期，当调节级后蒸汽温度高于汽缸金属温度，启动过程与冷态启动相同。

32. 说明汽轮机启动过程分为哪几个阶段？各阶段的任务是什么？

回答要点：按汽轮机启动过程各阶段的任务，将启动过程分为四个阶段；

a).启动前的准备。其任务是为汽轮机启动部署准备条件。

b).汽轮机冲转升速。打开汽轮机进汽阀，冲动汽轮机转子，使其转速按预定的要求，逐渐升高到额定转速。

c).并入电网。通过隔离开关将汽轮发电机组与电网连接。

d).带负荷。按预定的升负荷曲线，将机组负荷增加到调度所规定的负荷。

33. 什么是转子惰走曲线，说明停机中记录转子惰走时间的意义。

回答要点：每次停机都应记录转子惰走的时间，并尽量检查转子惰走情况，通过把惰走时间、惰走情况与该机组的标准惰走曲线相比较，可以发现机组惰走时的问题。如果转子惰走时间急剧减少，可能是轴承磨损或机组动静部件有轴向或径向摩擦；如果惰走时间显著增加，则说明可能汽轮机主汽管道上阀门关闭不严或抽汽管道逆止阀不严密，致使有压力的蒸汽少量的从抽汽管倒入汽轮机。

34. 运行中监视监视段压力的意义是什么？

回答要点：各抽汽段压力和调节级压力统称为监视段压力。意义：汽轮机运行中各监视段压力均与主蒸汽流量成正比例变化，监视这些压力可以监督通流部分结盐垢情况，同时还知道各动叶是否超过设计强度，各表计各调速汽门开关是否正常。

35. 按照保护动作的转速高低，大功率汽轮机超速保护一般有哪三个层次？

回答要点：(1)机械超速及手动脱扣保护。当它作用时，通过薄膜接口阀使危急跳闸油路泄压，高中压汽阀关闭，通过逆止阀使超速保护油路泄压，高中压调节阀关闭，实现紧急停机。

(2)电气超速跳闸保护，电气跳闸信号包括低真空，润滑油压力低。串轴，电超速110%及遥控跳闸信号。当上述任一故障时，使危急跳闸油路AST电磁阀动作，危急跳闸油路泄压，高中压调节阀关闭，实现紧急停机。

(3)超速防护保护（OPC），当超速保护油路OPC电磁阀动作时，仅高中压调节阀暂时关闭，待电网故障消除后，高中压调节阀仍开启，由于逆止阀关闭，高中压主汽阀照常开启，机械超速及手动脱扣油压仍保持正常。如采用中压调节阀快关技术，则仅中压调节阀暂时关闭，其它阀门均不受影响。

36. 什么是相对胀差?为什么会出现胀差？

回答要点：汽轮机在启停的工况变化时，转子和汽缸分别以各自的死点为基准进行膨胀或收缩。由于汽缸的质量大而接触蒸汽的面积小，转子的质量小，而接触蒸汽的面积大，以及由于转子转动使蒸汽对转子的放热系数大于对汽缸的放热系数等原因，汽缸在受热时，一般转子的膨胀数值大于汽缸的膨胀数值。

37. 什么是机组的合理启动方式?

回答要点：汽轮机的启动受热应力`热变形和相对胀差以及振动等因素的制约，合理的启动方式就是寻求合理的加热方式。根据启动前机组的汽缸金属温度` 设备状况，在启动过程中能达到机组各部件加热均匀，热应力` 热变形` 相对胀差及振动等各项指标均不超过规定值，尽快地把机组金属温度均匀地升高到工作温度。在保证安全的情况下，还要尽快地使机组带上额定负荷，减少启动损耗，增加机组的灵活性，这样的启动方式即为合理的启动方式。

38. 上下缸之间的温差会使汽轮机产生怎么样的变形？这种变形有什么危害？如何控制？

回答要点：上下缸之间的温差会使汽缸向上拱起，下汽缸底部动静部分的径向间隙减小，严重时甚至会发生动静部分摩擦。法兰的厚度大，内外温差大，水平方向向内热翘曲，垂直方向在前后两端截面外拱，由圆变为横椭圆，结合面出现外张口，上、下径向间隙减小，摩擦；在汽缸中部截面内拱，由圆变为立椭圆，结合面出现内张口，左、右径向间隙减小，摩擦。要求机组控制蒸汽温度、进汽量、进汽方式和负荷的变化速度，上下缸温差不应超过规定值。

39. 机组升速通过临界转速时产生较大的振动的原因是什么？过临界转速时操作中应注意什么？

答：汽轮机的转子重心不可能完全和轴的中心相符合，因此在轴旋转时就会产生离心力，引起转子的强迫振动；又因汽轮机转子是弹性体，具有一定的自由振动频率，当转子旋转的强迫振动频率与转子的自由振动频率相同或成整数倍时，就产生共振，这时的转速就称汽轮机的临界转速。

过临界转速时应注意保持以较快、平稳的升速率通过临界转速。电调冲转通过临界转速时不得进行电调参数修改等操作，当发现转速停留在临界转速附近不再变化时，应立即手动将汽轮机转速升高或降低，离开临界区。打闸停机时应适当降低机组真空，防止汽轮机转速下降速度过慢，在通过临界转速时停留时间过长，产生较大振动，损坏设备。

40. 汽轮机在冷态启动与带负荷过程中，为什么要控制上下缸温差?

回答要点：汽轮机在冷态启动与带负荷过程中，上下缸最大温差通常产生在调节级处，由于上汽缸温度高于下汽缸，故其热变形大于下汽缸而向上拱起，发生热翘变形，造成所谓猫拱背，引起设备损坏。因此要求机组在冷态启动与带负荷过程中，上下缸温差不应超过规定值。

41. 汽轮机启动暖机及升速、加负荷时间是依据哪些因素决定的?

回答要点：汽轮机整个启动过程，实际上就是蒸汽进入汽缸内部的加热过程，所以汽轮机的暖机及升速加负荷时间主要是受汽轮机各金属部件的温升速度限制，一般以调节级处下缸温度来作监视。另外，汽缸的总膨胀也是暖机及升速加负荷的一个重要依据，有时虽然温升达到要求，但汽缸膨胀有滞后现象，因此还要依据汽缸的膨胀情况和高、中、低压缸胀差等因素，来决定是否继续暖机或升速加负荷。在升速加负荷时调节级汽缸上，下温差和各部件金属温差均应在规定范围之内，并且汽缸内应无摩擦声音，各轴承振动均正常。

42. 汽轮机启动过程时，何时向轴封供汽？为什么？

回答要点：汽轮机冷态启动时，当锅炉点火时，汽轮机开始抽真空，在冲动前投入轴封供汽。在不向轴封供汽的情况下，凝汽器真空一般能过到50KPa左右，如真空较此值低，则说明真空系统有漏汽的地方，应进行详细检查并加以消除。

汽轮机热态启动时，轴封供汽必须在抽真空前投入。机组热态时缸体具有一定的温度，如在不投轴封供汽情况下抽真空，在真空作用下外界的冷空气就会进入汽缸内，从而使转子及汽缸上下部分受热不均匀，可能产生热变形。另外需要说明的是在轴封供汽投入时，汽轮机盘车必须投入连续运行，以防止转子弯曲。

43. 汽轮机启动时为什么排汽缸温度会升高?

回答要点：汽轮机转子冲动后，在未带负荷暖机过程中，进入汽缸的蒸汽是经过节流作用的，此时在主汽门和调速汽门后的蒸汽压力很低，节流后的蒸汽温度较高(过热状态)，因此使排汽缸温度升高；当汽轮机达到额定转速时，进入汽缸的蒸汽流量很少，少量的蒸汽使得在调节级后就呈现出真空状态，这时汽轮机的功率大部分由调节级完成，蒸汽在流向排汽缸的通道中，由于通流截面大，流量小，流动速度较慢，因而产生鼓风作用，增加了鼓风损失；除此而外，转子在转动时，叶轮与蒸汽发生摩擦而产生摩擦损失。以上这些都使得蒸汽发生重热或过热，造成排汽缸的温度升高。一般要求空载时排汽温度不超过120度。否则对启动的安全性极为不利。

44. 为什么真空降低到一定数值时要紧急停机?

回答要点：因为真空降低到一定数值后会出现以下情况:

(1)真空降低到某一数值时，使轴向位移过大，会造成推力轴承过负荷而磨损；

(2)若真空降低过多则使叶片因蒸汽流量增加，而造成过负荷；

(3)易引起排汽缸安全门动作。

因此主机真空降到某一规定值时，必须紧急停机。