汽轮机原理及运行试题

汽轮机原理及运行试题


一、填空题（每小题1分，共20分）
1．排汽压力升高时，若保持机组功率不变，需增加进汽量，导致轴向推力 。
2．蒸汽在动叶流道内因摩擦而损耗的动能称为 。
3．在叶轮上装有两列动叶栅，并在两列动叶栅之间装一列固定不动的导向叶栅，这种级称为 级。
4．当主蒸汽温度不变，主蒸汽压力降低时，汽轮机的经济性将 。
5．机组转速和额定功率一定时，转子飞升时间常数与转子转动惯性成 比。
6．速度变动率较大的机组，在甩负荷时稳定转速也较 。
7．油动机时间常数越大，调节系统的动态特性越 。
8．对于复合调节汽轮机，在高负荷、中间负荷及低负荷区间，其调节方式一般应分别采用定压、滑压及 调节方式。
9．单位发电量所消耗的标准煤量称为 。
10．为了提高循环热效率，现代汽轮机普遍采用的循环是 和再热循环。
11．抽汽压力损失导致能量质量的 。
12．对于采用节流调节的汽轮机，若定压运行，负荷下降，需使全部调节汽门的开度 。
13．与转轴自振频率相等的旋转角频率ωn对应的转速称为 。
14．对于调频叶片，由低频激振力引起的A0型振动，要求叶片自振频率与激振力频率之间的绝对差值不小于 。
15．随汽缸排汽温度升高，转子的相对胀差 。
16．通常情况下，法兰的平均温度比螺栓的温度 。
17．一般地，如果汽轮机转子发生动、静碰摩，则转子的惰走时间将 。
18．一般地，转子偏心率（晃度）增大，就表明转子已经 。
19．启动过程中，汽轮机各级前的压力和温度逐渐 。
20．对于有些汽轮机，通常将启动分为冷态、 、热态和极热态启动。
二、单项选择题（每小题1分，共15分。从每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的号码写在题干后面的括号内。）
21．非中间再热汽轮机，主蒸汽压力升高时，若初温保持不变，湿蒸汽区工作级的湿度
（ ）
①增大 ②减小 ③不变 ④减小很多
22．汽轮机的初温升高，蒸汽在锅炉内的平均吸热温度提高，循环效率（ ）
①升高 ②降低 ③不变 ④降低很多
23．具有一定温度和压力的蒸汽在固定不动的喷嘴流道中膨胀加速，蒸汽的压力、温度将
（ ）
①升高 ②降低 ③不变 ④不升高
24．亚临界参数机组，在高负荷下运行，采用滑压调节比定压调节的经济性（ ）
①高 ②低 ③相等 ④不能确定
25．在调节系统动态过程中的被调量随时间的

变化曲线称（ ）
①静态特征线 ②降速曲线 ③动态响应曲线 ④转子惰走曲线
26．我国规定机组并网后转速的允许变化范围为额定转速的（ ）
①±1% ②±0.5% ③±0.01% ④±2%
27．循环水量减少时，若其它条件不变，则（ ）
①循环水温升增大 ②排汽温度下降 ③排汽压力下降 ④真空提高
28．表面式加热器因水管破裂造成水从管内流出，则将导致（ ）
①加热器端差上升 ②加热器端差下降
③加热器端差不变 ④加热器端差下降或不变
29．不属于汽轮机通流部分结构参数的是（ ）
①喷嘴截面积 ②隔板、动叶等汽封间隙 ③动叶扭曲型线 ④高压轴封间隙
30．当零件内温度不均且不对称时，零件将产生变形；如果其膨胀或收缩受阻，零件内部将产生（ ）
①拉应力 ②热应力 ③压应力 ④剪切应力
31．无论何种形式的动叶片，蒸汽作用在其各截面上的切向弯曲应力与级内蒸汽流量和理想焓降（ ）
①无关 ②有关但不成比例 ③成正比 ④成反比
32．叶片的平均静应力愈大，工作温度愈高，叶片材料的抗振强度将（ ）
①愈高 ②愈低 ③不变 ④不一定
33．汽轮机带负荷过程的优化，主要是在确保机组安全的前提下（ ）
①减小升负荷速度 ②提高升负荷速度 ③增大热应力 ④减小热应力
34．在电网负荷低谷期间某些机组停机，待到负荷增加时，再将这些机组投入运行，这种目的的停机称为（ ）
①紧急停机 ②一般事故停机 ③调峰停机 ④打闸停机
35．如果冲转时进入汽轮机的蒸汽过热度太小或为饱和蒸汽，则可能使汽轮机（ ）
①加热不足 ②出现冷却 ③热应力增大 ④热冲击减小
三、名词解释题（每小题3分，共15分）
36．反动度
37．转子飞升时间常数
38．汽缸的相对内效率
39．大修停机
40．刚性转子
四、简答题（每小题4分，共16分）
41．影响调节系统动态特性的主要因素是什么？
42．热耗率和微增热耗率的区别是什么？各自适用于什么场合？
43．汽轮机零件失效的主要原因有哪些？
44．汽轮机停机过程有什么特点？
五、论述题（每小题7分，共14分）
45．试述汽轮机回热系统的设计原则是什么？
46．汽轮机启动冲转前，转子的偏心率（晃度）为什么要符合一定的要求？
六、综合应用题（每小题10分，共20分）
47．某级等截面自由叶片，叶高l=9.8cm，叶片截面积A3.0cm2，最小惯性矩I=0.8cm4，叶片材料的弹性模量E=1.96×0105Mpa，密度ρ=7.75×103kg/m3，转速n=3000r/min，外包T型叶根，根部坚固系数K=0.86，动频系数Bb=2.0，试求常温下叶片A0型振动的自振频率和动频率。
4

8．汽轮机的负荷调节方式有几种？各有什么优点？

汽轮机原理及运行答案及评分标准


一、填空题（每小题1分，共20分）
1. 增大 2. 动叶损失 3. 复速或(速度) 4. 降低
5. 正 6. 高 7. 差 8. 定压
9. 发电标准煤耗率 10. 回热循环 11. 下降 12. 变小
13. 临界转速 14. 7.5HZ 15. 减小 16. 高
17. 缩短 18. 弯曲 19. 增高 20. 温态
二、单项选择题：每小题1分，共15分。
21.① 22.① 23.② 24.② 25.③ 26.① 28.① 29.④ 30.②
31.③ 32.② 33.② 34.③ 35.③
三、名词解释：每小题3分，共15分。
36.级的反动度等于蒸汽在动叶栅的理想焓降与整级的理想焓降之比。
37．汽轮发电机组转子在客定功率对应的驱动力矩作用下，转速由零上升到额定转速所需要的时间。
38．蒸汽在该汽缸内有效焓降与理想焓降的比值。
39．按预定计划对机组进行大修，以便可能恢复其健康水平和热力性能，这种目的的停机称为大修停机。
40．工作转速低于转子的第一阶临界转速的转子称为刚性转子。
四、简答题：每小题4分，共16分。
41．转子飞升时间常数、中间容积时间常数、汪动机时间常数、速度变动率、迟缓率。（答出4个给4分）。
42．一区别：
热耗率主要用于评价机组的运行经济性。（1分）
微增热耗率是指每增加单位功率时热耗量的变化率。（1分）
二适用场合：
热耗率主要用于评价机组的运行经济性。（1分）
微增热耗率主要用于并列机组间负荷分配。（1分）
43．在运行中零件失效的主要原因有：
①零件的应力大于材料的承载能力；（1分）
②振动交变动应力过大，使材料产生疲劳裂纹；（1分）
③长期运行使材料的塑性变形超过允许范围；（1分）
④交变热应力使材料产生疲劳裂纹。（1分）
44．①汽轮机进汽量逐渐降至零；（1分）
②各级前的蒸汽压力和温度逐渐降低；（1分）
③汽缸和转子逐渐被冷却；（1分）
④受力也逐渐减小。（1分）
五、论述题：每小题7分，共14分。
45．①在加热效果相同的情况下，尽量多利用压力较低的抽汽，而少用压力较高的抽汽，使抽气在汽轮机内尽可能多作功。（4分）。
②汽轮机的回热系统即根据这一原则，经技术经济比较，进行优化设计而确定。（3分）。
46．汽轮机转子的偏心率（晃度）发生变化，表明转子已经发生了弯曲。（3分）
弯曲的转子冲转后，将产生不平衡的离心力，使其弯曲度增加，造成机组振动过大，甚至动静部分产生碰磨，形成重大事故。因此转子的偏心率必须符合要求，否则不允许启动（4分）。
六、论

述题：每小题10分，共20分。
47.…………………………………………（4分）

……………………………………………………（2分）

……………………………………………………（4分）
48．汽轮机有四种调节方式，喷嘴定压调节、节流定压调节、纯滑压调节、复合调节：（2分）
①喷嘴定压调节：部分负荷下，汽轮机的进汽节流损失较小，内效率的变化也较小。（2分）
②节流定压调节：结构简单。负荷变化时，调节级后温度变化较小。（2分）
③滑压调节：部分负荷下节流损失最小，负荷变化时调节级后温度几乎不变（2分）
④复合调节：高负荷区，采用额定参数定压运行的经济性一般要高于滑压调节，而中间负荷时滑压运行的经济性较高，同时，其对外界负荷变化的适应性较高。因此，复合调节可以保证在各个负荷下均具有较高的经济性。（2分）





技术比武试题（汽机部分）
一、 选择题（每题1分，共20分）
1、汽轮机热态启动时油温不得低于（ ）。 A、30℃ B、35℃ C、38℃ D、45℃
答案：C
2、蒸汽在汽轮机内的膨胀可以看做是（ ）：A、等容过程 B、等温过程 C、等压过程 D、绝热过程
答案：D
3、汽轮机超速试验应连续做两次，两次动作转速差不超过（ ）。A 0.5% B 0.6% C 0.7% D 1%
答案：B
4、为防止汽轮发电机组超速损坏，汽轮机装有保护装置，使发电机的转速限制在不大于额定转速的（ ）以内。A 5% B 10% C 13% D 15%
答案：B
5、高加运行中，由于水侧压力（ ）汽侧压力，为保证汽轮机组安全运行，在高加水侧设有自动旁路保护装置。
A. 低于；B.高于；C.等于。
答案：B
6、盘车期间，润滑油泵（ ）。
A.必须保持连续运行；B.可以继续运行；C.可以停止运行。
答案：A
7、凝结水的过冷却度一般（ ）℃。
A. 2～5；B.8～10；C.<2。
答案：C
8、汽轮机高压部分广泛应用的隔板支撑定位法是（ ）。
A. 销钉支撑定位；B.悬挂销和键支撑定位；C.　Z形悬挂销中分面支撑定位。
答案：C
9、除氧器水位低至（ ）mm时，联跳给水泵。A 0 B 300 C 600 D 800
答案：A
10、加热器满水会使被加热的给水（或凝结水）出口温度（ ）
A、降低 B、升高 C、不变
答案：A
11、汽轮机的差胀是指汽轮机转子和（ ）的膨胀差值。A、隔板 B、汽缸 C、汽封 D、主轴
答案：B
12、在汽轮机的冲动级中，蒸汽的热能转变为动能是在＿＿中完成。
A、喷嘴 B、动叶片 C、静叶片 D、汽缸
答案：A
13、高压汽轮机监视段压力相对增长值不超过（ ）。
A、10% B、7% C、5% D、3%
答

案：C
14、汽轮机冷态启动时，蒸汽与汽缸内壁的换热形式主要是（ ）。
A、传导换热 B、对流换热 C、凝结换热 D、辐射换热
答案：C
15、汽轮机冷态启动时，在升速过程中，高压缸各级的轴向动静间隙（ ）。
A 增大 B 减小 C 不变 D与汽温有关
16、汽轮机大修后，甩负荷试验前必须进行 （ ） 。
A、主汽门严密性试验； B、调速汽门严密性试验 C、主汽门和调速汽门严密性试验并符合技术要求
答案：C
17、汽轮机停机惰走降速时由于鼓风作用和泊桑效应，高中压转子会出现（ ）突增。
A、正胀差 B、负胀差 C、不会出现 D、胀差突变
答案：A
18、汽轮机发生水冲击时，导致轴向推力急剧增大的原因是（ ）。
A、 蒸汽中携带的大量水分撞击叶轮。
B、 蒸汽中携带的大量水分引起动叶的反动度增大。
C、 蒸汽中携带的大量水分使蒸汽流量增大
D、 蒸汽中携带的大量水分形成水塞叶片汽道现象。
答案：D
19、加热器满水会使被加热的给水（或凝结水）出口温度（ ）。
A 降低 B 升高 C 不变 D 均可能
答案：A
20、泵在运行中发现供水压力低，流量下降，管道振动，泵窜轴，则为（ ）。
A、打空泵 B 、 打闷泵 C、出水量不足 D、水泵汽化
答案：D
二、 判断题（正确者，在括号中打√，错误者打×，每空1分，共30分）
1、提高凝汽器真空，可提高机组运行经济性，但是，凝汽器的真空不是提高得越多越好。
答案：对
2、焓熵图中湿蒸汽区等压线就是等温线
答案：对
3、汽轮机金属部件承受的应力是工作应力和热应力的叠加
答案：对
4、汽轮机启动中暖机的目的是为了提高金属部件的温度。
答案：错
5、汽轮机正常运行，当出现甩负荷时，易造成相对膨胀出现负值增大。
答案：对
6、汽轮机冷态启动和加负荷过程一般相对膨胀出现向负值增大。
答案：错
7、汽轮机运行中当凝汽器管板脏污时，真空下降，排汽温度升高，循环水出入口温差则减小。
答案：对
8、水泵汽化可能导致管道冲击和振动、轴窜动，动静部分发生摩擦，使供水中断。
答案：对
9、主蒸汽管的管壁温度测点设在汽轮机的主汽门前的主汽管道上。
答案：对
10、汽轮机轴向推力的主要平衡手段是推力轴承。
答案：错
11、当转子在第一临界转速以下发生动静摩擦时，对机组的安全威胁最大，往往会造成大轴永久弯曲。
答案：对
12、汽轮机总体试运行的目的是检查、考核调速系统的动态特性及稳定性，检查危急保安器动作的可靠性及本体部分的运转情况。
答案：对
13、汽轮机热态启动时应

先送轴封后抽真空。
答案：对
14、汽轮机在停机和减负荷过程中，蒸汽流量不断减少，对金属部件起冷却作用。
答案：对
15、逆止门不严的给水泵，不得投入运行，但可以做备用。
答案：错
16、转动设备试转前，手盘转子检查时，设备内应无摩擦、卡涩等异常现象。
答案：对
17、提高初压对汽轮机的安全和循环效率均有利。
答案：错
18、汽轮机启停或变工况过程中，轴封供汽温度是影响相对胀差的一个原因。
答案：对
19、汽轮机进汽方式有节流调节、喷嘴调节等。
答案：对
20、凝汽器的端差是指凝汽器排汽温度与凝汽器循环水进口温度之差。
答案：错
21、汽轮机正常运行中转子以推力盘为死点，沿轴向膨胀或收缩。
答案：对
22、汽轮机正常运行中，当主蒸汽温度及其他条件不变时，主蒸汽压力升高则主蒸汽流量减少。
答案：对
23、再热蒸汽的特点是：密度较小、放热系数较低、比热较小。
答案：对
24、热耗率是反映汽轮机经济性的重要指标，它的大小只与汽轮机组效率有关。
答案：错
25、汽轮机寿命是指从初次投入至转子出现第一道微小裂纹期间的总工作时间。
答案：错
26、水泵汽化可能导致管道冲击和振动、轴窜动，动静部分发生摩擦，使供水中断。
答案：对
27、汽轮机运行中当凝汽器管板脏污时，真空下降，排汽温度升高，循环水出入口温差则减小。
答案：错
28、滑参数启动的特点，对汽轮机来说就是安全性好。
答案：对
29、汽轮机运行中当工况变化时，推力盘有时靠工作瓦块，有时靠非工作瓦块。
答案：对
30、当汽轮机差胀超限时应紧急停机，并破坏真空。
答案：对
三、问答题（每题5分，共30分）
1、机组停机后，汽轮机因盘车装置故障，应遵循什么原则？
2、汽轮机在什么情况下方可进行甩负荷试验？合格标准是什么？
3、汽轮机汽缸的上、下缸存在温差有何危害？
4、与定压运行相比，机组采用变压运行主要有何优点？
5、汽轮机通流部分结垢对其有何影响？
6、汽轮机的停运比启动更容易使汽缸产生裂纹，为什么?
四、计算题（每题5分，共10分）
1、设有一台汽轮机，以下列蒸汽参数运行，蒸汽初压p1=13.8MPa，初温t1=540℃，排汽压力p=0.0038 Mpa，再热压力prh=2.6 MPa，再热后温度trh，试求中间再热后的汽耗率drh？（已知：有表查得i1=3427kJ/kg、i2=2955kJ/kg、i3=3544kJ/kg、i4=2228kJ/kg）。
2、某台机组，在某一工况下，汽轮发电机输出功率N＝5 104千瓦，进入汽轮机的蒸汽量D＝190 103千克／时，总抽汽率a＝0.2，新蒸汽焓i0=3400千焦／千克，给水焓ig＝800千焦／千克。求：汽耗率d、热耗率q、总抽汽

量D1、凝结量D2、热效率η。
五、绘图题（每题5分，共10分）
1、画出回热循环设备系统示意图。
2、画出用测温法检查加热器旁路门严密性的示意图。













答案及评分标准
一、 选择题
答案见试题
评分标准：每一小题满分1分。选择正确给1分。错选、漏选、多选均不给分，也不扣分。
二、 判断题
答案见试题
评分标准：每一小题满分1分。判断正确给一分，判断错误不得分，也不扣分。
三、问答题
1、 答：因盘车装置故障或其他确实需要立即停用盘车的检修工作，中断盘车后，在转子上的相应位置做好记号并记住停止盘车时间，每隔30分钟转动转子180°（调节级及中压第一级静叶持环温度≥400℃时，应每隔15分钟转动转子180°），当盘车装置恢复使用时，在最后一次转动转子180°且停留愿间隔时间的一半后，再投入盘车装置，并检查转子偏心度及盘车电流、机内声音应正常。
评分标准：满分5分。盘车停用时的处理2分（分两种情况，各1分），恢复时的处理3分。
2、答：汽轮机在下述工作完成后方可进行甩负荷试验：
（1） 甩负荷试验应在确认调速系统空负荷试验、带负荷试验以及超速试验合格后才能进行。
（2） 试验应在锅炉和电气方面设备正常情况下，各类安全门调试动作可靠。
（3） 试验措施全面并得到调度或负责工程师同意批准后方可进行。
（4） 试验在甩1/2、3/4负荷合格后，方可进行。另外在试验前应作好人员分工。
汽轮机甩负荷试验合格标准：
（1） 机组在甩去额定负荷后，转速上升，如未引起危急保安器动作即为合格。
（2） 如转速未超过额定转速的8%～9%则为良好。
评分标准：满分5分。第一问每一项1分，第二问每一项0.5分
3、答：（1）汽缸存在温差将引起汽缸变形，通常是上缸温度高于下缸,因而上缸变形大于下缸，使汽缸向上拱起，俗称猫拱背。 （2） 汽缸的这种变形使下缸底部径向间隙减小甚至消失，造成动静摩擦，损坏设备 。（3） 另外还会出现隔板和叶轮偏离正常时所在的垂直平面的现象，使轴向间隙变化，甚至引起轴向动静摩擦。
评分标准：满分5分。第一项2分，第二、三项每一项1.5分
4、答：与定压运行相比，采用变压运行主要有以下优点：
（1） 机组负荷变动时，可以减少高温部件的温度变化，从而减小汽缸和转子的热应力、热变形、提高部件的使用寿命。
（2） 低负荷能保持较高的热效率，由于变压运行时调速汽门全开，在低负荷时节流损失很小，所以与同一条件的定压运行相比热耗较小 。
（3）

给水泵功耗减小。当机组负荷减少时，给水流量和压力也随之减少，因此，给水泵的消耗功率也随之减少。
评分标准：满分5分，（1）、（2）各2分，（3）1分
5、答：（1）通流部分结垢对汽轮机的安全经济运行危害极大。汽轮机动静叶槽道结垢，将减小蒸汽的通流面积。在初压不变的情况下，汽轮机进汽量将减少，汽轮机出力降低，此外，当通流部分结垢严重时，由于隔板和推力轴承有损坏的危险，而不得不限制负荷。（2）如果配汽机构结垢严重时，将破坏配汽机构的正常工作，并且容易造成自动主汽门、调速汽门卡死的事故隐患，有可能导致汽轮机在事故状态下紧急停机时自动主汽门、调速汽门动作不灵活或拒动作的严重后果，以至汽轮机损坏。
评分标准：满分5分。（1）、（2）各2.5分。
6、（1）在启动中，汽缸内壁温度比外壁温度高，受热压应力，虽然也受工作蒸汽的静压力引起的拉应力，但热压应力大得多，仍可使内壁在热应压力最大的部分产生塑性变形，并在温度均匀后留有残余拉应力。（2）当停机时，汽缸受冷却，内壁就同时受到蒸汽静拉应力与热拉应力的作用，加上残余拉应力，使内壁应力达到危险的强度，容易产生裂纹。
评分标准：满分5分。（1）、（2）各2.5分。
四、计算题
1、解：drh= kJ/kg
评分标准：满分5分。公式全对5分，结果正确2分。
2、答案：解：(1)汽耗率d＝D/N＝190 103/5 104＝3.8(千克/千瓦时)
(2)热耗率q＝d?(i0－ig)＝3.8 (3400－800)＝9880(千焦/千瓦时)
(3)总抽汽量D1＝a?D＝0.2 190 103＝38 103(千克／时)
(4)凝结量D2＝(1－a)?D＝0.8 190 103＝152 103(千克／时)
(5)热效率η＝3600÷q＝3600÷9880＝0.36＝36%
答：汽耗率为3.8千克/千瓦时；热耗率为9880千焦/千瓦时；总抽汽量为38 103千克／时；凝结量为152 103千克／时；热效率为36%。
评分标准：满分5分。每项1分，其中公式正确0.5分，结果正确0.5分。
五、绘图题
1、答案：1.锅炉；2.汽轮机；3.凝结器；4.除氧器；5.凝结水泵；6.给水泵。
见1题图
评分标准：满分5分，画错1处扣1分，扣完5分为止。








2

1
3


6 5
4

（1题图）

2、答案见2

题图



给 水


T1 T2 加 热 器

（2题图）
评分标准：满分5分，画错1处扣1分，扣完5分为止。