汽機專業知識50問
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1、汽輪機設備及系統的組成是怎樣的？
汽輪機設備及系統包括汽輪機本體、調節保安油系統、輔助設備及熱力系統等。汽輪機本體由汽輪機的轉動部分和靜止部分組成；調節保安油系統主要包括調節汽閥、調速器、調速傳動機構、主油泵、油箱、安全保護裝置等；輔助設備主要包括凝汽器、抽氣器（或水環真空泵）、高低壓加熱器、除氧器、給水泵、凝結水泵、循環水泵等；熱力系統主要指主蒸汽系統、再熱蒸汽系統、凝氣系統、給水回熱系統、給水除氧系統等。汽輪發電機組的供油系統是保證機組安全穩定運行的重要系統。
2、汽輪機本體由哪幾部分組成？
靜止部分。衝動式汽輪機是同汽缸、噴嘴、隔板、隔板套
及汽封等部件部分。反動式汽輪機是由汽缸、靜葉持環、平衡鼓及汽封等部件組成。
轉動部分。由主軸、葉輪、安裝在葉輪上的動葉片、聯軸器及軸封套等部件組成。
3、汽缸的作用是什麼？
汽缸是汽輪機的外殼。其作用是將汽輪機的通流部分與大氣隔開，形成封閉的汽室，保證蒸汽在其中完成能量轉換過程。
4、高參數大容量機組的高、中壓缸為什麼要採用雙層缸結構？
隨著蒸汽初參數的提高，汽缸壁的厚度、法蘭與螺栓尺寸都要增加，汽缸內外壁壓差、溫差相應增加。為了簡化汽缸結構，節省優質合金鋼材，減少汽缸熱應力和熱變形，加快機組啟、停速度，所以高參數大容量機組的高、中壓缸都採用雙層結構。
5、大功率機組的高、中壓缸採用雙層缸結構有哪些優點？
可以減輕單個汽缸的重量，加工製造方便。
可以按不同溫度合理選用鋼材，節省優質合金鋼材。
每層缸壁相應減薄，內缸和外缸的內外壁之間的溫度減小，有利改善機組的啟、停機性能和變工況性能。
運行時可以把某級抽汽引入內外缸夾層，使內外缸所承受的壓差、溫度大為減少，進一步縮短了啟、停機時間。
6、什麼是排汽缸？從運行角度說出對排汽缸有何要求？
將汽輪機末級動葉排出的蒸汽導入凝汽器的部分叫排汽缸。排汽缸尺寸大，是在高度真空下工作的，故要求排汽缸應有足夠的剛性，良好的流動性以回收排汽的動能。其次是嚴密性要好。
7、為什麼排汽缸要安裝噴水降溫裝置？
汽輪機在啟動、空載和低負荷運行時，蒸汽量減小，不足以帶走葉輪摩擦、鼓風損失產生的熱量，這些熱量會使排汽溫度升高，引起排汽缸溫度升高，造成排汽缸較大的熱變形，破壞汽輪機動、靜部分中心線的一致性，嚴重時會引起機組振動或其他事故。所以大功率機組的排汽缸都安裝排汽缸噴水降溫裝置。
8、隔板有何作用？
隔板是用來固定靜葉片，並將整個汽缸分隔成若干個汽室。隔板根據製造工藝可分為鑄造隔板和焊接隔板。
9、隔板套有何作用？採用隔板套有何優點？
隔板套的作用是用來安裝固定隔板。
採用隔板套可以使級間距離不受或少受抽汽口的影響，從而可以減少汽輪機的軸向尺寸，簡化汽缸形狀，便於拆裝，並允許隔板受熱後能自由的徑向膨脹，有利於機組啟動和負荷變化。
10、什麼是靜葉環？什麼是靜葉持環？
反動式汽輪機沒有葉輪和隔板，動葉裝在轉子外緣上，靜葉環裝在汽缸內壁或靜葉持環上。
高中壓缸靜葉片各葉根和圍帶在沿靜葉片組的外圓和內圓焊接在一起，構成相似隔板的靜葉環。
靜葉環支承在靜葉持環中，靜葉持環固定在汽缸上。
11、為什麼要設置汽封？軸封起何作用？
為了避免汽輪機動、靜部件之間的碰撞，必須留有適當的間隙。這些間隙的存在又必然產生漏汽使效率降低，為解決這一矛盾，在汽輪機動、靜部件之間的間隙處安裝密封裝置，即汽封。
軸封是汽封的一種。軸封分高壓軸封和低壓軸封。高壓軸封的作用是阻止蒸汽從汽缸內向外泄漏。低壓軸封的作用是阻止外界空氣漏入汽缸。
12、汽輪機的滑銷系統有哪些作用？
保持動、靜部分中心一致，避免因機體膨脹造成中心變化，引起動、靜部件之間的摩擦，甚至產生振動。
保證汽缸能自由膨脹，以免發生過大熱應力和熱變形。
使動、靜部件之間的軸向間隙和徑向間隙符合要求。
13、高溫高壓汽輪機為什麼要設置法蘭螺栓加熱裝置？
由於法蘭比汽缸壁厚，螺栓與法蘭又是局部接觸，因此在啟動時汽缸壁溫度比法蘭高，法蘭溫度又比螺栓高，三者之間存在一定的溫差，造成膨脹不一致，在這些部件中產生熱應力，嚴重時將會引起塑性變形，或拉斷螺栓以及造成水平結合面翹起和汽缸裂紋現象。為了減少汽缸、法蘭和螺栓之間的溫差，縮短啟動時間，所以高溫高壓汽輪機都要設置法蘭、螺栓加熱裝置。
14、汽輪機轉子有何作用？轉輪型轉子和轉鼓型轉子各用在什麼場合？
汽輪機轉動部件的組合稱為汽輪機的轉子。其作用是承受蒸汽對所有動葉的迴轉力，並帶動發電機轉子、主油泵等。
轉輪型轉子常用於衝動式汽輪機。轉鼓型轉子常用於反動式汽輪機轉子或大功率衝動式汽輪機的低壓轉子。
15、什麼是套裝轉子、整鍛轉子、組合和焊接轉子？
轉輪轉子按製造工藝分為套裝、整鍛、組合和焊接轉子。
套裝轉子：將主軸和葉輪分別加工製造，然後將葉輪熱套在主軸上。
整鍛轉子：主軸和葉輪及共創主要部件是用整體毛坯加工製成。
組合轉子：在同一轉子上，高壓部分採用整鍛結構，中、低壓部分採用套裝結構。
焊接轉子：它是由若干個實心轉盤和端軸拼全焊接而成。
16、什麼是轉子的臨界轉速？
汽輪發電機組在啟動或停機過程中，當轉速達到某一數值時，機組出現劇烈振動，而超過這一轉速後，振動又減小，恢復正常。這個使機組產生劇烈振動的轉速稱為轉子的臨界轉速。
17、動葉片的結構是怎樣的？
葉片由葉型、葉根和葉頂三部分組成。
葉型部分就是葉片的工作部分。相鄰葉片的葉型構成汽流通道。葉型分為等截面葉片和變截面葉片。等截面葉片一般用於高壓各級。變截面葉片適用於中低壓各級，有的機組調節級也採用變截面葉片。
葉根部分就是與葉輪輪緣相連接的部分。主要有T型葉根、外包凸肩T型葉根、菌型葉根、雙T型葉根、叉型葉根和樅樹型葉根。
葉型以上的部分稱為葉頂。葉頂部分通常裝有圍帶，它將若干個葉片聯成葉片組。自由葉片的頂端通常削薄，以減輕葉片重量並防止運行中與汽缸碰摩而損壞葉片。
18、防止葉片振動斷裂的措施主要有哪些？
提高葉片、圍帶、拉金的材料、加工與裝配質量。
採用葉片調頻措施，避開危險共振範圍。
避免長期低頻率運行。
19、汽輪機的聯軸器有何作用？主要有哪些類型？各用在什麼場合？
聯軸器又叫靠背輪。其作用是用來聯接汽輪發電機組的各個轉子，並把汽輪機的功率付給發電機。
聯軸器可分為剛性、半撓性和撓性聯軸器。
剛性聯軸器通常用於連接汽輪機的各個轉子；半撓性聯軸器用於連接汽輪機和發電機轉子。
20、汽輪機的盤車裝置有何作用？
在汽輪機啟動沖轉前，由於軸封供汽大部分漏入汽缸，造成上、下缸溫差，若轉子靜止不動，就會產生彎曲變形，因此需要盤車，使轉子受熱均勻。
汽輪機停機後，汽缸和轉子的下部冷卻較上部快，使上、下缸產生溫差，轉子發生變形，所以在停機後也需要盤車。
熱態啟動時可以提前向軸封送汽，抽真空。
連續盤車可以使軸承建立油膜，防止軸頸與軸瓦干摩擦。
盤車時可以減少沖轉時的力矩。
21、支持軸承和推力軸承各起何作用？
支持軸承的作用是支承轉子的重量及轉子質量不平衡引起的離心力，並確定轉子的徑向位置，使轉子與汽缸中心保持一致。
推力軸承的作用是承受轉子的軸向推力，並確定轉子的軸向位置，保證轉子與靜止部分軸仙間隙的正確。
22、汽輪機主軸承主要有哪幾種結構型式？
汽輪機主軸承主要有四種：圓筒瓦支持軸承；橢圓瓦支持軸承；三油楔支持軸承；可傾瓦支持軸承。
23、支持軸承油膜形成原理是怎樣的？
由於軸頸的直徑小於軸瓦的直徑，當轉子靜止時，軸頸落在軸瓦的正下方，這樣軸頸與軸瓦之間形成一個帶弧度的楔形油楔。當連續不斷地向軸承供給具有一定壓力和粘度的潤滑油後，在轉子轉動時，粘附在軸頸上的油層隨軸頸一起轉動，並帶動各層油轉動，將油從帶弧度的楔形間隙的大中帶向小口，使潤滑油積聚在狹小的間隙中而產生油壓。這個油壓超過載荷時，便將軸承抬起，在軸頸與軸瓦之間形成油膜潤滑。
24、什麼是油膜振蕩現象？
旋轉的軸頸在滑動軸承中帶動潤滑油高速轉動，在轉子失穩和轉速為2倍1階臨界轉速條件下，高速油流反過來激勵軸頸，產生一種強烈的自激振動現象，這種振動不隨轉速變化而改變現象就稱為油膜振蕩現象。
25、什麼是汽輪機的級？
由一列噴嘴（靜葉）和它後面的一列動葉柵組成汽輪機最基本的做功單元叫汽輪機的級。
26、什麼是調節級和壓力級？
採用噴嘴調節的汽輪機的第一級叫調節級。因為該級在機組負荷變化時，通流面積隨之改變。其它各級統稱為壓力級或非調節級。節流調節的汽輪機第一級可以看成是壓力級。因為其通流面積不隨負荷的改變而改變。
27、什麼是級的反動度？按不同的反動度，汽輪機的級可分為哪幾類？
蒸汽在噴嘴中的理想焓降與在動葉中的理想焓降之和稱為級的理想焓降。蒸汽在動葉中的理想焓降與級的理想焓降之比稱為級的反動度。
按不同的反動度，級可分為：純衝動級（級的反動度為零）；帶有反動度的衝動級（級的反動度在0.15左右），簡稱為衝動級；反動級（級的反動度在0.5左右）。
28、什麼是反動式汽輪機？
反動式汽輪機是指蒸汽在噴嘴和動葉中膨脹程度基本相同。此時動葉片不僅受到汽流衝擊而引起的作用力，而且受到因蒸汽在葉片中膨脹加速而引起的反作用力。由於動葉片進出口蒸汽存在較大壓差，與衝動式汽輪機相比，反動式汽輪機的軸向推力較大，一般都裝平衡盤以平衡軸向推力。
29、什麼是衝動作用原理？
在汽輪機中，蒸汽在噴嘴中產生膨脹，壓力降低，流速增加，熱能轉變成動能。高速汽流流經動葉片時，由於汽流方向改變，產生對葉片的衝動力，推動葉輪旋轉作功，將蒸汽的動能轉變成軸旋轉的機械能。這種利用衝動力作功的原理，稱為衝動作功原理。
30、什麼是多級汽輪機？多級衝動式汽輪機的工作原理是怎樣的？
將若干個單列級串連在一起所組成的汽輪機叫做多級汽輪機。多級衝動式汽輪機的工作原理是：自鍋爐來的具有一定壓力溫度的蒸汽，首先通過自動主汽門和調節門，然後進入汽輪機。蒸汽在汽輪第一級的噴嘴中產生膨脹，壓力、溫度降低，比容、流速增加。由噴嘴中流出的高速汽流進入動葉槽道，並不斷改變汽流方向，蒸汽對動葉產生衝動力。同時蒸汽在動葉中也發生膨脹，對動葉片產生反動力。蒸汽在流過動葉時將大部分動能轉變成機械能。此後蒸汽進入以後各級，重複上述作功過程，最後從排汽管中排出。汽輪機各級功率之和即為汽輪機的總功率。
31、蒸汽在反動級中的作功原理是怎樣的？
在反動級中，蒸汽不僅在噴嘴中產生膨脹，壓力降低，流速增加，高速汽流對動葉產生一個衝動力，而且蒸汽流過動葉柵時也進行膨脹，壓力進一步降低，相對速度增加，汽流必然對動葉產生一個由於加速而引起的反動力，轉子在衝動力和反動力的共同作用下旋轉作功。
32、什麼是全周進汽、部分進汽、部分進汽度？
若噴嘴連續布滿整個圓周，這種進汽方式稱為全周進汽；若噴嘴只布置在某個弧段內，這種進汽方式稱為部分進汽。裝有噴嘴的弧長與整個圓周長之比稱為部分進汽度。
33、汽輪機的級在濕蒸汽區工作時，產生濕汽損失的原因有哪些？
濕蒸汽在膨脹過程中要凝結出一部分水珠，這些水珠不能在噴嘴中膨脹加速，因而減少了作功的蒸汽量，引起損失。
由於水珠不能在噴嘴中膨脹加速，必須靠汽流帶動加速，因而消耗了汽流的一部分動能，引起損失。
水珠雖然被蒸汽帶動得到了加速，但速度仍小於汽流速度，由動葉進口速度三角形知，水珠將衝擊動葉進口邊的背弧，產生阻止葉輪旋轉的制動作用，減少了葉輪的有用功，引起損失。
在動葉出口，水珠的相對速度小於蒸汽的相對速度，由動葉出口速度三角形知，水珠將衝擊下級噴嘴進口汽流引起損失。
34、減少汽輪機末級排汽濕度的方法有哪些？
在運行中應盡量保持汽輪機在新汽溫度下運行，避免新汽溫度降低引起排汽濕度增大。
對於超高壓機組，可採用蒸汽中間再熱來減少排汽濕度。
採用各種去濕裝置來減少蒸汽的濕度。
35、什麼是中間再熱式汽輪機？中間再熱式汽輪機主要優點有哪些？
新蒸汽在汽輪機前面若干級中做了部分功後，又引入到鍋爐再熱器中再次加熱到某一溫度，然後又回到汽輪機中繼續膨脹做功，最後排到凝汽器的汽輪機。
主要優點有：與同參數非再熱機組相比，提高了熱效率及排汽干度，降低對末幾級葉片的水蝕作用。
36、什麼是進汽機構的節流損失？它與哪些因素有關？如何減少該項損失？
新蒸汽在流進汽輪機的第一級噴嘴之前，要流過主汽閥和調節汽閥。蒸汽流過這些閥門時會產生壓降損失，這種損失稱為進汽機構的節流損失。
進汽機構的節流損失與蒸汽流速、閥門型線和汽室形狀等因素有關。選用流動特性好的閥門，限制汽流速度可以減少該項損失。
37、什麼是排汽管道中的壓力損失？
蒸汽在排汽管道中流動時，存在摩擦、撞擊和渦流等各項損失，使壓力降低，這部分壓力降低並未用於作功，而用於克服流動阻力，所以稱為排汽管道損失。限制排汽速度，選用擴壓型排汽管道可以減少該項損失。
38、什麼是汽輪機的相對內效率？其大小說明了什麼？
汽輪機的有效焓降與理想焓降之比，稱為汽輪機的相對內效率。因為汽輪機的相對內效率考慮了蒸汽在汽輪機中膨脹作功時所有的內部損失，所以其大小說明了汽輪機結構的完善程度。
39、什麼是汽輪發電機組的相對電效率？其大小說明了什麼？
發電機輸出的電功率與汽輪機的理想功率之比，稱為汽輪發電機組的相對電效率。它表示了進入汽輪機的每公斤蒸汽所具有的理想焓降能有多少最終變成電能，因而它是衡量汽輪發電機組工作完善程度的一個重要指標。
40、什麼是汽耗率、熱耗率？它們之間有何關係？
汽輪發電機組每發出1kwh電能所消耗的蒸汽量稱為汽耗率。
汽輪發電機組每發出1kwh電能所消耗的熱量稱為熱耗率。
熱耗率等於汽耗率與單位公斤的工質在鍋爐中的吸熱量的乘積。
它們都是發電廠汽輪發電機組的重要經濟指標。但汽耗率只能反映同參數機組的經濟性高低，而熱耗率不僅能反映出汽輪機結構的完善程度，也能反映出發電廠熱力循環的效率和運行技術水平高低。
41、汽輪機的軸向推力有哪些部分組成的？
蒸汽作用在動葉柵上的軸向推力。此力可分為兩部分，一部分是蒸汽渡過動葉柵時，軸向分速度變化所產生的軸向推力，其值很小。另一部分是動葉柵前後壓差所產生的軸向推力，它是隨級的反動度增加而增大。
蒸汽作用在葉輪上的軸向推力。蒸汽作用在葉輪前後的壓力差使葉輪產生軸向推力。葉輪前後的壓力差有兩部分組成，一部分由於隔板汽封漏汽，使葉輪前後產生一定的壓差。另一部分是蒸汽在動葉柵中有壓降而產生的壓差。
蒸作用在轉子汽封凸肩上的軸向推力。當隔板汽封採用高低齒式汽封片，則轉子相應做成汽封凸肩結構，由於每個汽封凸戶前後都存在壓差而產生軸向推力。
軸向推力總是從高壓端指向低壓端，並且隨汽輪機負荷增大而增大。必有強調的是，當負荷突然減少時，會出現與汽流方向相反的軸向推力。
42、減少汽輪機軸向推力的方法有哪些？
高壓軸封兩端以反向壓差設置平衡活塞。
高、中壓缸反向布置。
低壓缸分流布置。
在葉輪上開平衡孔。餘下的軸向推力由推力軸承承受。
43、超高參數大型機組為什麼都採用兩個以上的排汽口？
隨著蒸汽在多級汽輪機中逐級膨脹作功，壓力逐級降低，比容逐漸增大，汽輪機最後的排汽的比容比新蒸汽的比容大出千倍之多，雖然有1/3左右的蒸汽抽出用於回熱，但汽輪機末級排汽的容積流量仍然很大，因此需要足夠大的通流面積，由於末級通流面積受到動葉高度的限制，故超高參數大型機組都採用多排汽口。
44、什麼是汽輪機的變式況？引起汽輪機變工況的原因有哪些？
與設計條件不相符合的運行工況稱為汽輪機的變工況。
引起汽輪機變工況的原因如下：
用戶所需的電（熱）負荷的變化，使得汽機的蒸汽流量和抽汽量發生變化。
鍋爐運行工況變化，使進入汽輪機的蒸汽量偏離設計值。
汽輪機本體工作狀況發生變化，如通流部分結垢、加裝噴嘴、拆除某級隔板或葉片折斷等，改變了汽輪機的通流面積。
凝汽設備工作情況發生變化使真空偏離額定值。
45、汽輪機變工況時，流過級的流量與級的前、後壓力有何關係？
若級在變工況前後均為臨界狀態，不計級前溫度的影響時，流過該級的流量與級前壓力成正比。
級在變工況前後，蒸汽在級內流動均未達到臨界狀態時，流量與級前、後壓力的關係可用弗留格爾公式確定。即流過該級的流量與級前、後壓力的平方差的平方根成正比，與級前溫度的平方根成反比。
46、在變工況時，蒸汽流量對級效率有何影響？
只有在最佳速度比下工作時，級效率才能達到最高。當流過級組的流量改變時，級組中最末級的焓降變化較大，其速度比偏離最佳值較多，因此級的效率下降較多，而級組中間各級因焓降基本不變，其速度比保持不變，故其效率也基本不變。
47什麼是節流調節？節流調節有何優缺點？
節流調節就是全部蒸汽都經過一個或幾個同時啟、閉的調節汽閥，然後流向汽輪機的第一級噴嘴。
節流調節與噴嘴調節相比具有結構簡單，製造成本低，在負荷變化時級前溫度變化小，對負荷變動的適應性較好等優點。其缺點是在部分負荷時節流損失大，經濟性較差。
48、噴嘴調節有何優缺點？
與節流調節相比，噴嘴調節在部分負荷時節流損失小，經濟性好且運行穩定。
其缺點是在負荷變化時，機組高壓部分溫度變化較大，容易在調節級附近產生較大的熱應力，因此對機組負荷變動的適應性較差。
49、什麼是節流----噴嘴聯合調節？這種調節有何優點？
為了同時發揮節流調節和噴嘴調節的優點，在一些帶基本負荷的大機組上採用節流---噴嘴聯合調節，即在低負荷時用節流調節，高負荷時用噴嘴調節。
優點是能夠減小調節汽室中蒸汽溫度變化幅度，提高了調整負荷的快速性和安全性。在部分負荷時又能保持有較高的經濟性。
50、什麼是監視段壓力？監視段壓力對運行有何指導意義？
在汽輪機運行中，常把調節級汽室的壓力和各抽汽口的壓力稱為監視段壓力。
運行人員可以通過監視段壓力來監視汽輪機通流部分的工作情況，以及調節汽閥開度與帶負荷情況。
編輯：蘭陵王
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TAG:電建技術 |