汽轮机原理

一、 名词解释

1. 假想速比:圆周速度u与假想全级滞止理想比焓降都在喷嘴中等比熵膨胀的假想出口速度的比值。

2. 轮周损失:喷嘴损失、动叶损失、余速损失之和称为轮周损失。

3. 最佳真空:是指机组电功率增量与循环水泵所耗功率增量只差ΔPnet=ΔPel-ΔPp曲线上为最大值时的真空。

4. 机组的临界工况:当机组内至少有一列叶栅(如某一级的喷嘴式动叶)的出口流速达到或超过临界速度是,称为机组的临界工况。

5. 汽轮机工况图(P-d):汽轮机发电机组的功率与汽耗量的关系曲线称为汽轮机工况图。

6. 挠性转子:把工作转速接近或超过转子的一阶弯曲临界转速的转子视为挠性转子。

7. 调频叶片:有些叶片要求其某个主振型频率避开某类激振力频率才能安全运行。这个叶片对这一主振型,称为调频叶片。

8. 同步器:平移 调节系统静态特性曲线的装置称为

9. 排汽阻力损失:排汽在排汽管中流动时,由于摩擦、涡流、转向等阻力作用而有压力降落,这部分没有做功的压降损失,称为排汽损失。

10. 二次调频:电网频率不正常时,通过平移某些机组的静态特性曲线,增加或减小这些机组功率,以恢复电网的正常频率,称为二次调频。

二、 简答题

1. 蒸汽在冲动式汽轮机的高、低压缸内做功过程中各有哪些损失?

高压缸可能存在的级内损失有:轮周损失、叶高损失、扇形损失、漏汽损失、叶轮摩擦损失、部分进汽损失等。叶高损失、漏汽损失、叶轮摩擦损失、部分进汽损失相对较大

低压缸可能存在的级内损失有:轮周损失、叶高损失、扇形损失、漏汽损失、叶轮摩擦损失、湿汽损失等。余速损失大,但一般可被下级利用,湿气损失大。

2.

3. 轴封系统的工作原理及作用?

轴封系统指轴端轴封和与它相连的管道和附属设备。

原理:轴封系统由轴封、供汽母管及均压箱、轴封调节器、轴封加热器和轴封抽汽器等组成。轴封系统的型式有外供汽式和自密封式两种,不同制造厂采用不同的轴封系统和轴封汽流组织方式。轴封分成多段多室,与大气环境接近的腔室的压力由抽汽器或风机维持略低于大气压力,紧邻的腔室压力由压力调节器维持略高于大气压力,从而保证蒸汽不外泄、空气不内漏。

作用:在任何运行工况下保证蒸汽不外泄、空气不内漏,同时回收泄漏蒸汽的热能(轴封加热器)和组织汽流冷却转子的轴端。

4. 动叶片所受激振力产生的原因有哪些?

叶片的激振力是由级中汽流流场不均匀所致,归纳起来有两类。

低频激振力产生、高频激振力设计因素: 1、叶栅尾迹扰动 。2、结构扰动:部分进汽,抽汽口、排气管、加强筋和肋。

制造、安装因素:1、喷嘴和叶片槽道制造、安装偏差,2、隔板中分面处喷嘴接合不良。

一)低频激振力产生原因

若个别喷嘴损坏或加工尺寸有偏差,动叶片旋转到这里受到一次扰动力; 上下两隔板结合面处喷嘴错位或有间隙; 级前后有抽汽口,抽汽口附近喷嘴出口汽流的轴向速度小,引起扰动; 高压级采用窄喷嘴时,加强筋对汽流产生扰动; 采用喷嘴配汽方式

二)高频激振力产生原因

由喷嘴尾迹引起。高频激振力不可避免,由于喷嘴出口边总有一定厚度,另外汽流和通道壁面的摩擦力,使喷嘴出口沿圆周方向汽流的作用力不是均匀分布,叶片每经过一只喷嘴片,汽流作用力就减小一次,即受到反方向的扰动。

5. 转子横向各向同性,在有、无阻尼系数的两种条件下,转子横向幅频率特性有何异同? 在给定ζ值,可以得到有阻尼时,有质量不平衡引起的转子振动幅频与相频特性:

1)ω=0时,2)ω= ω p1时,3)ω→∞时, 有阻尼时,振幅的极大值对应的频率不是转子的横向自振频率,比该值大,而且ζ 越大,两者偏离得越大

无阻尼转子振动的幅频特性:

1)ω=0时,A=0;

2)00;即A与e同方向,转子的弯曲方向与偏心方向一致。

3)ω= ω p1时,A/e→∞;

4)ω>ω p1时,A/e

5)ω→∞时,A→-e。即,圆盘的质心与转子旋转中心重合,自定中心。

如转子转动无阻尼,当ω= ω p1时,转子的振幅达到无穷大,转子发生断裂。 。

6. 影响调节系统动态特性的因素有哪些?

影响调节系统动态特性的因素:

1. 调节对象,即汽轮机,对五个指标的影响,对动态超调量、过渡过程调整时间和振荡次数有影响 ,主要影响动态超调量。

2.调节系统

(1)速度变动率δ

δ大,最高飞升转速和稳态值变大,反馈大,可以减小动态超调量和振荡次数,缩短过渡过程的调整时间。δ小,最高飞升转速和稳态值较小,动态超调量较大, 振荡次数和调整时间增加,动态稳定性差。

(2)油动机时间常数Tm

油动机的时间常数愈大,油动机关闭需要的时间越长,转速飞升就愈大;过渡过程时间也越长;振荡次数增多。

(3)迟缓率ε

调节汽门关闭迟缓,超调量增大;对于原非周期过程,过程时间延长,动态偏差增大;对于周期过程,振荡加剧,甚至造成不稳定振荡。

三、论述题

1. 凝气式汽轮机,当调节级动叶为亚临界工况时,进气量增加时,全开调节阀对应的级的焓降、反动度、速比、效率有何变化?为什么?

当进气量增加时,焓降减小,反动度增大,速比增大,效率减小。当G增大时,背压P2升高,P0不变,△ht减小,动叶为亚临界工况时,Ωm与Xm增大,ηi下降,Pi正比于G△hiηi。

2. 造成“真空下降、过冷度增加”的主要原因是什么?为什么?

影响凝汽器压力(真空)的因素分别通过冷却水入口温度tw1、冷却水温升△t和凝汽器换热端差δt表现出来。影响凝结水过冷度的主要因素有空气量较多,管束布置不合理,凝结水位过高等,

造成真空下降过冷度增加的原因:

汽侧:(1)漏入空气过多或抽气器工作不正常,使空气分压增大。因为空气阻碍蒸汽放热使传热系数降低,凝结水温降低,过冷度增大。(2)凝结水水位过高,淹没冷却水管,使凝结水被进一步冷却。(3)冷却水管布置不合理

水侧原因:(1)循环水量降低,会使传热端差增大,真空度下降。(2)冷却管结垢,会使传热系数降低,真空度下降。(3)凝汽器水阻增大。

3. 中间再热调峰机组的主要任务是适应负荷变化,以保证用户需要。在实际中,负荷的变化总是先于机组,缩短机组跟负荷的响应时间的方法有哪些?


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