汽轮机原理习题及答案

第一章 绪论、单项选择题1新蒸汽参数为 13.5MPa 的汽轮机为(A 高压汽轮机C.亚临界汽轮机 2.型号为N300-16.7/538/538 的汽轮机是(B )。A. 一次调整抽汽式汽轮机C.背压式汽轮机B. 凝汽式汽轮机D.工业用汽轮机第一章 汽轮机级的工作原理、单项选择题3.在反动级中，下列哪种说法正确?( C )A.蒸汽在喷嘴中的理想焓降为零B.蒸汽在动叶中的理想焓降为零C.蒸汽在喷嘴与动叶中的理想焓降相等D.蒸汽在喷嘴中的理想焓降小于动叶中的理想焓降4.下列哪个措施可以减小叶高损失?( A )A. 加长叶片B.缩短叶片C.加厚叶片D. 减薄叶片5.下列哪种措施可以减小级的扇形损失 ?( C )A. 采用部分进汽B.采用去湿槽C.采用扭叶片6.纯冲动级动叶入口压力为D.采用复速级P!，出口压力为 P2,贝 U Pi和 P2的关系为(CA. PiP2C. Pi= P2D . Pi P27当选定喷嘴和动叶叶型后，影响汽轮机级轮周效率的主要因素( A )A. 余速损失B. 喷嘴能量损失C.动叶能量损失D.部分进汽度损失8下列哪项损失不属于汽轮机级内损失A. 机械损失B. 鼓风损失C. 叶高损失D. 扇形损失( A )9反动级的结构特点是动叶叶型 (B)。A. 与静叶叶型相同B. 完全对称弯曲C. 近似对称弯曲D. 横截面沿汽流方向不发生变化10.当汽轮机的级在(B )情况下工作时，能使余速损失为最小。b)B .超高压汽轮机D 超临界汽轮机A. 最大流量C. 部发进汽B. 最佳速度比D. 全周进汽A.隔板+喷嘴C.喷嘴+动叶B. Ci=CcrD. C1WCcr3.当渐缩喷嘴出口压力pi小于临界压力pcr时，蒸汽在喷嘴斜切部分发生膨胀,列哪个说法是正确的？C.动叶根部背弧处8.降低部分进汽损失，可以采取下列哪个措施？A.加隔板汽封1.汽轮机的级是由组成的。2.当喷嘴的压力比&n大于临界压力比&cr时,则喷嘴的出口蒸汽流速C1B.汽缸+转子D.主轴+叶轮A. C1CcrA.只要降低Pi，即可获得更大的超音速汽流B.可以获得超音速汽流，但蒸汽在喷嘴中的膨胀是有限的C.蒸汽在渐缩喷嘴出口的汽流流速等于临界速度D.蒸汽在渐缩喷嘴出口的汽流流速小于临界速度4.汽轮机的轴向位置是依靠确定的？A.靠背轮B.轴封C.支持轴承D.推力轴承5.蒸汽流动过程中，能够推动叶轮旋转对外做功的有效力是A.轴向力B.径向力C.周向力D.蒸汽压差6.在其他条件不变的情况下，余速利用系数增加，级的轮周效率A.增大B.降低C.不变D.无法确定7.工作在湿蒸汽区的汽轮机的级，受水珠冲刷腐蚀最严重的部位是：A.动叶顶部背弧处B.动叶顶部内弧处D.喷嘴背弧处B.减小轴向间隙C.选择合适的反动度D.在非工作段的动叶两侧加装护罩装置A.相对速度增加B.相对速度降低；C.相对速度只改变方向，而大小不变D.相对速度大小和方向都不变11.已知蒸汽在汽轮机某级的滞止理想焓降为 则喷嘴出口的理想汽流速度为A. 8 m/sC. 161 m/s12.下列哪个说法是正确的 【C】A.喷嘴流量总是随喷嘴出口速度的增大而增大；B.喷嘴流量不随喷嘴出口速度的增大而增大；C.喷嘴流量可能随喷嘴出口速度的增大而增大，也可能保持不变；D.以上说法都不对13._冲动级动叶入口压力为Pl，出口压力为P2,则Pl和R有_ 关系。【B】A. PivP2B. P1P2C. Pi=P2D. P1=0.5P214.工作段弧长为1037mm平均直径1100 mm该级的部分进汽度：【A】36A. 0.3B. 0.5C. 0.66D. 115.汽机中反动度为0.5的级被称为：【D】A.纯冲动级B.带反动度的冲动级9.火力发电厂汽轮机的主要任务是：A.将热能转化成电能C.将电能转化成机械能10.在纯冲动式汽轮机级中，如果不考虑损失，【B】B.将热能转化成机械能D.将机械能转化成电能 蒸汽在动叶通道中 【C】40 kJ/kg，该级的反动度为0.187，【D】B. 122 m/sD. 255 m/sC.复速级D.反动级A.蒸汽在动叶通道中的绝对速度增大B.蒸汽在动叶通道中绝对速度降低C.蒸汽在动叶通道中相对速度只改变方向，而大小不变D.以上说法都不对18.假设喷嘴前的蒸汽滞止焓为3350 kJ/kg，喷嘴出口蒸汽理想比焓值为3304.4kJ/kg，则喷嘴实际出口速度为【A】16A. 9.5 m/sB. 81.3 m/sC. 81.9 m/sD. 320 m/s19.关于喷嘴临界流量，在喷嘴出口面积一定的情况下，请判断下列说法哪个正确:A.喷嘴临界流量只与喷嘴初参数有关B.喷嘴临界流量只与喷嘴终参数有关C.喷嘴临界流量与喷嘴压力比有关D.喷嘴临界流量既与喷嘴初参数有关,也与喷嘴终参数有关20.反动级中，若喷嘴出口汽流角：1=15，当速比取下列哪个值时，该级的轮周效率最咼。A. 0.24B. 0.48C. 0.6D. 0.96621.在喷嘴出口方向角：1和圆周速度u相等时，纯冲动级和反动级在最佳速比下所能承担的焓降之比为A. 1:2B. 2:1C. 1:1D. 1:422.汽轮机级采用部分进汽的原因是A.叶片太长B.叶片太短16.蒸汽在某反动级喷嘴中的滞止理想焓降为30 kJ/kg，则蒸汽在动叶通道中的理想焓降为:B. 15 kJ/kgC. 30 kJ/kg17.在反动式汽轮机级中，如果不考虑损失，则:A. 0 kJ/kgD. 45 kJ/kg30.在汽轮机工作过程中，下列哪些部件是静止不动的？【C】A叶轮B叶片C隔板D轴31.哪些措施可以减小斥汽损失？A.采用扭叶片C.存在鼓风损失D.存在斥汽损失23.下列哪几项损失不属于叶栅损失。【C】A.喷嘴损失B.动叶损失C.余速损失D.叶高损失24.在圆周速度相同的情况下，作功能力最大的级为【C】A.纯冲动级B.带反动度的冲动级C.复速级D.反动级25.在各自最佳速比下，轮周效率最高的级是【D】A.纯冲动级B.带反动度的冲动级C.复速级D.反动级26.蒸汽在喷嘴斜切部分膨胀的条件是【A】A.喷嘴后压力小于临界压力B.喷嘴后压力等于临界压力C.喷嘴后压力大于临界压力D.喷嘴后压力大于喷嘴前压力27.在反动级中，下列哪种说法正确【C】A.蒸汽在喷嘴中理想焓降为零B.蒸汽在动叶中理想焓降为零C.蒸汽在喷嘴与动叶中的理想焓降相等D.蒸汽在喷嘴的理想焓降小于动叶的理想焓降28.下列哪个措施可以减小叶高损失【A】A.加长叶片B.缩短叶片C.加厚叶片D.减薄叶片29.下列哪种措施可以减小级的扇形损失【C】A.采用部分进汽B.采用去湿槽C.采用扭叶片D.采用复速级B】49B.减少喷嘴组数1、 喷嘴出口实际气流速度与理想速度的关系是（）A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。2、 动叶出口实际气流速度与理想速度的关系是（）A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。3、 气流在喷嘴中流动的动能损失转变为蒸汽热能，所以其出口焓值是： （ ）A.升高；B.下降；C.不变。4、 渐缩喷嘴超临界流动时，压比与临界压比的关系是： （）A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。5、 在喷嘴出口面积和蒸汽性质确定后，通过喷嘴的最大蒸汽量只与（）有关。A.蒸汽的初参数；B.蒸汽的终参数；C.A和B。6、 在超临界流动条件下，蒸汽在斜切部分流动的情形是：A.超音速，汽流方向不偏转；B.亚音速流动，汽流方向不偏转；C.超音速，汽流方 向偏转。7、 为了表明在一个级中蒸汽在动叶内膨胀的大小引入反动度概念。对纯冲动级，下面选项哪项正确： （）A.动叶焓降为零，反动度亦为零；B.动叶焓降为零，反动度为0.5；C.动叶焓降 不为零，反动度亦为零；8、 为了表明在一个级中蒸汽在动叶内膨胀的大小引入反动度概念。对反动级，下面选项哪项正确： （）A.动叶焓降为零，反动度亦为零；B.动叶焓降为零，反动度为0.5；C.动叶焓降 不为零，反动度为（0.4-0.6）；9、 滞止状态点的蒸汽压力与实际状态点的关系是： （）A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。10、 滞止状态点的蒸汽焓值与实际状态点的关系是： （）A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。C.在叶轮上开孔32.纯冲动级内能量转换的特点是A.蒸汽只在动叶栅中进行膨胀C.喷嘴进出口蒸汽压力相等33.汽在叶片斜切部分膨胀的特点包括A.蒸汽汽流方向不变B.其叶片前后的压力比&V&crC.其叶片前后的压力比crD.叶片出口只能得到音速汽流34.大型气轮机低压末级的反动度一般为A 0 B 0.3 C 0.5 DD.在动叶非工作弧段加装护罩【B】B.蒸汽仅对喷嘴施加冲动力D.喷嘴理想焓降等于动叶理想焓降【B】【D】0.511、纯冲动级和复速级做功能力的大小排序是： （ ）A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。12、 纯冲动级和反动级做功能力的大小排序是： （）A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。13、 反动级和复速级的做功能力的大小排序是： （）A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。14、 轮周效率是针对下面哪项损失提出的。 （ ）A.余速损失；B.部分进汽损失；C.级内损失。15、 级的相对内效率是针对下面哪项损失提出的。 （）A.余速损失；B.喷嘴和动叶内部流动损失；C.级内损失。16、 长叶片级的速度三角形中， 叶根、平均直径和叶顶三处的动叶进口角的大小 排序是：（ ）A.Bi根Bi均B1顶；B.Bi顶Bi均B1根；C.Bi均Bi根B1顶。17、 长叶片级的速度三角形中， 叶根、平均直径和叶顶三处的喷叶出口相对速度 的大小排序是：（ ）A.w根w均w顶；B.w顶w均wi根；C.w均w根wi顶。二、判断题1.复数级具有两列或两列以上的静叶和动叶， 所以也可以视为两个或以上级的 串联。（ ）2.在纯冲动级内，动叶的焓降为零，做功也为零。 （）3.带部分进汽的级中， 动叶转动将停滞的蒸汽从叶轮一侧鼓到另一侧消耗的有用功称为斥汽损失。 （）4.在部分进汽的级中，当动叶转动进入工作段时，蒸汽排斥流道中停滞汽流所消耗的能量称为鼓风损失。 （）5.反动级就是反动度等于0.2的级。（）6.叶轮转动时与其两侧和外缘蒸汽产生的摩擦称为摩擦损失。 （）7.冲动级就是反动度为零的级。 （）8.对于纯冲动级，由于其动叶内没有焓降，所以轮周功等于零。 （）9.对于静叶，由于其静止不动，因此即使有焓降也没有能量的转换。 （）10.减缩喷嘴出口处的当地音速就是其临界速度。（）11.当喷嘴出口压力小于临界压力时， 汽流流动从喉部开始方向发生偏转 （）12.当喷嘴出口压力大于临界压力时，汽流流动从出口截面开始方向发生偏转 （ ）。13.在平面叶栅中，喷嘴出口速度三角形是指喷嘴出口处汽流的绝对速度、相对 速度和轮周速度三者的矢量关系（ ）。14.在平面叶栅中，动叶入口速度三角形是指喷嘴叶出口处汽流的绝对速度、相 对速度和轮周速度三者的矢量关系（ ）。15.反动级的焓降在喷嘴和动叶中各占一半， 所以喷嘴和动叶的叶型互为镜内映 射形状。（ ）由于反动级的焓降在喷嘴和动叶中各占一半， 所以为了加工简化， 两者可采用同 一叶型。（ ）三、填空题1.汽轮机级内漏汽主要发生在 _隔板_ 和_。2.叶轮上开平衡孔可以起到 减小轴向推力 的作用。3.部分进汽损失包括鼓风损失和斥汽 损失。4.汽轮机的外部损失主要有机械损失和 轴封损失。5.湿气损失主要存在于汽轮机的末级和次末级。6.在反动级、冲动级和速度级三种方式中，要使单级汽轮机的焓降大，损失较少,应采用_反动级_07.轮周损失包括： 喷嘴损失、动叶损失 、 余速损失o四、名词解释1.反动度2.复数级3.冲动式汽轮机（级）4.反动式汽轮机（级）5.级的理想焓降6.级的滞止理想焓降7.嘴斜切部分的膨胀极限。8.喷嘴斜切部分的极限压力9.余速损失。10.部分进汽。11.部分进汽度。12.轮周功率。13.轮周效率。14.级的有效焓降。15.级的相对内效率。1速度比和最佳速比答：将（级动叶的）圆周速度u与喷嘴出口（蒸汽的）速度Ci的比值定义为速 度比，轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比。2假想速比答：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。3汽轮机的级 答：汽轮机的级是汽轮机中由一列静叶栅和一列动叶栅组成的将蒸汽热能转换成机械能的基本工作单元。4级的轮周效率答：1kg蒸汽在轮周上所作的轮周功与整个级所消耗的蒸汽理想能量之比。5滞止参数 答：具有一定流动速度的蒸汽，如果假想蒸汽等熵地滞止到速度为零时的状态， 该状态为滞止状态，其对应的参数称为滞止参数。6临界压比答：汽流达到音速时的压力与滞止压力之比。7级的相对内效率答： 级的相对内效率是指级的有效焓降和级的理想能量之比。8喷嘴的极限膨胀压力答：随着背压降低， 参加膨胀的斜切部分扩大， 斜切部分达到极限膨胀时喷嘴出 口所对应的压力。9级的反动度答：动叶的理想比焓降与级的理想比焓降的比值。 表示蒸汽在动叶通道内膨胀程 度大小的指标。10余速损失答：汽流离开动叶通道时具有一定的速度， 且这个速度对应的动能在该级内不能转换为机械功，这种损失为余速损失11临界流量 答：喷嘴通过的最大流量。12漏气损失 答：汽轮机在工作中由于漏气而产生的损失。13部分进汽损失 答：由于部分进汽而带来的能量损失。14 湿气损失 答： 饱和蒸汽汽轮机的各级和普通凝汽式汽轮机的最后几级都工作与湿蒸汽区，从而对干蒸汽的工作造成一种能量损失称为湿气损失。15盖度答：指动叶进口高度超过喷嘴出口高度的那部分叶高16级的部分进汽度 答：装有喷嘴的弧段长度与整个圆周长度的比值。五、简答题17冲动级和反动级的做功原理有何不同？在相等直径和转速的情况下， 比较二 者的做功能力的大小并说明原因。答：冲动级做功原理的特点是： 蒸汽只在喷嘴中膨胀， 在动叶汽道中不膨胀加速， 只改变流动方向，动叶中只有动能向机械能的转化。反动级做功原理的特点是：蒸汽在动叶汽道中不仅改变流动方向，而且还进 行膨胀加速。动叶中既有动能向机械能的转化同时有部分热能转化成动能。在同等直径和转速的情况下，纯冲动级和反动级的最佳速比比值：mre/him=1/2上式说明反动级的理想焓降比冲动级的小一倍18分别说明高压级内和低压级内主要包括哪几项损失？答：咼压级内：叶咼损失、喷嘴损失、动叶损失、余速损失、扇形损失、漏气损失、叶轮摩擦损失等；喷嘴损失低压级内：湿气损失、喷嘴损失、动叶损失、余速损失，扇形损失、漏气损失、叶轮摩擦损失很小。19.简述蒸汽在汽轮机的工作过程。答：具有一定压力和温度的蒸汽流经喷嘴，并在其中膨胀，蒸汽的压力、温度不 断降低，速度不断升高， 使蒸汽的热能转化为动能， 喷嘴出口的高速汽流以一定 的方向进入装在叶轮上的通道中，汽流给动叶片一作用力，推动叶轮旋转，即蒸 汽在汽轮机中将热能转化为了机械功。(Xjop/(xi)op=(c八(c厂=(2-1)=；2/匚hj20.汽轮机级内有哪些损失？造成这些损失的原因是什么？答：汽轮机级内的损失有：喷嘴损失、动叶损失、余速损失、叶高损失、叶轮摩擦损失、部分进汽损失、漏汽损失、扇形损失、湿气损失9种。造成这些损失的原因：(1) 喷嘴损失：蒸汽在喷嘴叶栅内流动时，汽流与流道壁面之间、汽流各 部分之间存在碰撞和摩擦，产生的损失。(2)动叶损失：因蒸汽在动叶流道内流动时，因摩擦而产生损失。(3) 余速损失：当蒸汽离开动叶栅时，仍具有一定的绝对速度，动叶栅的 排汽带走一部分动能，称为余速损失。(4) 叶高损失：由于叶栅流道存在上下两个端面，当蒸汽流动时，在端面附面层内产生摩擦损失，使其中流速降低。其次在端面附面层内，凹弧和背弧之间的压差大于弯曲流道造成的离心力， 产生由凹弧向背弧的二次流动， 其流动方 向与主流垂直，进一步加大附面层内的摩擦损失。（5）扇形损失：汽轮机的叶栅安装在叶轮外圆周上，为环形叶栅。当叶片 为直叶片时，其通道截面沿叶高变化，叶片越高，变化越大。另外，由于喷嘴出 口汽流切向分速的离心作用， 将汽流向叶栅顶部挤压， 使喷嘴出口蒸汽压力沿叶 高逐渐升高。 而按一元流动理论进行设计时，所有参数的选取， 只能保证平均直 径截面处为最佳值， 而沿叶片高度其它截面的参数， 由于偏离最佳值将引起附加 损失，统称为扇形损失。（6）叶轮摩擦损失：叶轮在高速旋转时，轮面与其两侧的蒸汽发生摩擦， 为了克服摩擦阻力将损耗一部分轮周功。 又由于蒸汽具有粘性， 紧贴着叶轮的蒸 汽将随叶轮一起转动， 并受离心力的作用产生向外的径向流动， 而周围的蒸汽将 流过来填补产生的空隙， 从而在叶轮的两侧形成涡流运动。 为克服摩擦阻力和涡 流所消耗的能量称为叶轮摩擦损失。（7）部分进汽损失：它由鼓风损失和斥汽损失两部分组成。在没有布置喷 嘴叶栅的弧段处，蒸汽对动叶栅不产生推动力， 而需动叶栅带动蒸汽旋转， 从而 损耗一部分能量； 另外动叶两侧面也与弧段内的呆滞蒸汽产生摩擦损失， 这些损 失称为鼓风损失。 当不进汽的动叶流道进入布置喷嘴叶栅的弧段时， 由喷嘴叶栅 喷出的高速汽流要推动残存在动叶流道内的呆滞汽体， 将损耗一部分动能。 此外， 由于叶轮高速旋转和压力差的作用，在喷嘴组出口末端的轴向间隙会产生漏汽， 而在喷嘴组出口起始端将出现吸汽现象， 使间隙中的低速蒸汽进入动叶流道， 扰 乱主流，形成损失，这些损失称为斥汽损失。（8）漏汽损失：汽轮机的级由静止部分和转动部分组成，动静部分之间必 须留有间隙， 而在间隙的前后存在有一定的压差时， 会产生漏汽， 使参加作功的 蒸汽量减少，造成损失，这部分能量损失称为漏汽损失。（9）湿汽损失：在湿蒸汽区工作的级，将产生湿汽损失。其原因是：湿蒸 汽中的小水滴，因其质量比蒸汽的质量大， 所获得的速度比蒸汽的速度小， 故当 蒸汽带动水滴运动时， 造成两者之间的碰撞和摩擦， 损耗一部分蒸汽动能； 在湿 蒸汽进入动叶栅时， 由于水滴的运动速度较小， 在相同的圆周速度下， 水滴进入 动叶的方向角与动叶栅进口几何角相差很大， 使水滴撞击在动叶片的背弧上， 对 动叶栅产生制动作用，阻止叶轮的旋转，为克服水滴的制动作用力，将损耗一部 分轮周功；当水滴撞击在动叶片的背弧上时，水滴就四处飞溅，扰乱主流，进一步加大水滴与蒸汽之间的摩擦，又损耗一部分蒸汽动能。以上这些损失称为湿汽 损失。21指出汽轮机中喷嘴和动叶的作用。答：蒸汽通过喷嘴实现了由热能向动能的转换，通过动叶将动能转化为机械功。22.据喷嘴斜切部分截面积变化图，请说明：(1)当喷嘴出口截面上的压力比pi/p大于或等于临界压比时，蒸汽的膨胀 特点；(2)当喷嘴出口截面上的压力比pi/po小于临界压比时，蒸汽的膨胀特点。答：(1)pi/po大于或等于临界压比时，喷嘴出口截面AC上的气流速度和方向与 喉部界面AB相同，斜切部分不发生膨胀，只起导向作用。(2)当喷嘴出口截面上的压力比pi/po小于临界压比时，气流膨胀至AB时, 压力等于临界压力，速度为临界速度。且蒸汽在斜切部分ABC的稍前面部分继续 膨胀，压力降低，速度增加，超过临界速度，且气流的方向偏转一个角度。23.什么是速度比？什么是级的轮周效率？试分析纯冲动级余速不利用时，速度比对轮周效率的影响。答：将(级动叶的)圆周速度u与喷嘴出口(蒸汽的)速度Ci的比值定义为速 度比。1kg蒸汽在轮周上所作的轮周功与整个级所消耗的蒸汽理想能量之比称为轮 周效率。在纯冲动级中，反动度Qm=0,则其轮周效率可表示为：2jCOSP2nu=22乙（cos%厶；1十甲一/、COS也 /叶型选定后，、书、a1、B1数值基本确定，由公式来看，随速比变化，轮周效率存在一个最大值。同时，速比增大时，喷嘴损失不变，动叶损失减小， 余速损失变化最大，当余速损失取最小时，轮周效率最大。24什么是汽轮机的最佳速比？并应用最佳速度比公式分析，为什么在圆周速度相同的情况下，反动级能承担的焓降或做功能力比纯冲动级小？答：轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比。情况下,由上式可比较得到，反动级能承担的焓降或做功能力比纯冲动级小。25.简述蒸汽在轴流式汽轮机的冲动级、 反动级和复速级内的能量转换特点， 并 比较它们的效率及作工能力。答：冲动级介于纯冲动级和反动级之间， 蒸汽的膨胀大部分发生在喷嘴中，只有 少部分发生在动叶中；反动级蒸汽在喷嘴和动叶中理想比焓降相等；复速级喷嘴 出口流速很高，高速气流流经第一列动叶作功后其具有余速的汽流流进导向叶 柵，其方向与第二列动叶进汽方向一致后，再流经第二列动叶作功。作功能力：复速级最大，冲动级次之，反动级最小；效率：反动级最大，冲动级次之，复速级最小。对于纯冲动级，i?E =CO尹反动级1；在圆周速度相同的/ 1u匕丿21-cos% P2；hnhb心0.5小;Qm=0.5。(3) 带反动度的冲动级：蒸汽的膨胀大部分在喷嘴叶栅中进行，只有一小部分在动叶栅中进行。这种级兼有冲动级和反动级的特征，它的流动效率高于纯 冲动级，作功能力高于反动级。在这种级中：pi P2；hn hb0；Qn=0.050.35。(4) 复速级：复速级有两列动叶，现代的复速级都带有一定的反动度，即 蒸汽除了在喷嘴中进行膨胀外，在两列动叶和导叶中也进行适当的膨胀。 由于复 速级采用了两列动叶栅，其作功能力要比单列冲动级大。33什么是冲击原理和反击原理？在什么情况下，动叶栅受反击力作用？ 答：冲击原理：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。反击原理：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。34说明冲击式汽轮机级的工作原理和级内能量转换过程及特点。 答：蒸汽在汽轮机级内的能量转换过程， 是先将蒸汽的热能在其喷嘴叶栅中转换 为蒸汽所具有的动能，然后再将蒸汽的动能在动叶栅中转换为轴所输出的机械 功。具有一定温度和压力的蒸汽先在固定不动的喷嘴流道中进行膨胀加速， 蒸汽 的压力、温度降低，速度增加，将蒸汽所携带的部分热能转变为蒸汽的动能。从 喷嘴叶栅喷出的高速汽流， 以一定的方向进入装在叶轮上的动叶栅， 在动叶流道 中继续膨胀， 改变汽流速度的方向和大小， 对动叶栅产生作用力， 推动叶轮旋转 作功，通过汽轮机轴对外输出机械功，完成动能到机械功的转换。由上述可知，汽轮机中的能量转换经历了两个阶段：第一阶段是在喷嘴叶栅 和动叶栅中将蒸汽所携带的热能转变为蒸汽所具有的动能， 第二阶段是在动叶栅 中将蒸汽的动能转变为推动叶轮旋转机械功，通过汽轮机轴对外输出。35汽轮机的能量损失有哪几类？各有何特点？ 答：汽轮机内的能量损失可分为两类， 一类是汽轮机的内部损失， 一类是汽轮机 的外部损失。汽轮机的内部损失主要是蒸汽在其通流部分流动和进行能量转换时， 产生的 能量损失，可以在焓熵图中表示出来。汽轮机的外部损失是由于机械摩擦及对外漏汽而形成的能量损失， 无法在焓熵图中表示。36.什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？答：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 和，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，级具有最咼的轮周效率。1.分别画出反动级、纯冲动级、复数级最佳速度比时的速度三角形，并解释作 图依据。2.画出最佳速度比(Xi)op分别为cosa1、(cosa1)12和(cosa1)/4的速度三 角形，并解释作图依据。3.在hs图上画出反动级的热力过程曲线，并标注动叶进口滞止状态点、动 叶出口状态点、级有效焓降。4.在hs图上画出纯冲动级的热力过程曲线，并标注静叶进口滞止状态点、 动叶出口状态点、级的余速损失。六、计算题1.已知汽轮机某纯冲动级喷嘴进口蒸汽的焓值为3369.3 kJ/kg，初速度c= 50 m/s,喷嘴出口蒸汽的实际速度为C1= 470.21 m/s，速度系数二0.97，本级的 余速未被下一级利用，该级内功率为R = 1227.2 kW，流量D = 47 T/h，求：(1)喷嘴损失为多少？(2)喷嘴出口蒸汽的实际焓？(3)该级的相对内效率？c,470.215-484.75 m/s解:(1)9711 484 75?喷嘴损失：心疔尹(1)=2旨(197226.94 kJ/kg2：hc0二匹=1250 J / kg =1.25 kJ/kg2h0二h0：hco=3369.3 1.25 =3370.55 kJ / kg2*121 484.75h1t=h0c1t-3370.553253 kJ / kg2 2 1000喷嘴出口蒸汽的实际焓：h1：hn二3253 6.94=3260 kJ/kg 讥 二ht-h1t=3370.55 -3253 =117.55 kJ/kgA13600R36001227.2M =-D12某冲动级级前压力p=0.35MPa级前温度10=169 C,喷嘴后压力p1=0.25MPa,级后压力p2=0.56MPa，喷嘴理想焓降厶hn=47.4kJ/kg,喷嘴损失厶hn t=3.21kJ/kg,动叶理想焓降hb=13.4kJ/kg,动叶损失hb t=1.34kJ/kg,级 的理想焓降ht=60.8kJ/kg，初始动能hc0=0,余速动能hc 2=2.09kJ/kg,其 他各种损失h=2.05 kJ/kg。计算：(1) 计算级的反动度Qm(2)若本级余速动能被下一级利用的系数1=0.97,计算级的相对内效率nr i。解：级的反动度Qm=Ahb/ht=13.4/60.8=0.22级的相 对内效率nri=(Aht-Ahnz-Ahbz-Ahc2-工Ah)/(Aht-卩1X Ahc2)=0.9294 kJ / kg47 1000级的相对内效率:hi94riy危803某反动级理想焓降 ht=62.1kJ/kg，初始动能hc=1.8 kJ/kg,蒸汽流量G=4.8kg/s,若喷嘴损失hnz=5.6kJ/kg,动叶损失hbz=3.4kJ/kg,余速损失hc2=3.5kJ/kg，余速利用系数卩1=0.5，计算该级的轮周功率和轮周效率。解：级的轮周有效焓降hu=Aht*-Shn-Shb-Shc2=62.1+1.85.63.43.5=51.4kJ/kg轮周功率Pu=GX Ahu=4.8X51.4=246.7kW轮周效率nu=Ahu/E0=Ahu/(Aht*卩1X Shc2)=51.4/(62.1+1.80.5X0.35)=82.7%4.某级蒸汽的理想焓降为Aht= 76 kJ/kg,蒸汽进入喷嘴的初速度为c= 70 m/s, 喷嘴出口方向角a1=18。，反动度为Qm= 0.2，动叶出汽角B2=B16,动 叶的平均直径为dm= 1080mm转速n = 3000 r/min，喷嘴的速度系数= 0.95, 动叶的速度系数=0.94，求:(1)动叶出口汽流的绝对速度C2动叶出口汽流的方向角a2(3)绘出动叶进出口蒸汽的速度三角形。2h；=级+也2解:2=76 + 0.5X702/1000 = 76 + 2.45 = 78.45 kJ/kgG=乜七=%2(10mMh；= 0.95汇$2沢(1 -0.2)汉78.45沢1000 =33657m/s兀dmn 3.14 x 1.08汇3000 u =60W=、c2h2-2quco少1-J336572+169562-2汉33657勺6956osl=18297m/s60169.56 m/sc1si n 二arcs in336.57 sin 180182.97= 34.64% =险 一6 =34.64 -6=28 64Ahb =Qiht=0.2 X 78.45=15.69 kJ/kgC2=、：w2+_2w2UCOsB2=23939+16956? -239)39169)56：coS2864=121 69 m/s5.已知汽轮机某级的理想焓降为84.3 kJ/kg，初始动能1.8 kJ/kg，反动度0.04, 喷嘴速度系数=0.96，动叶速度系数匸=0.96，圆周速度为171.8 m/s，喷嘴 出口角1 = 15。，动叶出口角12 = - 13，蒸汽流量G = 4.8 kg/s。求：(1) 喷嘴出口相对速度？(2) 动叶出口相对速度？(3) 轮周功率？解:(1)ht84.3kJ/kg，hc01.8kJ/kg，Jm=0.04，u= 171.8 m/s 八m% =84.3 1.8 =86.1kJ/kgG二化总口一门皿小肝=390.5m/s喷嘴出口相对速度：则=c2+u22UGcos% = 228.9m/sRc1sin巴=arcs inI.5,故此推力瓦工作是安全的。8台多缸凝汽式汽轮机如图所示，推力轴承位于高、中压缸之间，它共有103525F =3.410N,中低压部分Fzi=510N；叶轮上的轴向力：高压部分PzFz10 f6910010 81.5=84.8( N / cm2)2个瓦块，每块面积f=110cm。最大工况下动叶轴向力为：高压部分 F；2=6483N,中低压部分 7F；5 6 7 8=3212N；转子凸肩与轴封凸肩上的总轴向推1 2力：高压缸侧FZ3=96600叫中低压部分 aFZ369皿轴承工作面最大能25承受的压力Pb = 245N/cm2,中低压部分Fzi=510汕试判断推力瓦工作的 安全性。（要求的安全系数为1.5s1.7）。5已知某汽轮机为10级，级数为无穷大时的重热系数为1.2，求该汽轮机的重 热系数。（5分）6已知某汽轮机为12级，重热系数为1.15,求级数为无穷大时的重热系数。（5分）7汽轮机某轴封前后的压力比为0.5,轴封的齿数为10,判断该轴封是否达到 临界状态。（5分）8汽轮机某轴封前后的压力比为0.21，轴封漏气已达到临界状态，该轴封的齿图某汽轮机汽缸分布图解：轴向推力以高压侧指向低压侧为正，则总的轴向推力为:2 2 2 1 1= FZ1 +FZ2 +FZ3 FZ1 FZ2=5 109321210690 -3.4 105- 6483 - 96600 = 167029(N)推力轴承瓦块上所承受的压力为：由已知得，轴承工作面最大能承受的压力Pb=245N/cm。所以其轴承安全系数为：n二pZ/pb=15185/245=161占故此推力瓦工作是安全的。第三章 汽轮机在变动功况下的工作、单项选择题1.背压式汽轮机和调整抽汽式汽轮机的共同点包括下列哪几项？ 【C】A.排汽压力大于1个大气压B.有冷源损失C.能供电和供热D.没有凝汽器1.当汽轮机动叶中流动达到临界状态时，通过该级的流量（ ）。A.仅与动叶前滞止压力成正比；B.仅与动叶前实际压力成正比；C.A和B。2、汽轮机级在临界状态下工作时，其流量（）。A.与级前压力成正比；B.与级后压力成正比；C.A和B。3、 汽轮机级内流动未达到临界状态时，通过级的流量（）。A.仅与级的初参数有关；B.仅与级的级后参数有关；C.A和B。4、 汽轮机级组在临界状态下工作时，级组中各级流量（）。A.与级组前压力成正比；B.与级组后压力成正比；C.与级组临界压力成正比；5、 多级汽轮机变工况计算时常用到弗留格尔公式。它反映了（）。A.流量与级组前压力的唯一关系；B.流量与级组后压力的唯一关系；C.流量与级 组前后压力均有关。6、 对于凝汽式汽轮机，若级组所取级数较多时，各级流量（）。A.仅与级组前压力成正比；B.仅与各级前压力成正比；C.A、B成立的条件是工 况应为临界工况；7、 喷嘴调节在工况变动时， 调节汽室中温度变化较大， 从而引起较大的热应力， 常常成为数最多不会超过多少个。（5分）F；PzFz10 f10702910 110= 151.85(N /cm2)限制级组迅速改变负荷的重要因素。调节级动叶最危险的工况发生在（ ）。A.最大负荷；B.第一调节阀刚全开时的负荷；C.设计工况时的负荷。8、 变工况时，当级的焓降增加时，动叶进口角（）A.不变；B.增大；C.减小。9、 变工况时，当级的焓降减小时，动叶进口角（）A.不变；B.增大；C.减小。二、判断题1.节流调节的节流效率随机组背压的降低而提高，随负荷的减少而降低，因此背压式汽轮机不宜采用节流调节。 （）2.节流调节的节流效率随机组背压的降低而增加，随负荷的减小而减小，因此承担基本负荷的凝汽式机组汽轮机较适宜采用节流调节 三、填空题1.滑压运行方式是指当机组复合变化时， 主汽压力 滑动 ，主汽温度 基本 不变 。2.负荷变化时，采用滑压运行于采用定压喷嘴调节方式相比，调节级后各级温度变化 _，因而热应力很小_。3.凝汽式汽轮机中间级，流量变化时级的理想比焓降 不变，反动度 不变 。 背压式汽轮机非调节级，流量增大，级的理想比焓降 增大，反动度降低。4.汽轮机定压运行时喷嘴配汽与节流配汽相比，节流损失少，效率高。5.两种配汽方式，汽轮机带高负荷时，宜采用喷嘴配汽，低负荷时宜采用 节流配汽。6.节流配汽凝汽式汽轮机，全机轴向推力与流量成正比。四、名词解释1.凝汽器的极限真空答：凝汽器真空达到末级动叶膨胀极限压力下的真空时，该真空称为凝汽器的极限真空。2.滑压运行答：汽轮机的进汽压力随外界的负荷增减而上下“滑动”。3.汽耗微增率答：每增加单位功率需多增加的汽耗量。4.汽轮机的工况图答：汽轮机发电机组的功率与汽耗量间的关系曲线5.级的临界工况 答：级内的喷嘴叶栅和动叶栅两者之一的流速达到或超过临界速度。6.级的亚临界工况 答：级内喷嘴和动叶出口气流速度均小于临界速度。7.级组的临界工况 答：级组内至少有一列叶栅的出口流速达到或超过临界速度。8.汽轮机的变工况 答：汽轮机在偏离设计参数的条件下运行，称为汽轮机的变工况。9.阀点 答：阀门全开的状态点，汽流节流损失最小，流动效率最高的工况点。10.节流配汽 答：进入汽轮机的所有蒸汽都通过一个调节汽门，然后进入汽轮机的配汽方式1.缩放喷嘴的膨胀度。2.缩放喷嘴的极限压力3.冲角。4.正冲角。5.负冲角。6.节流调节7.喷嘴调节 五、简答题11.说明汽轮机喷嘴配汽方式的特点 答：喷嘴配汽是依靠几个调门控制相应的调节级喷嘴来调节汽轮机的进汽量。 这 种配汽方式具有如下特点：部分进汽，eAb8.简述转子临界转速的概念与物理意义。答：概念：启动或停机过程中出现振幅峰值的转速，称为临界转速。由高到低分别为第一、第二第n阶临界转速。物理意义：转速为转子横向振动的自振频率时，由于转子弯曲力与弹性回复力平衡，而偏心引起的偏心力无力平衡使振幅增大。9.为保证调频叶片的长期安全运行，应该使叶片满足哪些条件？答：调频叶片的安全准则是：(1)叶片的自振频率要避开激振力频率一定范围；(2)还要求安全倍率大于某一许用值。10.指出叶片最危险的三种共振并画出单个叶片最危险振型。答：叶片最危险的三种共振为：切向A)型振动的动频率与低频激振力频率kn合 拍时的共振；切向Bo型振动的动频率与高频激振力频率znn相等时的共振；切向Ao型振动的动频率与Znn相等时的共振。单个叶片最危险振型为A型：11.分析说明转子找平衡的两个线性条件是什么？答：转子找平衡的两个线性条件是：在转子转速一定，阻尼系数一定时，(1) 转子振动振幅与不平衡质量大小成正比；(2) 偏心离心力超前振幅的相位角为一常数。12何谓材料的屈服极限、持久极限、蠕变极限和疲劳极限。答：材料的屈服极限：金属材料在受力较大时，可能产生塑性变形，称为屈服现 象。过大的塑性变形将改变零件的形状， 影响零件正常工作。材料试件受恒定拉 力作用，卸载后产生0.2%的残余塑性变形(应变)，试件受的拉应力值，称为材料的屈服极限材料的持久极限：金属材料在一定的温度和拉力持续作用下，会发生断裂。 温度愈高、 应力愈大，其断裂前的承力时间愈短。 材料试件在一定温度下受恒定 拉力作用，持续105小时断裂，此时试件的初始应力称为材料的持久极限。材料的蠕变极限：金属材料在高温条件下（碳素钢在温度超过300350C,合金钢在温度超过350400C）,受恒定拉力持续作用，即使应力小于屈服极限，也会产生缓慢的塑性变形， 这种现象称为高温蠕变。 工程上将材料试件在一定温 度下，受恒拉力作用105小时，试件产生1%塑性变形的初始应力，定义为蠕变极 限。材料的疲劳极限：金属在交变应力（应力循环变化）作用下，会产生裂纹， 这种现象称为机械疲劳， 简称疲劳。其裂纹的出现与应力循环次数和应力变化幅 值的大小有关； 应力变化幅值愈大， 其产生裂纹所经历的循环次数愈少。 工程上 定义材料试件经历107次应力循环才断裂的应力变化幅值为材料的疲劳极限。13零件安全的强度准则是什么？材料的许用应力如何确定？各种应力状态的零 件，其最大应力如何确定？答：零件安全工作的强度准则是： 零件内最大的合成应力小于或等于材料的许用 应力。材料的许用应力是材料的强度极限除以安全系数， 相应有屈服许用应力、 持 久许用应力、疲劳许用应力和蠕变许用应力。 对于工作温度不高、 承受非交变应 力的零件，其许用应力为屈服许用应力与持久许用应力的最小值； 对于在高温下 工作的零件， 其许用应力为以上两种许用应力和蠕变许用应力的最小值； 若零件 承受交变应力， 其许用应力为以上两种， 或三种许用应力和疲劳许用应力中的最 小值。首先确定零件的最大应力工况， 计算该工况下零件的应力状态。 对于受单向 应力的零件（包括单向拉伸、压缩、挤压、剪切，或拉弯联合作用） ，其合成应 力为危险截面各单向应力的代数和。 对于内部为平面应力状态的零件， 根据第三 强度理论：若两向应力同号（拉应力为正、压应力为负） ，取其中最大值作为校 核应力；若两向应力异号（一为拉应力、另一为压应力），则取两者的代数差作 为校核应力。对于其内部为三向应力状态的零件（如汽缸和转子），则要根据第四 强度理论求取其等效当量合成应力作为校核应力。14零件安全工作的刚度准则是什么？刚度不合要求有什么危害？ 答：对于零件刚度的要求是在力的作用下产生的变形量不超过允许值。 而受交变 作用力的零件， 对其刚度的要求主要是避开共振， 使其自振频率与激振力的频率 之间有一定的差值。 万一无法避开共振， 也要使零件在振动条件下振幅不超过允 许值，以保证其动应力在允许范围内。零件刚度不合要求时， 在力的作用下产生的弹性变形量可能超过允许值， 改 变各相关零件的相对位置， 影响其配合关系， 甚至使动、静零件之间的间隙消失， 而产生摩擦。对于受交变作用力的零件，其振幅加大，动应力增加，可能大于疲 劳许用应力；若发生共振，其振幅急剧增大，不但动应力增加，而且会使动、静 零件之间的间隙消失，而产生摩擦。15汽轮机运行中， 其汽缸受哪些作用力？这些作用力在汽缸内产生什么样的应 力状态？这些作用力在什么条件下最大？它们对汽缸安全工作有何影响？在运 行中如何保证汽缸安全工作？答：汽轮机运行中，其汽缸承受的作用力有：蒸汽与大气压力差产生的作用力； 隔板或隔板套作用在汽缸上的力； 汽缸内、 外壁温差产生的热应力； 连接管道作 用在汽缸上的力。蒸汽与大气压力差产生的作用力， 在汽缸壁内部产生切向、 轴向和径向应力； 在高、中压汽缸的法兰内还产生弯曲应力； 在其螺栓内产生拉应力。 隔板或隔板 套作用在汽缸上的力，在其与汽缸的接触面产生挤压应力； 蒸汽喷射对隔板产生 的反作用力，通过隔板的挂耳传递给汽缸，在汽缸内产生剪切应力；汽缸内、外 壁温差产生切向、 轴向和径向热应力。 连接管道作用在汽缸上的力， 在汽缸壁内 产生局部的拉、压应力或剪切应力。除凝汽式汽轮机的最末几级和低压排汽室外，其内部蒸汽压力大于大气压 力，承受蒸汽表压力在其内壁产生的作用力， 其中以进汽部分蒸汽压力最高， 特 别是在其进汽超压的最大流量工况，汽缸、法兰和螺栓承受的蒸汽作用力最大。对于其低压最末几级和低压排汽室， 内部压力低于大气压力， 主要承受大气的作 用力，它随凝汽器真空升高而增大。 隔板或隔板套作用在汽缸上的力， 以最大流 量工况时最大。汽缸内的热应力，与汽缸内、外壁温差成比例，温差愈大，热应 力愈大。连接管道作用在汽缸上的力，与管道连接的状态有关。对于汽缸的高、中压部分，若运行中其内、外压力差过大而超过最大许用值， 其最大应力可能超过材料的许用应力； 螺栓因变形而使预紧力消失， 法兰结合面 出现张口，产生漏汽，冲刷法兰结合面，破坏结合面的严密性。对于汽缸的低压 部分，其内部压力低于大气压力， 主要解决刚度问题， 同时防止排汽压力高于大 气压力。因为排汽压力升高，排汽温度随之升高，排汽缸的垂直膨胀量增大，破 坏转子或汽缸中心线的自然垂弧，可能引起机组振动，造成动、静部分摩擦；而 且可能造成凝汽器铜管泄漏， 影响凝结水的质量。 在汽轮机启停和变负荷过程中 热应力为交变应力， 热应力过大将使材料提前出现疲劳裂纹， 还可能使合成应力 超过许用应力。连接管道作用在汽缸上的力过大将阻碍汽轮机自由膨胀， 严重时 会引起汽缸中心线偏斜， 或与台板脱离， 造成推力轴承烧毁， 或激起机组强烈振 动。只要在安装时注意控制连接管道作用在汽缸上的力； 在运行中控制主蒸汽和 调节级后蒸汽的参数不超过最大许用值； 汽缸内、 外壁温差和法兰内、 外壁温差 不超过最大允许值，可以保证汽缸的安全。16汽轮机运行中， 其隔板受哪些作用力？这些作用力在什么条件下最大？它们 对隔板的安全工作有何影响？在运行中如何才能保证隔板安全工作？ 答：汽轮机运行中隔板承受其前后蒸汽压力差产生的作用力； 隔板喷嘴内蒸汽加 速产生的反作用力。这些作用力在最大流量工况下最大。 隔板前后蒸汽压力差产生的作用力，使隔板产生弯曲变形，隔板体内孔产生 轴向位移； 喷嘴叶栅顶部截面产生较大的弯曲应力。 蒸汽加速对喷嘴叶栅产生的 反作用力， 在叶栅顶部和根部截面产生较大的弯曲应力。 隔板体内孔轴向位移过 大，可能使汽轮机动、静部分发生摩擦； 喷嘴叶栅弯曲应力过大， 可能产生裂纹。运行中控制汽轮机调节级汽室蒸汽压力不超过允许值， 即能保证隔板安全工17汽轮机运行中， 其转子承受哪些作用力？哪些因素影响这些作用力的大小？ 这些作用力过大，对转子安全工作有何影响？在运行中如何保证转子安全工作， 使其具有一定的使用寿命？ 答：汽轮机运行中转子承受其高速旋转产生的离心力； 蒸汽作用在转子叶轮、 轴 肩和汽封凸肩上的轴向力；转子振动在其中产生的动应力； 转子内部温度不均产 生的热应力；传递机械功率的扭矩。旋转产生的离心力与转速的平方成正比；蒸汽作用在叶轮上的轴向力与叶 轮面积和其两侧蒸汽的压力差成正比； 蒸汽作用在轴肩上的轴向力与其面积和该 处蒸汽的压力成正比；转子振动在其中产生的动应力与振动的振幅和频率成比 例，振动频率愈高、振幅愈大，动应力愈大；转子内的热应力与转子内、外壁温 差和轴向温差有关， 温差愈大， 热应力愈大； 传递机械功率的扭矩与机组的负荷 成正比，以发电机短路时扭矩最大。离心力过大， 将使其合成应力大于许用应力， 严重时造成转子飞车； 轴向 力的合力过大，使推力轴承承受的轴向推力超过其承载能力， 推力轴承因温度过 高而烧损，造成汽轮机轴向动、静间隙消失，而发生摩擦或叶片断裂；转子振动 的动应力和热应力过大， 可能使其合成应力大于许用应力， 并将加快其材料的疲 劳，使转子应力集中部位出现裂纹，缩短使用寿命，甚至发生断裂；转子振动过 大，动、静间隙消失，而发生摩擦，造成转子弯曲，诱发更强烈的振动；转子扭 转振动和传递机械功率的扭矩， 在转子内部产生剪切应力， 此应力过大， 特别是 转子扭转振动发生共振，会造成联轴节连接螺栓断裂，出现重大事故。在运行中只要超速保护正常，控制转速不超过额定转速的120%；发电机设置短路保护；控制蒸汽的温升率和升负荷率不超过允许值， 可保证转子安全工作， 并使其具有一定的使用寿命。18作用在转子上的轴向力包括哪些？如何减小作用在推力轴承上的轴向推力？ 答：蒸汽作用在转子上的轴向力包括： 蒸汽作用在叶轮轮面和动叶片上的轴向力、 蒸汽作用在转子轴肩和汽封凸肩上的轴向力， 以及推力轴承作用在转子上的轴向 反作用力。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。19汽轮机运行中， 其动叶栅承受哪些作用力？这些作用力在什么时候最大？如 何保证动叶栅安全工作？ 答：汽轮机运行中，其动叶栅承受作用力有：蒸汽作用在动叶栅上的力；高速旋 转产生的离心力；动叶围带产生的反弯矩和离心力；叶片振动时产生的动应力。调节级在第一组调节阀 （一个或两个） 趋近全开时， 级内蒸汽理想焓降最大， 每一个动叶流道的流量也最大， 此时蒸汽产生的作用力最大； 对于各压力级， 在 最大流量时， 级内的理想焓降也最大， 此时蒸汽产生的作用力最大。 离心力与转 速平方成正比，在超速条件下最大。围带对动叶的反弯矩与围带的结构和动叶的 变形量有关。叶片振动时产生的动应力在其共振条件下最大。设计时：保证转速在额定值的120%时，动叶片内最大静应力小与许用应力； 控制汽轮机在第一组调节阀趋近全开或流量达最大值的工况下， 蒸汽作用在动叶 栅上的弯曲应力小与允许值； 使动叶片避开共振， 不能避开共振时， 应使其安全 倍率A大于许用安全倍率A。运行中严格控制汽轮机不超速（*3600rpm）;不 在第一组调节阀趋近全开的工况下长期运行； 调节级后压力不超过允许值； 在启 动升速过程中，不在叶片共振条件下暖机，可保证动叶栅安全工作。20汽缸、隔板、转子和动叶栅在强度校核时考虑了哪些作用力？是什么工况下 的作用力？许用应力如何确定？ 答：在强度校核时，汽缸仅考虑超压时最大流量工况，其内、外压力差产生的作 用力;隔板仅考虑最大流量工况其前、 后压力差产生的作用力和蒸汽对喷嘴叶栅 的作用力;转子考虑其在120%额定转速下的离心力，并使其工作转速避开临界 转速，其键和联轴节螺栓考虑发电机短路的剪切力;动叶片考虑其在120%额定转速下的离心力和单通道最大流量工况蒸汽产生的作用力， 以及振动产生的动应 力（避开共振，或使其安全倍率A大于许用安全倍率A）。汽缸按屈服、 持久、蠕变许用应力中最小值为许用应力， 碳素钢和合金钢的 安全系数不同。对于汽缸螺栓，在低温区工作时，用屈服许用应力校核；在高温 区工作时，用蠕变极限校核。隔板按屈服、持久许用应力中最小值进行校核。工 作温度在450C以下的动叶片，按屈服许用应力进行强度校核；工作温度在450C以上的动叶片， 按屈服、持久、蠕变许用应力中最小值为许用应力进行强度校核， 其各部位的安全系数不同。转子在强度校核中要考虑材料的屈服许用应力、 持久许用应力， 在高温下工 作的转子还要考虑蠕变许用应力， 取它们中最小者作为许用应力。 工作温度不同 的套装转子、整锻转子或焊接转子安全系数不同。21引起汽轮发电机组横向振动的原因有哪些？各种原因引起的振动有何特点？ 为什么横向受迫振动最大振幅的相位与激振力的相位不一致？ 答：引起汽轮发电机组横向振动的原因有：(1)不平衡的旋转离心力，包括转子质量不平衡；转子弯曲；转子上套装 零件松动产生的不平衡离心力。(2)发电机电磁力不平衡，包括发电机转子和静子不同心；发电机转子线 圈匝间短路造成磁场偏心；发电机静子铁心振动产生的不平衡电磁力。(3)轴承油膜自激振荡。(4)联轴节缺陷或对中不良。(5) 通流部分汽流的自激振荡。(6) 发电机三相负载不平衡，或电网故障在发电机内产生的脉冲电磁力矩 使发电机组的扭转振动。(7)轴承支撑刚度不足。不平衡的旋转离心力产生的振动， 其振幅与转