汽輪機(jī)原理?學(xué)習(xí)指南

一、單項(xiàng)選擇題（每題4分）

1.蒸汽在某反動級噴嘴中的滯止理想焰降為30kj/kg,則蒸汽在動葉通道中的

理想焙降為（）o

A.0kj/kgB.30kj/kg

C.15kj/kgD.45kj/kg

2.汽輪機(jī)定壓運(yùn)行時噴嘴配汽與節(jié)流配汽相比，節(jié)流損失少，效率（）。

A.低B.不變

C.IWID.以上都不是

3.在多級汽輪機(jī)中重?zé)嵯禂?shù)越大，說明（工

A.各級的損失越大B.機(jī)械損失越大

C.軸封漏汽損失越大D.排汽阻力損失越大

4.蒸汽在噴嘴斜切部分膨脹的條件是(）o

A.噴嘴后壓力等于臨界壓力B,噴嘴后壓力小于臨界壓力

C.噴嘴后壓力大于臨界壓力D.噴嘴后壓力大于噴嘴前壓力

5.在汽輪機(jī)工作過程中，下列（）是靜止不動的？

A.葉片B.葉輪

C.隔板D.軸

6.要使單級汽輪機(jī)的焰降大，損失較少，應(yīng)采用（）0

A.速度級B.沖動級

C.A、B、D都不是D.反動級

7.（）可以用來評價不同類型汽輪發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性？

A.熱耗率B.機(jī)械效率

C.汽耗率D.汽耗率

8.凝汽器采用回?zé)崾侥鞯哪康氖牵ǎ﹐

A.提高傳熱效果B.提高真空

C.減小凝結(jié)水過冷度D.提高循環(huán)水出口溫度

9.在多級汽輪機(jī)中，全機(jī)理想比焰降為1200kj/kg,各級的理想焰降之和為1230

kj/kg,則重?zé)嵯禂?shù)為（）0

A.2%B.1.5%

C.5%D.2.5%

10.汽輪發(fā)電機(jī)組中，以全機(jī)理想比熔降為基礎(chǔ)來衡量設(shè)備完善程度的效率為

（）效率。

A.絕對B.相定

C.機(jī)械D.熱

11.負(fù)荷變化時，采用滑壓運(yùn)行于采用定壓噴嘴調(diào)節(jié)方式相比，調(diào)節(jié)級后各級溫

度變化（）。

A.很小B.很大

C.不變D.以上都不是

12.假設(shè)噴嘴前的蒸汽滯止焰為3350kj/kg,噴嘴出口蒸汽理想比焙值為3304.4

kj/kg,則噴嘴實(shí)際出口速度為（）。

A.81.3m/sB.81.9m/s

C.320m/sD.9.5m/s

13.反動級中，若噴嘴出口汽流角%=15°,當(dāng)速比取（）時，該級的輪周

效率最局。

A.0.48B.0.966

C.0.24D.0.67

14.短喉部射水抽汽器中，當(dāng)外界壓力增大時，真空度（）。

A.不變B.升高

C.降低D.以上都不是

15.某凝汽器的冷卻倍率為80,汽輪機(jī)排汽焰和凝結(jié)水比焰分別為2450kj/kg

和300kj/kg,冷卻水的定壓比熱為4.1868kJ/kg,則其冷卻水溫升為（）o

A.3.2℃B.4.2℃

C.5.4℃D.6.4℃

16.DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)指的是（）調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

A.機(jī)械式B.數(shù)字式電液

C.液壓式D.模擬式電液

17.具有一定壓力和溫度的蒸汽在噴嘴中膨脹時，壓力下降，速度（）0

A.下降B.上升

C.不變D.不確定

18.凝結(jié)水過冷度增大的可能原因是（）。

A.冷卻水量減少B.冷卻水量增加

C.冷卻水管結(jié)垢D.凝汽器水位過高

19.當(dāng)各種條件相同時，沖動式汽輪機(jī)與反動式汽輪機(jī)的級數(shù)比約為（）。

A.1:1B.1:4C.2:1D.1:2

20.兩臺額定功率相同的并網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組A,B所帶的負(fù)荷相同，機(jī)組A的速度變

動率小于機(jī)組B的速度變動率，當(dāng)電網(wǎng)周波下降時，兩臺機(jī)組一次調(diào)頻后所帶功

率為和則R（）PRO

A.不確定B.<C,>D.=

21.在噴嘴出口方向角四和圓周速度〃相等時，純沖動級和反動級在最佳速比下

所能承擔(dān)的焰降之比為（）o

A.2:1B.1:2C.1:4D.1:1

22.汽輪機(jī)的進(jìn)汽節(jié)流損失使得蒸汽入口烙（）。

A.減小B.增大

C.不確定D.不變

23.考慮整個機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，提高單機(jī)極限功率的主要途徑是增大（）葉片

軸向排氣面積。

A.首級B.木級

C.中間級D.不確定

24.若汽輪機(jī)的余速利用系數(shù)增大，則該機(jī)（）增大。

A.整機(jī)理想焙降B.整機(jī)相對內(nèi)效率

C.整機(jī)循環(huán)效率D.重?zé)嵯禂?shù)增大

25.汽輪機(jī)的軸向位置是依靠（）確定的。

A.推力軸承B.軸封C.支撐軸承D.背輪

二、分析計(jì)算題

1.（25分）已知某級級前蒸汽入口速度C°=0.Om/s,級的理想焰降尸78.OkJ/kg,

級的反動度Q=0.3,。尸12°,夕2=18°,圓周速度^178m/s,噴嘴速度系數(shù)

9=0.97,動葉速度系數(shù)8=0.9,余速利用系數(shù)〃0=1.0。

（1）計(jì)算動葉進(jìn)出口汽流絕對速度及相對速度；

（2）畫出動葉進(jìn)出口速度三角形；

（3）畫出該級熱力過程線并標(biāo)注各符號。

2.（20分）汽輪機(jī)運(yùn)行中，其轉(zhuǎn)子承受哪些作用力？哪些因素影響這些作用力

的大小？這些作用力過大，對轉(zhuǎn)子安全工作有何影響？在運(yùn)行中如何保證轉(zhuǎn)子安

全工作，使其具有一定的使用壽命？

3.（15分）某機(jī)組在最大工況下通過的蒸汽流量G=130.2T/h,此時計(jì)算得到作

104900

用在動葉上的軸向推力=N,作用在葉輪上的軸向推力

EFZ2=586OON,作用在各凸肩上的軸向推力2上3=-94400^機(jī)組軸向推力

軸承共裝有10個瓦塊，每塊面積7二81.50〃二軸承工作面能承受的最大壓力為

p〃=15ON/c〃?2,要求的安全系數(shù)為1.51.7。

4.（15分）簡述蒸汽在軸流式汽輪機(jī)的沖動級、反動級和復(fù)速級內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換

特點(diǎn)，并比較它們的效率及作工能力。

5.（25分）已知汽輪機(jī)某純沖動級噴嘴進(jìn)口蒸汽的焙值為3369.3kj/kg,初速

度c°=50m/s,噴嘴出口蒸汽的實(shí)際速度為口=470.21m/s,速度系數(shù)°二0,97,

本級的余速未被下一級利用，該級內(nèi)功率為R=1227.2kW,流量》=47T/h,

求：

（1）噴嘴損失為多少？

（2）噴嘴出口蒸汽的實(shí)際焰？

（3）該級的相對內(nèi)效率？

6.（20分）汽輪機(jī)運(yùn)行中，其動葉柵承受哪些作用力？這些作用力在什么時候

最大？如何保證動葉柵安全工作？

7.（15分）凝汽式汽輪機(jī)的蒸汽初參數(shù)：P0=8.83MPa,溫度t0=530℃,汽輪機(jī)

排汽壓力Pc=O.0034MPa,全機(jī)理想焙降△H，=1450kj/kg,其中調(diào)節(jié)級理想焙

降A(chǔ)hJ=209.3kJ/kg,調(diào)節(jié)級相對內(nèi)效率n1=0.5,其余各級平均相對內(nèi)效率

n

Hri=0.85o假定發(fā)電機(jī)效率n『0.98,機(jī)械效率*=0.99。試求：

（1）該級組的相對內(nèi)效率；

（2）該機(jī)組的汽耗率；

（3）在h飛（焰~焰）圖上繪出該機(jī)組的熱力過程線。

8.（15分）汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般由哪些機(jī)構(gòu)組成？各自的作用分別是什么？

9.（25分）某級蒸汽的理想焰降為Ah,=76kj/kg,蒸汽進(jìn)入噴嘴的初速度為co

=70m/s,噴嘴出口方向角a1=18°,反動度為%=0.2,動葉出汽角二B

-6°,動葉的平均直徑為4=1080nun,轉(zhuǎn)速n=3000r/min,噴嘴的速度系

數(shù)0=0.95,動葉的速度系數(shù)-=0.94,求：

（1）動葉出口汽流的絕對速度C2；

（2）動葉出口汽流的方向角。2；

（3）繪出動葉進(jìn)出口蒸汽的速度三角形。

10.（20分）主蒸汽壓力變化，對機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有何影響？

11.（15分）某臺機(jī)組帶額定負(fù)荷與電網(wǎng)并列運(yùn)行，機(jī)組的額定轉(zhuǎn)速為3000r/min,

由于電網(wǎng)事故，該機(jī)組甩負(fù)荷至零，如果調(diào)節(jié)系統(tǒng)的速度變動率5=5%,問該級

組甩負(fù)荷后的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速應(yīng)是多少？

12.（15分）多級汽輪機(jī)每一級的軸向推力是由哪幾部分組成的？平衡汽輪機(jī)的

軸向推力可以采用哪些方法？

13.（25分）已知汽輪機(jī)某級的理想機(jī)降為84.3kj/kg,初始動能L8kJ/kg,

反動度0.04,噴嘴速度系數(shù)0=0.96,動葉速度系數(shù)”=0.96,圓周速度為171.8

m/s,噴嘴出口角a尸15“，動葉出口角/2二6一3°,蒸汽流量G=4.8kg/s。

求：

（1）噴嘴出口相對速度？

（2）動葉出口相對速度？

（3）輪周功率？

14.（20分）采用噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)進(jìn)汽量減小時，各類級的理想焰降如何變化?

反動度、速度比、級效率如何變化？

15.（15分）已知汽輪機(jī)某級噴嘴出口速度c尸275m/s,動也進(jìn)、出口速度分別

為w尸124m/s、w2=205m/s,噴嘴、動葉的速度系數(shù)分別為夕二0.97,〃二0.94,試

計(jì)算該級的反動度。

16.（15分）作用在轉(zhuǎn)子上的軸向力包括哪些？如何減小作用在推力軸承上的軸

向推力？

17.（25分）已知某級G=30Kg/s,c廣0.0,w尸158m/s,Ci=293m/s,w2=157m/s,

C2=62.5m/s,軸向排汽（Q2=900）,噴嘴和動葉速度系數(shù)分別為°=0.95,獷=0,88,

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分。

（1）計(jì)算該級的平均反動度；

（2）計(jì)算輪周損失、輪周力、輪周功率和輪周效率（UD=0,口尸0.9）；

（3）作出該級的熱力過程線并標(biāo)出各量.

18.（15分）分析說明汽輪機(jī)某一中間級在理想焰降減小時其反動度的變化情況。

19.（20分）試求凝汽式汽輪機(jī)最末級的軸向推力。已知該級蒸汽流量

G=9.5kg/s,平均直徑*二"小，動葉高度4=370nlm,葉輪輪轂直徑d=0.6m,

軸端軸封直徑力二°42舊噴嘴后的蒸汽壓力"L。007MPa,動葉后的蒸汽壓力

p2=0.0046MPao根據(jù)級的計(jì)算，已知其速度三角形為：G=360m/s,臼=20。，

4=51。，/=158/,色=%+10。,w2=327m/So

20.（15分）何謂臨界轉(zhuǎn)速？在發(fā)電廠如何確定轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速？了解轉(zhuǎn)子的臨

界轉(zhuǎn)速有何意義？臨界轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子的自振頻率有何關(guān)系？

參考答案

一、選擇題

1—5BCABC6—10DACDB11—15ADBCD16—20BBDDC21—25ADBBA

二、分析計(jì)算題

1.解：(1)=(1一。,〃)從,°=(1-0.3)X78=54.6kj/kg

4=《2x18=,2x10,x54.6=330.5m/s

A=(pc1330.5x0.97=320.5m/s

小=Jc12+/_2q〃cosa]=7320.52+1782-2x320.5x178cosl2°=149.4m/s

53

w2=^^2￡lwA/zz°10=0.9xV2xO.3x78xIO=194.7in/s

2222

c2=yjvv24-z/-2W2WCOS/72=V194.7+178-2xl94.7xl78xcosl8°=55.Im/s

(2)動葉進(jìn)出口速度三角形：

(3)該級熱力過程線:

2.解：汽輪機(jī)運(yùn)行中轉(zhuǎn)子承受其高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力：蒸汽作用在轉(zhuǎn)子「輪、

軸肩和汽封凸肩上的軸向力；轉(zhuǎn)子振動在其中產(chǎn)生的動應(yīng)力；轉(zhuǎn)子內(nèi)部溫度不均

產(chǎn)生的熱應(yīng)力；傳遞機(jī)械功率的扭矩。

旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力與轉(zhuǎn)速的平方成正比；蒸汽作用在葉輪上的軸向力與葉

輪面積和其兩側(cè)蒸汽的壓力差成正比；蒸汽作用在軸肩上的軸向力與其面積和該

處蒸汽的壓力成正比；轉(zhuǎn)子振動在其中產(chǎn)生的動應(yīng)力與振動的振幅和頻率成比

例，振動頻率愈高、振幅愈大，動應(yīng)力愈大；轉(zhuǎn)子內(nèi)的熱應(yīng)力與轉(zhuǎn)子內(nèi)、外壁溫

差和軸向溫差有關(guān)，溫差愈大，熱應(yīng)力愈大；傳遞機(jī)械功率的扭矩與機(jī)組的負(fù)荷

成正比，以發(fā)電機(jī)短路時扭矩最大。

離心力過大，將使其合成應(yīng)力大于許用應(yīng)力，嚴(yán)重時造成轉(zhuǎn)子飛車；軸向

力的合力過大，使推力軸承承受的軸向推力超過其承載能力，推力軸承因溫度過

高而燒損，造成汽輪機(jī)軸向動、靜間隙消失，而發(fā)生摩擦或葉片斷裂；轉(zhuǎn)子振動

的動應(yīng)力和熱應(yīng)力過大，可能使其合成應(yīng)力大于許用應(yīng)力，并將加快其材料的疲

勞，使轉(zhuǎn)子應(yīng)力集中部位出現(xiàn)裂紋，縮短使用壽命，甚至發(fā)生斷裂；轉(zhuǎn)子振動過

大，動、靜間隙消失，而發(fā)生摩擦，造成轉(zhuǎn)子彎曲，誘發(fā)更強(qiáng)烈的振動；轉(zhuǎn)子扭

轉(zhuǎn)振動和傳遞機(jī)械功率的扭矩，在轉(zhuǎn)子內(nèi)部產(chǎn)生剪切應(yīng)力，此應(yīng)力過大，特別是

轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)振動發(fā)生共振，會造成聯(lián)軸節(jié)連接螺栓斷裂，出現(xiàn)重大事故。

在運(yùn)行中只要超速保護(hù)正常，控制轉(zhuǎn)速不超過額定轉(zhuǎn)速的120%；發(fā)電機(jī)設(shè)置

短路保護(hù)；控制蒸汽的溫升率和升負(fù)荷率不超過允許值，可保證轉(zhuǎn)子安全工作，

并使其具有一定的使用壽命。

3.解:機(jī)組總的軸向推力:

Fz工心+2&+Z=104900+58600-94400=69100(刈

推力軸承瓦塊上所承受的壓力為:

Fz_69100

Pz=10x/=10x81.5=84.8(%/。局

由已知得，軸承工作面最大能承受的壓力〃〃=150N/C〃/。

所以其軸承安全系數(shù)為：〃="z/PAf50/84》=】，77〉］”，故此推力瓦工作是

安全的。

4.解：沖動級介于純沖動級和反動級之間，蒸汽的膨脹大部分發(fā)生在噴嘴中，

只有少部分發(fā)生在動葉中；反動級蒸汽在噴嘴和動葉中理想比焰降相等；復(fù)速級

噴嘴出口流速很高，高速氣流流經(jīng)第一列動葉作功后其具有余速的汽流流進(jìn)導(dǎo)向

葉柵，其方向與第二列幼葉進(jìn)汽方向一致后，再流經(jīng)第二列動葉作功。

作功能力：復(fù)速級最大，沖動級次之，反動級最??；

效率：反動級最大，沖動級次之，復(fù)速級最小。

%=旦=47021=484.75mis

5.解：（1）。097

%=家（1"）=3?爺薩（1-（）*=6.%kJ1kg

噴嘴損失:

A%=$=1250J/kg=}.25

kJ/kg

⑵2

居=%+△%=3369.3+1.25=3370.55kJIkg

h.,=h；.--cl=3370.55---4S4J>=3253kJIkg

"°2"21000

噴嘴出口蒸汽的實(shí)際焰：由二原+%=3253+6.94=3260kJIkg

⑶△/?：=h；-hu=3370.55-3253=117.55kJIkg

3600Q3610x1227.2^

△%=kJikg

47x1000

94

=0.80

級的相對內(nèi)效率:“甌117.55

6.解：汽輪機(jī)運(yùn)行中，其動葉柵承受作用力有：蒸汽作用在動葉柵上的力；高

速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力；動葉圍帶產(chǎn)生的反彎矩和離心力；葉片振動時產(chǎn)生的幼應(yīng)

力。

調(diào)節(jié)級在第一組調(diào)節(jié)閥（一個或兩個）趨近全開時，級內(nèi)蒸汽理想焰降最大,

每一個動葉流道的流量也最大，此時蒸汽產(chǎn)生的作用力最大；對于各壓力級，在

最大流量時，級內(nèi)的理想焰降也最大，此時蒸汽產(chǎn)生的作用力最大。離心力與轉(zhuǎn)

速平方成正比，在超速條件下最大。圍帶對動葉的反彎矩與圍帶的結(jié)構(gòu)和動葉的

變形量有關(guān)。葉片振動時產(chǎn)生的動應(yīng)力在其共振條件下最大。

設(shè)計(jì)時：保證轉(zhuǎn)速在額定值的120%時，動葉片內(nèi)最大靜應(yīng)力小與許用應(yīng)力；控

制汽輪機(jī)在第一組調(diào)節(jié)閥趨近全開或流量達(dá)最大值的工況下，蒸汽作用在動葉柵

上的彎曲應(yīng)力小與允許值；使動葉片避開共振，不能避開共振時，應(yīng)使其安全倍

率A大于許用安全倍率［A］。運(yùn)行中嚴(yán)格控制汽輪機(jī)不超速(n(3600rpm)；不在

第一組調(diào)節(jié)閥趨近全開的工況下長期運(yùn)行；調(diào)節(jié)級后壓力不超過允許值；在啟動

升速過程中，不在葉片共振條件下暖機(jī)，可保證動葉柵安全工作。

7.解：(1)因?yàn)檎{(diào)節(jié)級效率n\=0.5=Ah?/Ah/

所以調(diào)節(jié)級有效熔降:AhJ=0.5XAh>104.65kj/kg

其余各級的有效焙降：AHj=nZXAH」

其中：AHJ=AHt-Ah>1450-209.3=1240.7kj/kg

???=0.85X1240.7=1054.6kj/kg

故整機(jī)的相對內(nèi)效率：

nri=(AhJ+AHj)/

AH尸1159.25/1450=79.9%

(2)機(jī)組的汽耗率：

d=3600/(AHT-nri?nR-n

?)=3600/(1124.7)=3.2kg

/kW.

(3)熱力過程線

見右圖。

8.解：汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由感應(yīng)機(jī)構(gòu)、傳動放大機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和定值機(jī)構(gòu)

組成。

它們各自的作用如下：感應(yīng)機(jī)構(gòu)接受調(diào)節(jié)信號的變化，并將其轉(zhuǎn)換為可傳遞

的信號。采用轉(zhuǎn)速變化為調(diào)節(jié)信號時，感應(yīng)機(jī)構(gòu)稱為調(diào)速器。傳動放大機(jī)構(gòu)將感

應(yīng)機(jī)構(gòu)送來的調(diào)節(jié)信號進(jìn)行幅值放大和功率放大，并進(jìn)行綜合處理，傳遞給執(zhí)行

機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)。汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥和操縱機(jī)構(gòu)，也稱配汽

機(jī)構(gòu)。它根據(jù)調(diào)節(jié)信號，改變調(diào)節(jié)閥的開度，使機(jī)組功率相應(yīng)變化。定值機(jī)構(gòu)即

同步器，對于電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)即轉(zhuǎn)速給定和功率給定。它通過手動產(chǎn)生調(diào)節(jié)信號，

也送入傳動放大機(jī)構(gòu)，以改變進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥的開度。

M+—

9.解：2=76+0.5X7071000=73+2.45=78.45kj/kg

G=(pcXt=0,2(1-=0.95x^2x(1-0.2)x78.45x1000=z

jJO.D?m/s

7i-dmn3.14x1.08x3000

6060169.56m/s

222

\\\=+M-2C1Z/COS(Z1=A/336.57+169.56-2x336.57xl69.56xcosl8"=

氏=arcsJG,in%]=arcsJ336.57xsinl8。]=3464()

IJI182.97]

Pi-P\~^-34.64-6=28.64°

△%=Q”M=0.2X78.45二15.69kj/kg

2

w2=.+卬;=0.94-72x15.69x10004-182.97_9QQQQ,

一4OK/m/s

222

c,=Jw-+M-2MM/COS^=V239.39+169.56-2x239.39x169.56xcos28.64°=.o,2

.(vvsinA"l.(239.39Xsin28.64)

a.=arcsir-2--------=arcsiri-----------------------=

<c2JV⑵.69)7054。

動葉進(jìn)出口蒸汽的速度三角形

10.解：在初壓變化時，若保持調(diào)節(jié)閥開度不變，此時除少數(shù)低壓級之外，絕大

多數(shù)級內(nèi)蒸汽的理想焰降不變，故汽輪機(jī)的效率基本保持不變，但其進(jìn)汽量將隨

之改變。對于凝汽式機(jī)組或某一級葉柵為臨界狀態(tài)的機(jī)組，其進(jìn)汽量與初壓的變

化成正比，由于此時汽輪機(jī)內(nèi)蒸汽的理想焰降隨初壓升高而增大，機(jī)組功率的相

對變化大于機(jī)組進(jìn)汽量的相對變化。對于不同背壓的級組，背壓越高，初壓改變

對功率的影響越大。

當(dāng)主蒸汽溫度不變，主蒸汽壓力升高時，蒸汽的初焰減?。淮藭r進(jìn)汽流量增

加，回?zé)岢槠麎毫ι撸o水溫度隨之升高，給水在鍋爐中的焰升減小，一公斤

蒸汽在鍋爐內(nèi)的吸熱量減少。此時進(jìn)汽量雖增大，但由于進(jìn)汽量的相對變化小于

機(jī)組功率的相對變化，故熱耗率相應(yīng)減小，經(jīng)濟(jì)性提高，反之亦然。

采用噴嘴調(diào)節(jié)的機(jī)組，初壓改變時保持功率不變。當(dāng)初壓增加時，一個調(diào)節(jié)

閥關(guān)小，其節(jié)流損失增大，故汽輪機(jī)的內(nèi)效率略有降低。雖然初壓升高使循環(huán)效

率增高，但經(jīng)濟(jì)性不如調(diào)節(jié)閥開度不變的工況。

采用節(jié)流調(diào)節(jié)的機(jī)組，若保持功率不變，初壓升高時，所有調(diào)節(jié)閥的開度相

應(yīng)減小，在相同條件下，進(jìn)汽節(jié)流損失大于噴嘴調(diào)節(jié)。初壓升高使循環(huán)效率增大

的經(jīng)濟(jì)效益，幾乎全部被進(jìn)汽節(jié)流損失相抵消。

初壓升高時，所有承壓部件受力增大，尤其是主蒸汽管道、主汽門、調(diào)節(jié)閥、

噴嘴室、汽缸等承壓部件，其內(nèi)部應(yīng)力將增大。初壓升高時若初溫保持不變，使

在濕蒸汽區(qū)工作的級濕度增大，末級葉片的工作條件惡化，加劇其葉片的侵蝕，

并使汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率降低。若初壓升高過多，而保持調(diào)節(jié)閥開度不變，由于

此時流量增加，軸向推力增大，并使末級組蒸汽的理想焰降增大，會導(dǎo)致葉片過

負(fù)荷。此時調(diào)節(jié)級汽室壓力升高，使汽缸、法蘭和螺栓受力過大，高壓級隔板前

后壓差增大。因此對機(jī)組初壓和調(diào)節(jié)級汽室壓力的允許上限值有嚴(yán)格的限制。

當(dāng)初壓降低時，要保持汽輪機(jī)的功率不變，則要開大調(diào)節(jié)閥，增加進(jìn)汽量。

此時各壓力級蒸汽的流量和理想焰降都相應(yīng)增大，則蒸汽對動葉片的作用力增

加，會導(dǎo)致葉片過負(fù)荷，并使機(jī)組的軸向推力相應(yīng)增大?，F(xiàn)代汽輪機(jī)在設(shè)計(jì)工況

下，進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥的富余開度不大，保證在其全開時，動葉片的彎曲應(yīng)力和軸向推

力不超限。

11.解：根據(jù)速度變動率3的公式：

5二4二"xlOO%

其中：W3000r/min

n2=(1+5)〃o

=3150r/min

該機(jī)組甩負(fù)荷后的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速應(yīng)為3150r/mino

12.解：多級汽輪機(jī)每一級的軸向推力由

（1）蒸汽作用在動葉上的軸向力

（2）蒸汽作用在葉輪輪面上的軸向力

（3）蒸汽作用在轉(zhuǎn)子凸肩上的軸向力

（4）蒸汽作用隔板汽封和軸封套筒上的軸向推力組成。

平衡汽輪機(jī)的軸向推力可以采用:

（1）平衡活塞法；

（2）對置布置法：

（3）葉輪上開立衡孔；

采用推力軸承。

=0m

13.解：⑴她=“3kj/kg,A%"?kj/kg,-,u=171.8m/s

△h：=\h,+A/2<0=84.3+1.8=86.14/kg

G==390.5小

噴嘴出口相對速度：嵋=也；+"2一2〃"”=228.9m/s

8-arcsiiJC,Sina,

P、_dlCSUl----------------=26.2°

（2）動葉出口相對速度：叫=內(nèi)20,4；+W=2432m/s

⑶區(qū)=回一3°=23.2°

輪周功率：

P”=G?W(VV]cos/?!+w2cos/72)

=4.8xl71.8x(228.9cos26.2°+224.7cos23.2°)/1000=339.66kW

M.解：當(dāng)汽輪機(jī)的工況變化時，按各級在工況變化時的特點(diǎn)通常級分為調(diào)節(jié)級、

中間級和末級組三類。

(1)中間級：在工況變化時，壓力比不變是中間級的特點(diǎn)。汽輪機(jī)級的理

想焰降是級前溫度和級的壓力比的函數(shù)，在工況變化范圍不大時，中間級的級前

蒸汽溫度基本不變。此時級內(nèi)蒸汽的理想焙降不變，級的速度比和反動度也不變,

故級效率不變。隨著工況變化范圍增大,壓力最低的中間級前蒸汽溫度開始變化,

并逐漸向前推移。當(dāng)流量減小，級前蒸汽溫度降低，中間級的理想焰降減小，其

速度比和反動度相應(yīng)增大。由于設(shè)計(jì)工況級的速度比為最佳值，級內(nèi)效率最高，

當(dāng)速度比偏離最佳值時，級內(nèi)效率降低。而且速度比偏離最佳值愈遠(yuǎn)，級內(nèi)效率

愈低。

(2)末級組：其特點(diǎn)是級前蒸汽壓力與其流量的關(guān)系不能簡化為正比關(guān)系,

且級組內(nèi)級數(shù)較少。由于在工況變化流量下降時，汽輪機(jī)的排汽壓力變化不大，

級前壓力減小較多。且變工況前級組前后的壓力差越大，級前壓力降低的多，級

后壓力降低的少。此時級的壓力比增大，級內(nèi)理想焰降減小，而且末級的壓力比

和理想熔降變化最大。級的速度比和反動度隨理想焰降的減小而增大，速度比偏

離最佳值，級效率相應(yīng)降低。

(3)調(diào)節(jié)級：調(diào)節(jié)級前后壓力比隨流量的改變而改變，其理想焰降亦隨之變化。

當(dāng)汽輪機(jī)流量減小時，調(diào)節(jié)級的壓力比逐漸減小，調(diào)節(jié)級焰降逐漸增大。在第一

調(diào)節(jié)閥全開而第二調(diào)節(jié)閥剛要開啟時，級的壓力比最小，故此時調(diào)節(jié)級理想烙降

達(dá)到最大值。級的理想焰降增大，其速度比和反動度隨之減小，速度比偏離最佳

值，級效率相應(yīng)降低

22752

15.解:q=40.187KJ/Kg

2x10>2-2X0.972X103

222

卬2，_卬2205

32=23.78KJ/Kg

2xl0_2xlOV2X103X0.942

nVV121242

\h=——=23.78-------=16.1KJ/Kg

hb2xio32xio37

Q_"b_16」_（）29

\hh+A/i?°16.1+40.18

16.解：蒸汽作用在轉(zhuǎn)子上的軸向力包括：蒸汽作用在葉輪輪面和動葉片上的軸

向力、蒸汽作用在轉(zhuǎn)子軸肩和汽封凸肩上的軸向力，以及推力軸承作用在轉(zhuǎn)子上

的軸向反作用力。

減小作用在推力軸承上軸向推力的方法有：設(shè)計(jì)時，在沖動級葉輪上開平衡

孔，減小葉輪兩側(cè)的壓力差；也可在轉(zhuǎn)子上設(shè)置平衡盤，利用其兩側(cè)的壓力差產(chǎn)

生的反向推力平衡一部分軸向推力；對于中間再熱式多缸汽輪機(jī)，常將其高、中

壓缸和分流的低壓缸分別反向布置，使它們的軸向推力方向相反，相互平衡一部

分軸向推力。在運(yùn)行中必要時可采用降負(fù)荷的辦法，減小作用在推力軸承上的軸

向推力。

293,

17.解：M「二=47.56KJ/Kg

2

2x10'/2X103X0.95

因15721582

△%,==3.418KJ/Kg

2xl0>22xl()32X103X0.8822X103

3.418

⑴?！?二0.07

3.418十47.56

2222

(2)u=^vv2-c2=7157-62.5=144m/s

…一療…山竺3=16。

a}=arccojy=

2x293x144

仇=arcsin-=arcsin區(qū)。=26°

-vv2157

22

噴嘴損失為：=A/?n°(l-^)=47.56x(l-0.95)=4.64KJ/Kg

22

動葉損失為：=」^」(1—“2)=I2%1(I_O882)=3.59KJ/Kg