2025年汽輪機(jī)試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列關(guān)于沖動(dòng)式汽輪機(jī)的描述中，正確的是（）。A.蒸汽在動(dòng)葉柵中僅發(fā)生速度變化，壓力基本不變B.蒸汽在靜葉柵和動(dòng)葉柵中均發(fā)生顯著的壓力下降C.反動(dòng)度通常大于0.5D.級(jí)效率隨負(fù)荷變化波動(dòng)較小答案：A2.汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要作用是（）。A.維持汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，適應(yīng)負(fù)荷變化B.提高蒸汽初參數(shù)以提升效率C.防止汽輪機(jī)超速至危險(xiǎn)范圍D.平衡轉(zhuǎn)子軸向推力答案：A3.汽輪機(jī)臨界轉(zhuǎn)速是指（）。A.轉(zhuǎn)子一階固有振動(dòng)頻率對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速B.汽輪機(jī)設(shè)計(jì)額定轉(zhuǎn)速C.蒸汽流量達(dá)到臨界值時(shí)的轉(zhuǎn)速D.軸承油膜失穩(wěn)時(shí)的轉(zhuǎn)速答案：A4.汽輪機(jī)葉片最易發(fā)生疲勞斷裂的區(qū)域是（）。A.葉頂圍帶連接部位B.葉根與輪緣結(jié)合處C.葉身中部D.葉柵出氣邊答案：B5.朗肯循環(huán)中，汽輪機(jī)排汽在凝汽器中經(jīng)歷的過(guò)程是（）。A.等壓吸熱B.等熵膨脹C.等壓放熱D.等溫壓縮答案：C6.汽輪機(jī)高壓缸采用雙層缸結(jié)構(gòu)的主要目的是（）。A.減少缸體重量B.降低內(nèi)外缸溫差，減小熱應(yīng)力C.提高缸體強(qiáng)度D.便于安裝檢修答案：B7.下列參數(shù)中，不屬于汽輪機(jī)運(yùn)行監(jiān)視“五段抽汽”范圍的是（）。A.除氧器加熱抽汽B.高壓加熱器抽汽C.低壓加熱器抽汽D.再熱器減溫抽汽答案：D8.汽輪機(jī)軸向推力增大的主要原因不包括（）。A.主蒸汽壓力升高B.通流部分結(jié)垢C.汽輪機(jī)負(fù)荷突降D.隔板汽封磨損答案：C9.汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，暖機(jī)的主要目的是（）。A.防止轉(zhuǎn)子彎曲B.使汽缸與轉(zhuǎn)子溫度均勻，減小熱應(yīng)力C.提升潤(rùn)滑油溫度至正常范圍D.檢查各軸承振動(dòng)是否超標(biāo)答案：B10.汽輪機(jī)凝汽器真空嚴(yán)密性試驗(yàn)時(shí)，若每分鐘真空下降值超過(guò)（），則視為嚴(yán)密性不合格。A.1.33kPaB.0.67kPaC.2.67kPaD.0.33kPa答案：B二、填空題（每空1分，共20分）1.汽輪機(jī)的主要部件可分為（轉(zhuǎn)子）和（靜子）兩大部分，其中轉(zhuǎn)子包括主軸、葉輪、葉片等，靜子包括汽缸、隔板、汽封等。2.衡量汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)主要有（熱耗率）和（汽耗率），其中熱耗率反映單位發(fā)電量的熱量消耗。3.汽輪機(jī)級(jí)的反動(dòng)度是指（動(dòng)葉柵中的理想焓降）與（級(jí)的總理想焓降）的比值，反動(dòng)式汽輪機(jī)的反動(dòng)度通常大于（0.5）。4.汽輪機(jī)臨界轉(zhuǎn)速分為（一階）、（二階）等，實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)確保工作轉(zhuǎn)速避開(kāi)臨界轉(zhuǎn)速（±15%~20%）的范圍，防止共振。5.汽輪機(jī)軸向推力的平衡方法主要有（開(kāi)設(shè)平衡孔）、（采用平衡活塞）、（設(shè)置推力軸承）等。6.汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)包括（超調(diào)量）、（過(guò)渡時(shí)間）和（振蕩次數(shù)），用于評(píng)價(jià)系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷變化的響應(yīng)能力。7.凝汽器的主要作用是將汽輪機(jī)排汽（凝結(jié)成水）并形成（真空），提高循環(huán)效率。8.汽輪機(jī)啟動(dòng)方式按沖轉(zhuǎn)時(shí)的進(jìn)汽方式可分為（高壓缸啟動(dòng)）、（中壓缸啟動(dòng)）和（高中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)）。三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述反動(dòng)度對(duì)汽輪機(jī)級(jí)效率的影響。答：反動(dòng)度（Ωm）是動(dòng)葉柵理想焓降（Δhb）與級(jí)總理想焓降（Δht）的比值（Ωm=Δhb/Δht）。當(dāng)Ωm=0時(shí)為純沖動(dòng)級(jí)，蒸汽僅在靜葉中膨脹，動(dòng)葉通道近似為等截面，流速變化小，葉型損失較低，但級(jí)焓降小、做功能力弱；當(dāng)Ωm增大時(shí)，動(dòng)葉中膨脹加劇，汽流在動(dòng)葉通道中加速，葉型損失增加，但汽流對(duì)動(dòng)葉的反作用力增大，做功能力提升。存在一個(gè)最佳反動(dòng)度（通常0.05~0.3），此時(shí)葉型損失與動(dòng)能利用效率達(dá)到平衡，級(jí)效率最高。若反動(dòng)度過(guò)大（如>0.5，反動(dòng)級(jí)），動(dòng)葉膨脹過(guò)度，可能導(dǎo)致汽流分離，損失反而增加。2.說(shuō)明高壓缸采用雙層缸結(jié)構(gòu)的原因及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。答：原因：高壓缸內(nèi)蒸汽壓力高（可達(dá)25MPa以上）、溫度高（566℃），單層缸內(nèi)外壁溫差大（可達(dá)200℃以上），會(huì)產(chǎn)生巨大熱應(yīng)力，導(dǎo)致缸體變形甚至裂紋。雙層缸結(jié)構(gòu)將高壓缸分為內(nèi)缸和外缸，內(nèi)缸承受高壓高溫，外缸僅承受內(nèi)缸泄漏的較低壓力（約1~2MPa）和溫度（約300℃），大幅降低內(nèi)外壁溫差（內(nèi)缸溫差≤50℃，外缸≤30℃），減小熱應(yīng)力，同時(shí)外缸厚度減薄，節(jié)省材料。設(shè)計(jì)要點(diǎn)：①內(nèi)缸與外缸之間采用徑向或軸向定位，允許自由膨脹；②內(nèi)缸進(jìn)汽部分采用高鎳鉻鉬釩鋼（如12Cr1MoV），外缸采用中碳鋼（如25Cr2MoVA）；③內(nèi)外缸之間通以冷卻蒸汽（如高壓缸排汽或中壓缸進(jìn)汽），控制溫差；④內(nèi)缸與靜葉持環(huán)采用紅套或螺栓連接，確保密封性。3.簡(jiǎn)述汽輪機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)超速保護(hù)的動(dòng)作邏輯。答：當(dāng)機(jī)組突然甩負(fù)荷（如發(fā)電機(jī)解列），汽輪機(jī)進(jìn)汽量未及時(shí)調(diào)整，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將迅速上升。超速保護(hù)邏輯如下：①轉(zhuǎn)速升至103%額定轉(zhuǎn)速（如3090r/min）時(shí)，電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH）動(dòng)作，關(guān)閉高壓調(diào)門（GV）和中壓調(diào)門（IV），切斷進(jìn)汽；②若轉(zhuǎn)速繼續(xù)升至110%額定轉(zhuǎn)速（如3300r/min），危急遮斷系統(tǒng)（ETS）觸發(fā)機(jī)械超速保護(hù)（飛錘或飛環(huán)動(dòng)作），關(guān)閉主汽門（TV）和再熱主汽門（RSV），徹底切斷汽源；③同時(shí)，抽汽逆止門快速關(guān)閉，防止抽汽管道內(nèi)蒸汽倒流入汽輪機(jī)；④轉(zhuǎn)速降至3000r/min以下后，DEH重新開(kāi)啟調(diào)門，維持空轉(zhuǎn)。4.分析凝汽器真空下降的主要原因及處理措施。答：主要原因：①循環(huán)水量不足（如循環(huán)水泵故障、進(jìn)口濾網(wǎng)堵塞、管道泄漏）；②凝汽器換熱效果下降（銅管結(jié)垢、水側(cè)堵塞、汽側(cè)積空氣）；③真空系統(tǒng)泄漏（低壓缸軸封供汽壓力低、法蘭結(jié)合面漏汽、抽氣設(shè)備故障）；④排汽量突然增大（如旁路閥誤開(kāi)、軸封溢流增加）。處理措施：①檢查循環(huán)水泵運(yùn)行狀態(tài)，清理濾網(wǎng)，調(diào)整循環(huán)水流量；②投入凝汽器膠球清洗裝置，清除銅管垢層；③啟動(dòng)備用真空泵，檢查真空系統(tǒng)嚴(yán)密性（如用燭火或氦質(zhì)譜檢漏），修復(fù)泄漏點(diǎn)；④調(diào)整軸封供汽壓力至正常值（0.02~0.03MPa），關(guān)閉旁路閥；⑤若真空持續(xù)下降至極限值（如-86kPa），按規(guī)程減負(fù)荷直至停機(jī)，防止低壓缸排汽溫度超限（>80℃）。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某凝汽式汽輪機(jī)的主蒸汽參數(shù)為：壓力p0=16.7MPa，溫度t0=538℃，排汽壓力pc=0.005MPa。已知主蒸汽焓h0=3390kJ/kg，排汽焓hc=2300kJ/kg，汽輪機(jī)內(nèi)效率ηri=0.85，機(jī)械效率ηm=0.98，發(fā)電機(jī)效率ηg=0.99，求該汽輪機(jī)的內(nèi)功率、軸功率和發(fā)電功率（流量D=500t/h）。解：（1）理想焓降Δht=h0-hc0（需查h-s圖，假設(shè)pc=0.005MPa時(shí)，理想排汽焓hc0=2050kJ/kg），但題目直接給出實(shí)際排汽焓hc=2300kJ/kg，實(shí)際焓降Δhi=h0-hc=3390-2300=1090kJ/kg。（2）內(nèi)功率Pi=D×Δhi×1000/3600=500×1000×1090×1000/(3600×1000)=500×1090/3.6≈151388.89kW≈151.39MW。（3）軸功率Psh=Pi×ηm=151.39×0.98≈148.36MW。（4）發(fā)電功率Pg=Psh×ηg=148.36×0.99≈146.88MW。（注：若題目未提供hc0，可直接用實(shí)際焓降計(jì)算內(nèi)功率；若需計(jì)算相對(duì)內(nèi)效率ηri=Δhi/Δht，則需補(bǔ)充Δht=h0-hc0的值。）2.某汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)的靜葉出口速度c1=450m/s，動(dòng)葉進(jìn)口速度w1=300m/s，動(dòng)葉出口速度w2=280m/s，動(dòng)葉進(jìn)口絕對(duì)速度c1的方向角α1=15°，動(dòng)葉出口絕對(duì)速度c2的方向角α2=90°（即c2無(wú)周向分量）。求該級(jí)的輪周效率ηu和反動(dòng)度Ωm（取動(dòng)葉平均直徑處的圓周速度u=250m/s）。解：（1）輪周效率ηu=（輪周功Wu）/（級(jí)的理想能量E0），其中Wu=u(c1cosα1+c2cosα2)（因α2=90°，cosα2=0），故Wu=u×c1cosα1=250×450×cos15°≈250×450×0.9659≈108663.75J/kg。級(jí)的理想能量E0=（c12）/2+Δhb（Δhb為動(dòng)葉理想焓降），但反動(dòng)度Ωm=Δhb/(Δhn+Δhb)（Δhn為靜葉理想焓降=c12/2），或Ωm=（w12-w22）/(2Δht)（Δht=Δhn+Δhb）。另一種方法：輪周效率ηu=Wu/E0，而E0=Δht×1000（Δht單位kJ/kg）。由動(dòng)葉進(jìn)出口速度三角形：w12=c12+u2-2c1ucosα1=4502+2502-2×450×250×cos15°≈202500+62500-225000×0.9659≈265000-217327.5≈47672.5m2/s2w22=2802=78400m2/s2動(dòng)葉中的理想焓降Δhb=（w12-w22）/(2×1000)=（47672.5-78400）/(2×1000)=（-30727.5）/(2000)≈-15.36kJ/kg（負(fù)號(hào)表示計(jì)算錯(cuò)誤，實(shí)際應(yīng)為w1<w2，可能題目中w1=300m/s應(yīng)為w1=350m/s，假設(shè)修正后w1=350m/s，則w12=122500，Δhb=(122500-78400)/2000=44100/2000=22.05kJ/kg）。靜葉理想焓降Δhn=c12/(2×1000)=4502/(2000)=202500/2000=101.25kJ/kg級(jí)總理想焓降Δht=Δhn+Δhb=101.25+22.05=123.3kJ/kg輪周功Wu=u(c1cosα1-c2cosα2)（因α2=90°，c2無(wú)周向分量，故c2u=0），而根據(jù)動(dòng)葉出口速度三角形，c2=√(w22+u2-2w2ucosβ2)，但α2=90°時(shí)