汽轮机设备结构与工作原理技术问答题

1、汽轮机设备结构与工作原理汽轮机设备结构与工作原理技术问答题技术问答题 1. 汽轮机工作的原理是怎样的？汽轮发电机是如何发出电来的？汽轮机工作的原理是怎样的？汽轮发电机是如何发出电来的？ 具有一定压力、 温度的蒸汽，进入汽轮机，流过喷嘴并在喷嘴内膨胀获得很高的速度。 高 速流动的蒸汽流经汽轮机转子上的动叶片做功，当动叶片为反动式时，动叶带动蒸汽在动 叶中发生膨胀产生的反动力亦使动叶片做功，动叶带动汽轮机转子，按一定的速度均匀转 动。这就是汽轮机最基本的工作原理。 从能量转换的角度讲，蒸汽的热能在喷嘴内转换为汽流动能，动叶片又将动能转换为 机械能，反动式叶片，蒸汽在动叶膨胀部分，直接由热能转换成机械能。 汽轮机的转子与发电机转子是用联轴器连接起来的，汽轮机转子以一定速度转动时， 发电机转子也跟着转动，由于电磁感应的作用，发电机静子线圈中产生电流，通过变配电 设备向用户供电。 2. 汽轮机如何分类？汽轮机如何分类？ 汽轮机按热力过程可分为： 凝汽式汽轮机 (代号为N)。 一次调整抽汽式汽轮机 (代号为 C)。 二次调整抽汽式汽轮机 (代号为 C、C)。 背压式汽轮机 (代号为B)。 按工作原

2、理可分为： 冲动式汽轮机， 反动式汽轮机， 冲动反动联合式汽轮 机。 按新蒸汽压力可分为： 低压汽轮机 新汽压力为 1.18-1.47MPa。 中压汽轮机 新汽压力为 1.96-3.92MPa。 高压汽轮机 新汽压力为 5.88-9.81MPa。 超高压汽轮机 新汽压力为 11.77-13.75MPa。 亚临界压力汽轮机 新汽压力为 15.69-17.65MPa。 超临界压力汽轮机 新汽压力大于 22.16MPa。 按蒸汽流动方向可分为： 轴流式汽轮机， 辐流式汽轮机。 3. 汽轮机的型号如何表示？汽轮机的型号如何表示？ 汽轮机型号表示汽轮机基本特性，我国目前采用汉语拼音和数字来表示汽轮机型号， 其型号由三段组成：第一段表示型式及额定功率(MW)，第二段表示蒸汽参数，第三段表示 设计变型序号。 例 N100-90/535 型表示凝汽式 100MW 汽轮机，新汽压力为 8.82MPA，新汽温度为 535。 我国生产的汽轮机旧型号表示方法亦由三段组成：第一段表示蒸汽参数、型式，第二段 表示额定功率，第三段表示设计序号。 例51-50-3型表示高参数、 凝汽式，50MW，第三次设 计。 4.

3、 什么是冲动式汽轮机？什么是冲动式汽轮机？ 冲动式汽轮机指蒸汽主要在喷嘴中进行膨胀，在动叶片中蒸汽不再膨胀或膨胀很少， 而主要是改变流动方向。 现代冲动式汽轮机各级均具有一定的反动度，即蒸汽在动叶片中也 发生很小一部分膨胀，从而使汽流得到一定的加速作用，但仍算作冲动式汽轮机。 5. 什么是反动式汽轮机？什么是反动式汽轮机？ 反动式汽轮机是指蒸汽在喷嘴和动叶中的膨胀程度基本相同。 此时动叶片不仅受到由于 汽流冲击而引起的作用力，而且受到因蒸汽在叶片中膨胀加速而引起的反作用力。 由于动叶 片进出口蒸汽存在较大压差，所以与冲动式汽轮机相比，反动式汽轮机轴向推力较大。 因此 一般都装平衡盘以平衡轴向推力。 6. 什么是凝汽式汽轮机？什么是凝汽式汽轮机？ 凝汽式汽轮机是指进入汽轮机的蒸汽在做功后全部排入凝汽器，凝结成水全部返回锅 炉。 进入汽轮机的蒸汽，对于一般中压机组来说，每 1Kg 蒸汽含热量约 3223KJ，这些热量 中只有837KJ 左右是做了功的，凝结水中约有 126KJ 热量，约 2240KJ 热量是被冷却排汽的 冷却水带走了，这是一个很大的损失，对于高压汽轮机，由于进汽含热量大些(

4、约 3433KJ 左右)，可用的热量相对来说要大些，但损失仍很大。为了减少这些损失，采用带回热设备 的凝汽式汽轮机。 就是把进入汽轮机做过一部分功的蒸汽抽出来，在回热加热器内加热锅炉 的给水，使给水温度提高，节约燃料，提高经济性。 7. 什么是背压式汽轮机？什么是背压式汽轮机？ 将全部排汽供给其它工厂或用户使用，不设凝汽器，这样使蒸汽的含热量全部得到使 用。 因工厂或用户需要具有较高压力和温度的蒸汽，用于生产和取暖，因此汽轮机的排汽压 力高于大气压力，这种汽轮机称为背压式汽轮机。 这种汽轮机的优点是蒸汽热量全部被利用， 节省设备、 简化构造。 但其进汽量受到用户用汽量的限制，因此，在供热式电厂中，背压式 汽轮机一般与调整抽汽式汽轮机组联合使用。 也用于老厂改造，将高压背压式机组的排汽送 给老厂部分低压或中压凝汽式汽轮机。可以大大提高全厂的热效率。 8. 什么是调整抽汽式汽轮机？什么是调整抽汽式汽轮机？ 从汽轮机某一级中经调压器控制抽出大量已经做了部分功的一定压力范围的蒸汽供给 其它工厂及热用户使用，机组仍设有凝汽器，这种型式的机组称为调整抽汽式汽轮机。 它一 方面能使蒸汽中的含热量得到

5、充分利用，同时因设有凝汽器，当用户汽量减少时，仍能根 据低压缸的容量保证汽轮机带一定电负荷。 9. 什么是中间再热式汽轮机？什么是中间再热式汽轮机？ 中间再热式汽轮机就是蒸汽在汽轮机内做了一部分功后，从中间引出，通过锅炉的再 热器提高温度(一般升高到机组额定温度)，然后现回到汽轮机继续做功，最后排入凝汽器 的汽轮机。 10. 中间再热式汽轮机主要有什么优点？中间再热式汽轮机主要有什么优点？ 中间再热式汽轮机优点主要是提高机组的经济性。在同样的初参数下，再热机组比不再 热机组的效率提高 4%左右。其次是对防止大容量机组低压末级叶片水蚀特别有利，因为末 级蒸汽湿度比不再热机组大大降低。 11. 汽轮机本体主要由哪几部分组成？汽轮机本体主要由哪几部分组成？ 汽轮机本体主要由下几个部分组成： 转动部分：由主轴、叶轮、轴封和安装在叶轮上的动叶片及联轴器等组成。 固定部分：由喷嘴室汽缸、隔板、静叶片、汽封等组成。 控制部分：由调节系统、保护装置和油系统等组成。 12. 汽缸的作用是什么？汽缸的作用是什么？ 汽缸是汽轮机的外壳。 汽缸的作用主要是将汽轮机的通流部分(喷嘴、 隔板、 转子等)与大 气隔

6、开，保证蒸汽在汽轮机内完成做功过程。 此外，它还支承汽轮机的某些静止部分(隔板、 喷嘴室、 汽封套等)，承受它们的重量，还要承受由于沿汽缸轴向、 径向温度分布不均而产生 的热应力。 13. 汽轮机的汽缸可分为哪些种类？汽轮机的汽缸可分为哪些种类？ 汽轮机的汽缸一般制成水平对分式，即分上汽缸和下汽缸。为合理利用钢材，中小汽轮 机汽缸常以一个或两个垂直结合面分为高压段、 中压段和低压段。 大功率的汽轮机根据工作 特点分别设置高压缸、 中压缸和低压缸。 高压高温采用双层汽缸结构后，汽缸分内缸和外缸。 汽轮机末级叶片以后将蒸汽排入凝汽器，这部分汽缸称排汽缸。 14. 为什么汽缸通常制成上下缸的形式？为什么汽缸通常制成上下缸的形式？ 汽缸通常制成具有水平结合面的水平对分形式。上、下汽缸之间用法兰螺栓联在一起， 法兰结合面要求平整，光洁度高。 以保证上、 下汽缸结合面严密不漏汽。 汽缸分成上、 下缸， 主要是便于加工制造与安装、检修。 15. 汽缸个数通常与汽轮机功率有什么关系？汽缸个数通常与汽轮机功率有什么关系？ 根据机组的功率不同，汽轮机汽缸有单缸和多缸之分。通常功率在 100MW 以下的机组

7、 采用单缸，300MW以下采用 2-4个汽缸，600MW以下采用 4-6个汽缸。 如国产 50MW、100MW 机组均为单缸，125MW 机组为双缸，200MW 机组为三缸， 300MW机组为三缸或四缸，总的趋势是机组功率愈大，汽缸个数愈多。 16. 汽轮机的汽缸是如何支承的？汽轮机的汽缸是如何支承的？ 汽缸的支承要求平稳并保证汽缸能自由膨胀而不改变它的中心位置。 汽缸都是支承在基础台板(也叫座架、机座)上；基础台板又用地脚螺钉固定在汽轮机基 础上。 小型汽轮机用整块铸件做基础台板，大功率汽轮机的汽缸则支承在若干块基础台板上。 汽轮机的高压缸通过水平法兰所伸出的猫爪(亦称搭爪)支承在前轴承座上。它又分为上 缸猫爪支承和下缸猫爪支承两种方式。 17. 下缸猫爪支承方式有什么优缺点？下缸猫爪支承方式有什么优缺点？ 中、低参数汽轮机的高压缸通常是利用前端伸出的猫爪作为承力面，支承在前轴承座上。 这种支承方式较简单，安装检修也较方便，但是由于承力面低于汽缸中心线(相差下缸猫爪 的高度数值)，当汽缸受热后，猫爪温度升高，汽缸中心线向上抬起，而此时支承在轴承上 的转子中心线未变，结果将使转子与下缸

8、的径向间隙小，与上汽缸径向间隙增大。 对高参数、 大功率汽轮机来说，由于法兰很厚，温度很高，猫爪膨胀的影响是不能忽视的。 18. 上缸猫爪支承法的优点是什么？上缸猫爪支承法的优点是什么？ 上缸猫爪支承方式亦称中分面(指汽缸中分面)支承方式。主要的优点是由于以上缸猫爪 为承力面，其承力面与汽缸中分面在同一水平面上，受热膨胀后，汽缸中心仍与转子中心 保持一致。 当采用上缸猫爪支承方式时，上缸猫爪也叫工作猫爪。下缸猫爪叫安装猫爪，只在安装 时起支承作用，下面的安装垫铁在检修和安装时起作用，当安装完毕，安装猫爪不再承力。 这时，上缸猫爪支承在工作垫铁上，承担汽缸重量。 19. 汽缸猫爪下面的水冷垫块为什么要通冷却水？汽缸猫爪下面的水冷垫块为什么要通冷却水？ 水冷垫块固定在轴承座上，通有冷却水。可以不断带走由猫爪传来的热量，防止支承面 的高度因受热而改变，也可以使轴承的温度不至过高。 20. 大机组的低压缸有哪些特点？大机组的低压缸有哪些特点？ 大机组的低压缸有如下特点： 低压缸排汽容积流量较大，要求排汽缸尺寸庞大，故一般采用钢板焊接结构代替铸 造结构。 再热机组的低压缸进汽温度一般都超过 23

9、0，与排汽温度差达到 200，因此也 采用双层结构。 通流部分在内缸中承受温度变化，低压内缸用高强度铸铁铸造，而兼作排汽 缸的整个低压外缸仍为焊接结构。庞大的排汽缸只承受排汽温度，温差变化小。 为防止长时间空负荷运行，排汽温度过高而引起的排汽缸变形，在排汽缸内还装有 喷水降温装置。 为减少排汽损失，排汽缸设计成径向扩压结构。 21. 什么叫排汽缸径向扩压结构？什么叫排汽缸径向扩压结构？ 所谓径向扩压结构，实质上是指整个低压外缸(即汽轮机的排汽部分)两侧排汽部分用钢 板连通。 离开汽轮机的末级排汽由导流板引导径向、 轴向扩压，以充分利用排汽余速。 然后排 入凝汽器。采用径向扩压主要是充分利用排汽余速，降低排汽阻力，提高机组效率。 22. 低压外缸的一般支承方式是怎样的？低压外缸的一般支承方式是怎样的？ 低压外缸(双层缸时的外缸)，在运行中温度较低，金属膨胀不显著，因此低压外缸的支 承不采用高、 中汽缸的中分面支承方式，而是把低压缸直接支承在台板上。 内缸两侧搁在外 缸内侧的支承面上，用螺栓固定在低压外缸上。 内、 外缸以键定位。 外缸与轴承座仅在下汽缸 设立垂直导向键(立销)。 23. 排汽缸的作用是什么？排汽缸的作用是什么？ 排汽缸的作用是将汽轮机末级动叶排出的蒸汽导入凝汽器中。 24. 为什么排汽缸要装喷水降温装置？为什么排汽缸要装喷水降温装置？ 在汽轮机起动、空载及低负荷时，蒸汽流通量很小，不足以带走蒸汽与叶轮摩擦产生的 热量，从而引起排汽温度升高，排汽缸温度也升高。 排汽温度过高会引起排汽缸较大的变形， 破坏汽轮机动静部分中心线的一致性，严重时会引起机组振动或其它事故。 所以大功率机组 都装有排汽缸喷水降温装置。 小机组没有喷水降温装置，应尽量避免长时间空负荷运行而引 起排汽缸温度超限。 25. 再热机组的排汽缸喷水装置是怎样设置的？再热机组的排汽缸喷水装置是怎样设置的？ 喷水减温装置装在低压外缸内，喷水管沿末级叶片的叶根呈圆周形布置，喷水管上钻 有两排喷水孔，将水喷向排汽缸内部空间，起降温作用。 喷水管在排汽缸外面与凝结水管相 连接，打开凝结水管上的阀门即进行喷水，关闭阀门则停止喷水。 26. 为什么汽轮机有的采用单个排汽口，而有的采用几个排汽口？为什么汽轮机有的

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