《汽輪機原理及運行》思考解答題

1、汽輪機原理及運行思考解答題第一章  汽輪機的熱力特性思考題答案1 什么是汽輪機的級？汽輪機的級可分為哪幾類？各有何特點？    解答：一列噴嘴葉柵和其后面相鄰的一列動葉柵構(gòu)成的基本作功單元稱為汽輪機的級，它是蒸汽進行能量轉(zhuǎn)換的基本單元。    根據(jù)蒸汽在汽輪機內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的特點，可將汽輪機的級分為純沖動級、反動級、帶反動度的沖動級和復速級等幾種。各類級的特點：hb =0；m=0。D（1）純沖動級：蒸汽只在噴嘴葉柵中進行膨脹，而在動葉柵中蒸汽不膨脹。它僅利用沖擊力來作功。在這種級中：p1&

2、#160;= p2；（2）反動級：蒸汽的膨脹一半在噴嘴中進行，一半在動葉中進行。它的動葉柵中不僅存在沖擊力，蒸汽在動葉中進行膨脹還產(chǎn)生較大的反擊力作功。反動級的流動效率高于純沖動級，但作功能力較小。在這種級中：p1 >ht；m=0.5。Dhb0.5DhnD p2；（3）帶反動度的沖動級：蒸汽的膨脹大部分在噴嘴葉柵中進行，只有一小部分在動葉柵中進行。這種級兼有沖動級和反動級的特征，它的流動效率高于純沖動級，作功能力高于反動級。在這種級中：p1 >hn D p2；>hb D>0；m=0.050.35。（4

3、）復速級：復速級有兩列動葉，現(xiàn)代的復速級都帶有一定的反動度，即蒸汽除了在噴嘴中進行膨脹外，在兩列動葉和導葉中也進行適當?shù)呐蛎洝Ｓ捎趶退偌壊捎昧藘闪袆尤~柵，其作功能力要比單列沖動級大。2 說明沖擊式汽輪機級的工作原理和級內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程及特點。解答：蒸汽在汽輪機級內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換過程，是先將蒸汽的熱能在其噴嘴葉柵中轉(zhuǎn)換為蒸汽所具有的動能，然后再將蒸汽的動能在動葉柵中轉(zhuǎn)換為軸所輸出的機械功。具有一定溫度和壓力的蒸汽先在固定不動的噴嘴流道中進行膨脹加速，蒸汽的壓力、溫度降低，速度增加，將蒸汽所攜帶的部分熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝膭幽?。從噴嘴葉柵噴出的高速汽流，以一定的方向進入裝在葉輪上的動葉柵，在動葉流道中繼續(xù)膨脹

4、，改變汽流速度的方向和大小，對動葉柵產(chǎn)生作用力，推動葉輪旋轉(zhuǎn)作功，通過汽輪機軸對外輸出機械功，完成動能到機械功的轉(zhuǎn)換。由上述可知，汽輪機中的能量轉(zhuǎn)換經(jīng)歷了兩個階段：第一階段是在噴嘴葉柵和動葉柵中將蒸汽所攜帶的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝哂械膭幽?，第二階段是在動葉柵中將蒸汽的動能轉(zhuǎn)變?yōu)橥苿尤~輪旋轉(zhuǎn)機械功，通過汽輪機軸對外輸出。3 什么是沖擊原理和反擊原理？在什么情況下，動葉柵受反擊力作用？解答：沖擊原理：指當運動的流體受到物體阻礙時，對物體產(chǎn)生的沖擊力，推動物體運動的作功原理。流體質(zhì)量越大、受阻前后的速度矢量變化越大，則沖擊力越大，所作的機械功愈大。反擊原理：指當原來靜止的或運動速度較小的氣體，在膨脹加速

5、時所產(chǎn)生的一個與流動方向相反的作用力，稱為反擊力，推動物體運動的作功原理。流道前后壓差越大，膨脹加速越明顯，則反擊力越大，它所作的機械功愈大。當動葉流道為漸縮形，且動葉流道前后存在一定的壓差時，動葉柵受反擊力作用。4 什么是最佳速度比？純沖動級、反動級和純沖動式復速級的最佳速度比的值是多少？解答：輪周速度與噴嘴出口汽流速度的比值，稱為速度比。級效率最高時，所對應(yīng)的速度比稱為最佳速度比。純沖動級的最佳速度比約為0.40.44；反動級的最佳速度比約為0.650.75；純沖動式復速級的最佳速度比約為0.210.22。5 汽輪機的能量損失有哪幾類？各有何特點？   

6、60;解答：汽輪機內(nèi)的能量損失可分為兩類，一類是汽輪機的內(nèi)部損失，一類是汽輪機的外部損失。汽輪機的內(nèi)部損失主要是蒸汽在其通流部分流動和進行能量轉(zhuǎn)換時，產(chǎn)生的能量損失，可以在焓熵圖中表示出來。汽輪機的外部損失是由于機械摩擦及對外漏汽而形成的能量損失，無法在焓熵圖中表示。6 汽輪機的級內(nèi)損失一般包括哪幾項？造成這些損失的原因是什么？解答：汽輪機的級內(nèi)損失一般包括：噴嘴損失；動葉損失；余速損失；葉高損失；扇形損失；葉輪摩擦損失；部分進汽損失；漏汽損失；濕汽損失。造成這些損失的原因：    （1）噴嘴損失：蒸汽在噴嘴葉柵內(nèi)流動時，汽流與流道壁面之間、汽流各部分之

7、間存在碰撞和摩擦，產(chǎn)生的損失。（2）動葉損失：因蒸汽在動葉流道內(nèi)流動時，因摩擦而產(chǎn)生損失。    （3）余速損失：當蒸汽離開動葉柵時，仍具有一定的絕對速度，動葉柵的排汽帶走一部分動能，稱為余速損失。（4）葉高損失：由于葉柵流道存在上下兩個端面，當蒸汽流動時，在端面附面層內(nèi)產(chǎn)生摩擦損失，使其中流速降低。其次在端面附面層內(nèi)，凹弧和背弧之間的壓差大于彎曲流道造成的離心力，產(chǎn)生由凹弧向背弧的二次流動，其流動方向與主流垂直，進一步加大附面層內(nèi)的摩擦損失。（5）扇形損失：汽輪機的葉柵安裝在葉輪外圓周上，為環(huán)形葉柵。當葉片為直葉片時，其通道截面沿葉高變化，葉片越高，變

8、化越大。另外，由于噴嘴出口汽流切向分速的離心作用，將汽流向葉柵頂部擠壓，使噴嘴出口蒸汽壓力沿葉高逐漸升高。而按一元流動理論進行設(shè)計時，所有參數(shù)的選取，只能保證平均直徑截面處為最佳值，而沿葉片高度其它截面的參數(shù)，由于偏離最佳值將引起附加損失，統(tǒng)稱為扇形損失。    （6）葉輪摩擦損失：葉輪在高速旋轉(zhuǎn)時，輪面與其兩側(cè)的蒸汽發(fā)生摩擦，為了克服摩擦阻力將損耗一部分輪周功。又由于蒸汽具有粘性，緊貼著葉輪的蒸汽將隨葉輪一起轉(zhuǎn)動，并受離心力的作用產(chǎn)生向外的徑向流動，而周圍的蒸汽將流過來填補產(chǎn)生的空隙，從而在葉輪的兩側(cè)形成渦流運動。為克服摩擦阻力和渦流所消耗的能量稱為葉

9、輪摩擦損失。    （7）部分進汽損失：它由鼓風損失和斥汽損失兩部分組成。在沒有布置噴嘴葉柵的弧段處，蒸汽對動葉柵不產(chǎn)生推動力，而需動葉柵帶動蒸汽旋轉(zhuǎn)，從而損耗一部分能量；另外動葉兩側(cè)面也與弧段內(nèi)的呆滯蒸汽產(chǎn)生摩擦損失，這些損失稱為鼓風損失。當不進汽的動葉流道進入布置噴嘴葉柵的弧段時，由噴嘴葉柵噴出的高速汽流要推動殘存在動葉流道內(nèi)的呆滯汽體，將損耗一部分動能。此外，由于葉輪高速旋轉(zhuǎn)和壓力差的作用，在噴嘴組出口末端的軸向間隙會產(chǎn)生漏汽，而在噴嘴組出口起始端將出現(xiàn)吸汽現(xiàn)象，使間隙中的低速蒸汽進入動葉流道，擾亂主流，形成損失，這些損失稱為斥汽損失。 

10、   （8）漏汽損失：汽輪機的級由靜止部分和轉(zhuǎn)動部分組成，動靜部分之間必須留有間隙，而在間隙的前后存在有一定的壓差時，會產(chǎn)生漏汽，使參加作功的蒸汽量減少，造成損失，這部分能量損失稱為漏汽損失。    （9）濕汽損失：在濕蒸汽區(qū)工作的級，將產(chǎn)生濕汽損失。其原因是：濕蒸汽中的小水滴，因其質(zhì)量比蒸汽的質(zhì)量大，所獲得的速度比蒸汽的速度小，故當蒸汽帶動水滴運動時，造成兩者之間的碰撞和摩擦，損耗一部分蒸汽動能；在濕蒸汽進入動葉柵時，由于水滴的運動速度較小，在相同的圓周速度下，水滴進入動葉的方向角與動葉柵進口幾何角相差很大，使水滴撞擊在動

11、葉片的背弧上，對動葉柵產(chǎn)生制動作用，阻止葉輪的旋轉(zhuǎn)，為克服水滴的制動作用力，將損耗一部分輪周功；當水滴撞擊在動葉片的背弧上時，水滴就四處飛濺，擾亂主流，進一步加大水滴與蒸汽之間的摩擦，又損耗一部分蒸汽動能。以上這些損失稱為濕汽損失。7 什么是汽輪機的相對內(nèi)效率？什么是級的輪周效率？影響級的輪周效率的因素有哪些？解答：蒸汽在汽輪機內(nèi)的有效焓降與其在汽輪機內(nèi)的理想焓降的比值稱為汽輪機的相對內(nèi)效率。一公斤蒸汽在級內(nèi)轉(zhuǎn)換的輪周功和其參與能量轉(zhuǎn)換的理想能量之比稱為輪周效率。影響輪周效率的主要因素是速度系數(shù)和，以及余速損失系數(shù)，其中余速損失系數(shù)的變化范圍最大。余速損失的大小取決于動葉出口絕對速度。余速損失

12、和余速損失系數(shù)最小時，級具有最高的輪周效率。8 什么叫余速利用？余速在什么情況下可被全部利用？解答：蒸汽從上一級動葉柵流出所攜帶的動能，進入下一級參加能量轉(zhuǎn)換，稱為余速利用。如果相鄰兩級的直徑相近，均為全周進汽，級間無回熱抽汽，且在下一級進口又無撞擊損失，則上一級的余速就可全部被下一級利用，否則只能部分被利用。當上一級的余速被利用的份額較小時，視為余速不能被利用。9 什么是多級汽輪機的重熱現(xiàn)象？由于多級汽輪機內(nèi)存在重熱現(xiàn)象，可以從損失中回收一部分可用能量，是否可以說重熱系數(shù)愈大愈好？解答：蒸汽在多級汽輪機內(nèi)進行能量轉(zhuǎn)換時，所有的內(nèi)部損失都因為摩擦而轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃浚诮^熱條件下被蒸汽吸收，使各級的排

13、汽焓和排汽溫度相應(yīng)增加，下一級的熱力過程線向右偏移。此時在下一級的前后蒸汽壓力不變的條件下，其級內(nèi)蒸汽的理想焓降相應(yīng)增加，這種現(xiàn)象稱重熱現(xiàn)象。重熱是多級汽輪機所特有的現(xiàn)象。重熱現(xiàn)象實質(zhì)上是從損失中回收部分能量，而在后面各級內(nèi)繼續(xù)進行能量轉(zhuǎn)換，故其可以提高多級汽輪機的效率。因汽輪機內(nèi)部損失愈大、級數(shù)愈多，重熱系數(shù)愈大，故不能說重熱系數(shù)愈大愈好。10.  漸縮噴嘴和縮放噴嘴的變工況特性有何差別？    解答：縮放噴嘴與漸縮噴嘴的本質(zhì)區(qū)別，是它的臨界截面與出口截面不同，且縮放噴嘴設(shè)計工況下背壓低于臨界壓力、出口汽流速度大于音速，而在最小截面處理想速度

14、等于音速?？s放噴嘴的變工況與漸縮噴嘴的差別是：當出口壓力大于設(shè)計工況下背壓時，在噴嘴出口截面或噴嘴漸擴部分將產(chǎn)生沖波，速度系數(shù)大大降低。另外，對應(yīng)臨界流量的壓力比小于臨界壓力比。11.  為什么可以利用研究噴嘴變工況特性的結(jié)果分析動葉柵變工況特性？    解答：動葉柵為漸縮流道，壓力比都用滯止壓力比，漸縮噴嘴蒸汽參數(shù)與流量的特性完全可適用于動葉柵，所不同的是研究動葉柵變工況時，應(yīng)使用相對速度w。12.  弗留蓋爾公式中各符號代表什么意義？該公式在什么條件下可以簡化，簡化為什么形式？解答：弗留蓋爾公式為：  

15、;式中  p0、pz、T0、G0 工況變化前級組前后蒸汽壓力、級組前蒸汽絕對溫度和蒸汽流量；    p01、pz1、T01、G01工況變化后級組前后蒸汽壓力、級組前蒸汽絕對溫度和蒸汽流量。當pz<0.1p0時，pz的變化對級組蒸汽流量影響很?。患壗M中有一級葉柵在工況變化前后均為臨界時，pz的變化對級組蒸汽流量不產(chǎn)生影響，故上式可簡化為：當級組前蒸汽溫度變化不大時，可進一步簡化為： 或 13. 弗留蓋爾公式應(yīng)用的條件有哪些？解答：弗留蓋爾公式的應(yīng)用條件是：要求級組內(nèi)的級數(shù)較多；各級流量相等；

16、變工況時各級通流面積不變；如果級組中某一級后有抽汽，只要抽汽量隨進汽量的變化而按比例變化，各級蒸汽流量按比例變化的條件下，弗留蓋爾公式仍然成立。14. 采用噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機進汽量減小時，各類級的理想焓降如何變化？反動度、速度比、級效率如何變化？解答：當汽輪機的工況變化時，按各級在工況變化時的特點通常級分為調(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。汽輪機級的理想焓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)蒸汽的理想焓降不變，級的速度比和反動度也不變，

17、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。當流量減小，級前蒸汽溫度降低，中間級的理想焓降減小，其速度比和反動度相應(yīng)增大。由于設(shè)計工況級的速度比為最佳值，級內(nèi)效率最高，當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，級內(nèi)效率愈低。（2）末級組：其特點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)理想焓降減小，而且末級的壓力比和理想焓降變化最大。級的速度比和反

18、動度隨理想焓降的減小而增大，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，其理想焓降亦隨之變化。當汽輪機流量減小時，調(diào)節(jié)級的壓力比逐漸減小，調(diào)節(jié)級焓降逐漸增大。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)級理想焓降達到最大值。級的理想焓降增大，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。15. 主蒸汽壓力變化，對機組安全經(jīng)濟運行有何影響？解答：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)蒸汽的理想焓降不變，故汽輪機的效率基本保持不變，但其進汽量將隨之改變。對于凝汽式機組或某一級葉柵為

19、臨界狀態(tài)的機組，其進汽量與初壓的變化成正比，由于此時汽輪機內(nèi)蒸汽的理想焓降隨初壓升高而增大，機組功率的相對變化大于機組進汽量的相對變化。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。當主蒸汽溫度不變，主蒸汽壓力升高時，蒸汽的初焓減?。淮藭r進汽流量增加，回熱抽汽壓力升高，給水溫度隨之升高，給水在鍋爐中的焓升減小，一公斤蒸汽在鍋爐內(nèi)的吸熱量減少。此時進汽量雖增大，但由于進汽量的相對變化小于機組功率的相對變化，故熱耗率相應(yīng)減小，經(jīng)濟性提高，反之亦然。采用噴嘴調(diào)節(jié)的機組，初壓改變時保持功率不變。當初壓增加時，一個調(diào)節(jié)閥關(guān)小，其節(jié)流損失增大，故汽輪機的內(nèi)效率略有降低。雖然初壓升高使循環(huán)效率增高

20、，但經(jīng)濟性不如調(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)濟效益，幾乎全部被進汽節(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焓降增大，會導致葉片過負荷。此時調(diào)節(jié)級汽室壓力升高，使汽缸、

21、法蘭和螺栓受力過大，高壓級隔板前后壓差增大。因此對機組初壓和調(diào)節(jié)級汽室壓力的允許上限值有嚴格的限制。當初壓降低時，要保持汽輪機的功率不變，則要開大調(diào)節(jié)閥，增加進汽量。此時各壓力級蒸汽的流量和理想焓降都相應(yīng)增大，則蒸汽對動葉片的作用力增加，會導致葉片過負荷，并使機組的軸向推力相應(yīng)增大?，F(xiàn)代汽輪機在設(shè)計工況下，進汽調(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。16. 主蒸汽和再熱蒸汽溫度變化，對機組安全經(jīng)濟運行有何影響？解答：（1）初溫變化對安全經(jīng)濟運行的影響：汽輪機的初溫升高，蒸汽在鍋爐內(nèi)的平均吸熱溫度提高，循環(huán)效率提高，熱耗率降低。另外，由于初溫升高，凝汽式

22、汽輪機的排汽濕度減小，其內(nèi)效率也相應(yīng)提高。循環(huán)效率和汽輪機的效率提高，運行經(jīng)濟性相應(yīng)提高。反之，汽輪機的初溫降低，運行經(jīng)濟性相應(yīng)降低。    由于初溫的變化，汽輪機的進汽量和進汽比焓值均變化，汽輪機的功率也相應(yīng)變化。在汽輪機的進汽壓力和調(diào)節(jié)閥開度不變時，進汽量與主蒸汽絕對溫度的二次方根成反比。對于非再熱機組，在進排汽壓力不變時，其理想焓降與主蒸汽絕對溫度成正比。汽輪機功率的相對變化與主蒸汽溫度的的二次方根成正比。對于再熱機組，由于假定主蒸汽壓力和再熱蒸汽溫度不變，此時再熱蒸汽壓力因流量減少而降低，主蒸汽溫度變化時對機組功率的影響小于非再熱機組，但其功率的

23、變化仍與主蒸汽溫度的的二次方根成比例。汽輪機的進汽部分和高壓部分與高溫蒸汽直接接觸，蒸汽初溫升高時，金屬材料的溫度升高，機械強度降低，蠕變速度加快，許用應(yīng)力下降，從而使機組的使用壽命縮短。在調(diào)節(jié)閥開度不變，主蒸汽溫度降低時，汽輪機功率相應(yīng)減小。要保持機組功率不變，要開大調(diào)節(jié)閥，進一步增加進汽量。此時對于低壓級、特別是末級，流量和焓降同時增大，導致動葉柵上蒸汽的作用力增加，其彎曲應(yīng)力可能超過允許值，且轉(zhuǎn)子的軸向推力相應(yīng)增大。另外，主蒸汽溫度的降低，導致低壓級的濕度增大，使?jié)駳鈸p失增大，對動葉片的沖蝕作用加劇。若蒸汽初溫突然大幅度降低，則可能產(chǎn)生水沖擊，引起機組出現(xiàn)事故。（2）再熱蒸汽溫度變化對機

24、組安全經(jīng)濟運行的影響再熱機組的再熱蒸汽溫度變化，對機組安全經(jīng)濟運行的影響與主蒸汽溫度變化的影響相似。所不同的是再熱蒸汽溫度變化時，僅對中、低壓缸的理想焓降和效率產(chǎn)生影響，而對高壓缸的影響極小。只是再熱蒸汽溫度升高時，其比容相應(yīng)增大，容積流量增加，再熱器內(nèi)流動阻力增大，使高壓缸排汽壓力略有增加。因此再熱蒸汽溫度變化1，對機組經(jīng)濟性的影響小于主蒸汽溫度變化1時產(chǎn)生的影響。17. 排汽壓力變化，對機組安全經(jīng)濟運行有何影響？解答：在進汽參數(shù)和進汽量不變的條件下，排汽壓力變化對機組經(jīng)濟性的影響分為：末級未達臨界、達臨界和排汽壓力低于末級動葉柵的極限背壓三種情況。在末級未達臨界的情況下，排汽壓力

25、變化影響到末級組各級的功率，使機組功率變化。排汽壓力升高，末級組的理想焓降減?。淮藭r排汽比容和濕度相應(yīng)減小，使末級組的濕汽損失和末級余速損失減小，末級組的效率有所提高；另外，排汽壓力升高，凝汽器內(nèi)凝結(jié)水溫度升高，凝結(jié)水在低壓加熱器內(nèi)的溫升減小，低壓回熱抽汽量相應(yīng)減少，末級組各級的流量隨之增大。由于在正常情況下，排汽壓力變化幅度不大，末級組各級的流量增加和效率提高不足以彌補理想焓降減小的影響，故排汽壓力升高，末級組的功率相應(yīng)減小，且呈線性關(guān)系；反之亦然。隨著排汽壓力逐漸降低，若末級組出現(xiàn)臨界狀態(tài)，則首先發(fā)生在末級動葉柵。當末級動葉柵達臨界狀態(tài)時，排汽壓力降低，末級組中各級級前參數(shù)保持不變，蒸汽在

26、末級動葉柵的斜切部分內(nèi)由臨界壓力膨脹到排汽壓力。由于蒸汽在動葉柵斜切部分內(nèi)膨脹，動葉的速度系數(shù)相應(yīng)減小，動葉損失隨之增加，故級效率降低。而且排汽壓力愈低，在動葉柵斜切部分內(nèi)的膨脹量愈大，級效率也愈低。其次，隨著排汽壓力的降低，凝汽器內(nèi)凝結(jié)水溫度相應(yīng)降低，而回熱抽汽壓力不變，因此凝結(jié)水在最末一級低壓加熱器內(nèi)的焓升增大，最末一段的回熱抽汽量相應(yīng)增大，末級的蒸汽流量隨之減少。由于末級效率進一步降低，其蒸汽流量隨之減少，使得排汽壓力降低時功率的增加量相應(yīng)減小，功率隨排汽壓力的變化不再呈線性關(guān)系。當排汽壓力繼續(xù)降低至動葉柵斜切部分膨脹的極限壓力后，排汽壓力繼續(xù)降低，由極限壓力降到排汽壓力的膨脹，將在動葉

27、柵后無序進行，損失增加，末級的有效焓降不再增加。而凝結(jié)水溫度卻繼續(xù)降低，最后一段低壓抽汽量繼續(xù)增加，從而使末級的蒸汽流量進一步減少。此時末級功率不但不再增加，反而減少，對經(jīng)濟性產(chǎn)生負效應(yīng)，即隨著排汽壓力的降低，熱耗率相應(yīng)增加。對于具有回熱系統(tǒng)的機組，在其排汽壓力變化時，蒸汽在鍋爐中的吸熱量不變，其熱耗率隨功率的增加而降低，隨功率的減小而增加。其變化幅度與功率的變化幅度一致。排汽壓力的變化不僅引起機組經(jīng)濟性的改變，同時也將影響機組的安全性。若排汽壓力升高較多，使排汽溫度大幅度升高，導致排汽室的膨脹量過分增大。若低壓軸承座與排汽缸連為一體，將使低壓轉(zhuǎn)子的中心線抬高，破壞轉(zhuǎn)子中心線的自然垂弧，從而引

28、起機組強烈振動，若采用獨立軸承座，則排汽室抬起影響汽封徑向間隙，可能使動、靜部分發(fā)生摩擦。此外排汽溫度大幅度升高，還將導致凝汽器內(nèi)銅管的脹口松動，造成冷卻水漏入汽側(cè)空間，凝結(jié)水的水質(zhì)惡化，影響汽輪機運行的安全。排汽壓力升高時，若保持機組功率不變，要相應(yīng)增大汽輪機的進汽量，使軸向推力增大。18. 汽輪機熱力設(shè)計的任務(wù)是什么？設(shè)計程序分哪幾個步驟？解答：汽輪機熱力設(shè)計主要是按已給定的設(shè)計條件，確定機組通流部分的幾何尺寸、熱力參數(shù)，以獲得盡可能高的效率和要求的功率，為汽輪機的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度校核提供條件。熱力設(shè)計的一般步驟：（1）確定汽輪機設(shè)計的基本參數(shù)；擬定回熱系統(tǒng)，進行初步熱平衡計算，確

29、定各段回熱抽汽量和各級流量；（3）進行汽輪機各級焓降分配和級的熱力計算，確定汽輪機的級數(shù)、通流部分葉柵的幾何尺寸和各級的內(nèi)功率；（4）根據(jù)汽輪機設(shè)計工況的內(nèi)功率計算值和要求值的相對誤差，按比例修正汽輪機的進汽量和各級流量，使之與原確定的設(shè)計功率相等；（5）利用弗留蓋爾公式，對各級后的壓力進行修正；（6）按級后蒸汽參數(shù)修正各段抽汽壓力和抽汽焓（只能從級后進行抽汽）；（7）再次進行回熱系統(tǒng)熱平衡計算和汽輪機各級的熱力計算。反復進行修正，直至設(shè)計工況熱力系統(tǒng)流量平衡、計算的輸出電功率與原確定的設(shè)計功率之間的相對誤差小于1；（）進行變工況時機組回熱系統(tǒng)熱平衡計算和各級的熱力計算，確定調(diào)節(jié)級的部分進汽度

30、和機組變工況的熱力特性。19. 非調(diào)節(jié)級設(shè)計計算前為什么要進行各級焓降分配？焓降分配的原則是什么？解答：壓力級熱力計算前，要確定壓力級的級數(shù)和進行級的焓降分配，以減少修正計算的迭代次數(shù)。    壓力級中焓降分配的原則是使子午面流道形狀光滑變化，各級的速度比為最佳值，保證級具有較高的內(nèi)效率，并使末級的排汽壓力等于給定值。20. 調(diào)節(jié)級和壓力級各自有何特點？解答：（1）調(diào)節(jié)級的特點：在工況變化時，通流面積呈階梯形變化，其理想焓降變化最大。為使其在工況變化時效率相對變化小一些，應(yīng)盡可能增大調(diào)節(jié)級的理想焓降。通常其平均直徑比高壓非調(diào)節(jié)級大，同

31、時速度比小于最佳值。調(diào)節(jié)級的效率相對比較低，其理想焓降的取值需考慮汽輪機的效率和整體結(jié)構(gòu)。為了提高調(diào)節(jié)級的級效率，其應(yīng)具有一定的反動度?？紤]到調(diào)節(jié)級為部分進汽的級，且葉片較短，為了減小漏汽損失，一般反動度值不宜過大。（2）壓力級的特點：壓力級一般是指調(diào)節(jié)級后各非調(diào)節(jié)級。根據(jù)蒸汽容積流量的大小和壓力的高低，將壓力級分為三種不同的級組：高壓級組、中壓級組和低壓級組。A 高壓級組：高壓級組中蒸汽容積流量不大，其變化相對較小。高壓級組的通流部分葉柵高度一般不大，平均直徑和葉柵高度變化比較平緩，其各級的能量損失中葉柵端部損失、級內(nèi)間隙漏汽損失所占比例較大。當蒸汽容積流量較小，可采用部分進汽的措

32、施來提高葉片高度。對于大容量汽輪機，高壓級組通流部分葉柵高度雖較大，但為了保證必要的剛度和強度，往往采用較厚的高壓隔板和較寬的噴嘴，這將導致噴嘴相對高度降低，端部損失較大。B中壓級組：中壓級組介與高壓級組與低壓級組之間，隨著蒸汽的不斷膨脹，其容積流量已較大。中壓級組一般工作在過熱蒸汽區(qū)，無濕汽損失，同時各級的端部損失和漏汽損失相對較小，級組中各級的級效率較高。C低壓級組：低壓級組指包括最末級在內(nèi)的幾個壓力級，其蒸汽壓力低，容積流量大，一般工作于濕蒸汽區(qū)。由于低壓級組蒸汽容積流量急劇增大，導致低壓級組的葉柵高度和平均直徑相應(yīng)增大。一般加大直徑可限制葉柵高度過分增大，又可增加級的理想焓降，減少級數(shù)

33、，但末級的余速損失也會相應(yīng)增大。低壓級由于平均直徑增加，葉柵高度增大，圓周速度相應(yīng)增加，使離心力增大。在目前的技術(shù)條件下，末級葉片長度可達1000mm左右，末級的平均直徑可達2500mm左右。單排汽口的汽輪機，其最大額定功率可達150MW左右。因此大功率汽輪機的低壓部分必須進行分流。為減少濕汽損失，降低濕汽對葉片的沖蝕，限制汽輪機排汽的濕度應(yīng)不超過1213%，并設(shè)置去濕裝置和采用去濕措施來降低蒸汽濕度對葉柵的沖蝕。第二章   汽輪機的負荷調(diào)節(jié)思考題解答1. 汽輪機的負荷調(diào)節(jié)方式有幾種？各有什么優(yōu)點？解答：汽輪機的負荷調(diào)節(jié)的方式有噴嘴調(diào)節(jié)、節(jié)流調(diào)節(jié)、滑壓調(diào)節(jié)和復合調(diào)節(jié)四種。噴

34、嘴調(diào)節(jié)和節(jié)流調(diào)節(jié)是定壓運行機組采用的負荷調(diào)節(jié)方式，在外負荷變化時，通過改變調(diào)節(jié)閥的開度，使進汽量變化，改變機組的功率，與外負荷的變化相適應(yīng)。采用噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機，在外負荷變化時，各調(diào)節(jié)閥按循序逐個開啟或關(guān)閉。由于在部分負荷下，幾個調(diào)節(jié)閥中只有一個或兩個調(diào)節(jié)閥未全開，因此在相同的部分負荷下，汽輪機的進汽節(jié)流損失較小，其內(nèi)效率的變化也較小。從經(jīng)濟性的角度，當機組負荷經(jīng)常變動時，這種調(diào)節(jié)方式較為合理。汽輪機采用節(jié)流調(diào)節(jié)，在部分負荷下，所有的調(diào)節(jié)閥均關(guān)小，進汽節(jié)流損失較大，在相同的部分負荷下，其內(nèi)效率相應(yīng)較低，因此這種調(diào)節(jié)方式僅適應(yīng)于帶基本負荷的汽輪機。另外，采用節(jié)流調(diào)節(jié)的汽輪機沒有調(diào)節(jié)級，在工況變化

35、時，高、中壓級的溫度變化較小，故啟動升速和低負荷時對零件加熱均勻。采用滑壓調(diào)節(jié)的汽輪機，在外負荷變化時，調(diào)節(jié)閥保持全開，通過改變進汽壓力，使進汽量和蒸汽的理想焓降變化，改變機組的功率，與外負荷的變化相適應(yīng)。在相同的部分負荷下，由于所有的調(diào)節(jié)閥均全開，節(jié)流損失最小。但在部分負荷下，由于進汽壓力降低，循環(huán)效率隨之降低。另外，由于鍋爐調(diào)節(jié)遲緩，在部分負荷下，若所有的調(diào)節(jié)閥均全開，當負荷增加時，調(diào)節(jié)閥不能參與動態(tài)調(diào)節(jié)，機組的負荷適應(yīng)性較差。只有單元機組，或可切換為單元制連接的機組，其汽輪機才能采用復合調(diào)節(jié)方式。復合調(diào)節(jié)方式是上述調(diào)節(jié)方式的組合。它有兩種組合方式：其一是高負荷區(qū)采用額定參數(shù)定壓運行噴嘴調(diào)

36、節(jié)；中間負荷段采用滑壓運行；低負荷區(qū)，采用低參數(shù)定壓運行節(jié)流調(diào)節(jié)，即“定滑定”的調(diào)節(jié)方式。其二是低負荷區(qū)，采用低參數(shù)定壓運行節(jié)流調(diào)節(jié)，其他負荷區(qū)采用滑壓運行，即“滑定”的調(diào)節(jié)方式。由于復合調(diào)節(jié)方式包含滑壓調(diào)節(jié)方式，也只有單元機組，或可切換為單元制連接的機組，其汽輪機才能采用。對于亞臨界機組，在高負荷區(qū)采用額定參數(shù)定壓運行噴嘴調(diào)節(jié)，節(jié)流損失不大，循環(huán)效率沒有降低，其經(jīng)濟性優(yōu)于滑壓運行方式。另外，可使部分負荷下滑壓運行的主蒸汽壓力相應(yīng)提高，使循環(huán)效率降低較少，提高滑壓運行的經(jīng)濟性，而且可以利用已關(guān)閉的高壓調(diào)節(jié)閥參與動態(tài)調(diào)節(jié)，提高機組對外界負荷變化的適應(yīng)能力。在低負荷區(qū)采用低參數(shù)定壓運行節(jié)流調(diào)節(jié)，有

37、利于鍋爐穩(wěn)定運行。對于超臨界機組，在高負荷區(qū)等壓線和等溫線很陡，采用滑壓調(diào)節(jié)經(jīng)濟性優(yōu)于額定參數(shù)定壓運行噴嘴調(diào)節(jié)，若不參加電網(wǎng)調(diào)頻，在高、中負荷區(qū)采用滑壓調(diào)節(jié)；在低負荷區(qū)采用低參數(shù)定壓運行節(jié)流調(diào)節(jié)，即“滑定”的復合調(diào)節(jié)方式。若參加電網(wǎng)調(diào)頻，仍要采用“定滑定”的復合調(diào)節(jié)方式。2 什么單元機組的汽輪機均采用復合調(diào)節(jié)方式？解答：復合調(diào)節(jié)方式綜合噴嘴調(diào)節(jié)、節(jié)流調(diào)節(jié)和滑壓調(diào)節(jié)的優(yōu)點，在負荷調(diào)節(jié)過程中可以使機組獲得較高的經(jīng)濟性，提高機組對外負荷變化的響應(yīng)速度。而且只有單元機組，或可切換為單元制連接的機組，其汽輪機才能采用復合調(diào)節(jié)方式，故單元機組均采用復合調(diào)節(jié)方式。對于亞臨界中間再熱機組，在高負荷區(qū)，采用額定

38、參數(shù)定壓運行，噴嘴調(diào)節(jié)的節(jié)流損失不大，循環(huán)效率沒有降低，其經(jīng)濟性優(yōu)于滑壓運行方式。而且使部分負荷下滑壓運行的主蒸汽壓力相應(yīng)提高，循環(huán)效率降低較少，經(jīng)濟性相應(yīng)提高。同時，可以利用高壓調(diào)節(jié)閥參與動態(tài)調(diào)節(jié)，提高機組對外界負荷變化的適應(yīng)能力。在低負荷區(qū)，要保證鍋爐穩(wěn)定運行，故采用低參數(shù)定壓運行節(jié)流調(diào)節(jié)。即“定滑定”的復合調(diào)節(jié)方式。對于超臨界機組，在理論上高負荷區(qū)采用滑壓運行的經(jīng)濟性優(yōu)于額定參數(shù)定壓運行噴嘴調(diào)節(jié)，但若參加電網(wǎng)調(diào)頻，為了提高機組滑壓調(diào)節(jié)的動態(tài)特性，仍采用“定滑定”的復合調(diào)節(jié)方式，只是采用額定參數(shù)定壓運行噴嘴調(diào)節(jié)的區(qū)段相對較小。若超臨界機組在電網(wǎng)中帶基本負荷，則可采用高負荷和中間負荷區(qū)滑壓運

39、行，低負荷區(qū)低參數(shù)定壓運行的“滑定”復合調(diào)節(jié)方式。 3 輪機運行對其調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本要求有哪些？    解答：汽輪機運行對其調(diào)節(jié)系統(tǒng)有如下基本要求：    1）能控制汽轉(zhuǎn)機轉(zhuǎn)速，按要求從零逐步升高到額定轉(zhuǎn)速；并入電網(wǎng)后，能使機組功率在零和額定值之間任一負荷下穩(wěn)定運行；外負荷不變時，能保持機組功率和轉(zhuǎn)速不變。    2）在外負荷變化時，能迅速改變機組輸出功率與外負荷相適應(yīng)，從原穩(wěn)定工況過渡到新的穩(wěn)定工況，保證機組轉(zhuǎn)速的變化在允許范圍內(nèi)。   

40、; 3）在機組甩負荷（主汽門全開，突然與電網(wǎng)解列，負荷降至零）時，能維持機組轉(zhuǎn)速在3000r/min左右空負荷運行。4）能按要求控制機組正常停機；當出現(xiàn)危及機組安全的情況時，能迅速切斷汽源，實行事故停機。4.  汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般由哪些機構(gòu)組成？各自的作用分別是什么？解答：汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由感應(yīng)機構(gòu)、傳動放大機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)和定值機構(gòu)組成。它們各自的作用如下：感應(yīng)機構(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)機構(gòu)稱為調(diào)速器。傳動放大機構(gòu)將感應(yīng)機構(gòu)送來的調(diào)節(jié)信號進行幅值放大和功率放大，并進行綜合處理，傳遞給執(zhí)行機構(gòu)進行調(diào)節(jié)。汽輪機調(diào)

41、節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)是進汽調(diào)節(jié)閥和操縱機構(gòu)，也稱配汽機構(gòu)。它根據(jù)調(diào)節(jié)信號，改變調(diào)節(jié)閥的開度，使機組功率相應(yīng)變化。定值機構(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，也送入傳動放大機構(gòu)，以改變進汽調(diào)節(jié)閥的開度。5 調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性品質(zhì)用哪幾項指標來衡量？何謂動態(tài)響應(yīng)曲線？解答：衡量調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性品質(zhì)的指標為：（1）調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性。即受擾動后，能從原穩(wěn)定工況過渡到新的穩(wěn)定工況。（2）動態(tài)超調(diào)量。即在調(diào)節(jié)動態(tài)過程中，被調(diào)量的最大值與新的穩(wěn)定工況對應(yīng)值之差。（3）過渡時間。即從原穩(wěn)定工況過渡到新的穩(wěn)定工況所經(jīng)歷的時間，或被調(diào)量振蕩的次數(shù)。 動態(tài)響應(yīng)曲線是指當機

42、組受到擾動，由原穩(wěn)定工況過渡到新的穩(wěn)定工況過程中，被調(diào)量隨時間的變化曲線。6 影響汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性的主要因素有哪些？改善調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性的措施有哪些？解答：影響調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性的主要因素有：轉(zhuǎn)子飛升時間常數(shù)、中間容積時間常數(shù)、油動機時間常數(shù)、速度變動率和遲緩率等。其中轉(zhuǎn)子飛升時間常數(shù)和中間容積時間常數(shù)屬于調(diào)節(jié)對象的特性參數(shù)，而油動機時間常數(shù)、速度變動率和遲緩率屬于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特性參數(shù)。改善調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性的措施有：1） 盡量減小調(diào)節(jié)系統(tǒng)的遲緩率。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的遲緩率是由于運動元件的摩擦、錯油門的過封度、信號傳遞和綜合速度慢等原因造成。設(shè)計中調(diào)節(jié)元件的鉸鏈應(yīng)采用高精度的滾珠軸承；采用自動對中滑閥

43、，或旋轉(zhuǎn)滑閥，或蝶閥；少用平衡彈簧；采用電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。運行中保持調(diào)節(jié)油的質(zhì)量。檢修時，在保證調(diào)節(jié)特性的條件下，可適當調(diào)整移動件的間隙和錯油門的過封度等。2） 適當調(diào)整調(diào)節(jié)系統(tǒng)的速率變動率。在保證機組甩全負荷時能維持空負荷運行的前提下，適當增大速率變動率(一般不得超過6%)。對液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在油動機反饋系統(tǒng)中都設(shè)有調(diào)整速度變動率的元件。電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)整系統(tǒng)的速率變動率更方便。3） 適當減小油動機時間常數(shù)。在保證機組穩(wěn)定工況轉(zhuǎn)速波動和功率波動在允許范圍的前提下，盡可能減小油動機時間常數(shù)。具體方法是：在系統(tǒng)設(shè)計時，提高調(diào)節(jié)油壓以減小油動機活塞的面積；加寬錯油門控制油口的寬度或采用特殊型線油口。4

44、） 設(shè)置加速度調(diào)節(jié)器(微分器)。當轉(zhuǎn)速的變化率較大時，加速度調(diào)節(jié)器可給錯油門一個附加信號，加快油動機的關(guān)閉速度。5） 甩負荷時同步器回零。機組甩負荷時，同步器快速退到空負荷對應(yīng)的位置（同步器回零），使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在3000r/min左右。6） 消除或減弱中間再熱器的影響。對于中間再熱機組，可設(shè)置中壓調(diào)節(jié)閥和加裝動態(tài)效正器，盡可能消除或減弱中間再熱器的影響。7 研究調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性的方法有幾種？現(xiàn)場一般采用哪種方法？解答：研究調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性的方法有三種：理論分析、試驗研究和試驗仿真。電廠一般采用實驗研究法。用理論分析法研究調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性，通過建立調(diào)節(jié)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)和調(diào)節(jié)對象的數(shù)學模型，進行分析計算，

45、判斷其動態(tài)特性的優(yōu)劣。在建立調(diào)節(jié)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)和調(diào)節(jié)對象的數(shù)學模型時，均作了一些簡化假設(shè)，所以計算結(jié)果與實際動態(tài)過程存在差異，因此，僅用于新型調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計和改進方案的預測。對于電廠的汽輪機，調(diào)節(jié)系統(tǒng)已經(jīng)存在，通常都用甩負荷試驗的方法研究和分析其動態(tài)特性。對于大型機組，甩全負荷對電網(wǎng)的影響比較大，也可采用試驗仿真的方法，通過甩部分負荷的試驗結(jié)果，修改理論分析的數(shù)學模型，使其趨近實際系統(tǒng)，再進行分析計算，得到甩全負荷時的動態(tài)特性。8 中間再熱式汽輪機的調(diào)節(jié)特點是什么？為什么有這些特點？解答：由于中間再熱式汽輪機與鍋爐之間采用單元制連接，并存在很大的中間再熱器容積，其調(diào)節(jié)特點是：在外負荷變化時，導致機

46、組功率的變化“滯后”；對負荷變化的適應(yīng)能力較差；甩負荷時動態(tài)超調(diào)量極大。由于中間再熱式機組采用單元制連接，主蒸汽系統(tǒng)的儲熱能力較小，且鍋爐調(diào)節(jié)的遲緩率較大，從改變?nèi)剂系秸羝康母淖?，需要的時間長達100250秒。在外負荷變化、高壓調(diào)節(jié)閥開度變化時，主蒸汽相應(yīng)變化，造成調(diào)節(jié)閥過調(diào)，高壓缸的功率變化“滯后”。另外，又存在很大的中間再熱器容積，高壓調(diào)節(jié)閥開度變化后，要等再熱器的壓力變化達新工況對應(yīng)值時在外負荷變化時，中、低壓缸的功率才達到新工況的對應(yīng)值，導致中、低壓缸的功率變化“滯后”。由于在外負荷變化時，機組功率變化“滯后”，因此，對負荷變化的適應(yīng)能力較差。若不采取適當措施，甩負荷時動態(tài)超調(diào)量極大

47、。9 如何改善中間再熱式汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性？解答：改善中間再熱機組調(diào)節(jié)特性的方法如下：1） 設(shè)置動態(tài)效正器，在調(diào)節(jié)的動態(tài)過程中，使高壓調(diào)節(jié)閥動態(tài)過調(diào)，利用主蒸汽系統(tǒng)的蓄能，增加高壓缸功率的變化，以彌補中、低壓缸功率變化的“滯后”。2） 設(shè)置中壓調(diào)節(jié)閥，在低負荷區(qū)參與調(diào)節(jié)；在高、中負荷區(qū)，減負荷時參與動態(tài)調(diào)節(jié)；甩負荷時，與高壓調(diào)節(jié)閥一起快速關(guān)閉，減弱中間再熱器的影響。3） 在外負荷增加的調(diào)節(jié)過程中，瞬間關(guān)閉除氧器的進水和低壓加熱器的進汽，利用除氧器的蓄熱，使中、低壓缸的功率提前變化，以彌補中、低壓缸功率變化的“滯后”。4） 實現(xiàn)機、爐聯(lián)合調(diào)節(jié)，將外負荷變化的信號提前送入鍋爐調(diào)節(jié)器，減緩其調(diào)

48、節(jié)的遲緩。10 根據(jù)圖2-11，分析定壓運行時中間再熱式機組聯(lián)合調(diào)節(jié)的過程。解答：機組在調(diào)節(jié)過程中，其主調(diào)信號為P0，它由頻差信號(一次調(diào)頻)kf 和負荷給定值0組成。負荷給定值可以由運行人員輸入，也可以由中心調(diào)度室輸入（進行二次調(diào)頻）。由于機組的輸出功率受輔機出力的影響，所以引人輔機出力信號，作為P0的修正和限制信號。將主調(diào)信號P0、以及P0與測功信號P之差值P，送入鍋爐燃燒調(diào)節(jié)器，實現(xiàn)“提前燃燒”調(diào)節(jié)。并將主蒸汽壓力與整定值之間的差值p 也引入鍋爐燃燒調(diào)節(jié)器，進一步加快燃燒調(diào)節(jié)，使鍋爐的蒸發(fā)量迅速滿足機組功率變化對蒸汽流量的需求，恢復主蒸汽壓力為額定值。鍋爐燃燒調(diào)節(jié)器綜

49、合處理這三個信號，并輸出燃燒調(diào)節(jié)信號FR，以調(diào)整風、煤系統(tǒng)和給水系統(tǒng)。另外將P和p引入汽輪機閥位調(diào)節(jié)器，經(jīng)過調(diào)節(jié)器的綜合處理后，輸出閥位調(diào)節(jié)信號m至閥位控制器，控制汽輪機調(diào)節(jié)閥門的開度。利用鍋爐和主蒸汽系統(tǒng)的儲熱能力，迅速實現(xiàn)與外負荷之間的功率平衡。此時，若鍋爐調(diào)節(jié)仍不能滿足要求，使主蒸汽壓力p0的變化超過允許范圍，此信號將限制調(diào)節(jié)閥的開度進一步開大（外負荷增加時），或開大旁路系統(tǒng)的控制閥（外負荷減小主蒸汽壓力升高時），以防止鍋爐出口壓力大幅度波動，保證鍋爐調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。雖然將p 引入閥位調(diào)節(jié)器后減弱了機組的一次調(diào)頻能力，但同時采用提前燃燒，因此有一定的補償，所以聯(lián)合調(diào)節(jié)可以提高機組

50、的負荷適應(yīng)能力，并改善機、爐調(diào)節(jié)的動態(tài)特性。11 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)有何優(yōu)點？由哪幾部分組成？解答：數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH）的優(yōu)點如下：可滿足汽輪機運行對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求，可靠性強，具有易調(diào)的靜態(tài)特性和良好的動態(tài)特性；信號綜合能力強，可組合成多種控制方式，滿足自動化水平日益提高的要求；它靈敏度高，能精確的控制機組的轉(zhuǎn)速和功率（在轉(zhuǎn)速控制時，其控制精度為 ±2r/min；在功率控制時，其控制精度可達額定負荷的±0.007以下）；能夠?qū)崿F(xiàn)機組的自動程控啟動、負荷的自動調(diào)節(jié)和對機組的自動監(jiān)視功能。     DEH調(diào)節(jié)保護系

51、統(tǒng)包括兩大部分：即數(shù)字調(diào)節(jié)系統(tǒng)和EH油系統(tǒng)。數(shù)字調(diào)節(jié)系統(tǒng)由數(shù)字調(diào)節(jié)器及其外圍設(shè)備組成；EH油系統(tǒng)包括高壓供油系統(tǒng)、帶電液轉(zhuǎn)換器的液壓執(zhí)行機構(gòu)和危急跳閘系統(tǒng)（ETS）。12 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，在自動控制方式和手動控制方式下的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)有何不同？解答：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)在自動控制方式下，系統(tǒng)根據(jù)機組狀態(tài)，經(jīng)過邏輯運算，決定其沖轉(zhuǎn)升速的控制是采用高壓主汽閥，或高壓調(diào)節(jié)閥，還是中壓調(diào)節(jié)閥，并確定升速率；由操作員設(shè)置目標轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速給定回路按確定的升速率，將階躍的目標轉(zhuǎn)速變換為線性變化的轉(zhuǎn)速給定值；以轉(zhuǎn)速給定值和實測轉(zhuǎn)速的差值n作為調(diào)節(jié)信號，改變進汽閥門的開度，控制機組的轉(zhuǎn)速。由于此時轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)主回路和閥位控制子回路

52、均為閉環(huán)結(jié)構(gòu)，采用差值信號進行調(diào)節(jié)，只有n=0，調(diào)節(jié)過程才結(jié)束。只要轉(zhuǎn)速給定值不變，若出現(xiàn)內(nèi)部擾動（如蒸汽參數(shù)變化），使轉(zhuǎn)速偏離給定值（n0）時，調(diào)節(jié)系統(tǒng)立即進行調(diào)節(jié)，恢復轉(zhuǎn)速等于給定值，使機組轉(zhuǎn)速始終跟隨轉(zhuǎn)速給定值的變化而變化。因此可以提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度，并具有很強的抗內(nèi)擾能力。但用差值信號進行調(diào)節(jié)時，必須配置積分器或積分環(huán)節(jié)，以便在n=0時，保持調(diào)節(jié)器的輸出信號閥位信號，使調(diào)節(jié)閥的開度不致因n=0而關(guān)閉。    手動控制方式下的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，系統(tǒng)的主調(diào)節(jié)回路是開環(huán)結(jié)構(gòu)。需要改變轉(zhuǎn)速時，操作員直接手動增、減轉(zhuǎn)速按鈕，發(fā)出指令信號nm*，通過相應(yīng)閥門的閥位控

53、制裝置，使對應(yīng)的進汽閥門開度變化，改變進汽量，從而控制機組轉(zhuǎn)速。在閥位信號VT1等于指令信號nm*時，進汽閥門開度達到新的穩(wěn)定狀態(tài)。由于在手動控制方式下，沒有引入轉(zhuǎn)速反饋信號，主調(diào)節(jié)回路是開環(huán)控制，即使閥位不變，蒸汽參數(shù)的波動也會使轉(zhuǎn)速產(chǎn)生漂移，所以系統(tǒng)沒有抗內(nèi)擾能力，調(diào)節(jié)精度相應(yīng)降低。13 電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)為什么引入功率信號？反調(diào)現(xiàn)象是怎樣產(chǎn)生的？如何消除反調(diào)現(xiàn)象？解答：電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)引入功率信號是為了精確控制發(fā)電機輸出的電功率，提高調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗內(nèi)擾能力。電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)在進行負荷調(diào)節(jié)時，除以轉(zhuǎn)速給定值（3000r/min）與實測轉(zhuǎn)速的差值kn作為調(diào)節(jié)信號之外，還設(shè)置功率給定回路，產(chǎn)生功率給定

54、值P*，并引入機組實測輸出電功率P作為反饋信號，使功率調(diào)節(jié)回路為閉環(huán)結(jié)構(gòu)，以負荷指令（knP*）與實測輸出電功率的差值作為調(diào)節(jié)信號，控制機組輸出的電功率。因此可以用負荷指令精確地控制機組輸出的電功率，提高負荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)的抗內(nèi)擾能力。而且，改變負荷給定值，可以進行二次調(diào)頻和各機組間的負荷調(diào)度。由于外負荷均以并聯(lián)形式接入電網(wǎng)，當外負荷增加時，電網(wǎng)阻抗減小，各發(fā)電機的輸出電流增加，作用在機組轉(zhuǎn)子上的電磁阻力矩增大，使機組轉(zhuǎn)速降低。由于發(fā)電機輸出電流的變化先于轉(zhuǎn)速的變化，因此在外負荷增大的初始瞬間，發(fā)電機電功率實測信號P的增加先于機組轉(zhuǎn)速實測信號n的降低，使負荷調(diào)節(jié)信號（ KnP*）瞬間降低，

55、調(diào)節(jié)閥在此瞬間不是隨外負荷增加而開大，反而關(guān)小，調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)的這種現(xiàn)象稱為反調(diào)現(xiàn)象。解決“反調(diào)”問題有兩種辦法，其一是用汽輪機的內(nèi)功率作為功率反饋信號，以便精確的控制機組輸出的電功率；其二是抑制外負荷變化初期電功率反饋信號的強度，讓機組轉(zhuǎn)速變化的信號處于主導地位。14 電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速給定和負荷給定各有什么作用？為什么設(shè)置轉(zhuǎn)速給定值形成模塊？解答：轉(zhuǎn)速給定的作用是根據(jù)設(shè)定的目標轉(zhuǎn)速和選定的升速率，產(chǎn)生轉(zhuǎn)速給定值，使系統(tǒng)按選定的升速率，控制機組轉(zhuǎn)速逐步達到目標轉(zhuǎn)速確定的值。負荷給定的作用是根據(jù)設(shè)定的目標負荷和選定的升負荷率，產(chǎn)生負荷給定值，使系統(tǒng)按選定的升負荷率，控制機組功率逐步達到目標負荷確

56、定的值。改變目標負荷，可以進行二次調(diào)頻和各機組間的負荷調(diào)度。轉(zhuǎn)速給定和負荷給定的作用，相當于液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的同步器。    “轉(zhuǎn)速給定”設(shè)定的目標轉(zhuǎn)速是一個階躍值，系統(tǒng)設(shè)置轉(zhuǎn)速給定值形成模塊，按選定的升速率，將階躍的目標轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為線性變化的轉(zhuǎn)速給定值，使機組轉(zhuǎn)速的變化率符合要求。15 液調(diào)節(jié)系統(tǒng)在進行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和負荷調(diào)節(jié)時的調(diào)節(jié)信號各由什么信號組成？解答：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)信號是轉(zhuǎn)速給定值n*與轉(zhuǎn)速測量值n的差值（n*n），經(jīng)放大后的信號Kn。負荷調(diào)節(jié)時，由負荷的給定值P*0和轉(zhuǎn)速差值信號K（nn）組成負荷指令K（nn）P*0，負荷指令與機組實測功率P之差PK（

57、nn）P*0P作為調(diào)節(jié)信號，其中n為額定轉(zhuǎn)速。16 閥門管理器的作用是什么？解答：閥門管理器有兩個作用，其一是實現(xiàn)“單閥”控制（節(jié)流調(diào)節(jié)）和“順序閥”控制（噴嘴調(diào)節(jié)）方式之間相互切換；其二是將調(diào)節(jié)器輸出的負荷指令（或稱流量請求值GVSP）轉(zhuǎn)換為閥門開度請求值。17 電液轉(zhuǎn)換器的作用是什么？解答：來自閥門管理器輸出的閥門開度請求值和閥門開度實測值的差值，經(jīng)伺服放大器進行功率放大后的電信號，是調(diào)節(jié)閥的閥位調(diào)節(jié)信號。電液轉(zhuǎn)換器又稱電液伺服閥，它的作用是將來自伺服放大器的閥位調(diào)節(jié)信號，轉(zhuǎn)化為油壓信號，以控制高壓主汽門、高壓調(diào)節(jié)閥和中壓調(diào)節(jié)閥的開度。18 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制方式有幾種？各有什么優(yōu)點？

58、解答：DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)有自動和手動兩類控制方式。由“手動自動”切換開關(guān)進行切換。手動方式一般分為二級手動和一級手動；自動方式又分操作員自動和程控自動。這四種控制方式的級別順序為：二級手動一級手動操作員自動程控自動。其中二級手動為最低級控制方式，操作員自動為最基本控制方式，四種控制方式可以按級別順序無擾進行切換。    二級手動也稱模擬手動，是一種備用控制方式，有些機組不設(shè)置這種控制方式。在這種方式下直接由操作員手動閥門開度的“增減”按鈕，向閥門控制系統(tǒng)的Vcc卡發(fā)送閥門的開度增、減指令，開啟或關(guān)小相應(yīng)閥門。    一

59、級手動也稱數(shù)字手動，它是在兩臺控制計算機出現(xiàn)故障，轉(zhuǎn)速反饋、功率反饋和調(diào)節(jié)級壓力反饋因故障全部切除后的一種開環(huán)控制方式。此時由操作員設(shè)置目標轉(zhuǎn)速或目標負荷及其變化率，形成轉(zhuǎn)速給定或負荷給定值，直接送入閥門管理器，控制閥門的開度。在這種方式下，故障減負荷和機組跳閘保護系統(tǒng)均投入。操作員自動控制方式是由操作員設(shè)置目標轉(zhuǎn)速或目標負荷及其變化率，由調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行閉環(huán)自動調(diào)節(jié)。DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的各種功能回路都投入，系統(tǒng)具有監(jiān)視功能各種保護功能。程控自動方式與操作員自動控制方式的區(qū)別是：目標轉(zhuǎn)速或目標負荷由控制程序設(shè)定，其變化率由計算程序根據(jù)機組的狀態(tài)計算其應(yīng)力水平確定。程控自動方式還可以和操作員自動或遙控方

60、式組成聯(lián)合控制方式。此時，目標轉(zhuǎn)速或目標負荷及其變化率，由操作員或負荷調(diào)度中心設(shè)置，控制程序根據(jù)機組的狀態(tài)計算其應(yīng)力水平確定其變化率，對操作員或負荷調(diào)度中心設(shè)置的升速率和升負荷率進行修正。19 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的總體功能是什么？解答：數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的總體功能有：實現(xiàn)機組的自動啟動；實現(xiàn)機組負荷的自動調(diào)節(jié)和二次調(diào)頻；對機組運行狀態(tài)進行自動監(jiān)視；對機組進行自動保護。20 什么是爐跟機？什么是機跟爐？什么是協(xié)調(diào)控制？解答：爐跟機運行方式將外負荷變化的信號引入汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，控制其調(diào)節(jié)閥的開度，改變其進汽量，從而改變汽輪機的功率，使其與外負荷的變化相適應(yīng)。當汽輪機調(diào)節(jié)閥的開度變化時，造成鍋爐產(chǎn)汽量與汽輪機的進汽量不平衡，主蒸汽壓力相應(yīng)變化。鍋爐燃燒調(diào)節(jié)器接受主蒸汽壓力變化的信號，進行燃燒調(diào)整，使主蒸汽壓力恢復為規(guī)定的數(shù)值。這種調(diào)節(jié)方式可充分利用主蒸汽系統(tǒng)的蓄熱能力，但主蒸汽壓力波動幅度較大。機跟爐運行方式將外負荷變化的信號引入鍋爐燃燒調(diào)節(jié)器，使鍋爐提前進行燃燒調(diào)整（與按主蒸汽壓力變化進行調(diào)節(jié)相比）。外負荷增加，燃燒率增大，使主蒸汽流量增加，主蒸汽壓力相應(yīng)升高。汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)主蒸汽壓力的變化