图E-68 法国300MW机组发电厂原则性热力系统

1—汽包；2—循环泵；3—水冷壁；4—过热器；5—再热器；6—汽轮机；7—发电机；

8—凝汽器；9—凝结水泵；10—除盐装置；11—轴封抽汽；12—轴封加热器；

13—低压加热器；14—除氧器；15—前置泵；16—主给水泵；17—疏水泵；

18—一号高压加热器；19—二号高压加热器；20—外置蒸汽冷却器；21—省煤器

20. 绘出开式磁流体—蒸汽动力联合循环系统简图。

答案:答：如图E-69所示。

图E-69 开式磁流体—蒸汽动力联合循环系统简图

六、论述题（请填写答案，共39题）

1. 汽封的结构类型有哪几种？曲径式汽封的工作原理是什么？

答案:答：汽封的结构类型有曲径式、迷宫式及接触式。曲径式汽封有梳齿形（平齿、高低齿）、

J形、枞树形三种。

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曲径式汽封的工作原理：一定压力的蒸汽流经曲径式汽封时，必须依次经过汽封齿尖与轴凸肩形成的狭小间隙，当经过第一个间隙时通流面积减小，蒸汽流速增大，压力降低。随后高速汽流进入小室，通流面积突然变大，蒸汽流速降低，汽流转向，发生撞击和产生涡流等现象，速度降到近似为零，蒸汽原具有的动能转变成热能。当蒸汽经过第二个汽封间隙时，又重复上述过程，压力再次降低。蒸汽流经最后一个汽封齿后，蒸汽压力降至与大气压力相差甚小。所以，在一定压差下汽封齿越多，每个齿前后的压差就越小，漏气量也越小。当汽封齿数足够多时，漏气量为零。

2. 试述在主蒸汽温度不变时，压力升高和降低对汽轮机工作的影响？

答案:答：在主蒸汽温度不变时，主蒸汽压力升高，整个机组的焓降就增大，运行的经济性就高。

当主蒸汽压力超过规定变化范围的限度，将会直接威胁机组的安全，主要有以下几点：

（1）调速级叶片过负荷。 （2）机组末几级的蒸汽湿度增大。 （3）高压部件会造成变形，缩短寿命。

主蒸汽压力降低时，汽轮机可用焓降减小，汽耗量要增加，机组的经济性降低，汽压降低过多则带不到满负荷。

3. 什么是热能品位贬值？它有什么特点？

答案:答：热力设备和系统在传递、转换热能的过程中，由于操作维护不当，可能出现热能品位

贬值，引起做功能力损失。如加热器的抽空气管道，是为了将空气由高到低逐级自流排入凝汽器而设置。但如果节流孔板未装或孔径过大，在排入空气的同时，将不可避免的有高能位蒸汽逐级流向低能位，这就是热能品位的贬值。同样，加热器疏水侧串汽，除氧器汽源切换阀关闭不严，疏水冷却器无水位或低水位运行，即疏水冷却器没有浸没在疏水中，疏水得不到冷却或冷却不够就排往下一级，都是热能品位贬值的现象。

热能品位贬值的特点是：热能由一个场所转移到另一个场所，虽然热能的数量没有变化，但是做功能力降低了。

4. 汽轮机热态启动、甩负荷、停机时，胀差的变化有什么规律？

答案:答：当汽轮机热态启动时，转子、汽缸的金属温度水平较高，若冲转时蒸汽温度偏低，则

蒸汽进入汽轮机后对转子和汽缸起冷却作用也会出现负胀差，尤其对极热态启动，几乎不可避免地会出现负胀差。

汽轮机甩负荷或停机时，流过汽轮机通流部分的蒸汽温度会低于金属温度。由于转子质量小，与蒸汽接触面积相对大，所以转子比汽缸冷却快，即转子比汽缸收缩得多，因而出现负胀差。

5. 排汽压力过高对汽轮机设备有哪些危害？

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答案:答：排汽压力过高对汽轮机设备的危害有：

（1）汽轮机可用焓降减小，出力降低。

（2）排汽缸及轴承等部件膨胀过度，引起汽轮机组中心改变，产生振动。

（3）排汽温度升高，引起凝汽器管束胀口松弛，影响凝汽器的严密性，造成凝结水硬度增大。 （4）排汽的比体积减小，流速降低，末级就产生脱流及旋涡。同时还会在叶片的某一部位产生较大的激振力，频率低，振幅大，极易损坏叶片，造成事故。

6. 采用电液调节系统有哪些优点？ 答案:答：采用电液调节系统有以下优点：

（1）采用电气元件增加了调节系统的精度，减少了迟缓率，在甩负荷时能迅速地将功率输出返零，改善了动态超速。

（2）实现转速的全程调节，控制汽轮机平稳升速。

（3）可按选定的静态特性（可方便地改善静态特性的斜率及调频的最大幅值）参与电网一次调频，以满足机、炉、电网等多方面的要求。

（4）采用功率系统，具有抗内扰及改善调频动态特性的作用，可提高机组对负荷的适应性。

（5）能方便地与机、炉、主控设备匹配，实现机、电、炉自动控制。

7. 试述汽轮发电机组转子临界转速与轴系临界转速的关系。

答案:答：汽轮发电机组的轴瓦、轴承座以及轴瓦与大轴之间的油膜都是具有弹性的物体，所以

运行规程给出的一般都是单个转子接近弹性支承的临界转速的计算数值。

汽轮机各转子与发电机转子联成轴系之后，由于各转子的转动惯量会相互影响，相互制约，加上轴承支承刚度和联轴器刚度的影响，临界转速高的会降下来一些，低的会升高一些，产生几个新的临界转速。

一般来说，组成轴系的各转子的临界转速都是轴系的临界转速，新产生的临界转速也是轴系的临界转速，习惯上按转速的高、低依次出现的次序，将轴系临界转速分别称之为一阶临界转速、二阶临界转速、三阶临界转速……，轴承油膜振动与一阶临界转速有关。

大型机组的调试表明，由几个转子组成的轴系，在启动和停机过程中，会出现临界转速，依次交替、频繁出现振动较大的转速区域，虽然分辨不出哪个转子主振，但决不允许机组在此转速范围内停留。

8. 疏水逐级自流的连接系统有什么特点？

答案:答：表面式加热器的疏水利用相邻加热器间的压力差，将疏水逐级自流至较低压力的加热

器中，称为疏水逐级自流系统。

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疏水逐级自流系统中，高一级压力加热器的疏水流入低一级压力加热器的蒸汽空间时放出热量，而排挤了一部分较低压力的回热抽汽量，在保持汽轮机输出功率一定的条件下势必造成抽汽做功减少，凝汽循环的发电量增加，这样就增加了附加的冷源损失。排挤的抽汽压力愈低，导致的附加冷源损失也愈大。疏水最后进入凝汽器中，也直接增加了冷源损失。所以，疏水逐级自流系统的热经济性较差，约比混合式加热器回热系统低3.7%。但它的优点是系统简单、安全性高、不需要疏水泵，因而投资省，也不耗厂用电，便于运行维护，是应用较普遍的一种疏水方式。

9. 油膜振荡是怎样产生的？

答案:答：油膜振荡是轴颈带动润滑油高速流动时，高速油流反过来激励轴劲，使其发生强烈振

动的一种自激振动现象。

轴颈在轴承内旋转时，随着转速的升高，在某一转速下油膜力的变化产生一失稳分力，使轴颈不仅绕轴颈中心高速旋转，而且轴颈中心本身还将绕平衡点甩转或涡动，其涡动频率为当时转速的一半，称为半速涡动。随着转速增加，涡动频率也不断增加，当转子的转速约等于或大于转子第一阶临界转速的两倍时，转子的涡动频率正好等于转子的第一阶临界转速。由于此时半速涡动这一干扰力的频率正好等于轴颈的固有频率，便产生了油膜振荡，即轴颈的振幅急剧放大，此时即发生了油膜振荡。

10. 蒸汽初压的改变对中间再热循环热效率及排汽干度有什么影响？

答案:答：从蒸汽在i?s图上的热力膨胀过程线可以看出，在其他条件不变的情况下，初压的变

化将使蒸汽在高压缸中的焓降随之变化。当初压升高时，焓降增加；反之，焓降下降。而在排汽压力一定的情况下，中低压缸蒸汽的焓降以及排汽干度仅取决于再热蒸汽的压力和温度。当再热蒸汽的压力和温度不变时，中低压缸的焓降将保持不变。由此可见，初压升高将使中间再热循环效率提高。初压降低将使效率降低。但是无论初压升高或降低，都不会使排汽干度发生变化。

11. 为什么汽轮机采用变压运行方式能够取得经济效益？

答案:答：汽轮机变压运行（滑压运行）能够取得经济效益的原因主要有以下几点：

（1）通常低负荷下定压运行，大型锅炉难以维持主蒸汽及再热蒸汽温度不降低，而变压运行时，锅炉较易保持额定的主蒸汽和再热蒸汽温度。当变压运行主蒸汽压力下降，温度保持一定时，虽然蒸汽的过热焓随压力的降低而降低，但由于饱和蒸汽焓上升较多，总焓明显升高，这一点是变压运行取得经济效益的重要原因。

（2）变压运行汽压降低，汽温不变时，汽轮机各级容积流量、流速近似不变，能在低负荷时保持汽轮机内效率不下降。

（3）变压运行，高压缸各级，包括高压缸排汽温度将有所升高，这就保证了再热蒸汽温度，

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