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      漲姿勢 | 一文掌握汽輪機基礎知識
      發布者:admin | 來源:機電要參 | 1評論 | 7163查看 | 2020-12-10 15:03:02    

      一、熱力基礎篇:


      1、什么是表壓力?什么是絕對壓力?


      用壓力表測量壓力所得的數值,是高于大氣壓力的數值,即表壓力。它指的是在大氣壓力的基礎上測得的壓力值。


      將大氣壓力計算在內的數值才是壓力的真正數值,工程上稱這個壓力為絕對壓力。


      表壓力和絕對壓力的關系如下:


      P表=P絕—B或P絕=P表+B


      式中P表----工質的表壓力


      P絕----工質的絕對壓力


      B---當時當地的大氣壓力(近似等于1工程大氣壓)


      2、什么是真空?什么是真空度?


      當密閉容器中的壓力低于大氣壓力時,稱低于大氣壓力的部分為真空。


      用百分數表示的真空,叫真空度.即:用測得的真空數值除以當地大氣壓力的數值再化為百分數。用公式表示:


      真空度=--h真空--×100%h/大氣


      3、什么是經濟真空?什么是極限真空?


      所謂經濟真空是提高真空使汽輪發電機增加的負荷與循環水泵多消耗的電功率之差為最大時的真空。


      如真空再繼續提高,由于汽輪機末級噴嘴的膨脹能力已達極限,汽輪機的功率不再增加,此時真空稱為極限真空。


      4、氣體的比容與壓力、溫度有什么關系?


      氣體的比容與壓力、溫度有密切的關系,當溫度不變,壓力提高時,氣體的比容縮??;如果壓力保持不變,只提高溫度,則氣體的體積膨脹,比容增大.它們之間的關系式為:


      Pv=RT


      式中P-------壓力


      v-------比容


      T-------絕對溫度


      R-------氣體常數


      5、什么是汽化現象?什么是凝結現象?


      物質從液態變為汽態的過程叫汽化。汽化方式有兩種:蒸發;沸騰。


      物質從汽態變為液態的現象叫凝結。


      在一定的壓力下,液態的沸點也就是蒸汽的凝結溫度.凝結與汽化是兩個相反的熱力過程。


      6、什么是過熱蒸汽?什么是蒸汽的過熱度?


      在同一壓力下,對飽和蒸汽再加熱,則蒸汽溫度開始上升,超過飽和溫度,這時的蒸汽就叫過熱蒸汽。


      過熱蒸汽的溫度與飽和蒸汽的溫度之差叫蒸汽的過熱度.過熱度越大,則表示蒸汽所儲存的熱能越多,對外做功的能力越強。


      7、什么是焓?


      焓是汽體的一個重要的狀態參數.焓的物理意義為:在某一狀態下汽體所具有的總能量,它等于內能和壓力勢能之和。


      8、什么是熵?


      熵是熱力學中的一個導出參數,熵的微小變化起著有無傳熱的標志作用。熵的引入可以方便地反映出熱力過程熱量的轉換及循環的熱效率。


      9、什么是液體的汽化潛熱?


      在定壓下把1千克的飽和水加熱成1千克干飽和蒸汽所需要的熱量,叫做該液體的汽化潛熱。


      10、什么是凝結熱?


      在定壓下,1千克蒸汽完全凝結成同溫度的水所放出的熱量叫做凝結熱。


      11、汽化熱與凝結熱有什么關系?


      在一定的壓力和溫度下,液體的汽化熱與相同壓力、溫度下的凝結熱相等,即在溫度相等、壓力相同的情況下,1千克飽和蒸汽凝結時放出的熱量等于1千克飽和水汽化時所吸收的熱量。


      12、什么是循環熱效率?它說明了什么?


      工質每完成一個熱力循環所做的有功和工質在每個熱循環過程中從熱源吸收的熱量的比值叫做循環熱效率。


      循環熱效率說明了循環中熱能轉變為功的程度,效率越高,說明工質從熱源吸收的熱量轉變為有用功的比例越高;反之,效率越小,說明轉變為有用功的熱量越少。


      13、卡諾循環是由哪些過程組成的?它在T--S圖上如何表示?


      卡諾循環是由兩個可逆的定溫過程和兩個可逆和絕熱過程組成的。它在T----S圖上所示


      1---2過程是可逆的等溫吸熱過程;


      2---3過程是可逆的絕熱膨脹過程;


      3---4為可逆的等溫放熱過程;


      4---1為可逆的絕熱壓縮過程。


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      14、朗肯循環是通過哪些設備實現的?各熱力設備在熱力循環中起什么作用?


      朗肯循環是火力發電廠的基本熱力循環,它是通過蒸汽鍋爐、汽輪機、凝汽器和給水泵這四個主要熱力設備實現的。


      各熱力設備所起的作用如下:


      (1)鍋爐的作用:鍋爐包括省煤器、爐膛水冷壁和過熱器,它將給水定壓加熱,最終產生過熱蒸汽,即主蒸汽,然后通過主蒸汽管路送入汽輪機;


      (2)汽輪機的作用:蒸汽進入汽輪機進行絕熱膨脹做功,將熱能轉變為機械能,做完功的排汽排入凝汽器;


      (3)凝汽器的作用:將汽輪機的排汽加以冷卻,使其在定壓下凝結成飽合水,其壓力等于汽輪機排汽壓力;


      (4)給水泵將凝結水進行絕熱壓縮,升高壓力送回鍋爐,送入鍋爐的水稱為給水。


      15、怎樣在T--S圖上表示朗肯循環?


      如圖所示:4---5---6---1過程是工質(水)在鍋爐中被定壓加熱、汽化和過熱過程;1---2過程是過熱蒸汽在汽輪機中等熵膨脹做功過程;2---3過程是做完功的蒸汽(排汽)排入凝汽器中定壓凝結放熱過程;3---4過程是凝結水在給水泵中等熵壓縮過程。


      2.png


      16、什么叫汽耗率?汽耗率的計算公式是怎樣的?


      汽輪發電機組每發出1千瓦小時的電能所消耗的蒸汽量稱為汽耗率。用字母d表示。


      計算公式:d=D/Nf


      式中d---汽耗率,千克/千瓦·時


      D-----汽輪機每小時的汽耗量,千克/時


      Nf---發電量,千瓦


      17、什么是熱耗率?凝汽式汽輪機的熱耗率怎樣計算?


      汽輪發電機組每發1千瓦小時的電能,所需要的熱量叫熱耗率,用字母q表示。


      計算公式:q=d(io---t)


      式中q----熱耗率,千焦/千瓦·時


      d----汽耗率,千克/千瓦·時


      io-----蒸汽初焓,千焦/千克


      t------給水焓,千焦/千克


      18、什么是導熱?


      直接接觸的物體或物體本身各部之間的熱量傳遞現象叫導熱。


      火力發電廠中常見的導熱現象如管壁、汽缸壁、汽包壁內外表面間的熱量傳遞。


      19、什么是對流換熱?


      流動的流體與固體壁面之間的熱量交換或流動的流體與流體之間的熱量交換均稱為對流換熱。


      火力發電廠中常見的對流換熱現象如:煙氣對省煤器;工質對水冷壁;汽機排汽對凝汽器銅管;循環水對銅管;空氣對暖器等。


      20、什么是熱輻射?


      波長在0.4----40微米的射線能被物體吸收后又可能轉變為熱能,這樣的射線叫熱射線.熱射線傳播熱能的過程叫熱輻射.熱輻熱是一種不需要物質直接接觸而進行的熱量傳遞方式.如火電廠中,爐膛內火焰與水冷壁屏式過熱式,墻式再熱式之間的傳熱。


      21、什么叫熱應力?


      對厚重的金屬部件受單向加熱和冷卻時,其各部分的溫度是不均勻的,這樣,熱膨脹也不均勻.作為部件的整體是有連續性的,各部分之間有著相互約束和牽制的作用力,這使熱的部分膨脹不出去而受到壓縮;冷的部分被拉長,因而在部件內部產生了應力.這種由于加熱不均而產生的應力稱為熱應力。


      22、什么叫金屬疲勞?


      金屬材料在長期交變應力的作用下,雖然應力數值遠比強度極限小,但是仍能使金屬材料遭到破壞,這種現象稱為金屬疲勞.汽輪機在啟動、停機過程中,如果蒸汽溫度變化較大,與金屬溫差加大,轉子表面和汽缸壁都要受到很大的熱應力的沖擊.沖擊時間雖短,但其沖擊力很大,如果材料呈現脆性時更為危險,不僅要校檢材料的屈服極限,也要考慮所引起的熱疲勞損傷。


      汽輪機動葉片在沖擊汽流力的多次反復作用發生共振現象,如果發生共振,嚴重時可能導致疲勞斷裂.由于轉子遭受到的熱疲勞損傷則是由于多次交變的熱應力所造成的.由于熱應力循環的頻率非常低,例如,啟、停一次或負荷升、降一次做為一個同期,就整緞轉子而言,啟動時有熱拉應力,停機時則有熱壓應力,整緞轉子熱應力方向與內孔相反,其熱應力幅值疊加。在溫度突變時可以達到8---10倍,所以容易產生熱疲勞裂紋,在工況突變時使轉子損壞。


      23、什么是金屬的蠕變?蠕變過程分哪幾個階段?


      金屬材料在長期高溫和靜應力的作用下,逐漸產生塑性變形的過程稱為金屬的蠕變,其典型過程如圖所示:


      材料在一定壓力、溫度下被加上一定的載荷后,就會產生彈性變形,其過程為OA,這段不是蠕變造成的。第Ⅰ階段AB為不穩定階段,塑性變形發展很快,但為時不久。第Ⅱ階段BC為穩定階段,塑性變形發展緩慢,而且蠕變速度不變。第Ⅲ階段CD不加速階段,蠕變速度又迅速加快,到達D點時材料破裂損壞。我們決不允許材料在第Ⅲ階段的狀態下工作。


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      二、設備原理篇:


      1、什么是離心泵的特性曲線?


      表示主要性能參數間關系的曲線稱為特性曲線或叫性能曲線.特性曲線包括:在一定轉速下的流量-----揚程曲線(Q---H)、流量----功率曲線(Q---N)和流量----效率曲線(Q---η)。


      在泵的特性曲線上可以查出每種流量下的揚程H、功率N和泵效率η的數據。


      2、什么是離心式泵的比例定律?


      對同一臺泵,當轉速變化時,其流量、揚程、功率與轉速的變化關系如下:


      Q/Q'=n/n'


      H/H'=(n/n')2


      N/N'=(n/n')3


      從以上公式可以看出,當泵轉速變化時,流量與轉速成正比;揚程與轉速平方成正比。功率與轉速的立方成正比。這個關系就叫做離心泵的比例定律。


      3、什么是汽蝕?泵汽蝕時有什么現象發生?


      水泵的入口處是液體壓力最低的地方,因此有可能出現入口處的液體壓力低于與其溫度相對應的飽合壓力,這時就會出現汽化現象,有氣泡逸出.在液體的高壓區域,氣泡周圍壓力大于汽化壓力,氣泡被壓破而凝結,如在金屬表面附近,則液體質點就連續打擊金屬表面,使金屬表面變成蜂窩狀或海綿狀。另外,空氣中的氧氣又借助凝汽放熱而對金屬表面產生化學腐蝕作用,這種現象就是汽蝕。


      泵發生汽蝕的現象是產生噪音的原因,使泵的流量、揚程、和效率明顯下降,電流表指針擺動。


      4、為什么有的汽輪機調速系統要用抗燃油作為介質?


      隨著機組功率和蒸汽參數的不斷提高,調節系統的調節汽門提升力越來越大,提高油動機的油壓是解決調節汽門提升力增大的一個途徑。但油壓的提高、容易造成油的泄漏,普通汽輪機油的燃點低,容易造成火災??谷加偷淖匀键c較高,即使它落在熾熱高溫蒸汽管道表面也不會燃燒起來,抗燃油還具有火焰不能維持及傳播的可能性。從而大大減小了火災對電廠威脅??谷加偷淖畲筇攸c是它的抗燃性,但也有它的缺點,如有一定的毒性,價格昂貴,粘溫特性差(即溫度對粘性的影響大)。所以一般將調節系統與潤滑系統分成兩個獨立的系統。調節系統用高壓抗燃油,潤滑系統用普通汽輪機油。


      5、主油箱的容量是根據什么決定的?什么是汽輪機油的循環倍率?


      汽輪機主油箱的貯油量決定于油系統的大小,應滿足潤滑及調節系統的用油量。機組越大,調節、潤滑系統用油量越多。油箱的容量也越大。汽輪機油的循環倍率等于每小時主油泵的出油量與油箱總油量之比,一般應小于12。如循環倍率過大,汽輪機油在油箱內停留時間少,空氣、水分來不及分離,致使油質迅速惡化,縮短油的使用壽命。


      6、汽輪機的潤滑油壓是根據什么來確定?


      汽輪機潤滑油壓根據轉子的重量、轉速、軸瓦的構造及潤滑油的粘度等,在設計時計算出來,以保證軸頸與軸瓦之間能形成良好的油膜,并有足夠的油量來冷卻,因此汽輪機潤滑油壓一般取0.12~0.15MPa。潤滑油壓過高可能造成油擋漏油,軸承振動。油壓過低使油膜建立不良,甚至發生斷油損壞軸瓦。


      7、汽輪機油箱為什么要裝排油煙風機?


      油箱裝設排油煙風機的作用是排除油箱中的氣體和水蒸氣。這樣一方面使水蒸氣不在油箱中凝結;另一方面使油箱中壓力不高于大氣壓力,使軸承回油順利地流入油箱。反之,如果油箱密閉,那么大量氣體和水蒸氣積在油箱中產生正壓,會影響軸承的回油,同時易使油箱油中積水。排油煙風機還有排除有害氣體使油質不易劣化的作用。


      8、汽輪機油油質劣化有什么危害?


      汽輪機油質量的好壞與汽輪機能否正常運行關系密切。油質變壞使潤滑油的性能和油膜力發生變化,造成各潤滑部分不能很好潤滑,結果使軸瓦烏金熔化損壞;還會使調節系統部件被腐蝕、生銹卡澀,導致調節系統和保護裝置動作失靈的嚴重后果。所以必須重視對汽輪機油質量的監督。


      9、什么是汽輪機油的粘度?粘度指標是多少?


      粘度是判斷汽輪機油稠和稀的標準。粘度大,油就稠,不容易流動;粘度小,油就稀、薄容易流動。粘度以恩氏度作為測定單位,常用的汽輪機油粘度為恩氏度2.9~4.3。粘度對于軸承潤滑性能影響很大,粘度過大軸承容易發熱,過小會使油膜破壞。油質惡化時,油的粘度會增大。


      10、為什么汽輪機軸承蓋上必須裝設通氣孔、通氣管?


      一般軸承內呈負壓狀態,通常這是因為從軸承流出的油有抽吸作用所造成的。由于軸承內形成負壓,促使軸承內吸入蒸汽并凝結水珠。為避免軸承內產生負壓,在軸承蓋上設有通氣孔或通氣管與大氣連通。另一方面,在軸承蓋上設有通氣管也可起著排除軸承中汽輪機油由于受熱產生的煙氣的作用,不使軸承箱內壓力高于大氣壓。運行中應注意通氣孔保持通暢防止堵塞。


      11、什么調節系統的靜態特性和動態特性?


      調節系統的工作特性有兩種:即動態特性和靜態特性。在穩定工況下,汽輪機的功率和轉速之間的關系即為調節系統的靜態特性。從一個穩定工況過渡到另一個穩定工況的過渡過程的特性叫做調節系統的動態特性,是指在過渡過程中機組的功率、轉速、調節汽門的開度等參數隨時間的變化規律。


      12、什么是調節系統的靜態特性曲線?對靜態特性曲線有何要求?


      調節系統的靜態特性曲線即在穩定狀態下其負荷與轉速之間的關系曲線。調節系統靜態特性曲線應該是一條平滑下降的曲線,中間不應有水平部分,曲線兩端應較陡。如果中間有水平部分,運行時會引起負荷的自發擺動或不穩定現象。曲線左端較陡,主要是使汽輪機容易穩定在一定的轉速下進行發電機的并列和解列,同時在并網后的低負荷下還可減少外界負荷波動對機組的影響。右端較陡是為使機組穩定經濟負荷,當電網頻率下降時,使汽輪機帶上的負荷較小,防止汽輪機發生過負荷現象。


      13、什么叫調節系統的速度變動率?對速度變動率有何要求?


      從調節系統靜態特性曲線可以看到,單機運行從空負荷到額定負荷,汽輪機的轉速由n2降低到n1,該轉速變化值與額定轉速n0之比稱之為速度變動率,以δ表示。即δ=(n2-n1)/n0×100%δ較小的調節系統具有負荷變化靈活的優點。適用于擔負調頻負荷的機組;δ較大的調節系統負荷穩定性也,適用于擔負基本負荷的機組;δ太大,則甩負荷時機組容易超速;δ太小的調節系統可以出現晃動,故一般取4%~6%。速度變動率與靜態特性曲線越陡,則速度變動率越大,反之則越小。


      14、什么是調節系統的遲緩率?


      調節系統在動作過程中,必須克服各活動部件內的摩擦阻力,同時由于部件的間隙,重疊度等影響,使靜態特性在升速和降速時并不相同,變成兩條幾乎平行的曲線。換句話說,必須使轉速多變化一定數值,將阻力、間隙克服后,調節汽門反方向動作才剛剛開始。同一負荷下可能的最大轉速變動Δn和額定轉速n0之比叫做遲緩率。通常用字母ε表示即ε=Δn/n0×100%


      15、調節系統遲緩率過大,對汽輪機運行有什么影響?


      調節系統遲緩率過大造成對汽輪機運行的影響有:⑴在汽輪機空負荷時,由于調節系統遲緩率過大,將引起汽輪機的轉速不穩定,從而使并列困難。⑵汽輪機并網后,由于遲緩率過大,將會引起負荷的擺動。⑶當機組負荷驟然甩至零時,因遲緩率過大,使調節汽門不能立即關閉,造成轉速突升,致使危急保安器(ETS保護)動作。如危急保安器有故障不動作,那就會造成超速飛車的惡性事故。


      16、為什么調節系統要做動態、靜態特性試驗?


      調節系統靜態特性試驗的目的是測定調節系統的靜態特性曲線、速度變動率、遲緩率,全面了解調節系統的工作性能是否正確、可靠、靈活;分析調節系統產生缺陷的原因,以正確地消除缺陷。調節系統動態特性試驗的目的是測取甩負荷時轉速飛升曲線,以便準確地評價過渡過程的品質,改善調節系統的動態調節品質。


      17、何謂調節系統的動態特性試驗?


      調節系統的動態特性是指從一個穩定工況過渡到另一個穩定工況的過渡過程的特性,即過程中汽輪機組的功率、轉速、調節汽門開度等參數隨時間的變化規律。汽輪機滿負荷運行時,突然甩去全負荷是最大的工況變化,這時汽輪機的功率、轉速、調節汽門開度變化最大。只要這一工況變動時,調節系統的動態性能指標滿足要求,其他工況變動也就能滿足要求,所以動態特性試驗是以汽輪機甩全負荷為試驗工況。即甩全負荷試驗就是動態特性試驗。


      18、為什么通常主汽門都是以油壓開啟,而以彈簧力來關閉?


      這是因為在任何事故情況下,包括在油源斷絕時,自動主汽門仍應能迅速關閉。所以一般主汽門都設計成以彈簧力來關閉。


      19、汽輪機軸向位移保護裝置起什么作用?


      汽輪機轉子與靜子之間的軸向間隙很小,當轉子的軸向推力過大,致使推力軸承烏金熔化時,轉子將產生不允許的軸向位移,造成動靜部分摩擦,導致設備嚴重損壞事故,因此汽輪機都裝有軸向位移保護裝置。其作用是:當軸向位移達到一定數值時,發出報警信號;當軸向位移達到危險值時,保護裝置動作,切斷汽輪機進汽,停機。


      20、低真空保護裝置的作用是什么?


      汽輪機運行中真空降低,不僅會影響汽輪機的出力和降低熱經濟性,而且真空降低過多還會因排汽溫度過高和軸向推力增加影響汽輪機安全。因此大功率的汽輪機均裝有低真空保護裝置。當真空降低到一定數值時,發出報警信號,真空降至規定的極限時,能自動停機。以保護汽輪機免受損壞。

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      2021-07-02 23:24:27
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