【導讀】1．什么叫工質(zhì)？為了在工質(zhì)膨脹中獲得較多的功，工質(zhì)應具有良好的膨脹性。在熱機的不斷工作中，為了方便工質(zhì)流入與排出，還要求工質(zhì)具有良好的流動性。因此，在物質(zhì)的固、液、氣。三態(tài)中，氣態(tài)物質(zhì)是較為理想的工質(zhì)。目前火力發(fā)電廠主要以水蒸氣作為工質(zhì)。描述工質(zhì)狀態(tài)特性的物理量稱為狀態(tài)參數(shù)。容、焓、熵、內(nèi)能等，基本狀態(tài)參數(shù)有溫度、壓力、比容。氏溫標和絕對溫標。規(guī)定在標準大氣壓下純水的冰點為0℃，沸點為100℃，在0℃與100℃。攝氏溫標與絕對溫標的。單位面積上所受到的垂直作用力稱為壓力。容器內(nèi)工質(zhì)本身的實際壓力稱為絕對壓力，用符號p表示。當容器中的壓力低于大氣壓力時，把低于大氣壓力的部分叫真空。發(fā)電廠有時用百分數(shù)表示真空值的大小，稱為真空度。物體內(nèi)部大量分子不規(guī)則的運動稱為熱運動。物體吸收或放出的熱能稱為熱量。熱力過程中才有功和熱量的存在，沒有能量傳遞的熱力狀態(tài)是根本不存在什么熱量的，

　　

【正文】 ，承受它們的重量，還要承受由于沿汽缸軸向、徑向溫度分布不均而產(chǎn)生的熱應力。 14．汽輪機的汽缸可分為哪些種類？ 汽輪機的汽缸一般制成水平對分式，即分上汽缸和下汽缸。 為合理利用鋼材，中小型汽輪機汽缸常以一個或兩個垂直結(jié)合面分為高壓段、中壓段和低壓段。 大功率的汽輪機根據(jù)工作特點分別設置高壓缸、中壓缸和低壓缸。 高壓高溫采用雙層汽缸結(jié)構(gòu)后，汽缸分內(nèi)缸和外缸。 汽輪機末級葉片以后將蒸汽排入凝汽器，這部分汽缸稱排 汽缸。 15．為什么汽缸通常制成上下缸的形式？ 汽缸通常制成具有水平結(jié)合面的水平對分形式。上、下汽缸之間用法蘭螺栓聯(lián)在一起，法蘭結(jié)合面要求平整，光潔度高，以保證上、下汽缸結(jié)合面嚴密不漏汽。汽缸分成上、下缸，主要是便于加工制造與安裝、檢修。 16．汽缸個數(shù)通常與汽輪機功率有什么關(guān)系？ 根據(jù)機組的功率不同，汽輪機汽缸有單缸和多缸之分。通常功率在 100MW 以下的機組采用單缸， 300MW 以下采用 2～ 4個汽缸， 600MW 以下采用 4～ 6個汽缸。 如國產(chǎn) 100MW 機組為單缸， 125MW 機組為雙缸， 200MW 機組為三缸 ， 300MW 機組為三缸或四缸，總的趨勢是機組功率愈大，汽缸個數(shù)愈多。 17．按制造工藝分類，汽輪機汽缸有哪些不同型式？ 主要分鑄造與焊接兩種。 汽缸的高、中壓段一般采用合金鋼或碳鋼鑄造結(jié)構(gòu)；低壓段根據(jù)容量和結(jié)構(gòu)要求采用鑄造或簡單鑄件、型鋼及鋼板的焊接結(jié)構(gòu)。 18．汽輪機的汽缸是如何支承的？ 31 汽缸的支承要求平穩(wěn)并保證汽缸能自由膨脹而不改變它的中心位置。 汽缸都是支承在基礎臺板（也叫座架、機座）上；基礎臺板又用地腳螺釘固定在汽輪機基礎上。小型汽輪機用整塊鑄件做基礎臺板，功率汽輪機的汽缸則支承在若干塊基礎臺板 上。 汽輪機的高壓缸通過水平法蘭所伸出的貓爪（亦稱搭爪）支承在前軸承座上。它又分為上缸貓爪支承和下缸貓爪支承兩種方式。 19．下缸貓爪支承方式有什么優(yōu)缺點？ 中、低參數(shù)汽輪機的高壓缸通常是利用下汽缸前端伸出的貓爪作為承力面，支承在前軸承座上。這種支承方式較簡單，安裝檢修也較方便，但是由于承力面低于汽缸中心線（相差下缸貓爪的高度數(shù)值），當汽缸受熱后，貓爪溫度升高，汽缸中心線向上抬起，而此時支持在軸承上的轉(zhuǎn)子中心線未變，結(jié)果將使轉(zhuǎn)子與下汽缸的徑向間隙減小，與上汽缸徑向間隙增大。對高參數(shù)、大功率汽輪機來說，由于 法蘭很厚，溫度很高，貓爪膨脹的影響是不能忽視的。 20．上缸貓爪支承法的主要優(yōu)點是什么？ 上缸貓爪支承方式亦稱中分面（指汽缸中分面）支承方式。主要的優(yōu)點是由于以上缸貓爪為承力面，其承力面與汽缸中分面在同一水平面上，受熱膨脹后，汽缸中心仍與轉(zhuǎn)子中心保持一致。 當采用上缸貓爪支承方式時，上缸貓爪也叫工作貓爪。下缸貓爪叫安裝貓爪，只在安裝時起支持作用，下面的安裝墊鐵在檢修和安裝時起作用，當安裝完畢，安裝貓爪不再承力。這時上缸貓爪支承在工作墊鐵上，承擔汽缸重量。 21．大功率汽輪機的高、中壓缸采用雙層缸結(jié)構(gòu)有什 么優(yōu)點？ 大功率汽輪機的高、中壓缸采用雙層缸結(jié)構(gòu)有如下優(yōu)點： ⑴ 整個蒸汽壓差由外缸和內(nèi)缸分擔，從而可減薄內(nèi)、外缸缸壁及法蘭的厚度。 ⑵ 外層汽缸不致與高溫蒸汽相接觸，因而外缸可以采用較低級的鋼材，節(jié)省優(yōu)質(zhì)鋼材。 ⑶ 雙層缸結(jié)構(gòu)的汽輪機在起動、停機時，汽缸的加熱和冷卻過程都可加快，因而縮短了起動和停機的時間。 32 22．高、中壓汽缸采用雙層缸結(jié)構(gòu)后應注意什么問題？ 高壓、中壓汽缸采用雙層結(jié)構(gòu)有很大的優(yōu)點，但也需注意一個問題。 國產(chǎn) 200MW、 300MW 機組，在高壓內(nèi)、外缸之間由于隔熱罩的不完善以及抽汽口布置不 當，會造成外缸內(nèi)壁溫度升高到超過設計允許值，并且使內(nèi)缸的外壁溫度高到不允許的數(shù)值，這種情況應設法予以改善，否則有可能造成汽缸產(chǎn)生裂紋。 125MW 機組取消正常運行中夾層冷卻蒸汽后，由于某些原因，也出現(xiàn)外缸內(nèi)壁溫度過高的現(xiàn)象。 23．大機組的低壓缸有哪些特點？ 大機組的低壓缸有如下特點： ⑴ 低壓缸的排汽容積流量較大，要求排汽缸尺寸龐大，故一般采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)代替鑄造結(jié)構(gòu)。 ⑵ 再熱機組的低壓缸進汽溫度一般都超過 230℃，與排汽溫度差達 200℃，因此也采用雙層結(jié)構(gòu)。通流部分在內(nèi)缸中承受溫度變化，低壓內(nèi)缸用高強 度鑄鐵鑄造，而兼作排汽缸的整個低壓外缸仍為焊接結(jié)構(gòu)。龐大的排汽缸只承受排汽溫度，溫差變化小。 ⑶ 為防止長時間空負荷運行，排汽溫度過高而引起的排汽缸變形，在排汽缸內(nèi)還裝有噴水降溫裝置。 ⑷ 為減少排汽損失，排汽缸設計成徑向擴壓結(jié)構(gòu)。 24．什么叫排汽缸徑向擴壓結(jié)構(gòu)？ 所謂徑向擴壓結(jié)構(gòu)，實質(zhì)上是指整個低壓外缸（汽輪機的排汽部分）兩側(cè)排汽部分用鋼板連通。離開汽輪機的末級排汽由導流板引導徑向、軸向擴壓，以充分利用排汽余速。然后排入凝汽器。 采用徑向擴壓主要是充分利用排汽余速，降低排汽阻力。提高機組效率。 25．低壓外缸的一般支承方式是怎樣的？ 低壓汽缸（雙層缸時的外缸），在運行中溫度較低，金屬膨脹不顯著，因此低壓外缸的支承不采用高、中壓汽缸的中分面支承方式，而是把低壓缸直接支承在臺板上。內(nèi)缸兩側(cè)擱在外缸內(nèi)側(cè)的支承面上，用螺栓固定在低壓外缸上。內(nèi)、外缸以鍵定位。外缸與軸承座僅在下汽缸設立垂直導向鍵（立銷）。 33 26．排汽缸的作用是什么？ 排汽缸的作用是將汽輪機末級動葉排出的蒸汽導入凝汽器。 27．為什么排汽缸要裝噴水降溫裝置？ 在汽輪機起動、空載及低負荷時，蒸汽流通量很小，不足以帶走蒸汽與葉輪摩擦產(chǎn)生的熱量，從 而引起排汽溫度升高，排汽缸溫度也高。排汽溫度過高會引起排汽缸較大的變形，破壞汽輪機動靜部分中心線的一致性，嚴重時會引起機組振動或其它事故。所以，大功率機組都裝有排汽缸噴水降溫裝置。 小機組沒有噴水降溫裝置，應盡量避免長時間空負荷運行而引起排汽缸溫度超限。 28．再熱機組的排汽缸噴水裝置是怎樣設置的？ 噴水減溫裝置裝在低壓外缸內(nèi)，噴水管沿末級葉片的葉根呈圓周形布置，噴水管上鉆有兩排噴水孔，將水噴向排汽缸內(nèi)部空間，起降溫作用。噴水管在排汽缸外面與凝結(jié)水管相連接，打開凝結(jié)水管上的閥門即進行噴水，關(guān)閉閥門則停止噴 水。 29．為什么汽輪機有的采用單個排汽口，而有的采用幾個排汽口？ 大功率汽輪機的極限功率實質(zhì)上受末級通流截面的限制，增大葉片高度能增大機組功率，但增大葉片高度又受材料強度和制造工藝水平的限制。如采用同樣的葉片高度，將汽輪機由單排汽口改為雙排汽口，極限功率可增大一倍。為增加汽輪機的極限功率，現(xiàn)在大功率汽輪機采用多個排汽口。如國產(chǎn) 125MW 汽輪機為雙排汽口， 200MW 汽輪機為三排汽口， 300MW 為四排汽口（ 200MW、 300MW 汽輪機末級采用長葉片后改為雙排汽口）。 30．汽缸進汽部分布置有哪幾種方式？ 從調(diào)節(jié)汽門到調(diào)節(jié)級噴嘴這段區(qū)域叫做進汽部分，它包括蒸汽室和噴嘴室，是汽缸中承受壓力、溫度最高的區(qū)域。 一般中、低參數(shù)汽輪機進汽部分與汽缸澆鑄成一體，或者將它們分別澆鑄好后，用螺栓連接在一起。高參數(shù)汽輪機單層汽缸的進汽部分則是將汽缸、蒸汽室、噴嘴分別澆鑄好后，焊接在一起。這種結(jié)構(gòu)由于汽缸本身形狀得到簡化，而且蒸汽室、噴嘴室沿著汽缸四周對稱布置，汽缸受熱均勻，因而熱應力較小。又因高溫、高壓蒸汽只作用在蒸 34 汽室與噴嘴室上，汽缸接觸的是調(diào)節(jié)級噴嘴出口后的汽流，因而汽缸可以選用比蒸汽室、噴嘴室低一級的材料。 31．為 什么大功率高參數(shù)汽輪機的調(diào)節(jié)汽門與汽缸分離單獨布置？ 新汽壓力在 、新汽溫度在 535℃以下的中、小功率汽輪機，調(diào)節(jié)汽門均直接裝在汽缸上。更高參數(shù)的大功率汽輪機，為減小熱應力，使汽缸受熱均勻及形狀對稱，這就要求噴嘴室沿圓周均勻分布，而且汽缸上下都要有進汽管和調(diào)節(jié)汽門。由于調(diào)節(jié)汽門布置在汽缸下部，會給機組布置、安裝、檢修帶來困難，因此需要調(diào)節(jié)汽門與汽缸分離單獨布置。 另外，大功率汽輪機新汽和再熱汽進汽管道都為雙路布置，需要兩個主汽門。這樣就可以把兩個主汽門分置于汽缸兩側(cè)，并且分別和調(diào)節(jié)汽門合用一個殼體 ，每個主汽門控制兩個或多個調(diào)節(jié)汽門。 32．雙層缸結(jié)構(gòu)的汽輪機，為什么要采用特殊的進汽短管？ 對于采用雙層缸結(jié)構(gòu)的汽輪機，因為進入噴嘴室的進汽管要穿過外缸和內(nèi)缸，才能和噴嘴室相連接，而內(nèi)外缸之間在運行時具有相對膨脹，進汽管既不能同時固定在內(nèi)、外缸上又不能讓大量高溫蒸汽外泄。因此采用了一種雙層結(jié)構(gòu)的高壓進汽短管，把高壓進汽導管與噴嘴室連接起來。 33．高壓進汽短管的結(jié)構(gòu)是怎樣的？ 國產(chǎn) 125MW 汽輪機和 300MW 汽輪機的高壓進汽短管外層通過螺栓與外缸連接在一起，內(nèi)層則套在噴嘴室的進汽管上，并有密封環(huán)加以密 封。這樣既保證了高壓蒸汽的密封，又允許噴嘴室進汽管與雙層套管之間的相對膨脹。 為遮擋進汽連接管的輻射熱量，在雙層套管的內(nèi)外層之間還裝有帶螺旋圈的遮熱襯套管，或稱遮熱筒。遮熱襯套管上端的小管就是汽缸內(nèi)層中冷卻蒸汽流出或起動時加熱蒸汽流入的通道。 34．隔板的結(jié)構(gòu)有哪幾種形式？ 隔板的具體結(jié)構(gòu)是根據(jù)隔板的工作溫度和作用在兩側(cè)的蒸汽壓差來決定的，主要有以下三種形式： 35 ⑴ 焊接隔板：焊接隔板具有較高的強度和剛度，較好的汽密性，加工較方便，被廣泛用于中、高參數(shù)汽輪機的高、中壓部分。 ⑵ 窄噴嘴焊接隔板：高參數(shù)大功率 汽輪機的高壓部分，每一級的蒸汽壓差較大，其隔板做得很厚，而靜葉高度很短，采用寬度較小的窄噴嘴焊接隔板。優(yōu)點是噴嘴損失小，但有相當數(shù)量的導流筋存在，將增加汽流的阻力。國產(chǎn) 125MW、 300MW 汽輪機都是有用的窄噴嘴焊接隔板。 ⑶ 鑄造隔板：鑄造隔板加工制造比較容易，成本低，但是靜葉片的表面光潔度較差，使用溫度也不能太高，一般應小于 300℃，因此都用在汽輪機的低壓部分。 35．什么叫噴嘴?。? 采用噴嘴調(diào)節(jié)配汽方式的汽輪機第一級噴嘴，通常根據(jù)調(diào)節(jié)汽門的個數(shù)成組布置，這些成組布置的噴嘴稱為噴嘴弧段，簡稱噴嘴弧。 36．噴嘴弧有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？ 噴嘴弧結(jié)構(gòu)形式如下： ⑴ 中參數(shù)汽輪機上采用的由單個銑制的噴嘴葉片組裝、焊接成的噴嘴弧。 ⑵ 高參數(shù)汽輪機采用的整體銑制焊接而成或精密澆鑄而成的噴嘴弧。 如 25MW 汽輪機采用第一種噴嘴弧， 125MW 汽輪機采用后一種噴嘴弧。 37．汽輪機噴嘴、隔板、靜葉的定義是什么？ 噴嘴是由兩個相鄰靜葉片構(gòu)成的不動汽道，是一個把蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽艿慕Y(jié)構(gòu)元件。裝在汽輪機第一級前的噴嘴成若干組，每組由一個調(diào)節(jié)汽門控制。 隔板是汽輪機各級的間壁，用以固定靜葉片。 靜葉是指固定在隔板上靜止不動 的葉片。 38．什么叫汽輪機的級？ 由一列噴嘴和一列動葉柵組成的汽輪機最基本的工作單元叫做汽輪機的級。 39．什么叫調(diào)節(jié)級和壓力級？ 當汽輪機采用噴嘴調(diào)節(jié)時，第一級的進汽截面積隨負荷的變化在相應變化，因此通 36 常稱噴嘴調(diào)節(jié)汽輪機的第一級為調(diào)節(jié)級。其它各級統(tǒng)稱為非調(diào)節(jié)級或壓力級。壓力級是以利用級組中合理分配的壓力降或焓降為主的級，是單列沖動級或反動級。 40．什么叫雙列速度級？ 為了增大調(diào)節(jié)級的焓降，利用第一列動葉出口的余速，減小余速損失，使第一列動葉片出口汽流經(jīng)固定在汽缸上的導葉改變流動方向后，進入第二列 動葉片繼續(xù)做功。這時把具有一列噴嘴，和一級葉輪上有兩列動葉片的級，稱為雙列速度級。 41．采用雙列速度級有什么優(yōu)缺點？ 采用速度級后可增大汽輪機調(diào)節(jié)級的焓降，減少壓力級級數(shù)，節(jié)省耐高溫的優(yōu)質(zhì)材料，但效率較低。 100MW 汽輪機的調(diào)節(jié)級采用雙列速度級， 125MW、 200MW、 300MW 汽輪機采用單列調(diào)節(jié)級。 42．高壓高溫汽輪機為什么要設汽缸、法蘭螺栓加熱裝置？ 高壓高溫汽輪機的汽缸要承受很高的壓力和溫度，同時又要保證汽缸結(jié)合面有很好的嚴密性，所以汽缸的法蘭必須做得又寬又厚。這樣給汽輪機的起動就帶來了一定 的困難，即沿法蘭的寬度產(chǎn)生較大溫差。如溫差過大，所產(chǎn)生的熱應力將會使汽缸變形或產(chǎn)生裂紋。一般來說，汽缸比法蘭容易加熱，而螺栓的熱量是靠法蘭傳給它的，因此螺栓加熱更慢。對于雙層汽缸的機組來說，外缸受熱比內(nèi)缸慢很多，外缸法蘭受熱更慢，由于法蘭溫度上升較慢，牽制了汽缸的熱膨脹，引起轉(zhuǎn)子與汽缸間過大的膨脹差，從而使汽輪機通流部分的動、靜間隙消失，發(fā)生摩擦。 簡單地說，為了適應快速起、停的需要，減小額外的熱應力和減少汽缸與法蘭、法蘭與螺栓及法蘭寬度上的溫差，有效地控制轉(zhuǎn)子與汽缸的膨脹差， 125MW、 200MW、 300MW機組采用雙層缸結(jié)構(gòu)，內(nèi)外汽缸除法蘭螺栓有加熱裝置外，還設有汽缸夾層加熱裝置。 43．為什么汽輪機第一組噴嘴安裝在噴嘴室，而不固定在隔板上？ 第一級噴嘴安裝在噴嘴室的目的是： ⑴ 將與最高參數(shù)的蒸汽相接觸的部分盡可能限制在很小的范圍內(nèi)，使汽輪機的轉(zhuǎn)子、汽缸等部件僅與第一級噴嘴后降溫減壓后的蒸汽相接觸。這樣可使轉(zhuǎn)子、汽缸等部 37 件采用低一級的耐高溫材料。 ⑵ 由于高壓缸進汽端承受的蒸汽壓力較新蒸汽壓力低，故可在同一結(jié)構(gòu)尺寸下，使該部分應力下降，或者保持同一應力水平，使汽缸壁厚度減薄。 ⑶ 使汽缸結(jié)構(gòu)簡單勻稱， 提高汽缸對變工況的適應性。 ⑷ 降低了高壓缸進汽端軸封漏汽壓差，為減小軸端