汽轮机运行与检修专业行业汽轮机运行值班员高级技师试卷

汽轮机运行与检修专业行业汽轮机运行值班员高级技师试卷一、计算题（每题10分，共150分）1.如果系统内有两台汽轮机并列运行，其中一号机带额定负荷P01＝50MW，其调节系统速度变动率为δ1＝3%，二号机带额定负荷P02＝25MW，其调节系统速度变动率δ2＝5%，如果此时系统频率增高至50.5Hz，试问每台机组负荷降低多少?答案：解：系统频率变动时汽轮机速度变动率δn＝（50.5－50）／50＝1%一号机负荷减少ΔP1＝P01×δn／δ1＝50×0.01／0.03＝16.7（MW）二号机负荷减少ΔP2＝P02×δn／δ2＝25×0.01／0.05＝5（MW）答：一、二号机负荷分别下降了16.7MW及5MW。2.N100-90／535型汽轮机在设计工况下新蒸汽焓i0＝3479kJ／kg，给水的焓i′gs＝975kJ／kg，每kg蒸汽在汽轮机中的有效焓降为1004kJ／kg，若机械效率和发电机效率均为99%，试求该汽轮发电机组在设计工况下的汽耗率和热耗率。答案：解：汽耗率d＝3600／（Hi×ηj×ηd）＝3600／（1004×0.99×0.99）＝3.66［kg／（kW·h）］热耗率q＝d（i0－i′gs）＝3.66×（3479－975）＝9164.6［kJ／（kW·h）］答：汽耗率为3.66kg／（kW·h）；热耗率为9164.6kJ／（kW·h）。3.某凝汽式汽轮机按朗肯循环工作，新蒸汽压力p1＝8.826MPa，温度t1＝500℃，排汽压力为0.0039MPa，io＝3387kJ／kg；ico＝2003kJ／kg；i′co＝120kJ／kg，机械效率和发电机效率均为99%，汽轮机功率为100MW。求汽耗量和热耗量及满负荷运行时每小时消耗标准煤量。答案：解：汽耗率d＝3600／［（i0－ico）×ηj×ηd］＝3600／［（3387－2003）×0.99×0.99］＝2.654［kg／（kW·h）］热耗率q＝d（i0－i′co）＝2.654×（3387－120）＝8670.62［kJ／（kW·h）］汽耗量D＝P×d＝100000×2.654＝265400（kg／h）＝265.4t／h＝P×q＝100000×8670.62＝867062000（kJ／h）标准煤耗量B＝Q／29307.6＝867062000／29307.6＝29584.886（kg／h）＝29.6t／h答：汽耗量为265.4t／h，热耗量为867062000kJ／h，标准煤耗量为29.6t／h。4.有一台12MW的汽轮发电机组，主蒸汽压力p0＝5MPa，主蒸汽温度t0＝450℃，一级抽汽压力pc＝1.0MPa，排汽压力pco＝0.005MPa，给水回热温度tgs＝165℃，给水压力pgs＝8MPa，加热器的抽汽量qmc＝10.2t／h，机组的相对内效率ηoi＝0.85，机械效率ηj＝0.99，发电机效率ηg＝0.99。求机组的汽耗量D、机组的汽耗率d、机组的热耗量Q、机组的热耗率q。答案：解：查焓熵图和水蒸气参数表求下列参数：主蒸汽焓i0＝3316.8kJ／kg；理想排汽焓icot＝2096kJ／kg；抽汽焓ic＝3116kJ／kg；给水焓i′gs＝701.5kJ／kg；凝结水焓i′co＝137.77kJ／kg。实际排汽焓ico=i0-(i0-icot)×ηoi＝3316.8－（3316.8－2096）×0.85＝2279.12（kJ／kg）DPiiqiiii[/()]()/()360000cojgmcccoco＝3600×12000／［（3316.8－2279.12）×0.99×0.99］＋10200×（3116－2279.12）／（3316.8－2279.12）＝42476.62＋8226.2＝50702.82（kg／h）≈50.7t／hd＝D／P＝50700／12000＝4.225［kg／（kW·h）］Q＝D（i0－igs）＝50702.82×（3316.8－701.5）＝132603032.8（kJ／h）q＝Q／P＝132603032.8／12000＝11050.25［kJ／（kW·h）］热抽汽机组的汽耗量为50.7t／h；汽耗率为4.225kg／（kW·h）；热耗量132603032.8kJ／h；热耗率为11050.25[kJ／（kW·h）]。5.汽轮机转速传感器，当汽轮机轴每转一转发60个脉冲，此脉冲送给计算器，计算机用一任务读此计数器，该任务每秒由调度启动一次，读入数据后把计数器清零。若调度启动该任务时间误差为±10ms，问当汽轮机在100r／min、1000r／min和3000r／min时计算机显示转数在什么范围?答案：解：设汽轮机转速为n（r／min）则n（r／min）＝n／60（r／s）60个脉冲，所以，当汽轮机转速为n（r／min）时，其每秒发出的脉冲个数K为K＝n／60（r／s）×60（脉冲个数／r）＝n（脉冲个数／s）1s＝103ms那么K＝n×10-3（脉冲个数／ms）10ms，所以，由时间误差所引起的脉冲个数误差ΔK和转速误差Δn之间的关系为K＝Δn≈±n×10-2n＝100r／min时，Δn＝±1，这时计算机显示转速为99～101r／min；当n＝1000r／min时，Δn＝±10，这时计算机显示转速为990～1010r／min；当n＝3000r／min时，Δn＝±30，这时计算机显示转速为2970～3030r／min。答：当汽轮机在100r／min、1000r／min和3000r／min时计算机显示转速分别在99～101r／min；990～1010r／min；2970～3030r／min范围内。6.有一台降压变压器额定容量为3200kVA，电压为35±2×2.5%10.3kV，Ud%＝7，系统阻抗忽略不计。继电器采用不完全星形接线。试计算电流速断保护的一次动作值。答案：解：（1）变压器高压侧的额定电流IN＝3200／（1.732×35）＝52.8（A）2）低压侧三相短路流过高压侧的电流为Id(3)＝52.8／0.07＝754（A）3）速断保护的一次电流整定值为Idz＝Kk×Id(3)＝1.4×754＝1055.6（A）1055.6A。7.三相汽轮发电机输出电流为1380A，线电压是6300V，若负载的功率因数从0.8下降到0.6，该发电机输出的有功功率有何变化?答案：解：当cosφ＝0.8时，发电机的有功功率为P1＝31/2U2I1cosφ＝31/2×6300×1380×0.8＝12000kWcosφ＝0.6时，发电机的有功功率为＝31/2U2I1cosφ＝31/2×6300×1380×0.6＝9000kWP1－P2＝12000－9000＝3000kW0.8下降到0.6时，该发电机输出的有功功率减小了3000kW。8.某纯凝汽式发电厂总效率ηndc为0.32，汽轮机的相对内效率ηoi由0.80提高到0.85，试求该电厂每发一度电能节省多少标准煤?答案：解：已知ηndc＝ηglηgdηtηoiηjηd＝0.32令ηglηgdηtηoiηjηd＝K，则K＝ηndc／ηoi＝0.32÷0.8＝0.4η'ndc＝Kη'oi＝0.4×0.85＝0.34bb为Δbb＝bb－bb'＝0.123／ηndc－0.123／η′ndc＝0.123／0.32－0.123／0.34＝0.02261［kg／（kW·h）］＝22.61g／（kW·h）ηoi由0.80提高到0.85时，该电厂每发一度电能节省22.61g标准煤。9.某蒸汽中间再热凝汽式发电厂，已知有关参数为锅炉出口压力pgr＝14.3MPa，锅炉出口温度tgr＝555℃，机组额定发电量P＝125MW，汽轮机进汽压力p0＝13.68MPa，汽轮机的进汽温度t0＝550℃，高压缸排汽压力p′zr＝2.63MPa，中压缸进汽压力p″zr＝2.37MPa，中压缸进汽温度tzr＝550℃，高压缸的排汽温度为331℃，低压缸的排汽压力pco＝0.006MPa，排汽的干度x＝0.942，汽轮机发电机组的机械效率ηj＝0.98，发电机效率ηd＝0.985，无回热。试计算该厂的汽耗量、汽耗率、热耗量、热耗率。答案：解：根据已知数据，由水蒸气表查得各状态点的焓值为：汽轮机进口蒸汽焓i0＝3469.3kJ／kg，高压缸的排汽焓i′zr＝3198.6kJ／kg，中压缸的进汽焓i″zr＝3577.4kJ／kg，低压缸排汽焓ico＝2421.8kJ／kg，因为无回热，锅炉进口给水焓即凝结水焓i′co＝136.4kJ／kg。D＝（3600×P）／｛［（i0－i′zr）＋（i″zr－ico）］×ηj×ηd｝＝（3600×125000）／｛［（3469.3－3198.6）＋（3577.4－2421.8）］×0.98×0.985｝＝326843（kg／h）d＝D／P＝326843／125000＝2.61［kg／（kW·h）］Q＝D［（i0－i′co）＋（i″zr－i′zr）］＝326843［（3469.3－136.4）＋（3577.4－3198.6）］＝1213143163（kJ／h）热耗率q＝Q／P＝1213143163／125000＝9705.145［kJ／（kW·h）］的汽耗量为326843kg／h；汽耗率为2.61［kg／（kW·h）］；热耗量为1213143163kJ／h；热耗率为9705.145[kJ／（kW·h）]。10.某发电厂锅炉出口蒸汽参数为pgr＝10.234MPa，tgr＝540℃，汽轮机进汽压力p0＝9.12MPa，t0＝535℃，大气压力pa＝0.101325MPa，环境温度th＝0℃，求主蒸汽管道的散热损失和节流损失。答案：解：由锅炉出口蒸汽参数查水蒸气表得锅炉出口的蒸汽焓igr＝3478.96kJ／kg，熵Sgr＝6.7367kJ／（kg·℃），由汽轮机进汽参数查水蒸气表得汽轮机进口蒸汽焓i0＝3477.7kJ／kg，熵S0＝6.7853kJ／（kg·℃），管道散热损失LTSS散hgr()0＝273.15（6.7367－6.7853）＝－13.2713（kJ／kg）管道节流损失ΔL节=igr－i0=3478.96－3477.7＝1.26（kJ／kg）答：管道散热损失13.2713kJ／kg，管道节流损失1.26kJ／kg。11.汽轮机某级叶片为自由叶片。叶高lb＝161mm，叶宽Bb＝30mm，叶片材料为1Cr13。设计工况下，动叶前蒸汽温度t1＝110℃，蒸汽干度x1＝0.987，动叶后蒸汽温度t2＝106℃，实测其静频率为372～412Hz，蒸汽作用力产生的弯曲应力σsb＝26.97MPa，型底合成应力σst＝118.3MPa，动频系数B＝3.8，转速n＝3000r／min，该级前有回热抽汽。试判别该级是否可不需调频。答案：解：动频率fdfd＝（f2＋Bn2）1／2＝［（3722～4122）＋3.8×502］1／2＝385～423Hzfd／n＝｛385～423｝／50＝7.7～8.46，因此运行中存在K＝8的倍率共振。各修正系数：考虑到x1＝0.987＞0.96，叶片处于过渡区，可选介质腐蚀修正系数K1＝0.5通道修正系数K4＝1.1表面质量修正系数K2＝1＝1.3尺寸系数Kd＝0.93（由Bb查表得）流量不均匀系数K5＝1.1（因级前有抽汽）成组影响系数Kμ＝1叶型底部出汽边的平均压力m＝1.2st＝1.2×118.3＝142（MPa）σm值可查得耐振强度a*＝235.36MPa，安全倍率Ab＝（K1K2Kda*）／（K3K4K5Kμsb）＝（0.5×1×0.93×235.36）／（1.3×1.1×1.1×1×26.97）＝2.58当K＝8时，安