燃氣輪機及輔助系統(tǒng)

燃氣輪機及輔助系統(tǒng)1.1.1燃氣輪機原理填空題1.燃氣輪機理想簡單循環(huán)包括、、和（絕熱壓縮過程；等壓燃燒過程；絕熱膨脹過程；等壓放熱過程）。2.燃氣輪機實際循環(huán)中當提高時，比功和效率都提高。（壓比）3、燃氣輪機是一種以為工作介質、將熱能轉變?yōu)闄C械能的高速回轉式動力機械。與內(nèi)燃機、蒸汽輪機一樣，為原動力機。（空氣和燃氣）4、進氣溫度的升高會使燃氣輪機的功率及熱效率下降，其中熱效率受進氣溫度的影響較功率要（小）5、評價燃氣輪機變工況性能優(yōu)劣的指標主要是和（經(jīng)濟性、穩(wěn)定性）6、提高燃氣溫度(初溫)的方法有和（采用高溫材料、改進冷卻技術）單選題1.理想回熱循環(huán)的比功較簡單循環(huán)的比功（C）A、大B、小C、一樣2.透平中高溫燃氣的焓降大于在壓氣機低溫空氣的焓增，比例大約為（B）A、2:3B、3:2C、1:1D、4:33.隨著大氣溫度的提高，下面哪個說法是正確的（C）A、機組出力會上升Ｂ、機組熱效率會略微上升C、燃機排氣溫度上升4.溫比一定時，燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)亦存在最佳壓比，其效率最佳壓比燃氣輪機簡單循環(huán)的效率最佳壓比。（A）A、小于B、等于C、大于D、接近5.一般情況下，對燃氣輪機設計效率的影響程度最大的影響因子是（B）A、壓氣機效率B、透平效率C、燃燒效率D、溫比6.一般在描述燃機功率和熱效率時所說的ISO條件是指（D）A、環(huán)境溫度0℃,50%相對濕度和海平面海拔高度B、環(huán)境溫度0℃,60%相對濕度和海平面海拔高度C、環(huán)境溫度15℃,50%相對濕度和海平面海拔高度D、環(huán)境溫度15℃,60%相對濕度和海平面海拔高度7.燃氣輪機簡單理想布雷頓循環(huán)在燃燒室完成的是（B）A、等熵絕熱壓縮過程B、可逆定壓吸熱過程C、等熵絕熱膨脹過程D、可逆定壓放熱8.燃氣輪機的凈效率用計算。A、lc/qB、l/qC、le/q多選題1、提高燃氣輪機簡單循環(huán)比功的措施有（ABCDE）A、提高溫比B、提高壓比C、采用間冷循環(huán)D、采用再熱循環(huán)E、采用聯(lián)合循環(huán)2、提高燃氣輪機簡單循環(huán)效率的措施有（ABCDE）A、提高溫比B、提高壓比C、采用回熱循環(huán)D、采用再熱循環(huán)E、采用聯(lián)合循環(huán)3、燃氣輪機采用空氣冷卻有包括下列典型方式。（ABCDEF）A、對流冷卻B、沖擊冷卻C、膜式冷卻D、發(fā)散冷卻E、蒸汽冷卻F、綜合冷卻4、燃氣輪機簡單循環(huán)系統(tǒng)中包括下列（ABC）A、進氣壓力損失B、燃燒室壓力損失C、排氣壓力損失5、常規(guī)的燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)有下列典型類型。（ABCDE）A、無補燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)；B、有補燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)；C、排氣全燃型聯(lián)合循環(huán)；D、給水加熱型聯(lián)合循環(huán)；E、增壓鍋爐型聯(lián)合循環(huán)6、燃氣輪機采用蒸汽冷卻技術比采用空氣冷卻技術下列優(yōu)勢。（ABC）A、所用工質量少B、可以增大燃氣輪機的比功率和效率C、提高了底循環(huán)系統(tǒng)性能D、系統(tǒng)更簡單7、目前定義燃氣透平初溫的方法有（ABC）A.燃燒室的出口溫；B.燃氣透平第一級噴嘴環(huán)后的燃氣溫度；C.以進入燃氣透平的所有空氣流量計算的平均溫度8、現(xiàn)代大型燃氣輪機的發(fā)展方向包括A、提高熱效率B、燃燒便宜燃料同時限制污染及腐蝕C、提高燃氣輪機變工況的經(jīng)濟性D、降低材料工藝成本，簡省燃氣輪機維護判斷題1.燃氣輪機理想簡單循環(huán)的熱效率只與溫比有關，并隨溫比的增加而增加。（某）2.比功越大，意味著整臺機組的尺寸需要設計的比較大。（某）3.在燃氣輪機中，由于燃料的加入透平的進口燃氣流量Qt比壓氣機的進口空氣流量Q大。（某）4.燃氣輪機的壓比越大越好。（某）5.比功是用于評定燃氣輪機循環(huán)做功性能好壞的指標。（√）6.壓氣機的壓縮比是指壓氣機的出口空氣壓力與壓氣機進口空氣壓力之比。（某）7.透平的膨脹比是指透平的進口總壓與出口總壓之比。（√）8.所謂比功就是指進入燃氣輪機壓氣機的1kg的空氣，在燃氣輪機中完成一個循環(huán)后所能對外輸出的機械功（或電功）或凈功。（√）簡答題1.簡述GTCC與IGCC的含義答：GTCC的含義是燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)。（0.5分）GTCC實現(xiàn)了將燃機在高溫區(qū)的布雷登循環(huán)和蒸汽輪機在低溫區(qū)的朗肯循環(huán)聯(lián)合做功，大幅度提高了單循環(huán)難以達到的熱效率。（1分）IGCC就是所謂的“整體煤氣化燃氣－蒸汽聯(lián)合循環(huán)”。（1分）它的設計思想是：使煤在高壓、高強度、高效率的氣化爐中氣化成為中熱值煤氣或低熱值煤氣，進而通過洗滌和脫硫過程，把煤氣中的微塵、硫化物、堿金屬等雜質清除干凈，最后，把潔凈的人造煤氣輸送到燃氣－蒸汽聯(lián)合循環(huán)中去燃燒做功。（1.5分）2、大氣溫度上升對燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組性能（功率、效率）的影響程度和其對燃氣輪機簡單循環(huán)的影響哪個大？簡述原因。答：溫度上升對燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組性能影響要小些。（1分）原因是環(huán)境溫度升高，燃機以及聯(lián)合循環(huán)的最高出力隨之下降，燃機的效率降低，但對聯(lián)合循環(huán)效率影響小一些。（1分）當環(huán)境溫度升高時，進入壓氣機的空氣量減少，燃機及聯(lián)合循環(huán)出力降低；壓氣機單位工質耗功增加，將使得燃氣輪機效率下降；（1分）但是排氣溫度升高，使蒸汽側的“朗肯”循環(huán)效率增加，環(huán)境溫度變化對燃氣“布雷頓”循環(huán)及蒸汽“朗肯”循環(huán)熱效率的影響相反，故對聯(lián)合循環(huán)機組的出力和效率的影響沒有對燃氣輪機簡單循環(huán)的影響大。（1分）問答題計算題1.帶回熱的燃氣輪機定壓加熱實際循環(huán)，壓氣機的入口溫度為17℃，壓力為1.1bar，循環(huán)的最高溫度為1500K，壓比為10，回熱度為75%，壓氣機的絕熱效率為ηCS=0.85，燃氣輪機相對內(nèi)效率ηT=0.87，空氣的定壓質量比熱cp=1.005kJ/（kg.K），空氣的絕熱指數(shù)k=1.4。求：1）在T-S圖上畫出此循環(huán)；2）循環(huán)溫比；3）燃氣輪機透平排氣經(jīng)回熱器后的溫度；4）循環(huán)的熱效率；5）若燃氣輪機后接一效率為ηt=0.36的蒸汽底循環(huán)系統(tǒng)，求聯(lián)合循環(huán)熱效率？答：1）（1分）2）由題意：T1=273.15+17=290.15KT3=1500K則：=T3/T1=5.17（0.5分）3）由T-S圖可求：T2P（2）KT1P1K1K1K求出T2=560KCST2T1可求出T2a=607KT2aT11K1T3P3KK（）K可求出T4=777KT4P4TT3T4a可得T4a=871KT3T4由于回熱度為=（T4a-T8）/（T4a-T2a）=(T7-T2a)/（T4a-T2a）=0.75則燃氣輪機透平排氣經(jīng)回熱器后的溫度；T8=673K空氣經(jīng)回熱器后溫度為：T7=805K（3分）4）循環(huán)效率：ηgt=1-(T8-T1)/(T3-T7)=0.449（1.5分）5）聯(lián)合循環(huán)效率：ηcc=ηgt+(1-ηgt)ηt=0.647（0.5分）2、燃氣輪機裝置的定壓加熱理想循環(huán)中，工質視為空氣，進入壓氣機的溫度t1＝27℃、壓力p1＝0.1MPa，循環(huán)增壓比pp215。在燃燒室中加入熱量q1＝433kJ/kg，經(jīng)絕熱膨1脹到p4＝0.1MPa。設比熱容為定值，試求：（1）循環(huán)的最高溫度；（2）循環(huán)的凈功量；（3）循環(huán)熱效率；（4）吸熱平均溫度及放熱平均溫度。解：由可得，（0.5分）（1分）（0.5分）（0.5分）（0.5（1分）分）（1分）1.1.2燃氣輪機結構（1分）填空題1.轉子是高速旋轉的部件，它必須有足夠的，以保證機組能長期安全可靠地工作。（強度和剛度）2.燃氣透平的冷卻包括對的冷卻，以及冷卻兩個部分。（轉子和靜子、葉片）3.透平的基本工作單元是級，在結構上，每一級由一列靜葉片和其后的一列動葉片所構成的一組組成。（流道）單選題1、由于燃氣初溫的不斷提高，冷卻空氣需求量增大，通常在壓氣機進口空氣量的以上。（B）A、5%B、10%C、15%D、20%2、在反動度Ω﹥0的壓氣機中，氣流流經(jīng)動葉柵時，空氣的靜壓力（B）A、不會提升B、降低C、升高D、不確定3、一般而言，壓氣機動葉片與透平動葉片相比，其彎曲度較后者，而厚度較后者（A）A、大、厚B、小、厚C、大、薄D、小、薄多選題判斷題1.燃機透平的靜子和轉子的材料必須具有良好的耐溫性能、很高的強度和良好的韌性。（某）2.燃氣輪機整體式結構的含義是說壓氣機、燃燒室和燃氣透平，包括壓氣機進氣機匣和燃氣透平的排氣擴壓機匣，彼此聯(lián)接成為一個整體，安裝在同一個底座上。（√）3.大型燃氣透平葉片做成扭曲的是為了保證葉片的工作安全。（某）4.與多級汽輪機一樣燃氣透平級數(shù)越多效率越高。（某）簡答題問答題計算題1.1.3天然氣知識填空題1、可燃氣體與空氣必須在一定的濃度范圍內(nèi)均勻混合，形成預混氣，遇著火源才會發(fā)生爆炸，這個濃度范圍稱為（爆炸極限或爆炸濃度極限）2、天然氣計量系統(tǒng)安裝的氣相色譜儀的作用是（分析天然氣的組分，確定其熱值）單選題1、天然氣經(jīng)壓縮、液化，其密度大約增加，有利于長距離運輸。（B）A、500倍B、600倍C、700倍D、800倍多選題判斷題1、可燃氣體的爆炸極限是以可燃物質在混合物中所占質量的百分比(%)來表示的。（某）2、可燃氣體混合物的爆炸極限范圍越寬、爆炸下限越低和爆炸上限越高時，其爆炸危險性越小。（某）3、一般認為天然氣的爆炸極限就是甲烷的爆炸極限。（√）4、天然氣在空氣中的濃度達到15%以上時遇明火不會爆炸也不會著火。（某）5、隨著壓力的增加，可燃氣體混合物的爆炸范圍增大。（√）簡答題問答題計算題1.1.4壓氣機工作原理填空題1.壓氣機的“級”是多級軸流壓氣機中的基本單元。（能量交換）2.在軸流式壓氣機中當氣流流過動葉柵后，氣流的絕對速度是的，在流過靜葉柵后，氣流的絕對速度是的。（增大、減?。?.軸流式壓氣機防喘措施包括和（采用可轉進口導葉、安裝防喘放氣閥）4、對于同一溫度條件下，壓氣機的兩個最佳壓縮比之間的大小關系是（效率最大壓縮比>比功最大壓縮比）5、壓氣機由進氣室、氣缸、靜葉、轉子、動葉、氣封和等部件組成。（排氣擴壓缸）單選題1、對軸流式壓氣機基元級平面葉柵而言，其流動損失是指（C）A、環(huán)端面損失B、二次流損失C、葉型損失D、摩擦損失2、燃機抽氣閥在正常運行中必須完全關閉，主要原因是（A）A、氣動激振會使葉片受損Ｂ、浪費壓縮空氣Ｃ、影響機組負荷3、壓氣機發(fā)生喘振時，軸向推力將（B）A、增大B、減小C、無法判斷4、壓縮軸功傳遞給流經(jīng)動葉柵的空氣，一方面使氣流的絕對速度動能，同時讓氣流的相對速度動能，以促使空氣的壓力得以增高一部分。（D）A、增高、降低B、增高、增高C、降低、增高D、降低、降低多選題1、燃氣輪機對壓氣機有下列要求。（ABCDEF）A、單極壓比高B、效率高C、單位面積通流能力大D、穩(wěn)定工況區(qū)域寬E、具有良好的防喘振措施F、與透平特性相匹配判斷題1.燃氣輪機壓氣機葉片磨損使通道面積增大，所以做功增加。（某）2.在壓氣機擴壓靜葉中，氣流逐漸增加，從而使壓力升高達到增壓的目的。（某）3.喘振現(xiàn)象的發(fā)生總是與壓氣機通流部分中出現(xiàn)的氣流脫離現(xiàn)象有關。（√）4、壓氣機的進口導葉設計成可轉只是為了防止啟動過程中壓氣機發(fā)生喘振。（某）5、對壓氣機定期進行水洗是為了防止壓氣機通流部分被污染后葉片受到腐蝕。（某）簡答題1、壓氣機進口導葉IGV控制是通過IGV葉片轉角的變化限制進入壓氣機的空氣流量?？刂艻GV的目的有那3個，并簡述其過程和原因？答：(1)防止喘振。在燃氣輪機啟動或停機過程中，為避免壓氣機出現(xiàn)喘振而關于IGV的角度，減少進氣流量和改變進氣角度，擴大了壓氣機的穩(wěn)定工作范圍。（1分）(2)溫控。IGV溫控是指通過IGV角度的控制實現(xiàn)對燃氣輪機排氣溫度的控制。在燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)中，為保證余熱鍋爐的正常工作和最理想的效率，往往要求燃氣輪機排氣溫度處于恒定的比較高的溫度值。因此燃氣輪機在部分負荷運行時要適當關小IGV，相應減少空氣流量而維持較高的排氣溫度，其結果是使聯(lián)合循環(huán)的總效率得到提高。（2分）(3)減少啟動時耗功。由于機組啟動時關閉IGV，壓氣機空氣流量減少，使機組的啟動阻力矩變小，減少啟動過程中壓氣機的功耗，有利于減少啟動裝置的配置功率。在啟動功率不變的情況下，可以縮短啟動加速時間。（1分）問答題計算題1.1.5燃燒室燃燒理論與結構填空題1.燃氣輪機燃燒室中的燃燒過程一般有和兩種燃燒方式。（預混式、擴散式）2.燃燒室的損失包括和兩部分。（不完全燃燒損失、散熱損失）3.燃氣輪機燃燒室的結構形式大致可分為、、和4種類型。（圓筒形、分管形、環(huán)形、環(huán)管形）4.對燃燒室中的火焰筒壁的冷卻可采用和兩種方式。（空氣冷卻、閉式蒸汽冷卻）5.燃燒室的部件包括、、、、（火焰筒、火焰穩(wěn)定裝置、燃料噴嘴、點火和聯(lián)焰機構、冷卻機構）單選題1.將燃燒室擴壓器做成擴散形通道的目的是（B）A、減小流動損失B、降低氣流速度C、使壓力均勻2..下列那個不是燃氣輪機燃燒室貧預混燃燒需解決的難點（D）A、火焰穩(wěn)定B、回火C、振蕩燃燒D、火焰筒壁溫度3．燃燒室旁路閥的作用（C）A、于運行條件無關，燃燒室的差壓保持一定B、于運行條件無關，燃燒室的流速保持一定C、于運行條件無關，燃燒室的空燃比保持一定4、燃天然氣的重型燃氣輪機燃燒室的燃燒模式，低負荷階段主要是，高負荷階段主要是（C）A、擴散燃燒、擴散燃燒B、預混燃燒、預混燃燒C、擴散燃燒、預混燃燒D、預混燃燒、擴散燃燒5、以下關于燃機預混燃燒和擴散燃燒說法正確的是（A）A、燃機的主燃料一般是用于預混燃燒B、預混燃燒可以使燃燒穩(wěn)定C、擴散燃燒可以減少NO某的生成6、燃燒溫度的高低主要取決于（C）A、燃料量的多少B、燃料著火點的高低C、過量空氣系數(shù)的大小多選題1、燃氣輪機運行中對燃燒室的要求有（ABCDE）A、點火可靠B、燃燒穩(wěn)定性好C、燃燒完全排氣污染少D、壓損小E、使用壽命長2、燃氣輪機燃燒室的工作過程具有下列特點（ABCDE）A.高溫；B.高速；C.高燃燒強度；D.高余氣系數(shù)；E.運行參數(shù)變化劇烈判斷題簡答題1.DLN燃燒室控制NO某排放的原理是什么？答：DLN干式低NO某污染燃燒室，其特點就是“貧預混”，（1分）即以適當?shù)倪^量空氣系數(shù)將空氣與燃料預先混合均勻后再進入燃燒室燃燒，（1分）這就從根本上改變了傳統(tǒng)的以擴散燃燒為主的概念。（1分）預混燃燒的特點是反應區(qū)內(nèi)的燃料濃度和反應溫度都是均勻的，也是預先通過燃料和預混空氣的配比加以嚴格控制的。（1分）問答題計算題1.1.6透平工作原理與結構填空題單選題多選題1.透平級中葉片的端部損失包括（BCE）A、徑向間隙的漏氣損失B、摩擦阻力損失C、渦流損失D、輪盤摩擦損失E、二次流損失2.為了提高燃氣透平的初溫，目前采取的措施包括（ABCD）A、改善透平葉片的冷卻結構B、適當增大冷卻空氣流量C、采用具有熱屏障效應的陶瓷涂層D、采用耐高溫的合金材料制造葉片3.對軸流式燃氣透平的性能要求有（ABCDE）A、提高燃氣透平的燃氣初溫；B、改善燃氣透平的效率；C、在保證燃氣透平效率的前提下，增高透平級的膨脹比；D、增大燃氣透平的通流能力；E、結構的緊湊性和耐用性；判斷題簡答題問答題計算題1.1.7葉片工作原理填空題單選題多選題判斷題1.燃氣輪機葉片振動主要是因為受到氣流的高頻和低頻激振力造成的。（√）簡答題問答題計算題1.1.8燃料模塊填空題單選題1、在調壓站等可能存在天然氣泄漏的地方，甲烷的濃度低于爆炸下限的以后才允許進入站內(nèi)做相應的檢修工作。（B）A、0.05B、0.1C、0.152、天然氣減壓后其溫度也相應降低，一般來說，壓力降1MPa對應其溫度降低約（A）A、5℃B、10℃C、15℃D、20℃3、對于使用天然氣的燃氣輪機機組，調壓站所用閥門多采用（C）A、電磁閥B、液壓閥C、氣動閥多選題判斷題簡答題問答題計算題1.1.9燃氣輪機控制與保護填空題1、燃氣輪機四大主保護包括：（振動、熄火、超速和超溫）單選題1、燃氣輪機溫度控制系統(tǒng)的主要作用是（C）A、控制燃機排氣溫度在較高值，以提高余熱鍋爐的熱效率B、保證燃機排氣溫度不超過允許值，以保護余熱鍋爐受熱面C、保證透平進口溫度不超過允許值，保護熱部件多選題判斷題簡答題1、熱懸掛的熱力方面原因是什么？現(xiàn)象是什么？在熱控上怎樣體現(xiàn)？答：“熱懸掛”產(chǎn)生的熱力學原因是：由于初始燃料供應過多或燃料增加速率過快，燃燒室內(nèi)的溫度T3超過預定值，機組運行工況的啟動過程線過于靠近壓氣機的喘振邊界線，導致壓氣機失速，進入“熱懸掛”。（2分）熱懸掛出現(xiàn)在起動機脫扣之后，機組轉速停止上升，運行聲響異常，繼續(xù)增加燃料量，轉速卻不會上升，甚至可能呈現(xiàn)下降趨勢。（1分）在熱控方面，熱懸掛反應為機組在啟動過程中提前進入溫控線，導致轉速無法上升。（1分）問答題計算題1.1.10燃氣輪機進氣系統(tǒng)填空題單選題多選題1.燃氣輪機進口安裝空氣濾清裝置的作用有（A、C）A、除去空氣中的灰塵B、除去空氣中的水分C、除去空氣中的鹽分2.燃氣輪機進口空氣冷卻技術有（ABC）A、蒸發(fā)式冷卻B、制冷式冷卻C、組合式冷卻判斷題簡答題問答題計算題1.1.11燃氣輪機水洗填空題單選題多選題判斷題簡答題問答題計算題1.1.12燃氣輪機潤滑油、控制油系統(tǒng)填空題單選題多選題判斷題簡答題問答題計算題1.1.13燃氣輪機排氣填空題1.目前F級燃氣輪機排氣流量大約為單選題多選題判斷題簡答題問答題噸/小時。（2300）計算題1.1.14燃氣輪機的啟停與運行維護填空題單選題多選題