2022年汽轮机概述.docx

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1、精品学习资源第一章汽轮机概述电能是应用最广泛的能量，也是高品质的能量，电能在工业、农业、交通、 国际等国民经济部门以及社会生活的各方面日益显示出不行缺少的重要位置；国家的电气化程度已成为国民经济经济现代化的重要标志，世界经济进展史证明，只有电力工业和进展才能促使国民经济的快速进展；热力发电厂作为我国主力发电力，是利用煤、石油、自然气或其它燃料生产电能的工厂； 现代热力发电厂中拖动发电机的原动机主要是汽轮机；汽机是一种外燃回转式机械，与内燃机等相比较，具有可利用多种燃料，运转平稳、单机 功率大、单机功率大、效率高、使用寿命长等一系列的优点；汽轮机作为热力发 电厂的三大主机锅炉、汽轮机和发电机之一

2、，汽轮机的连续安全经济运行即 打算了热力发电厂自身的经济效益，也影响着国民经济各部门的进展；汽轮机是将蒸汽的热能转换为机械能，藉以拖开工作机发电机等旋转的原动机； 为保证汽轮机连续有效地进行能量转换， 需配置假设干帮助设备， 汽轮机及其帮助设备由管道、阀门连成的整体系统称为汽轮机组；第一节汽轮机的分类及型号1、汽轮机的类型许多，可按不同的方法分类；按工作原理分，有冲动式和反动式；按级数分，有单级和多级；按热力过程分，有凝汽式、 背压式、 抽汽式、中间再热式； 按工质参数分， 有低压、中压、高压、亚临界及超临界； 按主要结构分， 有单缸式、 多缸式、轴流式、幅流式等； 按用途分，有发电用、船用、

3、工业用；2、我国生产的汽轮机所采纳的系列标准及型号已经统一，汽轮机产品型号的表示方法是：变形设计参数蒸汽参数额定功率 MW 汽轮机型式代号3、NZK凝汽式直接空冷，300机组额定功率300MW， 16.7 主汽压力欢迎下载精品学习资源16.7MPa，537主汽温度 537,537 再热汽温 537；其次节近代汽轮机组一般包括以下设备系统1、汽轮机本体，包括配汽机构、转子、汽缸、轴承座等；2、调剂保安油系统，包括调速器、调速转动执行机构，危险遮断装置、油箱、 主油泵等；3、给水回热加热系统， 包括高压加热器、 除氧器、低压加热器和给水泵等；4、凝汽系统包括凝汽器、凝聚水泵、真空泵、循环水泵及冷却

4、系统等；第三节汽轮机设计概述1、我厂机组是依据中国机械对外经济技术合作总公司CMIC，中国电工设备总公司CNEEC 和美国西屋电气公司于 1980 年 9 月 9 日在北京签署的 大型汽轮机发电机组制造技术转让合同 引进技术制造的， 在考核机组的基础上对通流部分作了其次次优化设计的新型机组；本机组是一台亚临界、一次中间再热、单轴、双缸双排汽、直接空冷凝汽式汽轮机；采纳积木块式的设计并能与600MW 机组通用组合； 保留了原西屋公司湿冷机组的技术特点： 通流结构介于反动式与冲动式透平之间，级数少，效率高；整锻转子高压通流反向布置，中压通流正向布置，低压通流为对称布置，轴向推力自平稳；采纳多层缸结

5、构，通流部分轴向间隙大，径向间隙小，具有较好的热负荷适应性；采纳数字式电液调剂DEH系统，自动化程度高；采纳全三维设计手段，进行了全面优化设计；全部动叶自带围带成圈联接；高压缸压力级叶片为倒T 型叶根，中、低压采纳“ P”型叶根；依据直接空冷机组运行条件开发了新型低压缸模块；2、适用范畴本机组适用于中型电网承担基本负荷， 更适用于大型电网中的调峰负荷及基本负荷；本机组寿命在 30 年以上，该机型能运用在缺水地区，能适应直接空冷系统运行条件；3、汽轮机设备标准铭牌出力： 300MW汽轮机型式：亚临界、中间再热、双缸双排汽、单轴、直接空冷冷凝式汽轮机型号 :汽轮机制造厂 : 哈尔滨汽轮机厂有限责任

6、公司额定功率 MW300欢迎下载精品学习资源最大运算功率 MW333工作转速 r/min3000旋转方向从汽轮机向发电机看顺时针调剂掌握系统型式DEH最大答应系统周波摇摆HZ 51.5空负荷时额定转速波动r/min 1噪音水平 dBA 90各轴承处最大垂直振动 双振幅 mm通流级数34高压部分级数I+12中压部分级数9低压部分级数26末级动叶片长度 mm620盘车转速 r/min3.6汽轮机总长 mm包括罩壳 17869汽轮机最大宽度 mm包括罩壳10745汽轮机本体重量 t 600汽轮机中心距运行层标高mm1067负荷性质带基本负荷并具有调峰才能机组运行方式变压运行或定压运冷却方式补给水率为

7、3%单元制空气直接冷却机力通风4、热力系统配置一次中间再热与三级高压加热器内置蒸汽冷却器 ，一级除氧器和三级低压加热器组成回热系统， 各级加热器疏水逐级自流； 机组采纳 3 台容量各为最大给水量 50%的电动给水泵；汽轮机第四级抽汽用于加热除氧器，同时仍具有供不小于 20t/h厂用汽的才能； 汽轮机五级抽汽除供回热抽汽外同时仍具有供25t/h 厂用汽的才能；本机组通流部分由高、中、低压三部分组成，高压汽缸内有一个部分进汽调剂的冲动级和十二个反动式压力级，中压缸内有 9 个反动式压力级， 低压部分欢迎下载精品学习资源为二分流式，每一分流由六个反动式压力级组成，全机共34 级；如附图 1-1 所示

8、，采纳世界领先的全三级气动设计体系，设计高、中、低压通流部分；通流结构介于反动式和冲动式之间， 末级叶片的长度为 620mm，采纳大刚度， 小动应力，加强型的自带围带整圈连接型式；高中压外缸是合金钢铸件，以水平中分面分为上、下两半；两只分开的内缸，其材料及分缸形式与外缸相同； 内缸由外缸水平中分面支承， 内缸同时起到压力容器的作用， 使得外缸只需要较薄的壁和较小尺寸的水平法兰，这样使机组在作调峰运行时所产生的热应力可以大大降低，内缸顶部与底部用定位销导向， 以保持汽轮机轴线的正确位置，同时答应其随温度变化自由地膨胀与收缩；低压缸由一只外缸，两层内缸组成，共供应了三层缸，在进汽口和排汽装置之间的

9、温度由三层壁来安排， 轴承箱采纳落地式结构， 中低压联通管与低压外缸，内缸间系弹性连接，以降低热应力；高中压转子采纳整台段结构，在转子中间部分加工出两级平稳活塞，其运行中的平稳推力与作用在叶片上的轴向推力部分抵消，其余推力由设在 #1 轴承箱处的推力轴承承担；较低温度的蒸汽用来冷却主蒸汽进口和再热蒸汽进口处的转子和叶根，以适应转子运行寿命；低压转子由整锻合金钢加工而成；高中压转子、低压转子、发电机转子分别用刚性联轴节连接成汽轮发电机轴系；本机组有两个主汽门调剂阀组合部套，每一组件有一个主汽门和三个调节汽阀，主汽门的一端由“ A”型挠性柜架和横向拉杆托架组合件支承，另一端也有一个挠性件支承， 两

10、个支承件均由螺栓和定位销固定在台板上， 台板再固定在汽轮机基础上；主汽门靠液压开启，弹簧关闭；主汽阀内有预启阀，在锅炉全压力下约通过 25%的额定蒸汽流量，在机组启动时能精确掌握转速，各调剂阀由装在蒸汽室端部的油动机并通过外部连杆机构来掌握开度；本机组有 2 个再热联合汽门组装件；再热主汽门是不平稳的摇板式汽门， 它有一转轴， 其结构有削减沉积物对运行产生影响的功能； 再热汽阀为平稳式阀欢迎下载精品学习资源门，由液压开启，弹簧力关闭，用以和谐机组的转速和负荷；新蒸汽先经过主汽阀再流经调剂阀进入汽轮机，调剂阀掌握进入高压缸的汽量；六根高压导管分别由上、 下缸各三个进汽套管进入汽缸， 每根套管和喷

11、嘴室之间采纳滑动连接，从高压缸流出的蒸汽通过外下缸的排汽口流回锅炉再热器，从再热器出来的蒸汽通过再热主汽阀和调剂阀进入汽缸，两根中压导汽管亦采纳滑动接合连接到中压缸的下部进汽室；中压缸流出的蒸汽通过中低压缸连通管从低压缸的中部进入， 并分别流向两端的排汽口排入直接空冷汽轮机的排汽装置；汽机本体及各加热器的疏水也流入此排汽装置；此排汽装置与低压缸用不锈钢补偿节连接，以吸取低压缸与排汽装置横向及纵向热膨胀；从排汽装置引出一条直径为 DN5500mm的排汽主管道， 管外壁设加固环的焊 接钢管；排汽主管道水平穿过汽机房至A列外，垂直上升 28m标高后， 分为两条DN3600mm水平管，从水平管上接出

12、5 条 DN2500mm上升支管，上升至 44.526mm，每台机的空冷凝汽器布置在散热器平台之上， 平台标高为 32.3m，30 个空冷凝汽器冷却单元分为 6 组，垂直 A列布置， 每组有 5 个单元空冷凝汽器， 其中 4 个为顺流，1 个为逆流， 逆流空冷凝汽器放置在单元中部，30 台冷却风机设置在每个冷却单元下部；抽真空管道接自每组冷却器的逆流冷却单元的上部，运行中通过水环真空泵不断地把空冷凝汽器中的空气和不凝聚气体抽出，保持系统真空； 凝聚水经空冷凝汽器下部的各单元凝聚水管集合主凝聚水竖直总管，接至排汽装置下的凝聚水箱；在凝聚水管道向上设置调剂阀， 可依据排汽量的大小， 调剂凝聚水竖直

13、总管的水位， 一是防止凝聚水管道内形成汽水双向流， 二是保证凝聚水箱内喷嘴的喷淋压力，保证除氧成效；30 台冷却风机为调频风机，通过自动装置调剂风机转速而保证机组安全连续运行；本工程主凝聚水采纳中压精处理系统，设置二台100%容量凝聚水泵互为备用；为了集合空冷凝汽器中的凝聚水， 系统中设有一个凝聚水箱； 凝聚水箱的容积按接纳各种启动疏水和溢流疏放水来考虑； 凝聚水自凝聚水箱出口， 经凝聚水泵进入凝聚水精处理装置，经100%处理后再经一台轴封加热器，三台低压加热器进入无头除氧器， 轴封加热器及三台低压加热器的凝聚水管道均有旁路，以防欢迎下载精品学习资源止有个别低压加热器因故停运时，过多影响进入除

14、氧器的凝聚水温度；由于本工程采纳直接空冷机组，其运行背压高，为保证汽轮机有足够的新 蒸汽供应，采纳 350%容量电动给水泵的方案，正常运行时二台运行，一台备用，给水经给水泵升压后经过高压加热器加热后， 进入锅炉产生蒸汽来冲转汽轮机，高压加热器设置为大旁路，当高压加热器切除后机组功率仍可到达300MW；机组配有 35%容量的两级旁路系统；本机的辅机冷却水采纳辅机冷却机力通风水塔冷却；主机润滑油系统使用主轴传动及电动机带动的油泵供油；主轴传动的主油 泵装在前轴承箱内， 当汽轮机接近或到达额定转速时， 与油箱内的注油器协作供油，当其油压不够时， 电动机带动的沟通帮助油泵接替工作， 当沟通电源中断或油

15、泵故障时，直流电动机带动的帮助油泵就作为紧急备用泵投入运行；润滑油系统的大多数管道采纳套装油管；油管外层为爱护套管，兼作回油管，套管内是一根或多根小口经管子；本机组的掌握油采纳高压抗燃油，汽轮机的调剂掌握采纳数字式电液调剂系统 DEH；DEH能对机组的转速包括起动、升速、甩负荷和功率进行连续调剂，并能满意机组和谐掌握系统对汽轮机的要求；DEH具有一系列安全爱护功能，如超速到达110%额定转速，推力轴承磨损，凝汽器真空低， 轴承油压低， EH油压低时均可自动停机； 机组转速到达 103% 时仍能短时关闭高、中压调门；本机组具有较完善的汽机监视外表系统 TSI，这些外表可供在起动、 运行和停机阶段

16、进行监视，其输出可预显示或记录，监视项目包括：汽缸肯定膨胀、胀差、转子轴向位移，转子偏心，振动振幅及相位角，转速和零转速等；5、我厂汽轮机结构特点新蒸汽从下部由主蒸汽管进入布置于高中压合缸两侧与基础固定联结的两个高压主汽调剂联合阀，由 6 个调剂阀每边 3 个经 6 根 28.6 高压挠性导汽管，按肯定的次序从高中压外缸的上半和下半通过钟形套筒分别进入高压缸 的 6 个喷嘴室， 通过各自的喷嘴组流向正向的冲动式调剂级， 然后返流经过高压通流部分的 12 级反向的反动式压力级后，由高压缸下部两侧排出进入再热器；再热后的蒸汽由再热主汽管进入置于汽轮机机头两侧浮动支撑的两个中压再热欢迎下载精品学习资

17、源主汽调剂联合阀， 再经过两根 508 26.2 中压导汽管将蒸汽从下部导入高中压外缸的中压内缸， 再经过中压通流部分 9 级正向布置的反动式压力级后， 从中压缸上部排汽口经过 1 根 1219 联通管进入低压缸；低压缸为双分流结构，蒸汽从中部流入，经过正反向各级反动式压力级后，从两个排汽口向下排出；高中压转子是高中压部分合在一起的1 根 30Cr1Mo1V耐热合金钢整锻结构， 高压部分为鼓形结构，中压部分为半鼓形结构，总长6984，带叶片最大外缘直径为 1532；调剂级叶轮根部有冷却蒸汽口， 调剂级后的蒸汽一股通过冷却蒸汽口反向流淌， 冷却高压转子及蒸汽室， 另一股流向高压平稳环汽封； 高压

18、平稳环汽封漏汽一股流向高压外缸与高压内缸的夹层， 冷却高压内缸外壁及高温进汽部分，经高中压外缸上下半各 1 根 168 9 的冷却蒸汽管引向高排逆止门前的抽汽管路；另一股通过中压进汽平稳环汽封漏往中压进汽区， 冷却中压转子进汽区；在中压外缸与中压内缸的夹层中有来自中压5 级后的冷却蒸汽冷却中压内缸外壁；细心设计的冷却蒸汽系统可延长转子、 汽缸的使用寿命； 在转子的前端用螺栓刚性联结 1 根接长轴， 推力盘、主油泵叶轮及危险遮断器均在这根短轴上； 推力轴承位于前轴承箱处， 与推力盘形成轴系的膨胀死点； 高压动叶片叶根由纵树形改为 T 形，排除了纵树形叶根处的漏汽，提高高压缸效率；调剂级正向布置，

19、 高压叶片反向布置， 中压叶片正向布置， 同时仍设计有 3 个平稳鼓， 机组在额定负荷运行时保持不大的正推力； 在某一负荷显现负推力时， 推力轴承非工作瓦承力，保持稳固运行；低压转子为 30Cr2Ni4MoV合金钢整锻结构，转子总长为7775；低压转子双分流对称结构， 14 级为半鼓形结构， 56 级带有较大的整锻叶轮；低压末级叶片，强度好，跨音速性能好；低压转子通过中间轴与发电机转子刚性联接；转子装好叶片后， 要进行高速动平稳， 到达肯定平稳精度， 削减运行时振动；为此在每根转子的中部和前后各有一个动平稳面，沿每个平稳面圆周分布螺孔， 可以实现制造厂高速动平稳和电厂不揭缸动平稳；高中压汽缸由

20、高中压外缸、高压内缸、中压内缸组成，形成双层缸结构，高 温区设计有回流冷却， 从而使每个汽缸承担的压差及温差均有降低， 内压应力和热应力水平均可降低； 内外缸壁的厚度都可以设计得比较薄；外缸和内缸水平中分面螺栓靠近缸壁中心线， 使缸壁与法兰厚度差异量减小， 上下半缸结构基本对欢迎下载精品学习资源称，重量接近，热容量差异小，因而对热负荷变化的适应性增强；采纳高窄法兰 结构，螺栓较长，螺纹外径采纳 3/1000 倒锥形，运行时应力分布匀称，不咬扣；内缸由外缸的水平中分面支承， 顶部和底部由定位销导向， 以保证内缸在外缸内横向定位并可使内缸随温度的变化在外缸内自由地膨胀和收缩，内缸的定位靠内缸凸台与

21、外缸槽的协作来实现； 外缸下半有 4 个猫爪，支承在前轴承箱两侧及低压缸轴承箱两侧，支承面与水平中分面相平，受热时汽缸中心保持不变；高压缸共有 6 个喷嘴室， 上下半各 3 个，进口都焊在高压内缸上， 靠喷嘴室上的键槽镶嵌在内缸上的凸缘上定位； 高中压隔板由单只自带内外环的静叶片整圈组焊而成；内环、外环分别有整圈焊缝，焊接后形成一块隔板；中分面处有斜线或折线切口， 将隔板分成上下两半； 在隔板内环开有膨胀槽以及吸取静叶的膨胀量；在隔板外环处，通过 L 形塞紧条将隔板固定在隔板套内； 0.048Mpa表压 ；低压缸排汽区设有两路喷水装置，第1 路在空转和低负荷时依据转速和排汽温度自动投入， 第

22、2 路依据排汽温度和背压限制曲线自动投入，降低低压缸温度，爱护末叶片；依据直接空冷机组的运行特点， 低压缸和轴承箱分别落地， 以防止排汽温度的变化使轴承标高受到影响， 以保证轴承的稳固性， 同时低压缸端汽封以 3 个支撑臂固定在轴承箱上， 并具有水平及横向键以确定汽封体的中心， 这样端汽封能与转子具有良好的同心性， 防止动静碰磨， 保持合理的间隙， 汽封体与低压缸之间设有膨胀节，在保证真空前提下，能吸取低压缸膨胀引起的位移；高、中、低压内外缸水平中分面部分合金钢螺栓需要热紧，以使其有足够的预应力，保证机组在一个大修期间法兰密封不漏汽；汽轮机的连通管上采纳连杆膜板式膨胀节，吸取各方向热膨胀；汽封

23、系统包括高压供汽调剂阀， 溢流调剂阀等主要设备， 每阀上均置一压力掌握器， 该掌握器接受蒸汽母管的压力讯号后， 产生空气压力输出， 所以在各种工况下均能使通往汽封的蒸汽保持在给定的压力范畴内； 在 30%额定负荷以下轴封用汽由外界汽源供应， 30%额定负荷以上，轴封用汽可实现自密封；后汽缸喷水系统本机配有 2 套喷水减温装置，第 1 路机组转速到达2600r/min 直至带 15%负荷时及机组正常运行时显现低压缸排汽温度大于 90时投入运行；第 2 路在排汽温度大于 90及背压超过背压限定曲线时投入运行；欢迎下载精品学习资源流量压力温度答应的最大抽汽量抽汽段抽汽级数t/ht/h第一段至 1 号

24、高加其次段至 2 号高加第三段至 3 号高加第四段至除氧器第四段至厂用汽第五段至 5 号低加第五段至厂用汽第六段至 6 号低加第七段至 7 号低加系统配置气动喷水调剂阀；本体疏水系统中有 6 个气动疏水阀，3 个用于高压第 1 级和主蒸汽管道疏水；3 个用于高压外缸、再热进汽管道疏水；系统中仍有2 个气动通风阀；全机共有 4个轴承座；在高压转子、中压转子和低压转子两端各有一径向轴承支持，推力轴承用亲密尔轴承，置于高压中压轴承座内；盘车转速为 3.6r / min，盘车时由顶轴油泵供油；机组共有 7 段回热抽汽，分别向 3 台高压加热器、 1台除氧器和 3台低压加热器供汽；汽轮机在额定负荷时各级抽汽参数见表：高压第8 级后638772高压第12 级后632374中压第5 级后343536中压第9 级后3395033250低压反第 2 级后228243522035低压正第3 级后217526低压正反第4 级后411654各高压加热器均为设有过热蒸汽冷却段、 凝聚段和疏水冷却段的外表式加热器， 除氧器为无头内置式， 全部低压加热器均为全冷凝外表式加热器； 高压加热器的疏水逐级自流至除氧器， 低压加热器的疏水逐级自流至排汽装置； 给水系统配有3 组 50 容量电动给水泵组， 在主给水泵前均设置前置泵， 由液力联轴器对主泵进行变速调剂欢迎下载