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1、2019/11/12,1,330MW 汽轮发电机组,北京北重汽轮电机有限责任公司,2019/11/12,2,北京北重汽轮电机有限责任公司 简 介,北京重型电机厂 中国华融资产管理公司 中国东方资产管理公司 北京市综合投资公司 共同出资发起成立,2019/11/12,3,北京重型电机厂将其拥有的主要经营性资产以净资产方式投入新公司。原北京重型电机厂经营的产品（电站汽轮机、汽轮发电机、电站辅机、交流电动机等）及范围移至新公司。,综述,北京北重汽轮电机有限责任公司的母厂北京重型电机厂创建于1958年 全国制造火力发电设备和提供成套火电站设备的重要基地之一 已经向国内外用户提供了各种类型的汽轮发电机组
2、655套 其中100兆瓦机组76套，200兆瓦机组25套，330兆瓦机组11套。,一九八六年北重厂与法国阿尔斯通公司（ALSTHOM）签订了长期合作协议 采用合作生产的方式，引进了该公司先进的三百兆瓦级汽轮发电机组的技术,包括： 设计 制造 安装 调试 质量控制 企业管理,2019/11/12,6,北重厂组建,三十万汽轮机生产线（重型汽轮机分厂） 三十万发电机生产线（重型电机分厂） 配置了关键的大型精密设备,1997年取得了GB/T19001ISO9001的质量体系认证证书,2001年2月取得了ISO/FDIS 9001:2000的质量体系认证证书,330MW汽轮发电机组业绩表（2005）,3
3、30MW汽轮发电机组业绩表,330MW汽轮发电机组业绩表,2019/11/12,12,至目前为止，我公司的330MW机组共投运30台：江油2台，达旗6台，台州2台，准格尔2台，蒲城2台，石嘴山4台，合山2台，黄石2台，淮阴2台，海勃湾2台，大庆1台，鄂尔多斯2台；海口1台，马莲台2台； 正在安装调试13台：，鄂尔多斯2台，淮阴2台，石嘴山电厂2台，珲春2台，海口1台，鲁能4台。,内蒙古达拉特电厂外景,330MW机组在准格尔电厂运行内景,330MW汽轮机的总体设计及其特点,2001年我国装机容量33800万MW。 各大电网的容量都已超过4000万MW，但电网调峰能力普遍不足。 目前，在大水电、大
4、核电和600MW以上大火电机组承担基本负荷的形势下已迫切需要既能长时间高效率满负荷运行，又能随时机动灵活地进行调峰的大功率机组。,2019/11/12,16,330MW汽轮机的总体设计思想是在稳发满发的基础上紧紧围绕着高效、灵活、调峰的要求，采用：,三缸两排汽结构 七级回热系统 优化通流设计 中压缸启动,汽机设计先进 高中压模块整装出厂 采用电动给水泵 布置立式加热器,330MW汽轮机由高、中、低压模块组成。这种高、中压分缸结构与高中压合缸相比较有两个优点： 运行灵活，宜于调峰 在机组快速启停和调峰过程中，产生瞬态热应力，高压转子首当其冲，其热应力与直径成正比。 330MW高压转子本体直径很小
5、，如果采用高中压合缸，转子为保持刚性，本体直径必须加大。瞬态热应力增加。为保持寿命损耗率，只能延长启动时间和降低升、降负荷率。 高、中压分缸有利于中压缸启动，升速快，时间短而且调峰灵活。,通流效率高 330MW机组，以中压缸的效率最高，尤其是中压后几级，级效率一般为92%94%。 采用高中压合缸，只能容纳原有的高压级，保留中压的前几级。进入双流低压缸的蒸汽分缸压力增加，容积流量减小，还要一分为二，降低了叶片高度，增长了二次流损失和漏汽损耗。 其结果是牺牲了级效率很高的中压单流后几级，代之以较低效率的低压双流前几级。因此三缸的通流效率必然高于两缸。,2,根据ALSTHOM的报导：级效率与质量因素
6、q密切有关，,当中压单流的蒸汽进入低压缸分成双流时，各级容积流量Q减半，将导致级效率的下降。可以明显地看到，中压末级的级效率高于低压前几级。所以ALSTHOM的通流设计原则是尽可能采用单流。 综合以上原因，高、中压分缸结构在调峰性能和通流效率方面都是很优良的。,300MW级机组的回热系统，我公司选用七级，免去了高压缸的高压段抽汽。这样带来的好处是： 高压缸没有抽汽口，不设隔板套，结构轻巧、简单，内外缸体均匀、对称。在启动和调峰时，瞬态热应力小，可以涨缩自如，有利于快速升降负荷。 这一级高压加热器的运行压力最高，约6MPa；温度也最高，约380，因此产生泄漏等事故的可能性较大。省去了它，对运行和
7、检修都是有利的。 在回热系统中这一级高加最重，制造难度较大，价格最贵，省去了它，也相应节约了基建投资。,立足于高起点，引进先进技术 86年，经过“货比三家”后，决定与ALSTHOM合作。 该公司经过15年的研究，对进汽阀、动静叶片、末级叶 片、扩压段等的通流部分进行了改进，将热耗降低了 2.3%。 我们首次合作生产的江油1#、2# 330MW机组的毛热耗 为1851大卡/千瓦时。与当时引进机组相比，热耗低约30 大卡/千瓦时。,完善结构，应用三维技术 其后，我们在与ALSTHOM合作生产的过程中，继续吸收其在技术上的改进与完善，重点在中压模块和低压模块，使热耗进一步降低，应用于达拉特、台州和准
8、格尔机组。 1998年6月原电力部、机械部组织西安热工院和上海成套所联合进行热力性能鉴定试验,按照ASME PTC6.1标准，实测台州8号机组 毛热耗为1838大卡/千瓦时（折算成净热耗为1885大卡/千瓦 时） 电站的热力系统毛热耗仅1826大卡/千瓦时（折算成净热耗 为1873大卡/千瓦时） 西安热工院主持测试的总师认为是该院测试的国产机组中最 佳者。,TPRI&SPERI台洲电厂8号机鉴定试验结果汇总,TPRI&SPERI台洲电厂8号机鉴定试验结果汇总,结 论,台州电厂8号机在330MW额定工况电动给水泵驱动方式下（保证工况）的热耗率为7697kJ/kWh，(1838kcal/kWh)。
9、低于保证工况下设计值54kJ/kWh，低于保证值约0.694%。 台州电厂8号机在夏季工况下出力达到保证出力要求。,关于330MW机组净热耗值的计算说明,净热耗 = 毛热耗 额定功率/（额定功率扣除电动主给水泵耗功后的净功率） 毛热耗 = 1838kcal/kWh（摘自台州8#机组性能鉴定试验报告） 额定功率 = 330MW 电动主给水泵功率=8220kW(摘自台州电厂330MW汽轮机运行规则辅机部分数据) 额定功率扣除电动主给水泵耗功后的净功率 = 330000-8220 = 321780kW 所以，330MW净热耗= 1838(330000 / 321780) = 1885kcal/kWh
10、或7892kJ/kWh,博采众长，坚持优化 近年来，我们采用全三维技术和通流完善化措施，改 造了40余套200MW以下老机组，一般降低热耗超过 5%。 现正吸取GE和国内机组改造的经验，进行330MW高压 模块的改进，预计可提高通流效率2%3%，有把握将 热耗再降至1832.5大卡/千瓦时。 今后，我公司还将进一步改进和完善中压模块和低压 模块，在热效率方面要再上一层楼。,ALSTHOM在八十年代初首创，其后，生产冲动式机组的国外大公司，如GE、日立等也相继采用。 汽轮机启动的要点是控制进汽和汽缸内金属之间的温差，从而控制热应力，一般高压缸启动时，高压转子首当其冲，热应力大。所以启动过程中，暖
11、缸时间长，升温速度慢。 我公司330MW机组利用高、低压旁路，实行中压缸启动。冷态启动自冲转至满载为200分钟，温态启动为80分钟，热态启动仅需50分钟，极热态启动更短，约半小时。电厂运行人员反映，犹如开小机组那样，又快又方便。比高压缸启动缩短时间一倍左右。 带来的经济效益是：新机组调试阶段一般可节省燃油600余吨，机组在三十年运行阶段可节省燃油近20000吨，多发电9亿多度。,这种启动方式有以下几个特点： 不论是冷态、温态或热态启动，中压缸始终是低压进汽，如330MW汽机为1.5MPa。这样，蒸汽的热传导系数小，对中压转子热影响少。 启动初期，高压缸抽真空隔离，既可防止高压转子鼓风过热，又可
12、为高压缸暖缸，做好切换进汽的准备。 中压缸带负荷12%15%时，才开始切换高压缸，使高压缸有足够的进汽量，防止节流降焓对高压转子产生冷激，又避免高压末级汽流堵塞鼓风超温。可是反动式汽轮机，往往因推力过大，难以实现。,充分发挥旁路的调温作用，在各种工况下，使进 入汽缸的蒸汽温度高于缸内金属温度50左右， 以保持零温差或少量正温差。机组受到的热应力 远小于高压缸启动方式。 根据ALSTHOM的应力和寿命损耗计算,在热态及 极热态启动时，每次寿命消耗仅0.009%，远低于 高压缸启动的寿命损耗。负荷阶跃（10%）每次 寿命消耗仅0.001%。 所以汽机寿命很长，远远超过30年。,有优良的甩负荷性能，
13、从100甩负荷，可迅速转入带厂用 电运行，若电网发生临时故障，机组迅速抽真空隔离高压缸， 由中、低压缸长时间带厂用电低负荷运行，为电厂保留一台 运行着的机组，一旦事故解除，即可迅速上网。,计算机实时计算高、中压转子的热点应力，在旁路的热态配 合下，实施最佳升降负荷率，同时确保机组的安全运行。当 电网达尖峰负荷时，可以承担354MW功率；在夜间低谷时， 实行滑压运行，范围在35%91%额定功率，可以长时间低 负荷稳定运行。,中压缸启动还非常适宜于两班制运行和周末制运行，它起停 迅速，节约燃油，操作方便，灵活可靠。,中压缸启动在达拉特、台州、江油、准格尔、姚孟、珞璜等电厂中均普遍采用，安全可靠，效
14、益良好，用户满意。,在结构设计上充分考虑中压缸启动及调峰的要求： 小直径转子，大圆角过渡。 汽缸为薄壁多层缸，大圆角过渡，中分面法兰高而窄，防止变负荷时热应力集中，不设法兰加热装置。 高、中压缸及转子的高温部位采用降温措施。 汽封的轴向间隙大，适应快速启停和调峰运行时的胀差，同时采用耐高温镍基圆柱弹簧托住汽封块，使在长时间运行中保持径向间隙，减少漏汽损失。 发电机定子端部采用伸缩结构，转子端部线圈有滑移层，适应调峰运行时热胀冷缩。,2019/11/12,52,汽轮机叶片采用准三维/全三维计算设计。 动叶为整体围带，采用扭转装配，在进汽侧紧密贴合，形成整圈联接，有利于避开三重点共振，提高安全可靠
15、性。,2019/11/12,54,末级叶片汽道长1055mm，余速损失小； 采用枞树形叶根和整体的鳍形凸台式拉筋， 每支叶片在静止时是单个分开的，但在高 速旋转时因扭转恢复使鳍形凸台相互紧密 压联，形成整圈拉筋， 动态阻尼性能良好，安全可靠， 静态下装卸方便，利于运输，易于更换。,末级、次末级叶片,低压转子,2019/11/12,59,阀杆采用司太立合金镶套，在一组浮动的高温合金密封环中滑动。这种组合结构抗弯曲、耐高温、耐磨损，完全避免了运行中卡涩现象。,2019/11/12,61,滑销系统有特点。 轴承箱固定在基础台板上不滑动，而是镶有圆形滑块的汽缸上猫爪搭在轴承箱水平中分面的镶块上滑动，中
16、压缸与高压缸以拉杆相连，高压缸与推力轴承座也有拉杆相连，以保持汽缸与转子之间的动静间隙。其优点是： 滑块及镶块的制造精度高 接触面小，表面硬，光洁度高 运行中不用高温润滑脂 反力矩小，不产生爬行 由于轴承箱固定不动，轴系能稳定高速运行。,中轴承箱装配,2019/11/12,64,在高温管道区的汽轮机基础周围，配置大块铝合金波纹板，形成基础遮热罩，用于防止在运行中基础及立柱受热往上膨胀，以利于轴系的稳定运行。,数字式电液调节系统,调节系统采用新华DEHA型双冗余全数字电调系统，具有： 应力计算和寿命损耗计算功能。 吸收了ALSTOM的中压缸启动功能，保证了中压缸启动全过程的自动化。 重要参数采用三取二处理。 其操作员站和工程师站升级为奔腾586工控机，具有漂亮透明的人机接口。 与DCS有高级的通讯能力，速率可达100M。,高压模块、中压模块及高、中压联合汽门，总装完成整体出厂，运抵工地后无需拆卸重装。这是欧洲制造企业的传统。虽然影响成本和交货期，这是为用户服务的实际体现，优点： 模块内各零部件的动、静间隙均按照设计精调
