汽机专业知识讲座.

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1、国华定洲发电有限责任公司一期工程 汽机专业介绍 第一部分 概述 第二部分 汽轮机主机 第三部分 主要辅助系统 第四部分 汽轮机运行 第一部分 概述 我公司的汽轮机组选用上海汽轮机厂生产的2台 N600-16.7/537/537型600MW机组。最大连续出力可达 633.7MW。这是上海汽轮机厂在引进美国西屋电气公司 技术的基础上，对通流部分作了设计改进后的新型机组 ，形式为亚临界参数、一次中间再热、单轴、四缸、四 排汽凝汽式汽轮机。具有较好的热负荷和变负荷适应性 ，采用数字式电液调节（DEH）系统。机组能在冷态、 温态、热态和极热态等不同工况下启动。并可采用定压 和定-滑-定压运行方式中的任一

2、种运行。定-滑-定压运行 时，滑压运行的范围是30-90%BMCR。 机组主要技术参数 额定功率： 600MW 最大功率： 633.7MW 主汽压力： 16.7MPa 主汽温度： 537 再热汽压力：3.194MPa 再热汽温度：537 背压： 5.4kPa 冷却水温： 21.5 给水温度： 273.2 抽汽级数： 8级（三高加、四低加、一除氧） 转速： 3000r/min 第二部分 汽轮机主机 汽轮机主机型号为N600-16.7/537/537 “N”表示汽轮机为凝汽式 “600”表示机组的容量为600MW; “16.7/537/537”表示进入高压汽缸的主蒸汽压力为 16.7MPa; “5

3、37/537”表示进入高压汽缸的主蒸汽温度为 537;经 过中间再热后进入中压汽缸的再热蒸汽温 度 为537。 汽轮机形式为亚临界参数、一次中间再热、单 轴、 四缸、四排汽凝汽式汽轮机。 1. 对水蒸汽来说：其临界压力Pc=22.129Mpa , 汽轮机按新蒸汽压力可分为以下几种型式： 低压汽轮机（1.18-1.47Mpa） 中压汽轮机（1.96-3.92Mpa） 高压汽轮机（5.88-9.81Mpa） 超高压汽轮机（11.77-13.75） 亚临界汽轮机（15.69-17.65） 超临界汽轮机（22.16） 2. N600汽轮机采用一次中间再热，其优点是提 高机组的热效率，在同样的初参数条件

4、下，再热机 组一般比非再热机组的热效率提高4%左右，而且由 于末级蒸汽温度较非再热机组大大降低，因此，对 防止汽轮机组低压末级叶片水蚀特别有利。但是中 间再热式机组的热力系统比较复杂。 蒸汽流程： 高缸排汽高压缸再热器冷段 再热器热段再热器 1个调节级+11各压力级 中压缸 #1低压缸低压凝汽器 锅炉过热器高压主汽门高压调速汽门主蒸汽管道 29各压力级 中压缸排汽 #2低压缸 27个压力级 27个压力级高压凝汽器 主蒸汽 再热器 凝汽器 高压缸中压缸 低压缸 汽轮机本体： 汽轮机本体是汽轮机设备的重要组成部 分，他有转动部分（转子）和固定部分（静 子）组成。 转动部分包括：动叶、叶轮（或转鼓）

5、 、主轴和联轴器、紧固件等 固定部分包括：汽缸、蒸汽室、喷嘴室 、隔板、隔板套、汽封、轴承、轴承座、机 座 、滑销系统等。 概述： 汽轮机有一个单流的高压缸、一个双流的中压 缸和两个双流的低压缸组成；总通流级数为58级。 汽缸均为内外缸结构，能够节省优秀钢材，减少启 动时间。 所有转子均采用刚性联接，高中压转子无中心 孔，提高了转子的寿命及启动速度。 汽轮机设有一个推力轴承和八个径向轴承。推 力轴承为单独的滑动式自位推力轴承。高中压转子 的径向轴承采用四瓦块的可倾瓦轴承，自位性能好 。#1低压转子的前轴承采用两瓦块可倾瓦轴承，这 种轴承不仅有良好的自位性能，而且能承受较大的 载荷，运行稳定。低

6、压转子的另外三个轴承为圆筒 轴承，能承受更大的负荷。 高压缸： 采用双层缸结构，这样在启停和变负荷运行时 ，缸壁内外表面之间的温度差较小。对于一定的汽 缸金属材料来说，汽缸壁的热应力也较小，因此有 利于缩短启动时间和提高汽轮机对负荷的适应性。 单双层钢比单层缸结构复杂，零件增多，因而 制造、安装和检修等工作量和材料量都有所增加。 600MW汽轮机高压缸双层结构的设计有其独特 的优点，及内缸承受蒸汽的温差小、压差大，而外 缸承受的温差大、压差小。因此内缸壁中温度梯度 不大。引起的热应力较小；外缸虽承受大温差，但 由于缸壁承压小，在工况变化过程中，能承受较大 的热应力。 由于这种设计特点，可以将气

7、缸壁和法兰厚度 做得薄些，在温度变化时（工况变化时），法兰、 螺栓的温度变化速度较快，这样就不必另设加热装 置对法兰螺栓进行加热，从而取消了加热装置。 中压缸： 再热蒸汽经过中压主汽门、调节汽门进入中压 缸，虽然此时蒸汽压力不高，但在中压缸进汽部分 的温度却很高，因此，为减少气缸中的热应力，中 压缸仍采用双层缸结构。 中压缸为反向分流式，就温度水平而言，中压 缸中部处于高温区，两端温度、压力较低，处于低 温区。因此，两端的轴封漏汽损失小，轴瓦受轴封 漏汽的影响也小。由于采用了左右对称结构，中压 转子基本上不产生剩余的轴向推力，所以不必设置 平衡活塞，简化了结构。 为了改善中压转子中部的工作环境

8、，运行中有 部分高压缸排汽通过中压缸内缸上中空的定位销进 入中压缸。这股汽流在转子中部分左右两路进入动 叶汽道。冷却了中压缸转子中部及进汽导流板。 低压缸： 大机组由于蒸汽的容积流量大，排汽真空高， 因此，低压缸尺寸很大。目前，缸体的强度已不是 什么重要问题，而如何保证缸体的足够刚度和合理 的排汽通道则是大机组低压缸的关键问题。 为了改善低压缸的热膨胀，600MW机组低压 缸采用三层缸结构，将通流部分设在内缸中，使体 积较小的内缸承受温度变化，而外缸及庞大的排汽 缸则均处于排汽低温状态，使其膨胀变形较小，这 种结构还有利于设计成径向排汽。以减小排汽损失 ，缩短轴向尺寸。 每个排汽缸的最上部设有

9、880mm的大气安全 门，它是真空系统的安全保护措施。当凝汽器循环 水突然中断时，它能防止缸内蒸汽压力过高，保护 排汽缸和凝汽器，大气安全门动作参数为 0.1180.137Mpa。 转子： 本汽轮机的转子由高压转子、中压转子、两个 低压转子、两个接长轴组成，带动发电机转子旋转 。各转子之间采用刚性联轴器连接，由上述各转子 组成的转动部分由安装在中轴承箱内的推力轴承来 定位，并由径向轴承来支承。 汽轮机高中低压转子均为整体锻造，具有较高 的塑性和韧性。 四个汽轮机转子，共同带动一个发电机转子， 所以需要联轴器将这些转子连接起来，将各汽轮机 转子上产生的扭矩传递到发电机转子上去，因此， 联轴器必须

10、能传递较大的扭矩；另外，本机组四个 转子共用一个推力轴承，因此联轴器还必须能传递 一定的轴向推力。故选用刚性联轴器。 伸长轴 主油泵 高压缸 轴向位移定位盘 推力盘 中压缸#1低压缸#2低压缸 盘车 发电机励磁机 #1轴承座#2轴承座#3轴承座#4轴承座 #5轴承座 #6轴承座 #7轴承座 #8轴承座 #9轴承座 平衡活塞 轴向推力的产生及其平衡： 蒸汽除在各级动叶上作用有周向力外，还作用 有由动叶前指向动叶后的轴向力。这些轴向力再加 上其他部分存在的轴向力，就构成了多级汽轮机转 子上承受的总轴向力。 平衡方法： 1. 中压缸和两个低压缸采用分缸反向布置，使 不同汽缸的汽流反向流动，抵消一部分

11、轴向推力。 由于采用双流结构，本缸可以不采用平衡活塞，从 而降低了漏汽损失。另一方面，由于采用了双流结 构，导致叶片高度比单流小，级的漏汽损失和叶片 端部损失以及叶片和叶轮在蒸汽中的摩擦损失都会 增大。 2. 设置平衡活塞：将高压轴封的一段轴封套的 直径加大，以便设置平衡活塞。平衡活塞实质上就 是加大了直径的的一段轴封。由于平衡活塞上装有 齿形轴封，所以平衡活塞两侧有一定的压差，平衡 活塞所受的力与轴向推力方向相反。高压缸由于平 衡活塞的采用，从而增大了漏汽损失。 3. 在叶轮上开平衡孔：由于本机组为反动式机 组，采用转鼓结构。所以没有平衡孔。 4. 推力轴承：轴向推力经过平衡后，剩余的不 平

12、衡部分由推力轴承承担。为了安全起见，推力轴 承的安全系数应大于1.51.7。推力轴承和高压转子 制成一体，在推力盘两侧装有8块推力瓦块。在正常 工况下，轴向推力是指向调速器端的，所以二瓦侧 的推力盘面是工作面。 主机滑销系统： 汽轮机在启动、停机和运行时，汽缸的温度变 化较大，将延长宽高几个方向膨胀或收缩。由于基 础台板的温度升高低于汽缸，所以气缸的自由膨胀 问题就成了汽轮机的制造、安装、检修和运行中的 一个重要问题。 为了保证汽缸定向自由膨胀，并能保持汽缸与 转子中心一致，避免因膨胀不均匀造成不应有的应 力及随之而来的振动，因而必须设置一套滑销系统 。在汽缸与基础台板间和气缸与轴承座之间装上

13、各 种滑销，以保证汽缸自由膨胀，同时又能保持机组 中心不变。 滑销系统通常由横销、纵销、立销、猫爪、角 销等组成。 汽轮机本体系统： 润滑油系统 汽封系统 疏水系统 低压缸喷水系统 在空负荷及初负荷情况下，不希望排汽缸过热，为此 ，在末级出口处的扩压导流环上，设有一组减温水 喷头，设计承载转子的转速达到600rpm以上时自动 投入，并在机组负荷15%前连续运行。如果温度超 过79.4，则必须通过增加负荷或改善真空逐步地 降低排汽缸的温度。排汽缸的极限温度为121，如 果达到这一温度，则应停机并排除故障。 第三部分 主要辅助系统 一、汽轮机旁路系统 汽机旁路系统最基本的功能是协调锅炉产汽量和 用

14、气量之间的不平衡，改善机组启动和负荷特性，提 高机组运行的安全性、灵活性和负荷适应性。 国内已投运和在建的600MW等级的机组中，除沙 角C厂3660MW机组外，都设有汽机旁路。对于亚临 界参数、CE技术控制循环汽包炉配WH技术汽轮发电机 组，旁路系统均采用了30%容量的两级串联旁路，如 平圩一期、哈三二期、元宝山三期、吴泾八期、盘山 二期等。 二级串联旁路流程： 高压旁路从主蒸汽管道接出，经减温减压后接至 冷再热蒸汽管道；减温水来自高压给水系统。 低压旁路从再热蒸汽管道接出，经减温减压后接 至凝汽器；减温水来自凝结水系统。 主蒸汽 再热器 凝汽器 高压缸中压缸 低压缸 旁路系统的作用： 改善机组的启动性能 机组正常运行时，高、低压旁路装置具有超压安全 保护的功能 旁路应能适应机组定压运行和滑压运行两种方式 当电网或机组故障跳闸甩负荷时，旁路装置应快速 动作，实现带厂用电或空转或停机及维持锅炉最小 负荷运行功能，使机组能随时重新并网恢复正常运 行。