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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。