哈汽1000MW 汽轮机本体介绍 一、汽缸 二、转子冷却系统 三、滑销系统 四、汽轮机的进汽方式 五、汽封系统 六、盘车系统 本机组为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司采取以我为主、中 外合作的方式，与日本东芝公司共同研制机组为一次中 间再热、四缸、四排汽（双流低压缸）单轴、带有48英寸 末级叶片的1000MW超超临界冲动凝汽式汽轮机，哈汽型 号为“CCLN1000-25/600/600”，东芝型号为“TC4F-48” 汽轮机应用的设计和结构特征，在很多相近蒸汽参数和相 近功率的机组上得到验证 汽缸 汽缸是汽轮机的外壳，它是汽轮机中重量最大，形状复 杂并且处在高温高压下工作的静止部件它的作用是将 蒸汽与大气隔绝，形成蒸汽完成能量转换的封闭空间 汽缸内安装着调节级喷嘴室及隔板、隔板套、转子等部 件蒸汽在汽轮机内流动做功后蒸汽参数下降，汽缸的 高中压部分承受蒸汽的内压力，低压部分有一部分缸体 需承受外部的大气压在运行过程中，由于蒸汽的温度 和比容变化较大，汽缸各部分承受的应力沿汽缸的分布 有较大的差别因此，汽缸在设计和制造过程中，仍需 考虑较多的问题，其中主要有：汽缸及其结合面的严密 性、汽轮机启动过程中的汽缸热膨胀、热变形和热应力 以及汽缸的刚度、强度和蒸汽流动特性等。
为了便于加工、装配和检修，汽缸一般做成水平 中分形式，其主要特点是：通常把汽缸分为上下 两个部分，转子从其径向中心穿过，为了使汽缸 承受较大的蒸汽压力而不泄漏，汽缸上下两个部 分用紧固件连接，最常用的是用螺栓、螺帽，它 们沿上下缸中分面外径的法兰将上下缸紧密联接 在一起为了保证法兰结合面的严密性，汽缸中 分面在制造过程中必须光洁、平整法兰螺栓的 连接一般采用热紧方式，也就是在安装螺栓时给 螺栓一定的预紧力，在经过一段时间的应力松弛 后仍能保证法兰的严密性另外，汽缸的进汽部 分尽可能分散布置，以免造成局部热应力过大， 引起汽缸变形 随着机组容量增大，蒸汽参数提高，汽缸内外压差也大 大增加为保证中分面的汽密性，连接螺栓需有很大的 预紧力，从而使得螺栓、法兰、汽缸壁都需很厚这将 导致汽轮机启动、停机和工况变动时汽缸壁和法兰、法 兰和螺栓间将因温差过大而产生很大的热应力，甚至使 汽缸变形，螺栓拉断并且，设计密封性能好而且可靠 的法兰也非常困难，为了解决这些问题，大型汽轮机（ 初参数高于12.75MPa、535℃以上）往往做成双层缸体 结构，内外缸之间充满着一定的低于初参数的压力和温 度的蒸汽，从而使内外缸承受的压差和温差大为减少， 每层汽缸壁和法兰的厚度都可以大为减薄，从而减小启 动、停机、以及工况变动时的热应力，有利于改善机组 的启动和负荷适应能力。
同时，由于汽缸能够得到夹层 蒸汽的有效冷却，可以降低对于汽缸材料的要求一般 情况下，双层缸的定位方法为：外缸用猫爪支撑在轴承 座上，内缸与外缸采用螺栓连接，并用定位销和导向销 进行定位和导向 汽缸在运行中要承受内压力和内外壁温差引起的热应力， 为了保证动静部分在正常运行时的正确位置，缸体材料必 须具有足够的强度性能、良好的组织稳定性和抗疲劳性， 并具有一定的抗氧化能力对于汽缸的中分面法兰紧固件 ，因为其在应力松弛的条件下工作且承受拉伸应力，因而 这些部件材料需要具有较高的抗松弛性能、足够的强度、 较低的缺口敏感性、以及较小的蠕变脆化倾向和抗氧化性 通常螺母的强度比螺栓低一级，这样两者硬度不同可以 减小螺栓的磨损，并能防止长期工作后不咬死 为了保证汽缸受热时自由膨胀又不影响机组中心线的一 致，在汽缸和机座之间设置了一系列的导向滑键，这些 滑键构成了汽轮机的滑销系统，对汽缸进行支撑、导向 和定位，保证汽轮机良好对中，保证各汽缸、转子、轴 承的膨胀不受阻碍汽缸本身的热膨胀和转子的热膨胀 也是汽轮机设计过程中要考虑的问题，要合理的选定汽 缸的死点、转子与汽缸相对死点的位置，留有足够的相 对膨胀间隙，保证动静部分的间隙在合理的范围内，提 高汽轮机的整体工作效率。
汽轮机在运行中，在汽缸内不允许有任何积水，因此， 汽缸在设计时有足够的去湿装置，疏水留有足够的通流 面积，尽可能的避免无法疏水的洼窝结构 高、中压缸 高压缸为单流式，包括1个双向流冲动式调节级和9个冲 动式压力级高压汽缸采用双层缸结构，内缸和外缸之 间的夹层只接触高压排汽，可以使缸壁设计较薄，高压 排汽占据内外缸空间，从而使汽缸结构简化，汽缸设计 采用合理的结构和支撑方式，保证热态时热变形对称和 自由膨胀，降低扭曲变形高压内、外缸是由合金钢铸 件制成精确加工或手工研磨水平中分面达到严密接触 ，防止漏汽 内缸支撑在外缸内，允许零件根据温度变化自由膨胀和 收缩内缸下部由支撑垫块支撑，通过调整支撑垫块上 的调整垫片来确保内缸垂直对中的准确性该垫片表面 进行硬化，以减少内缸膨胀和收缩时的相对运动产生的 磨损 高压汽缸的外缸由延伸到轴承箱上的汽缸猫爪支撑压 力级采用具有比较高的效率和良好的空气动力效率的全 三维设计冲动式叶片 高压调节级后的腔体内，电端的设计压力要比调端的压 力略高可以强制汽流在腔室内流动，防止高温蒸汽在 转子和喷嘴室之间的腔室内停滞，同时冷却高温进汽部 分 中压汽缸为双流式、双层缸结构，结构和原理同高压缸 相同。
每个流向包括全三维设计的7个冲动式压力级 高压缸内缸的外壁上铸有挡汽环，以此为界将内外缸分 隔成高温和低温区域另外高压缸的排汽口与内外缸夹 层相通通过上述两项措施，既减小了高压内缸的内、 外壁温差，又减小了内缸内外壁之间的压差，使高压缸 的设计、布置更加合理紧凑 高中压缸内缸的下缸均通过其外缘的四个搭子座落在相 应的外下缸上，搭子下面设有调整垫片，可以调整内外 缸的同心度另外，内缸与外缸之间还设有纵向定位键 和纵向导向键，纵向定位键作为内缸的纵向相对膨胀死 点，纵向导向键帮助内缸在纵向正确膨胀 高、中压缸的外缸分别由前轴承座、中轴承座和＃3轴 承座支承高中压缸外缸均采用上猫爪支撑形式，上猫 爪与轴承座之间还有横销滑键，帮助汽缸在轴承座上横 向自由膨胀下猫爪的底部凸肩镶嵌在轴承座的凹槽内 ，凸肩纵向的两侧配有推力键，保证高、中压缸连同前 、中轴承座一起沿纵向自由膨胀，保证汽缸中心线与转 子中心线一致，同时也为汽缸的横向膨胀起导向作用 高中压缸均采用通孔螺栓连接方式，无法兰和螺栓加热 装置 高中压缸的通流部分 汽轮机的通流部分主要是由各个级的通流部分和进、排 汽部分组成，它包括调节阀、进汽室内的喷嘴、安装在 隔板上的静叶、紧固在转子上的动叶栅等部件组成，是 汽轮机完成能量转换的核心部件。
高中压缸一般都采用 支撑面和中分面重叠的上猫爪支撑结构在进行汽轮机 通流部分设计时，主要考虑问题有：最有利的循环参数 、合理的配汽机构、力求各缸乃至整机的效率最高，满 足强度和刚度的要求，结构合理、安全可靠另外，随 着机组容量的增大，蒸汽初参数的提高，汽轮机通流部 分固体颗粒侵蚀已成为不容忽视的问题，各个制造商在 进行通流部分设计时都力求使SPE降到最低的程度 本汽轮机轴系通流部分由48个结构级组成，其中高压部 分10级（包括调节级），中压部分为双流27级，两个 双流低压缸共226级高压缸级后抽出蒸汽作为＃1 高加的加热汽源，从高压缸排汽抽出一部分蒸汽作为＃ 2高加的汽源中压缸共有两级抽汽，分别供＃3高加和 除氧器为了减小汽轮机的漏汽损失，在高中压缸通流 部分内外缸的端部、转子和隔板、叶片护环和内缸之间 ，都设置了汽封装置 高中压缸的隔板 本机共用48级隔板，其中高压II+9，中压是27， 低压是46，全部为焊接隔板隔板是将汽轮机的 通流部分分割成若干级，用以固定汽缸内各级静 叶片和阻止级间的漏气隔板的主要部件由外环 、外围带、静叶栅、内围带、隔板体等部件组成 隔板一般做成沿水平面中分的两块，便于安装 拆卸。
为了使隔板工作时具有良好的经济性和可 靠性，隔板要有足够的强度和刚度，良好的汽密 性，合理的支撑和定位与转子同心，隔板上的喷 嘴具有良好的空气动力性能、足够的表面光洁度 和正确的出汽角 高中压缸隔板全部为焊接隔板，它由隔板外环、内外围带 、喷嘴和隔板体组成喷嘴由许许多多单个喷嘴焊接加工 而成，喷嘴组嵌装在具有叶型孔槽的内外围带上，并焊成 环形叶栅，然后再将它与隔板外环、隔板体焊成整体在 隔板外环上还带有高低齿式径向密封本汽轮机采用了径 向同心刚性隔板，中分面支撑方式，当温度升高时，从转 子中心向外膨胀，保持相对较小的径向间隙，具有较高的 经济性 所有隔板依靠左右两个支承梁用螺栓固定在汽缸下缸的隔 板槽内，下隔板底部有一中心销导向，保证隔板与转子的 中心一致上隔板用螺栓与下隔板固定隔板与隔板槽之 间有足够的空间，保证隔板向四周自由膨胀 高中压缸静叶片 汽轮机的静叶片是构成汽轮机级的主要部件，蒸汽在静 叶片组成的汽道内膨胀加速，将蒸汽的热能变化为动能 ，是汽轮机做功的主要部件，为保证叶片有较高的效率 ，一般情况下，高中压缸静叶片都是带整体的叶根和围 带的型钢加工而成大型汽轮机高压缸的进汽端一般设 立单独的喷嘴汽室，因而第一级喷嘴就不像其他级那样 装在隔板上，而是直接固定在喷嘴室上，采用这样的结 构主要考虑的因素是：将汽缸与最高参数的蒸汽相接触 的部分限制在最小的范围内，可以使汽轮机转子以及除 进汽室第一级喷组以外的缸体等静止件仅与降压后的蒸 汽相接触，降低汽缸的整体机械应力，有利于汽轮机的 安全，使得汽缸结构简单，缸体较薄，提高机组对工况 的适应性。
另外由于整体喷嘴汽室的结构降低了轴端漏 汽，可以简化轴端汽封的结构，提高了机组的整体效率 目前汽轮机普遍采用多个调节阀控制汽轮机的进汽量， 与之相应的第一级喷嘴也分成若干个喷嘴组，每组喷嘴 占据第一级进汽圆周的一个弧段本汽轮机正常运行时 采用喷嘴调节配汽方式，高压缸进汽由四个主汽调门控 制，调门与四根上下垂直布置的进汽管相连，进汽管直 接插入高压缸内缸的喷嘴室，在喷嘴室进口处采用密封 环密封喷嘴汽室的喷嘴共分四个弧段，由四个调节阀 控制喷嘴室为水平、中分面结构，下喷嘴室镶嵌在高 压下内缸中，通过四个搭子及喷嘴室外缘的凹槽与内缸 上的凸缘固定在内缸上上喷嘴室依靠螺栓与下喷嘴室 连接，在上喷嘴室的顶部和下喷嘴室的底部分别设有导 向键因此喷嘴室能在内缸中自由膨胀，但不会对内缸 膨胀造成影响高压喷嘴由四个喷嘴组成，沿圆周方向 整圈布置，焊接在喷嘴室中 这种组合装配喷嘴室的优点：喷嘴室与高压缸由于工作 温度、压力的不同，可以分别选用不同的优质耐热合金 钢，简化汽缸形状，有利于降低启动和运行时的热应力 ，提高机组适应负荷变化的能力 低压缸的工作特点 低压缸处于蒸汽从正压到负压的工作区域，排汽压力很 低，蒸汽比容增加很大，因而，往往采用双缸反向对称 布置的双分流结构，采用这种结构的主要优点有：能很 好的平衡轴向推力，避免叶片过长，减小离心力，避免 汽缸制造的过于庞大。
低压缸排汽的压力非常低，因此低压缸的缸体特别庞大 ，并与凝汽器直接连接低压缸的纵向温差变化大，是 整个机组中受温差变化最大的部分，为减小温差产热应 力改善机组的膨胀条件，大机组都采用双层缸结构，第 一层为安装通流部分组件的内缸，大都采用部件组合结 构，隔板装于隔板套上第二层为外缸，用以引导排汽 和支撑内缸各组件 低压缸进汽管布置方式：一般情况下低压缸的进汽由导 汽管自汽缸顶部垂直引入，穿过外缸进入内缸的环形空 间，均匀进入两个分流缸的通流部分做功，在低压缸的 下部抽出一部分蒸汽供四级加热器用汽低压缸的排汽 经排汽管进入相应的凝汽器，排汽管和凝汽器之间采用 挠性膨胀节，用于补偿设备和管件的膨胀 一般情况下，低压缸都设计成径向扩压型排汽缸，低压 缸这种设计的主要。