刘毅张向阳江苏阚山发电有限公司，徐州221011Introductionon600MWultra-supercriticalunitofKanshanpowerplantLiuYi,ZhangXiangyangJiangsuKanshanPowerCo.Ltd.,XuZou摘要：详细介绍了600MW超超临界汽轮机的主要结构、应用情况，以及采取的预防固体颗粒腐蚀和蒸汽激振力的措施关键词：超超临界汽轮机结构Abstract:Themainstructureandapplicationof600MWultra-supercriticalturbineisillustratedindetail,aswellasthemeasurestakentopreventsolidparticleerosionandsteam-excitedvibration.Keywords:ultra-supercritical,steamturbine,structure概述阚山电厂汽轮机为中国首批国产60万千瓦超超临界汽轮机组，是由哈尔滨汽轮机厂有限责任公司与日本三菱联合设计制造见图1图1汽轮机外形图该汽轮机为单轴、二缸二排汽、一次中间再热、凝汽式汽轮机。
高中压汽轮机采用合缸结构，低压汽轮机采用一个双流的48英寸末级叶片的低压缸这种结构降低了汽轮机总长度，紧缩了电厂的布局，我公司2台机组汽机房总长度仅为151.5米机组的通流及排汽部分采用三维优化设计，具有高的运行效率汽轮机总内效率为90.5%机组设计有两个主汽调节联合阀，分别布置在机组的两侧阀门通过挠性导气管与高中压缸连接，这种结构使高温部件与高中压缸隔离，大大的降低了汽缸内的温度梯度，可有效防止启动过程中缸体产生裂纹主汽阀、调节阀为联合阀结构，每个阀门由一个水平布置的主汽阀和两个垂直布置的调节阀组成这种布置减小了所需的整体空间，将所有的运行部件布置在汽轮机运行层以上，便于维修进入喷嘴室的蒸汽流过冲动式调节级，做功后温度明显下降，然后流过反动式高压压力级，做功后通过外缸下半上的排汽口排入再热器再热后的蒸汽通过布置在汽缸前端两侧的两个再热主汽阀和四个中压调节阀返回中压部分，中压调节阀通过挠性导汽管与中压缸连接，因此降低了各部分的热应力蒸汽流过反动式中压压力级，做功后通过高中压外缸上半的出口离开中压缸出口通过连通管与低压缸连接高压缸与中压缸的推力是单独平衡的，因此中压调节阀或再热主汽阀的动作对推力轴承负荷的影响很小。
低压缸采用双分流结构，蒸汽进入低压缸中部，同过反动式低压压力级做功后流向排汽端，向下进入凝汽器低压缸的高效叶片设计、扩散式通流设计及可最大限度回收热量的排汽涡壳设计可明显提高缸效率，降低热耗该汽轮机主要规范如下：1 额定功率（在发电机端）：MW600汽轮机型式：超超临界、一次中间再热、单轴、二缸二排汽、凝汽式7 参数主汽门前额定压力：MPa（a）25主汽门前额定温度：弋600再热主汽阀前额定温度：C600回热加热级数：8设计背压：kPa（a）5.16给水温度（TRL工况）：°C289工作转速r/min3000旋转方向（从汽机向发电机看）顺时针机组THA工况的保证热耗率为：7424kJ/kW.h从汽轮机向发电机看，润滑油管路为右侧布置，汽封管路为左侧布置8 给水泵为每台机组配置2台50％容量的汽动给水泵和一台30%容量的启动及备用电动给水泵1 使用业绩该种参数的机组已经在日本广野#5机投运，运行效果良好汽轮机主要结构3.1叶片汽轮机通流包括一个反向布置的带有部分进汽的冲动式调节级，10级反向布置的反动式高压压力级，7级正向布置的反动式中压压力级，2X5双分流的低压压力级冲动式调节级在宽阔的负荷变化范围内有较高的运行效率，机组有较好的负荷适应性。
调节级动叶采用三只为一组的三胞胎叶片，强度好，在高温、高压下运行可靠中间级采用高效率的全三维设计的反动式叶片，通过控制设计参数（反动度，流量和流动角度）来使损失最小化反动式叶片通道，蒸汽流动速度相对较慢，摩擦损失较低，具有较好的空气动力效率图4冷却蒸汽示意图高中压转子和低压转子之间通过整体的联轴器法兰刚性联接转子通过前轴承箱中的推力轴承定位3.3汽缸汽缸的结构类型和支撑方式，保证在热态膨胀自如，且变形对称，从而使扭曲变形降到最小最优的排汽涡壳设计，压力损失最小高中压外缸是由合金钢铸件制成，在水平中分面分为两半形成上下两半内缸同样是合金钢铸件，在水平中分面分为两半形成上下半内缸支撑在外缸水平中分面上，通过定位销在顶部和底部导向，以保持中心线的准确位置，并在同时允许零件根据温度变化自由膨胀和收缩平衡环支撑在内缸水平中分面上，通过定位销在顶部和底部导向，以保持中心线的准确位置与内缸支撑在外缸中的方式相同，中压隔板套以相同的方式支撑在外缸中低压缸是由与外缸下半一体的并向外伸出的撑角支托撑角坐在台板上，台板浇筑在基础中，低压缸的位置靠键来定位两端有两个预埋在基础里的轴向定位键位于轴向中心线上，牢牢地固定住汽缸的横向位置，但允许做轴向自由膨胀。
因此两横向定位键中心线与两轴向定位键中心线交点为低压缸独立绝对死点，低压缸可以以死点为中心在基础台板上自由膨胀高中压外缸是由四只猫爪支托的，这四只猫爪与下半汽缸一起整体铸出，位于下半水平法兰的上部，因而使支承面与水平中分面齐平在电端“猫爪”搭在位于轴承箱两侧的键上，并可以在其上自由滑动轴承箱是落地的在调端“猫爪”以同样方式搭在前轴承箱下半两侧的支撑键上，并可以同样方式自由滑动在前后端，高中压外缸与相邻轴承箱之间都用“H型定中心梁连接，它们与汽缸及相邻轴承箱间有螺栓及定位销固定这些定中心梁保证了汽缸相对于轴承箱正确的垂直向与横向位置前轴承箱与台板之间轴向键可在其台板上沿轴向自由滑动，但是它的横向移动却受到轴向键的限制，轴承侧面的压板限制了轴承座产生任何倾斜或抬高的倾向，这些压板与轴承座凸肩留有适当的间隙，允许轴向滑动，每个“猫爪”与轴承座之间都用双头螺栓连接，以防止汽缸与轴承座之间产生脱空螺母与“猫爪”之间留有适当的间隙，当温度变化时，汽缸猫爪能自由“胀缩”中轴承箱同样采用预埋在基础中轴向键与横向键形成绝对死点中轴承箱可以以死点为中心在基础台板上自由膨胀高中压缸、前轴承箱通过定中心梁推动从中轴承箱死点向调端膨胀。
后轴承箱同样采用预埋在基础中轴向键与横向键形成绝对死点后轴承箱可以以死点为中心在基础台板上自由膨涨汽轮机的每个轴承箱均直接安装在基础上，因此转子系统直接由基础支撑，增加了转子系统的稳定性低压缸上下半是装焊结构的，在水平中分面分开低压缸采用双层缸结构，由内缸和外缸组成内缸支撑在基础上，可保证运行时的高度可靠性安装在汽轮机排汽缸上半部的大气释放膜可保护低压缸汽轮机每根转子均有两个径向轴承支撑，整个轴系有一个推力轴承它们均是强迫润滑型的高中压转子的径向轴承，采用无扭转4瓦可倾瓦支撑轴承，增加抵抗由于调节级负荷变化引起的蒸汽力的能力，提高轴系稳定性低压缸采用2瓦可倾瓦轴承，具有良好的对中性能推力轴承是自位式京式伯理型轴承利用平衡桥的摇摆运动，使所有巴氏合金表面载荷中心处在相同的平面内，使每一个瓦块受力均匀高中压转子上的推力盘，把转子推力传到瓦块上机组的高中压缸反向流动、低压缸双分流结构，故蒸汽产生的推力在每个缸上保持平衡，因此阀门的开度对推力轴承载荷影响很小通过调整轴承键与壳体之间的调整垫片可保证轴承的位置轴承与轴承箱下半之间装有制动销，防止轴承相对轴承箱转动润滑油的强制供给通过轴承箱、键、轴承壳体中的通道保证。
2 防固粒腐蚀措施对于高压汽轮机，采用了冲动式调节级，在冲动式喷嘴中蒸汽流速比动叶高得多，所以仅在喷嘴上采用涂层对于IP透平，采用了反动式叶片，蒸汽流速相对高压第一级喷嘴速度较慢，因此中压第一级不进行涂层在高压汽轮机第一级喷嘴采用扩散渗透法利用雾化硼来涂层以防止杂质造成的腐蚀，扩散涂层厚度最小50um，涂层硬度最小950HV实践证明采用渗硼的方法强化喷嘴表面，腐蚀程度下降到原来的20%3 预防蒸汽激振力的措施在大功率汽轮机中，高中压缸经常发生低频振动低频振动是高压转子的非同步振动根据三菱公司的研究，振动是由几类原因造成的，即：1、蒸汽涡动2、由调节级气流扰动造成的强迫振动3、由转子和汽缸间摩擦造成的强迫振动蒸汽涡动是高负荷运行时HP/IP转子系统中一阶振动模式的自激振动蒸汽涡动的机理相对较复杂，但研究表明下列情况结合会发生这种涡动1．根据阀门开启顺序，如果调节级喷嘴向转子施加向上的力，转子系统将处于不稳定状态2．HP/IP转子系统的刚性与可靠机组相比相对较低3．转子系统抵抗迷宫汽封激振力的阻尼相对较低为了防止蒸汽激振，本汽轮机采用了下列设计特点：1、阀门开启顺序保证任何运行条件下在HP/IP转子上都会产生适当的向下的力。
2、单跨的刚性临界速度（一阶模式频率）应在2000rpm以上3、高中压缸采用可倾瓦轴承以便给转子系统提供足够的阻尼4、为防止调节级的汽流扰动造成的强迫振动，将高压缸中调级出力限制在20%左右这不仅降低调节级激振力水平而且减少了蒸汽涡动5、为防止由于转子和汽缸间的摩擦造成的强迫振动，根据大量的1000MW超超临界机组运行经验确定转子与汽缸间的适当的间隙与我公司机组相同设计的超超临界600MW机组已经在日本广野电厂投运，且运行效果良好。