超臨界三缸雙抽汽輪機設計說明201245

1、 三缸雙抽汽輪機設計說明 Page 20 of 22350MW超臨界三缸雙抽汽輪機設計說明二一二年三月目 錄1. 概述11.1機組主要技術規(guī)范11.2結構概述22機組特點62.1高、中壓通流62.2工業(yè)抽汽調節(jié)閥113.熱力數(shù)據(jù)匯總144、強度數(shù)據(jù)匯總165.結論181. 概述CH02C系列是我公司為高參數(shù)雙抽項目新設計的汽輪機。該機型借鑒我公司的亞臨界雙抽汽輪機73E，四缸四排汽亞臨界汽輪機75#，消化吸收引進型超臨界，超超臨界機組的技術而來。 1.1機組主要技術規(guī)范汽輪機型式：超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸兩排汽、雙抽汽、濕冷凝汽式汽輪機主蒸汽流量：1018t/h，最大進汽量：1150t

2、/h.純凝工況額定功率：350MW主汽門進口蒸汽壓力：24.2MPa 主汽門進口蒸汽溫度：566再熱蒸汽流量：833.23t/h再熱蒸汽進口蒸汽溫度：566再熱蒸汽進口蒸汽壓力：4.026Mpa額定工業(yè)抽汽壓力：2.1Mpa（可調節(jié)，調節(jié)范圍：1.82.1MPa） 額定工業(yè)抽汽量：150t/h 最大工業(yè)抽汽量：225t/h采暖抽汽壓力：0.6MPa（可調節(jié)，調節(jié)范圍：0.2450.6MPa）額定采暖抽汽量：97t/h 最大采暖抽汽量：104t/h150最終給水溫度： 281.6 額定冷卻水溫度：20額定背壓：5.4kPa 額定轉速：3000 r/min考核工況熱耗： 7673.9kJ/kW.h

3、旋轉方向：從汽輪機向發(fā)電機方向看為順時針方向1.2結構概述新蒸汽從下部進入置于該機兩側兩個固定支承的高壓主汽調節(jié)聯(lián)合閥，由每側各兩個調節(jié)閥流出，經(jīng)過4根高壓導汽管進入高壓缸，進入高壓缸的蒸汽通過一個沖動式調節(jié)級和7個沖動式高壓級后，由外缸下部兩側排出進入再熱器。再熱后的蒸汽從機組兩側的兩個再熱主汽調節(jié)聯(lián)合閥，由每側各一個中壓調節(jié)閥流出，經(jīng)過兩根中壓導汽管由中部下半缸進入中壓缸，進入中壓缸的蒸汽經(jīng)過8級沖動式中壓級后，從中壓缸上部經(jīng)過1根ID1219聯(lián)通管進入低壓缸。低壓缸為雙分流結構，經(jīng)過正反向各6級反動級后，從兩個排汽口向下排入一個凝汽器。在采暖抽汽工況下，通過調節(jié)連通管上的蝶閥來調整中排區(qū)

4、域的壓力，采暖蒸汽從中壓缸下部2-1020*20的抽汽口抽走，另一小部分蒸汽進入低壓缸，排入冷凝器；在工業(yè)抽汽工況下，通過調節(jié)4個調節(jié)閥的開度，調整中壓3級后的的壓力，蒸汽從中壓缸下部1-630*15的抽汽口抽走，另一小部分蒸汽進入中排，低壓缸，排入冷凝器。高、中壓轉子均是是30Cr1Mo1V耐熱合金鋼整鍛結構。 低壓轉子為30Cr2Ni4MoV合金鋼整鍛結構。 高壓轉子與中壓轉子、中壓轉子與低壓轉子、低壓轉子與發(fā)電機轉子均剛性聯(lián)接。 轉子裝好葉片后，要進行高速動平衡。在每根轉子的中部和前后各有一個動平衡面，沿每個平衡面圓周分布螺孔，可以實現(xiàn)制造廠高速動平衡和電廠不揭缸動平衡。 高、中壓部分，

5、內(nèi)缸、隔板套、汽封體支撐在汽缸水平中分面處，由上部和下部的定位鍵導向，使汽缸保持與汽輪機軸線的正確位置，同時使汽缸可根據(jù)溫度的變化自由收縮和膨脹。高、中壓外缸通過下半缸上的水平貓爪支撐在軸承箱上。汽缸和軸承箱通過推拉桿組成膨脹系統(tǒng)。低壓采用CH02A低壓模塊。CH02A低壓模塊為我廠應用多年的，成熟的低壓模塊。附圖1 外形圖附圖2 縱剖面圖2機組特點2.1高、中壓通流附圖3 高壓通流圖附圖4 中壓通流圖2.1.1 高、中壓壓力級：高壓8級，中壓8級均為沖動式壓力級，采用高載荷，大焓降導葉片。導、動葉片全部采用新設計的氣動性能好的變截面彎扭型線，葉型適當加寬加厚。新型線優(yōu)化了氣動參數(shù)沿葉高的分布

6、，增加了葉型面積和葉片的剛性，降低了一次渦流和二次渦流，提高氣動效率，使之在滿足強度和振動要求時，在常用工況下綜合經(jīng)濟性更高。高、中壓部分的寬體隔板是專為沖動式葉片所設計，可保護隔板免受未過濾異物的損害。隔板和汽封圈在水平中分面處通過銷釘固定，可減少由于溫度變化而產(chǎn)生的變形和不對中，保持正確的徑向間隙。2.1.2高、中壓部分汽封系統(tǒng)：高壓前汽封為四段；高壓后汽封為三段；中壓前汽封為三段；中壓后汽封為二段。高壓1號抽汽后的蒸汽一股流向中壓前汽封體，這股氣流一部分通過汽封體漏向中壓進汽區(qū)，冷卻中壓第一級葉輪，精心設計的冷卻蒸汽系統(tǒng)可延長轉子的使用壽命；另一部分進入中壓汽缸與隔熱罩夾層用于冷卻中壓外

7、缸。2.1.3 軸承支撐系統(tǒng)：CH02C高、中、低壓轉子，每個轉子由2個支撐軸承支持，高壓軸承跨距4278mm，中壓軸承跨距5056mm。經(jīng)核算，高壓轉子臨界轉速，中壓轉子臨界轉速，滿足設計要求。2.1.4滑銷系統(tǒng)：低壓缸由與外缸下半一體的并向外伸出的連續(xù)撐腳或“裙邊”支托。撐腳坐在臺板上，臺板澆注在基礎中，撐腳與臺板間的位置靠四鍵來定位。鍵的位置如圖示。兩端有兩個預埋在基礎里的軸向定位鍵位于軸向中心線上，固定住汽缸的橫向位置，但允許做軸向自由膨脹。兩側兩個預埋在基礎里的橫向鍵分別置于橫向中心線上，固定住汽缸的軸向位置，但允許橫向自由膨脹。因此兩橫向定位鍵中心線與兩軸向定位鍵中心線交點也就是排

8、汽口中心處為低壓缸絕對死點，汽缸可以在基礎臺板的水平面內(nèi)沿任何方向作自由膨脹。 高、中壓外缸各由四只“貓爪”支托的，這四只“貓爪”與下半汽缸一起整體鑄出，位于下半水平法蘭的上部，因而使支承面與水平中分面齊平?！柏堊Α贝钤谖挥谳S承箱兩側的鍵上，并可以在其上自由滑動。在前后端，外缸與相鄰軸承箱之間都用定中心梁連接，它們與汽缸及相鄰軸承間由螺栓及定位銷固定。這些定中心梁保證了汽缸相對于軸承座正確的軸向與橫向位置。與低壓缸一體的排汽端軸承座牢牢地固定了高中壓外缸相對于低壓缸的軸向位置，軸承箱與臺板之間各軸向鍵（位于軸向中心線上），可在其臺板上沿軸向自由滑動，但是它的橫向移動卻受到一軸向鍵的限制，軸承側

9、面的壓板限制了軸承座產(chǎn)生任何傾斜或抬高的傾向，這些壓板與軸承座凸肩間留有適當?shù)拈g隙，臺板允許軸向滑動，每個“貓爪”與軸承座之間都用雙頭螺栓連接，以防止汽缸與軸承座之間產(chǎn)生脫空。螺母與“貓爪”之間留有適當?shù)拈g隙，當溫度變化時，汽缸“貓爪”能自由脹縮。 高壓轉子與中壓轉子、中壓轉子與低壓轉子、低壓轉子與發(fā)電機轉子、電機轉子與勵磁機轉子都是采用法蘭式剛性聯(lián)軸器連接，形成了軸系。軸系軸向位置是靠機組高、中壓轉子間的推力盤來定位的，推力盤包圍在推力軸承中，由此構成了機組動靜之間的死點。當機組靜子部件在膨脹與收縮時，推力軸承所在的軸承箱也相應地軸向移動，因而推力軸承或者說軸系的定位點也隨之移動。因此，稱機

10、組動靜之間的死點為機組的“相對死點”。2.1.5推力：推力軸承設置在高中壓間軸承箱中。高壓通流反向布置，中壓通流正向布置，低壓通流為雙分流結構；高壓部分在高壓動葉片中間體上開平衡孔，中壓部分在葉輪上開平衡孔，用來平衡葉輪前后壓差。這樣，保證了機組在正常運行時保持不大的正推力，最大為16噸；在甩負荷、高壓缸單獨運行時也可保證機組推力不超過推力軸承許用范圍。2.1.6現(xiàn)場動平衡：CH02C高、中壓轉子端部均設有現(xiàn)場動平衡孔，通過高、中壓前、后汽封體上的連接孔安裝。2.2工業(yè)抽汽調節(jié)閥工業(yè)抽汽調節(jié)閥結構同73F型式，是經(jīng)過審查認可的。為適應工業(yè)抽汽壓力的提高（最高2.1Mpa），采用低壓抽汽閥代替以

11、往的回轉隔板。 汽流通過汽缸上橫向布置的4個開口進入調節(jié)腔室（4X390的口徑），調節(jié)閥打開后，汽流通過調節(jié)閥進入中壓2號隔板套的蒸汽室內(nèi)。 為了降低4個閥的互相影響，將每個閥門腔室設計成獨立腔室結構。 4個調節(jié)閥橫向布置，每個調節(jié)閥配置1個油動機，4個調節(jié)閥均可以獨立控制。油動機結構保證在失油事故工況下，調節(jié)閥能全開，不影響機組安全性。2.3.高、中壓汽缸 高壓采用大內(nèi)缸結構，所有高壓隔板均安裝在高壓內(nèi)缸上。 高壓外缸、高壓內(nèi)缸形成雙層缸結構，從而使每個汽缸承受的壓差和內(nèi)壓應力較小，內(nèi)外缸壁的厚度都可以設計得比較薄。在中壓外缸與中壓隔熱罩的夾層中有來自高壓1號抽汽口的冷卻蒸汽冷卻中壓外缸內(nèi)壁

12、，精心設計的冷卻蒸汽系統(tǒng)可延長汽缸的使用壽命。 外缸和內(nèi)缸水平中分面螺栓靠近缸壁中心線，汽缸內(nèi)側法蘭處局部加厚，使法蘭汽缸，啟機時熱膨脹均勻；上下半缸結構基本對稱，重量接近，熱容量差別小，因而對熱負荷變化的適應性增強；采用高窄法蘭結構，螺栓較長，螺紋外徑采用3/1000倒錐形，運行時應力分布均勻，不咬扣。 內(nèi)缸由外缸的水平中分面支承，底部由定位鍵導向，以保證內(nèi)缸在外缸內(nèi)橫向定位并可使內(nèi)缸隨溫度的變化在外缸內(nèi)自由地膨脹和收縮，內(nèi)缸的定位靠內(nèi)缸凸臺與外缸凹槽的配合來實現(xiàn)。外缸下半有4個貓爪，支承在前軸承箱兩側及中軸承箱兩側，支承面與水平中分面相平，受熱時汽缸中心保持不變。 高壓汽輪機的噴嘴室由合金

13、鋼鑄成，并通過水平中分面形成了上下兩半。它采用中心線定位，支撐在內(nèi)缸中分面處。噴嘴室的軸向位置由上下半的凹槽與內(nèi)缸上下半的凸臺配合定位。上下兩半內(nèi)缸上均有滑鍵，決定噴嘴室的橫向位置。這種結構可以保證噴嘴室根據(jù)主蒸汽溫度變化沿汽輪機軸向正確的位置收縮或膨脹。 主蒸汽進汽管與噴嘴室之間通過大小密封環(huán)交替組裝滑動連接，這樣可把溫度引起的變形降到最低限度。外缸上半及內(nèi)缸下半可采用頂起螺釘抬高，直到進汽管與噴嘴室完全脫離，然后按常規(guī)方法用吊車吊起。在拆卸外缸上半或內(nèi)缸下半時，盡量保持進汽密封處蒸汽室的形狀，當汽缸放下時與密封環(huán)同心。 汽輪機中壓1號隔板套中壓2號隔板套、中壓3號隔板套支撐在外缸的水平中分

14、面上，并由外缸下半的定位鍵導向。 高、中壓外缸、高壓內(nèi)缸、中壓1號隔板套中壓2號隔板套、中壓3號隔板套水平中分面部分合金鋼螺栓需要熱緊，以使其有足夠的預應力，保證機組在一個大修期間法蘭密封不漏汽。本機組使用螺栓電加熱器，給螺栓加熱，使其伸長量達到要求的數(shù)值中壓2號隔板套設計成帶蒸汽室結構，通過低壓抽汽調節(jié)閥控制進入蒸汽室的汽流，調節(jié)中壓第2級后的蒸汽壓力，用于工業(yè)抽汽。203.熱力數(shù)據(jù)匯總對應THA工況對應VWO工況流量出口壓力出口溫度本級功率等熵焓降級效率速比流量出口壓力出口溫度KGP2T2NJHSATAU/C0GP2T2t/hMpakwkJ/kg/t/hMpaI999.0117.45865

15、19.210790.261.70.71128.9619.89375392999.0114.4701489.712732.158.30.78710.45941128.9616.4758508.83999.0112.0112460.612961.355.880.8360.46221128.9613.66214794999.019.9168431.713079.555.510.84920.46131128.9611.2633449.25999.018.142640313195.555.080.86350.46621128.969.2285419.56999.016.6117373.813561.55

16、6.020.87250.46561128.967.4687389.27917.115.4076346.81173152.030.88520.48581033.326.0894361.28917.114.4243320.911403.7500.89550.50081033.324.9593334.29828.983.135531.615988.780.080.86720.5025930.543.5107531.410843.982.5088496.416803.178.90.90850.512945.542.8079496.411843.981.9883460.91688378.690.9153

17、0.5194945.542.2234460.812797.931.5607425.115938.878.140.92040.527891.981.7451425.213797.931.210538915998.277.940.92620.5378891.981.3533389.214797.930.926352.416071.977.870.93140.5503891.981.0349352.815746.710.7049316.91454874.90.93650.5736834.680.7874317.316746.710.5315281.814259.373.110.94050.60178

18、34.680.5932282.317351.240.346237.516665.898.450.86770.6582391.890.3863238.318351.240.2116186.519166.3107.50.91380.6405391.890.236187.619330.220.1306140.316173.194.680.93120.7001367.870.1459141.720330.220.067388.919488.7114.890.92480.666367.870.075191.821314.020.022662.725687.8168.330.87490.6132349.3

19、60.02516522305.40.005434.326864.1193.930.81660.6954338.40.005434.3汽封參數(shù)段數(shù)汽封直徑齒數(shù)汽封漏氣走向cm/高壓前172.8 40272.8 32至高排361.0 16至四抽461.0 14至汽封壓力調節(jié)站561.0 8至汽封冷卻器高壓后174.0 24274.0 14至四抽361.0 8至汽封壓力調節(jié)站461.0 8至汽封冷卻器中壓前174.0 24274.0 14至四抽356.0 8至汽封壓力調節(jié)站456.0 8至汽封冷卻器中壓后174.0 10256.0 6來自汽封壓力調節(jié)站356.0 6至汽封冷卻器4、強度數(shù)據(jù)匯總高中壓

20、導葉片、板體應力級數(shù)導葉板體溫度（）應力值（MPa）撓度值（mm）應力值（MPa）撓度值（mm）229.30.2860.10.4531.4327.90.83117.11.19511.8444.71.10134.41.57482.7546.51.19133.31.70453.7649.51.01112.31.44424.8744.91.13112.01.61395.6860.41.10102.01.57367.8925.10.6862.80.965491054.91.4087.92.00530.51157.60.8659.31.23494.71255.61.2470.61.77457.21358.81.3067.81.85419.01467.61.4367.82.02377.41585.52.2461.22.20329.01691.62.3388.83.29291.8高中壓轉子葉輪應力計算項目單位調節(jié)級高壓第2級高壓第3級高壓第4級高壓第5級工作溫度532.1511.8482.7453.7424.8局部最大應力計算MPa93.956.455.555.55