華能玉環(huán)電廠1000MW汽輪機培訓(xùn)講義

1、上海交通大學(xué)熱能工程研究所華能玉環(huán)電廠華能玉環(huán)電廠1000MW汽輪機設(shè)備及系統(tǒng)汽輪機設(shè)備及系統(tǒng)培訓(xùn)講義培訓(xùn)講義上海交通大學(xué) 熱能工程研究所2006.1上海交通大學(xué)熱能工程研究所第一講華能玉環(huán)電廠第一講華能玉環(huán)電廠1000MW汽輪機汽輪機 整體設(shè)計特點與本體布置整體設(shè)計特點與本體布置 汽輪機概述 1000MW汽輪機整體設(shè)計特點 1000MW汽輪機本體結(jié)構(gòu)與布置上海交通大學(xué)熱能工程研究所第一節(jié)第一節(jié) 汽輪機概述汽輪機概述 汽輪機是以水蒸汽為工質(zhì)的旋轉(zhuǎn)式熱能動力機械，它接受鍋爐送來的蒸汽，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為機械能，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。它具有單機功率大、效率高、運行平穩(wěn)、單位功率制造成本低和使用壽命長等優(yōu)

2、點。 汽輪機設(shè)備是火力發(fā)電廠的三大主要設(shè)備之一，汽輪機設(shè)備及系統(tǒng)包括汽輪機本體、調(diào)節(jié)保安及供油系統(tǒng)、輔助設(shè)備及熱力系統(tǒng)等。 汽輪機本體是由汽輪機的轉(zhuǎn)動部分（轉(zhuǎn)子）和固定部分（靜子）組成；調(diào)節(jié)保安及供油系統(tǒng)主要包括調(diào)速汽閥、調(diào)速器、調(diào)速傳動機構(gòu)、主油泵、油箱、安全保護裝置等；輔助設(shè)備主要包括凝汽器、抽氣器（或水環(huán)真空泵）、高低壓加熱器、除氧器、給水泵、凝結(jié)水泵、凝升泵、循環(huán)水泵等；熱力系統(tǒng)主要指主蒸汽系統(tǒng)、再熱蒸汽系統(tǒng)、凝汽系統(tǒng)、給水加熱系統(tǒng)、給水除氧系統(tǒng)等。上海交通大學(xué)熱能工程研究所汽輪機的分類 按工作原理分類 （1）沖動式汽輪機：主要由沖動級組成，在級中蒸汽基本上在噴嘴柵（或靜葉柵）中膨脹，

3、在動葉柵中只有少量膨脹。 （2）反動式汽輪機：主要是由反動級組成，蒸汽在汽輪機的靜葉柵和動葉柵中都有相當(dāng)程度的膨脹。 按熱力特征分類 凝汽式汽輪機 、背壓式汽輪機 、抽汽背壓式汽輪機 、中間再熱式汽輪機 按主蒸汽參數(shù)分類 （1）低壓汽輪機：主蒸汽壓力小于1.5MPa。 （2）中壓汽輪機：主蒸汽壓力為24MPa。 (3) 高壓汽輪機：主蒸汽壓力為610MPa。 （4）超高壓汽輪機：主蒸汽壓力為1214MPa。 （5）亞臨界壓力汽輪機：主蒸汽壓力為1618MPa。 （6）超臨界壓力汽輪機：主蒸汽壓力為22.15MPa。 （7）超超臨界壓力汽輪機：主蒸汽壓力大于32MPa。 上海交通大學(xué)熱能工程研究

4、所超超超臨界汽輪機超超超臨界汽輪機超臨界汽輪機(supercritical steam turbine)有明確的物理意義。由水蒸汽性質(zhì)圖表知道，水的臨界點參數(shù)為臨界壓力pc=22.129MPa，臨界溫度tc=374.15oC，臨界焓hc=2095.2kJ/kg，臨界熵sc=4.4237kJ/(kgK)，臨界比容vc=0.003147m3/ kg。當(dāng)水的壓力ppc，水在定壓下加熱逐漸變?yōu)檫^熱蒸汽，無汽化過程，無相變點。工程上，把主蒸汽壓力p0pc的汽輪機稱為超臨界汽輪機。 900MW機組T-S圖 上海交通大學(xué)熱能工程研究所超超臨界定義：超超臨界定義： 日本的定義為壓力大于24.2MPa,或溫度達

5、到593；丹麥定義為壓力大于27.5MPa；西門子公司的觀點是應(yīng)從材料的等級來區(qū)分超臨界和超超臨界機組等等。我國電力百科全書則將超超臨界定義為：蒸汽參數(shù)高于27MPa。綜合以上觀點，一般將超超臨界機組設(shè)定在蒸汽壓力大于25MPa，蒸汽溫度高于580的范圍。 上海交通大學(xué)熱能工程研究所目前超超臨界汽輪機容量和參數(shù)情況目前超超臨界汽輪機容量和參數(shù)情況 進汽溫度進汽溫度- 日本：主汽均達到600，再熱最高610 - 西門子：ISOGO 600 / 610 - 不論功率大小，所有機組均采用580-600 進汽壓力進汽壓力- 日本：除89年東芝2X700MW外（31MPa），其余90年以來均25MPa；

6、- 歐洲：1997/1998丹麥兩臺29MPa，兩次再熱415MW機組，西門子也有較高業(yè)績- 但目前大功率機組的進汽壓力均不超過26.5MPa; 機組容量- 雙軸三菱 1050MW 2001年投運- 單軸東芝 （60Hz）1000MW 2002年投運 西門子 1025MW最大，多臺900MW 98年后上海交通大學(xué)熱能工程研究所國際上對大容量汽輪發(fā)電機組功率等術(shù)語國際上對大容量汽輪發(fā)電機組功率等術(shù)語的一般定義的一般定義 額定功率（銘牌功率，銘牌出力TRL）：指汽輪機在額定主蒸汽和再熱蒸汽參數(shù)工況下，排汽壓力為11.8kPa(a)、補水率為3%，能在發(fā)電機接線端輸出供方所保證的功率。汽輪機的進汽量

7、屬供方的保證值，它與所保證的額定工況相對應(yīng)。 機組的保證最大連續(xù)工況（T-MCR):指汽輪機在通過銘牌功率所保證的進汽量、額定主蒸汽和再熱蒸汽參數(shù)工況下，排汽壓力為4.9kPa(a)、補水率為0%，機組能保證達到的功率。 汽輪機的設(shè)計流量（計算最大進汽量）:在所保證的進汽量基礎(chǔ)上增加一定的裕量,即(1.03-1.05)x保證進汽量,且調(diào)節(jié)閥全開。 調(diào)節(jié)汽閥全開（VWO）時計算功率：機組在調(diào)節(jié)汽閥全開時，通過計算最大進汽量和額定的主蒸汽、再熱蒸汽參數(shù)工況下，并在額定排汽壓力為4.9kPa(a)、補水率為0%條件下計算所能達到的功率。上海交通大學(xué)熱能工程研究所機、爐、電容量匹配機、爐、電容量匹配

8、發(fā)電機容量：一般發(fā)電機的功率應(yīng)與VWO工況的功率相匹配，即等于VWO工況功率功率因數(shù)(MVA) 鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(B-MCR)：應(yīng)與汽輪機的設(shè)計流量（即計算最大進汽量）相匹配，不必再加裕量。若汽輪機按VWO工況計算最大功率， B-MCR蒸發(fā)量等于汽輪機VWO工況的最大進汽量；若采用美國設(shè)計的機組，則B-MCR蒸發(fā)量可等于汽輪機VWO工況OP工況的最大進汽量。上海交通大學(xué)熱能工程研究所SEC與與SIEMENS的的 技術(shù)優(yōu)勢技術(shù)優(yōu)勢（2）德國能源及環(huán)保政策的促進）德國能源及環(huán)保政策的促進 關(guān)閉核電、停辦效率小于關(guān)閉核電、停辦效率小于35%的電廠的電廠 發(fā)展高效清潔燃褐煤發(fā)電技術(shù)發(fā)展高效清潔燃褐煤

9、發(fā)電技術(shù)（3）采取一切可能的先進技術(shù)提高經(jīng)濟性）采取一切可能的先進技術(shù)提高經(jīng)濟性-比比1976年年600MW提高提高7.7% 超超臨界參數(shù)超超臨界參數(shù)(熱效率提高熱效率提高1.3%) 提高汽輪機內(nèi)效率提高汽輪機內(nèi)效率全部采用全部采用3D馬刀型葉片級馬刀型葉片級(熱效率提高熱效率提高1.7%) 大幅降低背壓促進特大長葉片發(fā)展大幅降低背壓促進特大長葉片發(fā)展(熱效率提高熱效率提高1.4%)(1) 其他國際知名公司機型業(yè)績其他國際知名公司機型業(yè)績 SIEMENS在近十年在近十年50HZ、單軸、單軸、900MW功率機型業(yè)績世界領(lǐng)先功率機型業(yè)績世界領(lǐng)先（8臺中的臺中的6臺）臺） （4）進行歐盟超超臨界參數(shù)

10、）進行歐盟超超臨界參數(shù)37.5MPa/700C/720 C /720 C計劃計劃,熱熱效率再提高效率再提高7%.上海交通大學(xué)熱能工程研究所SIEMENS單軸、單軸、50HZ、900MW等級的業(yè)績優(yōu)勢等級的業(yè)績優(yōu)勢Power PlantCommercialOperationCountrySpeedHzOutputMWMain SteamPressurebarMain SteamTemperatureCReheatTemperatureCEMDEN 4 1972Germany50420236540540OI 3 1973Japan50350246538538PLEM MAASBRACHT A 19

11、77Netherlands50630245535535PLEASANTS 1 1978USA60618242538538MAINZ-WIESBADEN II 1976Germany50270246540540PLEASANTS 2 1980USA60618242538538PLEM MAASBRACHT B 1978Netherlands50630245535535DUERNROHR 1985Austria50405250535535STEAG KW HERNE 4 1989Germany50500245530540FYNSVAERKET BLOCK 7 1991Denmark50410240

12、538538SCHWARZE PUMPE 1 1997Germany50874264542560SCHWARZE PUMPE 2 1997Germany50874264542560ALTBACH HKW 2 1997Germany50395263540565BOXBERG BLOCK Q 1999Germany50910260540580ISOGO2002Japan50600251600610NIEDERAUSSEM BLOCK K2002Germany501025265576599WAIGAOQIAO 12003China50980250538566WAIGAOQIAO 22004China

13、50980250538566 臺數(shù)最多臺數(shù)最多(世界世界8臺中的臺中的6臺）臺） 全為全為50HZ 全為單軸全為單軸,最大最大1025MW 壓力高于壓力高于25MPa 上海交通大學(xué)熱能工程研究所SIEMENS的的 技術(shù)優(yōu)勢技術(shù)優(yōu)勢- 成熟的單軸、成熟的單軸、HMN組合機型組合機型H- 高壓單流缸M- 中壓雙流缸N- 低壓雙流缸 功率范圍：300MW至1100MW 壓力 30MPa，溫度 600C/620 C上海交通大學(xué)熱能工程研究所SIEMENS “HMN”組合機型業(yè)績之一組合機型業(yè)績之一1997年投運，單軸、年投運，單軸、四缸四排汽、四缸四排汽、25.3/544/560 背壓背壓 5kPa

14、hp(實測）實測）=91.99%ip (實測）實測） =93.73%上海交通大學(xué)熱能工程研究所SIEMENS ”HMN”組合機型業(yè)績之二組合機型業(yè)績之二1999年投運，單軸、年投運，單軸、五缸六排汽、五缸六排汽、25.8/541/580 背壓背壓 2.91/3.68 kPa hp=94.2%ip =96.1%上海交通大學(xué)熱能工程研究所SIEMENS “HMN”組合機型業(yè)績之三組合機型業(yè)績之三2002年投運，年投運，單軸、五缸六單軸、五缸六排汽、排汽、26.5/576/600 背壓背壓2.91/3.68 kPa上海交通大學(xué)熱能工程研究所SIEMENS “HMN”組合機型業(yè)績之四組合機型業(yè)績之四2

15、002年投運，年投運，單軸、三缸單軸、三缸兩排汽、兩排汽、25.1/600/610 背壓背壓5.07 kPa上海交通大學(xué)熱能工程研究所SIEMENS的的“HMN”組合機型業(yè)績之五組合機型業(yè)績之五上海交通大學(xué)熱能工程研究所第二節(jié)第二節(jié)華能玉環(huán)1000MW超超臨界汽輪機本體性能 華能玉環(huán)電廠是國內(nèi)第一座超超臨界百萬千瓦燃煤發(fā)電廠，該項目是為配合國家“863計劃”，作為引進超超臨界機組技術(shù)、逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化的依托工程。規(guī)劃容量為4臺1000MW超超臨界汽輪發(fā)電機組，一期工程安裝2臺1000MW超超臨界汽輪發(fā)電機組，并留用再擴建余地。目前工程尚處在建設(shè)階段，計劃于2007年投產(chǎn)發(fā)電。主要設(shè)備采取項目合作

16、、聯(lián)合制造模式。汽輪機引進德國西門子技術(shù)，由上海電氣(集團)總公司下屬上海汽輪機有限公司成套供貨。 上海交通大學(xué)熱能工程研究所 銘牌工況（TRL） ：汽輪發(fā)電機組能在下列條件下在保證壽命期內(nèi)任何時間都能安全連續(xù)運行，發(fā)電機輸出銘牌功率950MW（當(dāng)采用靜態(tài)勵磁、電動主油泵時，扣除各項所消耗的功率），此工況下的進汽量稱為銘牌進汽量。(1) 額定主蒸汽參數(shù)、再熱蒸汽參數(shù)及所規(guī)定的汽水品質(zhì)；(2) 汽輪機低壓缸排汽平均背壓為11.8kPa(a)；(3) 補給水量為3；(4) 最終給水溫度為294.9；(5) 全部回?zé)嵯到y(tǒng)正常運行，但不帶廠用輔助蒸汽；(6) 汽動給水泵滿足額定給水參數(shù)；(7) 在額定

17、電壓、額定頻率、額定功率因數(shù)0.9(滯后)、額定氫壓、發(fā)電機冷卻器冷卻水溫為38時，發(fā)電機效率為99.0%。 上海交通大學(xué)熱能工程研究所 最大連續(xù)輸出功率(TMCR) ：汽輪機進汽量等于銘牌工況（TRL）進汽量，在下列條件下安全連續(xù)運行，此工況下發(fā)電機輸出的功率（當(dāng)采用靜態(tài)勵磁、電動主油泵時，扣除各項所消耗的功率），此功率為1016.023MW。 (1) 額定主蒸汽再熱蒸汽參數(shù)及所規(guī)定的汽水品質(zhì)；(2) 汽輪機低壓缸排汽平均背壓為4.9kPa(a)；(3) 補給水量為0；(4) 所規(guī)定的給水溫度；(5) 全部回?zé)嵯到y(tǒng)正常運行，但不帶廠用輔助蒸汽；(6) 汽動給水泵滿足規(guī)定給水參數(shù)；(7) 在額

18、定電壓、額定頻率、額定功率因數(shù)0.9(滯后)、額定氫壓、發(fā)電機冷卻器冷卻水溫為25時，發(fā)電機效率為99.06%。 上海交通大學(xué)熱能工程研究所 調(diào)節(jié)門全開（VWO）工況 ：汽輪發(fā)電機組能在調(diào)節(jié)閥全開，其它條件同TMCR時，汽輪機的進汽量不小于105的銘牌工況（TRL）進汽量 。 機組的熱耗率驗收（THA）工況：當(dāng)機組功率（當(dāng)采用靜態(tài)勵磁、電動主油泵時，扣除各項所消耗的功率）為額定功率時，除進汽量以外其它條件同TMCR時。上海交通大學(xué)熱能工程研究所機、爐、電容量的匹配 汽輪機與發(fā)電機容量匹配汽輪機與發(fā)電機容量匹配- 同一汽輪機，容量規(guī)范不同，機組的銘牌不同- IECTMCR工況定義為汽輪機銘牌 1

19、016MW- 國內(nèi)300MW招標(biāo)規(guī)范能力工況定義為汽輪機銘牌 950MW 汽輪機與鍋爐容量匹配汽輪機與鍋爐容量匹配- 按照常規(guī)原則，VWO工況流量等于TMCR流量的1.05倍 根據(jù)目前我國電廠的運行規(guī)范，一般電廠不會在超發(fā)功率根據(jù)目前我國電廠的運行規(guī)范，一般電廠不會在超發(fā)功率下運行，如采用下運行，如采用IEC規(guī)范，電廠可得到規(guī)范，電廠可得到5%以上的容量得益以上的容量得益，而設(shè)備成本基本不變，而設(shè)備成本基本不變。上海交通大學(xué)熱能工程研究所機 組 優(yōu) 化 工 作 汽機優(yōu)化方案序號說明項目單位THATMCRVWOTRL 1TRL950滑壓功率MW95010161062.5950熱耗率kJ/kWh7

20、341732173107830新汽流量t/h2594280329532803新汽壓力MPa23.272526.2525平均背壓kPa4.94.94.911.82TRL950 5節(jié)流功率MW9501016.21062.5950熱耗率kJ/kWh7353733473107847新汽流量t/h2604281429522814新汽壓力MPa24.4526.2526.2526.25平均背壓kPa4.94.94.911.83有補汽調(diào)節(jié)閥 銘牌功率1000MW功率MW10001049.851000熱耗率kJ/kWh731673687568新汽流量t/h273329532864新汽壓力MPa26.2526.2

21、526.25平均背壓kPa4.94.98.61上海交通大學(xué)熱能工程研究所銘牌工況、夏季工況和補汽技術(shù)上海交通大學(xué)熱能工程研究所采用采用SIEMENS成熟的單軸、成熟的單軸、HMN組合機型組合機型 H- 高壓單流缸 K-高中壓合缸 M- 中壓雙流缸 E- 中低壓合缸 N- 低壓雙流缸 本機型為：1H+1M+2N，出力1000MW 工作壓力： 2530MPa，工作溫度 ：600C壓力等級： 2530MPa，溫度 ：600C/620 C上海交通大學(xué)熱能工程研究所華能玉環(huán)1000MW超超臨界汽輪機該汽輪機的整個流通部分由四個汽缸組成，即一個高壓缸、一個雙流中壓缸和兩個雙流低壓缸。對應(yīng)四個汽缸的轉(zhuǎn)子由五

22、個徑向軸承支承，并通過剛性聯(lián)軸器將四個轉(zhuǎn)子連為一體，汽輪機低壓轉(zhuǎn)子B通過剛性聯(lián)軸器與發(fā)電機轉(zhuǎn)子相連 。該汽輪機采用節(jié)流調(diào)節(jié)，高壓缸進口設(shè)有兩個高壓主汽門和兩個高壓調(diào)節(jié)門，高壓缸排汽經(jīng)過再熱器再熱后，通過中壓缸進口的兩個中壓主汽門和兩個中壓調(diào)門進入中壓缸，中壓缸排汽通過連通管進入兩個低壓缸繼續(xù)作功后分別排入兩個凝汽器。 上海交通大學(xué)熱能工程研究所華能玉環(huán)4X1000MW超超臨界汽輪機主要技術(shù)規(guī)范型式型式 N1000-26.25/600/600N1000-26.25/600/600（TC4FTC4F）超超臨界、一次中間再熱、超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽單軸、四缸四排汽進汽參數(shù)進汽參數(shù)

23、26.2526.25MPaMPa/600/600/600/600背壓背壓 4.4/5.39 4.4/5.39 kPakPaTHATHA（TRLTRL）功率：）功率： 950950MWMWTMCRTMCR功率：功率： 10161016MWMWVWOVWO功率：功率： 10621062MWMWVWOVWO流量：流量： 2952.52952.5t/ht/h回?zé)嵯到y(tǒng)：回?zé)嵯到y(tǒng)： 三高、四低、一除氧三高、四低、一除氧THATHA給水溫度：給水溫度： 290 290 允許周波變動范圍：允許周波變動范圍：47.547.5 51.551.5HzHz機組啟動方式機組啟動方式 高壓缸啟動或高中壓聯(lián)合啟動高壓缸啟動

24、或高中壓聯(lián)合啟動上海交通大學(xué)熱能工程研究所汽 輪 機 結(jié) 構(gòu) 特 點序號項目三菱日立阿爾斯通西門子西門子1高壓模塊雙流雙流調(diào)節(jié)級+單流壓力級單流單流單流1.1級數(shù)2（1+12）21+82015151.2轉(zhuǎn)子整鍛無中心孔整鍛無中心孔焊接轉(zhuǎn)子整鍛無中心孔整鍛無中心孔1.3第一級葉片三聯(lián)體調(diào)節(jié)級葉片調(diào)節(jié)級整體圍帶+鉚接圍帶成組徑流式靜葉、全周進汽斜置式靜葉、全周進汽斜置式靜葉、全周進汽1.4其余葉片整體圍帶，馬刀形三維葉片高壓1、2壓力級鉚接圍帶，其余級整體圍帶整體圍帶、三維葉片整體圍帶、馬刀形三維葉整體圍帶、馬刀形三維葉片片1.5汽缸內(nèi)、外缸，螺栓連接水平中分面內(nèi)、外缸，螺栓連接水平中分面兩半內(nèi)缸

25、、緊箍環(huán)連接軸向?qū)Ψ滞残瓮飧纵S向?qū)Ψ滞残瓮飧?中壓模塊雙流雙流雙流雙流雙流2.1級數(shù)29262172 214142.2轉(zhuǎn)子整鍛無中心孔整鍛無中心孔焊接轉(zhuǎn)子整鍛無中心孔整鍛無中心孔2.3第一級葉片整體圍帶馬刀形三維葉片鉚接圍帶、高負荷扭曲葉片徑流式靜葉斜置式靜葉斜置式靜葉上海交通大學(xué)熱能工程研究所序號項目三菱日立阿爾斯通西門子西門子2.4其余葉片整體圍帶，馬刀形三維葉片鉚接圍帶葉片整體圍帶、三維葉片整體圍帶葉片整體圍帶葉片2.5汽缸內(nèi)、外缸，螺栓連接水平中分面內(nèi)、外缸，螺栓連接水平中分面切向180進汽，內(nèi)、外缸，螺栓連接水平中分面內(nèi)、外缸，螺栓連接水平中內(nèi)、外缸，螺栓連接水平中分面分面3低壓模塊

26、兩缸四排汽兩缸四排汽兩缸四排汽兩缸四排汽兩缸四排汽3.1級數(shù)2252262262 22 26 63.2轉(zhuǎn)子整鍛無中心孔整鍛無中心孔焊接轉(zhuǎn)子 整鍛無中心孔整鍛無中心孔3.3末級葉片3.4次末級葉片482mm，整體圍帶，全三維633.9mm，整體圍帶，三維設(shè)計605mm，整體圍帶，全三維625.6mm625.6mm，整體圍帶，全三維，整體圍帶，全三維3.5其余葉片整體圍帶，馬刀形三維葉片整體圍帶、高負荷扭曲葉片整體圍帶、三維葉片整體圍帶，馬刀形三維葉片整體圍帶，馬刀形三維葉片4 轉(zhuǎn)子支承方式 5調(diào)節(jié)方式 噴嘴調(diào)節(jié)（定-滑-定） 噴嘴調(diào)節(jié)（定-滑-定） 滑壓調(diào)節(jié)（定-滑） 滑壓調(diào)節(jié)（定滑壓調(diào)節(jié)（定-

27、 -滑滑） 6高溫部件的冷卻 上海交通大學(xué)熱能工程研究所機組外型布置圖機組外型布置圖機組布置特點機組布置特點機組型式為超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、凝汽式汽輪機 高、中壓缸及低壓內(nèi)缸由貓爪支撐于前后軸承座上。 閥門布置于汽缸兩側(cè)，與汽缸直接連接，無導(dǎo)汽管。 單連通管導(dǎo)汽進低壓缸。 低壓外缸直接座于凝汽器上，與基礎(chǔ)不直接接觸。 轉(zhuǎn)子由單軸承支撐，結(jié)構(gòu)緊湊，并能減少基礎(chǔ)變形對軸承載荷及軸系對中的影響。 機組總長29m,比同等級的其他機組縮短約810m。上海交通大學(xué)熱能工程研究所長(mm)寬(mm)高(mm)轉(zhuǎn)子重量（T）整體重量（T）高壓缸H3036653800345014.1133中

28、壓缸M3048254200434044.7205低壓缸2XN30710010400839596396#1-#2(mm)#2-#3(mm)#3-#4(mm)#4-#5(mm)軸承跨距4275607580008050機組縱剖面圖機組縱剖面圖長(m)寬(m)高(m)機組外形2910.47.75上海交通大學(xué)熱能工程研究所高壓缸部分高壓缸部分上海交通大學(xué)熱能工程研究所獨特的圓筒型高壓外缸獨特的圓筒型高壓外缸 高壓缸整體發(fā)運。 高壓缸采用雙層缸設(shè)計。外缸為桶形設(shè)計，由垂直徑向中分面分為進汽缸和排汽缸。內(nèi)缸為垂直縱向平分面結(jié)構(gòu)。由于缸體為旋轉(zhuǎn)對稱，使得機組在啟動停機或快速變負荷時缸體的溫度梯度很小，熱應(yīng)力保

29、持在一個很低的水平。 內(nèi)缸為垂直縱向平分面結(jié)構(gòu)，中分面螺栓應(yīng)力也很小，安全可靠性高。排汽缸排汽缸進汽缸進汽缸上海交通大學(xué)熱能工程研究所高排抽汽口排汽缸進汽缸高壓內(nèi)缸高壓轉(zhuǎn)子現(xiàn)場動平衡進汽口窺視孔高壓缸剖視圖高壓缸剖視圖貓爪貓爪上海交通大學(xué)熱能工程研究所高效率單流程高壓缸通流高效率單流程高壓缸通流 高壓通流部分采用小直徑多級數(shù)的設(shè)計原則。 單流程葉片級通流面積比雙流程要增加一倍，葉片端損大幅度下降 全部采用T型葉根、漏汽損失小單流程高壓缸：單流程高壓缸：效率遠高于沖動式和雙流程效率遠高于沖動式和雙流程上海交通大學(xué)熱能工程研究所機型300MW亞臨界 600MW亞臨界 700MW超臨界 900MW超

30、超臨界 900MW超超臨界 進汽壓力MPa 16.716.7252525高壓缸型式 單流單流單流雙流圓筒單流第一級壓力級面積比基準(zhǔn)1.741.241.092.19高壓缸級數(shù) 111192X914高壓缸效率差% 基準(zhǔn)+3.3+10+5 相同的葉型比較相同的葉型比較 沖動式高壓第一級面積還要小沖動式高壓第一級面積還要小40%，端損更大，端損更大單流程單流程(反動式反動式)高壓缸效率分析舉例（供參考）高壓缸效率分析舉例（供參考）上海交通大學(xué)熱能工程研究所第一級低反動度第一級低反動度20%，降低轉(zhuǎn)子溫度，降低轉(zhuǎn)子溫度切向進汽、斜置靜切向進汽、斜置靜葉、效率高葉、效率高全周進汽、無附加全周進汽、無附加汽

31、隙激振汽隙激振大動靜距離有利防大動靜距離有利防沖蝕沖蝕滑壓運行低負荷效滑壓運行低負荷效率高率高滑壓運行大幅降低滑壓運行大幅降低第一級載荷，解決強第一級載荷，解決強度問題度問題獨特的高壓第一級設(shè)計獨特的高壓第一級設(shè)計上海交通大學(xué)熱能工程研究所主調(diào)門的獨特連接主調(diào)門的獨特連接布置在汽缸兩側(cè)，切向進汽，損失??；無蒸汽管道，直接與汽缸相連。閥門與汽缸間采用大型螺紋連接，有利于大修拆裝。閥門直接支撐在基礎(chǔ)彈性支架，對汽缸附加作用力小。閥門采取小網(wǎng)眼、大面積的不銹鋼永久性濾網(wǎng)。其特點是過濾網(wǎng)直徑小，濾網(wǎng)剛性好，不易損壞。 上海交通大學(xué)熱能工程研究所高效高中壓通流結(jié)構(gòu)高效高中壓通流結(jié)構(gòu)（1）小直徑、多級數(shù)）

32、小直徑、多級數(shù)（2）各級轉(zhuǎn)子均有汽封）各級轉(zhuǎn)子均有汽封（3）全部采用）全部采用T型葉型葉根、漏汽損失小根、漏汽損失小上海交通大學(xué)熱能工程研究所獨特的液壓盤車設(shè)備獨特的液壓盤車設(shè)備液壓馬達前軸承座高壓轉(zhuǎn)子盤車設(shè)備安裝于前軸承座前，采用液壓馬達進行驅(qū)動，工作油壓力145bar盤車裝置是自動嚙合型的，能使汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)動起來，盤車轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/分 盤車裝置的配有超速離合器，能做到在汽輪機沖轉(zhuǎn)達到一定轉(zhuǎn)速后自動退出，并能在停機時自動投入。盤車裝置與頂軸油系統(tǒng)、發(fā)電機密封油系統(tǒng)間設(shè)聯(lián)鎖 上海交通大學(xué)熱能工程研究所中壓缸部分中壓缸部分中壓缸采用雙流程和雙層缸設(shè)計。中壓高溫進汽僅局限于內(nèi)缸的進

33、汽部分。而中壓外缸只承受中壓排汽的較低壓力和較低溫度。這樣汽缸的法蘭部分就可以設(shè)計得較小。同時，外缸中的壓力也降低了內(nèi)缸法蘭的負荷，因為內(nèi)缸只要承受壓差即可。 上海交通大學(xué)熱能工程研究所中壓缸雙分流雙層缸結(jié)構(gòu)中壓缸雙分流雙層缸結(jié)構(gòu) 中壓缸整體發(fā)運。內(nèi)外缸雙層結(jié)構(gòu)，水平中分面分成上下半。中壓外缸通過上貓爪搭在軸承座上，調(diào)閥端直接固定在二號軸承座上。軸承座與貓爪之間的滑動支承面均采用耐磨低摩擦合金。 雙分流形式，2X13級，中部兩側(cè)切向進汽，排汽口位于汽缸頂部中間位置。 再熱門與汽缸通過法蘭連接，無導(dǎo)汽管，損失小，閥門直接支撐在基礎(chǔ)彈性支架，對汽缸附加作用力小。 中壓內(nèi)外缸之間裝有遮熱板減少熱輻射

34、。上海交通大學(xué)熱能工程研究所獨特的中壓進汽結(jié)構(gòu)獨特的中壓進汽結(jié)構(gòu)中壓雙流切向進汽，除頭三級為縱樹型葉根外其他全部為T型葉根，漏汽損失小。第一級斜置靜葉，20%反動度，大的軸向動靜距離防沖蝕上海交通大學(xué)熱能工程研究所獨特的切向旋渦冷卻技術(shù)獨特的切向旋渦冷卻技術(shù) 利用渦流原理降低溫度約15度，滿足較高再熱溫度的要求。上海交通大學(xué)熱能工程研究所主汽門及調(diào)門閥殼合為一體，結(jié)構(gòu)緊湊，易于維護再熱門與汽缸通過法蘭直接相連，無導(dǎo)汽管，損失小，閥門支撐于基礎(chǔ)上，對汽缸附加力小最優(yōu)擴散口流道設(shè)計，壓力損失小閥門采用電液調(diào)節(jié)的油動機進行控制，彈簧關(guān)閉。閥門動態(tài)控制性能好小網(wǎng)眼永久濾網(wǎng)，濾網(wǎng)剛性好，不易損壞主、再熱

35、門的特點主、再熱門的特點上海交通大學(xué)熱能工程研究所低壓缸部分低壓缸部分上海交通大學(xué)熱能工程研究所低壓缸采用二個雙流設(shè)計。低壓外缸由二個端板、二個側(cè)板和一個上蓋組成。外缸與軸承座分離，直接坐落于凝汽器上。它大大降低了運轉(zhuǎn)層基礎(chǔ)的負荷。低壓內(nèi)缸通過其前后各二個貓爪，搭在前后二個軸承座上，支撐整個內(nèi)缸、持環(huán)及靜葉的重量。 低壓內(nèi)缸兩側(cè)底部設(shè)有橫向定位鍵槽與基礎(chǔ)埋件相連接，防止低壓內(nèi)缸橫向和周向移動上海交通大學(xué)熱能工程研究所 低壓外缸現(xiàn)場焊接，和凝汽器剛性連接，減少了基礎(chǔ)載荷。 低壓外缸通過軸封補償器和端部汽封彈性連接，軸封補償器可以吸收內(nèi)外缸相對膨脹。 從外缸伸入缸內(nèi)的各部件也均采用補償器進行連接。

36、軸封補償器端部汽封低壓內(nèi)缸橫向固定裝置汽缸補償器低壓內(nèi)缸低壓靜葉持環(huán)低壓缸縱剖圖上海交通大學(xué)熱能工程研究所低壓內(nèi)外缸及連通管的連接連通管外缸內(nèi)缸低壓內(nèi)缸和中低壓連通管彈性連接。通過補償器吸收徑向差脹，連通管本身有補償器吸收軸向差脹。 低壓內(nèi)缸和連通管通過法蘭螺栓相連。低壓外缸和連通管現(xiàn)場焊接。外缸和連通管的連接上海交通大學(xué)熱能工程研究所低壓內(nèi)缸推拉裝置示意圖低壓內(nèi)缸推拉裝置示意圖低壓內(nèi)缸以推拉裝置與中壓外缸連接，減少低壓缸的相對膨脹上海交通大學(xué)熱能工程研究所高效全新的反動式葉片高效全新的反動式葉片（1） 所有的高中低葉片所有的高中低葉片級（除末三級）均為彎扭級（除末三級）均為彎扭的馬刀型動、靜

37、葉片的馬刀型動、靜葉片（2）較低反動度的葉片級；）較低反動度的葉片級；根據(jù)最佳的氣動設(shè)計，已根據(jù)最佳的氣動設(shè)計，已不是不是50%反動度的純反動反動度的純反動式葉片級，目前級的反動式葉片級，目前級的反動度控制在度控制在30% 40%的水平。的水平。 （3）整體圍帶葉片、全切削）整體圍帶葉片、全切削加工；強度好、動應(yīng)力低、加工；強度好、動應(yīng)力低、抗高溫蠕變性能好?？垢邷厝渥冃阅芎?。馬刀型靜葉片馬刀型靜葉片馬刀型動葉片馬刀型動葉片上海交通大學(xué)熱能工程研究所變反動度葉片級變反動度葉片級定反動度葉片級定反動度葉片級從氣動力學(xué)角度，提出了變反動度的設(shè)計原則；即每一葉片級的反動度是不相等的。反動度是與葉片的

38、幾何尺寸、焓降、進出角特性對應(yīng)的；變反動度的設(shè)計是以最佳的氣流特性決定各級的反動度，而不是按統(tǒng)一的反動度去犧牲某些氣動性能。不同反動度葉片級的組合將提高整個缸的通流效率。 上海交通大學(xué)熱能工程研究所超臨界機組由于壓力的原因，其低壓缸的排汽濕度比同樣進汽溫度的亞臨界機組要大，從安全性、經(jīng)濟性的角度，更應(yīng)注重抗水蝕和抗腐蝕技術(shù)的應(yīng)用，主要的特點有下列五個方面： l 末端葉片采用抗腐蝕性能好的17-4PH材料。圖示抗腐蝕強度與12Cr鋼的對比，顯然，17-4PH在鈉鹽及水中的疲勞強度均明顯高于12Cr鋼。l 結(jié)構(gòu)上有足夠的疏水槽。l 相當(dāng)大的軸向間隙，這是公認十分有效的防沖蝕措施。 l 末級靜葉采取

39、空心葉片結(jié)構(gòu)，在內(nèi)部抽出水分。l 末級動葉片采用新型的激光表面硬化技術(shù)。末級動葉片采用新型的激光表面硬化技術(shù)，這是西門子公司的一項特有技術(shù)，其特點在于最新的激光表面硬化技術(shù)，表面硬度可超過500HV。X5CrNiCUNB16-4即17-4PH材料。激光硬化的最大優(yōu)點在于在表面形成壓應(yīng)力不但不會降低（一般下降20%-50%），反而有利于提高材料的抗疲勞強度和抗應(yīng)力腐蝕能力。 上海交通大學(xué)熱能工程研究所上海交通大學(xué)熱能工程研究所 激光硬化技術(shù)激光硬化技術(shù)(1) 硬度高硬度高(2) 提高抗疲勞強度提高抗疲勞強度上海交通大學(xué)熱能工程研究所低壓末級及次末級葉片具有必要的抗應(yīng)力腐蝕低壓末級及次末級葉片具有

40、必要的抗應(yīng)力腐蝕及抗水蝕措施并設(shè)有足夠的除濕用的疏水口及抗水蝕措施并設(shè)有足夠的除濕用的疏水口 上海交通大學(xué)熱能工程研究所1146低壓轉(zhuǎn)子低壓轉(zhuǎn)子上海交通大學(xué)熱能工程研究所特大長葉片的技術(shù)貯備特大長葉片的技術(shù)貯備（1）德國近年大功率及低背壓促進了特長葉片的開發(fā)）德國近年大功率及低背壓促進了特長葉片的開發(fā)（2）鋼材料強度極限的限制，無附加應(yīng)力集中的）鋼材料強度極限的限制，無附加應(yīng)力集中的整體型葉片整體型葉片 強化設(shè)計的自由葉片強化設(shè)計的自由葉片 整體自帶圍帶（整體自帶圍帶（ISB）葉片）葉片（3）西門子的特大長葉片系列）西門子的特大長葉片系列 1146mm 自由葉片，圓周速度自由葉片，圓周速度66

41、0m/s，17-4PH材料材料 1067mm 整體自帶圍帶，整體自帶圍帶，704m/s，鈦合金（，鈦合金（60HZ，相，相當(dāng)當(dāng)50HZ為為1280mm） 1320mm 整體自帶圍帶，整體自帶圍帶，716m/s，鈦合金，鈦合金上海交通大學(xué)熱能工程研究所全三元設(shè)計系統(tǒng)全三元設(shè)計系統(tǒng)上海交通大學(xué)熱能工程研究所西門子長葉片系列西門子長葉片系列葉高(mm)形式材料排汽面積m2977自由17-4PH8.91146自由17-4PH10.961320ISB(ILB)鈦合金13.45 按排汽容積流量選取采用什么葉片按排汽容積流量選取采用什么葉片 價格性能比也是重要因素價格性能比也是重要因素上海交通大學(xué)熱能工程研

42、究所N30雙流低壓缸長葉片選擇雙流低壓缸長葉片選擇C2C2aC2uW2U2 2(1) 對對900MW/1000MW, 1146葉片的出汽角均在軸向葉片的出汽角均在軸向 10范圍內(nèi)范圍內(nèi),切向余速損失小于切向余速損失小于3%.(2) 采用采用1320的的ISB葉片葉片,面積太大面積太大,余速損失并沒減少余速損失并沒減少（234/229）。適用于更低背壓。）。適用于更低背壓。參數(shù)單位 900THA/VWO 1000THA/VWO軸向速度C2am/s226/256236/266軸向速度C2am/s34/-2614/-45出汽角度98/8493/80余速m/s228/257236/269上海交通大學(xué)熱

43、能工程研究所長葉片對比長葉片對比成熟可靠的成熟可靠的1146葉片葉片上海交通大學(xué)熱能工程研究所單軸承（單軸承（N+1）（1）每個汽缸之間僅一個軸承，四缸僅）每個汽缸之間僅一個軸承，四缸僅5個軸承。個軸承。（2）汽機軸向?qū)挾缺绕渌问蕉蹋┢麢C軸向?qū)挾缺绕渌问蕉?-10m。上海交通大學(xué)熱能工程研究所除高壓轉(zhuǎn)子由2個徑向軸承支撐外，其它轉(zhuǎn)子均為單軸承支撐。推力軸承位于高壓和中壓轉(zhuǎn)子之間，與#2徑向軸承組成徑向推力聯(lián)合軸承。推力軸承為可傾瓦型式，徑向軸承為橢圓軸承。高中壓軸承為球面支撐，低壓缸軸承為柱面支撐。軸承的承載力大，穩(wěn)定性高。每個徑向軸承均設(shè)頂軸油接口。機組的軸向尺寸緊湊?？偟臐櫥土髁啃?，

44、油泵耗功少。采用ISO VG 46高粘度潤滑油。軸承布置與設(shè)計特點軸承布置與設(shè)計特點上海交通大學(xué)熱能工程研究所超臨界軸系結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性超臨界軸系結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性（1）單流程高壓缸軸向跨度小，轉(zhuǎn)子剛性好。）單流程高壓缸軸向跨度小，轉(zhuǎn)子剛性好。（2）全周進汽的運行模式、消除了一大汽隙激振源。）全周進汽的運行模式、消除了一大汽隙激振源。（3）單軸承；軸承少、承壓比大、穩(wěn)定性較好。采用粘）單軸承；軸承少、承壓比大、穩(wěn)定性較好。采用粘度較高的潤滑油。度較高的潤滑油。（4）各葉片級轉(zhuǎn)子均有多道汽封。）各葉片級轉(zhuǎn)子均有多道汽封。（5）管道接口少、動靜相對膨脹小。）管道接口少、動靜相對膨脹小。上海交通大學(xué)熱能工程研究所

45、汽缸支撐結(jié)構(gòu)及膨脹特點汽缸支撐結(jié)構(gòu)及膨脹特點轉(zhuǎn)子絕對膨脹轉(zhuǎn)子絕對膨脹相對膨脹相對膨脹靜子絕對膨脹靜子絕對膨脹低壓外缸直接連接在凝汽器上，不參與整個靜子滑銷系統(tǒng)的膨脹，大大降低了靜子部件的膨脹推力。各轉(zhuǎn)子均采用無中心孔整鍛轉(zhuǎn)子，剛性好，應(yīng)力小軸系為單軸承支撐；軸承少、承壓比大、穩(wěn)定性較好。轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間以超緊配液壓拆裝的聯(lián)軸器螺栓連接，扭矩傳輸能力高，安裝拆卸迅速、簡便，對中精確。 5個軸承座均固定在基礎(chǔ)上，不隨靜子的膨脹而移動。 #2軸承座內(nèi)裝有徑向推力聯(lián)合軸承。高、中壓缸搭在#2軸承座上的貓爪與其固定不動。機組的絕對死點及相對死點均在高中壓之間的軸承座上。中壓外缸與低壓內(nèi)缸間用推拉桿在貓爪處

46、連接，同時軸承座與需滑動的汽缸貓爪之間的滑動支承面均采用耐磨低摩擦合金。有利于汽缸的軸向滑動，減少汽缸與轉(zhuǎn)子間的相對膨脹。上海交通大學(xué)熱能工程研究所2號軸承座位于高壓缸和中壓缸之間，是整臺機組滑銷系統(tǒng)的死點。在2號軸承座內(nèi)裝有徑向推力聯(lián)合軸承。因此，整個軸系是以此為死點向兩頭膨脹；而高壓缸和中壓缸的貓爪在2號軸承座處也是固定的。因此，高壓外缸受熱后也是以2號軸承座為死點只向機頭方向膨脹。而中壓外缸與中壓轉(zhuǎn)子的溫差遠遠小于低壓外缸與低壓轉(zhuǎn)子的溫差。因此，這樣的滑銷系統(tǒng)在運行中通流部分動靜之間的差脹比較小，有利于機組快速啟動。 上海交通大學(xué)熱能工程研究所超超臨界超超臨界1000MW汽輪機主要部件材

47、質(zhì)表汽輪機主要部件材質(zhì)表高壓外缸高壓外缸進汽缸：進汽缸：GX12CrMoVNbN10-1-1排汽缸：排汽缸：G17CrMoV5-10高壓內(nèi)缸高壓內(nèi)缸GX12CrMoVNbN9-1汽缸螺栓汽缸螺栓X19CrMoNbVN11-1中壓內(nèi)缸中壓內(nèi)缸GX12CrMoVNbN9-1主汽門閥體主汽門閥體GX12CrMoVNbN10-1-1主汽門閥殼主汽門閥殼GX12CrMoVNbN10-1-1主汽門螺栓主汽門螺栓X12CrMoVNbN9-1-1再熱閥體再熱閥體GX12CrMoVNbN10-1-1再熱閥殼再熱閥殼GX12CrMoVNbN10-1-1高壓第一級動葉高壓第一級動葉NiCr20TiAl高壓第一級斜置

48、靜葉高壓第一級斜置靜葉X12CrMoWVNbN10-1-中壓第一級動葉中壓第一級動葉NiCr20TiAl高壓第一級斜置靜葉高壓第一級斜置靜葉X12CrMoWVNbN10-1-1改進的9-10Cr鋼適當(dāng)減少了Cr，加入了微量Mo、W、V、Nb、N元素，進一步加入B、Co元素，其高溫性能更好，可在620C條件下工作。上海交通大學(xué)熱能工程研究所補汽技術(shù)補汽技術(shù) 玉環(huán)汽輪機整體結(jié)構(gòu)特點基本與外高橋900MW汽輪機相同，所不同的是玉環(huán)汽輪機采用了補汽技術(shù)。補汽技術(shù)是西門子公司特有的技術(shù)，是從某一工況（玉環(huán)工程在TMCR工況）開始從主汽閥后、主調(diào)閥前引出一些新蒸汽（額定進汽量的510%，玉環(huán)工程約為8%），經(jīng)補汽閥節(jié)流降低參數(shù)（蒸汽溫度約降低30）后進入高壓第五級動葉后空間，主流與這股蒸汽混合后在以后各級繼續(xù)膨脹做功的一種措施。補汽技術(shù)提高了汽輪機的過載和調(diào)頻能力，它使全周進汽機型的安全可靠性、經(jīng)濟性全面超過噴嘴調(diào)節(jié)機型。西門子供國內(nèi)的陽城電廠6臺350MW機組就采用了補汽技術(shù)。與補汽閥相關(guān)的高壓缸結(jié)構(gòu)是： 在高壓外缸與內(nèi)缸之間有一個封閉腔室，該腔室通過高壓內(nèi)缸上的徑向孔與高壓通流部分第五級動葉出口相通，因此該腔室的壓力相當(dāng)于高壓通流部分第五級動葉的出口壓力。由補汽閥來的蒸汽經(jīng)過該腔室