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1、.600MW超超臨界汽輪機(jī)介紹第一部分兩缸兩排汽 600MW超超臨界汽輪機(jī)介紹0 前言近幾年來(lái)我國(guó)電力事業(yè)飛速發(fā)展,大容量機(jī)組的裝機(jī)數(shù)量逐年上升,同時(shí)隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保事業(yè)的日益重視及電廠(chǎng)高效率的要求,機(jī)組的初參數(shù)已從亞臨界向超臨界甚至超超臨界快速發(fā)展。根據(jù)我國(guó)電力市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì),25MPa/600/600兩缸兩排汽 600MW超超臨界汽輪發(fā)電機(jī)組將依據(jù)其環(huán)保、高效、布局緊湊及利于維護(hù)等特點(diǎn)占據(jù)相當(dāng)一部分市場(chǎng)份額,下面對(duì)哈汽、三菱公司聯(lián)合制造生產(chǎn)的25MPa/600/600兩缸兩排汽600MW超超臨界汽輪機(jī)做一個(gè)詳細(xì)的介紹。1 概述哈汽、三菱公司聯(lián)合制造生產(chǎn)的600MW超超臨界汽輪機(jī)為單軸、兩缸、

2、兩排汽、一次中間再熱、凝汽式機(jī)組。高中壓汽輪機(jī)采用合缸結(jié)構(gòu),低壓汽輪機(jī)采用一個(gè)48英寸末級(jí)葉片的雙分流低壓缸,這種設(shè)計(jì)降低了汽輪機(jī)總長(zhǎng)度,緊縮電廠(chǎng)布局。機(jī)組的通流及排汽部分采用三維設(shè)計(jì)優(yōu)化,具有高的運(yùn)行效率。機(jī)組的組成模塊經(jīng)歷了大量的實(shí)驗(yàn)研究,并有成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),機(jī)組運(yùn)行高度可靠。機(jī)組設(shè)計(jì)有兩個(gè)主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥,分別布置在機(jī)組的兩側(cè)。閥門(mén)通過(guò)撓性導(dǎo)汽管與高中壓缸連接,這種結(jié)構(gòu)使高溫部件與高中壓缸隔離,大大地降低了汽缸內(nèi)的溫度梯度,可有效防止啟動(dòng)過(guò)程缸體產(chǎn)生裂紋。主汽閥、調(diào)節(jié)閥為聯(lián)合閥結(jié)構(gòu),每個(gè)閥門(mén)由一個(gè)水平布置的主汽閥和兩個(gè)垂直布置的調(diào)節(jié)閥組成。這種布置減小了所需的整體空間,將所有的運(yùn)行部件布置

3、在汽輪機(jī)運(yùn)行層以上,便于維修。調(diào)節(jié)閥為柱塞閥,出口為擴(kuò)散式。來(lái)自調(diào)節(jié)閥的蒸汽通過(guò)四個(gè)導(dǎo)汽管(兩個(gè)在上半,兩個(gè)在下半)進(jìn)入高中壓缸中部,然后進(jìn)入四個(gè)噴嘴室。導(dǎo)汽管通過(guò)撓性進(jìn)汽套筒與噴嘴室連接。進(jìn)入噴嘴室的蒸汽流過(guò)沖動(dòng)式調(diào)節(jié)級(jí),然后流過(guò)反動(dòng)式高壓壓力級(jí),做功后通過(guò)外缸下半的排汽口進(jìn)入再熱器。再熱后的蒸汽通過(guò)布置在汽缸前端兩側(cè)的兩個(gè)再熱主汽閥和四個(gè)中壓調(diào)節(jié)閥返回中壓部分,中壓調(diào)節(jié)閥通過(guò)撓性導(dǎo)汽管與中壓缸連接,因此降低了各部分的熱應(yīng)力。蒸汽流過(guò)反動(dòng)式中壓壓力級(jí),做功后通過(guò)高中壓外缸上半的出口離開(kāi)中壓缸。出口通過(guò)連通管與低壓缸連接。高壓缸與中壓缸的推力是單獨(dú)平衡的,因此中壓調(diào)節(jié)閥或再熱主汽閥的動(dòng)作對(duì)推力

4、軸承負(fù)荷的影響很小。低壓缸采用雙分流結(jié)構(gòu),蒸汽進(jìn)入低壓缸中部,通過(guò)反動(dòng)式低壓壓力級(jí)做功后流向排汽端,向下進(jìn)入凝汽器。低壓缸的高效葉片設(shè)計(jì)、擴(kuò)散式通流設(shè)計(jì)及可最大限度回收熱量的排汽渦殼設(shè)計(jì)可明顯提高缸效率,降低熱耗。汽輪機(jī)留有停機(jī)后強(qiáng)迫冷卻系統(tǒng)的接口。位于高中壓導(dǎo)汽管的疏水管道上的接頭可永久使用,高中壓缸上的現(xiàn)場(chǎng)平衡孔可臨時(shí)使用。汽輪機(jī)的外形圖見(jiàn)圖1,縱剖面圖見(jiàn)圖2。2 技術(shù)規(guī)范:(除特殊說(shuō)明外均為T(mén)HA工況)主蒸汽壓力25 MPa主蒸汽溫度600 主蒸汽進(jìn)汽量1621.6t/hVWO工況主蒸汽進(jìn)汽量1792.5t/h再熱蒸汽壓力4.12MPa再熱蒸汽溫度600 再蒸汽進(jìn)汽量1330t/h最終給

5、水溫度285.7背壓5.1 KPa汽輪機(jī)總內(nèi)效率90.5%高壓缸效率88.5%中壓缸效率94%低壓缸效率89.7%額定出力600 MW熱耗率7424 kJ/kw.h#;2 哈爾濱汽輪機(jī)廠(chǎng)有限責(zé)任公司 圖1 汽輪機(jī)外形圖圖2 汽輪機(jī)縱剖面圖23哈爾濱汽輪機(jī)廠(chǎng)有限責(zé)任公司 圖3 全三維設(shè)計(jì)靜、動(dòng)葉片3 汽輪機(jī)主要結(jié)構(gòu)3.1 葉片汽輪機(jī)通流包括1個(gè)反向布置的帶有部分進(jìn)汽的沖動(dòng)式調(diào)節(jié)級(jí),10級(jí)反向布置的反動(dòng)式高壓壓力級(jí),7級(jí)正向布置的反動(dòng)式中壓壓力級(jí),2×5雙分流的低壓壓力級(jí)。沖動(dòng)式調(diào)節(jié)級(jí)在較大的負(fù)荷變化范圍內(nèi)有較高的運(yùn)行效率,機(jī)組有較好的負(fù)荷適應(yīng)性。調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)葉采用三支為一組的三胞胎葉片,強(qiáng)

6、度好,在高溫、高壓下運(yùn)行可靠。中間級(jí)采用高效率的全三維設(shè)計(jì)的反動(dòng)式葉片,通過(guò)控制設(shè)計(jì)參數(shù)(反動(dòng)度,流量和流動(dòng)角度)來(lái)使損失最小化。反動(dòng)式葉片通道,蒸汽流動(dòng)速度相對(duì)較慢,摩擦損失較低,具有較好的空氣動(dòng)力效率。見(jiàn)圖3、圖4。圖4 全三維設(shè)計(jì)葉片流場(chǎng)示意圖反動(dòng)式機(jī)組構(gòu)造簡(jiǎn)單,采用輪鼓式轉(zhuǎn)子和徑向密封。由于采用徑向密封,軸向間隙大,故允許轉(zhuǎn)子和汽缸之間有較大的脹差,保證機(jī)組啟動(dòng)靈活。低壓末幾級(jí)的疏水,采用了特殊的疏水收集器結(jié)構(gòu)。在隔板外環(huán)的疏水收集器設(shè)計(jì)中充分考慮到水滴的軌跡,達(dá)到最好的疏水效果。低壓末葉片為48英寸,為減小末級(jí)葉片水蝕,末級(jí)動(dòng)葉的進(jìn)汽邊嵌入司太立合金;保證靜葉和動(dòng)葉之間合適的間隔,以

7、使水滴形成較好的水霧;此外從濕汽區(qū)抽出蒸汽排到給水加熱器,適當(dāng)設(shè)計(jì)給水加熱器的抽汽口,以使抽取的蒸汽水分最大。在末級(jí)動(dòng)葉的頂部導(dǎo)流板上設(shè)置疏水槽。所有的葉片都仔細(xì)設(shè)計(jì),具有足夠的振動(dòng)強(qiáng)度裕度。特別是長(zhǎng)葉片,設(shè)計(jì)時(shí)考慮自振頻率、工作轉(zhuǎn)速、1-6節(jié)徑數(shù)無(wú)三重點(diǎn)共振。在開(kāi)發(fā)這些葉片時(shí),相同的葉片和葉輪均進(jìn)行了全比例的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率試驗(yàn),并且確認(rèn)葉片組運(yùn)行時(shí)無(wú)三重點(diǎn)共振。末級(jí)葉片采用耐腐蝕和侵蝕合金制造,嚴(yán)格控制質(zhì)量保證較好的振動(dòng)阻尼特性。3.2 轉(zhuǎn)子圖5 冷卻蒸汽示意圖高中壓轉(zhuǎn)子采用具有高蠕變斷裂強(qiáng)度的實(shí)心合金鋼鍛件加工而成。在高壓端連接一個(gè)獨(dú)立的短軸,裝有推力盤(pán)、主油泵葉輪和超速跳閘裝置。低壓轉(zhuǎn)子同樣采

8、用高抗拉強(qiáng)度的實(shí)心合金鋼鍛件加工而成,具有很好的延展性。轉(zhuǎn)子直徑和軸承跨距合理選擇,使轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)離工作轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子表面的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì),使轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)熱應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的應(yīng)力集中最小。高中壓轉(zhuǎn)子中壓進(jìn)汽區(qū)由來(lái)自調(diào)節(jié)級(jí)后的蒸汽進(jìn)行冷卻,冷卻蒸汽覆蓋在轉(zhuǎn)子的表面,高溫再熱蒸汽不直接接觸轉(zhuǎn)子。見(jiàn)圖5。高中壓轉(zhuǎn)子和低壓轉(zhuǎn)子之間通過(guò)整體的聯(lián)軸器法蘭剛性連接。轉(zhuǎn)子通過(guò)前軸承箱中的推力軸承定位。3.3 汽缸合理的汽缸的結(jié)構(gòu)類(lèi)型和支撐方式,保證在熱態(tài)膨脹自如,且熱變形對(duì)稱(chēng),從而使扭曲變形降到最小。最優(yōu)的排汽渦殼設(shè)計(jì),壓力損失最小。高中壓外缸是由合金鋼鑄件制成,在水平中分面分為兩半形成上,下半。內(nèi)缸同樣

9、是合金鋼鑄件,在水平中分面分為兩半形成上,下半。內(nèi)缸支撐在外缸水平中分面上,通過(guò)定位銷(xiāo)在頂部和底部導(dǎo)向,以保持中心線(xiàn)的準(zhǔn)確位置,并在同時(shí)允許零件根據(jù)溫度變化自由膨脹和收縮。 平衡環(huán)支撐在內(nèi)缸水平中分面上,通過(guò)定位銷(xiāo)在頂部和底部導(dǎo)向,以保持中心線(xiàn)的準(zhǔn)確位置。與內(nèi)缸支撐在外缸中的方式相同,中壓隔板套以相同的方式支撐在外缸中。低壓缸是由與外缸下半一體的并向外伸出的撐腳支托。撐腳坐在臺(tái)板上,臺(tái)板澆注在基礎(chǔ)中,低壓缸的位置靠鍵來(lái)定位。兩端有兩個(gè)預(yù)埋在基礎(chǔ)里的軸向定位鍵位于軸向中心線(xiàn)上,牢牢地固定住汽缸的橫向位置,但允許做軸向自由膨脹。兩側(cè)兩個(gè)預(yù)埋在基礎(chǔ)里的橫向鍵分別置于橫向中心線(xiàn)上,牢牢地固定住汽缸的軸

10、向位置,但允許橫向自由膨脹。因此兩橫向定位鍵中心線(xiàn)與兩軸向定位鍵中心線(xiàn)交點(diǎn)為低壓缸獨(dú)立絕對(duì)死點(diǎn),低壓缸可以以死點(diǎn)為中心在基礎(chǔ)臺(tái)板上自由膨脹。高中壓外缸是由四只“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。在電端“貓爪”搭在位于軸承箱兩側(cè)的鍵上,并可以在其上自由滑動(dòng)。軸承箱是落地的。在調(diào)端“貓爪”以同樣方式搭在前軸承箱下半兩側(cè)的支承鍵上,并可以同樣方式自由滑動(dòng)。在前后端,高中壓外缸與相鄰軸承箱之間都用“H”型定中心梁連接,它們與汽缸及相鄰軸承箱間由螺栓及定位銷(xiāo)固定。這些定中心梁保證了汽缸相對(duì)于軸承箱正確的垂直向與橫向位置。前軸承箱與臺(tái)

11、板之間軸向鍵(位于軸向中心線(xiàn)上),可在其臺(tái)板上沿軸向自由滑動(dòng),但是它的橫向移動(dòng)卻受到軸向鍵的限制,軸承側(cè)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(dāng)?shù)拈g隙,允許軸向滑動(dòng),每個(gè)“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(dāng)?shù)拈g隙,當(dāng)溫度變化時(shí),汽缸“貓爪”能自由脹縮。中軸承箱同樣采用預(yù)埋在基礎(chǔ)中軸向鍵與橫向鍵形成絕對(duì)死點(diǎn)。中軸承箱可以以死點(diǎn)為中心在基礎(chǔ)臺(tái)板上自由膨脹。高中壓缸、前軸承箱通過(guò)定中心梁推動(dòng)從中軸承箱死點(diǎn)向調(diào)端膨脹。后軸承箱同樣采用預(yù)埋在基礎(chǔ)中軸向鍵與橫向鍵形成絕對(duì)死點(diǎn)。后軸承箱可以以死點(diǎn)為中心在基礎(chǔ)臺(tái)板

12、上自由膨脹。汽輪機(jī)的每個(gè)軸承箱均直接安裝在基礎(chǔ)上,因此轉(zhuǎn)子系統(tǒng)直接由基礎(chǔ)支撐,增加了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定性。低壓缸上下半是裝焊結(jié)構(gòu)的,在水平中分面分開(kāi)。低壓缸采用雙層缸結(jié)構(gòu),由內(nèi)缸和外缸組成。內(nèi)缸支撐在基礎(chǔ)上,可保證運(yùn)行時(shí)的高度可靠性。安裝在汽輪機(jī)排汽缸上半部的大氣釋放膜可保護(hù)低壓缸。3.4 軸承汽輪機(jī)每根轉(zhuǎn)子均有兩個(gè)徑向軸承支撐,整個(gè)軸系有一個(gè)推力軸承。它們均是強(qiáng)迫潤(rùn)滑型的。圖6 高中壓四瓦塊可傾瓦軸承高中壓轉(zhuǎn)子的徑向軸承,采用無(wú)扭轉(zhuǎn)4瓦可傾瓦支撐軸承,增強(qiáng)抵抗由于調(diào)節(jié)級(jí)負(fù)荷變化引起的蒸汽力的能力,提高軸系穩(wěn)定性。見(jiàn)圖6。低壓缸采用2瓦可傾瓦軸承,具有良好的對(duì)中性能。見(jiàn)圖7。圖7 低壓兩瓦塊可傾瓦

13、軸承推力軸承是自位式京士伯里型軸承。利用平衡橋的搖擺運(yùn)動(dòng),使所有巴氏合金表面載荷中心處在相同的平面內(nèi),使每一個(gè)瓦塊受力均勻。見(jiàn)圖8。通過(guò)高中壓轉(zhuǎn)子上的推力盤(pán),把轉(zhuǎn)子推力傳到瓦塊上。機(jī)組的高中壓缸反向流動(dòng)、低壓缸雙分流結(jié)構(gòu),故蒸汽產(chǎn)生的推力在每個(gè)缸上保持平衡,因此閥門(mén)的開(kāi)度對(duì)推力軸承載荷影響很小。通過(guò)調(diào)整軸承鍵與殼體之間的調(diào)整墊片可保證軸承的位置。軸承與軸承箱下半之間裝有制動(dòng)銷(xiāo),防止軸承相對(duì)軸承箱轉(zhuǎn)動(dòng)。潤(rùn)滑油的強(qiáng)制供給通過(guò)軸承箱、鍵、軸承殼體中的通道保證。所有的軸承均帶有檢測(cè)金屬溫度的熱電偶。圖8 京士伯里式推力軸承汽輪機(jī)裝有防止軸電壓事故的接地裝置3.5 大氣閥安裝在汽輪機(jī)排汽缸上半部的大氣釋

14、放膜,保護(hù)低壓缸。大氣釋放膜為一個(gè)圓形薄隔板,每個(gè)隔板帶有一個(gè)薄膜,通過(guò)鋼網(wǎng)型支撐安裝在低壓汽缸上。此薄膜緊固在隔板壓力輪盤(pán)和隔板持環(huán)之間。如果排汽壓力超過(guò)設(shè)定值,迫使隔板壓力輪盤(pán)向外移動(dòng),導(dǎo)致持環(huán)內(nèi)邊和隔板壓力輪盤(pán)邊緣之間的釋放膜折斷,卸載汽輪機(jī)排汽壓力。3.6 閥門(mén)3.6.1 主汽閥汽輪機(jī)有兩個(gè)相同的主汽閥,由液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng),可以在啟動(dòng)時(shí)控制轉(zhuǎn)速,并可以通過(guò)控制快速關(guān)閉閥門(mén)。上述操作可以通過(guò)控制室完成。圖10 高壓調(diào)節(jié)閥圖9 主汽閥主汽閥為油動(dòng)機(jī)控制水平放置的“柱塞”型閥門(mén),主汽閥與閥體構(gòu)成整體的閥門(mén)結(jié)構(gòu)。主汽閥內(nèi)包括內(nèi)外兩個(gè)單座不平衡閥門(mén)。預(yù)啟閥位于主閥內(nèi)并可遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng),參與控制全周進(jìn)汽

15、的啟動(dòng)、同步轉(zhuǎn)速和帶初始負(fù)荷。每個(gè)主汽閥包括啟動(dòng)時(shí)可拆卸的臨時(shí)濾網(wǎng)和永久性濾網(wǎng)。機(jī)組在運(yùn)行時(shí)可進(jìn)行閥門(mén)活動(dòng)試驗(yàn)。見(jiàn)圖9。3.6.2 調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥蒸汽室與主汽閥蒸汽室采用整體的合金鋼鍛件制成。蒸汽通過(guò)主汽閥經(jīng)由蒸汽室進(jìn)入液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)獨(dú)立控制的柱塞型調(diào)節(jié)閥。位于機(jī)組兩側(cè)的兩個(gè)蒸汽室結(jié)構(gòu)相同,每個(gè)蒸汽室包括一個(gè)主汽閥及兩個(gè)調(diào)節(jié)閥,機(jī)組共四個(gè)調(diào)節(jié)閥,控制高壓缸的蒸汽流量。蒸汽室錨固在基礎(chǔ)上,這樣允許蒸汽室承受較高的用戶(hù)管道力和力矩。閥桿密封包括一個(gè)嵌在閥體上的緊密裝配的襯套,利用閥蓋在適當(dāng)位置緊固并具有適合的出口連接。高壓漏汽連接到較低壓力區(qū), 低壓漏汽連接到汽封冷卻器。見(jiàn)圖10。3.6.3 再熱主汽

16、閥在再熱器和中壓調(diào)節(jié)閥之間的每根再熱蒸汽進(jìn)汽管路上裝有一個(gè)再熱主汽閥。其目的是在超速跳閘機(jī)械裝置動(dòng)作時(shí),中壓調(diào)節(jié)閥未動(dòng)作的情況下,提供一個(gè)防止汽輪機(jī)超速的額外安全裝置。機(jī)組共有兩個(gè)再熱主汽閥,布置在機(jī)組兩側(cè)。每個(gè)閥體一端采用固定支撐,另一端采用撓性支撐。兩端均用螺栓固定,并固定在基礎(chǔ)的底板上。此支撐方式允許閥門(mén)的軸向膨脹。圖11再熱主汽閥閥門(mén)通過(guò)螺母連接在閥碟搖臂上,搖臂通過(guò)鍵固定在主軸上。主軸通過(guò)連桿與活塞桿相連。連桿可以轉(zhuǎn)動(dòng),油動(dòng)機(jī)活塞向上運(yùn)動(dòng)閥打開(kāi)直至全開(kāi)位置,活塞向下運(yùn)動(dòng)閥門(mén)關(guān)閉。由壓縮彈簧產(chǎn)生的正向關(guān)閉力作用在活塞上,通過(guò)活塞始終保持關(guān)閉力作用在閥門(mén)上。在閥碟兩側(cè)裝有旁通裝置,使閥碟

17、兩側(cè)蒸汽壓力平均分布,以降低打開(kāi)閥碟的力。提供再熱主汽閥油控跳閘閥,卸載在再熱主汽閥關(guān)閉時(shí)作用于閥桿端部的不平衡蒸汽壓力。再熱主汽閥包括閥門(mén)本體和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)與液壓控制油系統(tǒng)連接,在超速跳閘閥和事故跳閘閥門(mén)關(guān)閉時(shí),再熱主汽閥打開(kāi),油控跳閘閥關(guān)閉。在超速跳閘裝置機(jī)構(gòu)脫扣時(shí),油控跳閘閥打開(kāi),降低作用于軸端的蒸汽壓力,使關(guān)閉再熱主汽閥的力最小。見(jiàn)圖12。3.6.4 再熱調(diào)節(jié)閥圖12 中壓調(diào)節(jié)閥汽輪機(jī)有四個(gè)中壓調(diào)節(jié)閥。閥門(mén)是環(huán)型密封柱塞閥,裝在閥桿突肩上。通過(guò)獨(dú)立的執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制每個(gè)中壓調(diào)節(jié)閥。執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)控制油壓,控制閥門(mén)開(kāi)度的大小。閥門(mén)的上座和下座的直徑設(shè)計(jì)成平衡作用于閥門(mén)的蒸汽壓力。因此很容

18、易打開(kāi)閥門(mén),并且在任一再熱壓力下很容易關(guān)閉。閥桿密封由緊密裝配連接到確定的低壓區(qū)的襯套保證。當(dāng)閥門(mén)處在全開(kāi)位置時(shí),閥門(mén)處在閥碟與閥桿襯套下端相接觸的區(qū)域。這些布置可防止再熱調(diào)節(jié)閥全開(kāi)運(yùn)行時(shí),沿閥桿的蒸汽泄漏。閥門(mén)裝配有蒸汽濾網(wǎng)。它環(huán)繞閥體底部裝配,并在閥體和閥蓋頂部緊固。見(jiàn)圖12。機(jī)組在運(yùn)行時(shí)可進(jìn)行閥門(mén)的活動(dòng)試驗(yàn)。3.7 盤(pán)車(chē)裝置在低壓缸和發(fā)電機(jī)聯(lián)軸器處,提供一套自動(dòng)嚙合和脫開(kāi)型的盤(pán)車(chē)裝置。在機(jī)組啟動(dòng)前和停機(jī)后,低速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子,保持轉(zhuǎn)子均勻的加熱或冷卻,限制偏心值防止轉(zhuǎn)子的熱變形。盤(pán)車(chē)裝置運(yùn)行由零轉(zhuǎn)速信號(hào)控制。設(shè)有頂軸壓力低連鎖保護(hù),當(dāng)頂軸油壓低時(shí),盤(pán)車(chē)控制回路上的壓力開(kāi)關(guān)將自動(dòng)停止盤(pán)車(chē)裝置運(yùn)行

19、。3.8輔機(jī)設(shè)備超超臨界600MW汽輪機(jī)配套輔機(jī)設(shè)備主要包括:凝汽系統(tǒng)凝汽器、給水回?zé)嵯到y(tǒng)低壓加熱器、軸封系統(tǒng)汽封冷卻器、潤(rùn)滑油系統(tǒng)冷油器、配套閥門(mén)止逆閥。其中,汽封冷卻器、冷油器、止逆閥等設(shè)備與超臨界600MW機(jī)組的基本相同。3.8.1. 凝汽器超超臨界600MW機(jī)組配置單殼體、單背壓、雙流程、表面式凝汽器一臺(tái),換熱面積一般在30000m2以上。與以往600MW機(jī)組凝汽器相比,超超臨界600MW機(jī)組凝汽器主要存在如下差別:型式以往600MW機(jī)組凝汽器雙殼體雙背壓?jiǎn)瘟鞒坛R界600MW機(jī)組凝汽器單殼體單背壓雙流程以上型式的差別主要由機(jī)組主機(jī)結(jié)構(gòu)來(lái)決定。以往600MW機(jī)組有兩個(gè)排汽缸決定凝汽器

20、為雙殼體;做成雙背壓,可減小凝汽器面積;兩殼體之間相聯(lián),就輕易地做成了單流程。而超超臨界600MW機(jī)組只有一個(gè)排汽缸,決定了凝汽器的型式只能為單殼體、單背壓,且殼體由于受電廠(chǎng)廠(chǎng)房空間的限制,其外型尺寸與以往雙殼體當(dāng)中的一個(gè)相比,增加幅度并不大。由此產(chǎn)生了凝汽器設(shè)計(jì)當(dāng)中所必須面對(duì)的主要問(wèn)題:即如何將以往兩個(gè)殼體的冷卻管束合并后放入一個(gè)殼體中。要解決這個(gè)問(wèn)題就要完全改變以往凝汽器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),從而要進(jìn)行全新的設(shè)計(jì)。第一是換熱管規(guī)格的選定。以往600MW機(jī)組凝汽器的換熱管普遍采用25系列,根數(shù)往往達(dá)到40000以上。在尺寸變化不大的管板上布置原有數(shù)量2倍的管孔,幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)。為此,我們?cè)诔R界項(xiàng)目上

21、選用了31.75系列的換熱管,使管子的總根數(shù)降至原來(lái)的60%左右,適當(dāng)加大管板即可實(shí)現(xiàn)布置。第二是流程的選擇。一般情況下,600MW凝汽器的循環(huán)水采用單流程形式較為合理,但超超臨界卻不一樣。由于殼體數(shù)變成了一個(gè),如果仍采用單流程,則換熱管的長(zhǎng)度將達(dá)到30米左右,現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)布置。而以往的雙流程形式均為下進(jìn)上出或上進(jìn)下出,使得凝汽器高度太高,運(yùn)行層高度也要隨之增高,從而加大成本,電廠(chǎng)無(wú)法接受。為此我們開(kāi)發(fā)了左右回流的方式,只需適當(dāng)加大凝汽器殼體的寬度,就可以很好地解決問(wèn)題。第三是合理設(shè)計(jì)水室。為適應(yīng)左右回流,需在每個(gè)水室的下部并排設(shè)置一個(gè)進(jìn)水口和一個(gè)出水口。但是受寬度限制在同一位置上是不可能排下

22、兩個(gè)水口的,所以我們把水口布置成下進(jìn)側(cè)出。3.8.2. 低壓加熱器超超臨界600MW機(jī)組共設(shè)置低壓加熱器四級(jí),與以往相比,5、6號(hào)低加結(jié)構(gòu)基本相似, 但7、8號(hào)共殼體低加卻只有一個(gè),冷卻面積也較大。3.8.3. 鍋爐啟動(dòng)疏水與超臨界機(jī)組一樣,超超臨界機(jī)組的凝汽器也要接收鍋爐啟動(dòng)疏水,且對(duì)疏水參數(shù)都有一樣的要求,即:對(duì)于600MW機(jī)組,疏水量應(yīng)不大于900t/h,溫度應(yīng)不高于100,壓力應(yīng)不高于0.1Mpa(a)。4 防固粒腐蝕措施對(duì)于高壓汽輪機(jī),采用了沖動(dòng)式調(diào)節(jié)級(jí),在沖動(dòng)式噴嘴中蒸汽流速比動(dòng)葉高得多,所以?xún)H在噴嘴上采用涂層。對(duì)于IP透平,采用了反動(dòng)式葉片,蒸汽流速相對(duì)高壓第一級(jí)噴嘴速度較慢,因

23、此中壓第一級(jí)不進(jìn)行涂層。在高壓汽輪機(jī)第一級(jí)噴嘴采用擴(kuò)散滲透法利用霧化硼來(lái)涂層以防止雜質(zhì)造成的腐蝕,擴(kuò)散涂層厚度最小50m,涂層硬度最小950Hv。實(shí)踐證明采用滲硼的方法強(qiáng)化噴嘴表面腐蝕程度下降到原來(lái)的20%。5 預(yù)防蒸汽激振力措施在大功率汽輪機(jī)中,高壓缸經(jīng)常發(fā)生低頻振動(dòng)。低頻振動(dòng)是高壓轉(zhuǎn)子的非同步振動(dòng)。根據(jù)我們的研究,振動(dòng)是由幾類(lèi)原因造成的,即:1) 蒸汽渦動(dòng)2) 由調(diào)節(jié)級(jí)汽流擾動(dòng)造成的強(qiáng)迫振動(dòng)3) 由轉(zhuǎn)子和汽缸間摩擦造成的強(qiáng)迫振動(dòng)蒸汽渦動(dòng)是高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)HP/IP轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中一階振動(dòng)模式的自激振動(dòng)。蒸汽渦動(dòng)的機(jī)理相對(duì)較復(fù)雜,但研究表明下列情況結(jié)合會(huì)發(fā)生這種渦動(dòng)。Ø 根據(jù)閥門(mén)開(kāi)啟順序,如

24、果調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴向轉(zhuǎn)子施加向上的力,轉(zhuǎn)子系統(tǒng)將處于不穩(wěn)定狀態(tài)。Ø HP/IP轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的剛性與可靠機(jī)組相比相對(duì)較低。Ø 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)抵抗迷宮汽封激振力的阻尼相對(duì)較低。為了防止蒸汽激振,我們采用下列設(shè)計(jì)特點(diǎn):1) 閥開(kāi)啟順序保證任何運(yùn)行條件下在HP/IP轉(zhuǎn)子上都會(huì)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)南蛳碌牧Α?) 單跨的剛性臨界速度(一階模式頻率)應(yīng)在2000rpm以上。3) 高中壓缸采用可傾瓦軸承以便給轉(zhuǎn)子系統(tǒng)提供足夠的阻尼。4) 為防止調(diào)節(jié)級(jí)的汽流擾動(dòng)造成的強(qiáng)迫振動(dòng),將高壓缸中調(diào)節(jié)級(jí)出力限制在20%左右。這不僅降低調(diào)節(jié)級(jí)激振力水平而且減少了蒸汽渦動(dòng)。5) 為防止由于轉(zhuǎn)子和汽缸間的摩擦造成的強(qiáng)迫振動(dòng),根據(jù)成功

25、的600MW超超臨界機(jī)組運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定轉(zhuǎn)子與汽缸間的適當(dāng)?shù)拈g隙。6 兩缸兩排汽超超臨界汽輪機(jī)主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)超超臨界600MW汽輪機(jī)技術(shù)水平世界先進(jìn),大幅度提高汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和可用性。這些先進(jìn)技術(shù)有成功的運(yùn)行業(yè)績(jī),高度的可靠性。本文介紹的兩缸兩排汽超超臨界汽輪機(jī)主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下:ü 48”自帶圍帶末級(jí)動(dòng)葉片ü 高效全三維自帶圍帶反動(dòng)式高、中、低壓葉片ü 三胞胎調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)葉片ü 中壓轉(zhuǎn)子的冷卻蒸汽系統(tǒng)ü 高壓和中壓排汽渦殼最優(yōu)設(shè)計(jì),最小的壓力損失ü 低壓全三維設(shè)計(jì)的排汽缸ü 轉(zhuǎn)子直接支撐在基礎(chǔ)上ü 防固粒腐蝕的有效措施

26、52; 防低頻振動(dòng)的有效措施ü 高溫材料具有高的抗蠕變強(qiáng)度特性本機(jī)組提供的高溫材料、高效葉片、低壓末級(jí)葉片均已在運(yùn)行機(jī)組上得到證明。完全能夠保證高效率、高度可靠性。超超臨界汽輪機(jī)介紹第二部分兩缸兩排汽機(jī)組與三缸四排汽機(jī)組設(shè)計(jì)比較1 概述超超臨界600MW機(jī)組型式可采用兩缸兩排汽或三缸四排汽。采用兩缸兩排汽型式,機(jī)組高中壓為合缸結(jié)構(gòu),低壓一個(gè)48英寸末葉的低壓缸,機(jī)組設(shè)計(jì)與三菱公司廣野5#機(jī)組相同。目前中國(guó)市場(chǎng)已有的六臺(tái)定貨都是兩缸兩排汽型式。采用三缸四排汽型式,機(jī)組的高中壓缸與兩缸結(jié)構(gòu)相同,低壓部分采用兩個(gè)1000mm葉片的低壓缸模塊,低壓部分由哈汽設(shè)計(jì)。機(jī)組的設(shè)計(jì)概況見(jiàn)表1,機(jī)組的

27、縱剖面比較見(jiàn)圖1。表1兩缸三缸機(jī)組型式兩缸兩排汽三缸四排汽高壓閥門(mén)高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥相同中壓閥門(mén)再熱主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥相同高中壓缸高中壓合缸相同高壓通流I+10相同中壓通流7相同低壓缸12低壓通流2×52×2×7末級(jí)葉片48"1000mm2 外形比較兩缸機(jī)組的機(jī)組總長(zhǎng)約為21m,三缸機(jī)組的機(jī)組總長(zhǎng)約28m,三缸機(jī)組比兩缸機(jī)組長(zhǎng)7m。兩缸機(jī)組寬10.5m,三缸機(jī)組與兩缸機(jī)組寬度相同,因?yàn)楦咧袎焊准案咧袎洪y門(mén)設(shè)計(jì)相同。兩缸機(jī)組高7.5m,三缸機(jī)組高7.2m,兩缸機(jī)組比三缸機(jī)組高0.3m。機(jī)組的外形比較見(jiàn)圖2。3 基礎(chǔ)比較兩缸機(jī)組的基礎(chǔ)總長(zhǎng)為約21.5m,三缸機(jī)組

28、的基礎(chǔ)總長(zhǎng)約28.5m,三缸機(jī)組比兩缸基礎(chǔ)長(zhǎng)7m。兩缸機(jī)組基礎(chǔ)寬12.5m,三缸機(jī)組與兩缸機(jī)組寬度相同,因?yàn)楦咧袎焊准案咧袎洪y門(mén)設(shè)計(jì)相同。兩缸機(jī)組推薦的運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高為15m,三缸機(jī)組推薦的運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高為13.7m;機(jī)組的基礎(chǔ)比較見(jiàn)圖3。4 最小起吊高度兩缸機(jī)組的最小起吊高度為11m(吊鉤中心線(xiàn)至運(yùn)轉(zhuǎn)層),三缸機(jī)組的最小起吊高度為10.5m(吊鉤中心線(xiàn)至運(yùn)轉(zhuǎn)層),兩缸機(jī)組比三缸機(jī)組高0.5m。比較見(jiàn)表2及圖4、圖5、圖6。表2 最小起吊高度比較兩缸 mm三缸 mm高中壓缸1047010470高中壓轉(zhuǎn)子98209820低壓缸1097010310低壓轉(zhuǎn)子1102097305 重量比較兩缸機(jī)組本體總重77

29、0t,三缸機(jī)組本體總重1020t,三缸機(jī)組比兩缸機(jī)組重250t。6 熱經(jīng)濟(jì)性比較兩缸機(jī)組額定工況熱耗7424kJ/kW.h,三缸機(jī)組額定工況熱耗7400kJ/kW.h,三缸機(jī)組額定工況熱耗略好于兩缸機(jī)組。按照以下負(fù)荷模式對(duì)全年熱耗加權(quán)平均,兩種型式機(jī)組熱耗水平基本相當(dāng),兩缸比三缸高7.8 kJ/kW.h。兩種型式機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性基本相同。熱耗比較見(jiàn)表3。表3 熱耗比較100%THA75%THA50%THA40%THA加權(quán)平均負(fù)荷模式h4200212011803007800兩缸熱耗kJ/kW.h74247463765178267461.6三缸熱耗kJ/kW.h7400747277117827.374

30、53.7比較(兩缸-三缸)kJ/kW.h24-9-60-1.37.87 分工比較 兩缸方案與三缸方案的設(shè)計(jì)分工比較見(jiàn)下表:表5 設(shè)計(jì)分工比較設(shè)計(jì)兩缸三缸高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥三菱三菱中壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥三菱三菱高中壓內(nèi)外缸三菱三菱高壓噴嘴、高中壓隔板三菱三菱高中壓動(dòng)葉片三菱三菱高中壓轉(zhuǎn)子三菱三菱低壓內(nèi)外缸三菱哈汽低壓隔板三菱哈汽低壓動(dòng)葉片三菱哈汽低壓轉(zhuǎn)子三菱哈汽8 結(jié)論 綜合上述,兩缸機(jī)組與三缸機(jī)組比較見(jiàn)表5。表5 綜合比較兩缸三缸兩缸-三缸基礎(chǔ)總長(zhǎng)m21.528.5-7基礎(chǔ)總高m13.713.7相同基礎(chǔ)總寬m12.512.5相同起吊高度m1110.50.5機(jī)組本體總重t7701020250加權(quán)平均

31、熱耗kJ/kw.h7461.67453.77.8從表4中可以看出,兩缸機(jī)組與三缸機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性基本相同,但基礎(chǔ)的長(zhǎng)度要求、基礎(chǔ)的負(fù)荷均遠(yuǎn)小于三缸機(jī)組,可節(jié)約用戶(hù)的一次性投資,運(yùn)行維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單,是比較合適的機(jī)組型式。兩缸機(jī)組縱剖面圖三缸機(jī)組縱剖面圖圖1縱剖面比較兩缸機(jī)組外形圖圖2 外形比較三缸機(jī)組外形圖圖3 基礎(chǔ)比較圖4 高中壓起吊圖5 兩缸低壓起吊圖6 三缸低壓起吊超超臨界600MW汽輪機(jī)介紹第三部分三菱公司超超臨界汽輪機(jī)業(yè)績(jī)及運(yùn)行情況1 三菱公司超超臨界機(jī)組業(yè)績(jī) 三菱公司生產(chǎn)的超超臨界汽輪機(jī)處于世界領(lǐng)先水平,到目前為止三菱公司已經(jīng)制造投運(yùn)了超超臨界汽輪機(jī)7臺(tái),最長(zhǎng)的機(jī)組已運(yùn)行12年。三菱公司

32、超超臨界機(jī)組業(yè)績(jī)表序號(hào)用戶(hù)名稱(chēng)電廠(chǎng)名稱(chēng)機(jī)組容量壓力溫度轉(zhuǎn)速排汽壓力末葉長(zhǎng)度投運(yùn)時(shí)間MWMPa/rpmkPainch1中部電力碧南電廠(chǎng)#370024.2538/59336005.074019932北陸電力七尾大田電廠(chǎng)#150024.2566/59336005.073119953電源開(kāi)發(fā)松浦電廠(chǎng)#2100024.2593/5933600/18005.074619974中國(guó)電力三隅電廠(chǎng)#1100024.6600/6003600/18005.074619985電源開(kāi)發(fā) 橘灣電廠(chǎng)#2105025600/6103600/18005.074620006東京電力廣野#560024.6600/60030005.

33、074820047關(guān)西電力舞鶴#190024.6595/5953600/18005.07462004三菱公司制造的TC2F超超臨界600MW機(jī)組(50Hz)已經(jīng)在廣野電廠(chǎng)投運(yùn),運(yùn)行效果良好。國(guó)內(nèi)方面,目前哈汽公司承攬了國(guó)內(nèi)全部(共六臺(tái))超超臨界600 MW機(jī)組的制造合同,將于06年、07年陸續(xù)出產(chǎn)。28哈爾濱汽輪機(jī)廠(chǎng)有限責(zé)任公司2 廣野電廠(chǎng)#5機(jī)組運(yùn)行情況2.1 投運(yùn)進(jìn)度表2 現(xiàn)場(chǎng)投運(yùn)進(jìn)度表時(shí)間項(xiàng)目2004年3月n 4日首次進(jìn)汽n 10日首次并網(wǎng)n 19日30%甩負(fù)荷n 22日50%負(fù)荷n 26日50%甩負(fù)荷n 30日75%負(fù)荷2004年4月n 2日75%甩負(fù)荷n 6日100%負(fù)荷n 12日1

34、00%甩負(fù)荷o 12日25日停機(jī)檢查2004年5月-7月o 7月1日商業(yè)運(yùn)行2.2 機(jī)組運(yùn)行狀況圖2 滿(mǎn)負(fù)荷振動(dòng)及軸承溫度廣野5#機(jī)組在2004年4月6日達(dá)到滿(mǎn)負(fù)荷,600MW出力運(yùn)行時(shí)各參數(shù)穩(wěn)定良好。圖3 滿(mǎn)負(fù)荷各監(jiān)視段溫度及壓力圖2為2004年4月7日現(xiàn)場(chǎng)記錄,機(jī)組負(fù)荷602MW。從圖中可以看到在滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行,廣野5#機(jī)組各軸振動(dòng)值均小于0.05mm,達(dá)到優(yōu)秀值。各軸瓦金屬溫度及回油溫度符合設(shè)計(jì)值。出力(MW)#1#2#3#4#5#60250150300450600軸振動(dòng)(1/100mmP-P)報(bào)警15/100mm跳閘20/100mm圖3為2004年4月7日現(xiàn)場(chǎng)記錄,機(jī)組負(fù)荷600MW。從圖

35、中可以看到在滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行,廣野5#機(jī)組各監(jiān)視段溫度及壓力均在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。圖4 試運(yùn)行過(guò)程軸振動(dòng)圖4為廣野5#機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行時(shí)軸振動(dòng)值,沒(méi)有進(jìn)行任何轉(zhuǎn)子現(xiàn)場(chǎng)平衡,廣野5#機(jī)組軸的振動(dòng)值均在優(yōu)秀范圍內(nèi)。2.3 末級(jí)葉片運(yùn)行狀況圖5 末級(jí)葉片實(shí)測(cè)坎貝爾圖轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)1次振形2次振形3000rpm振動(dòng)數(shù)(Hz)圖6 末級(jí)葉片實(shí)測(cè)動(dòng)應(yīng)力 0 150 300 450 600 出力(MW)0.01.00100200300400500600排汽流量t/h振動(dòng)應(yīng)力kg/mm2實(shí)際負(fù)荷實(shí)驗(yàn)( 排汽流量×1.22)實(shí)測(cè)結(jié)果(真空度700mmHg)實(shí)測(cè)結(jié)果(真空度722mmHg)500mmHg600mmHg722mmHg穩(wěn)定應(yīng)力 kg/mm2疲勞強(qiáng)度 kg/mm2葉冠中部底部葉根允許設(shè)計(jì)應(yīng)力(材料疲勞強(qiáng)度的1/10)915.3葉槽774.4葉片轉(zhuǎn)子穩(wěn)定應(yīng)力 kg/mm2允許設(shè)計(jì)應(yīng)力(材料疲勞強(qiáng)度的1/10)圖7

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