600MW超臨界空冷汽輪機(jī)總體介紹

第二章汽輪機(jī)總體介紹600MW超臨界空冷汽輪機(jī)總體介紹河曲電廠二期2×600MW級(jí)超臨界直接空冷凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，以帶基本負(fù)荷為主，并具有一定的調(diào)峰能力,汽輪機(jī)設(shè)備為東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)制造的超臨界空冷汽輪機(jī)，型號(hào)為：TC4F-26(24.2MPa/566℃/566℃)，型式：超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、單軸、直接空冷凝汽式汽輪機(jī)；該機(jī)組額定出力637MW；最大連續(xù)出力為662MW。汽輪機(jī)采用復(fù)合變壓運(yùn)行方式；汽輪機(jī)具有七級(jí)非調(diào)整回?zé)岢槠?，設(shè)計(jì)壽命不少于30年。汽輪機(jī)高、中壓缸合缸布置；高中壓缸為雙層缸結(jié)構(gòu)，兩個(gè)低壓缸為三層缸結(jié)構(gòu)，高壓缸1+7級(jí)，共有8級(jí)；中壓缸共6級(jí)，低壓缸2×2×6級(jí)，即全機(jī)結(jié)構(gòu)級(jí)為38級(jí)。三根整鍛無中心孔轉(zhuǎn)子分別放置在1號(hào)軸承座與2號(hào)軸承座、3號(hào)軸承座與4號(hào)軸承座、5號(hào)軸承座與6號(hào)軸承座上；1號(hào)軸承座內(nèi)除1號(hào)軸承外，還裝設(shè)有測(cè)速齒輪、主油泵等；2號(hào)軸承座內(nèi)裝設(shè)有軸向位移傳感器、推力軸承、平衡盤、支持軸承、聯(lián)軸器等；6號(hào)軸承座主要有支持軸承，盤車裝置、測(cè)量裝置等組件構(gòu)成,。汽輪發(fā)電機(jī)組軸系中除1號(hào)、2軸承采用可傾瓦式軸承外，其余均采用橢圓形軸承。各軸承上瓦的X、Y向裝有軸振測(cè)量裝置，下瓦裝有測(cè)溫裝置。推力軸承位于高中壓缸和低壓A缸之間的2號(hào)軸承座。高中壓缸的膨脹死點(diǎn)位于2號(hào)軸承座，低壓A缸、低壓B缸的膨脹死點(diǎn)分別位于各自的中心附近。死點(diǎn)處的橫鍵限制汽缸的軸向位移。同時(shí)，在前軸承箱及兩個(gè)低壓缸的縱向中心線前后設(shè)有縱向鍵，引導(dǎo)汽缸沿軸向自由膨脹而限制其橫向跑偏。汽輪機(jī)的典型工況 1.能力工況或稱銘牌出力工況（TRL）汽輪發(fā)電機(jī)組能在下列條件下安全連續(xù)運(yùn)行，發(fā)電機(jī)輸出銘牌功率637.433MW（當(dāng)采用靜態(tài)勵(lì)磁、電動(dòng)主油泵時(shí)，扣除所消耗的功率），此工況稱為能力工況，此工況也稱銘牌出力工況。此工況條件如下：1)額定主蒸汽參數(shù)及再熱蒸汽參數(shù)，所規(guī)定的汽水品質(zhì)；2)背壓為28kPa；3)補(bǔ)給水率為3%；4）對(duì)應(yīng)該工況的設(shè)計(jì)給水溫度；5)全部回?zé)嵯到y(tǒng)正常運(yùn)行，但不帶廠用輔助蒸汽；6)采用2×50%汽動(dòng)給水泵；7)發(fā)電機(jī)效率98.8%，額定功率因數(shù)0.85（滯后），額定氫壓、額定電壓、額定頻率。此工況為機(jī)組出力保證值的驗(yàn)收工況，此工況的進(jìn)汽量稱為汽輪機(jī)銘牌進(jìn)汽量。此工況下主汽門前進(jìn)汽量為2078/h，熱耗率保證值為8304kJ/kWh。 2.額定工況（THA）汽輪發(fā)電機(jī)組在下列條件下安全連續(xù)運(yùn)行，此工況下發(fā)電機(jī)輸出功率637.433MW（當(dāng)采用靜態(tài)勵(lì)磁、電動(dòng)主油泵時(shí)，扣除所消耗的功率）。此工況稱為額定工況（THA）此工況條件如下：1)額定主蒸汽參數(shù)及再熱蒸汽參數(shù)，所規(guī)定的汽水品質(zhì)；2)設(shè)計(jì)背壓15kPa；3)補(bǔ)給水率為0%；4)對(duì)應(yīng)工況的設(shè)計(jì)給水溫度；5)全部回?zé)嵯到y(tǒng)正常運(yùn)行，但不帶廠用輔助蒸汽；6)采用2×50%汽動(dòng)給水泵；7)發(fā)電機(jī)效率98.8%，額定功率因數(shù)0.85（滯后），額定氫壓、額定電壓、額定頻率。此工況為機(jī)組熱耗率保證值的驗(yàn)收工況，此工況的進(jìn)汽量為汽輪機(jī)額定進(jìn)汽量。此工況的出力為機(jī)組額定出力，主汽門前進(jìn)汽量為1950.271t/h，熱耗率保證值為7995kJ/kWh。 3.調(diào)節(jié)閥門全開（VWO）工況汽輪發(fā)電機(jī)組能在調(diào)節(jié)閥全開，其它條件同額定工況時(shí)，安全連續(xù)運(yùn)行，汽輪機(jī)閥門全開的進(jìn)汽量不小于103%的能力工況進(jìn)汽量（銘牌進(jìn)汽量），此工況稱為閥門全開（VWO）工況。汽輪發(fā)電機(jī)組在閥門全開工況下的輸出功率值為689.615MW。此工況為汽輪機(jī)進(jìn)汽能力保證值的驗(yàn)收工況。此工況下汽輪機(jī)的進(jìn)汽量2141t/h。 4.最大連續(xù)運(yùn)行工況（T-MCR）當(dāng)汽輪機(jī)進(jìn)汽量等于能力工況進(jìn)汽量（銘牌進(jìn)汽量），其它條件同額定工況時(shí)，安全連續(xù)運(yùn)行，此工況下發(fā)電機(jī)輸出功率為662.071MW（當(dāng)采用靜態(tài)勵(lì)磁、電動(dòng)主油泵時(shí)，扣除所消耗的功率），此工況也為機(jī)組出力保證值的驗(yàn)收工況。 5.阻塞背壓工況汽輪機(jī)進(jìn)汽量等于能力工況的進(jìn)汽量，在下列條件下，當(dāng)外界氣溫下降，引起機(jī)組背壓下降到某一個(gè)數(shù)值時(shí)，再降低背壓也不能增加機(jī)組出力時(shí)的工況，稱為銘牌進(jìn)汽量下的阻塞背壓工況（5.79kPa），汽輪機(jī)能在此工況條件下安全連續(xù)運(yùn)行。此時(shí)，汽輪機(jī)的背壓稱作銘牌進(jìn)汽量下的阻塞背壓，輸出功率值為688.366MW。1)額定主蒸汽參數(shù)及再熱蒸汽參數(shù)，所規(guī)定的汽水品質(zhì)；2)補(bǔ)給水率為0%；3)對(duì)應(yīng)該工況的設(shè)計(jì)給水溫度；4)全部回?zé)嵯到y(tǒng)正常運(yùn)行，但不帶廠用輔助蒸汽；5)采用2×50%汽動(dòng)給水泵；6)發(fā)電機(jī)效率98.8%，額定功率因數(shù)0.85（滯后），額定氫壓、額定電壓、額定頻率。汽輪機(jī)主要特點(diǎn)1）汽輪機(jī)為沖動(dòng)式汽輪機(jī)，級(jí)數(shù)相對(duì)較少，高、中壓缸采用合缸布置，減小了軸向長(zhǎng)度和軸承數(shù)量。端汽封和軸承箱均處在溫度較低的高、中壓排汽口區(qū)域。2）高中壓缸采用頭對(duì)頭布置方式，兩個(gè)低壓缸對(duì)稱雙分流布置，可大大減少軸向推力。3）汽輪機(jī)各個(gè)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)各轉(zhuǎn)子采用剛性連接方式，軸系為撓性軸系。葉片采用彎曲/彎扭靜葉和彎扭動(dòng)葉，末級(jí)葉片長(zhǎng)度為661mm。4）汽輪機(jī)的汽封采用橢圓汽封。5）汽輪機(jī)正常中壓缸啟動(dòng)，當(dāng)旁路系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可采用高中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)。6）汽輪機(jī)能夠安全連續(xù)運(yùn)行的最高允許背壓為60kPa（a），報(bào)警背壓60kPa（a）跳閘背壓為65kPa（a）。機(jī)組全真空惰走時(shí)間60min；無真空惰走時(shí)間30min。主設(shè)備規(guī)范機(jī)組型式超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽輪機(jī)型號(hào)TC4F-26(24.2MPa/566℃/566℃)額定工況出力（THA）MW637.433銘牌工況出力（TRL）MW637.433TMCR工況出力MW672.696VWO工況出力MW689.615阻塞背壓工況出力MW688.366高加停用工況出力（全停、部分停運(yùn)）MW600.002廠用汽工況出力MW600.028額定主蒸汽壓力MPa24.2額定主蒸汽溫度℃566額定高壓缸排汽壓力MPa4.703額定再熱蒸汽進(jìn)口壓力MPa4.233額定再熱蒸汽進(jìn)口溫度℃566主蒸汽銘牌進(jìn)汽量t/h2078.0主蒸汽最大進(jìn)汽量t/h2141主蒸汽額定進(jìn)汽量t/h1950.271再熱蒸汽額定進(jìn)汽量t/h1595.040額定排汽壓力kPa15配汽方式噴嘴+節(jié)流額定給水溫度℃287.4額定轉(zhuǎn)速r/min3000額定工況熱耗kJ/kWh7995給水回?zé)峒?jí)數(shù)（高壓+除氧+低壓）級(jí)7(3高壓+1除氧+3低壓)低壓末級(jí)葉片長(zhǎng)度mm661汽輪機(jī)總內(nèi)效率%91.01高壓缸效率%86.06中壓缸效率%92.14低壓缸效率%91.37通流級(jí)數(shù)高壓缸級(jí)1+7中壓缸級(jí)6低壓缸級(jí)2×2×6臨界轉(zhuǎn)速（分軸系、軸段的試驗(yàn)值一階、二階）一階（軸段/軸系）二階（軸段/軸系）高壓轉(zhuǎn)子r/min1687/1645>4000A低壓轉(zhuǎn)子r/min1702/1650>4000B低壓轉(zhuǎn)子r/min1760/1656>4000發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子r/min975/9262646/2665機(jī)組外形尺寸m×m×m26.75×7.5×6.344最高允許背壓值kPa<65最高允許排汽溫度℃121主油泵型式主軸驅(qū)動(dòng)離心泵潤滑油牌號(hào)ISOVG32，GB11120-89油系統(tǒng)裝油量kg32000軸承油壓MPa0.176主油箱容量m335油冷卻器型式立式、管殼式油冷卻器數(shù)量?jī)膳_(tái)交流啟動(dòng)油泵（MSP）容量m3/h378交流潤滑油泵（TOP）容量m3/h281直流潤滑油泵（EOP）容量m3/h229.2主油箱排煙風(fēng)機(jī)容量m3/h1174-2817頂軸油泵型式變量柱塞泵A10VOS頂軸油泵數(shù)量臺(tái)1+1頂軸油泵供油量m3/h5.88抗燃油泵型式、臺(tái)數(shù)臺(tái)變量柱塞泵2臺(tái)抗燃油牌號(hào)磷酸脂抗燃油46SJ，NAS1638－5抗燃油系統(tǒng)裝油量kg1000抗燃油泵出口壓力MPa7~21連續(xù)可調(diào)抗燃油泵供油量L/h84900抗燃油箱容量m31.4抗燃油冷卻器型式、臺(tái)數(shù)臺(tái)臥式U型管式2臺(tái)抗燃油冷卻器冷卻面積㎡6盤車轉(zhuǎn)速r/min1.5 汽輪機(jī)設(shè)計(jì)運(yùn)行條件機(jī)組設(shè)計(jì)運(yùn)行條件為：帶基本負(fù)荷，具有一定的調(diào)峰能力其調(diào)峰范圍為30～90%額定負(fù)荷，采用定壓—滑壓—定壓運(yùn)行方式。可以定壓和變壓運(yùn)行。在以定—滑—定方式運(yùn)行時(shí)，滑壓運(yùn)行的范圍為30～90%額定負(fù)荷?；瑝浩鹗键c(diǎn)由鍋爐最低不投等離子穩(wěn)燃負(fù)荷所定。 1.機(jī)組允許負(fù)荷變化范圍負(fù)荷變化率階躍負(fù)荷變化±10％額定出力/min等負(fù)荷變化50％額定出力以上±5％額定出力/min50%額定出力以下±3％額定出力/min 2.機(jī)組不允許運(yùn)行或不允許長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的異常工況，規(guī)定如下: 1)汽輪機(jī)排汽溫度限制： 低壓轉(zhuǎn)子的軸承座和低壓缸焊成一體，當(dāng)排汽溫度升高時(shí)，低壓轉(zhuǎn)子的軸承座因低壓缸的膨脹而抬起，使轉(zhuǎn)子對(duì)中破壞，引起機(jī)組的強(qiáng)烈振動(dòng)。因此，對(duì)低壓缸的排汽壓力和溫度制造廠都有嚴(yán)格的規(guī)定。二期汽輪機(jī)能在低壓缸排汽溫度不高于90℃下長(zhǎng)期運(yùn)行（一期汽輪機(jī)能在低壓缸排汽溫度不高于51.8℃下長(zhǎng)期運(yùn)行）。低壓缸排汽溫度121℃跳閘（一期為107℃）。高壓缸排汽溫度440℃報(bào)警，460℃及以上跳閘（一期為430℃）。 2)機(jī)組在整個(gè)壽命期間內(nèi)周波允許范圍限制：在周波＜47.5或＞51.5Hz在低壓葉片的壽命期內(nèi)總計(jì)不超過2小時(shí) 3)主蒸汽與再熱蒸汽溫度之間的允許偏差值限制,詳見上圖； 4)機(jī)組振動(dòng)允許范圍限制：汽輪發(fā)電機(jī)組在所有穩(wěn)定運(yùn)行工況下（轉(zhuǎn)速為額定值）運(yùn)行時(shí)，在任何軸承座上測(cè)得的垂直、橫向和軸向雙振幅絕對(duì)振動(dòng)值不大于0.025mm，在任何軸頸上測(cè)得的雙振幅相對(duì)振動(dòng)值不大于0.05mm。各轉(zhuǎn)子及軸系在通過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)各軸承座雙振幅絕對(duì)振動(dòng)值不大于0.08mm，各軸頸雙振幅相對(duì)振動(dòng)值不大于0.15mm。轉(zhuǎn)子軸頸振動(dòng)雙振幅值正常<50m,報(bào)警125m,跳閘200m. 5)機(jī)組在高背壓允許運(yùn)行限制:報(bào)警60kPa,跳閘65kPa； 6)機(jī)組處于電動(dòng)機(jī)工況允許運(yùn)行限制：1min； 7)機(jī)組超速跳閘保護(hù)：3270r/min(機(jī)械),3300r/min(電氣)； 8)軸向位移大保護(hù)：報(bào)警：≥+0.6mm或≤-1.05mm，停機(jī)：≥+1.2mm或≤-1.65mm； 9)軸承潤滑油壓低保護(hù)：報(bào)警：103KPa，停機(jī)：69KPa；10)汽輪機(jī)抗燃油壓低保護(hù)：報(bào)警：8.9MPa，停機(jī)：7.6MPa；3.機(jī)組允許運(yùn)行參數(shù)變化范圍機(jī)組正常運(yùn)行中，主汽壓力或再熱蒸汽壓力增加，相應(yīng)管道閥門汽缸等承壓部件內(nèi)部的機(jī)械應(yīng)力相應(yīng)增加；同時(shí)，若調(diào)節(jié)汽閥開度不變則汽輪機(jī)進(jìn)汽量隨之增加，使動(dòng)葉片承壓增大，軸向推力增加。為確保機(jī)組安全運(yùn)行，運(yùn)行中的蒸汽壓力不允許超過廠家提供的最大值。主再熱蒸汽溫度超過規(guī)定值時(shí)，將使機(jī)組的相應(yīng)的部件和蒸汽管道、閥門金屬溫度升高，材料的機(jī)械強(qiáng)度降低，蠕變速度加快，影響設(shè)備的使用壽命和安全，廠家對(duì)允許的主再熱汽溫都有嚴(yán)格的規(guī)定。當(dāng)主再熱汽溫降低時(shí)，將引起機(jī)組的排汽濕度和軸向推力的增大，也同樣影響機(jī)組的安全和使用壽命。汽輪機(jī)允許的進(jìn)汽壓力、溫度范圍表：名稱限制值允許運(yùn)行時(shí)間主蒸汽壓力≤1.00P0連續(xù)運(yùn)行≤1.05P0年平均壓力下允許連續(xù)運(yùn)行的壓力≤1.20P0允許偏離值，但12個(gè)月周期內(nèi)積累時(shí)間≤12小時(shí)高壓缸排汽壓力不允許在大于1.25P1壓力下運(yùn)行主蒸汽及再熱蒸汽溫度≤1.00t任何12個(gè)月周期內(nèi)的平均溫度≤t+8℃年