東汽-日立型超超臨界1000MW汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)介紹

1、2. 東汽日立型超超臨界1000MW 汽輪機(jī)2.1 熱力特性該汽輪機(jī)為單軸四缸四排汽型式，從機(jī)頭到機(jī)尾依次串聯(lián)，一個(gè)單流高壓缸、一個(gè)雙流中壓缸及兩個(gè)雙流低壓缸。高壓缸呈反向布置（頭對(duì)中壓缸），由一個(gè)雙流調(diào)節(jié)級(jí)與8個(gè)單流壓力級(jí)組成。中壓缸共有 2X6個(gè)壓力級(jí)。兩個(gè)低壓缸壓 力級(jí)總數(shù)為2X2X6級(jí)。末級(jí)葉片高度為43 ,采用一次中間再熱，汽輪機(jī)總長(zhǎng)為 35.6m ,汽輪發(fā)電機(jī)組總長(zhǎng)54.652m 。其縱剖面圖如圖1所示。主蒸汽從高中 外缸中部上下對(duì)稱布置的4個(gè)進(jìn)汽口進(jìn)入汽輪機(jī)，通過高壓 9級(jí)作功后去鍋爐 再熱器。再熱蒸汽由中壓外缸中部下半的 2個(gè)進(jìn)汽口進(jìn)入汽輪機(jī)的中壓部分，通 過中壓雙流6級(jí)作功后

2、的蒸汽經(jīng)一根異徑連通管分別進(jìn)入兩個(gè)雙流6級(jí)的低壓缸，作功后的乏汽排入兩個(gè)不同背壓的凝汽器。圖1東方日立型超超臨界100MW 汽輪機(jī)高壓主汽閥，調(diào)節(jié)閥懸吊在機(jī)頭前運(yùn)行平臺(tái)下面， 通過4根導(dǎo)汽管與高壓汽缸相接。其布置圖如圖2所示。中壓聯(lián)合閥布置在高中壓缸兩側(cè)， 通過中壓進(jìn)汽 管與汽缸焊接，并采用浮動(dòng)式彈簧支架固定在平臺(tái)上。圖2高壓主汽閥調(diào)節(jié)閥布置圖特性參數(shù)：型號(hào)機(jī)組型式額定參數(shù)功率N1000-25/600/600超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、凝汽式汽輪機(jī)1000MW高壓主汽閥前蒸汽壓力25.0MPa.a溫度600 C中壓主汽閥前蒸汽壓力4.25MPa.a溫度600 C正常排汽壓力（平均

3、值）0.0051 Mpa(a)未級(jí)動(dòng)葉片度43 (1092mm)最終給水溫度294.8 C主蒸汽流量2733.4t/h機(jī)組熱耗7410 KJ/kw.h (1769.85 kcal/kw.h額定轉(zhuǎn)速3000r/min機(jī)組總長(zhǎng)35.6m（不含電機(jī)）旋轉(zhuǎn)方向逆時(shí)針冷卻水溫（設(shè)計(jì)水溫）20 c33 C給水回?zé)峒?jí)數(shù)3高加+1除氧+4低加維持額定功率時(shí)的最高計(jì)算冷卻水溫配汽方式全電調(diào)（閥門管理）通流級(jí)數(shù):熱力級(jí)為20級(jí)，結(jié)構(gòu)級(jí)為45級(jí)，其中高壓缸1（雙流調(diào)節(jié)級(jí)）+8壓力級(jí)中壓缸2X6級(jí)（雙流程）低壓缸（A、B）4X6級(jí)（雙流程）2.2 母型機(jī)組全部高、中、低壓三個(gè)汽缸另部件都經(jīng)過運(yùn)行考驗(yàn)，證明是成熟可靠結(jié)

4、構(gòu)。三缸四排汽參數(shù)與本工程相同或相近。串聯(lián)在一根軸上之后，對(duì)軸系穩(wěn)定性作了 重新校核，結(jié)果數(shù)據(jù)令人滿意。母型機(jī)組的情況見下表:機(jī)組功率 （型式）電廠（投運(yùn)時(shí)間）取用的部套（轉(zhuǎn)速）參數(shù)備注1000MW(CC4F-41)原町2#Haramachi (1998.7)不取(30001500r/min)24.5Mpa, 600 C /600 C 背壓 4.27KPa雙軸機(jī)組，用戶要求。圍海 造田電廠可靠省廠房面積1000MW(CC4F-41)常陸那珂1#Hitachi-Naka (2003.1)取高壓缸、中壓缸(3000r/min)24.5Mpa, 600 C /600 C 背壓 5.09KPaHara

5、machi 2#機(jī)的改進(jìn)型700MW (TC4F-43)苫東厚真4#Tomato-Atsuma(2002.6)只取低壓缸(3000r/min )25.0Mpa, 600 C /600 C(背壓為3.33kPa)作為單軸百萬(wàn)千瓦低壓缸 的試驗(yàn)機(jī)組上述日立公司700MW 機(jī)組創(chuàng)造了日本電廠最高熱效率記錄。 其設(shè)計(jì)熱耗為7226kJ/kw.h (1726kcal/kw.h )，實(shí)測(cè)值為 7194 kJ/kw.h (1718.2kcal/kw.h ), 實(shí)測(cè)熱效率達(dá)到50%。2.2總體結(jié)構(gòu)2.2.1 軸系及軸承機(jī)組軸系由汽輪機(jī)高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子( A)、低壓轉(zhuǎn)子(B)及 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子所組成，各

6、轉(zhuǎn)子均為整體轉(zhuǎn)子，各轉(zhuǎn)子間用剛性聯(lián)軸器連接。表1轉(zhuǎn)子基本參數(shù)高壓轉(zhuǎn)亍中壓轉(zhuǎn)子A低壓轉(zhuǎn)子B低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子質(zhì)重kg23900310007560077000支承內(nèi)跨距mm5800565065506550轉(zhuǎn)子在裝配葉片進(jìn)行高速動(dòng)平衡試驗(yàn)，在額定轉(zhuǎn)速下進(jìn)行動(dòng)平衡，并做超速試驗(yàn)。每根轉(zhuǎn)子上均設(shè)有供電廠現(xiàn)場(chǎng)在不開缸的情況下進(jìn)行動(dòng)平衡的裝置。汽輪發(fā)電機(jī)組軸系中每一根轉(zhuǎn)子均由二個(gè)軸承支承。其中，高壓和中壓轉(zhuǎn)子采用可傾瓦軸承支承，低壓轉(zhuǎn)子采用橢圓軸承支承?？蓛A瓦軸承采用6瓦塊結(jié)構(gòu)，對(duì)稱布置。橢圓軸承為單側(cè)進(jìn)油，上瓦開槽結(jié)構(gòu)。軸承合金結(jié)合面采用燕尾槽結(jié)構(gòu)。軸承安裝時(shí)要進(jìn)行軸承轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩測(cè)量，使之符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)定。推力軸承

7、位于中壓缸與低壓缸（A）之間，采用傾斜平面式雙推力盤結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的推力軸承是由沿圓周方向的 10條油槽將推力瓦面分割為10個(gè)瓦塊形成，每一瓦塊沿圓周方向是傾斜的，同時(shí)，其傾斜角又隨半徑變化，內(nèi)徑處傾角大，外徑處傾角小，以保證瓦塊內(nèi)外徑處的潤(rùn)滑油流量均衡。表2軸承基本參數(shù)軸承號(hào)1#2#3#4#5#6#7#8#軸頸406.4508.0533.4533.4558.8558.8558.8584.2軸承型式可傾瓦橢圓瓦由于高、中壓轉(zhuǎn)子采用改良12Cr鍛鋼，該鋼較軟，為防止運(yùn)行 時(shí)油中雜質(zhì)劃傷軸頸，其軸頸部位支 承段在12Cr鋼轉(zhuǎn)子基材上堆焊低Cr 的Cr-Mo-V合金層，結(jié)構(gòu)示意圖見 圖5。1#4#軸

8、承擬采用自對(duì)中性能較好的可傾瓦軸承，5#8#軸承擬采用橢圓瓦軸承，軸徑尺寸見表 2圖3軸頸部位堆焊結(jié)構(gòu)示意圖2.2.2 汽輪機(jī)閥門及布置主汽調(diào)節(jié)閥：四個(gè)高壓主汽閥與四個(gè)獨(dú)立的高壓調(diào)節(jié)閥連為一體，四個(gè)高壓主汽閥腔室互相連通。每個(gè)主汽閥和調(diào)節(jié)閥均帶有自己的油動(dòng)機(jī)和操縱機(jī)構(gòu)，主汽調(diào)節(jié)閥以及 油動(dòng)機(jī)操縱機(jī)構(gòu)一體布置在汽輪機(jī)機(jī)頭前運(yùn)行層下方。見下圖：圖4高壓主汽調(diào)節(jié)閥外形及布置圖中壓聯(lián)合閥:兩個(gè)中壓聯(lián)合閥均由液壓操作，具有獨(dú)立閥殼。中壓調(diào)壓閥為球型閥,而中壓主汽閥是一個(gè)套閥，兩閥共用一個(gè)閥座。正常工況下中壓主汽閥和中壓調(diào)節(jié)閥全開，因此每個(gè)閥桿上都有堆焊司太利合金的密封反閥座，減小閥 桿漏汽。中壓聯(lián)合閥布

9、置在中壓缸中部?jī)蓚?cè)下方。 其重量由汽缸和兩側(cè)支架分擔(dān)。圖5中壓聯(lián)合閥外形及布置圖2.2.3 高壓模塊高壓缸共I+8個(gè)熱力通流級(jí)，其中調(diào)節(jié)級(jí)為雙流。高壓缸為雙層缸結(jié)構(gòu)， 分別與四個(gè)調(diào)節(jié)閥對(duì)應(yīng)的噴嘴室裝在內(nèi)缸上。固定在內(nèi)缸上的四根進(jìn)汽管允許其內(nèi)外缸、噴嘴室自由地?zé)崦浂挥绊懭叩耐亩ㄎ弧?進(jìn)汽管與外缸連接部位采 用特殊的冷卻結(jié)構(gòu)，使高壓外缸材料可沿用亞臨界傳統(tǒng)的Cr-Mo-V鑄鋼。由于冶金技術(shù)和材料高溫性能的制約 （關(guān)于這一點(diǎn)，各汽輪機(jī)設(shè)備廠家都處 在同一個(gè)平臺(tái)上，雖然使用的材料牌號(hào)不盡相同），在600 c的高溫下，要設(shè)計(jì) 一只1000MW 等級(jí)的單列調(diào)節(jié)級(jí)，都需要一些變通的辦法。我們者B知道，

10、采用噴嘴調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)級(jí)，部分負(fù)荷下的最大輪周功率達(dá)到機(jī)組 MCR工況下輪周功率的兩倍。因此，采用噴嘴調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)級(jí)方案時(shí)，日立很現(xiàn)實(shí)地采用了雙列調(diào)節(jié)級(jí)方案，如下圖所示：圖6雙流噴嘴室示意圖2.2.4 中壓模塊Inner Shell 12Cr steel中壓分流共2X6級(jí)。由于再熱 蒸汽溫度達(dá)600 C ,為減小熱應(yīng)力， 汽缸與高壓部分一樣采用雙層缸結(jié) 構(gòu)，為了使中壓外缸材料可沿用亞 臨界傳統(tǒng)的Cr-Mo-V鑄鋼，下半 進(jìn)汽部分結(jié)構(gòu)特殊設(shè)計(jì)，使再熱蒸 汽不通過外缸缸體，直接進(jìn)入內(nèi)缸 進(jìn)汽室（參見圖6）。中壓轉(zhuǎn)子采用 整鍛結(jié)構(gòu)，選用改良12Cr鍛鋼。 為了提高中壓轉(zhuǎn)子熱疲勞強(qiáng)度， 減輕正反第一級(jí)間的熱

11、應(yīng)力，從一抽引入低溫蒸汽與中壓閥后引入的一股蒸汽混合后形成冷卻蒸汽進(jìn)入中壓第一級(jí)前，通過正反第一、二級(jí)輪緣葉根處的間隙，起到冷卻中壓轉(zhuǎn)子高溫段輪轂及 輪面的目的，并大大降低第一級(jí)葉片槽底熱應(yīng)力。圖6中壓轉(zhuǎn)子冷卻結(jié)構(gòu)示意圖2.2.5 低壓模塊低壓分ALP、BLP兩個(gè)缸，均為分流2X6級(jí)。為減小熱應(yīng)力，采用三層缸結(jié)構(gòu)以避免進(jìn)汽部分膨脹不暢引起內(nèi)缸變形。內(nèi)外缸均采用缸板拼焊結(jié)構(gòu)，低壓轉(zhuǎn)子采用整鍛結(jié)構(gòu)，選用超純凈 Ni-Cr-Mo-V鋼鍛件。圖7低壓缸結(jié)構(gòu)2.2.7主要部件材料見下表：主閥門殼MSV12Cr鑄鋼CV12Cr鑄鋼CRV12Cr鑄鋼高壓改良型12Cr鍛鋼中壓改良型12Cr鍛鋼低壓Ni-Cr

12、-V鍛鋼（超純凈型）局中壓轉(zhuǎn)子軸頸和推力盤表面堆焊Cr-Mo鋼噴嘴室12Cr 鋼動(dòng)葉高壓第一級(jí)改良12Cr鍛鋼中壓第一級(jí)改良12Cr鍛鋼汽缸高壓外缸Cr-Mo-V 鑄鋼高壓內(nèi)缸12Cr鑄鋼中壓外缸Cr-Mo-V 鑄鋼中壓內(nèi)缸12Cr鑄鋼2.2.8 滑銷系統(tǒng)機(jī)組共設(shè)有三個(gè)死點(diǎn)，分別位于中壓缸和 A低壓缸之間的中間軸承箱下及 低壓缸（A）和低壓缸（B）的中心線附近，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，它引導(dǎo)汽缸沿軸向自由膨脹而限制橫向跑偏。q%-1I_JI 1_|2.2.9盤車裝置盤車裝置是用于機(jī)組起動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子低速旋轉(zhuǎn)，以便使轉(zhuǎn)子均勻加熱，減小轉(zhuǎn)子變形的可能性，也用在停機(jī)后轉(zhuǎn)