汽轮机设备及运行

1、汽轮机设备及运行,华北电力大学动力系 刘树华汽轮机基本工作原理,汽轮机的级-由一列喷嘴 叶栅和其后紧邻的一列动叶栅 构成的工作单元。,通流部分-汽轮机本体做功 汽流通道称为汽轮机的通流部 分，它包括主汽门，导管，调 节汽门，进汽室，各级喷嘴和 动叶及汽轮机的排汽管。,汽流流动演示,蒸汽热力学能,汽流的动能,级的工作过程,蒸汽膨胀增速的条件,有合理的汽流通道结构,蒸汽需具有一定的可用热能且有压差存在,动、静叶栅几何参数,平均直径dm，叶片高度l (图中未反映）,叶栅节距t,叶栅通道进口宽度a,出口宽度a1和a2,叶型弦长b,出口边厚度,叶栅宽度B,出口汽流角,（a）先扩

2、压后转向 （b）先转向后扩压,第二部分,汽轮机设备,第一章 东方汽轮机厂300MW机组概述,y1 y2,东方汽轮机厂N300-16.7/537/537-8型,第一章 绪论,第一章 绪论,第一章 绪论,铭牌工况(TRL)：,相关名词解释：,第一章 绪论,汽轮发电机组能在下列条件下安全连续运行，发电机输 出额定(铭牌)功率为300MW(此功率已扣除采用自并励静 止励磁所需的功率)，此工况称为铭牌工况(TRL)，此工 况下的进汽量称为铭牌进汽量，此工况为出力保证值的 验收工况： (1)额定的主蒸汽和再热蒸汽参数，所规定的汽水品质； (2)平均背压为11.8kPa(a)； (3)补给水率为3%； (4

3、)额定给水温度； (5)回热系统全部正常投入运行； (6)给水泵正常投入运行； (7)发电机效率98.8、额定氢压、功率因数0.85。,第一章 绪论,热耗率验收工况(THA)： 当机组功率(此功率已扣除采用自并励静止励磁所需的功 率)为300MW时，除进汽量以外其它条件同TMCR工况时， 称为机组的热耗率验收工况(THA)。,(4)其它条件同TRL工况中 (4)到(7)条。,汽轮机进汽量等于铭牌工况（TRL）进汽量，在下列条件 下安全连续运行，此工况下发电机输出的功率(此功率已扣除采用自并励静止励磁所需的功率)，称为最大连续出力，此工况称为最大连续出力工况(T-MCR)： (1)额定的主蒸汽和

4、再热蒸汽参数，所规定的汽水品质； (2)平均背压5.39kPa(a)； (3)补给水率为0%；,最大连续出力工况(T-MCR)：,VWO工况： 汽轮发电机组能在调门全开（VWO），其它条件同TMCR 工况时，汽轮机进汽量保证不小于1.05倍铭牌进汽量，此工况称为VWO工况。,型式：亚临界中间再热两缸两排汽采暖抽汽凝汽式汽轮机 额定功率：300MW（ECR工况） 最大功率：333.69MW（VWO工况） 额定蒸汽参数 新蒸汽： （高压主汽阀前）16.67MPa/537 再热蒸汽：（中压联合汽阀前）3.129MPa/537 背 压： 5.1kPa（设计冷却水温20） 额定新汽流量：899.32t/

5、h 最大新汽流量：1025t/h 采暖抽汽压力范围：0.20.55MPa 配汽方式：全电调（阀门管理） 转向：从汽机向发电机方向看为顺时针方向,供热机型：C300/237-16.7/0.39/537/537型(合缸),额定供热工况 主蒸汽流量：898.35t/h 供热压力： 0.39MPa 供热流量： 350t/h 电机功率： 237.28MW 最大供热工况 主蒸汽流量：1025.0t/h 供热压力： 0.39MPa 供热流量： 550t/h 电机功率： 243.376MW,轴系临界转速（计算值） QFSN-300-2-20B型电机 第一阶：（发电机转子一阶） 1397r/min 第二阶：（高

6、中压转子一阶） 1640r/min,第三阶：（低压转子一阶） 1750r/min 第四阶：（发电机转子二阶） 3539r/min 第五阶：（低压转子二阶） 3698r/min 第六阶： 4000r/min,通流级数 总共26级，其中： 高压缸：1调节级8压力级 中压缸：7压力级 低压缸：25压力级 给水回热系统： 3高加1除氧4低加(除氧器采用滑压运行),给水泵拖动方式,有两种配置： 第一种：1100%B-MCR的小汽轮机带动；150%B-MCR电动调速给水泵作为备用。 第二种：250B-MCR的小汽轮机带动；150B-MCR电动调速给水泵作为备用。,汽封系统：自密封系统（SSR） 末级动叶片

7、高度：851mm 末级动叶片环形排汽面积：26.69m2 汽轮机本体外形尺寸（长宽高） 18381mm7464mm6634mm（高度指从连通管吊环最高点 到运行平台距离）,额定供热工况各段回热抽汽参数、流量汇总表,上海汽轮机有限公司 引进型、亚临界、一次中间再热、单轴、双缸双排汽、高、中压合缸、300MW抽汽凝汽式汽轮机,技术规范,型号： C300-16.67/0.8/538/538 型式：亚临界，一次中间再热，单轴，双缸双排汽，高、中压合缸，抽汽凝汽式 额定功率： 300MW 额定转速： 3000r/min 额定蒸汽流量： 907t/h 主蒸汽额定压力： 16.67Mpa 主蒸汽额定温度：

8、538 再热蒸汽额定压力： 3.137Mpa 再热蒸汽额定温度： 538,额定排汽压力： 0.00539Mpa 额定给水温度： 273 额定冷却水温度： 20 回热级数： 3级高压加热+1级除氧加热+4级低压加热 给水泵驱动方式： 小汽轮机驱动 低压末级叶片长： 905mm 净热耗率： 7892kJ/kwh（额定工况下） 临界转速： 高中压转子 一阶：1732r/min；二阶：4000r/min 低压转子 一阶：1583r/min；二阶：4000r/min 振动值： 工作转速下轴颈振动值0.075mm； 过临界时轴颈振动最大允许值0.2mm。 轴振正常：0.076mm，报警：0.125mm，脱

9、扣：0.25mm。,主要性能,1、厂用抽汽量四段为82t/h，五段为35t/h。,2、额定功率工况：汽轮机主汽门前压力、温度、再热汽门前温度和汽机背压均为额定值，回热系统正常投运，补给水率为零，发电机效率为98.7%时，发电机出线端发出额定功率的工况，为本机组的额定功率工况，也是本机组的保证工况。,3、夏季工况：汽轮机背压为0.0118MPa、主汽门、再热汽门前蒸汽参数为额定值，回热系统正常投运，补给水率为3%时，机组能连续运行，并发出额定功率，此时为夏季工况。,4、最大保证功率工况（TMCR）：当汽轮机主汽门前的流量同夏季额定功率工况的流量、压力、温度、再热汽门前蒸汽温度和背压为额定值，回热

10、系统正常投运，补给水率为零时，机组能连续运行，并发出最大功率320MW，此工况称最大连续功率工况。,5、VWO工况：汽轮机能在调节阀全开（VWO），其它条件同第4条时，汽轮机的进汽量为1025t/h。该工况为锅炉最大连续运行蒸发量（B-MCR）工况。,6、高加切除工况：汽轮机主汽门前压力、温度、再热汽门前温度和背压为额定值，三级高加全部切除时的工况，此时汽轮机仍可连续发出额定功率300MW。,7、额定抽汽工况：调整抽汽压力0.8 0.2Mpa，抽汽温度330350，抽汽流量165t/h，回水至凝汽器，其他条件同第2条时，可发出功率272.9MW。,8、冬季最大抽汽工况：抽汽流量200 t/h，

11、回水至凝汽器，其他条件同第7条时，可发出功率278.2MW。,高压汽缸内有一个部分进汽调节的冲动级和11个反动式压力级，中压汽缸内有9个反动式压力级，低压部分分为两分流式，每一分流由7个反动式压力级组成，全机共35级。,转动部分包括动叶栅、叶轮、主轴、联轴器及紧固件，静止部分包括汽缸、喷嘴室、隔板套（静叶持环）、汽封、轴承、轴承座、滑销系统机座及有关紧固件。,第二章 汽轮机本体结构,第二章 汽轮机本体结构,第一节 汽缸,汽缸：汽轮机的外壳。其作用是将汽轮机的通流部分与 大气隔开，以形成蒸汽热能转化为机械能的封闭汽室。,汽缸的分类：,按进汽参数：高压缸、中压缸和低压缸,按每个汽缸的内部层次：单层

12、缸、双层缸和三层缸,按通流部分在汽缸内的布置：顺向布置、反向布置和对称分流布置,按汽缸形状：圆筒形、圆锥形和阶梯圆筒形,第二章 汽轮机本体设备,、高中压缸及进汽部分结构,1.高中压汽缸,蒸汽参数不超过8.83Mpa、535的中小功率汽轮机采用单层缸结构，高参数大容量机组采用双层缸结构。,300MW的高中压缸通常为合并双层结构，高压通流部 分设计为反向流动，高压和中压进汽口都布置在高中压 缸中部，是整个机组工作温度最高的部位。,合并双层缸的优点是 ：,（1）高、中压进汽部分集中布置在汽缸中段，使汽缸的 热应力小；,（2）机组长度缩短，因为减少了轴承及联轴节的数量， 也从而使厂房的造价降低；,（3

13、）高、中压两端的排汽温度较低，两端汽封漏汽较少 ，轴承所受的影响较小。,（4）推力轴承的负荷较小，推力轴承的尺寸便小，有利 于轴承座的布置。,（5）采用双层结构，巨大的蒸汽压力分摊给内外两层缸， 减少了每层缸的压差和温差，缸壁和法兰相应减薄，减轻 了每层汽缸所承受的综合应力，减少贵重金属的耗材，降 低设备的成本，机组启停及变工况时，内外缸夹层中的蒸 汽可使内外缸尽可能迅速同步加热，热应力相应减小，因 此有利于缩短启停时间和提高负荷的适应性。同时，外缸,第二章 汽轮机本体设备,的内外压差比单层缸时降低了许多，因此减少了汽缸结合面漏汽的可能性。一般内缸和外缸分别主要承受机械应力和热应力。,第二章

14、汽轮机本体设备,高中压汽缸,低压缸,东汽300MW,上汽300MW,高中压汽缸,低压缸,进汽机构,进汽机构,汽缸的支撑与定位,第二章 汽轮机本体设备,东方汽轮机厂N300-16.7/537/537-8型,高压内外缸材料采用ZG15Cr1Mo1铸件，允许的最高工作 温度不大于566；高压阀门组悬挂在机头前运行平台 下面，中压阀门组置于高中压缸两侧。高压内缸采用整 体结构，中压内缸由#1、#2隔板套两部分组成；在内缸 的进汽段装有高中压间汽封，分两段，在两段汽封体之 间设有紧急排放口，保证机组甩负荷时高压缸进汽室余 汽可靠排放，防止汽轮机超速。,高中压外缸：,第二章 汽轮机本体设备,整体结构 高压

15、内缸,中压内缸 #1隔板套,中压内缸 #2隔板套,高中压间汽封,紧急排放口,定位环,隔热环,第二章 汽轮机本体设备,高中压外缸,高中压外缸内装有高压内缸、喷嘴室、隔板套、隔板 、汽封等高中压部分静子部件,与转子一起构成了汽轮 机的高中压通流部分。外缸允许工作温度不大于566。,外缸中部上下有4个高压进汽口与高压主汽管相连,高 压部分有安装固定高压内缸的凸台和凸缘,前端下部 有2个高压排汽口,下半第6级后有1个抽汽口, 抽汽供 JG3。外缸中部下半左右侧各有1个中压进汽口,中压 部分有安装1#、2#隔板套的凸缘,下半中压第3级(1# 隔板套)后有1个抽汽口(供JG1)。外缸后端上部有1个 140

16、0中压排汽口,下部左右侧有2个抽汽口,供除氧器 (CY)和小机。前后两端有安装高压和中压后汽封凹窝和 相应的抽送汽管口。,中压部分共有7个压力级，第3级后有1个3段抽汽口供1#高 加(JG1)，中压5级后有1个4段抽汽口供除氧器（CY）和给 水泵小汽轮机，中压排汽一部分从高中压外缸后端下半的 抽汽口进入低压加热器（JD4）及热网，其余部分从上半 正中的一个1400mm中压排汽口进入连通管通向低压缸。 低压部分为对称分流双层缸结构。蒸汽由低压缸中部进入 通流部分，分别向前后两个方向流动，经25个压力级作 功后向下排入凝汽器。在13级后依次设有68段抽汽口 ，分别供3个低压加热器(JD3JD1)。

17、,高压部分共1个单列调节级和8个压力级，第6级后设1段回 热抽汽供3#高加(JG3)，第9级后(高压排汽)设2段抽汽供2# 高加(JG2)。,供热型号：D300P,高压内缸,高压内缸采用整体内缸。进汽端装有4组喷嘴室,缸内支承高压29级隔板, 允许工作温度不大于566。 内缸外壁对应于第2级隔板处有一个定位环,其外缘的凹槽与外缸上相应位置的凸缘配合,确定内缸轴向位置,构成内缸相对于外缸的轴向膨胀死点。 内缸外壁第5级处设置隔热环,将内外缸夹层空间分为2个区域,这样可以降低内缸内外壁的温差,提高外缸温度,减少外缸与转子的膨胀差。,第二章 汽轮机本体设备,第二章 汽轮机本体设备,特色系统：,大螺栓

18、自流冷却/加热系统(外缸),该系统从高压内缸与外缸的定位环之前的区域引入蒸汽 至螺栓孔，正常运行时冷却高温区中分面螺栓，再由1# 、2#隔板套之间的抽汽口排出。,大螺栓自流冷却/加热系统 （内缸）,从高压第4级后引入蒸汽至螺栓孔，再由中压进汽处排出。 正常运行时内流冷却高温区中分面螺栓，启动时加热螺栓 ，可降低启动时螺栓的温度应力，避免法兰及螺栓的塑性 变形。,第二章 汽轮机本体设备,紧急排汽口,机组甩负荷时高压部分余汽有可能通过高中压间汽封漏,入中压部分导致机组超速，若高中压间汽封磨损间隙增 大，超速的可能性更大。内缸下半在两段汽封体之间设 有紧急排汽口，通过一根133X10排汽管与外缸相通

19、, 排汽管通过用螺栓固定在外缸上的法兰与外部管道相联 接，最终与汽轮机紧急排放阀（BDV）相联接。机组跳 闸时，应急排放阀(BDV)快速开启，将大部分冗余蒸汽 引入排汽装置，防止机组超速。,第二章 汽轮机本体设备,第二章 汽轮机本体设备,其他本体辅助系统：,高压缸预暖系统,冷态启动时(高中压缸联合启动或中压缸启动)，在汽轮机 冲转前，由高压旁路阀后的蒸汽或辅助蒸汽通过倒暖阀 （RFV）进入高压缸。从高中压缸之间汽封、高压主汽 管疏水和高压缸疏水排出。高压缸预暖期间打开10%高压 主汽阀阀位，对高压主汽阀壳、主汽管进行预暖。预暖蒸 汽压力0.40.8MPa，温度为200250，并保持50 以上过

20、热度。倒暖阀为DN100电动截止阀。,第二章 汽轮机本体设备,中压缸启动系统,在高排止逆门前的高排管道上设置有通向排汽装置的管道 ，管道上布置有气动阀（VV阀），中压缸启动过程中该阀 打开，将高压缸与排汽装置连通，防止高压缸叶片鼓风过 热。,第二章 汽轮机本体设备,汽缸夹层加热系统,高中压外缸设置有夹层加热进汽口，从夹层加热进汽联箱来的蒸汽通过阀门分别进入左右进汽口，对高压内缸与高中压外缸之间的夹层进行加热以便启动过程中对胀差和温度进行调整。 高压缸夹层加热系统的投入应根据高中压胀差、高压内缸外壁和高压外缸内壁温差及高压缸的温度情况决定,胀差在允许范围内可以停用高压缸夹层加热系统。（胀差超限则

21、投辅汽，否则利用内部蒸汽自然流动，以保持各部分合理的温度和压力分布，将热应力和压差引起的机械应力都限制在较低水平）。,夹层加热的蒸汽流程为：来自主蒸汽的夹层加热蒸汽， 经过夹层加热联箱后，从高中压外缸下半部分的汽缸 左右侧夹层加热进汽口，进入外缸和内缸之间的夹层， 即 区；区蒸汽通过隔热环外沿宽的环形间 隙进入与高压排汽相通的区，随抽汽进入2高加 （JG2）。区中的温度压力为高压排汽参数，区 和区压力相等，在内缸壁和定位环的幅射热作用下， 区的温度较接近内缸HP第三级后内壁温度。,第二章 汽轮机本体设备,第二章 汽轮机本体设备,一般的投退操作流程：,(1)锅炉点火起压后，炉侧压力0.2MPa-

22、0.5MPa时，须进行夹层加热联箱的暖箱，稍开夹层加热联箱进汽门，维持联箱压力O.1MPa-O.3MPa。联箱温度随着主蒸汽温度的提升而升高。 (2)机组冷态启动，汽轮机冲到500r/min时，投入夹层加热系统。 (3)启动后期，高压外缸下半内壁金属温度达到350以上。可以停用夹层加热系统。 (4)热态启动时，可以不用投入加热系统。如果差胀较大时，一般可以根据差胀情况进行投入。,第二章 汽轮机本体设备,投退和运行操作中的注意事项,(1)启动时，夹层加热系统应在内外缸温差达到一定程度时投入一般控制在温差lO%一20投入最为合适。如果投入过早可能导致外缸加热充分甚至超过内缸，出现负温差。投入过晚，

23、可能使温差增大导致暖机时间过长甚至发生危险。,(2)投入后注意监视夹层加热联箱的压力始终高于高压排汽压力0.4MPa0.6 MPa。过高可能使加热蒸汽流量过大，导致加热剧烈或温升率不容易控制，过低导致加热效果不理想。,(3)投入时联箱温度与高压外缸内壁温度至少有25- 50的温差保持合适的温差使加热充分均匀，防止加热过剧或加热不够。,(4)暖箱时要充分疏水，联箱的疏水门在暖箱时要保持全开，严防有冷水或低温蒸汽进入汽缸发生水冲击造成恶性事故。要求暖箱时间在1.5小时以上在联箱温度合格后应稳定3O分钟以上。,(5)夹层加热退出时，不能仅根据胀差决定，还要密切注意缸胀是否达到或接近机组正常运行时的缸

24、胀数值。300MW 汽轮机的缸胀正常运行时保持在22mm一27mm左右，缸胀合格、胀差在1.5mm。并且高压外缸下半外壁金属温度达到350以上。稳定至少152O分钟后再退出夹层加热。,第二章 汽轮机本体设备,第二章 汽轮机本体设备,(6)整定联箱安全门的动作值7.0MPa，300MW汽轮机在正常启动时按一般经验。120MW负荷，外缸温度就可达到350，其主蒸汽压力在7.41 MPa左右；将联箱安全门动作值整定在7.0 MPa，能满足机组的启、停参数以及汽缸金属的材质要求。,(7)在滑参数停机过程中，也可根据情况合理利用汽缸夹层加热装置进行机组的冷却以便达到停机后理想的较低缸温。保证联箱蒸汽温度

25、低于汽缸温度l5 25 左右其它注意事项和启动时类似,(8)汽缸夹层加热投入时，应控制汽缸的温升率或温降率小于每分钟1.5 ，这样才能保证汽缸金属温度均匀变化，避免局部过热或过冷。,第二章 汽轮机本体设备,上汽300MW,第二章 汽轮机本体设备,第二章 汽轮机本体设备,第二章 汽轮机本体设备,第二章 汽轮机本体设备,第二章 汽轮机本体设备,第二章 汽轮机本体设备,第二章 汽轮机本体设备,进汽机构：,大功率汽轮机进汽机构的特点：,进汽部分指调节汽阀后蒸汽进入汽缸第1级喷咀这段 区域。它包括调节汽阀至喷咀室的主蒸汽导管、导管 与汽缸的连接部分和喷咀室，是汽缸中承受蒸汽压力 和温度最高的部分。,1

26、调节汽阀从汽缸上分离出来，并与自动主汽阀合装 在一个壳体中组成联合汽阀，单独安装在汽缸两侧的 基础上，蒸汽室（即联合汽阀）与汽缸之间采用柔性 很大的导管连接,2主蒸汽管和再热蒸汽管多为双路布置，有两个主汽阀 ，每个主汽阀配套两个或多个调节阀组成联合汽阀。,第二章 汽轮机本体设备,3 蒸汽室和喷咀室单独铸好后，用焊接方式固定在汽缸上。,4 导汽管不能同时固定在内缸和外缸上，必须一端做成刚 性连接，则另一端做成活动连接，为此，多采用滑动密封 式进汽导管。,喷咀室进口端,压力密封环,第二章 汽轮机本体设备,第二章 汽轮机本体设备,东方汽轮机300MW配汽机构:,整个运行范围内随意选择调节方式,第二章

27、 汽轮机本体设备,阀门管理配汽技术,节流调节与喷嘴调节无扰转换,汽轮机冲转、升速、并网、带低负荷阶段,启动过程：,节流调节方式,汽流全周进汽,汽缸和转子均匀加热膨胀有效降低启动过程中的热应力和调节级动叶的机械应力,正常负荷运行：,负荷变动频繁且变动率较大时,节流调节方式,高压缸温度变化最小，热应力最低,长期低于额定负荷运行,喷嘴调节方式,热效率较高,第二章 汽轮机本体设备,停机过程：,计划停机后检修,喷嘴调节方式停机,停机后金属温度较低可缩短机组冷却时间,调峰停机或其它短暂的临时停机,节流调节方式,停机后金属温度较高有利于再次快速启动投运,高压主汽调节阀,中压联合汽阀,东汽300MW,上汽30

28、0MW,高压主汽调节阀,中压联合汽阀,喷嘴室,喷嘴室,数量1套,汽机前方运行层下面,均设有预启阀,独立油动机控制,汽阀结构,第二章 汽轮机本体设备,4组喷嘴汽道数均为37只,喷嘴配汽时：,、号调阀阀杆开启到24.6mm,号调阀开启,15.8mm,号调节阀开启,高压主汽调节阀,2主汽阀出口与调阀壳相连,4调阀共用阀壳,调节阀油动机 调节阀后部倒背布置,杠杆控制调节阀开度,主汽阀油动机 主汽阀下方 直接推动主汽阀杆,主汽阀进口处测温电偶监控阀壳的温差,主汽阀内有滤网,临时滤网（细目）,试运行期,试运结束,永久滤网（粗目）,第二章 汽轮机本体设备,刚性吊架支承,第二章 汽轮机本体设备,上、下半结构,

29、上、下沿轴向有导向键,保证自由膨胀而与高压进汽 管中心保持不变,与喷嘴和外缸靠密封圈联接,吸收内、外缸及喷嘴间的胀差,第二章 汽轮机本体设备,中压联合汽阀,高中压缸中压部分两侧,1主1调共用阀壳和阀座,数量2,均设有预启阀,独立油动机控制,主汽阀开关型,调阀截止调节型,汽阀结构,主汽阀油动机于联合汽阀 下方,调阀油动机于联合汽阀后部,主汽阀内有滤网,临时滤网（细目）,试运行期,试运结束,永久滤网（粗目）,弹性浮动式支承,第二章 汽轮机本体设备,供热蝶阀安装在高中压外缸后部上半的中压排汽口上，中 压排汽通过供热蝶阀经过连通管进入低压缸。蝶阀通径 1400，内有一个圆形阀板，沿直径方向有一个转轴通

30、出 圆柱形的阀壳外。油动机通过连杆机构驱动转轴使阀板转 动。,供热蝶阀,供热型号独有：,第二章 汽轮机本体设备,低压缸,大机组低压缸设计主要问题：,保证缸体的刚度，防止缸体产生挠曲和变形、合理设计 排汽通道,解决好热膨胀,大机组低压缸特点：,双层缸结构（三层缸结构）,通流部分在内缸，内缸体积较小承受温度变化,外缸和庞大的排汽缸处于排汽低温状态，膨胀变形较小,径向扩压排汽 末级的排气余速损失减小 缩短轴向尺寸,钢板焊接结构及对称分流布置,东汽低压缸,上汽低压缸,第二章 汽轮机本体设备,焊接双层缸结构,材质Q235-B,轴承座在低压外缸上,低压内缸进汽部分为装配式结构，轴向、径向预留间隙， 采用导

31、向键连接，进汽室受热时即保证其中心不变，又 可沿径向自由膨胀，热膨胀受约束较小,低压进汽口钢板焊接结构，减轻进汽口的重量，避免 铸件可能存在的缺陷。,低压内缸中分面螺栓也采用自流加热螺栓孔，通过进汽口处水平法兰进汽，在第4级位置处流入汽缸,内缸两端有导流环，与外缸组成扩压段,低压外缸顶部两端4个内孔径500的大气阀，缸内压力 到0.1180.137MPa(g),大气阀中1mm厚石棉橡胶板破裂， 使蒸汽排空,东汽低压缸,低压缸排汽口与凝汽器弹性联接，凝汽器的自重和水重 由基础承受,第二章 汽轮机本体设备,低压部分为对称分流双层缸结构。蒸汽由低压缸中部进 入通流部分，分别向前后两个方向流动，经25

32、个压力 级作功后向下排入凝汽器。在14级后依次设有68段 抽汽口，分别供3个低压加热器(JD3JD1)。,大螺栓自流加热示意图(低压内缸),D300P（供热型）,低压缸喷水装置,负荷15%额定负荷，自动投入，负荷15%额定负荷，受排汽温度控制，低压缸前后端任一侧排汽温度达到80时，电动截止阀开启，来自除盐装置后的凝结水经24个雾化喷头形成雾状水帘喷入排汽缸，排汽温度65，停止喷水。,机组启动、低负荷或空载运行时，排汽温度升高使低压 缸过热，将引起低压缸中心发生变化，可能导致机组振动 等事故，另外，排汽温度过高还会使凝汽器铜管因膨胀过 大而在胀口部位产生泄漏。,低压缸内设置喷水装置,低压缸喷水装

33、置采用自动控制,进水主管路上设置二个并联式滤网，可一路运行，一路清 洗，滤网前后压差0.05Mpa报警,手动切换且清洗滤网。 D300-Q,第二章 汽轮机本体设备,当低压缸前后端任一侧的排汽温度达到80时，机组DCS 系统控制电动截止阀开启，来自除盐装置后的凝结水经16 个雾化喷头形成雾状水帘喷入排汽缸，使排汽温度下降。 喷水压力（表压）0.490.79MPa，喷水量2127t/h。当 低压缸前后端两侧的排汽温度均降低到65时，电动截止 阀关闭，停止喷水。,D300P(供热机型),进水主管路上设置二个并联式滤网，可一路运行，一路清 洗，滤网前后压差0.05Mpa报警,手动切换且清洗滤网。,第二

34、章 汽轮机本体设备,连通管,由虾腰管和平衡补偿管2段组成,组焊为整体,虾腰管接中压排汽口，平衡补偿管中部有一个向下的管 口接低压进汽管，均采用刚性法兰联接,第二章 汽轮机本体设备,第二章 汽轮机本体设备,三组铰接型膨胀节 由不同数目的弹性膜板构成，其数目按必须吸收的热膨胀量确定,由许多叶片组 成的导流叶片环,如向外供热，由中低压连通管水平段加装三通引出一根72020的抽汽管对外供热。,第二章 汽轮机本体设备,汽缸的支撑与滑销系统,猫爪支承,台板支承,低压外缸,高、中压缸,猫爪支承,上猫爪支承,下猫爪支承,下猫爪支承,非中分面下猫爪支承,中分面下猫爪支承,优点：,中分面支撑，承力面与汽缸中 分面

35、在同一水平面，汽缸温度 变化时，猫爪膨胀不影响汽缸 中心线，不改变动静部分径向 间隙。,缺点：,下缸靠水平法兰螺栓吊在上缸上， 螺栓受力增加，而且对中分面密 封也不利，安装也比较麻烦。,国产125MW、200MW和部分进口机 组采用,第二章 汽轮机本体设备,非中分面支撑,结构简单，安装检修方便,优点：,缺点：,支承承力面与汽缸水平中分面不在一个平 面，汽缸受热使猫爪因温度升高产生膨胀 时，导致汽缸中分面抬高，偏离转子的中 心线，改变动静径向间隙，严重时会造成 动静摩擦甚至碰撞而发生事故。,只适用于温度不高的中低参数机组的高压 缸支承,第二章 汽轮机本体设备,猫爪位置抬高下汽缸加工要复杂,中分面

36、支撑,优点：,缺点：,中分面支撑,高参数大容量机组 高中压缸可采用,第二章 汽轮机本体设备,台板支承,低压外缸外形尺寸较大，采用下缸伸出的撑 脚直接支承在基础台板。虽然支承面比汽缸 中分面低，但其温度低，膨胀较小，所以影 响不大。,但需注意的是，汽 轮机在空载或低负 荷运行时排汽温度 不能过高，否则将 使排汽缸过热，影 响转子和汽缸的同 心度和转子的中心 线，所以要限制排 汽温度，设置排汽 缸喷水减温装置。,第二章 汽轮机本体设备,第二章 汽轮机本体设备,滑销系统,滑销系统是保证汽缸定向自由膨胀，并能 保持轴线不变的一种装置。,保证汽缸在横向的正确膨胀，并限制汽缸沿轴向 移动，同时也起到汽缸膨

37、胀死点的作用。,所有纵销均在汽轮机中心线上，保证汽轮机沿纵 向中心线正确膨胀，并保证汽缸中心线不能作横 向移动，与横销中心线的交点形成整个汽缸膨胀 死点。,横销,纵销,立销,所有的立销均在轴线上，保证汽缸定向自由膨 胀并与纵销共同保持机组的正确纵向中心线。,猫爪横销,保证汽缸在横向的定位和自由膨胀，同时随着 汽缸在轴向的膨胀和收缩，推动轴承座向前或 向后移动，以保持转子与汽缸的轴向相对位置,角销,保证轴承座与台板的紧密接触，防止产生间隙和轴承座的翘头现象,东汽滑销系统,上汽滑销系统,第二章 汽轮机本体设备,低压缸轴向定位锚固板,低压缸横向定位锚固板,轴向中心线,纵销多装在低压汽缸 排汽室的支撑

38、面，前 轴承箱底部。双缸汽 轮机中间轴承的底部 等和基础台板的结合 面,第二章 汽轮机本体设备,立销装在低压排汽缸尾部与基 础台板间，高压汽缸的前端与 轴承座间,第二章 汽轮机本体设备,一般装在前轴承座及汽轮机中间轴承座的 水平接合面上，是由下汽缸或上汽缸端部 突出的猫爪，特制的销子和螺栓等组成,角销装在前轴承座及中间轴承座底部的左右两 侧，以代替连接轴承座和基础台板的螺栓。,第二章 汽轮机本体设备,东汽滑销系统,绝对死点：,静子相对于基础固定点,1个在中低压轴承箱基架上2#轴承中心线后205mm处 另1个在低压缸左右两侧基架上低压进汽中心线前360mm处,机组启动时，高中压缸、前轴承箱向前膨

39、胀，低压缸向前 、后两个方向膨胀，转子由推力轴承处向前后膨胀。机组 胀差较小。,相对死点：,转子相对于静子的固定点,在中低压轴承箱内推力轴承处,胀差:汽缸与转子相对膨胀的差值称为胀差。转子轴向 膨胀大于汽缸轴向膨胀，叫做正胀差，反之称为负胀差。,滑销系统,高压内缸相对于高压外缸的死点在高压进汽中心线前 475mm处，以定位环凸缘槽定位，低压内缸相对于低 压外缸的死点设在低压进汽中心线处，高、低压内缸 分别由死点向前后两个方向膨胀。,第二章 汽轮机本体设备,轴承箱的推拉,高中压缸与前轴承箱之间的推(拉)力靠汽缸下半前端与 前轴承箱之间的“H”梁形式的推拉机构传递,“H”定中心梁,高中压缸与中低压

40、轴承箱之间的推(拉)力靠猫爪下面的 横向键传递,猫爪横销,为使汽缸与中低压轴承箱保持中心一致,汽缸下半后端 设有立键,第二章 汽轮机本体设备,前轴承箱的滑动,在前轴承箱滑动面上施加双滑块，即在滑块金属基体内镶嵌固体膨胀石墨。轴承箱底部采用上滑块尺寸不小于基架上相应的下滑块尺寸;在膨胀过程中，上滑块始终能完全盖住下滑块，且有3 mm过盖量，防止下滑块表面积有脏物;上滑块采用20 mm厚不锈钢钢板，下滑块用石墨合金滑块，由于石墨合金表面与不锈钢表面接触，不再需要另加润滑脂，自润滑滑块摩擦系数为0.1，可大大降低摩擦阻力。,第二章 汽轮机本体设备,第二章 汽轮机本体设备,“H”定中心梁 安装时“H”

41、梁电机端相对机头端冷态标高高1mm，得到1mm预变形以减小工作状态下的热变形和热应力。,优点,在平行于汽缸中分面的平 面内刚度较大。借助于前轴 承箱与前基架之间的导向键 可保证高中压缸在受到外部 管道不平衡推力以及自身左 右不均匀热膨胀影响的情况 下，仍能保持良好的对中,b) 垂直方向其刚度相对较 小。前箱与高中压缸间在铅 垂方向客观上存在的较大胀 差不会对“H”梁本身造成过大 的热应力。,第二章 汽轮机本体设备,第二章 汽轮机本体设备,第二章 汽轮机本体设备,上汽滑销系统,滑销系统,第二章 汽轮机本体设备,第二章 汽轮机本体设备,隔板、隔板套和静叶环、静叶持环,冲动式汽轮机,固定静叶的隔板及

42、支承隔板的隔板套,反动式汽轮机,静叶环及支承静叶环的静叶持环,隔板和隔板套,隔板,对隔板的要求：,足够的刚度和强度,良好的汽密封性,合理支承与定位,结构、工艺简单，便于加工、安装、检修,隔 板 结 构 类 型,第二章 汽轮机本体设备,焊接隔板,铸造隔板,将铣制、轧制或精密铸造等做出的静叶片嵌在冲有叶型孔槽的内、外围带上，组成环形叶栅，与弧形外缘和隔板体互相焊接组成。静叶栅出口外缘有径向叶顶汽封，隔板内圆孔开有隔板汽封安装槽。,将已成型的静叶放入隔板铸型中，在浇 铸隔板时同时铸入。,焊接隔板,具有较高的强度和刚度， 较好的汽密性，一般用于 工作温度在350以上的高 、中压级。有些汽轮机的 低压级

43、也采用焊接隔板。,高参数机组的高压区段中,隔板厚，喷嘴薄，进汽侧增设加强肋,分流叶栅替代加强筋， 流动效率更高,第二章 汽轮机本体设备,第二章 汽轮机本体设备,上下两半对分面采用斜切口 避免隔板水平对开截断静叶片 以及因其而可能产生的汽流附 加能量损失,制造较容易，成本低，并有较 高的减振性能。汽道尺寸精度 差，端面较粗糙，用于工作温 度低于350级，低压部分大多 都采用这种隔板。,隔板套（静叶持环）,隔板套的作用是用来安装固定隔板。采用隔板套可使级 间距离不受或少受汽缸上抽汽口的影响，从而使汽轮机 轴向尺寸相对减小。此外，还可简化汽缸形状，又便于 拆装，并允许隔板受热后能在径向自由膨胀，还为

44、汽缸 的通用化创造方便条件。,隔板套结构上的分级基本 上由汽轮机抽汽情况决定 ，相邻隔板套之间有抽汽,第二章 汽轮机本体设备,隔板去湿装置,工作在湿蒸汽区的级，其隔 板上有去湿装置，最常用的 结构有隔板外环的去湿槽、 喷嘴叶栅顶部铸缝处的骑缝 吸湿槽和空心喷嘴片出口边 的吸湿缝。,第二章 汽轮机本体设备,第二章 汽轮机本体设备,静叶环和静叶持环,反动式汽轮机，静叶固定在汽缸内壁或静叶持环上。静叶 持环的分级一般是考虑便于抽汽口的布置而定的。,4个,2,高压部分共9级，喷嘴室和喷嘴组上、下半由螺栓联结 在一起，并固定于内缸下半，第29级隔板全部装在高 压内缸里。中压部分共6级(7级 D300P)

45、，第13级隔板 在1隔板套内，第46级(47级 D300P)隔板装在2 隔板套内。,高、中压部分隔板的工作温度均在350以上，隔板都采用焊接结构。,低压部分正反向共10级隔板，正反向第5级隔板出汽边外 沿装有去湿环，汽流中的小水滴在离心力的作用下落入 去湿环中，绕过末级动叶，直接进入排汽口，去湿环可 以有效地减轻末级动叶的水蚀现象。所有隔板中分面都 用螺栓紧固。,东汽300MW,转子,承受叶片、叶轮、主轴本身质量离心力引起的巨大应力以及温度分布不均匀引起的热应力，还要承受巨大的扭转力矩和轴系振动所产生的动应力。,转子的分 类及结构,轮式,鼓式,无叶轮,焊接转子,整锻转子,整锻套装转子,套装转子

46、,有叶轮,反动式汽轮机,冲动式汽轮机,叶轮、轴封套、连轴节等部件分别加工后热套在主轴上， 各部件与主轴之间采用过盈配合，用键传递力矩。,锻件尺寸较小，加工方便，质量容易得到保证，不同部件 可以采用不同的材料，可以合理利用材料。,优点：,套装转子,高温下，金属产生蠕变，叶轮内孔直径逐渐增大，最后 装配过盈量消失，叶轮与主轴间松动，造成叶轮中心与 转子中心偏离，产生振动。,缺点：,适用性：,不宜用于高温高压汽轮机的高、中压转子。,整锻转子,整锻转子的叶轮、轴封、联轴节等部件与主轴系由一整 体锻件加工而成，没有热套部件,锻件尺寸大，工艺要求高，加工周期长，贵重材料消耗量大。,缺点：,优点：,启动和变

47、工况的适应性较强，适于在高温条件下运行，强 度和刚度均大于同一外形尺寸的套装转子，结构紧凑，轴 向尺寸短，机加工和装配工作量小。,适用性：,高温区工作的转子,现代大型汽轮机，由于末级叶片长度增加，套装叶轮强度 已不能满足要求，许多机组低压转子也采用整锻结构。,整锻套装转子,在高温区采用叶轮与主轴整体锻造结构，而在低温 区采用套装结构。,焊接转子,由若干个叶轮和两个端轴拼焊而成,采用无中心孔的叶轮，可以承受很大的离心力，强度 好，相对重量轻，结构紧凑，刚度大，不需要采用大 型锻件，叶轮与端轴的质量容易得到保证。,优点：,缺点：,焊接工艺要求高、要求材料的焊接性能好,适用性：低压转子,高中压转子:

48、高中压转子采用整锻结构，材料为30Cr1M oV,无转子中心孔，转子总长7364mm(7574mm D300P)；在 转子的叶轮上设有平衡孔；转子材料的脆性转变温度为 121。高中压转子和低压转子及主油泵之间均采用刚性 联轴器连接。,低压转子：低压转子采用整锻转子，材料为30Cr2Ni4MoV ，总长度8320mm(8160mm D300P),无中心孔，12级叶轮 中部均设有均布的7个40的平衡孔和发电机转子的联接 采用刚性联轴器，低压转子的脆性转变温度为 27。,东方300MW,主轴上带有凸缘的圆盘称为对轮,对轮与主轴 热套加健固定,对轮与主轴整体结构,联轴器,缺点：对中要求严格，不能吸收振

49、动。,刚性联轴器,优点：结构简单、连接刚性强、传递功率大， 轴向尺寸短、工作可靠、不需要润滑、没有 噪声，可传递轴向力和径向力，多段转子可 只用一个联轴器，可在刚性联轴器处省去一 个支持轴承。,应用：大功率汽轮机各转子的连接普遍采用刚性联轴器,对轮与主轴整体结构,对轮与对轮间止口配合,带凹形止口的垫片，起定中心的作用，安装时调整两转子之间的距离误差和对轮端面的加工误差,两对轮端面上的凸形止口,。,螺栓承受剪力传递扭矩,对轮端面靠摩擦力传递部分扭矩,对轮端面要求平滑没有缺陷，对端面瓢偏度，安装后张口值、圆面偏差有严格要求,挡气流的防风盖减少转子 鼓风损失,止动垫圈,各个螺栓、螺帽和垫片都要相同或

50、对称,安装时严禁两段转子用螺栓拉到一起,对轮垫片与对轮端面间止口配合，起定中心和调整间隙的作用,剪力环,剪力环与对轮间0.125mm径向间隙,剪力环与螺栓间0.2mm径向间隙,螺栓与螺孔之间间隙,装配时螺栓热紧，正常工作时靠螺栓紧力在两对轮端面产生的接触摩擦力来传递。,可以传递较大的扭矩， 且可传递不大的轴向 推力，波形套筒可吸 收部分振动 ，多用于 汽轮机转子与发电机 转子间的连接,优点：允许两转子相对轴向位移和较大的偏心， 对振动的传递不敏感,挠性联 轴器,缺点：传递功率较小，不能传递轴向推力， 结构较复杂，需专门的润滑装置,应用：中、小容量机组或机组主轴与主油泵的连接 ，如上汽小汽轮机与

51、给水泵之间的联轴器为齿轮式联轴器，东方前七代300 MW汽轮机高中压转子与主油泵之间采用齿形联轴器挠性连接,高中压转子与低压转子、低压转子与发电机转子 均采用刚性靠背轮连接。,高中压与低压、低压与电机间联轴采用过盈止口及 螺栓露头式结构，止口长13mm，过盈量0.02一0.07mm 。止口过盈连接可以有效增加转子连接刚度，避免联 轴器螺栓故障导致转子相对滑移诱发振动。联轴器螺 栓露头式结构可以方便拧紧螺栓，有效控制螺栓紧力 ，可以加大螺栓直径增加转子间螺栓联接紧力。,为了减少鼓风损失和发热，联轴器螺栓露头部位加遮热 罩并进行喷油冷却 (D300P),盘车装置,盘车装置是带动机组轴系缓慢转动的机

52、械装置,作用,机组冲转前盘车，使转子连续转动，避免因阀门 漏汽和汽封送汽等因素造成的温差使转子弯曲。同 时检查转子是否已出现弯曲和动静部分是否有磨擦 现象,机组的停机后盘车，使转子连续转动，避免因汽 缸自然冷却造成的上下缸温差使转子弯曲,机组必须在盘车状态下才能冲转，否则转子在静止 状态下因静磨擦力太大而无法启动,较长时间的连续盘车，可以消除转子因机组长期 停运和存放或其它原因引起的非永久性弯曲,可以驱动转子作现场简易加工,。,高速盘车优点：,1）高速盘车的鼓风作用可使机内各部分金属温差减少；,2）高速盘车可使轴瓦形成油膜，减少轴瓦干摩擦。,缺点：,1）从理论上讲，高速盘车利用转子与轴瓦的相对

53、运动，可形成稳定的油膜，盘车稳定后可停止顶轴油系统，但实际上往往始终投入，因此高速盘车的优点不能充分体现。,2）盘车电动机功率过大，装置结构复杂，并且必须装配高压油顶轴装置，且容易发生故障。,盘车转速通常有35rpm的低速盘车和4070rpm的高速盘 车两种,对盘车装置的要求是：既能盘动转子，又能在汽轮机冲动转子达到 一定转速后自动脱开，停止转动，除能自动投入和脱开，盘车装置还可就地手动操作,安装在盘车箱盖上，盘车转速4.29rpm，驱动电机功率22 KW。装置采用传统的蜗轮蜗杆减速机构和摆动齿轮离合 机构，用润滑油压驱动，可远方或就地操作；盘车可连 续或间断进行，冲转时能自动与转子脱离。,机

54、组启、停盘车时应注意下列事项： a) 投入盘车前应先投入顶轴油泵，以减小静磨擦力，利于启动，保护轴承。 b) 停机后应立即投入盘车，连续盘车到高压内缸下半调节级处内壁金属温度降低到200时，可改用间歇盘车，降到150后才能停止盘车。 c) 停机时，必须等转子转速降到零后，才能投入盘车，否则会严重损坏盘车装置和转子齿环。,机组正常运行情况下，盘车装置控制开关自动运行的位置。,停机时：转子转速降低到大约600rpm 时，自动顺序电路接通，盘车装置供 润滑油。转子转速到零，零转速指示 器发出信号，盘车装置将自动投入。,启动时：汽轮机转速超过盘车转速时， 盘车自动脱开， 转速600rpm，停止 供油。

55、,上汽300MW,叶片工作条件,静应力,动应力,高温、腐蚀和冲蚀作用,叶片的分类,按用途,静叶片,动叶片,按叶片型线沿 叶高的变化规律,等截面直叶片,变截面扭叶片,叶片的结构,连接叶片与 轮缘,叶型部分的横截面形状称为叶型，周线称为型线,将叶片连接在一起，增加叶片刚度，降低弯应力，调整叶片频率。围带构成封闭的汽流通道，围带可装径向和轴向汽封,叶根 紧固动叶,优点：结构简单，加工装配方便，工作可靠,缺点：叶根承载面积小轮缘有张开的趋势,轮缘多一对凸肩，增加承载面积，阻止轮缘张开,优点：承载面积大，可用于较长叶片,缺点：加工精度要求高,纵树型叶根承载能力高,优点：强度高，适应性好，叶根和轮缘加工方

56、便，检修是可拆卸单个叶片,缺点：装配工作量大，且轮缘较厚，钻铆钉孔不便。整锻转子和焊接转子一般不用,叶根和轮缘的载荷分配比T型叶根合理,外形复杂，装配面多，齿端易出现较大的应力集中，多用于大机组的调节级和较长叶片,底部用楔形垫片将叶片向外胀紧在轮缘上,两根斜劈的半圆销对插入圆槽内将整圈叶根周向胀紧,冲动级和反动级叶型不同,等截面直叶片,变截面扭叶片,堆焊硬质合金,湿蒸汽区叶片上部进汽边背面强化处理措施：镀硬铬、堆焊硬质合金或电火化局部淬硬,叶型,一级叶片可以采用,成组叶片,整圈连接叶片,自由叶片（只用于末几级）,分组连接拉筋,Z型拉筋,空心拉筋和拱形围带,第二章 汽轮机本体设备,汽轮机调节级叶

57、片采用三胞胎销钉整体围带叶片；所 有压力级叶片顶部都设有围带，其中低压部分为斜围带 ，构成高效光滑子午面流道，低压末级采用具有高可靠 性、高效率的“851”叶片。 高压2-9级围带铆钉采用埋头结构，中压6级和低压 4-5级叶片较长，围带离心力较大，采用双铆钉结构； 末级、次末级叶片穿有拉筋，以提高抗振动能力。为 防止水蚀，低压末级动叶片顶部长约170mm一段的进 汽侧采用高频淬火处理。,汽轮机调节级叶片采用三胞胎销钉整体围带叶片；高 压第29级、中压第17级动叶采用日立平衡叶型，自 带冠结构，叶顶五齿汽封。低压部分为斜围带，构成高 效光滑子午面流道，低压末级采用具有高可靠 性、高效率的“851

58、”叶片。,调节级的三胞胎3销钉叶片为3叉型叶根，低压末级851叶 片为7叉型叶根，其余各级高压部分为倒T型叶根，中压 15级为双倒T型叶根，中压6、7级和低压14级为外包 3菌型叶根。低压45级叶片较长，围带离心力较大，采 用了双铆钉结构，以满足强度要求。末级次末级叶片穿 有拉筋，以提高抗振动能力。,为防止水蚀，低压末级动叶片顶部长约170mm一段的进 汽侧采用高频淬火处理，以提高叶片的抗水蚀强度。,传统动叶片顶部的围带采用铆接方式，而新设计的动叶顶部围带则与叶片成为一个整体，并通过不同方式，如预扭装配、焊接或在围带部分采用特殊结构使动叶片形成整圈联接。 这种结构的动叶片振动应力小、不存在铆接

59、造成的应力集中，运行十分安全可靠。,1 动叶自带围带整圈联接 减少应 力集中,2 增加汽封齿数 自带围带动叶片的顶部外圆可以布置多个汽封齿，还可以加工成凹凸形状构成高、低汽封，从而大大减少了漏汽损失。新设计的动叶围带汽封齿数由原来的0-2个增加到3-4个。同时，轴封和隔板汽封结构也由原来的光齿改为高低齿，从而也大大减少了漏汽损失 。,3 通流子午面光顺 动叶片的自带围带内侧通常按流道形状设计成圆锥面 ，相应地，动叶片根部及相邻静叶片根部与顶部也设计 成圆锥面，于是通流部分子午面十分光顺，显然，光顺 的子午面有更高的流动效率。,取消拉金 由于自带围带整圈联接动叶片具有优良的抗振强度 特性，取消了传统动叶片中用于调频的拉金，从而 避免了绕流阻力造成的损失。通常取消1条拉金可使 级效率提高1%。,采用后加载型的分流叶栅，可使叶栅损失大幅度降低。分流叶栅大叶片主要用来满足强度要求需要，小叶片