毕业设计（论文）超临界1000MW汽轮机本体结构分析

1、超临界1000mw汽轮机本体结构分析摘 要进入21世纪来，我们所面临的能源问题日益紧张，加之我们对工业产业经济性的追求，常规火力发电厂的发展面临重大的能源和环境等问题，而且常规火电厂的效率低、污染大及自动化程度低，都制约常规火电机组的发展。这就要求我们发展更为高效、节能、环保、经济性高的高参数、大容量的火电机组超超临界火电机组。本设计的意义在于通过学习和分析国内三大厂家典型的超超临界1000mw汽轮机的本体结构，更多地了解国内外先进的汽轮机技术，为将来从事汽轮机运行和检修工作奠定一定的理论基础。关键字：超超临界、1000mw、汽轮机、本体结构、哈尔滨汽轮机厂如需图纸，qq153893706目

2、录1 概述21.1 超超临界1000mw汽轮机的发展简史31.2 超超临界1000mw机组的优势42 哈尔滨汽轮机厂超超临界1000mw汽轮机本体结构分析52.1 概述52.2 汽轮机的进汽部分72.3 汽轮机转子112.4 动（静）叶片142.5 汽缸及滑销系统152.6 隔板和隔板套182.7 汽封192.8 轴承192.9 盘车装置213 国内典型超超临界1000mw汽轮机主要技术特点比较213.1 东方汽轮机超超临界1000mw汽轮机简介213.2 上海汽轮机厂超超临界1000mw汽轮机简介223.3 三大厂家超超临界1000mw汽轮机的比较23总 结25参考文献26 1 概述能源是社

3、会发展的物质基础，环境是人类维护自身生存和发展的前提。由于煤炭在一次能源结构中的主导地位，决定了电力生产中以煤电为主的格局。根据我国能源资源的特点，煤炭在一次能源生产与消费中的比例会长期保持在75左右的水平上，而且这一比重在将来的几十年内不会有根本性的变化。在中国电力工业中，自1990年以来，火电机组装机容量保持在75左右。火电机组的发电量占总发电量的80以上，其中燃煤电站占总发电量的76。目前，我国发电消耗的煤炭约占煤炭总产量的40以上，且这一比例还会逐年上升。由于我国电力工业总体污染严重是目前我国火电厂中存在的两大突出问题，并成为制约我国电力工业乃至整个国民经济发展的重要因素。因此，在能源

4、日趋紧张、环境日益恶化的情况下，为节约能源和减轻环境污染，必须发展洁净煤发电技术，即：循环流化床(cfbc)、增压流化床联合循环(pfbc-cc)、整体煤气化联合循环(icy以及超临界(sc)与超超临界技术(usc)。发展超临界机组是提高我国能源利用率现实可行的选择，其发电净效率为45左右，与igcc(整体煤气化联合循环发电)和pfbc-cc(增压流化床燃气蒸汽联合循环发电)相当；并且超临界机组具有良好的负荷调节特性，在部分负荷下依旧能保持较高的效率，基建投资、发电成本也成本也较igcc和pfbc-cc优越，是21世纪初电力工业的主力机组。结合我国的能源资源状况和电力技术发展的实际水平等具体因

5、素，认为当前积极发展作为洁净煤发电技术之一的超临界火电技术很有必要。超超临界是20世界90年代提出来的一个工程产品的商业性概念，不同国家，对超超临界的定义不完全相同。日本最早提出超超临界机组为蒸汽压力大于24.2mpa，温度大于593；而丹麦等国家认为压力大于27.5mpa。目前国际上普遍认为在常规超临界参数的基础上压力和温度再提升一个档次，也就是工作压力超过24.2mpa或者主/再汽温都超过566，都属于超超临界机组的范畴。随着我国电力需求的持续增加以及设计、制造、安装等方面整体能力的提高，我国已经建设了一批百万等级的超临界机组和超超临界机组，如浙江玉环电厂、外高桥三电厂、山东邹县电厂、江苏

6、泰州电厂等百万等级机组的电厂。本设计较详细地分析了哈尔滨汽轮机厂超超临界1000mw汽轮机本体结构，并对国内三大厂家典型的超超临界1000mw汽轮机本体结构及其它们的主要技术特点进行了对比，更多地了解1000mw汽轮机机组的新技术和新特点，为我们今后从事汽轮机的运行和检修工作具有一定的指导意义。1.1 超超临界1000mw汽轮机的发展简史1.1.1 国外超超临界机组的发展超超临界技术的发展至今以有近50的历史了，其发展过程经历了20世纪50年代的起始阶段、80年代的优化及新技术发展阶段和90年代的技术成熟阶段。20世纪90年代以来，由于环保及节约能源的需要，超超临界机组又进入了新一轮的发展时期

7、。美国是发展超临界机组最早的国家，从20世界50至70年代起，以美国ge和西屋公司为核心的发电机组制造企业就开始了超临界机组的生产，当时的起点就是超超临界参数，1956年325mw超超临界机组的进汽压力位34.5mpa，进汽温度达到了649.。该机组目前仍在运行，是目前世界上运行时间最长的超超临界机组。日本发展超超临界机组是采用引进美国和欧洲的技术，并进行第二次开发创新，现已跃居世界发展超超临界技术的先进国家行列。日本450mw以上机组均采用超临界或超超临界技术，站总装机容量的百分之六十多。进入20世纪90年代以来，随着新技术和耐高温材料的出现，欧洲和日本燃煤发电工业进入了一个采用更高参数的发

8、展阶段，火电厂投运机组的汽温达到600.目前，超超临界参数的蒸汽轮机电站已经在主要工业化国家趋于成熟，并获得广泛应用，日本等各国正着手更高参数的超超临界机组全面的研究。1.1.2 我国超超临界机组的发展过程国内的超超临界机组是在常规超临界机组的基础上发展的。2002年9月，国家“863”计划“超超临界燃煤发电技术”以及依托工程华能玉环电厂开始启动。为了论证我国自主开发大型超超临界机组的技术方案，国内很多研究机构开展了超超临界火电机组技术开发可行性研究工作。综合分析了国外各大公司在发展超超临界技术中解决的设计研究技术关键技术，研究了超超临界火电机组当前的技术水平和发展趋势，对超超临界火电机组的研

9、制和关键技术和我国发展超超临界技术的基础和条件进行了分析。并提出我国研发的超超临界机组选型25至28mpa/600.的参数、一次中间再热方式、600mw至1000mw的容量较适合。为此，国内各大动力制造企业相继引进了国外成熟的超超临界技术，目前均以具备百万千万等级超超临界机组的生产制造能力。其中东方汽轮机厂、上海汽轮机厂、哈尔汽轮机厂分别引进日立、西门子、日本东芝公司的超超临界汽轮机制造技术。目前，他们生产的超超临界机组已经在国内多个电厂投入商业化运行，见表1-1.超超临界机组也已经成为今后火力发电机组建设的重点之一。表1-1 中国超超临界机组投产情况我国已投运的17台1000mw超超临界机组

10、情况电厂容量（mw）蒸汽参数（mpa/）制造厂家投运时间玉环 #1100027.56/605/603上汽2006.11.28玉环 #2100027.56/605/603上汽2006.12玉环 #3100027.56/605/603上汽2007.11玉环 #4100027.56/605/603上汽2007.11邹县 #7100026.25/605/603东汽2006.12.4邹县 #8100026.25/605/603东汽2007.1泰州 #1100026.15/605/603哈汽2007.12泰州 #2100026.15/605/603哈汽2008.3外高桥#7100028.0/605/603

11、上汽2008.3外高桥#8100028.0/605/603上汽2008.6北仑港#6100027.56/605/603上汽2008.12北仑港#7100027.56/605/603上汽2009.6.2海门 #1103626.25/605/603东汽2009.6.14宁海 #5100029.3/605/603上汽2009.9宁海 #6100029.3/605/603上汽2009.9.21北疆 #1100028.0/605/603上汽2009.9.24海门 #2103626.25/605/603东汽2009.9.271.2 超超临界1000mw机组的优势超超临界机组由于参数较高，因此效率高是其最显

12、著的特点，效率的他高又使得有害物质的排放量相对减少，燃料的运输成本相对降低，同时由于超超临界机组往往伴随大容量1000mw，这又具有单容量造价低、定员少、易于进行烟气净化等一系列优势。随着材料技术、制造工艺和自动控制技术的不断提高，超超临界机组的安全性、可靠性、灵活性自动化程度都达到了心得高度。目前世界上超超临界机组的最高热效率达到了47%。一般认为参数为24.1mpa/538/538机组比参数为17.1mpa/538/538的亚临界机组效率提高2.0%至2.5%，参数为31mpa/566/566机组比17.1mpa/538/538的亚临界机组提高效率4.0%至6.0%超超临界机组的温度参数一

13、般会有580/580、580/600、600/600等档次，如果机组进行二次再热，效率还会进一步提高，根据玫瑰ge公司的测算，不同温度档次以及二次再热的机组效率如表1-2所示。表1-2 蒸汽参数对机组效率的影响一次再热机组蒸汽初温/再热蒸汽温度（）580/580580/600600/600机组效率（%）44.9445.1145.33二次再热机组蒸汽初温/一次再热温度/二次再热温度（）580/580/580580/590/600600/600/600机组效率（%）45.5145.6745.9火力发电的发电成本主要取决于电站的投资和燃料的价格，由于超超临界机组的参数较高，其主蒸汽和贼热蒸汽的管道、

14、阀门和相关部件的材料投资很高，因此，超超临界机组在发电成本上的主要取决于材料与燃料的价格比。随着材料技术的不断提高和世界能源的日益紧张，超超临济机组的优势越来越得到体现。由于超超临界机组的高效率，发电煤耗低于300g/(kwh),比同容量的亚临界机组每度电少耗煤进20g左右，因此大大有利于对环境的污染排放，有利于人类的身体健康和自然界的生态环境。一台1000mw的超超临界机组与常规机组每年少排放100多百万立方米的二氧化碳气体。2 哈尔滨汽轮机厂超超临界1000mw本体结构分析2.1 概述2.1.1 哈尔滨汽轮机厂超超临界1000mw汽轮机整体介绍哈尔滨汽轮机厂有限责任公司与日本东芝公司共同研

15、制。机组为一次中间再热、四缸、四排汽（双流低压缸）单轴、带有48英寸末级叶片的1000mw超超临界冲动凝汽式汽轮机，哈汽型号为“ccln1000-25/600/600”，东芝型号为“tc4f-48”。汽轮机应用的设计和结构特征，在很多相近蒸汽参数和相近功率的机组上得到验证。汽轮机纵剖面和外形图如2-1,2-2所示。2-1 哈汽n1000-25/600/600汽轮机纵剖面图2-2 哈汽n1000-25/600/600汽轮机外形图2.1.2 哈尔滨汽轮机厂ccln000-25/600/600型汽轮机技术规范 表2-1 哈尔滨汽轮机厂ccln000-25/600/600型汽轮机技术规范编号项目单位数

16、据1机组型式超超临界、一次中间再热、四缸、四排汽、单轴、凝汽式2汽轮机型号ccln1000-25/600/6003tha工况mw10004额定主蒸汽压力mpa（a）255额定主蒸汽温度6006额定再热蒸汽进口温度6007主蒸汽额定进汽量t/h27408额定排汽压力mpa（a）0.00499配汽方式喷嘴调节10额定转速r/min3000旋转方向（从汽轮机端向发电机端看）逆时针11给水回热级数（高加除氧低加）8 (3+1+4)12低压末级叶片长度mm1219.2 13通流级数48高压缸级ii+9中压缸级27低压缸级4614低压缸末级叶片数据低压缸末级叶片长度mm1219.2低压缸末级叶片环形面积m

17、211.8715机组外型尺寸（长、宽、高）m4010.17.516启动方式高中压联合启动17变压运行负荷范围309018汽轮机本体重量t1,4822.2 汽轮机的进汽部分主蒸汽经主汽阀进入主汽调节阀，然后由高压导汽管进入高压缸的蒸汽通过双流调节级，流向调端通过冲动式压力级，做功后由高压排汽口排入再热器。再热后的蒸汽通过再热主汽调节联合阀流回到汽轮机双分流的中压缸。通过冲动式中压压力级做功后由中低压连通管流入两个双流的低压缸。蒸汽在通过冲动式低压级后，向下排到冷凝器。2.2.1 高压进汽部分2.2.1.1 布置方式哈汽n1000-25/600/600汽轮机有4个主汽阀和4个主汽调节阀，阀门都采用

18、立式结构，4个主汽阀的出口与4个主汽调节阀的进口对接焊成一个整体，用吊架支撑，布置在前轴承箱前方的运行层之下。如图2-3所示。图2-3 哈汽n1000-25/600/600汽轮机高压主汽阀，调节阀布置2.1.1.2 高压主汽阀和调节汽阀机组为了减小流动损失，在主汽阀前的蒸汽管道上不再装设电动主汽阀及其他阀门，因此主汽阀就是汽轮机进汽的总阀门。主汽阀打开，汽轮机就有了汽源，有了驱动力；主汽阀关闭，汽轮机就被切断了汽源，失去了驱动力。汽轮机正常运行时，主汽阀全开；汽轮机停机时，主汽阀关闭。主汽阀的主要功能就是，运行中当汽轮机的任一遮断型保护装置动作时，主汽阀应能快速关闭，实现停机。主汽阀的关闭速度

19、主要由其控制系统的性能所决定，哈汽ccln1000-25/600/600要求主汽阀完成关闭动作的时间小于0.2s。图2-5 哈汽n1000-25/600/600汽轮机高压主汽阀和调节阀结构示意图哈汽n1000-25/600/600汽轮机高压主汽阀与高压调节汽阀为一体式结构，由耐热合金钢铸件同时制成，如图2-5所示。主要包括阀壳、阀座、阀碟(阀碟内装有预启阀)、阀杆、阀杆套筒、阀盖、蒸汽滤网等部件。2.1.1.3 喷嘴蒸汽室大型汽轮机高压缸的进气端一般设立单独的两个喷嘴汽室，因而第一喷嘴就不能像其他压力级那样装设在隔板或者静叶环上，而是直接固定在喷嘴室上。采用这样的结构主要考虑的因素是：将汽缸与

20、最高参数的蒸汽像接触的部分限制在最小的范围内，可以使汽轮机转子以及除进汽室第一级喷嘴以外的缸体等静止部件仅与压降后的蒸汽相接处，降低汽缸的整体机械应力，有利于汽轮机的安全，并使得汽缸的结构简单，缸体较薄，提高了几组对工况的适应性。另外，由于整体喷嘴汽室的结构降低了轴端漏汽，可以简化轴端汽封的结构，提高了几组的整体效率。哈汽n1000-25/600/600汽轮机喷嘴室为双流压力级单流结构。高压第一级采用双流式结构，如图2-6所示。高压第二级以后的压力级用单流结构。采用双流第一级的优点是每只动叶片所承担的负荷减少了一半，喷嘴室和动叶片的应力有所减少，对于大功率超超临界汽轮机可以使用现有实际运行经验

21、的动叶片。缺点是叶片数目增加、造价高、轴承跨度增大。采用双流喷嘴室结构，从前轴封测喷嘴根部流出的小部分蒸汽，经喷嘴室与转子之间的腔室流入另外一侧的喷嘴后主流，流经喷嘴室和高压转子。随着转子的转动，由于主流的吸收作用，腔室中的蒸汽流出，使得转子和喷嘴室得到冷却。图2-6 双流喷嘴示意图2.2.2 中压进汽部分2.2.2.1 布置方式由锅炉来的再热蒸汽管道至运行层下方后分成两根汽管，分别进入布置在中压缸中部左右两侧的再热主汽调节联合阀，从再热主汽调节联合阀出来经短管自中压缸下半中部的左下方和右下方进入中压缸。这种布置方式的有点时左右两侧进汽的温度均匀，再热主汽调节联合阀后至中压缸进汽室之间的容积较

22、小，事故情况下再热主汽调节联合阀快速关闭后不致引起机组超速。2.1.2.2 再热主汽调节联合阀再热主汽阀与再热主汽调节阀组合成一体就称为再热主汽调节联合阀，简称再热阀。再热主汽阀属保护装置，它不参与负荷调节，其阀门位置只有全开和全关两个位置。再热主汽调节阀只在蒸汽旁路系统投入的情况下，调节中压缸的进汽量，高负荷下旁路系统关闭时，再热主汽调节阀处于全开状态不参与调节，以避免节流损失。图2-7 哈汽n1000-25/600/600汽轮机再热主汽调节联合阀图2-7是哈汽n1000-25/600/600汽轮机再热主汽调节联合阀的结构示意图。中压主汽阀与高压调节汽阀公用一个壳体，为立式结构，其上部为再热

23、主汽调节阀，下部为再热主汽阀，两阀合用一个壳体和同一腔室、同一阀座，而且两者的阀碟呈上、下串联布置。两阀各自配有执行机构，一个位于再热阀侧面的油动机和弹簧操纵座通过杠杆控制再热调节阀的开启或关闭；而位于再热阀下部的另一个油动机和弹簧操纵座则控制再热主汽阀的开启或关闭。2.2.3 汽轮机通流部分的固体颗粒侵蚀（spe）及防护措施2.2.3.1 固体颗粒侵蚀汽轮机尤其是超临界压力汽轮机，通流部分高、中压级的喷嘴、动叶片及主蒸汽阀、旁路阀经常会发生固体颗粒侵蚀( solid particle erosion 简称spe，也称硬质颗粒侵蚀) 是一种发生在锅炉启动或者长期低负荷运行情况下，锅炉过、再热器

24、及主蒸汽管道内剥落下来的氧化垢层，这些坚硬的固体颗粒随蒸汽一起进入汽轮机，侵蚀通流部分的喷嘴、动叶片。固体颗粒的侵蚀导致汽轮机通流效率降低，功率下降，检修周期缩短，维修费用上升。2.2.3.2 固体颗粒侵蚀的防范措施解决冲蚀最合理的办法是消除固体颗粒源。从锅炉方面通常采用定期清洗锅炉管道，在粒子进入管道之前用滤网和旁通阀将粒子去除等办法可以减少进入汽轮机的粒子数目。但是此举还是不能完全消除颗粒源，这就要求在汽机发的结构和运行上采取必要的措施。在超超临界汽轮机结构设计上的防治措施包括：（1）改进调节级喷嘴端壁面的几何形状，喷嘴采用子午面型线，既可以减少二次损失，也能起到减少固体颗粒侵蚀的效果。（

25、2）冲动级喷嘴出口气流速度比反动级高，冲动级静叶出口和动叶受到的固体颗粒侵蚀比反动级严重。尽可能的把冲动式叶片的使用局限在调节级，其余高中压级采用反动式叶片。（3）采用倾斜喷嘴可减少撞击在喷嘴出口表面上的固体颗粒数量，并使得撞击速度降低，撞出角减小，使第一级喷嘴出汽边固体颗粒侵蚀的损伤率减小。（4）调节级和再热第一级喷嘴和动叶的设计，应选取蠕变强度高和耐固体颗粒侵蚀能力强的高温叶片材料。（5）调节级和再热第一级的喷嘴和动叶采用防固体颗粒侵蚀的保护镀层或者涂层。目前表面涂层技术主要有表面等离子喷涂工艺和扩散渗层工艺。超临界压力汽轮机的高压级和中间再热的前几级的喷嘴及动叶片采用表面硬化处理方法能大

26、大提高其耐固体颗粒侵蚀的性能。电厂运行经验证明喷嘴采用硼化物扩散渗层及动叶片采用碳化铬等离子涂层是预防汽轮机通道spe损伤的有效方法，能延长喷嘴、动叶片的使用寿命并能长时间保持机组的较高的可靠性和效率，大大降低机组的维修成本。2.2.3.3 哈汽1000mw汽轮机采取的防固粒腐蚀措施哈汽n1000-25/600/600汽轮机中，中压第1级静叶的腐蚀是由于动叶片反弹回来的固体颗粒冲击产生的，主要在静叶片的出汽边背弧损害较大。因此，中压第1级的静叶片采用涂陶瓷材料的方法防止腐蚀。高压喷嘴的腐蚀在出汽边的内弧损害较大，因此高压喷嘴采用渗硼的方法防止腐蚀，涂层后的厚度为0.2mm-0.3mm，硬度为1

27、000hv。2.3 汽轮机转子转子是汽轮机转动部分的总称，它担负着把喷嘴叶栅出来的蒸汽的转动能转变为推动轴选装的机械功及传递功率的重任，是汽轮机最重要的部件。2.3.1 转子的结构汽轮机的转子可以分为轮式转子和鼓式转子两种基本类型。轮式转子装有安装动叶片的轮，鼓式转子则没有叶轮，动叶直接装在转鼓上。通常冲动式汽轮机采用轮式转子；反动式汽轮机为了减小转子上的轴向推力，采用鼓式转子。（1）轮式转子按转子的制造工艺，汽轮机转子可分为套装转子、整段转子、焊接转子和组合转子。一台机组采用何种类型的转子，由转子所处的温度条件及各国的锻冶技术来确定。套装转子套装转子的叶轮与主轴分别加工制造，然后热套在轴上。

28、这种转子加工方便，材料利用合理，叶轮及主轴锻件尺寸小，质量容易保证。但它不宜在高温条件下工作，否则会因为高温蠕变变化过大的端差使叶轮与主轴的过盈消失，发生松动。所以套装转子只适用于中亚汽轮机和高压以上汽轮机的低压部分。整段转子整段转子有轮式和鼓式两种结构，后者多用于反动式汽轮机。整段转子的叶轮、轴封套和联轴节等部件与主轴是由一整锻件车削而成，五热套部件，这解决了高温下叶轮与主轴连接可能松动的问题，因此，整段转子常用于大型汽轮机的高、中亚转子。整段转子的优点是：结构紧凑，装配零件少，可缩短汽轮机的轴向尺寸；没有套装的零件，对启动和变工况的适应性较强，适于在高温条件下运行；转子刚性较好。缺点是：工

29、艺要求高，加工周期长，大锻件质量难以保证；且质检比较复杂，又不利于材料的合理使用。现代大型汽轮机，由于末级叶片长度的增加，套装叶轮的轻度已不能满足要求，所以某些机组的低压转子也开始采用整段结构。整段转子通常钻有一直径为100mm左右的中心孔，目的是去点锻件中心的杂志及输送部分，以防止缺陷扩展，同时便于借助潜望镜等仪器检查转子内部缺陷，组合式转子组合式转子是有整段和套装两部分组合而成，他是对高温区域工作的级采用叶轮与主轴整体锻造的结构，二对在低温区域工作的级采用叶轮套装结构。这样，既保证了高温区域各级叶轮工作的可靠性，有避免采用过大尺寸的锻件及节约耐高温的金属材料，降低制造成本。国产高参数大容量

30、汽轮机的中亚转子多采用这种结构。焊接转子焊接转子有鼓式和轮式两种结构形式。焊接转子具有整段转子的许多优点，如叶轮不存在松动问题；叶轮五轮毂，结构紧凑；叶轮无中心孔，强度高。此外还具有质量较轻，刚度大，不需要大型整体锻件，叶轮与端轴的锻件尺寸小质量容易保证等优点。但是焊接转子要求材料的克焊接性好，焊接工艺及检验方法要求高，随着冶金和焊接技术的不断法杖，焊接转子的应用将黑日益广泛。国产300mw汽轮机的抵押转子采用了焊接转子（2）鼓式转子国产引进型300mw、600mw反动式汽轮机采用鼓式转子。各反动级动叶直接装在转子上开出的叶片槽中，其高中压压力级反向布置，同时转子上还设有高、中、低三个平衡活塞

31、，以平衡轴向推力。2.3.2 1000mw汽轮机转子的特点大型汽轮机机组的转子广泛采用整段转子。叶轮和主轴是一体锻造出来的，所以，不存在键槽应力腐蚀开裂和套装件的松弛等问题，比套装转子具有明显的优越性。大型汽轮机转子广泛采用无中心孔的整段转子。过去生产的大型汽轮机转子多数是有中心孔的。开中心孔的目的主要是为了除去中心材质最薄弱的部分，同时也便于探伤检查。但转子开中心孔也带来不少弊端。中心孔的存在使得孔面的离心应力增加一倍以上，工作应力的上升还使得工作在高温区域转子的材料蠕变损伤速度加快。随着炼钢、锻造、热处理以及探伤技术水平的提高，无中心孔的整段转子结构得到了广泛的应用。国外很多电厂采用了无中

32、心孔的结构。归结起来无中心孔整段转子有如下优点：工作应力低；安全性能好；有利于使用更长的叶片；可以改善机组的启动性能，缩短启动时间；造价便宜等。2.3.3 哈汽1000mw转子结构哈汽n1000-25/600/600超超临界汽轮机为冲动式，采用转轮式转子。其轴系由一个但流程反向布置的高压转子、一个分流式中压转子和两个分流式低压转子组成。所有转子均为无中心孔整段转子，转子与转子之间的连接采用刚性联轴器，转子采用独立的双轴承支撑。高压转子跨距为5810mm，中亚转子跨距为5750mm，低压转子跨距为7500mm。转子叶轮处揩油平衡孔，以减小转子的轴向推力。高压转子采用具有良好的耐高温和抗疲劳强度的

33、12cr合金钢制成，并进行加工而形成轴、叶轮、推力盘和联轴器法兰。高压分流式调节级喷嘴后的腔室体内，发电机端的腔体设计压力要比前轴承箱端的腔室压力略在高。这样调节级出口的蒸汽，可以从电端向调端流动，防止高温蒸汽在转子和喷嘴室之间的腔室内停滞，并且可以冷却转子表面和喷嘴室高温进汽部分，高压转子冷却结构如图2-8所示。图2-8 哈汽n1000-25/600/600汽轮机高压转子冷却结构中压转子是具有良好的耐高温和抗疲劳强度的12cr锻造而成，为分流是对称是结构，并进行加工而成轴、叶轮、联轴器法兰。为了降低转子高温区域的热应力，中亚进汽部分设计了合理的冷却结构对高温区域进行冷却。中压转子的冷却结构图

34、如2-9所示。图2-9 哈汽n1000-25/600/600汽轮机中压转子冷却结构分流式中压第一级隔板采用的特殊的结构形式，是中压进汽与中压转子隔开。同时在汽轮机运行时，抽取适量的高压调节级后经过节流的蒸汽与第一段抽汽混合后，引入中压第一级隔板与叶轮组成的封闭空间内转子表面进行冷却。低压转子为双分流合金钢整段转子，由具有良好的抵抗低温脆性转变性能的ni-cr-mo-v钢是新锻件加工而成。在低压转子的中部和前后各有一个动平衡面。2.3.4 转子联轴器联轴器是转子与转子之间的连接部件。汽轮机各转子之间以及汽轮机低压转子与发电机转子之间均要用联轴器把它们连接起来，以传递做工扭矩和轴向推力。联轴器又称

35、靠背轮，分为刚性、半挠性和挠性三种。哈汽ccln1000-25/600/600汽轮机组的轴系的高、中压转子、两根低压转子、发电机转子全部采用刚性联轴器。刚性联轴器的特点是：结构简单，轴向尺寸短，工作可靠；可以传递较大的扭矩和轴向力、径向力等。因此，大功率汽轮发电机组基本都采用刚性联轴器。2.3.5 转子的临界转速表2-2 哈汽厂1000mw汽机组转子的临界转速轴段名称一阶临界转速（r/min）(设计值)二阶临界转速（r/min）(设计值)轴系轴段轴系轴段高压转子2038222335603810中压转子183718684063低压转子1345169225282530低压转/p>

36、0发电机转子85024002.4 动（静）叶片叶片按用途可分为动叶片（叶片）和静叶片（静叶栅）片两种。动叶片安装在转子叶轮（冲动式汽轮机）或转鼓（反动式汽轮机）上，接受静叶栅射出的高速气流，把蒸汽的动能转换成轴旋转的机械能，使转子旋转。静叶片安装在隔板或静叶环上，蒸汽的压力和温度降低，流速增加，将热能转换为动能。2.4.1 叶片的结构叶片的工作条件很复杂，除因告诉旋转和气流作用而承受较高的静应力和动应力外， 因其分别处在过热蒸汽区、两相过渡区和湿蒸汽区内工作而承受高温、高压、腐蚀和冲蚀作用，因此它的结构，材料和加工、装配质量对汽轮机的安全经济运行有几大的影响。所以在设计、制造叶片时，既要考虑到

37、有足够的强度和刚度，又要有良好的型线，以提高汽轮机的效率。对于在高温区域工作的叶片，应考虑材料的蠕变问题；对于在湿蒸汽区域工作的叶片，应考虑材料受湿蒸汽冲蚀的问题。任何一只叶片的断裂都有可能造成严重后果。实践表明，汽轮机发生的事故以叶片部分的为最多，所以必须给予足够的重视。叶片一般由叶根、工作部分（叶身、叶型）、叶顶连接件（围带）或拉筋组成。叶根部分叶片是通过叶根与叶轮或者轮毂相连接的。叶根的作用是将动叶嵌固在叶轮轮缘或转鼓的沟槽里，在气流力的作用下不至于从沟槽里甩出来。叶根的结构形式有t形、外包t形、双t形、菌形、叉形、枞树形等，其适用范围和装配要求各不相同。叶型部分指叶片的工作部分。叶片工

38、作部分的横截面形状称为叶型。叶型的轴线称为型线。相邻叶片的叶型部分构成蒸汽流动的通道，它要求具有良好的空气动力特性的型线，以减少气流的能量损失，提高机组的内效率。同时还要满足架构强度、刚度和加工工艺的要求。按照工作原理的不同，汽轮机的级分为冲动级和反动级两大类。冲动级动叶片的进、出口压差不大，级的反动度较小，蒸汽在动叶栅流通截面积稍呈减缩形；反动级动叶片的进、出口压差不小，级的反动度较大，蒸汽在动叶栅中的膨胀程度和导叶栅差不多，动叶栅流通横截面与倒叶页栅的几何形状相似。按照叶片的截面形状和截面面积沿叶高是否变化，可以吧叶片分为等截面叶片、变截面叶片和扭曲叶片。等截面叶片的叶型形状和截面面积额沿

39、叶高是不变的，也成为直叶片；变截面叶片的叶型截面面积沿叶高按一定的规律变化，各截面面积不相等；若叶片不同高度各横截面逐渐扭转一定角度，且各截面面积不相等，称为扭曲叶片。为了使动叶片之间组成良好的通道，保证气流沿外缘周界上的良好流动性，降低漏气损失，提高级的效率，通常叶片的叶顶上都装设有围带，将动叶连成叶片组。这样提高了叶片叶栅的刚度，降低了叶片中的弯曲应力，改善其频率特性；在扭曲叶片加装围带后，能限制动叶片外缘部分在蒸汽作用力下发生扭转。叶顶的结构各有不同，整体围带结构，铆接围带架构。拉筋一般是一根6到12mm的金属丝或金属管，穿在叶身的拉筋孔中。拉筋也叶片之间可以是焊接的，也可以是不焊接的。

40、拉筋处在气流通道中间，影响级内气流流动，同时，拉筋孔削弱了叶片的刚度，所以在满足振动和强度要求的情况下，有的长叶片可以设计成不装设拉筋和围带的自由叶片。2.4.2 哈汽1000mw汽轮机叶片特点分析固粒腐蚀的防护（1）改进叶型。通过叶型气动设计提高喷嘴抗冲蚀性能的主要途径是减少固体颗粒的碰撞速度和碰撞角度，使得碰撞角度避开材料的高冲蚀区。（2）表面强化技术（3）防固体颗粒腐蚀措施48末级叶片48叶片采用圆弧枞树形叶根，并以拉筋凸耳及套筒连接，提高了叶列的频率，从而提高了叶片寿命。48叶片的参数如表2-3所示。表2-3 48叶片设计参数叶高1219.2mm叶顶圆周速度678m/s环形面积11.8

41、7叶根形式圆弧枞树形根经1879.2mm材料15cr钢低压末级排出蒸汽的全部动能将损失掉（余速损失），与环形面积的平方成反比因此，开发具有更大环形面积和高性能的动叶是提高汽轮机性能效率的有限手段。此外，48末级叶片通过减薄叶型厚度，同时实现了减轻重量和提高空气动力学性能等目标。叶片的材料也有很好的耐腐蚀和耐侵蚀性。末级叶片去湿技术静叶片采用性能良好的前“掠式”空心结构。叶片的吸力面及压力面设有疏水缝隙，外环的内表面、内环的外便面均与空心静叶相接配并与冷凝器相连接，基本处于真空状态。末级产生的水滴由疏水缝隙收集，通过空心静叶片、空心内环、空心外环及在中分面出设计的连接管，最后由下半的疏水管流入冷

42、凝器。2.5 汽缸及滑销系统2.5.1 汽缸汽缸是汽轮机的外壳，是汽轮机最重要的部件之一，也是汽轮机中重量大，形状和受力状态复杂的一个部件。汽缸的作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开，形成封闭的汽室完成蒸汽的能量转换过程；在其内部支承固定着喷嘴组、隔板和隔板套（反动式汽轮机为静叶环和静叶持环）、汽封等静止部件。汽缸外部还连接有进汽、排汽、回惹热抽汽及疏水等管道，以及与低压缸相连接的支撑座架等。蒸汽在汽轮机内流动做功后蒸汽参数下降，汽缸的高中压部分承受蒸汽的内压力，低压部分有一部分缸体需承受外部的大气压。汽缸应具有足够的强度和刚度，以承受工作时汽缸内外的压力差、蒸汽流出静叶时对静止部分的反作用力和

43、各种连接管道热状态时对气缸的作用力。同时，能承受各零件的自重和管道的安装拉力，以及沿气缸轴向、径向温度分布不均而引起的热应力。特别是在快速启动、停机和工况变化时，将引起很大的温度变化，会在汽缸和法兰中产成很大的热应力和热变形。不同机组的汽缸有不同的结构特点，它受机组容量、进汽参数、排汽参数、是否中间再热和制造厂家的制造方法等影响。根据进汽参数不同，可分为高压缸、中压缸和低压缸；按每个汽缸的内部层次可分为单层缸、双层缸和三层缸；按蒸汽的流动方向分为顺向布置、反向布置和对称分流布置；按汽缸的形状可分为圆筒形、圆锥形和阶梯圆筒形或球形等。2.5.2哈汽1000mw汽缸结构哈汽1000mw超超临界汽轮

44、机高压缸为单流式、双层缸结构，包括一个分流式调节级和九个压力级，压力级采用全三维设计。中压缸为分流/式、双层缸结构，每个流向包括全三维设计的七个压力级。两个分流是低压缸，每个流向包括六个压力级。2.5.2.1 高压缸图2- 10 哈汽ccln1000-25/600/600汽轮机高压缸剖面图哈汽ccln1000-25/600/600汽轮机高压缸为单流双层结构，高压缸纵剖面如图2-10所示。高压缸共有10级，在内缸的前端布置有双流冲动式调节级喷嘴蒸汽室，喷嘴室外缘两侧的凹槽镶嵌在内缸内壁的凸肩上，9个冲动式压力级的隔板分别装入内缸的9个环形凹槽中。2.5.2.2 中压缸哈汽ccln1000-25/

45、600/600汽轮机中压缸为双层、分流结构，中压缸纵剖面如图2- 11所示。对于中压缸来说，虽然进汽压力已经降低，但温度依然是最高的。采用双层缸结构主要是为了减小外缸的工作温度，节约耐高温材料及控制外缸的膨胀量，同时也方便布置环形进汽室。采用分流形式是为了降低中压缸末级叶片的高度。中压外缸为整体结构，内缸分一个1内缸和两个2内缸，1内缸布置了中压电、调端的前4个压力级，2内缸布置了后3个压力级。图2- 11 哈汽ccln1000-25/600/600汽轮机中压缸剖面图2.5.2.3 低压缸哈汽ccln1000-25/600/600汽轮机两个组低压缸结构相同，均为双层、分流、落地式结构，低压缸纵

46、剖面如图2-12所示。采用双层汽缸，将通流部分全部置于内缸中，使体积较小的内缸承受温度变化，而体积庞大的外缸只与排汽接触，处于低温状态，其膨胀变形小。双层结构还有利于排汽实现径向扩压，排汽从内缸出来后就是宽敞的外缸排汽室，经导流装置就很容易在排汽室中径向流动扩压，既减小了排汽压力损失，又能缩短低压缸的轴向尺寸。采用分流形式主要是为了减小末级叶片的高度。机组末级蒸汽的容量流量特别大，设置了两个低压缸，对低压蒸汽进行了四分流，结果末级动叶片还需1219.2mm。图2- 12 哈汽ccln1000-25/600/600汽轮机低压缸剖面图2.5.3 滑销系统汽轮机在启动、运行和停机中，汽缸的温度变化很

47、大。为了使汽缸能自由地膨胀或收缩，并保持汽缸、轴承箱和基础台板三者之间的中心不变，汽轮机都设有一套完整的滑销系统，包括：纵销、横销、立销及角销。纵销。纵销多安装在轴承箱的底部与台板之间，某些大机组的低压缸机脚与台板之间也装有纵销(低压缸与轴承箱分离式除外)，所有的纵销均安装在汽轮机的纵向中心线上。引导汽缸和轴承箱在台板上沿轴向滑动并在横向定位。横销。作用是引导汽缸沿横向膨胀，并对汽缸轴向定位。高、中压缸的横销因装在猫爪下，因此又称为猫爪横销。本机共设有4对猫爪横销，猫爪横销不仅进到高、中压缸横向膨胀，还起着确定高、中压缸与其相邻的轴承箱之间轴向相对位置的作用，以及汽缸膨胀或收缩时推、拉轴承箱的

48、作用。立销。立销与纵销同处于机组的纵向中心线上，这些立销引导各汽缸沿垂直方向膨胀，并与纵销一起共同保持台板、轴承箱和汽缸三者之间的纵向中心一致。角销。角销也称压板，一般对在台板上滑动的轴承箱都设有角销，角销安装在轴承箱底部左、右两侧台板凸缘的外侧，每一侧凸缘前、后都要安装。高压缸、中压缸膨胀1#低压缸膨胀2#低压缸膨胀膨胀死点膨胀死点膨胀死点转子膨胀死点1#低压缸2#低压缸中压缸高压缸推力轴承转子膨胀图2-13 哈汽ccln1000-25/600/600汽轮机滑销系统图哈汽ccln1000-25/600/600汽轮机滑销系统共设有三个纵向绝对膨胀死点，如图2-13所示，分别位于1低压缸的后排汽

49、室、2低压缸的前排汽室和3号轴承箱底部横销中心线与纵销中心线的交点。汽缸以此为基点，1低压缸和2低压缸分别向机头和发电机方向膨胀；高、中压缸连同前、中轴承箱一起向机头方向膨胀。高、中、低压内缸各自以它们的纵向相对膨胀死点为基点，向前、后自由膨胀。转子的相对膨胀死点位于设置在高压转子后端的推力盘上，以此为基点高压转子向机头方向膨胀，中压转子和低压转子向发电机方向膨胀。 2.6 隔板和隔板套隔板的作用是把汽缸的内部空间分成若干个蒸汽参数不同的腔室，汽轮机从第二级以后的各级喷嘴叶栅都安装在隔板上。蒸汽通过隔板叶栅，降压、降温增速，完成热能向动能的转换。因此，隔板在工作时候，隔板前后要承担很大的压差，

50、要求隔板具有一定的刚度和强度。由于发动级的动叶栅反动度大，叶栅前后的压差大，为了减小轴向推力，固不采用叶轮节后，其静叶栅做成隔板式结构，内外圆半径差减小。反动式汽轮机的隔板也称为静叶持环。对应的隔板套也称环套。隔板由隔板提、喷嘴叶栅和隔板外缘组成。持环有外环、静叶栅和内环组成，均为水平中分面就够，隔板通常分为两类：焊接隔板和铸造隔板。由于焊接隔板由较高的强度和刚度，较好的汽密性，适用于高温度环境。因此，高参数、大容量的机组均采用焊接隔板，2.6.1 哈汽1000mw汽轮机的隔板哈汽ccln1000-25/600/600汽轮机共用48级隔板，其中高压ii+9，中压是27，低压是46，全部为焊接隔

51、板。2.6.1.1 高中压隔板高中压隔板均为焊接隔板，由隔板外环、内外围带、喷嘴和隔板提组成。喷嘴有许多单个静叶片加工而成，喷嘴组嵌在具有叶型孔槽的内外围带上，并焊成环形叶栅，然后再将它与隔板外环、隔板体焊接成整体，在隔板外环上带有高低齿式径向密封。2.6.1.2 低压隔板低压隔板的结构情况基本与高、中压隔板相同，但隔板汽封采用平齿，所对应的转子部分为光滑表面。末两级隔板外环上设有去湿槽，以降低该两级蒸汽的适度，减轻水珠对叶片的冲蚀和湿汽损失。2.7 汽封汽轮机在运行时，转子处于高速旋转状态，而静止部分如汽缸、隔板等固定不动，因此转子与固定部分即动静之间要留有适当的间隙，以免仙湖碰撞摩擦；然后

52、间隙两侧的压差存在会导致漏气。级内间隙的漏气会使做功的蒸汽量减少，降低汽轮机的内效率；轴端汽缸间隙漏气，不仅降低效率，而且影响汽轮机的安全运行。因此，为了减少汽轮机内动静间隙蒸汽的泄露和低压部分空气的漏入，汽轮机各间隙部分都需加装密封装置，成为汽封；汽封只能减少漏气量，而在轴端动静间隙处，除加装汽封外，还要设置轴封系统，防止蒸汽漏出汽缸和空气漏入汽缸。目前汽轮机动静间隙处的密封装置普遍采用迷宫式汽封，它有以下几种结构形式：梳齿形、j 形、枞树形。它的汽封片很薄，万一转子与汽封齿发生摩擦，转子几乎未被加热，汽封齿的尖端已被摩擦掉，此因可适当减少汽封间隙。汽封装置根据安装位置不同，密封方式不同，采

53、用型式也不尽相同，可分为叶栅汽封、隔板汽封、轴端汽封等。通常将叶栅和隔板汽封统称为通流部分汽封。转子穿过汽缸两端处的汽封称为轴端汽封，简称轴封，用以防止蒸汽漏出和空气漏入汽缸。轴封分为高压轴封和低压轴封。高压轴封主要用来防止蒸汽泄漏出汽缸而造成能量损失及恶化运行环境，低压轴封用来防止空气漏入汽缸使凝结器的真空降低而减小蒸汽的做工能力。隔板内圆和转子轴颈之间的汽封称为隔板汽封，用来阻止蒸汽经隔板内圆绕过喷嘴到隔板后而造成的能量损失。通流部分汽封包括叶片顶部和叶片根部的汽封，用来阻止动叶顶部和根部处的漏气。哈汽1000mw汽轮机高、中压缸、低压缸a各级采用高低齿结构，低压缸b各级采用平齿汽封，上隔

54、板两侧汽封块用销钉铆死在隔板内。隔板汽封有适当的退让间隙，当转子与汽缸有少许碰触时，也不会致使转子受到损伤。高、中、低压缸的轴封均为迷宫式轴封，但高、中压缸轴封采用高低齿型式，低压缸轴封采用斜齿型式。2.8 轴承轴承是汽轮机的一个重要组成部件，分为径向支持轴承和推理轴承两种类型，他们用来承受转子的全部质量并且确定转子在汽缸中的正确位置。径向支持轴承用来承担转子的质量和旋转的不平衡力，并确定转子的径向位置，以确保转子旋转中心与汽缸中心的一致，从而保证转子与汽缸、汽封、各版等静止部件的径向间隙。锐利轴承承受蒸汽作用在转子上的轴向推力，并确定转子的轴向位置，以保证同流部分动静间的轴向间隙，因此，推理

55、轴承被看成是转子的定位点。2.8.1 轴承工作原理汽轮机是高速旋转机械，转子的质量和轴向力都很大，轴承不仅起着转子的径向和轴向定位作用，而且还要承受转子的径向和轴向载荷，同时在转子与静子的承载面之间建立起润滑隔离油膜，防止动、静部件直接接触，并带走摩擦产生的热量。图 2-14 轴承动压油膜及油楔的形成原理 由流体润滑原理可知，在两个具有相对运动的表面之间形成动压油膜必须具备三个条件：（1）在两个相对滑动表面之间必须具有楔形间隙；（2）两个滑动表面必须具有一定的相对速度并承受载荷；（3）流体必须具有一定的黏度和充足的油量。2.8.2 轴承的结构支持轴承又称径向轴承或主轴承，主要形式有圆筒行轴承、椭圆形轴承、多油楔轴承及可倾瓦轴承等。（1） 圆筒轴承圆筒形支持轴承的轴瓦是由上、下两半组成的，他们用螺栓连接起来。下瓦支持在三块垫块上，垫块用螺钉与轴瓦固定在一起，中间的垫片是用来为轴瓦找中心的，增减它厚度就可以调整轴瓦的径向位置。上瓦顶部的垫块和垫片则用来调整轴瓦和轴承盖之间的紧力。这种形式轴承具有较高稳定性和