东汽-日立型超超临界1000MW汽轮机结构介绍

1、东汽-日立型超超临界1000MW汽轮机结构介绍 作者: 日期：2.东汽日立型超超临界1000MW 汽轮机2.1 热力特性该汽轮机为单轴四缸四排汽型式，从机头到机尾依次串联，一个单流高压缸、一个双流中压缸及两个双流低压缸。高压缸呈反向布置（头对中压缸），由一个双流调节级与8个单流压力级组成。中压缸共有 2X6个压力级。两个低压缸压力级总数为2X2X6级。末级叶片高度为43,采用一次中间再热，汽轮机总长为35.6m ,汽轮发电机组总长54.652m 。其纵剖面图如图1所示。主蒸汽从高中外缸中部上下对称布置的 4个进汽口进入汽轮机，通过高压 9级作功后去锅炉再热器。再热蒸汽由中压外缸中部下半的2个进

2、汽口进入汽轮机的中压部分，通过中压双流6级作功后的蒸汽经一根异径连通管分别进入两个双流6级的低压缸，作功后的乏汽排入两个不同背压的凝汽器。图1东万日立型超超临界100MW 汽轮机高压主汽阀，调节阀悬吊在机头前运行平台下面，通过4根导汽管与高压汽缸相接。其布置图如图2所示。中压联合阀布置在高中压缸两侧，通过中压进汽管与汽缸焊接，并采用浮动式弹簧支架固定在平台上。比 X1图2高压主汽阀调节阀布置图特性参数： 型号N1000-25/600/600机组型式超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式汽轮机额定参数功率1000MW高压主汽阀前蒸汽压力25.0MPa.a温度 600 C中压主汽阀前蒸汽

3、压力4.25MPa.a温度 600 C正常排汽压力（平均值）0.0051 Mpa(a)未级动叶片度43 (1092mm)最终给水温度294.8 C主蒸汽流量2733.4t/h机组热耗7410 KJ/kw.h(1769.85 kcal/kw.h )额定转速3000r/min机组总长35.6m（不含电机）逆时针旋转方向冷却水温（设计水温）20 c维持额定功率时的最高计算冷却水温33 C给水回热级数3高加+1除氧+4低加配汽方式全电调（阀门管理）通流级数:热力级为20级，结构级为45级，其中高压缸1(双流调节级）+ 8压力级中压缸X6级（双流程）低压缸（A、B)4 X6级（双流程）2.2 母型机组全

4、部高、中、低压三个汽缸另部件都经过运行考验，证明是成熟可靠结 构。三缸四排汽参数与本工程相同或相近。串联在一根轴上之后，对轴系稳定 性作了重新校核，结果数据令人满意。母型机组的情况见下表:机组功率 （型式）电厂（投运时间）取用的部套（转速）参数备注1000MW原町2#不取24.5Mpa,双轴机组，用户要求。围(CC4F-41)Haramachi(1998.7)(30001500r/min)600 C /600 背压 4.27KPa海造田电厂可靠省厂房面 积1000MW (CC4F-41)常陆那珂1# Hitachi-Naka(2003.1)取高压缸、中压缸 (3000r/min)24.5Mpa

5、, 600 C /600 C背压 5.09KPaHaramachi 2#机的改进型700MW (TC4F-43)苫东厚真4# Tomato- Atsuma(2002.6)只取低压缸(3000r/min )25.0Mpa, 600 C /600 C(背压为3.33kPa)作为单轴百万千瓦低压缸 的试验机组上述日立公司700MW 机组创造了日本电厂最高热效率记录。其设计热耗为 7226kJ/kw.h(1726kcal/kw.h ),实测值为 7194 kJ/kw.h(1718.2kcal/kw.h ),实测热效率达到 50%。2.3 总体结构2.2.1轴系及轴承机组轴系由汽轮机高压转子、中压转子、

6、低压转子( A)、低压转子(B)及发电机转子所组成，各转子均为整体转子，各转子间用刚性联轴器连接。表1转子基本参数高压转子中压转子A低压转子B低压转亍转子质重kg23900310007560077000支承内跨距mm5800565065506550转子在装配叶片进行高速动平衡试验，在额定转速下进行动平衡，并做超速试验。每根转子上均设有供电厂现场在不开缸的情况下进行动平衡的装置。汽轮发电机组轴系中每一根转子均由二个轴承支承。其中，高压和中压转 子采用可倾瓦轴承支承，低压转子采用椭圆轴承支承。可倾瓦轴承米用6瓦块结构，对称布置椭圆轴承为单侧进油，上瓦开槽结构。轴承合金结合面采用燕尾槽结构轴承安装时

7、要进行轴承转动扭矩测量，使之符合有关标准定。推力轴承位于中压缸与低压缸（A）之间，采用倾斜平面式双推力盘结构。这种结构的推力轴承是由沿圆周方向的 10条油槽将推力瓦面分割为10个瓦块形成，每一瓦块沿圆周方向是倾斜的，同时，其倾斜角又随半径变化，内径处倾角大，外径处倾角小，以保证瓦块内外径处的润滑油流量均衡。表2轴承基本参数轴承号1#2#3#4#5#6#7#8#轴颈406.4508.0533.4533.4558.8558.8558.8584.2轴承型式可倾瓦椭圆瓦由于高、中压转子采用改良12Cr锻钢，该钢较软，为防止运行 时油中杂质划伤轴颈，其轴颈部位 支承段在12Cr钢转子基材上堆焊 低Cr的

8、Cr-Mo-V 合金层，结构示 意图见图5。1#4#轴承拟采用自对中性能较好的可倾瓦轴承，5#8#轴承拟采用椭圆瓦轴承，轴径尺寸见表2。图3轴颈部位堆焊结构示意图2.2.2 汽轮机阀门及布置主汽调节阀:四个高压主汽阀与四个独立的高压调节阀连为一体，四个高压主汽阀腔 室互相连通。每个主汽阀和调节阀均带有自己的油动机和操纵机构，主汽调节 阀以及油动机操纵机构一体布置在汽轮机机头前运行层下方。见下图：图4高压主汽调节阀外形及布置图中压联合阀:两个中压联合阀均由液压操作，具有独立阀壳。中压调压阀为球型阀,而中压主汽阀是一个套阀，两阀共用一个阀座。正常工况下中压主汽阀和 中压调节阀全开，因此每个阀杆上都

9、有堆焊司太利合金的密封反阀座，减 小阀杆漏汽。中压联合阀布置在中压缸中部两侧下方。其重量由汽缸和两 侧支架分担。图5中压联合阀外形及布置图2.2.3 高压模块高压缸共I+8个热力通流级，其中调节级为双流。高压缸为双层缸结构， 分别与四个调节阀对应的喷嘴室装在内缸上。固定在内缸上的四根进汽管允许 其内外缸、喷嘴室自由地热胀而不影响三者的同心定位。进汽管与外缸连接部 位采用特殊的冷却结构，使高压外缸材料可沿用亚临界传统的Cr-Mo-V铸钢。由于冶金技术和材料高温性能的制约（关于这一点，各汽轮机设备厂家都处在同一个平台上，虽然使用的材料牌号不尽相同），在600 c的高温下，要设计一只1000MW 等

10、级的单列调节级，都需要一些变通的办法。我们都知道，采用喷嘴调节的调节级，部分负荷下的最大轮周功率达到机组MCR工况下轮周功率的两倍。因此，采用喷嘴调节的调节级方案时，日立很现实地采用了双列调节级方案，如下图所示：Inner Shell 12Cr steel图6双流喷嘴室示意图中压分流共2X6级。由于再热 蒸汽温度达600 C ,为减小热应 力，汽缸与高压部分一样采用双层 缸结构，为了使中压外缸材料可沿 用亚临界传统的Cr-Mo-V 铸钢， 下半进汽部分结构特殊设计，使再 热蒸汽不通过外缸缸体，直接进 入内缸进汽室（参见图6）。中压 转子采用整锻结构，选用改良12Cr锻钢。为了提高中压转子热疲劳

11、强度，减轻正反第一级间的热应力，从一抽引入低温蒸汽与中压阀后引入 的一股蒸汽混合后形成冷却蒸汽进入中压第一级前，通过正反第一、二级轮缘 叶根处的间隙，起到冷却中压转子高温段轮毂及轮面的目的，并大大降低第一 级叶片槽底热应力。图6中压转子冷却结构示意图低压分ALP、BLP两个缸，均为分流2X6级。为减小热应力，采用三层缸 结构以避免进汽部分膨胀不畅引起内缸变形。内外缸均采用缸板拼焊结构，低压转子采用整锻结构，选用超纯净 Ni-Cr-Mo-V 钢锻件图8死点布置图图7低压缸结构2.2.7 主要部件材料见下表：MSV12Cr铸车网CV主阀门壳CRV12Cr铸钢2高压改良型12Cr锻钢中压改良型12C

12、r锻钢低压Ni-Cr-V锻钢（超纯净型）局中压转子轴颈和推力盘表面堆焊Cr-Mo钢喷嘴室12Cr 钢动叶高压第一级改良12Cr锻钢中压第一级改良12Cr锻钢汽缸高压外缸Cr-Mo-V 铸钢高压内缸12Cr铸钢中压外缸Cr-Mo-V 铸钢中压内缸12Cr铸钢2.2.8 滑销系统机组共设有三个死点，分别位于中压缸和 A低压缸之间的中间轴承箱下及 低压缸（A）和低压缸（B）的中心线附近，死点处的横键限制汽缸的轴向位 移，同时，在前轴承箱及两个低压缸的纵向中心线前后设有纵向键，它引导汽 缸沿轴向自由膨胀而限制横向跑偏。2.2.9 盘车装置盘车装置是用于机组起动时，带动转子低速旋转，以便使转子均匀加热， 减小转子变形的可能性，也用在停机后转子冷却阶段以及转子检查时驱动转子 低速转动。本装置安装在汽轮机和发电机之间