超临界三缸双抽汽轮机设计说明201245

1、350MW超临界三缸双抽汽轮机设计说明二0二年三月nE 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司哈电集团 HARSlN TURHIME COMPANY LIMITED目录1.概述11机组主要技术规范1.2结构概述2.2机组特点6.2.1高、中压通流6.2.2工业抽汽调节阀 113. 热力数据汇总.144. 强度数据汇总.165. 结论191概述CH02C系列是我公司为高参数双抽项目新设计的汽轮机。 该机型借鉴我 公司的亚临界双抽汽轮机73E，四缸四排汽亚临界汽轮机75#,消化吸收引 进型超临界，超超临界机组的技术而来。1.1机组主要技术规范汽轮机型式：超临界、一次中间再热、单轴、三缸两排汽、双抽汽、湿冷 凝

2、汽式汽轮机主蒸汽流量：1018t/h，最大进汽量：1150t/h.纯凝工况额定功率：350MW主汽门进口蒸汽压力：24.2MPa主汽门进口蒸汽温度：566C再热蒸汽流量：833.23t/h再热蒸汽进口蒸汽温度：566C再热蒸汽进口蒸汽压力：4.026Mpa额定工业抽汽压力：2.1Mpa （可调节，调节范围：1.82.1MPa）额定工业抽汽量：150t/h最大工业抽汽量：225t/h采暖抽汽压力：0.6MPa （可调节，调节范围：0.2450.6MPa） 额定采暖抽汽量：97t/h最大采暖抽汽量：104t/h150最终给水温度：281.6 C额定冷却水温度：20C额定背压：5.4kPa额定转速：

3、3000 r/mi n考核工况热耗：7673.9kJ/kW.h旋转方向：从汽轮机向发电机方向看为顺时针方向HE 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 哈电集团 HARBIN TURHINE COMPANY LIMITED1.2结构概述新蒸汽从下部进入置于该机两侧两个固定支承的高压主汽调节联合 阀，由每侧各两个调节阀流出，经过 4根高压导汽管进入高压缸，进入高 压缸的蒸汽通过一个冲动式调节级和 7个冲动式高压级后，由外缸下部两 侧排出进入再热器。再热后的蒸汽从机组两侧的两个再热主汽调节联合阀， 由每侧各一个中压调节阀流出，经过两根中压导汽管由中部下半缸进入中 压缸，进入中压缸的蒸汽经过 8级冲动式中压级后

4、，从中压缸上部经过1根ID © 1219联通管进入低压缸。低压缸为双分流结构，经过正反向各 6级 反动级后，从两个排汽口向下排入一个凝汽器。在采暖抽汽工况下，通过 调节连通管上的蝶阀来调整中排区域的压力，采暖蒸汽从中压缸下部2-1020*20的抽汽口抽走，另一小部分蒸汽进入低压缸，排入冷凝器；在工业 抽汽工况下，通过调节4个调节阀的开度，调整中压 3级后的的压力，蒸 汽从中压缸下部1-630*15的抽汽口抽走，另一小部分蒸汽进入中排，低 压缸，排入冷凝器。高、中压转子均是是30Cr1Mo1V耐热合金钢整锻结构。低压转子为30Cr2Ni4MoV合金钢整锻结构。高压转子与中压转子、中压转

5、子与低压转子、低压转子与发电机转子 均刚性联接。转子装好叶片后，要进行高速动平衡。在每根转子的中部和前后各有 一个动平衡面，沿每个平衡面圆周分布螺孔，可以实现制造厂高速动平衡 和电厂不揭缸动平衡。高、中压部分，内缸、隔板套、汽封体支撑在汽缸水平中分面处，由 上部和下部的定位键导向，使汽缸保持与汽轮机轴线的正确位置，同时使 汽缸可根据温度的变化自由收缩和膨胀。高、中压外缸通过下半缸上的水 平猫爪支撑在轴承箱上。汽缸和轴承箱通过推拉杆组成膨胀系统。低压采用CH02A低压模块。CH02A低压模块为我厂应用多年的，成 熟的低压模块。图形夕4图附图面剖纵 2图附Er T 虫2机组特点2.1高、中压通流图

6、流通压高3图附ST :图流通压中4图附2.1.1高、中压压力级：高压8级，中压8级均为冲动式压力级，采用 高载荷，大焓降导叶片。导、动叶片全部采用新设计的气动性能好的变 截面弯扭型线，叶型适当加宽加厚。新型线优化了气动参数沿叶高的分 布，增加了叶型面积和叶片的刚性，降低了一次涡流和二次涡流，提高 气动效率，使之在满足强度和振动要求时，在常用工况下综合经济性更 高。高、中压部分的宽体隔板是专为冲动式叶片所设计，可保护隔板免 受未过滤异物的损害。隔板和汽封圈在水平中分面处通过销钉固定，可 减少由于温度变化而产生的变形和不对中，保持正确的径向间隙。2.1.2高、中压部分汽封系统：高压前汽封为四段；高

7、压后汽封为三段； 中压前汽封为三段；中压后汽封为二段。高压1号抽汽后的蒸汽一股流向中压前汽封体，这股气流一部分通过汽封体漏向中压进汽区，冷却中 压第一级叶轮，精心设计的冷却蒸汽系统可延长转子的使用寿命；另一 部分进入中压汽缸与隔热罩夹层用于冷却中压外缸。2.1.3轴承支撑系统：CH02C高、中、低压转子，每个转子由2个支撑 轴承支持，高压轴承跨距 4278mm,中压轴承跨距5056mm。经核算， 高压转子临界转速，中压转子临界转速，满足设计要求。2.1.4滑销系统：低压缸由与外缸下半一体的并向外伸出的连续撑脚或“裙边”支托。撑脚坐在台板上，台板浇注在基础中，撑脚与台板间的 位置靠四键来定位。键

8、的位置如图示。两端有两个预埋在基础里的轴向 定位键位于轴向中心线上，固定住汽缸的横向位置，但允许做轴向自由 膨胀。两侧两个预埋在基础里的横向键分别置于横向中心线上，固定住汽缸的轴向位置，但允许横向自由膨胀。因此两横向定位键中心线与两 轴向定位键中心线交点也就是排汽口中心处为低压缸绝对死点，汽缸可以在基础台板的水平面内沿任何方向作自由膨胀。高、中压外缸各由四只“猫爪”支托的，这四只“猫爪”与下半汽 缸一起整体铸出，位于下半水平法兰的上部，因而使支承面与水平中分 面齐平。“猫爪”搭在位于轴承箱两侧的键上，并可以在其上自由滑动。 在前后端，外缸与相邻轴承箱之间都用定中心梁连接，它们与汽缸及相 邻轴承

9、间由螺栓及定位销固定。这些定中心梁保证了汽缸相对于轴承座 正确的轴向与横向位置。与低压缸一体的排汽端轴承座牢牢地固定了高 中压外缸相对于低压缸的轴向位置，轴承箱与台板之间各轴向键（位于 轴向中心线上），可在其台板上沿轴向自由滑动，但是它的横向移动却 受到一轴向键的限制，轴承侧面的压板限制了轴承座产生任何倾斜或抬 高的倾向，这些压板与轴承座凸肩间留有适当的间隙，台板允许轴向滑 动，每个“猫爪”与轴承座之间都用双头螺栓连接，以防止汽缸与轴承 座之间产生脱空。螺母与“猫爪”之间留有适当的间隙，当温度变化时， 汽缸“猫爪”能自由胀缩。高压转子与中压转子、中压转子与低压转子、低压转子与发电机转 子、电机

10、转子与励磁机转子都是采用法兰式刚性联轴器连接，形成了轴 系。轴系轴向位置是靠机组高、中压转子间的推力盘来定位的，推力盘 包围在推力轴承中，由此构成了机组动静之间的死点。当机组静子部件 在膨胀与收缩时，推力轴承所在的轴承箱也相应地轴向移动，因而推力 轴承或者说轴系的定位点也随之移动。因此，称机组动静之间的死点为I1iI机组的“相对死点”。器压汽轮机-_蹤爲脈_|护f豁的.昨.M - -4-*Bl中喻磁 鏗%駐雄录座5推艸承斜压强轮机文中心2.1.5推力：推力轴承设置在高中压间轴承箱中。高压通流反向布置，中压通流正向布置，低压通流为双分流结构；高压部分在高压动叶片中间 体上开平衡孔，中压部分在叶轮

11、上开平衡孔，用来平衡叶轮前后压差。这样，保证了机组在正常运行时保持不大的正推力，最大为 16吨；在 甩负荷、高压缸单独运行时也可保证机组推力不超过推力轴承许用范 围。2.1.6现场动平衡：CH02C高、中压转子端部均设有现场动平衡孔，通 过高、中压前、后汽封体上的连接孔安装。2.2工业抽汽调节阀工业抽汽调节阀结构同73F型式，是经过审查认可的。为适应工业抽汽压力的提高（最高 2.1Mpa）,采用低压抽汽阀代替以往 的回转隔板。汽流通过汽缸上横向布置的4个开口进入调节腔室（4X390的口径）， 调节阀打开后，汽流通过调节阀进入中压 2号隔板套的蒸汽室内。为了降低4个阀的互相影响，将每个阀门腔室设

12、计成独立腔室结构。4个调节阀横向布置，每个调节阀配置 1个油动机，4个调节阀均可 以独立控制。油动机结构保证在失油事故工况下，调节阀能全开，不影响 机组安全性。2.3高、中压汽缸咼压米用大内缸结构，所有咼压隔板均安装在咼压内缸上。高压外缸、高压内缸形成双层缸结构，从而使每个汽缸承受的压差和内 压应力较小，内外缸壁的厚度都可以设计得比较薄。在中压外缸与中压隔热罩的夹层中有来自高压1号抽汽口的冷却蒸汽冷却中压外缸内壁，精心设计的冷却蒸汽系统可延长汽缸的使用寿命。外缸和内缸水平中分面螺栓靠近缸壁中心线，汽缸内侧法兰处局部加 厚，使法兰汽缸，启机时热膨胀均匀；上下半缸结构基本对称，重量接近， 热容量差

13、别小，因而对热负荷变化的适应性增强；采用高窄法兰结构，螺 栓较长，螺纹外径采用3/1000倒锥形，运行时应力分布均匀，不咬扣。内缸由外缸的水平中分面支承，底部由定位键导向，以保证内缸在外 缸内横向定位并可使内缸随温度的变化在外缸内自由地膨胀和收缩，内缸 的定位靠内缸凸台与外缸凹槽的配合来实现。外缸下半有4个猫爪，支承在前轴承箱两侧及中轴承箱两侧，支承面与水平中分面相平，受热时汽缸 中心保持不变。高压汽轮机的喷嘴室由合金钢铸成，并通过水平中分面形成了上下两 半。它采用中心线定位，支撑在内缸中分面处。喷嘴室的轴向位置由上下 半的凹槽与内缸上下半的凸台配合定位。上下两半内缸上均有滑键，决定 喷嘴室的

14、横向位置。这种结构可以保证喷嘴室根据主蒸汽温度变化沿汽轮 机轴向正确的位置收缩或膨胀。主蒸汽进汽管与喷嘴室之间通过大小密封环交替组装滑动连接，这样 可把温度引起的变形降到最低限度。外缸上半及内缸下半可采用顶起螺钉 抬高，直到进汽管与喷嘴室完全脱离，然后按常规方法用吊车吊起。在拆 卸外缸上半或内缸下半时，尽量保持进汽密封处蒸汽室的形状，当汽缸放 下时与密封环同心。汽轮机中压1号隔板套、中压2号隔板套、中压3号隔板套支撑在外 缸的水平中分面上，并由外缸下半的定位键导向。高、中压外缸、高压内缸、中压1号隔板套、中压2号隔板套、中压3 号隔板套水平中分面部分合金钢螺栓需要热紧，以使其有足够的预应力，

15、保证机组在一个大修期间法兰密封不漏汽。本机组使用螺栓电加热器，给 螺栓加热，使其伸长量达到要求的数值中压2号隔板套设计成带蒸汽室结构，通过低压抽汽调节阀控制进入蒸汽室的汽流，调节中压第2级后的蒸汽压力，用于工业抽汽。对应THA工况对应VWO：况流量出口压力出口温度本级功率等熵焓降级效率速比流量出口压力出口温度KGP2T2NJHSATAU/C0GP2T2t/hMpaCkwkJ/kg/t/hMpaCI999.0117.4586519.2 彳10790.261.70.71128.9619.8937 :5392999.0114.4701489.712732.158.30.78710.45941128.

16、9616.4758 :508.83999.0112.0112460.612961.355.880.8360.46221128.9613.66214794999.019.9168431.713079.555.510.84920.46131128.9611.2633449.25999.018.142640313195.555.080.86350.46621128.969.2285419.56999.016.6117373.813561.556.020.87250.46561128.967.4687389.27917.115.4076346.81173152.030.88520.48581033.3

17、26.0894361.28917.11P 4.4243320.911403.7500.89550.50081033.324.9593334.29828.983.135531.615988.780.080.86720.5025930.543.5107531.410843.982.5088496.416803.178.90.90850.512945.542.8079496.411843.98P 1.9883460.9 H1688378.690.91530.5194945.542.2234 :460.812797.931.5607425.115938.878.140.92040.527891.981

18、.7451425.213797.931.210538915998.277.940.92620.5378891.981.3533389.214797.93P 0.926352.4”16071.977.870.93140.5503891.981.0349 :352.815746.710.7049316.91454874.90.93650.5736834.680.7874317.316746.710.5315281.814259.373.110.94050.6017834.680.5932282.317351.24P 0.346237.5116665.898.450.86770.6582391.89

19、0.3863 :238.318351.240.2116186.519166.3107.50.91380.6405391.890.236 :187.619330.220.1306140.316173.194.680.93120.7001367.870.1459141.720330.22:0.067388.919488.7114.890.92480.666367.870.0751 :91.821314.020.022662.725687.8168.330.87490.6132349.360.0251 :6522305.40.005434.326864.1193.930.81660.6954338.

20、40.005434.3KE哈尔滨汽轮机厂有限责任公司皿心讨221淀COM-ANY LIM.TLD三缸双抽汽轮机设计说明Page 14 of 223热力数据汇总汽封参数段数汽封直径齿数汽封漏气走向cm/高压前172.840272.832至咼排361.016至四抽461.0 :14至汽圭寸压力调节站561.08至汽封冷却器冋压后174.024274.014至四抽361.08至汽圭寸压力调节站461.08至汽封冷却器中压前174.024274.014至四抽356.08至汽圭寸压力调节站456.08至汽封冷却器中压后174.0:10256.06来自汽圭寸压力调节站356.06至汽封冷却器nE 哈尔滨汽

21、轮机厂有限责任公司 哈电集团 HARSlN TURHINE COMPAHY LIMITED4、强度数据汇总高中压导叶片、板体应力级数导叶板体温度C)应力值(MPa挠度值(mm应力值(MPa挠度值(mrh229.30.2860.10.4531.4327.90.83117.11.19511.8:444.71.10134.41.57482.7546.51.19133.31.70453.7649.51.01112.31.44424.8744.91.13112.01.61395.6 860.41.10102.01.57367.8925.10.6862.80.965491054.91.4087.92.00

22、530.5 T1157.60.8659.31.23494.71255.61.2470.61.77457.21358.81.3067.81.85419.01467.61.4367.82.02377.41585.52.2461.22.20329.01691.62.3388.83.29291.8高中压转子叶轮应力计算项目单位调节级高压第2级高压第3级高压第4级高压第5级工作温度532.1:511.8482.7453.7424.8局部最 大应力计算MPa93.956.455.555.556.2许用MPa98.3110130200220平均切 向应力计算MPa78.547.747.047.047.7许用

23、MPa157.43159.8164.8169.6170.7中心孔 处应力计算MPa93.956.455.555.556.2许用MPa284.13289.1299.2310.3316.4计算项目单位高压第6级高压第7级高压第8级中压第1级中压第2级工作温度395.6:367.8343.5530.5494.7局部最 大应力计算MPa56.657.860.687.886.3许用MPa23624025097.22110平均切 向应力计算MPa48.149.252.077.076.8许用MPa173.8175.8177.286.7157.43中心孔 处应力计算MPa56.657.860.687.886.

24、3许用MPa321.9325329.5282.7284.13计算项目单位中压第3级中压第4级中压第5级中压第6级中压第7级工作温度457.2419.0377.4329.0291.8局部最 大应力计算MPa77.083.291.092.795.1许用MPa170206240263280平均切 向应力计算MPa68.175.082.884.687.2许用MPa162168.92175.82186.4207.2中心孔 处应力计算MPa77.083.291.092.795.7许用MPa229.37307320.44335.4340.4高压叶片数据1IP£<HF3HF"HP5-

25、HM目HP1WMI8i盼片工诃Sp512*483*IS”425-396-3B8-3U4耐片KS亦+354厂54辺讨<4 口44厂«r砂却片殛lMM(Knn1呻目IMh姥平均直何他馬*® 3& g&,50 +船邸*99T& +ioo »> *itW2 as3.3ShP£ AS A4.5+15.2*15_ TH*1fi.OhP冊宽度B4.1B3/4.51P4 一 119/4.51*11.058/4.51P1.44&/5.0034.35/5.0234. 315/5. 023电.109/5. UZ3i叶片仙j«

26、;j 1LCrUI«ViW1VnHZCrlOaBolll2Crl2ffi|LIlVXrLZHilQl 1”XrlilQiriV2CM12K1 附VP'却川421.4-P23左424 .4 P26 a a28 .4 *31.7聲蜩GHjy見 z>*pL4_& QIT JP20 & 418.3 a2L&护2i. & 护25 &嗣B藹朋加VS*fr-'43 2护4& .9- P55 .45T .2 *M.Z J66 . G 护12 i4暑豳藝面拉助aiy53.2 卫54.1- *55.0 卩&4_ 1* 卢56甘

27、2oa.o 单Tl. I> 卫力“tIV19.4 419.乔 3ZD.O 2Z3.3 "Z4. 卫Z< &屮25円P(3的挤圧应加0W269 . F P2TL& 卩2T4.& P306 . & PSIT.赶 P亞1® P333.T 30 jl"p5L2 Q51.fr 卩52 2 250-2 QGO-号 QBl. 2 应K. 4卫olef57.& 左81. & 卩02. & 4GO.甘门71.4 鼻T3.O 卢153中压叶片数据議跡JmaJT2Q姗片'如530.5*'似TP44844

28、B 口如片5WQ11043110*3A平均直径门一収(3- +128 02129 . 4&叶片砥41.PCB8.02P948(H片超1g e5<969/5.978 P4 T5T/5.97Bh3叶34ICrircaHoTVBblBlCrl0Co31oVVIMm-壁餓根部拉应加ff 1PP440 .4 农45 »左ff ih*'1P<JHDIT. 1(T Z*1S3 _ 7- *G2L2-斗ff IQP"9.4 *g & q齿的簣切应力眄t 235.fr3T.2- <齿的挤乐冉力SIGMJ*ff jl1P*3168 -& AITS. 4- 4S®t£6tc*acffclp£73-9中7T. 2- P应力面的曲用古STGA1fP5T _7- Q60.8-农i*齿的拘申力CAID*(T好8.6-g.&心SffiSi?l&±TwrTlPP32 _ T- 334 _ 1- 4齿的挤乐陣力STGKTFu jiaPP168 -& 护1T6 .4-卫齿的合成应力OJCQff clPQ&T- &