哈汽1000MW超超临界汽轮机本体培训(1)

1、哈汽哈汽1000MW1000MW超超临界超超临界汽轮机本体培训（汽轮机本体培训（1 1）刘先斐刘先斐20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训1.1.概述概述 高效、节能、环保的能源利用方式：高效、节能、环保的能源利用方式：与同容量亚临界火电机组相比：超临界机组提高效与同容量亚临界火电机组相比：超临界机组提高效率率2%2%2.5%2.5%，超超临界机组提高效率，超超临界机组提高效率5%5%。超超临界机组超超临界机组一、超临界和超超临界的概念一、超临界和超超临界的概念水的临界状态参数：水的临界状态参数：22.12M

2、Pa22.12MPa，374.15374.15超临界汽轮机对应参数：超临界汽轮机对应参数：24.2MPa/566/56624.2MPa/566/566超超临界超超临界(Ultra Super-Critical)(Ultra Super-Critical)机组参数：机组参数：压力压力25MPa25MPa，温度，温度58058020222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训二、超超临界机组的优势二、超超临界机组的优势（1 1）超超临界机组的效率）超超临界机组的效率最高已达最高已达47%47%参数为参数为24.1MPa/5

3、38/53824.1MPa/538/538机组比参数为机组比参数为17.1 17.1 MPa/538/538MPa/538/538亚临界机组效率提高亚临界机组效率提高2.0%2.0%2.5%2.5%，参数为参数为31 MPa/566/566/56631 MPa/566/566/566的机组比参数的机组比参数17.1 MPa/538/53817.1 MPa/538/538机组可提高效率机组可提高效率4.0%4.0%6.0%6.0%。参数为参数为30MPa/600/60030MPa/600/600机组比参数为机组比参数为18MPa/540/54018MPa/540/540机组可提高相对效率机组可提

4、高相对效率6%6%。 20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训（2 2）超超临界机组的电站投资和发电成本）超超临界机组的电站投资和发电成本20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训（3

5、3）超超临界机组的污染控制）超超临界机组的污染控制20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训（4 4）超超临界机组的运行特性）超超临界机组的运行特性对于运行时间，一般超临界火电机组的冷态启动时对于运行时间，一般超临界火电机组的冷态启动时间（到带满负荷）为间（到带满负荷）为7 7小时小时3030分钟，比亚临界火电机分钟，比亚临界火电机组冷态启动时间多组冷态启动时间多1 1小时。超超临界机组在小时。超超临界机组在停机停机4040小小时后的启动时间为时后的启动时间为4 4小时小时2020分钟分钟，比亚临界火电机组，比亚

6、临界火电机组在停机在停机4040小时后的启动时间多小时后的启动时间多1 1小时小时1010分钟。分钟。从机组的调峰能力来看，超超临界机组，从机组的调峰能力来看，超超临界机组，在在50%50%100%100%额定负荷之间，它的变负荷率可以达到额定负荷之间，它的变负荷率可以达到7%7%8%/min8%/min；甚至比亚临界机组在同样负荷范围内的变；甚至比亚临界机组在同样负荷范围内的变负荷率负荷率5%/min5%/min要好。要好。由于超超临界机组具有较好的热机动性，通常采用由于超超临界机组具有较好的热机动性，通常采用复合变压运行方式。在低负荷下，机组仍能保持较复合变压运行方式。在低负荷下，机组仍能

7、保持较高的效率，对于二班制运行的机组，深夜停机后从高的效率，对于二班制运行的机组，深夜停机后从点火到满负荷的启动时间约为点火到满负荷的启动时间约为3 3小时。小时。20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训三、超超临界机组的发展三、超超临界机组的发展19591959年，美国年，美国325MW325MW超超临界机组，超超临界机组，34.5MPa34.5MPa，温度，温度649649，目前以，目前以33MPa/607/566/56633MPa/607/566/566运行运行超超临界技术的发展至今已有近超超临界技术的发

8、展至今已有近5050年的历史，其发年的历史，其发展过程经历了展过程经历了50 50 年代的起始阶段、年代的起始阶段、8080年代的优化年代的优化及新技术发展阶段和及新技术发展阶段和9090年的技术成熟阶段。年的技术成熟阶段。90 90 年年代以来，由于环保及节约能源的需要代以来，由于环保及节约能源的需要, ,超超临界机超超临界机组又进入了新一轮的发展时期。组又进入了新一轮的发展时期。20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机

9、本体培训超超临界机组汽轮机本体培训20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训国内的超超临界机组是在常规超临界机组的基础上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。发展的。20022002年年9 9月，国家月，国家863 863 计划计划“超超临界燃超超临界燃煤发电技术煤发电技术”以及依托工程以及依托工程华能玉环电厂开始华能玉环电厂开始启动。启动。20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训四、国产引进型超超临界机组汽轮机技术

10、特点四、国产引进型超超临界机组汽轮机技术特点20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训五、哈汽五、哈汽1000MW1000MW超超临界汽轮机的特点超超临界汽轮机的特点哈汽哈汽1000MW1000MW超超临界机组汽轮机整体结构超超临界机组汽轮机整体结构 汽轮机型号：汽轮机型号：CCLN1000-25.0/600/600CCLN1000-25.0/600/600 20222022年年3 3月月5

11、 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训（1 1）主要技术规范）主要技术规范汽轮机型式：汽轮机型式：超超临界超超临界、一次中间再热一次中间再热、单轴单轴、四缸四排汽四缸四排汽、

12、凝汽式凝汽式、冲动型冲动型机组机组连续出力为连续出力为1000MW1000MW，转速，转速3000r/min3000r/min，旋转方向为，旋转方向为逆时针（从调端看），主蒸汽压力为逆时针（从调端看），主蒸汽压力为25MPa25MPa，主蒸，主蒸汽温度为汽温度为600600，再热蒸汽温度为，再热蒸汽温度为600600，回热级，回热级数为数为8 8级，控制系统型式为级，控制系统型式为DEHDEH，通流级数为，通流级数为4848级级，高压部分级数为，高压部分级数为+9+9，中压部分级数为，中压部分级数为2 27 7，低压部分级数为低压部分级数为2 22 26 6，末级动叶片长度为，末级动叶片长度为

13、1219.2mm1219.2mm，机组总长为，机组总长为404010.110.17.5m7.5m（包括罩（包括罩壳）壳）20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训（2 2）汽缸设计特点）汽缸设计特点高压汽缸：高压汽缸：单流式单流式，双层缸双层缸结构结构中压汽缸：中压汽缸：分流式分流式，双层缸双层缸结构结构低压汽缸：低压汽缸：两个两个结构相似的结构相似的分流式低压缸分流式低压缸，三三层缸层缸结构结构20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本

14、体培训（3 3）转子设计特点）转子设计特点所有的转子均为所有的转子均为整锻无中心孔的转子整锻无中心孔的转子，转子与转，转子与转子之间采用子之间采用刚性联轴器刚性联轴器相互连接。每个转子配有相互连接。每个转子配有独立的独立的双轴承支撑双轴承支撑。每根转子在加工前，都要进行超声探伤和其它各种每根转子在加工前，都要进行超声探伤和其它各种试验以确保锻件满足物理和化学特性的要求。动叶试验以确保锻件满足物理和化学特性的要求。动叶组装好后，进行动平衡试验仔细对转子进行平衡，组装好后，进行动平衡试验仔细对转子进行平衡，并用高速动平衡机以额定速度对其进行最终平衡。并用高速动平衡机以额定速度对其进行最终平衡。20

15、222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训机组在设计时，对于轴系稳定性主要通过以下几机组在设计时，对于轴系稳定性主要通过以下几方面来解决蒸汽激振力的影响：方面来解决蒸汽激振力的影响：（1 1）每根转子在出厂前进行低速和高速动平衡，）每根转子在出厂前进行低速和高速动平衡，将不平衡量降到最小将不平衡量降到最小; ;（2 2）使转子的设计临界转速和额定转速不产生相）使转子的设计临界转速和额定转速不产生相互的影响互的影响; ;（3 3）转子设计精确对中，保证在运转时不会产生）转子设计精确对中，保证在运转时不会产生额外的力和力

16、矩额外的力和力矩; ;（4 4）合理设计动静之间的间隙，保证在启动和停）合理设计动静之间的间隙，保证在启动和停机时转子和汽封不会产生摩擦机时转子和汽封不会产生摩擦; ;（5 5）安装防汽流涡动的汽封，）安装防汽流涡动的汽封，, ,防止转子的不稳防止转子的不稳定振动。定振动。20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训（4 4）阀门设计特点）阀门设计特点主汽阀与调节阀为一体式结构，由耐热合金钢铸件主汽阀与调节阀为一体式结构，由耐热合金钢铸件同时制成。主汽阀内部装有精过滤网，实现多层过同时制成。主汽阀内部装有精过滤网，

17、实现多层过滤，因而可有效地避免固粒腐蚀。为了消除汽流不滤，因而可有效地避免固粒腐蚀。为了消除汽流不稳定和冲击波引起的阀杆振动稳定和冲击波引起的阀杆振动, ,选用了低振动型调选用了低振动型调节阀，以提高其可靠性。节阀，以提高其可靠性。中压主汽阀、调节阀共壳体，也是由耐热合金钢铸中压主汽阀、调节阀共壳体，也是由耐热合金钢铸件制成。主汽阀碟与调节阀碟共享一个阀座。主汽件制成。主汽阀碟与调节阀碟共享一个阀座。主汽阀与调节阀可以各自独立地互不干扰地全行程移动阀与调节阀可以各自独立地互不干扰地全行程移动。20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超

18、临界机组汽轮机本体培训六、超超临界汽轮机的固体颗粒侵蚀六、超超临界汽轮机的固体颗粒侵蚀 固体颗粒侵蚀固体颗粒侵蚀(Solid Particle Erosion (Solid Particle Erosion 简称简称SPESPE，也称硬质颗粒侵蚀也称硬质颗粒侵蚀) )是超超临界汽轮机面临的主要是超超临界汽轮机面临的主要问题之一。是一种发生在锅炉启动或长期低负荷运问题之一。是一种发生在锅炉启动或长期低负荷运行情况下，其过热器管和再热器管因热冲击引起管行情况下，其过热器管和再热器管因热冲击引起管子汽侧氧化铁剥离形成固体颗粒而造成的对汽轮机子汽侧氧化铁剥离形成固体颗粒而造成的对汽轮机高中压缸第一级叶

19、片的侵蚀。高中压缸第一级叶片的侵蚀。20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组温度较高超超临界机组温度较高, , 锅炉高温受热面管内易产锅炉高温受热面管内易产生生氧化垢氧化垢( (FeFe2 2O O3 3、FeFe3 3O O4 4) )。当蒸汽温度高于。当蒸汽温度高于600600时时, , 锅炉受热面管子锅炉受热面管子高温腐蚀高温腐蚀和和汽侧氧化汽侧氧化问题十分显著问题十分显著; ; 奥氏体管材最大腐蚀（汽侧腐蚀）出现在奥氏体管材最大腐蚀（汽侧腐蚀）出现在640640700700。 超超临界锅炉的

20、过热器、再热器、主蒸汽和再热蒸超超临界锅炉的过热器、再热器、主蒸汽和再热蒸汽管道内表面剥离的微型固体颗粒汽管道内表面剥离的微型固体颗粒, , 随着蒸汽进入随着蒸汽进入汽轮机内。固体颗粒以蒸汽的流速通过汽轮机的流汽轮机内。固体颗粒以蒸汽的流速通过汽轮机的流通部分时通部分时, , 会造成喷嘴和动叶损伤。特别是对于超会造成喷嘴和动叶损伤。特别是对于超超临界汽轮机超临界汽轮机调节级调节级和高压缸和中压缸和高压缸和中压缸第一级喷嘴第一级喷嘴和动叶和动叶，其固体颗粒侵蚀比较严重。，其固体颗粒侵蚀比较严重。 20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超

21、超临界机组汽轮机本体培训被固体颗粒侵蚀的叶片被固体颗粒侵蚀的叶片 20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训固体颗粒侵蚀率与其固体颗粒的固体颗粒侵蚀率与其固体颗粒的撞击速度撞击速度和和入射角入射角、汽轮机的型式汽轮机的型式、材料耐腐蚀性材料耐腐蚀性、机组的运行方式机组的运行方式以以及及锅炉的启动系统锅炉的启动系统等因素有关。等因素有关。固体颗粒侵蚀有两种机理固体颗粒侵蚀有两种机理, , 固体颗粒入射角固体颗粒入射角A=90A=90时为时为变形侵蚀变形侵蚀, A90, A90时为时为切削侵蚀切削侵蚀。 202220

22、22年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训固体颗粒侵蚀率主要与固体颗粒侵蚀率主要与汽流速度汽流速度( (撞击速度撞击速度) ) 和固和固体颗粒体颗粒入射角入射角有关。在相同的固体颗粒入射角下有关。在相同的固体颗粒入射角下, , 汽流速度愈大汽流速度愈大, , 固体颗粒侵蚀愈严重。在相同汽流固体颗粒侵蚀愈严重。在相同汽流速度下速度下, ,不同的固体颗粒入射角对应不同的侵蚀率。不同的固体颗粒入射角对应不同的侵蚀率。试验研究表明，当固体颗粒入射角试验研究表明，当固体颗粒入射角A=20A=202525时时, , 叶片侵蚀率达到最大值

23、。叶片侵蚀率达到最大值。 固体颗粒侵蚀率与入射角的关系固体颗粒侵蚀率与入射角的关系 20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训由于冲动级喷嘴出口汽流速度比反动级高，故冲动由于冲动级喷嘴出口汽流速度比反动级高，故冲动级动叶固体颗粒侵蚀比反动级动叶更为严重。级动叶固体颗粒侵蚀比反动级动叶更为严重。 冲动级动叶固体颗粒侵蚀的示意图冲动级动叶固体颗粒侵蚀的示意图 20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训在超超临界汽轮机结构设计上的防治措施

24、包括：在超超临界汽轮机结构设计上的防治措施包括：(1) (1) 改进调节级喷嘴端壁面的几何形状改进调节级喷嘴端壁面的几何形状, , 喷嘴采用喷嘴采用子午面型线子午面型线, , 即可以减少二次流损失即可以减少二次流损失, , 也可起到减也可起到减少固体颗粒侵蚀的效果。少固体颗粒侵蚀的效果。（2 2）冲动级喷嘴出口汽流速度比反动级高）冲动级喷嘴出口汽流速度比反动级高, ,冲动级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静叶出口和动叶受到的固体颗粒侵蚀比反动级严重。冲动式调节级存在的主要问题是高速蒸汽流出喷。冲动式调节级存在的主要问题是高速蒸汽流出喷嘴和进入动叶嘴和进入动叶, , 极易受到固

25、体颗粒的侵蚀。尽可能极易受到固体颗粒的侵蚀。尽可能把冲动式叶片的使用局限在调节级把冲动式叶片的使用局限在调节级, ,其余高中压级采其余高中压级采用反动式叶片。由于反动式叶片固体颗粒冲击角较用反动式叶片。由于反动式叶片固体颗粒冲击角较大大, , 固体颗粒侵蚀的影响不是很大。固体颗粒侵蚀的影响不是很大。20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训(3)(3)采用倾斜喷嘴可减少撞击在喷嘴出口表面上的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固体颗粒数量, , 并使撞击速度降低并使撞击速度降低, , 撞出角减小撞

26、出角减小, , 使第使第1 1级喷嘴出汽边固体颗粒侵蚀的损伤率大为减级喷嘴出汽边固体颗粒侵蚀的损伤率大为减小。小。减轻固体颗粒侵蚀的调节级改进设计减轻固体颗粒侵蚀的调节级改进设计 20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训(4) (4) 通过改变喷嘴的几何形状以及调节级与再热第通过改变喷嘴的几何形状以及调节级与再热第一级的喷嘴和动叶的距离一级的喷嘴和动叶的距离, , 可明显地降低固体颗粒可明显地降低固体颗粒的侵蚀率。的侵蚀率。(5) (5) 启动时启动时, , 在在20% 20% 负荷以下采用全周进汽方式负荷以下

27、采用全周进汽方式, , 可以减少蒸汽流速可以减少蒸汽流速, , 有利于防止固体颗粒侵蚀。与有利于防止固体颗粒侵蚀。与定压运行相比定压运行相比, , 变压运行超超临界汽轮机由于蒸汽变压运行超超临界汽轮机由于蒸汽流速缓慢等原因流速缓慢等原因, , 有利于减轻固体颗粒侵蚀。有利于减轻固体颗粒侵蚀。(6) (6) 调节级和再热第一级喷嘴和动叶的设计调节级和再热第一级喷嘴和动叶的设计, , 应选应选用蠕变强度高和耐固体颗粒侵蚀能力强的高温叶片用蠕变强度高和耐固体颗粒侵蚀能力强的高温叶片材料。材料。20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机

28、组汽轮机本体培训 (7) (7) 调节级和再热第一级喷嘴和动叶采用防固体调节级和再热第一级喷嘴和动叶采用防固体颗粒侵蚀的保护镀层或涂层颗粒侵蚀的保护镀层或涂层, , 如采用等离子喷涂如采用等离子喷涂铬碳化物铬碳化物( (或碳化钨或碳化钨) ) 或表面硼化处理或表面硼化处理( (高温下将高温下将硼扩散渗透到金属表面硼扩散渗透到金属表面, , 形成硼化物形成硼化物) ) 等技术等技术, , 对提高叶片表面耐固体颗粒侵蚀性能有一定效果。对提高叶片表面耐固体颗粒侵蚀性能有一定效果。一般要求保护层性能稳定一般要求保护层性能稳定, , 硬度需在硬度需在1000HV 1000HV 以上以上, , 同时不应降

29、低叶片母材的基本力学性能和不使叶同时不应降低叶片母材的基本力学性能和不使叶片变形。片变形。20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训在超超临界汽轮机运行方面的防治措施包括：在超超临界汽轮机运行方面的防治措施包括：(1) (1) 采用旁路系统已被证明采用旁路系统已被证明, , 对减轻固体颗粒对减轻固体颗粒侵蚀有显著作用。侵蚀有显著作用。(2) (2) 超超临界直流锅炉都采用内置分离器。超超临界直流锅炉都采用内置分离器。(3) (3) 在直流锅炉高温受热面和高温管道上采用在直流锅炉高温受热面和高温管道上采用更好的抗氧

30、化材料更好的抗氧化材料, , 减少锅炉管内产生氧化铁减少锅炉管内产生氧化铁剥离物。剥离物。(4) (4) 过热器和再热器管材内表面喷丸或镀铬过热器和再热器管材内表面喷丸或镀铬, , 可以减少汽侧氧化物的形成。可以减少汽侧氧化物的形成。(5) (5) 对锅炉管子和蒸汽管道进行定期酸洗对减对锅炉管子和蒸汽管道进行定期酸洗对减轻固体颗粒侵蚀也有一定作用轻固体颗粒侵蚀也有一定作用, , 通过酸洗可以通过酸洗可以在氧化物疏松剥落之前就将其除去在氧化物疏松剥落之前就将其除去, , 但酸洗时但酸洗时应严防酸洗废物进入汽轮机、污染汽轮机。应严防酸洗废物进入汽轮机、污染汽轮机。20222022年年3 3月月5

31、5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训七、超超临界汽轮机的汽流激振七、超超临界汽轮机的汽流激振 汽流激振是由汽轮机内部汽流激振力激励的振动，汽流激振是由汽轮机内部汽流激振力激励的振动，已成为超超临界汽轮机面临的另一个主要问题，也已成为超超临界汽轮机面临的另一个主要问题，也是影响超超临界汽轮机可靠性的特有因素之一。是影响超超临界汽轮机可靠性的特有因素之一。 汽流激振汽流激振呈现突发性的振动特征，是一种低频振动，呈现突发性的振动特征，是一种低频振动，通常与机组所带负荷有关。通常与机组所带负荷有关。 20222022年年3 3月月5 5日星期六日星

32、期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训汽流激振的汽流激振的原因原因： (1) (1) 运行中汽轮机部件在承受热变形、碰摩或不正运行中汽轮机部件在承受热变形、碰摩或不正常的径向力等因素的作用下常的径向力等因素的作用下, , 隔板汽封、叶顶汽封隔板汽封、叶顶汽封和轴封不同程度磨损和轴封不同程度磨损, , 出现动静间隙沿圆周方向的出现动静间隙沿圆周方向的径向间隙分布不均匀。径向间隙分布不均匀。 (2) (2) 由于转子的动态偏心由于转子的动态偏心, , 导致高压转子的轴封和导致高压转子的轴封和隔板汽封内蒸汽压力周向分布不均匀隔板汽封内蒸汽压力周向分布不均匀, ,

33、 产生与转子产生与转子偏心方向垂直的合力偏心方向垂直的合力, , 使转子运动趋于不稳定。使转子运动趋于不稳定。(3) (3) 调节级进汽的非对称性引起不对称的蒸汽力调节级进汽的非对称性引起不对称的蒸汽力作用在转子上，在某个工况下其合力可能是一个作用在转子上，在某个工况下其合力可能是一个向上抬起转子的力向上抬起转子的力, , 从而使轴承比压减小从而使轴承比压减小, ,导致轴导致轴系稳定性降低。系稳定性降低。20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训(4) (4) 轴封或隔板汽封腔室内高压端的间隙大于低轴封或隔板汽封

34、腔室内高压端的间隙大于低压端的间隙压端的间隙, , 偏心的转子在轴封腔室内转动偏心的转子在轴封腔室内转动, , 引引起轴封或隔板汽封腔室内蒸汽压力分布不均匀。起轴封或隔板汽封腔室内蒸汽压力分布不均匀。(5) (5) 轴承选型或设计不当轴承选型或设计不当, , 轴系稳定性设计裕度轴系稳定性设计裕度偏小偏小, , 高压转子的对数衰减率偏小。高压转子的对数衰减率偏小。20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训汽流激振的特征汽流激振的特征: : 汽流激振一般在汽流激振一般在较高负荷较高负荷情况下情况下( (一定负荷以上一

35、定负荷以上) ) 发生发生, , 振动随着振动随着负荷负荷( (或蒸汽流量或蒸汽流量) ) 的增大而加剧的增大而加剧。突发性振动有一个。突发性振动有一个门槛负荷值门槛负荷值, , 超过此负荷，超过此负荷，立即产生汽流激振。而当机组低于某一负荷时，立即产生汽流激振。而当机组低于某一负荷时，激振便会消失。而且具有很好的再现性。激振便会消失。而且具有很好的再现性。汽流激振的振动频率汽流激振的振动频率等于或略高于等于或略高于高压转子一阶高压转子一阶临界转速临界转速, , 在大多数情况下在大多数情况下, , 振动成分以接近工振动成分以接近工作转速一半的频率分量为主。由于实际蒸汽激振作转速一半的频率分量为

36、主。由于实际蒸汽激振力和轴承油膜阻尼力的非线性特征力和轴承油膜阻尼力的非线性特征, , 有时会呈现有时会呈现一些谐波分量。一些谐波分量。由于汽流激振属于自激振动由于汽流激振属于自激振动, , 因此不能用动平衡因此不能用动平衡的方法来消除。的方法来消除。20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训防止汽流激振的措施防止汽流激振的措施: : (1)(1)提高汽轮机高压转子临界转速提高汽轮机高压转子临界转速, , 增加高压转子增加高压转子刚度。刚度。 (2)(2)采用油膜动特性系数交叉耦合项小、稳定性更采用油膜动特性系数

37、交叉耦合项小、稳定性更好的轴承好的轴承, , 如采用可倾瓦轴承。如采用可倾瓦轴承。 (3)(3)改进叶顶汽封、隔板汽封和高压转子前后轴封改进叶顶汽封、隔板汽封和高压转子前后轴封的间隙、结构的间隙、结构, , 以减少漏汽和汽流激振力，增加阻以减少漏汽和汽流激振力，增加阻尼。尼。 (4)(4)高压汽轮机内缸采用镰刀形偏心汽封槽结构可降高压汽轮机内缸采用镰刀形偏心汽封槽结构可降低汽流激振力。低汽流激振力。(5)(5)采用节流调节全周进汽和变压运行采用节流调节全周进汽和变压运行, , 可以避免部可以避免部分进汽产生的汽流激振力。分进汽产生的汽流激振力。 20222022年年3 3月月5 5日星期六日星

38、期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训2.2.汽缸汽缸 汽缸是汽轮机的汽缸是汽轮机的外壳外壳，是汽轮机最重要的部，是汽轮机最重要的部件之一。也是汽轮机中件之一。也是汽轮机中重量大重量大，形状形状和和受力状态受力状态复杂复杂的一个部件。的一个部件。汽缸的作用是汽缸的作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开，以将汽轮机的通流部分与大气隔开，以形成蒸汽热能转换为机械能的封闭汽室形成蒸汽热能转换为机械能的封闭汽室。并在其内。并在其内部支承固定部支承固定喷嘴组喷嘴组、隔板套隔板套（静叶持环静叶持环）、）、隔板隔板（静叶环静叶环）、）、汽封汽封等静止部件。汽缸外部还连接有等

39、静止部件。汽缸外部还连接有进汽、排汽、回热抽汽及疏水等管道，以及与低压进汽、排汽、回热抽汽及疏水等管道，以及与低压缸相连的支承座架等。缸相连的支承座架等。 20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训不同机组的汽缸有不同的结构特点，它受机组不同机组的汽缸有不同的结构特点，它受机组容量、新汽参数、排汽参数、是否采用中间再容量、新汽参数、排汽参数、是否采用中间再热以及制造厂家的制造方法、工艺水平等各方热以及制造厂家的制造方法、工艺水平等各方面的影响。例如，根据进汽参数的不同，可分面的影响。例如，根据进汽参数的不同，可分

40、为为高压缸高压缸、中压缸中压缸和和低压缸低压缸；按每个汽缸的内；按每个汽缸的内部层次可分为部层次可分为单层缸单层缸、双层缸双层缸和和三层缸三层缸；按通；按通流部分在汽缸内的布置方式可分为流部分在汽缸内的布置方式可分为顺向布置顺向布置、反向布置反向布置和和对称分流布置对称分流布置；按汽缸形状可分为；按汽缸形状可分为有水平接合面有水平接合面的或的或无水平接合面无水平接合面的，的，圆筒形圆筒形、圆锥形圆锥形、阶梯圆筒形阶梯圆筒形或或球形球形等等。等等。20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训汽缸的结构应满足以下几点：

41、汽缸的结构应满足以下几点：（1 1）要保证有足够的强度和刚度，足够好的蒸）要保证有足够的强度和刚度，足够好的蒸汽严密性；汽严密性；（2 2）保证各部分受热时能自由膨胀，并能始终）保证各部分受热时能自由膨胀，并能始终保持中心不变；保持中心不变；（3 3）通流部分有较好的流动性能；）通流部分有较好的流动性能；（4 4）汽缸形状要简单、对称，壁厚变化要均匀）汽缸形状要简单、对称，壁厚变化要均匀，同时在满足强度和刚度的要求下，尽量减薄汽，同时在满足强度和刚度的要求下，尽量减薄汽缸壁和连接法兰的厚度；缸壁和连接法兰的厚度；（5 5）节约贵重钢材消耗量，高温部分尽量集中）节约贵重钢材消耗量，高温部分尽量集

42、中在较小的范围内；在较小的范围内；（6 6）工艺性好，便于加工制造、安装、检修，）工艺性好，便于加工制造、安装、检修，也便于运输。也便于运输。20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训（一）高、中压缸（一）高、中压缸（1 1）由于汽缸内的蒸汽压力、温度都很高，致使）由于汽缸内的蒸汽压力、温度都很高，致使汽缸内、外压差和温差很大，则缸壁和法兰需做汽缸内、外压差和温差很大，则缸壁和法兰需做得较厚。为保证中分面的汽密性，连接螺栓必须得较厚。为保证中分面的汽密性，连接螺栓必须有很大预紧力，故其尺寸很大，因此需要设置加有很

43、大预紧力，故其尺寸很大，因此需要设置加热（或冷却）装置。热（或冷却）装置。A.A.单层缸结构的问题：单层缸结构的问题：（3 3）由于法兰比汽缸壁厚得多，在汽轮机启、停）由于法兰比汽缸壁厚得多，在汽轮机启、停和变工况运行时，会因温度分布不均匀而产生很和变工况运行时，会因温度分布不均匀而产生很大的热应力和热变形，这对设备安全和工作寿命大的热应力和热变形，这对设备安全和工作寿命极为不利。极为不利。（2 2）整个高压缸需用耐高温的贵重合金钢制造，）整个高压缸需用耐高温的贵重合金钢制造，提高了造价。提高了造价。20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体

44、培训超超临界机组汽轮机本体培训双层缸结构的优点：双层缸结构的优点：（1 1）把汽缸所受的蒸汽总压力分摊给了内、外两把汽缸所受的蒸汽总压力分摊给了内、外两层汽缸，减少了每层缸的压差和温差，缸壁和法层汽缸，减少了每层缸的压差和温差，缸壁和法兰可以相应减薄。在机组启停和变工况时，其热兰可以相应减薄。在机组启停和变工况时，其热应力也相应减小，有利于缩短启动时间和提高汽应力也相应减小，有利于缩短启动时间和提高汽轮机对负荷的适应性，具有较强的调峰能力。轮机对负荷的适应性，具有较强的调峰能力。（2 2）内缸主要承受高温及部分蒸汽压力作用，且内缸主要承受高温及部分蒸汽压力作用，且其尺寸较小，故可以做得较薄，耗

45、用的贵重耐热其尺寸较小，故可以做得较薄，耗用的贵重耐热金属材料相对减少。而且在内缸和外缸之间有蒸金属材料相对减少。而且在内缸和外缸之间有蒸汽流动，因此在正常运行时外缸得到冷却，使外汽流动，因此在正常运行时外缸得到冷却，使外汽缸温度降低，故可采用较便宜的合金钢制造。汽缸温度降低，故可采用较便宜的合金钢制造。20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训（3 3）外缸的内外压差比采用单层汽缸时降低了）外缸的内外压差比采用单层汽缸时降低了许多，因此减少了漏汽的可能性，能更好地保许多，因此减少了漏汽的可能性，能更好地保证汽缸

46、接合面的严密性。证汽缸接合面的严密性。双层缸结构的缺点双层缸结构的缺点是结构比单层缸复杂，零部件是结构比单层缸复杂，零部件增多，故加工工时、安装和检修等方面的工作量增多，故加工工时、安装和检修等方面的工作量都有所增加。都有所增加。20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训B.B.汽轮机高中压缸的布置有两种方式：汽轮机高中压缸的布置有两种方式：（1 1）高中压合缸高中压合缸（2 2）高中压分缸高中压分缸哈汽哈汽600MW600MW超临界机组高中压缸超临界机组高中压缸20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期

47、六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训高中压合缸反向布置的高中压合缸反向布置的优点优点是：新蒸汽及再热蒸是：新蒸汽及再热蒸汽的进汽部分均集中在高、中压汽缸的中部，可汽的进汽部分均集中在高、中压汽缸的中部，可减少汽轮机转子和汽缸的轴向温差及热应力；高、减少汽轮机转子和汽缸的轴向温差及热应力；高、中压汽缸中温度最高的部分布置在远离汽轮机轴中压汽缸中温度最高的部分布置在远离汽轮机轴承的地方，使轴承受汽封温度的影响较小，轴承承的地方，使轴承受汽封温度的影响较小，轴承的工作温度较低，改善了轴承的工作条件，还可的工作温度较低，改善了轴承的工作条件，还可平衡一部分高、中压

48、汽缸内的轴向推力。同时因平衡一部分高、中压汽缸内的轴向推力。同时因为前后轴端汽封均处于高中压缸排汽部位，使轴为前后轴端汽封均处于高中压缸排汽部位，使轴封长度显著减少。此外，高、中压合缸型式还减封长度显著减少。此外，高、中压合缸型式还减少了一至二个径向支持轴承，缩短了高、中压转少了一至二个径向支持轴承，缩短了高、中压转子的长度。子的长度。20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训其其缺点缺点是：是：（1 1）推力轴承常位于前轴承箱中，使机组的胀）推力轴承常位于前轴承箱中，使机组的胀差不易控制；差不易控制；（2 2）

49、合缸后汽缸形状复杂，孔口太多；）合缸后汽缸形状复杂，孔口太多；（3 3）汽缸、转子的几何尺寸较大，重量太重；）汽缸、转子的几何尺寸较大，重量太重；（4 4）管道布置较拥挤；）管道布置较拥挤；（5 5）机组相对膨胀较复杂，使机组对负荷变化）机组相对膨胀较复杂，使机组对负荷变化的适应性较差；的适应性较差；（6 6）安装、检修复杂。）安装、检修复杂。20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训C.1000MWC.1000MW超超临界汽轮机高压进汽部分的选择超超临界汽轮机高压进汽部分的选择喷嘴调节级结构喷嘴调节级结构和和全

50、周进汽结构全周进汽结构超超临界机组对调节级超超临界机组对调节级安全性安全性的影响为：的影响为：（1 1）主蒸汽温度达到）主蒸汽温度达到600600或更高，但调节级的或更高，但调节级的工作应力不能比现有超临界机组（主蒸汽温度工作应力不能比现有超临界机组（主蒸汽温度566566）的应力水平高，以保障其安全性。）的应力水平高，以保障其安全性。（2 2）主蒸汽压力达到）主蒸汽压力达到25MPa25MPa或更高，调节级内蒸或更高，调节级内蒸汽的比容减小，但级前后的压差增加，对级强度汽的比容减小，但级前后的压差增加，对级强度的要求提高；同时，压力的提高也会增加汽隙激的要求提高；同时，压力的提高也会增加汽隙

51、激振的几率。振的几率。（3 3）机组容量的增加，必然使蒸汽流量增加，则）机组容量的增加，必然使蒸汽流量增加，则调节级叶片蒸汽载荷、工作应力按比例增加。调节级叶片蒸汽载荷、工作应力按比例增加。20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训由于受强度的限制，要采用喷嘴调节，则必须采由于受强度的限制，要采用喷嘴调节，则必须采用用分流式调节级分流式调节级 分流式调节级分流式调节级20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训喷嘴调节调节级结构的喷嘴

52、调节调节级结构的不足之处不足之处：（1 1）若采用喷嘴调节，在低负荷工况调节级焓降）若采用喷嘴调节，在低负荷工况调节级焓降很大，叶片的应力将超过材料的许用应力。而采很大，叶片的应力将超过材料的许用应力。而采用分流式调节级，使得叶片的端部损失大幅增加用分流式调节级，使得叶片的端部损失大幅增加，效率明显下降。，效率明显下降。（2 2）由于喷嘴分组以及部分进汽，在超超临界参）由于喷嘴分组以及部分进汽，在超超临界参数下将更容易形成汽隙激振源，不利于机组部分数下将更容易形成汽隙激振源，不利于机组部分负荷下的安全运行。负荷下的安全运行。（3 3）超超临界参数下热力循环滑压运行效率已高）超超临界参数下热力循

53、环滑压运行效率已高于定压喷嘴调节，采用喷嘴调节效率高的优势已于定压喷嘴调节，采用喷嘴调节效率高的优势已不明显。不明显。20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训全周进汽模式全周进汽模式具有的具有的技术优势技术优势在于：在于：（1 1）由于采用了全周进汽，因而不存在对汽轮机高）由于采用了全周进汽，因而不存在对汽轮机高压第一级叶片的工况限制。即使对于压第一级叶片的工况限制。即使对于1000MW1000MW的功率的功率等级，高压缸仍然可采取单流程结构。这样不仅结等级，高压缸仍然可采取单流程结构。这样不仅结构紧凑，而且叶

54、片的通流面积及高度比分流式要大构紧凑，而且叶片的通流面积及高度比分流式要大约一倍，可以大幅度降低端部损失，效率可以得到约一倍，可以大幅度降低端部损失，效率可以得到明显提高。明显提高。20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训（2 2）全周进汽模式没有任何附加汽隙激振，提高）全周进汽模式没有任何附加汽隙激振，提高了机组的轴系稳定性。了机组的轴系稳定性。（3 3）全周进汽模式下高压第一级叶片的焓降仅为）全周进汽模式下高压第一级叶片的焓降仅为喷嘴调节模式的喷嘴调节模式的1/51/5，最大载荷仅为，最大载荷仅为1/41/

55、4左右，见左右，见表表2 2所示，彻底解决了第一级叶片的安全性问题。所示，彻底解决了第一级叶片的安全性问题。 20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训（4 4）对超超临界参数热力循环，在部分负荷下经）对超超临界参数热力循环，在部分负荷下经济性较高。如图济性较高。如图2 2所示，在所示，在50%50%额定负荷下，反动额定负荷下，反动式全周进汽滑压运行的热耗比额定工况增加式全周进汽滑压运行的热耗比额定工况增加4.69%4.69%，反动式变压一喷嘴调节的热耗增加反动式变压一喷嘴调节的热耗增加5.9%5.9%，冲动式，

56、冲动式变压一喷嘴调节则增加变压一喷嘴调节则增加7%7%。20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训单流圆筒型高压缸单流圆筒型高压缸 20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训高压缸全周进汽剖面图高压缸全周进汽剖面图 20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训全周进汽高压缸由具有全周进汽高压缸由具有垂直中分面的内缸垂直中分面的内缸及及圆筒圆筒型轴向前后垂

57、直剖分的外缸型轴向前后垂直剖分的外缸组成，其特点为：组成，其特点为：（1 1）轴向垂直剖分面结构的横截面积远小于水平）轴向垂直剖分面结构的横截面积远小于水平中分面的面积，轴向作用力小，因此，螺栓的轴向中分面的面积，轴向作用力小，因此，螺栓的轴向密封应力要求很低。密封应力要求很低。（2 2）圆筒型结构能做到整个汽缸壁厚沿圆周方向）圆筒型结构能做到整个汽缸壁厚沿圆周方向一致，减少了应力集中。一致，减少了应力集中。（3 3）沿着轴向分成的垂直中分面结构可以根据工作）沿着轴向分成的垂直中分面结构可以根据工作温度的不同而采用不同的材料，降低了成本。温度的不同而采用不同的材料，降低了成本。（4 4）适应更

58、高压力、温度参数的内外缸承载结构。）适应更高压力、温度参数的内外缸承载结构。20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训高压外缸进汽部分高压外缸进汽部分 高压外缸排汽部分高压外缸排汽部分 20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训 高压内缸高压内缸 20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训高压进、排汽示意图高压进、排汽示意图1-1-转子；转子；2-2-

59、高压内缸进口段；高压内缸进口段；3-3-高压缸排汽部分；高压缸排汽部分；4-4-高压内缸高压内缸 20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训为了与全周进汽配套，提高机组的快速调频能力，为了与全周进汽配套，提高机组的快速调频能力，配置了补汽调节阀。配置了补汽调节阀。补汽阀的布置补汽阀的布置 20222022年年3 3月月5 5日星期六日星期六哈汽哈汽1000MW超超临界机组汽轮机本体培训超超临界机组汽轮机本体培训采用采用补汽调节阀的目的补汽调节阀的目的是：是：（1 1）保证在额定参数、额定功率时高压调节阀全开）保证

60、在额定参数、额定功率时高压调节阀全开，若机组调频时需要短期过负荷，或蒸汽参数偏低仍，若机组调频时需要短期过负荷，或蒸汽参数偏低仍要求带额定负荷，补汽调节阀开启，增加进气量。要求带额定负荷，补汽调节阀开启，增加进气量。（2 2）在机组滑压运行时，可保持高压调节阀全开，）在机组滑压运行时，可保持高压调节阀全开，且具有快速加负荷的调频功能。且具有快速加负荷的调频功能。值得注意值得注意：补汽调节阀开启时，其本身产生：补汽调节阀开启时，其本身产生节流损失节流损失，且补汽点前的各级蒸汽流量减小，补汽点后的各级，且补汽点前的各级蒸汽流量减小，补汽点后的各级蒸汽流量增大，偏离设计工况，使级效率降低，因此蒸汽流