超临界三缸双抽汽轮机设计说明2012.4.5

350MW超临界三缸双抽汽轮机

设计说明

二〇一二年三月

目 录

1. 概述 ........................................................................................................ 1 1.1机组主要技术规范 ........................................................................ 1 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 .......................................................................... 11 3.热力数据汇总 ....................................................................................... 14 4、强度数据汇总 .................................................................................... 16 5.结论 ........................................................................................................ 19

1. 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：566℃ 再热蒸汽流量：833.23t/h 再热蒸汽进口蒸汽温度：566℃ 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：1.8～2.1MPa） 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：0.245～0.6MPa） 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 ℃ 额定冷却水温度：20℃ 额定背压：5.4kPa 额定转速：3000 r/min 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

1.2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，从中压缸上部经过1根IDφ1219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-Φ1020*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-Φ630*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。

三缸双抽汽轮机设计说明

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附图 1

外形图

三缸双抽汽轮机设计说明

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附图 2

纵剖面图

2机组特点

2.1高、中压通流

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图流通压高 3图附

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

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（4XΦ390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

高压采用大内缸结构，所有高压隔板均安装在高压内缸上。

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，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。

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3.热力数据汇总

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汽封参数

4、强度数据汇总 高中压导叶片、板体应力

三缸双抽汽轮机设计说明

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高中压转子叶轮应力 计算项目 工作温度 局部最 计算 大应力 许用 平均切 计算 向应力 许用 中心孔 计算 处应力 许用 计算项目 工作温度 局部最 计算 大应力 许用 平均切 计算 向应力 许用 中心孔 计算 处应力 许用 计算项目 工作温度 局部最 计算 大应力 许用 平均切 计算 向应力 许用 中心孔 计算 处应力 许用 单位 ℃ MPa MPa MPa MPa MPa MPa 调节级 532.1 93.9 98.3 78.5 157.43 93.9 284.13 高压第 2 级 高压第 3 级 高压第 4 级 高压第 5 级 511.8 56.4 110 47.7 159.8 56.4 289.1 482.7 55.5 130 47.0 164.8 55.5 299.2 453.7 55.5 200 47.0 169.6 55.5 310.3 424.8 56.2 220 47.7 170.7 56.2 316.4

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 ℃ MPa MPa MPa MPa MPa MPa 395.6 56.6 236 48.1 173.8 56.6 321.9 367.8 57.8 240 49.2 175.8 57.8 325 343.5 60.6 250 52.0 177.2 60.6 329.5 530.5 87.8 97.22 77.0 86.7 87.8 282.7 494.7 86.3 110 76.8 157.43 86.3 284.13

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 ℃ MPa MPa MPa MPa MPa MPa 457.2 77.0 170 68.1 162 77.0 229.37 419.0 83.2 206 75.0 168.92 83.2 307 377.4 91.0 240 82.8 175.82 91.0 320.44 329.0 92.7 263 84.6 186.4 92.7 335.4 291.8 95.1 280 87.2 207.2 95.7 340.4

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高压叶片数据

中压叶片数据

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