超临界三缸双抽汽轮机设计说明201245

1、nc哈尔滨汽轮机厂有限责任公司里塹 HARBIN turbine COMPANY LIMITED三缸双抽汽轮机设计说明Page 1 of 22HARBIN TURBINE COlWPANV LIMITED350MW 超临界三缸双抽汽轮机设计说明年三月HARBIN TURBINE COlWPANV LIMITED1.概述1.1机组主要技术规范1.2结构概述2机组特点2.1高、中压通流2.2工业抽汽调节阀3热力数据汇总4、强度数据汇总5.结论1.611141619HE哈尔滨汽轮机厂有限责任公司5雯塹 HARBIN turbine COMPANY LiMiTEb三缸双抽汽轮机设计说明Page 1 o

2、f 221.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：24.2 MPa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

3、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:0.2450.6 MPa)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：20 C额定背压：5.4k Pa额定转速：3000 r/min考核工况热耗:7673.9kJ/kW.h3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

4、，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1-0630*15的

5、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。

6、汽缸和轴承箱通过推拉杆组成膨胀系统。HARBIN TURBINE COMPANY LIMITED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。llE哈尔滨汽轮机厂有限责任公司雯塹 HARBIN turbine COMPANY LIMITED三缸双抽汽轮机设计说明Page 5 of 22ilOFMnkfi":匝说0;ahisLuIt = J-T. wj：iBiI曲ii 壶X询 F 1 1fflra-/,/I1卜'+lliifre'SBiiPOiiISSSirrihlh 1 hi - hi I 1 一 F r-4HB哈尔滨汽轮机厂有限责

7、任公司雯塹 HARBIN turbine COMPANY LIMITED三缸双抽汽轮机设计说明Page 7 of 22卜_呼L“735-ns上aM11Hl) Idlh h A*. II一一IIIA 1JIIIII»llIIiriIIIF图面剖纵 2 图附HE 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司哈里瘵团 HARBIN TURBINE COMPANY LlMlTEt?三缸双抽汽轮机设计说明P age 6 of 2292机组特点2.1高、中压通流I窘I濫一T 冏亠II "Oj f.编图流通压高S核£：;；：；4；匚顾血山區 fcTTr-J=-i-I'n-tiJil 畀I

8、孤_HARBIN TURBINE COMPANY LIMITED三缸双抽汽轮机设计说明P age 7 of 22HE 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司哈电瘵团-Itj1幻】mniz】 卑=lfc±隹5 B=7、rEe jFjfWgJfeE3s-jI4aI图流通压中4图附aIJmni.J11nc哈尔滨汽轮机厂有限责任公司鯉整 HARBIN turbine COMPANY LiMiTEb三缸双抽汽轮机设计说明Page 16 of 22HARBIN TURBINE COMPANY LIMITED2.1.1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

9、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咼、中压部分汽圭寸系统：咼压前汽圭寸为四段；咼压后汽圭寸为三段;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，

10、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,咼压转子临界转速，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

11、向键分别置于横向中心线上，固定住HARBIN TURBINE COMPANY LIMITED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。

12、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

13、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10机组的“相对死点”。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：CH0

14、2C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。HARBIN TURBINE COMPANY LIMITED2.2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

15、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。HARBIN T

16、URBINE COMPANY LIMITED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

17、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

18、要求的数值HARBIN TURBINE COMPANY LIMITED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。HARBIN TURBINE COMPAMY LIMITED三缸双抽汽轮机设计说明P age 17 of 22HE 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司哈电集团3.热力数据汇总对应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/hMpaCI999.0117.4586519.210790.261.70.7

19、1128.9619.89375392999.0114.4701489.712732.158.30.78710.45941128.9616.4758508.83999.0112.0112460.612961.355.880.8360.46221128.9613.66214794999.019.9168431.713079.555.510.84920.46131128.9611.2633449.25999.018.142640313195.555.080.86350.46621128.969.2285419.56999.016.6117373.813561.556.020.87250.465611

20、28.967.4687389.27917.115.4076346.81173152.030.88520.48581033.326.0894361.28917.114.4243320.911403.7500.89550.50081033.324.9593334.29828.983.135531.615988.780.080.86720.5025930.543.5107531.410843.982.5088496.416803.178.90.90850.512945.542.8079496.411843.981.9883460.91688378.690.91530.5194945.542.2234

21、460.812797.931.5607425.115938.878.140.92040.527891.981.7451425.213797.931.210538915998.277.940.92620.5378891.981.3533389.214797.930.926352.416071.977.870.93140.5503891.981.0349352.815746.710.7049316.91454874.90.93650.5736834.680.7874317.316746.710.5315281.814259.373.110.94050.6017834.680.5932282.317

22、351.240.346237.516665.898.450.86770.6582391.890.3863238.318351.240.2116186.519166.3107.50.91380.6405391.890.236187.619330.220.1306140.316173.194.680.93120.7001367.870.1459141.720330.220.067388.919488.7114.890.92480.666367.870.075191.821314.020.022662.725687.8168.330.87490.6132349.360.02516522305.40.

23、005434.326864.1193.930.81660.6954338.40.005434.317HARBIN turbine COMPANY LIMITED 三缸双抽汽轮机设计说明Page 15 of 22HE 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司哈电*团汽封参数段数汽封直径齿数汽圭寸漏气走向cm/高压前172.840272.832至高排361.016至四抽461.014至汽封压力调节站561.08至汽封冷却器咼压后174.024274.014至四抽361.08至汽封压力调节站461.08至汽封冷却器中压前174.024274.014至四抽356.08至汽封压力调节站456.08至汽封冷却器中压后1

24、74.010256.06来自汽封压力调节站356.06至汽封冷却器18HE哈尔滨汽轮机厂有限责任公司5曳塹 HARBIN turbine COMPANY LIMITED三缸双抽汽轮机设计说明 Page 20 of 224、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(mm229.30.2860.10.4531.4327.90.83117.11.19511.8444.71.10134.41.57482.7546.51.19133.31.70453.7649.51.01112.31.44424.8744.91.13112.01.61395.6

25、860.41.10102.01.57367.8925.10.6862.80.965491054.91.4087.92.00530.51157.60.8659.31.23494.71255.61.2470.61.77457.21358.81.3067.81.85419.01467.61.4367.82.02377.41585.52.2461.22.20329.01691.62.3388.83.29291.816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532.1511.8482.7453.7424.8局部取 大应力计算MPa93.956.455.555.

26、556.2许用MPa98.3110130200220平均切 向应力计算MPa78.547.747.047.047.7许用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395.6367.8343.5530.5494.7局部取 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

27、MPa173.8175.8177.286.7157.43中心孔 处应力计算MPa56.657.860.687.886.3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局部取 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MPa

28、229.37307320.44335.4340.4HB哈尔滨汽轮机厂有限责任公司鯉as HARBIN turbine COMPANY LIMITED 三缸双抽汽轮机设计说明page 19 of 22高压叶片数据ST别-HP22HRPHPStJHPGHPldHPe*聊t片工祚ifi度户5L2单4B3-45V4Z5甲J»LjueM片J列门54Q44Qg44门z44门細片殛F站1211«11O<IWTimUKLOZTOB昏如fW他S& Q«.3& dgras QQB ar他20 Q的厉门lOD Rf>Ptf片SftQL-fW也0SQ3. 3&

29、amp;a3.8&4? 5"弓a5-75*?fi S-叶片宽度-Sh(»4. lE/t 51*< 119/4.51*« 058/4.514 一他岛一 02时4 315/5.023*t 315/5. 0231电.1S3/5.0IZ3i叶JTRSQ-i-j1lCHlQTi1VniQ2Crl21iB<il 巧旧2&2HiloLT)V*21>1?1£1«1 HVPSl>l?flilQiriVPao)?fliioLiVtSCrlBoLTIVP1*b*211 I- 42L4-P£3 .£ d臥4

30、J2a < 431.7+'息 zl丄fcrJ17 3 *ao .& hpIB. J J乩& d2i.& 屮25 Gt 屮02丄ir«丘d40円55 *申加丘JM丘"66.0 申T2 I 申1n53.Z 屮54-1 455 -0 d&4. ! aBfl.a 屮ra.D屮7J-卜单加11卢13.+ 屮13 T- 3ZD-叶E3.3 aZ4-3 屮zv&卫Z5-»D jZ360叶ZTi a 中ZT4-& P300 fr P317.2 P3ZL9 p333-T 屮D jl-51.Z Q5L&屮E.Z中M

31、.Z QM.S中DI.2 屮03l4 *彌下o1“57.& 4GL5事K -&EjO_a 471-1 鼻ra.D *15-ft 卫中压叶片数据测片工TCP蕃叶片只的平均直径卓 叶片"卫 叶片盍度Q 叶片材料卫磁牺sag甜雎应力STCAWJQ应力面的鏈力SIG*!-巫ZZZIII卫ff建存ff £护ff jl屮ff cl(TIP4、pZp*RpppPpppP530Q128 -02 *8. ggp<.9B9/5.37B«JICrlOCoaiDTVIblBQ« .4 HO53. T9.4 235 .fr1G8.& Q73 .9ST. TT卩llOQ129 , 4& Q9.lT5T/5.9TePlGrlOCo3DT¥blB 45.9 左n.卜462.2- Pge我37. £175. + P60 & P¥¥¥¥齿的拉应力CMD*t5f