华能玉环电厂1000MW汽轮机培训讲义

1、上海交通大学热能工程研究所华能玉环电厂华能玉环电厂1000MW汽轮机设备及系统汽轮机设备及系统培训讲义培训讲义上海交通大学 热能工程研究所2006.1上海交通大学热能工程研究所第一讲华能玉环电厂第一讲华能玉环电厂1000MW汽轮机汽轮机 整体设计特点与本体布置整体设计特点与本体布置 汽轮机概述 1000MW汽轮机整体设计特点 1000MW汽轮机本体结构与布置上海交通大学热能工程研究所第一节第一节 汽轮机概述汽轮机概述 汽轮机是以水蒸汽为工质的旋转式热能动力机械，它接受锅炉送来的蒸汽，将蒸汽的热能转换为机械能，驱动发电机发电。它具有单机功率大、效率高、运行平稳、单位功率制造成本低和使用寿命长等优

2、点。 汽轮机设备是火力发电厂的三大主要设备之一，汽轮机设备及系统包括汽轮机本体、调节保安及供油系统、辅助设备及热力系统等。 汽轮机本体是由汽轮机的转动部分（转子）和固定部分（静子）组成；调节保安及供油系统主要包括调速汽阀、调速器、调速传动机构、主油泵、油箱、安全保护装置等；辅助设备主要包括凝汽器、抽气器（或水环真空泵）、高低压加热器、除氧器、给水泵、凝结水泵、凝升泵、循环水泵等；热力系统主要指主蒸汽系统、再热蒸汽系统、凝汽系统、给水加热系统、给水除氧系统等。上海交通大学热能工程研究所汽轮机的分类 按工作原理分类 （1）冲动式汽轮机：主要由冲动级组成，在级中蒸汽基本上在喷嘴栅（或静叶栅）中膨胀，

3、在动叶栅中只有少量膨胀。 （2）反动式汽轮机：主要是由反动级组成，蒸汽在汽轮机的静叶栅和动叶栅中都有相当程度的膨胀。 按热力特征分类 凝汽式汽轮机 、背压式汽轮机 、抽汽背压式汽轮机 、中间再热式汽轮机 按主蒸汽参数分类 （1）低压汽轮机：主蒸汽压力小于1.5MPa。 （2）中压汽轮机：主蒸汽压力为24MPa。 (3) 高压汽轮机：主蒸汽压力为610MPa。 （4）超高压汽轮机：主蒸汽压力为1214MPa。 （5）亚临界压力汽轮机：主蒸汽压力为1618MPa。 （6）超临界压力汽轮机：主蒸汽压力为22.15MPa。 （7）超超临界压力汽轮机：主蒸汽压力大于32MPa。 上海交通大学热能工程研究

4、所超超超临界汽轮机超超超临界汽轮机超临界汽轮机(supercritical steam turbine)有明确的物理意义。由水蒸汽性质图表知道，水的临界点参数为临界压力pc=22.129MPa，临界温度tc=374.15oC，临界焓hc=2095.2kJ/kg，临界熵sc=4.4237kJ/(kgK)，临界比容vc=0.003147m3/ kg。当水的压力ppc，水在定压下加热逐渐变为过热蒸汽，无汽化过程，无相变点。工程上，把主蒸汽压力p0pc的汽轮机称为超临界汽轮机。 900MW机组T-S图 上海交通大学热能工程研究所超超临界定义：超超临界定义： 日本的定义为压力大于24.2MPa,或温度达

5、到593；丹麦定义为压力大于27.5MPa；西门子公司的观点是应从材料的等级来区分超临界和超超临界机组等等。我国电力百科全书则将超超临界定义为：蒸汽参数高于27MPa。综合以上观点，一般将超超临界机组设定在蒸汽压力大于25MPa，蒸汽温度高于580的范围。 上海交通大学热能工程研究所目前超超临界汽轮机容量和参数情况目前超超临界汽轮机容量和参数情况 进汽温度进汽温度- 日本：主汽均达到600，再热最高610 - 西门子：ISOGO 600 / 610 - 不论功率大小，所有机组均采用580-600 进汽压力进汽压力- 日本：除89年东芝2X700MW外（31MPa），其余90年以来均25MPa；

6、- 欧洲：1997/1998丹麦两台29MPa，两次再热415MW机组，西门子也有较高业绩- 但目前大功率机组的进汽压力均不超过26.5MPa; 机组容量- 双轴三菱 1050MW 2001年投运- 单轴东芝 （60Hz）1000MW 2002年投运 西门子 1025MW最大，多台900MW 98年后上海交通大学热能工程研究所国际上对大容量汽轮发电机组功率等术语国际上对大容量汽轮发电机组功率等术语的一般定义的一般定义 额定功率（铭牌功率，铭牌出力TRL）：指汽轮机在额定主蒸汽和再热蒸汽参数工况下，排汽压力为11.8kPa(a)、补水率为3%，能在发电机接线端输出供方所保证的功率。汽轮机的进汽量

7、属供方的保证值，它与所保证的额定工况相对应。 机组的保证最大连续工况（T-MCR):指汽轮机在通过铭牌功率所保证的进汽量、额定主蒸汽和再热蒸汽参数工况下，排汽压力为4.9kPa(a)、补水率为0%，机组能保证达到的功率。 汽轮机的设计流量（计算最大进汽量）:在所保证的进汽量基础上增加一定的裕量,即(1.03-1.05)x保证进汽量,且调节阀全开。 调节汽阀全开（VWO）时计算功率：机组在调节汽阀全开时，通过计算最大进汽量和额定的主蒸汽、再热蒸汽参数工况下，并在额定排汽压力为4.9kPa(a)、补水率为0%条件下计算所能达到的功率。上海交通大学热能工程研究所机、炉、电容量匹配机、炉、电容量匹配

8、发电机容量：一般发电机的功率应与VWO工况的功率相匹配，即等于VWO工况功率功率因数(MVA) 锅炉最大连续蒸发量(B-MCR)：应与汽轮机的设计流量（即计算最大进汽量）相匹配，不必再加裕量。若汽轮机按VWO工况计算最大功率， B-MCR蒸发量等于汽轮机VWO工况的最大进汽量；若采用美国设计的机组，则B-MCR蒸发量可等于汽轮机VWO工况OP工况的最大进汽量。上海交通大学热能工程研究所SEC与与SIEMENS的的 技术优势技术优势（2）德国能源及环保政策的促进）德国能源及环保政策的促进 关闭核电、停办效率小于关闭核电、停办效率小于35%的电厂的电厂 发展高效清洁燃褐煤发电技术发展高效清洁燃褐煤

9、发电技术（3）采取一切可能的先进技术提高经济性）采取一切可能的先进技术提高经济性-比比1976年年600MW提高提高7.7% 超超临界参数超超临界参数(热效率提高热效率提高1.3%) 提高汽轮机内效率提高汽轮机内效率全部采用全部采用3D马刀型叶片级马刀型叶片级(热效率提高热效率提高1.7%) 大幅降低背压促进特大长叶片发展大幅降低背压促进特大长叶片发展(热效率提高热效率提高1.4%)(1) 其他国际知名公司机型业绩其他国际知名公司机型业绩 SIEMENS在近十年在近十年50HZ、单轴、单轴、900MW功率机型业绩世界领先功率机型业绩世界领先（8台中的台中的6台）台） （4）进行欧盟超超临界参数

10、）进行欧盟超超临界参数37.5MPa/700C/720 C /720 C计划计划,热热效率再提高效率再提高7%.上海交通大学热能工程研究所SIEMENS单轴、单轴、50HZ、900MW等级的业绩优势等级的业绩优势Power PlantCommercialOperationCountrySpeedHzOutputMWMain SteamPressurebarMain SteamTemperatureCReheatTemperatureCEMDEN 4 1972Germany50420236540540OI 3 1973Japan50350246538538PLEM MAASBRACHT A 19

11、77Netherlands50630245535535PLEASANTS 1 1978USA60618242538538MAINZ-WIESBADEN II 1976Germany50270246540540PLEASANTS 2 1980USA60618242538538PLEM MAASBRACHT B 1978Netherlands50630245535535DUERNROHR 1985Austria50405250535535STEAG KW HERNE 4 1989Germany50500245530540FYNSVAERKET BLOCK 7 1991Denmark50410240

12、538538SCHWARZE PUMPE 1 1997Germany50874264542560SCHWARZE PUMPE 2 1997Germany50874264542560ALTBACH HKW 2 1997Germany50395263540565BOXBERG BLOCK Q 1999Germany50910260540580ISOGO2002Japan50600251600610NIEDERAUSSEM BLOCK K2002Germany501025265576599WAIGAOQIAO 12003China50980250538566WAIGAOQIAO 22004China

13、50980250538566 台数最多台数最多(世界世界8台中的台中的6台）台） 全为全为50HZ 全为单轴全为单轴,最大最大1025MW 压力高于压力高于25MPa 上海交通大学热能工程研究所SIEMENS的的 技术优势技术优势- 成熟的单轴、成熟的单轴、HMN组合机型组合机型H- 高压单流缸M- 中压双流缸N- 低压双流缸 功率范围：300MW至1100MW 压力 30MPa，温度 600C/620 C上海交通大学热能工程研究所SIEMENS “HMN”组合机型业绩之一组合机型业绩之一1997年投运，单轴、年投运，单轴、四缸四排汽、四缸四排汽、25.3/544/560 背压背压 5kPa

14、hp(实测）实测）=91.99%ip (实测）实测） =93.73%上海交通大学热能工程研究所SIEMENS ”HMN”组合机型业绩之二组合机型业绩之二1999年投运，单轴、年投运，单轴、五缸六排汽、五缸六排汽、25.8/541/580 背压背压 2.91/3.68 kPa hp=94.2%ip =96.1%上海交通大学热能工程研究所SIEMENS “HMN”组合机型业绩之三组合机型业绩之三2002年投运，年投运，单轴、五缸六单轴、五缸六排汽、排汽、26.5/576/600 背压背压2.91/3.68 kPa上海交通大学热能工程研究所SIEMENS “HMN”组合机型业绩之四组合机型业绩之四2

15、002年投运，年投运，单轴、三缸单轴、三缸两排汽、两排汽、25.1/600/610 背压背压5.07 kPa上海交通大学热能工程研究所SIEMENS的的“HMN”组合机型业绩之五组合机型业绩之五上海交通大学热能工程研究所第二节第二节华能玉环1000MW超超临界汽轮机本体性能 华能玉环电厂是国内第一座超超临界百万千瓦燃煤发电厂，该项目是为配合国家“863计划”，作为引进超超临界机组技术、逐步实现国产化的依托工程。规划容量为4台1000MW超超临界汽轮发电机组，一期工程安装2台1000MW超超临界汽轮发电机组，并留用再扩建余地。目前工程尚处在建设阶段，计划于2007年投产发电。主要设备采取项目合作

16、、联合制造模式。汽轮机引进德国西门子技术，由上海电气(集团)总公司下属上海汽轮机有限公司成套供货。 上海交通大学热能工程研究所 铭牌工况（TRL） ：汽轮发电机组能在下列条件下在保证寿命期内任何时间都能安全连续运行，发电机输出铭牌功率950MW（当采用静态励磁、电动主油泵时，扣除各项所消耗的功率），此工况下的进汽量称为铭牌进汽量。(1) 额定主蒸汽参数、再热蒸汽参数及所规定的汽水品质；(2) 汽轮机低压缸排汽平均背压为11.8kPa(a)；(3) 补给水量为3；(4) 最终给水温度为294.9；(5) 全部回热系统正常运行，但不带厂用辅助蒸汽；(6) 汽动给水泵满足额定给水参数；(7) 在额定

17、电压、额定频率、额定功率因数0.9(滞后)、额定氢压、发电机冷却器冷却水温为38时，发电机效率为99.0%。 上海交通大学热能工程研究所 最大连续输出功率(TMCR) ：汽轮机进汽量等于铭牌工况（TRL）进汽量，在下列条件下安全连续运行，此工况下发电机输出的功率（当采用静态励磁、电动主油泵时，扣除各项所消耗的功率），此功率为1016.023MW。 (1) 额定主蒸汽再热蒸汽参数及所规定的汽水品质；(2) 汽轮机低压缸排汽平均背压为4.9kPa(a)；(3) 补给水量为0；(4) 所规定的给水温度；(5) 全部回热系统正常运行，但不带厂用辅助蒸汽；(6) 汽动给水泵满足规定给水参数；(7) 在额

18、定电压、额定频率、额定功率因数0.9(滞后)、额定氢压、发电机冷却器冷却水温为25时，发电机效率为99.06%。 上海交通大学热能工程研究所 调节门全开（VWO）工况 ：汽轮发电机组能在调节阀全开，其它条件同TMCR时，汽轮机的进汽量不小于105的铭牌工况（TRL）进汽量 。 机组的热耗率验收（THA）工况：当机组功率（当采用静态励磁、电动主油泵时，扣除各项所消耗的功率）为额定功率时，除进汽量以外其它条件同TMCR时。上海交通大学热能工程研究所机、炉、电容量的匹配 汽轮机与发电机容量匹配汽轮机与发电机容量匹配- 同一汽轮机，容量规范不同，机组的铭牌不同- IECTMCR工况定义为汽轮机铭牌 1

19、016MW- 国内300MW招标规范能力工况定义为汽轮机铭牌 950MW 汽轮机与锅炉容量匹配汽轮机与锅炉容量匹配- 按照常规原则，VWO工况流量等于TMCR流量的1.05倍 根据目前我国电厂的运行规范，一般电厂不会在超发功率根据目前我国电厂的运行规范，一般电厂不会在超发功率下运行，如采用下运行，如采用IEC规范，电厂可得到规范，电厂可得到5%以上的容量得益以上的容量得益，而设备成本基本不变，而设备成本基本不变。上海交通大学热能工程研究所机 组 优 化 工 作 汽机优化方案序号说明项目单位THATMCRVWOTRL 1TRL950滑压功率MW95010161062.5950热耗率kJ/kWh7

20、341732173107830新汽流量t/h2594280329532803新汽压力MPa23.272526.2525平均背压kPa4.94.94.911.82TRL950 5节流功率MW9501016.21062.5950热耗率kJ/kWh7353733473107847新汽流量t/h2604281429522814新汽压力MPa24.4526.2526.2526.25平均背压kPa4.94.94.911.83有补汽调节阀 铭牌功率1000MW功率MW10001049.851000热耗率kJ/kWh731673687568新汽流量t/h273329532864新汽压力MPa26.2526.2

21、526.25平均背压kPa4.94.98.61上海交通大学热能工程研究所铭牌工况、夏季工况和补汽技术上海交通大学热能工程研究所采用采用SIEMENS成熟的单轴、成熟的单轴、HMN组合机型组合机型 H- 高压单流缸 K-高中压合缸 M- 中压双流缸 E- 中低压合缸 N- 低压双流缸 本机型为：1H+1M+2N，出力1000MW 工作压力： 2530MPa，工作温度 ：600C压力等级： 2530MPa，温度 ：600C/620 C上海交通大学热能工程研究所华能玉环1000MW超超临界汽轮机该汽轮机的整个流通部分由四个汽缸组成，即一个高压缸、一个双流中压缸和两个双流低压缸。对应四个汽缸的转子由五

22、个径向轴承支承，并通过刚性联轴器将四个转子连为一体，汽轮机低压转子B通过刚性联轴器与发电机转子相连 。该汽轮机采用节流调节，高压缸进口设有两个高压主汽门和两个高压调节门，高压缸排汽经过再热器再热后，通过中压缸进口的两个中压主汽门和两个中压调门进入中压缸，中压缸排汽通过连通管进入两个低压缸继续作功后分别排入两个凝汽器。 上海交通大学热能工程研究所华能玉环4X1000MW超超临界汽轮机主要技术规范型式型式 N1000-26.25/600/600N1000-26.25/600/600（TC4FTC4F）超超临界、一次中间再热、超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽单轴、四缸四排汽进汽参数进汽参数

23、26.2526.25MPaMPa/600/600/600/600背压背压 4.4/5.39 4.4/5.39 kPakPaTHATHA（TRLTRL）功率：）功率： 950950MWMWTMCRTMCR功率：功率： 10161016MWMWVWOVWO功率：功率： 10621062MWMWVWOVWO流量：流量： 2952.52952.5t/ht/h回热系统：回热系统： 三高、四低、一除氧三高、四低、一除氧THATHA给水温度：给水温度： 290 290 允许周波变动范围：允许周波变动范围：47.547.5 51.551.5HzHz机组启动方式机组启动方式 高压缸启动或高中压联合启动高压缸启动

24、或高中压联合启动上海交通大学热能工程研究所汽 轮 机 结 构 特 点序号项目三菱日立阿尔斯通西门子西门子1高压模块双流双流调节级+单流压力级单流单流单流1.1级数2（1+12）21+82015151.2转子整锻无中心孔整锻无中心孔焊接转子整锻无中心孔整锻无中心孔1.3第一级叶片三联体调节级叶片调节级整体围带+铆接围带成组径流式静叶、全周进汽斜置式静叶、全周进汽斜置式静叶、全周进汽1.4其余叶片整体围带，马刀形三维叶片高压1、2压力级铆接围带，其余级整体围带整体围带、三维叶片整体围带、马刀形三维叶整体围带、马刀形三维叶片片1.5汽缸内、外缸，螺栓连接水平中分面内、外缸，螺栓连接水平中分面两半内缸

25、、紧箍环连接轴向对分筒形外缸轴向对分筒形外缸2中压模块双流双流双流双流双流2.1级数29262172 214142.2转子整锻无中心孔整锻无中心孔焊接转子整锻无中心孔整锻无中心孔2.3第一级叶片整体围带马刀形三维叶片铆接围带、高负荷扭曲叶片径流式静叶斜置式静叶斜置式静叶上海交通大学热能工程研究所序号项目三菱日立阿尔斯通西门子西门子2.4其余叶片整体围带，马刀形三维叶片铆接围带叶片整体围带、三维叶片整体围带叶片整体围带叶片2.5汽缸内、外缸，螺栓连接水平中分面内、外缸，螺栓连接水平中分面切向180进汽，内、外缸，螺栓连接水平中分面内、外缸，螺栓连接水平中内、外缸，螺栓连接水平中分面分面3低压模块

26、两缸四排汽两缸四排汽两缸四排汽两缸四排汽两缸四排汽3.1级数2252262262 22 26 63.2转子整锻无中心孔整锻无中心孔焊接转子 整锻无中心孔整锻无中心孔3.3末级叶片3.4次末级叶片482mm，整体围带，全三维633.9mm，整体围带，三维设计605mm，整体围带，全三维625.6mm625.6mm，整体围带，全三维，整体围带，全三维3.5其余叶片整体围带，马刀形三维叶片整体围带、高负荷扭曲叶片整体围带、三维叶片整体围带，马刀形三维叶片整体围带，马刀形三维叶片4 转子支承方式 5调节方式 喷嘴调节（定-滑-定） 喷嘴调节（定-滑-定） 滑压调节（定-滑） 滑压调节（定滑压调节（定-

27、 -滑滑） 6高温部件的冷却 上海交通大学热能工程研究所机组外型布置图机组外型布置图机组布置特点机组布置特点机组型式为超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式汽轮机 高、中压缸及低压内缸由猫爪支撑于前后轴承座上。 阀门布置于汽缸两侧，与汽缸直接连接，无导汽管。 单连通管导汽进低压缸。 低压外缸直接座于凝汽器上，与基础不直接接触。 转子由单轴承支撑，结构紧凑，并能减少基础变形对轴承载荷及轴系对中的影响。 机组总长29m,比同等级的其他机组缩短约810m。上海交通大学热能工程研究所长(mm)宽(mm)高(mm)转子重量（T）整体重量（T）高压缸H3036653800345014.1133中

28、压缸M3048254200434044.7205低压缸2XN30710010400839596396#1-#2(mm)#2-#3(mm)#3-#4(mm)#4-#5(mm)轴承跨距4275607580008050机组纵剖面图机组纵剖面图长(m)宽(m)高(m)机组外形2910.47.75上海交通大学热能工程研究所高压缸部分高压缸部分上海交通大学热能工程研究所独特的圆筒型高压外缸独特的圆筒型高压外缸 高压缸整体发运。 高压缸采用双层缸设计。外缸为桶形设计，由垂直径向中分面分为进汽缸和排汽缸。内缸为垂直纵向平分面结构。由于缸体为旋转对称，使得机组在启动停机或快速变负荷时缸体的温度梯度很小，热应力保

29、持在一个很低的水平。 内缸为垂直纵向平分面结构，中分面螺栓应力也很小，安全可靠性高。排汽缸排汽缸进汽缸进汽缸上海交通大学热能工程研究所高排抽汽口排汽缸进汽缸高压内缸高压转子现场动平衡进汽口窥视孔高压缸剖视图高压缸剖视图猫爪猫爪上海交通大学热能工程研究所高效率单流程高压缸通流高效率单流程高压缸通流 高压通流部分采用小直径多级数的设计原则。 单流程叶片级通流面积比双流程要增加一倍，叶片端损大幅度下降 全部采用T型叶根、漏汽损失小单流程高压缸：单流程高压缸：效率远高于冲动式和双流程效率远高于冲动式和双流程上海交通大学热能工程研究所机型300MW亚临界 600MW亚临界 700MW超临界 900MW超

30、超临界 900MW超超临界 进汽压力MPa 16.716.7252525高压缸型式 单流单流单流双流圆筒单流第一级压力级面积比基准1.741.241.092.19高压缸级数 111192X914高压缸效率差% 基准+3.3+10+5 相同的叶型比较相同的叶型比较 冲动式高压第一级面积还要小冲动式高压第一级面积还要小40%，端损更大，端损更大单流程单流程(反动式反动式)高压缸效率分析举例（供参考）高压缸效率分析举例（供参考）上海交通大学热能工程研究所第一级低反动度第一级低反动度20%，降低转子温度，降低转子温度切向进汽、斜置静切向进汽、斜置静叶、效率高叶、效率高全周进汽、无附加全周进汽、无附加汽

31、隙激振汽隙激振大动静距离有利防大动静距离有利防冲蚀冲蚀滑压运行低负荷效滑压运行低负荷效率高率高滑压运行大幅降低滑压运行大幅降低第一级载荷，解决强第一级载荷，解决强度问题度问题独特的高压第一级设计独特的高压第一级设计上海交通大学热能工程研究所主调门的独特连接主调门的独特连接布置在汽缸两侧，切向进汽，损失小；无蒸汽管道，直接与汽缸相连。阀门与汽缸间采用大型螺纹连接，有利于大修拆装。阀门直接支撑在基础弹性支架，对汽缸附加作用力小。阀门采取小网眼、大面积的不锈钢永久性滤网。其特点是过滤网直径小，滤网刚性好，不易损坏。 上海交通大学热能工程研究所高效高中压通流结构高效高中压通流结构（1）小直径、多级数）

32、小直径、多级数（2）各级转子均有汽封）各级转子均有汽封（3）全部采用）全部采用T型叶型叶根、漏汽损失小根、漏汽损失小上海交通大学热能工程研究所独特的液压盘车设备独特的液压盘车设备液压马达前轴承座高压转子盘车设备安装于前轴承座前，采用液压马达进行驱动，工作油压力145bar盘车装置是自动啮合型的，能使汽轮发电机组转子从静止状态转动起来，盘车转速为60转/分 盘车装置的配有超速离合器，能做到在汽轮机冲转达到一定转速后自动退出，并能在停机时自动投入。盘车装置与顶轴油系统、发电机密封油系统间设联锁 上海交通大学热能工程研究所中压缸部分中压缸部分中压缸采用双流程和双层缸设计。中压高温进汽仅局限于内缸的进

33、汽部分。而中压外缸只承受中压排汽的较低压力和较低温度。这样汽缸的法兰部分就可以设计得较小。同时，外缸中的压力也降低了内缸法兰的负荷，因为内缸只要承受压差即可。 上海交通大学热能工程研究所中压缸双分流双层缸结构中压缸双分流双层缸结构 中压缸整体发运。内外缸双层结构，水平中分面分成上下半。中压外缸通过上猫爪搭在轴承座上，调阀端直接固定在二号轴承座上。轴承座与猫爪之间的滑动支承面均采用耐磨低摩擦合金。 双分流形式，2X13级，中部两侧切向进汽，排汽口位于汽缸顶部中间位置。 再热门与汽缸通过法兰连接，无导汽管，损失小，阀门直接支撑在基础弹性支架，对汽缸附加作用力小。 中压内外缸之间装有遮热板减少热辐射

34、。上海交通大学热能工程研究所独特的中压进汽结构独特的中压进汽结构中压双流切向进汽，除头三级为纵树型叶根外其他全部为T型叶根，漏汽损失小。第一级斜置静叶，20%反动度，大的轴向动静距离防冲蚀上海交通大学热能工程研究所独特的切向旋涡冷却技术独特的切向旋涡冷却技术 利用涡流原理降低温度约15度，满足较高再热温度的要求。上海交通大学热能工程研究所主汽门及调门阀壳合为一体，结构紧凑，易于维护再热门与汽缸通过法兰直接相连，无导汽管，损失小，阀门支撑于基础上，对汽缸附加力小最优扩散口流道设计，压力损失小阀门采用电液调节的油动机进行控制，弹簧关闭。阀门动态控制性能好小网眼永久滤网，滤网刚性好，不易损坏主、再热

35、门的特点主、再热门的特点上海交通大学热能工程研究所低压缸部分低压缸部分上海交通大学热能工程研究所低压缸采用二个双流设计。低压外缸由二个端板、二个侧板和一个上盖组成。外缸与轴承座分离，直接坐落于凝汽器上。它大大降低了运转层基础的负荷。低压内缸通过其前后各二个猫爪，搭在前后二个轴承座上，支撑整个内缸、持环及静叶的重量。 低压内缸两侧底部设有横向定位键槽与基础埋件相连接，防止低压内缸横向和周向移动上海交通大学热能工程研究所 低压外缸现场焊接，和凝汽器刚性连接，减少了基础载荷。 低压外缸通过轴封补偿器和端部汽封弹性连接，轴封补偿器可以吸收内外缸相对膨胀。 从外缸伸入缸内的各部件也均采用补偿器进行连接。

36、轴封补偿器端部汽封低压内缸横向固定装置汽缸补偿器低压内缸低压静叶持环低压缸纵剖图上海交通大学热能工程研究所低压内外缸及连通管的连接连通管外缸内缸低压内缸和中低压连通管弹性连接。通过补偿器吸收径向差胀，连通管本身有补偿器吸收轴向差胀。 低压内缸和连通管通过法兰螺栓相连。低压外缸和连通管现场焊接。外缸和连通管的连接上海交通大学热能工程研究所低压内缸推拉装置示意图低压内缸推拉装置示意图低压内缸以推拉装置与中压外缸连接，减少低压缸的相对膨胀上海交通大学热能工程研究所高效全新的反动式叶片高效全新的反动式叶片（1） 所有的高中低叶片所有的高中低叶片级（除末三级）均为弯扭级（除末三级）均为弯扭的马刀型动、静

37、叶片的马刀型动、静叶片（2）较低反动度的叶片级；）较低反动度的叶片级；根据最佳的气动设计，已根据最佳的气动设计，已不是不是50%反动度的纯反动反动度的纯反动式叶片级，目前级的反动式叶片级，目前级的反动度控制在度控制在30% 40%的水平。的水平。 （3）整体围带叶片、全切削）整体围带叶片、全切削加工；强度好、动应力低、加工；强度好、动应力低、抗高温蠕变性能好。抗高温蠕变性能好。马刀型静叶片马刀型静叶片马刀型动叶片马刀型动叶片上海交通大学热能工程研究所变反动度叶片级变反动度叶片级定反动度叶片级定反动度叶片级从气动力学角度，提出了变反动度的设计原则；即每一叶片级的反动度是不相等的。反动度是与叶片的

38、几何尺寸、焓降、进出角特性对应的；变反动度的设计是以最佳的气流特性决定各级的反动度，而不是按统一的反动度去牺牲某些气动性能。不同反动度叶片级的组合将提高整个缸的通流效率。 上海交通大学热能工程研究所超临界机组由于压力的原因，其低压缸的排汽湿度比同样进汽温度的亚临界机组要大，从安全性、经济性的角度，更应注重抗水蚀和抗腐蚀技术的应用，主要的特点有下列五个方面： l 末端叶片采用抗腐蚀性能好的17-4PH材料。图示抗腐蚀强度与12Cr钢的对比，显然，17-4PH在钠盐及水中的疲劳强度均明显高于12Cr钢。l 结构上有足够的疏水槽。l 相当大的轴向间隙，这是公认十分有效的防冲蚀措施。 l 末级静叶采取

39、空心叶片结构，在内部抽出水分。l 末级动叶片采用新型的激光表面硬化技术。末级动叶片采用新型的激光表面硬化技术，这是西门子公司的一项特有技术，其特点在于最新的激光表面硬化技术，表面硬度可超过500HV。X5CrNiCUNB16-4即17-4PH材料。激光硬化的最大优点在于在表面形成压应力不但不会降低（一般下降20%-50%），反而有利于提高材料的抗疲劳强度和抗应力腐蚀能力。 上海交通大学热能工程研究所上海交通大学热能工程研究所 激光硬化技术激光硬化技术(1) 硬度高硬度高(2) 提高抗疲劳强度提高抗疲劳强度上海交通大学热能工程研究所低压末级及次末级叶片具有必要的抗应力腐蚀低压末级及次末级叶片具有

40、必要的抗应力腐蚀及抗水蚀措施并设有足够的除湿用的疏水口及抗水蚀措施并设有足够的除湿用的疏水口 上海交通大学热能工程研究所1146低压转子低压转子上海交通大学热能工程研究所特大长叶片的技术贮备特大长叶片的技术贮备（1）德国近年大功率及低背压促进了特长叶片的开发）德国近年大功率及低背压促进了特长叶片的开发（2）钢材料强度极限的限制，无附加应力集中的）钢材料强度极限的限制，无附加应力集中的整体型叶片整体型叶片 强化设计的自由叶片强化设计的自由叶片 整体自带围带（整体自带围带（ISB）叶片）叶片（3）西门子的特大长叶片系列）西门子的特大长叶片系列 1146mm 自由叶片，圆周速度自由叶片，圆周速度66

41、0m/s，17-4PH材料材料 1067mm 整体自带围带，整体自带围带，704m/s，钛合金（，钛合金（60HZ，相，相当当50HZ为为1280mm） 1320mm 整体自带围带，整体自带围带，716m/s，钛合金，钛合金上海交通大学热能工程研究所全三元设计系统全三元设计系统上海交通大学热能工程研究所西门子长叶片系列西门子长叶片系列叶高(mm)形式材料排汽面积m2977自由17-4PH8.91146自由17-4PH10.961320ISB(ILB)钛合金13.45 按排汽容积流量选取采用什么叶片按排汽容积流量选取采用什么叶片 价格性能比也是重要因素价格性能比也是重要因素上海交通大学热能工程研

42、究所N30双流低压缸长叶片选择双流低压缸长叶片选择C2C2aC2uW2U2 2(1) 对对900MW/1000MW, 1146叶片的出汽角均在轴向叶片的出汽角均在轴向 10范围内范围内,切向余速损失小于切向余速损失小于3%.(2) 采用采用1320的的ISB叶片叶片,面积太大面积太大,余速损失并没减少余速损失并没减少（234/229）。适用于更低背压。）。适用于更低背压。参数单位 900THA/VWO 1000THA/VWO轴向速度C2am/s226/256236/266轴向速度C2am/s34/-2614/-45出汽角度98/8493/80余速m/s228/257236/269上海交通大学热

43、能工程研究所长叶片对比长叶片对比成熟可靠的成熟可靠的1146叶片叶片上海交通大学热能工程研究所单轴承（单轴承（N+1）（1）每个汽缸之间仅一个轴承，四缸仅）每个汽缸之间仅一个轴承，四缸仅5个轴承。个轴承。（2）汽机轴向宽度比其他形式短）汽机轴向宽度比其他形式短8-10m。上海交通大学热能工程研究所除高压转子由2个径向轴承支撑外，其它转子均为单轴承支撑。推力轴承位于高压和中压转子之间，与#2径向轴承组成径向推力联合轴承。推力轴承为可倾瓦型式，径向轴承为椭圆轴承。高中压轴承为球面支撑，低压缸轴承为柱面支撑。轴承的承载力大，稳定性高。每个径向轴承均设顶轴油接口。机组的轴向尺寸紧凑。总的润滑油流量小，

44、油泵耗功少。采用ISO VG 46高粘度润滑油。轴承布置与设计特点轴承布置与设计特点上海交通大学热能工程研究所超临界轴系结构稳定性超临界轴系结构稳定性（1）单流程高压缸轴向跨度小，转子刚性好。）单流程高压缸轴向跨度小，转子刚性好。（2）全周进汽的运行模式、消除了一大汽隙激振源。）全周进汽的运行模式、消除了一大汽隙激振源。（3）单轴承；轴承少、承压比大、稳定性较好。采用粘）单轴承；轴承少、承压比大、稳定性较好。采用粘度较高的润滑油。度较高的润滑油。（4）各叶片级转子均有多道汽封。）各叶片级转子均有多道汽封。（5）管道接口少、动静相对膨胀小。）管道接口少、动静相对膨胀小。上海交通大学热能工程研究所

45、汽缸支撑结构及膨胀特点汽缸支撑结构及膨胀特点转子绝对膨胀转子绝对膨胀相对膨胀相对膨胀静子绝对膨胀静子绝对膨胀低压外缸直接连接在凝汽器上，不参与整个静子滑销系统的膨胀，大大降低了静子部件的膨胀推力。各转子均采用无中心孔整锻转子，刚性好，应力小轴系为单轴承支撑；轴承少、承压比大、稳定性较好。转子与转子之间以超紧配液压拆装的联轴器螺栓连接，扭矩传输能力高，安装拆卸迅速、简便，对中精确。 5个轴承座均固定在基础上，不随静子的膨胀而移动。 #2轴承座内装有径向推力联合轴承。高、中压缸搭在#2轴承座上的猫爪与其固定不动。机组的绝对死点及相对死点均在高中压之间的轴承座上。中压外缸与低压内缸间用推拉杆在猫爪处

46、连接，同时轴承座与需滑动的汽缸猫爪之间的滑动支承面均采用耐磨低摩擦合金。有利于汽缸的轴向滑动，减少汽缸与转子间的相对膨胀。上海交通大学热能工程研究所2号轴承座位于高压缸和中压缸之间，是整台机组滑销系统的死点。在2号轴承座内装有径向推力联合轴承。因此，整个轴系是以此为死点向两头膨胀；而高压缸和中压缸的猫爪在2号轴承座处也是固定的。因此，高压外缸受热后也是以2号轴承座为死点只向机头方向膨胀。而中压外缸与中压转子的温差远远小于低压外缸与低压转子的温差。因此，这样的滑销系统在运行中通流部分动静之间的差胀比较小，有利于机组快速启动。 上海交通大学热能工程研究所超超临界超超临界1000MW汽轮机主要部件材

47、质表汽轮机主要部件材质表高压外缸高压外缸进汽缸：进汽缸：GX12CrMoVNbN10-1-1排汽缸：排汽缸：G17CrMoV5-10高压内缸高压内缸GX12CrMoVNbN9-1汽缸螺栓汽缸螺栓X19CrMoNbVN11-1中压内缸中压内缸GX12CrMoVNbN9-1主汽门阀体主汽门阀体GX12CrMoVNbN10-1-1主汽门阀壳主汽门阀壳GX12CrMoVNbN10-1-1主汽门螺栓主汽门螺栓X12CrMoVNbN9-1-1再热阀体再热阀体GX12CrMoVNbN10-1-1再热阀壳再热阀壳GX12CrMoVNbN10-1-1高压第一级动叶高压第一级动叶NiCr20TiAl高压第一级斜置

48、静叶高压第一级斜置静叶X12CrMoWVNbN10-1-中压第一级动叶中压第一级动叶NiCr20TiAl高压第一级斜置静叶高压第一级斜置静叶X12CrMoWVNbN10-1-1改进的9-10Cr钢适当减少了Cr，加入了微量Mo、W、V、Nb、N元素，进一步加入B、Co元素，其高温性能更好，可在620C条件下工作。上海交通大学热能工程研究所补汽技术补汽技术 玉环汽轮机整体结构特点基本与外高桥900MW汽轮机相同，所不同的是玉环汽轮机采用了补汽技术。补汽技术是西门子公司特有的技术，是从某一工况（玉环工程在TMCR工况）开始从主汽阀后、主调阀前引出一些新蒸汽（额定进汽量的510%，玉环工程约为8%），经补汽阀节流降低参数（蒸汽温度约降低30）后进入高压第五级动叶后空间，主流与这股蒸汽混合后在以后各级继续膨胀做功的一种措施。补汽技术提高了汽轮机的过载和调频能力，它使全周进汽机型的安全可靠性、经济性全面超过喷嘴调节机型。西门子供国内的阳城电厂6台350MW机组就采用了补汽技术。与补汽阀相关的高压缸结构是： 在高压外缸与内缸之间有一个封闭腔室，该腔室通过高压内缸上的径向孔与高压通流部分第五级动叶出口相通，因此该腔室的压力相当于高压通流部分第五级动叶的出口压力。由补汽阀来的蒸汽经过该腔室