东汽NJK673型汽轮机本体结构.课件

1、东汽NJK673型汽轮机结构2013年10月28日华能左权电厂设备部汽机专业 武振中 第1页，共50页。东汽研制大型空冷技术将近20年历史，已开发135MW、200MW、300MW及600MW等级间冷以及直接空冷共7个型号、5代产品。目前，以超超临界湿冷700MW、超临界湿冷660MW、亚临界湿冷600MW为基础、以从日立引进的第二代600MW技术为依托，开发出超（超）临界600MW空冷汽轮机。NJK673-24.2/566/566型汽轮机是东汽引进和吸收国内外先进技术设计制造的超临界空冷机型概述第2页，共50页。主要技术规范（一）1.型号：NJK673-24.2/566/566型2.型式：一

2、次中间再热、单轴、冲动式、三缸双排汽 、间接空冷凝汽式汽轮机3.铭牌功率：673MW（TMCR工况）4.最大功率：701MW（VWO工况）5.配汽方式：复合调节（部分进汽和全周进汽）6.汽缸数量 ：3（1高中压缸+2低压缸） 7.抽汽级数 ：7（3高加+1除氧+3低加） 8.机组总长（包括罩壳） ：26.75 m9.转向：从汽机向发电机方向看为顺时针方向10.高、中压转子/低压转子叶片级数 :38级 （8/6/226 ）第3页，共50页。主要技术规范（二）11. 转速：3000r/min 12. 轴系临界转速：（计算值） r/min第一阶 926（电机转子一阶） 1650 （高中压转子） 16

3、50 （低压A转子） 1656（低压B转子）第二阶 3665（发电机转子 ）13.末级叶片长度：661 mm14.末级动叶片环形排汽面积：44.85 m2第4页，共50页。本体结构三维图 第5页，共50页。 汽轮机本体结构组成汽 缸汽 阀转 子轴承及轴承箱叶 片汽 封喷 嘴隔 板滑 销 系 统静止部分转动部分叶 轮第6页，共50页。汽缸汽缸是汽轮机的静止部分，它的作用是将蒸汽与大气隔绝，形成蒸汽完成能量转换的封闭空间。此外，它还要支撑汽轮机的其他静止部件，如：隔板、隔板套、喷嘴汽室等。第7页，共50页。 高中压缸进汽方式高中压缸进、排汽口布置：主蒸汽及再热蒸汽进口各四个，集中在汽缸中部，上下半

4、各两个；汽缸下半靠机头侧有两个高压排汽管与再热冷段相联，汽缸上半靠电机侧有一个较大的中压排汽口将经过中压缸做功后的蒸汽排出中压缸第8页，共50页。高中压合缸反向布置优点：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；可平衡一部分高、中压汽缸内的轴向推力；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；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、中压转子的长度。缺点：高中压分缸隔板承受较大的压差，在汽轮

5、机变工况时产生较大热应力，机组的动静部分胀差不容易控制，由于高中压进汽管道集中布置在中部，显的拥挤，给检修带来诸多不便。另外为了防止汽轮机在甩负荷时，中间汽封室积压串汽，引起汽轮机超速，本汽轮机在中间汽封室设置事故排放阀，在甩负荷时，将中间汽封室的存汽引至凝汽器。第9页，共50页。高压外上缸通过猫爪支撑在1号轴承座和2号轴承座运行垫片上，外下缸通过汽缸法兰螺栓吊在高压外上缸。外下缸上设有安装猫爪，安装猫爪通过横销连接在轴承座上，下缸通过间隙调整螺栓紧固在轴承座上。上内缸通过汽缸螺栓紧固在高压下内缸上，高压下内缸通过猫爪支承在高中外下缸上，高压上进汽管通过4只螺栓紧固在高压下进汽室上，高压下进汽

6、室通过支承脚支承在高压内下缸上，中压内上缸通过汽缸法兰螺栓紧固在中压内下缸上，中压内下缸通过猫爪支承在高中压外缸上。这种面支撑方式，可以减轻接触面的摩擦，受热膨胀和冷却时，可以自由移动。高中压缸的支撑第10页，共50页。高中压缸第11页，共50页。低压缸本汽轮机有两个形式完全相同的低压缸，A低压缸和B低压缸。两个低压缸均为双分流对称结构，从中部进汽，在中分面上将汽缸分成上下两个部分。低压缸共有14级动叶片，对称布置在低压内缸的两侧，共有三级抽汽供三个低压加热器用汽。在低压转子两侧分别通入轴封蒸汽供低压轴封用，共有三齿两腔室，在轴封与轴承座之间装设有挡油环。在轴承座内装设有轴承振动监测装置、轴振

7、检测装置等测量装置。 第12页，共50页。每个低压缸为分流式三层焊接结构,由低压外缸、低压内缸和低压进汽室三部分组成。为方便运输，低压外缸整缸分成上，下半各四块组成。外缸：用以引导排汽和支撑内缸各组件。内缸：大都采用部件组合结构，隔板装于隔板套上。第13页，共50页。第14页，共50页。低压缸的喷水装置：机组正常运行时，排汽压力、温度很低，但在汽轮机启动、空载或低负荷时，由于蒸汽通流量减小，不足以带走低压缸由于鼓风摩擦产生的热量，从而使排汽温度升高。当排汽温度过高时，会引起低压缸的变形，使汽缸与转子中心线相对位置改变，诱发机组产生振动。为防止低压缸的热变形，大型汽轮机组低压缸都设置了低压缸喷水

8、装置。另外，还限定低压缸排汽温度的极限值，当超过此数值时，作用于汽轮机ETS系统使汽轮机跳闸；当低压缸排汽压力过高时，为保护低压缸，在低压缸上部设置大气泄放阀，动作的压力略高于大气压。第15页，共50页。汽轮机滑销系统作用：是使汽轮机在运行时，保证汽缸定向自由膨胀，并保持汽缸与转子中心一致，避免膨胀不均产生不必要的应力及振动。组成：根据滑销的构造形式、安装位置和不同的作用，滑销系统通常由横销、纵销和立销和猫爪横销等组成第16页，共50页。2只纵销横销高中压缸死点2只立销立销横销横销纵销纵销低压缸死点第17页，共50页。高压主汽阀安装位置：6.85米层，调节汽阀前面的主蒸汽管道上。作用：从锅炉来

9、的主蒸汽，首先必须经过主汽阀，才能进入汽轮机。对于汽轮机来说，主汽阀是主蒸汽的总闸门。主汽阀打开，汽轮机就有了汽源，有了驱动力；主汽阀关闭，汽轮机就切断了汽源，失去了驱动力。开启：液压力关闭：弹簧力第18页，共50页。第19页，共50页。第20页，共50页。高压调节汽阀调节阀的工作条件与主汽阀基本相同。调节阀的功能是通过改变阀门开度来控制汽轮机的进汽量，从而控制转速或复合。 第21页，共50页。每一个阀门都设计有直径为大阀四分之一的预启阀，预启阀的直径小到足以在初始蒸汽为全压力的情况下被提起，预启阀碟先于大阀碟提升，汽流可以通过大阀碟与阀碟套筒之间的间隙流向阀后，这样降低了开启大阀的提升力。所

10、有调节阀的控制方式可由全周进汽（节流调节）切换到部分进汽（喷嘴调节），即可进行“组合调节”。在每个阀杆的阀套的适当位置上都设计了阀杆漏汽引出口，它们与汽轮机自密封系统相联，将阀标明间隙中漏出的蒸汽引入自密封系统，减少高参数蒸汽的泄漏，也避免了特殊工况下空气漏入汽轮机内部。在阀杆与控制机构间设有防水罩及其相配套的疏水结构以防止少量漏出蒸汽凝结成水而进入控制机构。第22页，共50页。中压联合汽门中压联合汽阀简称中联阀，它由中压主汽阀和中压调节汽阀组成。中联阀为立式结构，上部为中压调节汽阀，下部为中压主汽阀，二阀合用同一壳体和同一腔室、同一阀座，而且两者的阀蝶呈上下串联布置，这样布置的好处是为了结构

11、紧凑、布置方便和减少蒸汽流动损失。 第23页，共50页。第24页，共50页。转子 转子是汽轮机转动部分的总称，它担负着把喷嘴叶栅出来的蒸汽的动能转变为推动轴旋转的机械功及功率传递的重任，是汽轮机最重要的部件之一。转子上的动叶栅与对应隔板上的喷嘴叶栅构成汽轮机通流部分的能量转换单元，将蒸汽的热能转变成推动转子旋转的机械功，通过主轴带动发电机做功。汽轮机组轴系由一个高中压转子(高压部分反向单流程，中压部分正向单流程)和两个双流程低压转子及发电机转子组成第25页，共50页。本汽轮机的轴系特点支撑高中压转子的轴承采用了可倾瓦轴承型式，每瓦块作用在轴颈上的油膜力总是通过瓦块支点与轴颈中心，从而消除了导致

12、轴颈涡动的力源，可防止“蒸汽振荡”及“油膜振荡”的发生 支撑两根低压转子的轴承均采用单侧进油、上瓦开槽椭圆轴承型式，在较重载荷时，具有较强的抗失稳能力及相对较厚的油膜厚度，使在紊流工况下的轴承具有相对较低的乌金温度和润滑油温升。 轴系冷态安装曲线的设计充分考虑了各转子支承在热态下的标高变化量，其标高变化量的补偿值是根据计算值和试验值确定，可以保证工作状态下轴系的旋转中心与几何中心达到良好的吻合。第26页，共50页。本机组汽轮机转子特点1、汽轮机转子采用无中心孔整锻转子。2、汽轮机设计允许现场不揭缸进行转子的动平衡。第27页，共50页。汽轮机纵剖面图第28页，共50页。中压转子的冷却为了防止中压

13、转子老化弯曲，提高热疲劳强度及减轻热应力，中压第一级叶轮处采用了蒸汽冷却结构。在冷却汽流管路上有一个调节冷却蒸汽流量的针型阀，从高压第四级后引出一股相对低温的蒸汽，温度低于400，通过节流，直接引入到中压第一级叶轮处，对中压第一级叶轮进行冷却，使中压第一级前后蒸汽温度不超过522，以此来提高中压第一级叶轮及轮缘的相对强度等级，同时也明显地降低了第一级叶片槽底的热应力，延长转子的使用寿命。第29页，共50页。中亚转子冷却示意图Main Steam IP 1st Stage Inner casing Outer casing Nozzle Box Cooling steam第30页，共50页。轴承

14、形式： 支撑轴承推力轴承可倾瓦椭圆瓦作用：支持轴承承担转子的重量和因部分进汽或振动引起的其他力，并确定转子的位置，保证转子与汽缸的中心线的一致 作用：承担汽流引起的轴向推力，并确定转子的轴向位置，确保汽轮机的动静部分的间隙 轴承第31页，共50页。轴瓦图第32页，共50页。 优点：能自动调整轴承的弧形瓦块，在油膜的压力作用下，每个瓦块在支持点上可以单独自动的调整位置，以适应转速、轴承负荷和油温的变化。可倾瓦每个瓦块上的油膜作用力均通过轴颈中心，可保持轴颈中心不变，没有引起轴心作正进动的切向分量，消除了导致轴颈涡动的力源，可有效防止“蒸汽振荡”及“油膜振荡”的发生，具有较高的稳定性和抗失稳能力。

15、另外，此外它还具有功耗小，推迟润滑油从层流向紊流转化的特点，对机组安全运行十分有利， 缺点：造价较高。双可倾瓦支撑轴承第33页，共50页。第34页，共50页。#3，#4，#5和#6轴承为椭圆型轴承 为了便于进油和排油，在中分面处轴瓦的巴氏合金被切去一部分，这样形成了具有圆形边的且在轴瓦端部向内延伸的油槽。油从轴颈一侧中分面处进入轴承，在对面的接合面处的油槽有一个镗孔以限制油的流量，以便在轴承排油侧建立一个微小油压，并经过这个排油孔把油引入观察孔的腔室里，而大部分油则通过轴瓦端部排出 椭圆型支撑轴承第35页，共50页。安装位置：位于汽轮机推力盘两侧（高中压转子），独立安装在轴承箱内。 结构：两个

16、旋转推力盘、弹性平衡环、两个推力瓦块、轴承座等构件组成 。 汽轮机运行时，推力轴承承受转子的剩余推力，同时也确定了转子的位置，高中压转子推力盘中心就是整个汽轮机转子相对于汽缸的膨胀死点，当机组的动静部分相对位置确定后，转子的剩余推力就依靠该推力轴承完成。 推力轴承第36页，共50页。 作用：隔板是冲动式汽轮机完成蒸汽热能向动能转换的主要部套，蒸汽流经隔板导叶以适当的角度和速度流向动叶。一定流量的蒸汽流经隔板后压力降低、流速增加。 超临界机组高压部分共7级隔板，中压部分共6级隔板，A、B低压缸分别有26级隔板，整个机组共有39级隔板.板体汽流方向导叶外环隔板第37页，共50页。作用：作为高速旋转

17、的的汽轮机，其动静部分必须留有一定的间隙，为了减小泄漏，必须安装防止泄漏的装置来提高汽轮机的工作效率 。分类：根据汽封装设的位置不同，分为下列几种：1.叶栅汽封：主要密封的位置包括动叶片围带处和静叶片或隔板之间的径向、轴向以及动叶片根部和静叶片或隔板之间的径向、轴向汽封。2.隔板汽封：隔板内圆面之间用来限制级与级之间漏气的汽封。3.轴端汽封：在转子两端穿过汽缸的部位设置合适的不同压力降的成组汽封。由于装设部位不同，密封方式不同，采用的汽封形式也不尽相同，通常叶片汽封和隔板汽封又称为通流部分汽封。汽封第38页，共50页。汽封结构形式 （c）双分级迷宫式汽封（a）平齿迷宫式汽封（b）分级迷宫式汽封第39页，共50页。作用：减少蒸汽从高压区段通过非做功区段漏向低压区断，保证尽可能多的蒸汽在通道内做功 通流汽封第40页，共50页。 作用：一是在汽轮机压力区段防止蒸汽外泄，确保进入汽轮机的全部蒸汽都沿汽轮机的叶栅通道前进做功，提高汽轮机的效率；二是在真空区段，防止汽轮机外侧的空气向汽轮机内泄，保证汽轮机组有良好的真空，降低汽轮机的背压，提高汽轮机的做功能力 轴端汽封第41页，共50页。第42页，共50页。 在运行平台上，汽轮机由六个轴承支持。它们分别位于汽轮机前轴承箱