汽轮机使用与维护手册

总目录

•前言

•第一部分汽轮机及系统介绍

•第二部分机组安装、调试及运行

•第三部分外购设备资料

第一部分汽轮机及系统介绍

1/57

目录

1.项目简介......................................................5

1.1.系统概述............................................................5

1.2.汽轮机概述...........................................................5

1.3.工程公共条件参数表...................................................5

1.4.汽轮机主要技术参数表.................................................6

1.5.汽轮机典型工况参数表.................................................6

1.6.汽轮机保证值数据表...................................................7

2.主蒸汽系统....................................................8

2.1.系统的说明...........................................................8

2.2.汽轮机通流部分......................................................10

2.3.转子.............................................................12

2.4.前汽缸...........................................................12

2.5.后汽缸..............................................................13

2.6.汽轮机本体汽封......................................................14

2.7.推力一径向轴承.......................................................14

2.8.后轴承...........................................................16

2.9.转子接地装置.......................................................16

2.10.盘车装置............................................................16

3.汽封系统.....................................................19

3.1.主要设备............................................................19

3.2.系统的说明.........................................................20

3.3.漏汽冷凝器.........................................................20

3.4.轴封风机...........................................................22

4.冷凝系统.....................................................24

4.1.主要设备...........................................................24

4.2.系统的说明.........................................................24

4.3.主冷凝器...........................................................25

5.抽真空系统...................................................30

5.1.主要设备...........................................................30

5.2.系统的说明.........................................................30

5.3.水环真空泵.........................................................30

5.4.真空破坏阀.........................................................30

6.疏水系统.....................................................31

6.1.系统组成...........................................................31

6.2.系统的说明.........................................................31

6.3.疏水膨胀箱.........................................................32

6.4.自动疏水器.........................................................33

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7.回热系统......................................................34

7.1.主要设备...........................................................34

7.2.系统的说明.........................................................35

7.3.低压加热器.........................................................35

8.汽轮机调节控制系统............................................38

8.1.系统的说明.........................................................38

8.2.调节系统（DEH）...................................................38

8.3.安全监视系统（TSI）...............................................39

8.4.保安系统（ETS）...................................................40

8.5.进汽控制阀.........................................................41

8.6.单向阀...............................................................43

8.7.调速器.............................................................43

8.8.超速保护装置功能及工作原理介绍.....................................44

9.测量仪表及电柜................................................45

9.1.概述...............................................................45

9.2.本体测点及接口规格.................................................45

9.3.管路测点及接口规格.................................................45

9.4.就地仪表柜、汽轮机控制柜（DE1I&TSI）、汽轮机保安柜（ETS）..........45

10.润滑油系统....................................................46

10.1.润滑油系统的说明..................................................46

10.2.润滑油系统的构成及工作原理.........................................47

10.3.汽轮机用润滑油参数.................................................47

10.4.主油箱.............................................................48

10.5.冷油器.............................................................48

10.6.主油泵.............................................................49

10.7.交流启动油泵.......................................................49

10.8.直流事故油泵.......................................................49

10.9.润滑油双筒滤油器...................................................49

10.10.抽油烟机..........................................................49

10.11.油系统的安装、运行和维护..........................................49

10.12.控制油系统.......................................................50

11.减速装置及联轴器..............................................51

11.1.齿轮箱.............................................................51

11.2.高速联轴器、低速联轴器..............................................51

12.汽轮机的保温..................................................52

12.1.本体的保温.........................................................52

12.2.辅机设备的保温......................................................53

12.3.管路的保温.........................................................53

13.汽轮机主要材料表..............................................54

13.1.汽轮机本体.........................................................54

3/57

13.2.辅机部分..................................................................55

14.主要外购设备清单.............................................56

15.附件清单.....................................................57

4/57

L项目简介

Ll.系统概述

本项目汽轮机的供货主要由以下系统及设备组成：

主蒸汽系统、汽封系统、冷凝系统、抽真空系统、疏水系统、回热系统、油系统及测量

控制系统等。各系统说明详见后续章节。

1.2.汽轮机概述

本汽轮机是冷凝式汽轮机，采用中温次高压的进汽参数，带3级回热抽汽，分别供给空

预器用汽、除氧器用汽、低加用汽。

本汽轮机的通流部分采用冲动式、高转速、单流道的设计，与低转速（3000rpm）的设

计相比，具有较高的内效率。

1.3.工程公共条件参数表

主蒸汽参数:

压力设计点：6.2MPa

范围：6.0-6.5MPa

温度设计点：445℃

范围：430-455℃

冷却水参数:

温度27℃(max：33℃)

进水压力0.2-0.3MPa(g)

悬浮物含量<50mg/l

PH值7.5-8.0

硬度10-12mg/1

电源参数:

交流电AC380V/50Hz三相

AC220V/50HZ单相

控制电DC220V

其他参数及要求:

年平均大气压力101.66kPa

压缩空气压力（阀门或仪表用气）0.6-0.8MPa

对外接口法兰/钢管标准GB/T9112-2000

压力等级：欧洲体系；管径：II系列

机组安装区域无防爆要求

电器仪表、电动机、阀门防护等级无特殊要求

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1.4.汽轮机主要技术参数表

汽轮机额定输出电功率MW15.0

汽轮机最大输出电功率MW16.5

汽轮机额定转速r/min6000

齿轮箱输出（发电机）额定转速r/min3000

汽轮机转子转向（从汽轮机端看）逆时针

发电机转子转向（从汽轮机端看）顺时针

主汽阀前额定进汽压力MPa(a)6.2

主汽阀前额定进汽温度℃445

汽轮机本体总重kg40500（含齿轮箱重：5300）

检修时汽轮机最大起吊重量kg9000

汽轮机转子重量kg3500

临界转速rpm一阶：2920；二阶：9435

汽轮机本体外型尺寸LXWXH(mm)6400X4300X3500

冷凝器重量（空重）kg27230（不含排汽缩颈及接管）

;令凝器外型尺寸LXWXH(mm)7300X3500X3400（不含排汽缩颈及接管）

油站重量（净重）kg8000

油站外型尺寸LXWXH(mm)4000X2500X3100

油箱重量（净重）kg3500

油箱外型尺寸LXWXH(mm)2600X2250X2860

汽轮机润滑油牌号GB11120-2011L-TSAN46#

汽轮机控制油牌号高压抗磨汩L-HM68

1.5.汽轮机典型工况参数表

以下数据来源于附件资料中的平衡图，其他参数详见各平衡图。

100%BMCRX

热力参数TRL工况vwo工况

况

平衡图号No1806211-ANol8062U-DNol8062U-F

汽轮机额定转速r/min600060006000

齿轮箱输出（发电机）额定转速r/min300030003000

主汽阀前额定进汽压力MPa(a)6.26.26.2

主汽阀前额定进汽温度℃445445445

额走进汽量t/h56.065.7972.4

一抽（空预器）额定抽汽压力MPa(a)1.251.531.73

一抽（空预器）额定抽汽温度℃266283295

一抽（空预器）额定抽汽流量t/h8.08.08.0

排汽压力MPa(a)0.00630.00710.0076

排汽温度℃37.0739.240.6

排汽流量t/h40.549.054.8

:令却水流量t/h300030003000

冷却水温度℃27.027.027.0

愉出电功率MW12.65615.016.5

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100%BMCRX

热力参数TRL工况VWO工况

况

计算汽耗kg/kw.h4.4254.3864.389

1.6.汽轮机保证值数据表

序号名称保证值备注

1汽轮机设计使用寿命不小于30年

2设计年连续运行小时数不小于8000小时

3汽轮机设计大修周期不小于4年

平衡图号

4汽轮机考核工况100%BMCR工况

Nol806211-A

平衡图号

5考核工况汽耗保证值4.51kg/kw.h

NO1806211-A

平衡图号

6考核工况热耗保证值10753kJ/kw.h

NO18062U-A

7汽轮机额定功率15.0MW

8汽轮机最大连续功率16.5MW

9汽轮机正常运行时轴承座振动值不超过25pm

汽轮机通过临界转速时轴承座的

10不超过100pm

振动值

汽轮机的噪音（离汽轮机1米，高

11不超过85分贝

L2米处测量）

说明：上表中第1-3项数据均为设计值，实际数据取决于机组的运行方式、启动和停机方式

以及设备的日常维护等情况。

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2.主蒸汽系统

2.1.系统的说明

MILUDNO1806211-A

GARBAGEPOWERPLANT22/06/»*

SteanLossWANG.Z.Y

d36pe.VlN15-6.2//445*C

100ZBMCR<tw=27*C)

SteanConsumption»4.425Kg/kVh~t/ki|kJ/kg

56.0003388.556.0003怎8.5

6.20004454X)6.2000445.00HeatConsunption»10542kJ/kVhMPaU

TurbineEfficiency:83.087.

56,0003力7.7

6.4000450.00

Ne=12.656MW

6000/3000R.P.M.

z

Q.g85613138N

0.1000331.58

0029931382]15193138.2

IXJ38875.14

0.000MW0.0961331.540.4015334.580.10862974.5

o.ioooesaoo

Airpreheater

DQ3goe9745

0.0961249.94

B.0000297U7

1£58626639

4(X55612271.5

56,000]559,69BQ000297Q7~rfX-

[1316512398忆66100.006337.07

0」77031382

0.1000|331.58

L2398I266.104.785127766

0.4015161.14

a0388|75.143000,01】"97

2970733.87

33000：13?9

5.387MV27.00

Airpreheater

(LP>

z4,7851£776.6

Flash0.3835160.51

Drun43gl5|155?0

432】5299.360.006337.07

.()

71.3825%524967

0.037074.040.062030536

0.0961289.5643215I15J1

43t215I160Q2

38.0637.15

56.00。546不

131.650.2701130.00

图2T热力平衡图

8/57

如图27所示，该系统由两台锅炉和一台汽轮发电机组组成回热系统，锅炉的蒸发量提

供给汽轮机，汽轮机排汽经过表面冷凝器冷却，使汽轮机维持在合理的背压下稳定运行，汽

轮机排汽凝结成水所放出的热量由冷凝器水侧的循环水系统吸收。凝结水经过凝结水泵加压

后送往回热系统进行加热，以提高热力系统的循环效率。经过漏汽冷凝器、低压加热器加热

后，再送入除氧器，经给水泵送入锅炉加热。

主蒸汽经主汽阀进入汽轮机，蒸汽热能冲转汽轮机转子旋转，产生机械能，最后通过齿

轮箱减速驱动发电机，将汽轮机转子传递过来的机械能转化为电能。

汽轮机设有三级抽汽，具体如下表所示:

抽汽级数抽汽用途抽汽属性

第一级抽汽低压空气预热器用汽不可调

第二级抽汽除氧器用汽不可调

第三级抽汽低压加热器用汽不可调

＞特别说明：

本机组设置辅助减温减压器，在汽轮机停机或低负荷时，为低压空气预热器和除氧器

提供用汽。

正常情况下，低压空气预热器用汽来源于汽轮机的第一级抽汽，除氧器用汽来源于汽

轮机的第二级抽汽。

但当锅炉出力下降，导致汽轮发电机组负荷减少，汽轮机的第一级抽汽压力过低无法

凝足低压空气预热器要求，则切换至辅助减温减压器供汽。汽轮机的第二级抽汽压力过低

无法满足除氧要求，则切换至汽死机的第一级抽汽供汽，当机组负荷继续下降，汽轮机的

第一级抽汽压力过低无法满足除氧要求，则切换至辅助减温减压器供汽。

从机组热力性能的角度来说，低压空气预热器和除筑器的供汽来源应依照以上说明进

行。机组正常运行时，辅助减温减压器不应投入使用。

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2.2.汽轮机通流部分

图2-2汽轮机纵剖面图

1.转子6.隔板11.前轴承座

2.前汽缸7.前汽封12.后轴承

3.后汽缸8.隔板汽封13.高速联轴器

4.主汽阀9.后汽封14.公共底盘

5.调节阀及阀室10.径向-推力轴承

本汽轮机是高转速快装式汽轮机，属于中温次高压冷凝式，采用前汽缸+后汽缸结构，

如图2-2所示，顺汽流方向的结构模块依次是：前轴承座、前汽缸、后汽缸、后轴承座及输

出轴端，同时用一公共底盘把它们组装成一个整体；然后汽轮机转子输出端通过联轴器与减

速箱的输入轴连接，减速箱的输出轴通过低速联轴器驱动发电机。

汽轮机进汽是从上方通过固定于调节阀室左侧（由机头看）的主汽阀进入。调节阀室水

平法兰通过喷嘴室与前汽缸上半相连接，调节阀具有四个汽阀。通过调节阀室，依次经过调

节级和第1~3压力级后，一部分蒸汽被抽出送往空预器（LP）,在第6压力级后，一部分蒸汽

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被抽出送往除箪器。在第10压力级后，一部分蒸汽被抽出作为低后加热器用汽，其余蒸汽连

续冲转汽轮机做功，做功完成后排入冷凝器。

本机的通流部分由一个进汽调节级和12个压力级组成。调节级动叶设计成坚固的结构，

采月双层围带叶顶（内围带为整体围带，外层为钾接围带），调节级和第12压力级采用叉型叶

根。第1〜11压力级动叶片则采用外包型叶根固定，末叶片插入锁扣用销钉锁紧。除末

二级为自由动叶片外，各级叶片围带都加工成自带径向汽封的围带，与镶于隔板上的阻汽片

相密封。压力级的最后4级为扭叶片。

为提高汽轮机的可靠性，本汽轮机转子为整锻结构形式，在叶轮与转毂交界处用较大的

圆角过渡以降低热应力；除末级叶轮外，其余叶轮都钻有平衡孔以平衡叶轮两边的压力并保

证隔板汽封的气流流动，以免隔板汽封的气流扰动主流蒸汽。另外在转子上位于前汽封高压

段部位做成台阶结构，构成平衡活寒，以平衡转子的部分轴向力。转子的输出端位于后轴承侧

并由膜片挠性联轴器与减速箱高速轴连接。为提高汽轮机转子的可靠性和平衡精度，汽轮机

转子要进行全速动平衡和2分钟的120%额定转速的超速试验。

汽轮机转子由前后两个径向轴承支承。前轴承为径向推力联合轴承，安装于前轴承座上。

前轴承座放在公共基础框架上，通过导向键确保与汽轮机中心线对中，通过在底盘支承面上

安装摩擦系数较低的复合膜片以保证其自由膨胀。前汽缸下半的中分面猫爪放在前轴承座接

合面上，确保横向自由膨胀。轴向膨胀则借助前轴承座下方与前汽缸下半的纵向弹性板来实

现。后轴承安装于后轴承座上，后轴承座则通过半圆法兰与后汽缸相联接。后汽缸通过两侧

的文座支承在底盘上，两支座与底盘间有横向定位键，汽缸后端面与底盘间设有垂直导向键，

横向定位键中心线和垂直导向键轴线的交点构成汽轮机的死点。

由于本汽轮机采用中温次高压蒸汽，汽轮机的前汽缸采用厚壁的单层铸造结构。后汽缸

为焊接结构。整个汽缸采用水平中分螺栓连接、前后垂直法兰螺栓连接的整体结构形式；水

平中分面螺栓的联接应按有关规定进行。在前汽缸下半从前往后排列有：汽封漏汽法兰口、

汽封抽汽法兰口、汽封平衡活塞法兰口、空预器抽汽法兰口、除氧抽汽法兰口、低加抽汽法

兰口等。后汽缸采用向下排汽方式并内装有汽缸喷水降温装置；后汽缸上半装有防止高背压

的安全膜片。

汽轮机转子在后轴承和联轴器之间，套有盘车用齿圈。当汽轮机启动前或停机后，为避免

转子变形或轴过热,必须进行盘车，直到汽缸表面温度低于100℃。

汽轮机本体与齿轮箱安装在各自独立的底盘上。

•汽轮机本体部套简介

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2.3.转子

本汽轮机转子为整锻式结构，共由多级叶轮及动叶片组成（见图2-2）,转子轴身材料

（一主要材料表）°在叶轮与转毂交界处用较大的圆角过渡以降低热应力；除末级叶轮外，

其余叶轮都钻有平衡孔以平衡叶轮两边的压力。另外在转子上位于前汽封高压段部位做成台

阶结构，构成平衡活塞，以平衡转子的部分轴向力。转子的输出端位于后轴承侧并由叠片挠性

联轴器与减速箱高速轴连接。为提高汽轮机转子的可靠性和平衡精度，汽轮机转子要进行全

速动平衡和2分钟的120%额定转速的超速试验。

本机的通流部分由一个进汽调节级和12个压力级组成。调节级的动叶设计成坚固的结构,

采月双层围带叶顶（内围带为整体围带，外层为钾接围带），调节级和第12压力级采用叉型叶

根。第1〜11压力级动叶片则采用外包型叶根固定，末叶片插入锁扣用销钉锁紧。除末

二级为自由动叶片外，各级叶片围带都加工成自带径向汽封的围带,与镶干隔板11的阳汽片

相密封。压力级的最后4级为扭叶片。动叶片材料（-＞主要材料表）o

＞注意：本机组转子测速齿齿数为55齿。

2.4.前汽缸

图2-3前汽缸外形图

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前汽缸为铸造结构，前汽缸沿水平面被剖分为上、下两半，中分面法兰用螺栓连接，前

汽缸结构（见图2-3）所示。

前汽缸下半的中分面猫爪安装在前轴承座上，确保横向自由膨胀。轴向膨胀则借助前轴

承座下方与前汽缸下半的纵向弹性连接板来实现。前汽缸通过垂直法兰用螺栓固定在后汽缸

上。

前汽缸前端上部设计有喷嘴室固定法兰，调节阀与喷嘴室配合安装在上半汽缸的法兰面

上，蒸汽顺序经过调节阀、喷嘴室、喷嘴组进入到压力级后，即进入到汽缸内。

在前汽缸下半，前部布置有三个前汽封抽汽口；往后是空预器抽汽口法兰、除氧抽汽法

兰口、低加回热抽汽口法兰。

前汽缸水平中分面采用高窄法兰。高窄法兰在启动和运行时不会产生较大的热应力，受

热膨胀较快。高窄法兰中分面大螺栓距汽缸中心近，可以改善螺栓工作时的密封应力。由于

M64规格以上螺栓的拧紧力矩很大，因此需要采用热紧法拧紧。

前汽缸中分面螺栓参数见下表:

螺栓规格材料拧紧力矩要求

M64X4X275一主要材料表

f第二部分“汽轮机安

M42X3X195二主要材料表

装要求”

M36X3X150一主要材料表

2.5.后汽缸

后汽缸为焊接结构（材料一主要材料表）,沿水平面后汽缸被剖分为上、下两半，中分

面法兰用螺栓连接，通过垂直法兰螺栓与外汽缸联接（见图2.4）o

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图2-4后汽缸外形图

后汽缸通过两侧的支座支承在底盘上，两支座与底盘间有横向定位键，汽射后端面与底

盘间设有垂直导向键，横向定位键中心线和垂直导向键轴线的交点构成汽轮机的死点。后轴

承座通过半圆法兰安装在后汽缸上，因此后汽缸还会承受转子的重量。

机组低负荷或空载运行，特别是高背压时，排汽温度升高使后汽缸过热，将引起径向动

静间隙发生变化，可能导致机组振动等事故。为了保证安全运行，后汽缸排汽部分设置了喷

水装置，减温水来自凝结水泵出口管路。

2.6.汽轮机本体汽封

汽轮机本体典型汽封形式

的汽封洞汽段隔板汽封段

后汽封段

图2-5汽封形式图

汽轮机本体汽封结构是机组汽封系统的重要组成部分，汽轮机本体采用多级前后汽封的

结构以防止新蒸汽从汽轮机的前端泄漏而造成污染，或从后端漏入空气而破坏低压段的真空

度。本汽轮机的汽封在机组前端设置前汽封，后端设有后汽封，而在通流部分各压力级根部

则设有隔板汽封，顶部设有叶顶汽封或径向汽封等结构以提高各区力级的工作效率。

前汽封分成三个汽封段室，后汽封有二个汽封段空。前汽封从内到外排列，各段的汽封

环装在前汽封体上。正常运行状况下，汽轮机可达到自密封形式，前汽封第1段汽室蒸汽送

回汽缸继续做功；前汽封第2段室的蒸汽接减温器后供给后汽封第1段汽室，多余蒸汽送至汽

封母管；前汽封第3段室的蒸汽与后汽封第2段汽室的蒸汽合并后送往漏汽冷凝器，这样可防

止上述蒸汽进入前、后轴承座和排到厂房内。

2.7.推力-径向轴承

•安装位置：前轴承座内

前轴承为径向-推力联合轴承，作为汽轮机转子前支承的同时又承受转子的轴向推力，

保证转子中心位置以及通流部分的动静间隙，是机组安全稳定运转的关键部套之一。前轴承

安装于前轴承座内，其结构主要分为径向轴承及推力轴承两部分，如图2-6所示。

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图2-6前轴承结构图

径向轴承轴瓦为椭圆径向轴瓦，前轴承体外表面为球形面，装配要求详见《第二部分

—1.5汽轮机装配要求》。球面自位式轴承，可以随转子挠度的变化而自动调整定位，保证

轴颈与轴瓦接触良好，使轴承处在较好的润滑状况下工作。

推力轴承分为主推及副推两部分，本机组运行时，轴向推力由左右侧的主副推力瓦承受,

主副推力瓦均由8块可倾式的推力瓦块组成，推力瓦与推力盘的接触面浇铸有厚2mm的巴氏合

金。

前轴承中心位置是通过轴承体底部的调节楔块装置进行调整。

为了保证轴承工作的安全可靠性，径向轴承和推力瓦块装均装有测量温度的热电阻。径

向轴承的温度是通过直接插入轴瓦下部的测点测量。推力轴承巴氏合金的温度测量设在两个

相对的推力瓦块内。

・前轴承主要参数表

前径向轴承

瓦块形式独立瓦块中分面旋转角度

10°（顺时针）

内径/宽度。140/80mm（顺汽流方向看）

主推力轴承副推力轴承

瓦块形式独立可倾式形式整体平面式

外径/内径。235/0145mm外径/内径。210/0150mm

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2.8.后轴承

•安装位置：后轴承座内

后轴承作为汽轮机转子的后支承，保证转子中心位

置，本轴承采用滑动轴承的结构方式，工作平稳、可靠、

无噪声。当机组转子转动，润滑油供油正常的情况下，

轴瓦与转子轴颈之间将形成一层油膜而不发生直接接

触，大大减小摩擦损失和表面磨损，且油膜具有一定的

吸振能力。轴瓦采用巴氏合金浇铸，改善轴瓦表面的摩

擦性质。后轴承安装于后轴承座内，其结构如图2-7所示。

・后轴承主要参数表

后径向轴承

瓦块形式独立瓦块

内径/宽度0160/90mm

中分面旋转角度

0°（顺时针）

（顺汽流方向看）

2.9.转子接地装置

•安装位置：高速联轴器罩壳上

汽轮机运行过程中，蒸汽与

动叶片摩擦导致静电电荷在转子

上聚积。当静电聚积到一定值时

产生轴电流，轴电流会击穿轴颈

与轴瓦间的油膜形成尖端放电，

在瞬间产生高温使轴瓦局部烧

熔，损坏轴瓦。因此，需设置转

子接地装置，防止静电聚积造成

轴瓦损坏。

本转子接地装置的石墨电刷与转子相接触，