汽轮机设备及系统

国电宝鸡第二发电厂2×660MW扩建工程（汽轮机设备及系统）技术讲义宋明伟2008年4月1汽轮机设备系统介绍一、汽轮机部分简介1、汽轮机型式为超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、海勒式间接空冷凝汽式汽轮机。2、设备使用条件·机组布置方式：室内纵向布置，机组右扩建（从汽机房向锅炉房看），机头暂定朝向固定端。·机组安装检修条件：机组运转层标高13.7m。·旋转方向（从汽机向发电机看）顺时针。·最大允许系统周波摆动：48.5～51.5Hz。·润滑油管路布置：从汽轮机向发电机看暂定为右侧布置。·汽轮机配上海电气电站设备有限公司上海发电机厂制造的QFSN660-2型静态励磁水氢氢发电机。·给水泵配置：给水系统为单元制。一台机组配备2×50%BMCR汽动给水泵,一台30%BMCR启动电动给水泵。汽动给水泵排汽排至主汽轮机喷射式混合凝汽器。3、冷却方式对海勒空冷系统：冷却介质为水和空气，冷却设备为喷射式混合凝汽器和间冷塔。开式冷却水采用循环水，补充水为水库来水，闭式循环冷却水采用除盐水。闭式循环冷却水系统的最高温度为40℃，开式冷却水温度为33℃。4、机组的额定设计参数（1）在汽机主汽阀前额定压力：24.2MPa额定温度：566℃（2）中压联合汽门前额定压力：90%汽机高压缸排汽压力（约4.13MPa）。额定温度：566℃2汽轮机不同工况下特性项目单位夏季工况额定工况VWO工况阻塞背压工况机组出力MW630660683汽轮发电机组热耗值kJ/kWh829379667970主蒸汽压力MPa.a24.224.224.2再热蒸汽压力MPa.a3.913.934.13高压缸排汽压力MPa.a4.344.364.58主蒸汽温度℃566566566再热蒸汽温度℃566566566高压缸排汽温度℃312312317主蒸汽流量kg/h195319532050再热蒸汽流量kg/h169617051793背压kPa.a271111低压缸排汽焓kJ/kg251824292426低压缸排汽流量kg/h128512751320补给水率%300（3）汽轮机主要数据汇总表序号项目单位数据备注1机组型式超临界、一次中间再热、三缸四排汽、海勒式海勒空冷凝汽式2汽轮机型号NK600-24.2/566/5663夏季出力MW637.4414铭牌出力MW675.9505最大出力（VWO）MW703.6666额定主蒸汽压力MPa(a)24.27额定主蒸汽温度℃5668额定再热蒸汽进口温度℃5663序号项目单位数据备注11主蒸汽额定进汽量t/h201912主蒸汽最大进汽量（VWO工况）t/h212013阻塞背压kPa(a)7.515配汽方式喷嘴+节流16额定给水温度℃281.5额定工况17夏季出力热耗kJ/kWh832318铭牌出力工况热耗kJ/kWh793419低压末级叶片长度mm66520汽缸数量个321汽轮机总内效率%89.85高压缸效率%87.7中压缸效率%93.2低压缸效率%89.322通流级数级高压缸级I+11中压缸级8低压缸级2×7×723临界转速（分轴系、轴段的试验值一阶、二阶）高压转子r/min无中压转子r/min无低压转子r/min无24低压缸排汽喷水量kg/h25调节装置DEH制造厂26安全检测（TSI）制造厂27数据管理系统（DM2000）制造厂28机组外形尺寸m×m×m28×11×829最大件起吊高度（带横担时）m～1030冷态启动从汽机冲转到带满负荷所需时间min2414序号项目单位数据备注31变压运行负荷范围%18～10032定压、变压负荷变化率%/min2、533轴振动最大值mm0.07534临界转速时轴承振动最大值mm0.1535最高允许背压值kPa(a)4836报警背压kPa(a)4337跳闸背压kPa(a)6538最高允许排汽温度（额定负荷）℃12039排汽报警温度℃9340排汽跳闸温度℃12141噪声水平dB(A)8542盘车转速r/min2.3843油系统装油量m332主油箱容量m348油冷却器型式管式顶轴油泵制造厂DENISON/REXTOTH44抗燃油牌号见表5-22抗燃油泵制造厂见表5-22抗燃油系统装油量kg见表5-22抗燃油箱容量m3见表5-22抗燃油冷却器型式见表5-2245机组总重t汽轮机本体t1000主汽门、调节阀等t67.4润滑油系统t50（4）汽轮机运行参数序号项目单位数据1全真空惰走时间min～652无真空惰走时间min～405序号项目单位数据3主开关断开不超速跳闸的最高负荷MW703.6664超速跳闸转速：5机械超速跳闸转速r/min3300～33606电气超速跳闸转速r/min33007汽轮机正常运行允许的最高背压（额定负荷）kPa(a)488汽机报警背压kPa(a)439汽机跳闸背压kPa(a)6510汽轮机持续运行允许的最高背压/相应的负荷kPa(a)/MW铭牌进汽量48/612.87211最高背压下允许的最大负荷变化率MW/min33.812汽轮机正常运行允许的最高排汽温度（额定负荷）℃12013汽机排汽报警温度℃9314汽机排汽跳闸温度℃12115最小持续允许负荷/相应的背压值MW/kPa(a)5%额定负荷，背压参照背压限制曲线。16盘车装置型式齿轮传动式17盘车转速r/min2.3818盘车可停止时汽缸的最高温度℃＜15019盘车可停止时转子的最高温度℃＜15020汽轮机停机后需盘车运行的冷却时间h12021汽轮机轴承最高允许温度℃22汽轮机轴承最高回油温度℃23高压缸末级叶片最高允许温度℃42724低压缸末级叶片最高允许温度℃12025低压缸排汽喷水量kg/h（5）启动方式及时间min6启动状态冲转方式冲转参数(℃/MPa)冲转至额定转速时间并网至带额定负荷时间每次循环的寿命损耗冷态启动高中压联合启动375/8.4841570.015%温态启动高中压联合启动440/8.460980.008%热态启动高中压联合启动475/8.410500.002%极热态启动高中压联合启动525/8.410――0.001%（6）锅炉的最大连续蒸发量（BMCR）与汽轮机阀门全开（VWO）工况时的流量相匹配；发电机的额定容量与汽轮机铭牌工况时的出力相匹配。（7）汽轮机回热系统为7级：3高加+1除氧+3低加。1、2、3级抽汽分别供3台高压加热器。4级抽汽供汽动给水泵、除氧器，5、6、7级抽汽分别供3台低压加热器。正常运行时，高压加热器疏水逐级回流至除氧器。7号低加卧式布置在喷射式凝汽器喉部，部分在凝汽器壳体外，以满足排汽管和疏水管连接的要求。（8）机组总长（包括罩壳）：～28米（9）高压转子/中压转子/低压转子叶片级数：1+11/8/2×2×7（10）低压缸末级（次末级）叶片长度：665（422.8）mm（11）主要部件材质：高/中压内外缸材质：高中压外缸：ZG15Cr2Mo1高中压内缸：10315AP低压内外缸材质：低压内缸：20g低压外缸：Q2357高/中压转子材质：30Cr1Mo1V低压转子材质：30Cr2Ni4MoV高/中压叶片材质：2Cr11NiMoVNbVN2Cr12NiMo1W1低压叶片材质：1Cr12Mo0Cr17Ni4Cu4Nb高压喷嘴组材质：2Cr12NiMo1W1V高/中压导汽管材质：P91/P22高/中压转子脆性转变温度（FATT）：＜121℃低压转子脆性转变温度（FATT）：＜13℃5、二、机组性能特点1、机组保证使用寿命不少于30年。机组能以定—滑—定和定压运行方式中的任何一种方式进行启动和运行。以定—滑—定方式运行时，滑压运行的范围暂按40～90%额定负荷。厂家负责滑压起始点的最终优化。2、机组能在48.5～51.5Hz的频率范围内连续稳定运行，而不受任何损伤。根据电网系统运行要求，当电网频率超出上述频率值时，汽轮机允许的时间如下：频率（HZ）允许运行时间累计（min）每次（sec）48．5～51.54847.547连续运行≤300≤60≤10连续运行≤300≤60≤103、机组能连续发出660.268MW；在夏季工况620.188MW。4、在额定功率工况下，机组的净热耗值不高于7968kJ/kWh（不考虑试验不精确度容差）；85、在VWO工况下，汽轮机的最大进汽量2066.206t/h（不作性能保证）；6、在高加全切工况下，机组能连续发出额定出力660MW；7、在任何一台低加切除工况下，机组能发出额定出力660MW；8、在带厂用辅助蒸汽工况下，四段抽汽量为55t/h供厂用辅助蒸汽，五段抽汽量为50t/h供厂用辅助蒸汽，机组能发出额定出力660MW；9、汽轮发电机组在所有稳定运行工况下（转速为额定值）运行时，在任何轴承座上测得的垂直、横向和轴向双振幅绝对振动值不大于0.025mm，在任何轴颈上测得的垂直、横向双振幅相对振动值不大于0.076mm。各轴颈双振幅相对振动值不大于0.15mm。超速试验时，对汽轮机任何部件不造成损伤，轴系在各轴颈处的振动值也不超过报警值。轴振动保护动作值0.254mm。10、汽轮机转子及联轴器能承受由发电机短路和母线短路时或电力系统中其他特定扰动造成的运行工况产生的扭矩。11、当自动主汽门突然脱扣关闭，发电机仍与电网并列时，发电机处于电动机运行状态，发电机作为电动机运行时汽轮机的允许运行时间，厂家提供机组甩去外部负荷时在额定转速下空转（即不带厂用电）持续运行的时间：15分钟。12、汽轮机并网前应能在额定转速下空转运行，其允许持续运行的时间，至少应能满足汽轮机启动后进行发电机试验的需要。13、汽轮机能在低压缸排汽温度不高于80℃下长期运行。高压缸排汽温度：正常运行最高380℃，报警420℃，停机427℃；低压缸排汽温度：正常运行最高80℃，报警80℃，停机121℃。14、当汽轮机负荷从100%甩至零时，汽轮发电机组转速不超过危急保安器的转速，能自动降至同步转速，维持转速稳定。915、汽轮机排汽压力升高到最高允许背压值48kPa时允许机组持续运行，铭牌进汽量下相应的负荷值为612872kW，VWO进汽量下相应的负荷值为639837kW。跳闸背压为65kPa。16、汽轮机采用不带旁路的高压缸启动、带旁路的高中压缸联合启动方式。本机组不采用中压缸启动方式。17、允许汽轮机的主蒸汽及再热蒸汽参数在以下变化范围内连续运行：参数名称限制值主蒸汽压力任何12个月周期内的平均压力≤1.00Po保持所述年平均压力下允许连续运行的压力≤1.05Po例外情况下允许偏离值，但12个月周期内积累时间≤12小时≤1.20Po冷再热压力≤1.25Pr主蒸汽及再热蒸汽温度任何12个月周期内的平均温度≤1.00t保持所述年平均温度下允许连续运行的温度≤t+8℃例外情况下允许偏离值，但12个月周期内积累时间≤400小时≤t+14℃例外情况下允许偏离值，每次≤15分钟，但12个月周期内积累时间≤80小时≤t+28℃不允许值＞t+28℃表中：(1)Po、Pr分别为主蒸汽和再热蒸汽额定压力；(2)t为主蒸汽或再热蒸汽额定温度。18、汽轮发电机组的轴系各阶临界转速与工作转速避开±15％的区间。轴系临界转速值的分布保证能有安全的暖机转速和进行超速试验转速。汽轮机轴系的各阶临界转速如下表：轴段一阶临界转速r/min二阶临界转速r/min设计值试验值设计值试验值高中压转子1546无＞4000无低压转子I1488无＞4000无10低压转子II1540无＞4000无发电机转子810无2170无同时厂家提供轴系实测各阶临界转速值，还提供轴系扭振固有频率，在工频和二倍频±10％范围内无扭振固有频率。阶次1234扭振频率（Hz）18.322.8111.4164.419、汽轮机满足自启停及调频调峰的要求。20、所有调节阀、执行机构、阀门电动装置等选用智能型一体化，重要部分采用进口产品，保证其可靠性。调节阀接受4～20mADC控制指令并具有4～20mADC的位置反馈，并不需要用户提供24VDC或其它特殊电源。电动门开/关方向限位开关和力矩开关具有两对独立的两常开两常闭接点；其接点容量为220VAC，3A、220VDC，