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上汽汽机系统介绍南工程动力工程系王金平2009.02讲课内容三、辅助系统二、热力系统四、小结一、汽轮机总体介绍一、汽轮机总体介绍（一）汽轮机简介上海汽轮机有限公司生产的超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式汽轮机(型号：N660-25/600/600)。机组能以定-滑-定和定压运行方式中的任何一种方式运行。汽轮机具有八级非调整回热抽汽，设有三台高压加热器、一台除氧器、四台低压加热器和一台疏水冷却器。汽轮机的额定转速为3000r/min。机组设置一套容量为40%的高压和低压两级串联汽轮机旁路系统。（二）汽轮机的基本技术规范超超临界蒸汽参数、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式汽轮机额定功率660MW最大连续功率694.721MW额定主蒸汽压力25MPa(a)额定主蒸汽温度600℃高压缸排汽口压力(THA工况)5.70MPa(a)高压缸排汽口温度(THA工况)364.4℃再热蒸汽进口压力(THA工况)5.13MPa(a)再热蒸汽进口温度(THA工况)600℃（二）汽轮机的基本技术规范主蒸汽进汽量(THA工况)1794.874t/h再热蒸汽进汽量(THA工况)1522.955t/h额定排汽压力(THA工况)4.9kPa(a)(平均背压)最终给水温度295℃（TRL工况）额定转速3000r/min旋转方向从汽轮机向发电方向看为顺时针方向汽轮机级数17+2×16＋2×2×6末级叶片长度914.4mm（三）汽轮机结构特点中压部分高压部分低压部分发电机凝汽器阀门1、总体结构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-低压双流缸压力等级：25~30MPa，温度：600°C/610°C采用SIEMENS成熟的单轴、HMN组合机型机组外型布置图•低压外缸现场焊接。避免了超大部件运输困难问题。•阀门与汽缸直接连接，无导汽管•高压缸采用补汽阀。•全周进汽提高了机组运行的经济性和安全可靠性。相对于喷嘴调节不存在高温叶片强度和汽流激振问题，是大功率汽轮机最安全可靠的配汽方式。•除高压转子外，其他转子均由单轴承支撑，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。机组机构特点•机组总长26m,比同等级的其他机组缩短约8~10m。•高压缸和中压缸整体发运。现场不需开缸直接吊装，大大缩短安装周期。中压部分高压部分低压部分发电机凝汽器阀门汽缸支撑结构及膨胀特点转子绝对膨胀相对膨胀静子绝对膨胀•5个轴承座均支撑在基础上，不随机组膨胀移动。•#2轴承座内装有径向推力联合轴承。机组的绝对死点和相对死点均在高中压之间的#2轴承座上。•高压缸后猫爪和中压缸前猫爪在#2轴承座上固定。•中压外缸与低压内缸以及低压内缸与低压内缸之间以推拉杆形式连接，减少低压缸的相对膨胀。高效全新的反动式叶片1）所有的高中低叶片级（除末级）均为弯扭的马刀型动、静叶片。2）叶片为变反动度（30%-50%），变反动度的设计是以最佳的气动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的性能。不同的反动度叶片级的组合将提高整个缸的效率。3）整体自带围带结构强度好、动应力低、抗高温蠕变性能好。末级叶片末级为914.4mm叶片。静叶片为全三元的弯扭叶片。2、高压缸部分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，热应力保持在一个很低的水平。•外缸承受一定的压力，而内缸为垂直纵向平分面结构，仅承受内外缸的压差，所以中分面螺栓应力也很小，安全可靠性好。排汽缸进汽缸高效率单流程高压缸通流•全周进汽提高了机组运行的经济性和安全可靠性。•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。•第一级低反动度20%，降低转子温度。•切向进汽、斜置静叶、效率高。•全周进汽、无附加汽隙激振。•大动静距离有利防冲蚀。•滑压运行低负荷效率高。同时大幅降低第一级载荷，解决大功率机组高压第一级的强度问题。独特的高压第一级设计主调门的连接方式•调门与汽缸之间无蒸汽管道，直接与汽缸相连。切向进汽。•阀门与汽缸安装，采用大型螺纹连接有利于大修拆装。•阀门直接支撑在基础上、对汽缸附加作用力小•阀门布置在汽缸两侧，切向进汽，损失小；起吊高度低。•阀门采取小网眼、大面积的不锈钢加强永久性滤网。其特点是过滤网直径小，滤网刚性好，不易损坏。独特的补汽阀技术•高压缸采用补汽阀，补汽阀是与全周进汽、滑压运行配套，提高效率的先进技术。•补汽阀相当于在主汽门后连接的第三个调节阀。•对经济工况与最大工况流量相差大的机组：还可明显提高经济性。第三调门（补汽阀）主调门排汽口-40-200204060859095100105负荷率%热耗差值kJ/kWh补汽阀5%节流滑压0%2%节流按IEC容量匹配设计，补汽阀与全滑压及滑压节流热耗对比补汽调节阀技术特点•在原主汽门后、调门前引出一个管道，接入一个补汽阀，该补汽阀的结构与主调门相同，位于高压缸下部。•补汽阀的存在使滑压运行机组在额定流量下，进汽压力达到额定值，避免了全周进汽滑压运行模式没有用足蒸汽压力的能力。•机组在实际运行时，不必通过主调门的节流就具备调频功能，可以避免节流损失，而且调频反应速度快，同时可以减少锅炉的压力波动。•等焓节流,减低温度还可起到冷却高压汽缸作用。补汽阀接口主蒸汽进口蒸汽进口蒸汽出口补汽阀阀体3、中压缸部分中压缸双分流双层缸结构特点•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，中部两侧切向进汽，排汽口位于汽缸中间顶部位置。•再热门与汽缸通过法兰连接，无导汽管，损失小，阀门直接支撑于基础上，对汽缸附加力小。独特的中压进汽结构•中压双流切向进汽，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。4、低压缸部分低压缸纵剖图•低压缸双层缸双分流结构，汽缸沿水平中分面分为上下半，内外缸均为钢板焊接形式。•低压外缸现场焊接，外缸和凝汽器刚性连接，减少了基础载荷。•内外缸之间及外缸与端部汽封之间采用弹性连接装置进行连接。低压缸布置方式•单联通管，与外缸柔性连接。•低压缸双层缸双分流结构，汽缸沿水平中分面分为上下半，内外缸均为钢板焊接形式。•外缸与轴承座分离，直接与凝汽器刚性连接，不与基础连接。•低压除末级叶片为自由叶片外其他叶片均为自带围带叶片。内缸及支脚示意图•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。二、热力系统1主蒸汽、再热蒸汽系统1主蒸汽、再热蒸汽系统作用：锅炉产生的高温高压蒸汽通过管道输送到汽轮机去做功，连接锅炉和汽轮机的管道和设备组成主蒸汽系统，对于再热机组，还包括再热蒸汽管道和设备。主再热蒸汽系统按照连接方式的不同分为母管制和单元制。现代热力电厂参数高、容量大，相应地设备和管道也大，金属材料要求高，价格高，采用母管制系统投资大，单元制方便实现自动控制，减少人员，提高劳动生产率。所以现代电站大型机组都采用单元制系统。我厂主蒸汽及高、低温再热蒸汽系统采用单元制系统，均采用“双管、单管、双管”的布置方式。主蒸汽管道和热再热蒸汽管道分别从过热器和再热器的出口联箱的两侧引出，然后汇成一根母管，到汽轮机前再分成两根支管分别接入高压缸和中压缸左右侧主汽关断阀和再热关断阀。冷再热蒸汽管道从高压缸的两个排汽口引出，在机头处汇成一根总管，到锅炉前再分成两根支管分别接入再热器入口联箱。既可以减少由于锅炉两侧热偏差和管道布置差异所引起的蒸汽温度和压力的偏差，有利于机组的安全运行，同时还可以简化布置，节省管道投资。1主蒸汽、再热蒸汽系统(续)1主蒸汽、再热蒸汽系统（续）汽轮机的主汽关断阀、再热关断阀及高压缸排汽止回阀均能承受锅炉的水压试验压力。在锅炉至汽轮机主汽关断阀前的主汽管道上不设电动隔离阀。主蒸汽管道上不设流量测量装置，主蒸汽流量通过测量汽机本体压力推算。冷再热蒸汽系统除供给2号高压加热器加热用汽之外，还为轴封系统、辅助蒸汽系统提供汽源。在高压缸排汽的总管上装有逆止阀，以便在事故情况下切断，防止蒸汽返回到汽轮机，引起汽轮机超速。为了协调机炉运行，改善整机启动条件，每台机组设置一套高压和低压两级串联汽轮机旁路系统。高压旁路每台机组安装一套，从汽机入口前主蒸汽联络管接出，经减压、减温后接至再热(冷段)蒸汽管道，高压旁路的减温水取自给水系统。低压旁路每台机组安装二套，从汽机中压缸入口前热再热蒸汽引两根支管分别接出，经减压、减温后接入凝汽器。减温水取自凝结水精处理装置出口的凝结水系统。1主蒸汽、再热蒸汽系统(续)2抽汽系统回热抽汽系统作用：加热进入锅炉的给水（主凝结水），向辅助蒸汽系统、汽动给水泵汽轮机等处提供蒸汽，理论上回热抽汽的级数越多，其循环效率就越高。但回热抽汽的级数受投资和场地的制约，不可能设置很多。我厂机组采用八级非调整抽汽(包括高压缸排汽)。一、二、三级抽汽分别供给3台高压加热器；四级抽汽供汽至除氧器、锅炉给水泵汽轮机和辅助蒸汽系统等；五、六、七、八级抽汽分别供给四台低压加热器用汽。2抽汽系统（续）为防止汽机超速，除了最后两级抽汽管道外，其余的抽汽管上均装设强制关闭自动逆止阀(气动控制)。考虑到机组容量大、参数高，在一、三、五级高中压缸的抽汽管道上各增设了1个逆止阀。四级抽汽管道上由于连接有众多的设备，这些设备或者接有高压汽源(如给水泵汽轮机接有冷再热蒸汽汽源)，或者接有辅助蒸汽汽源(如除氧器等)，用汽点多，用汽量大，在机组启动、低负荷运行、汽轮机突然甩负荷或停机时，其它汽源的蒸汽有可能串入四级抽汽管道，造成汽轮机超速的危险性最大，因此设有双重气动逆止阀。2抽汽系统（续）汽机的各级抽汽，除了最后两级抽汽外，均装设具有快关功能的电动隔离阀作为汽轮机防进水保护的主要手段。隔离阀的位置位于抽汽逆止阀之后在各抽汽管道的顶部和底部分别装有热电偶，作为防进水保护的预报警，便于运行人员预先判断事故的可能性。四级抽汽去除氧器管道上安装一个电动隔离阀和一个逆止阀。除氧器还接有从辅助蒸汽系统来的蒸汽，用作启动加热和低负荷稳压及防止前置泵汽蚀的压力跟踪。2抽汽系统（续）给水泵汽轮机的正常工作汽源从四级抽汽管道上引出，装设有流量测量喷嘴、电动隔离阀和逆止阀。逆止阀是为了防止高压汽源切换时，高压蒸汽串入抽汽系统。当给水泵汽轮机在低负荷运行使用高压汽源时，该管道亦将处于热备用状态。汽机最后两级抽汽，因加热器位于凝汽器喉部，不装设阀门，七级抽汽管和八级抽汽管均布置在凝汽器内部。2抽汽系统（续）3给水系统给水系统的作用：是将除氧器水箱中的凝结水通过给水泵提高压力，经过高压加热器进一步加热后达到锅炉给水的要求，输送到锅炉省煤器入口，作为锅炉的给水。此外，给水系统还向锅炉过热器的一、二级减温器、再热器的减温器以及汽机高压旁路装置的减温器提供高压减温水，用于调节上述设备的出口蒸汽温度。给水系统运行的稳定与否直接关系到除氧器水位、减温水调节性能的好坏及机组的安全运行。3给水系统我厂设置两台50%容量的汽动给水泵和1台30%容量的电动启动给水泵。每台汽动给水泵配置1台不同轴的电动给水前置泵。电动给水泵采用定速给水泵，配有1台与主泵用同一电机拖动的前置泵。系统设三台全容量、单列、卧式、双流程高压加热器。由于目前高压加热器的可靠性明显提高，因此每列三台高加给水采用电动关断大旁路系统。当任一台高加故障时，三台高加同时从系统中退出，给水能快速切换通过给水旁路供省煤器，这时机组仍能带额定负荷。这样既简化系统，又可以减少昂贵的高压阀门，节省投资。3给水系统（续）给水泵出口设有最小流量再循环