300MW雙抽汽輪機(jī)設(shè)計(jì)

畢春媚

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150046）

300MW雙抽汽輪機(jī)設(shè)計(jì)

畢春媚

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150046）

介紹了300MW雙抽汽輪機(jī)的系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，該方案吸收國內(nèi)外超臨界機(jī)組的特點(diǎn)。在滿足熱效率的前提下，通過優(yōu)化和改進(jìn)，同時(shí)滿足了工業(yè)抽汽和采暖抽汽兩種工況。

雙抽汽輪機(jī)

1 引言

300MW雙抽汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)方案，吸收國內(nèi)外超臨界機(jī)組的特點(diǎn)。在滿足熱效率的前提下，通過優(yōu)化和改進(jìn)，同時(shí)滿足了工業(yè)抽汽和采暖抽汽兩種工況。

2 總體設(shè)計(jì)方案

2.1 設(shè)計(jì)原則

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在中壓排汽區(qū)域設(shè)2-φ1020×20的抽汽管道，在連通管上增加一道碟閥，用于調(diào)整采暖抽汽量，在13級(jí)后設(shè)1-φ920×20的抽汽管道，在汽缸下半左側(cè)（調(diào)端向電端看）掛油動(dòng)機(jī)、14級(jí)隔板采用轉(zhuǎn)動(dòng)隔板，用于調(diào)整工業(yè)用抽汽量。

通流設(shè)計(jì)采用全三維技術(shù)，機(jī)組效率要達(dá)到當(dāng)代國際先進(jìn)水平。

2.2 機(jī)組優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

（a）機(jī)組采用高中壓合缸方式，高、中壓缸的推力自平衡。

（b）中壓進(jìn)汽部分采用中壓隔熱罩降低汽缸壁溫。

（c）高中壓間汽封體采用2段結(jié)構(gòu)，第一段蒸汽漏向高中壓外缸與高壓內(nèi)缸夾層中，在啟機(jī)的時(shí)候起到夾層加熱作用，第二段蒸汽漏向中壓第一個(gè)隔板后，起到冷卻轉(zhuǎn)子的作用。

3 機(jī)組主要技術(shù)數(shù)據(jù)

汽輪機(jī)型式：超臨界、一次中間再熱、雙抽可調(diào)整凝汽式機(jī)組；主蒸汽流量：1018.26t/h，最大進(jìn)汽量：1160t/h；純凝工況額定功率：350MW；主汽門進(jìn)口蒸汽壓力：24.2MPa；主汽門進(jìn)口蒸汽溫度：566℃；再熱蒸汽進(jìn)口蒸汽溫度：566℃；額定工業(yè)抽汽壓力：0.981MPa（可調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍：0.8～1.3MPa）；額定工業(yè)抽汽溫度：353.8℃；額定工業(yè)抽汽量：60t/h；最大工業(yè)抽汽量：300t/h；采暖抽汽壓力：0.39MPa（可調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍：0.245～0.5MPa）；采暖抽汽溫度：245.1℃；額定采暖抽汽量：500t/h（工業(yè)抽汽量為60t/h）；最大采暖抽汽量：560t/h（工業(yè)抽汽量為 0）；額定背壓：4.9kPa；額定轉(zhuǎn)速：3000r/min；考核工況熱耗：7865.2kJ/kW·h。

4 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

新蒸汽從下部進(jìn)入置于該機(jī)兩側(cè)兩個(gè)固定支承的高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥，由每側(cè)各兩個(gè)調(diào)節(jié)閥流出，經(jīng)過4根高壓導(dǎo)汽管進(jìn)入高壓缸，進(jìn)入高壓缸的蒸汽通過一個(gè)沖動(dòng)式調(diào)節(jié)級(jí)和7個(gè)沖動(dòng)式高壓級(jí)后，由外缸下部兩側(cè)排出進(jìn)入再熱器。再熱后的蒸汽從機(jī)組兩側(cè)的兩個(gè)再熱主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥，由每側(cè)各兩個(gè)中壓調(diào)節(jié)閥流出，經(jīng)過兩根中壓導(dǎo)汽管由中部下半缸進(jìn)入中壓缸，進(jìn)入中壓缸的蒸汽經(jīng)過7級(jí)沖動(dòng)式中壓級(jí)后，從中壓缸上部經(jīng)過1根φ1219聯(lián)通管進(jìn)入低壓缸。低壓缸為雙分流結(jié)構(gòu)，經(jīng)過正反向各6級(jí)反動(dòng)級(jí)后，從兩個(gè)排汽口向下排入一個(gè)凝汽器，在采暖抽汽工況下，連通管上的蝶閥的開度，可根據(jù)采暖參數(shù)的要求逐漸關(guān)小，使中排區(qū)域的壓力逐漸升高，然后蒸汽從中壓缸下部2-φ1020×20的抽汽口抽走，另一小部分蒸汽進(jìn)入低壓缸，排入冷凝器；在工業(yè)抽汽工況下，通過汽缸上外掛的油動(dòng)機(jī)調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)隔板開度，可根據(jù)抽汽參數(shù)的要求，逐漸關(guān)小，使13級(jí)后的壓力逐漸升高，然后蒸汽從中壓缸下部1-φ920×20的抽汽口抽走，另一小部分蒸汽進(jìn)入中排、低壓缸，排入冷凝器。

高中壓轉(zhuǎn)子是高中壓部分合在一起的1根30Cr1Mo1V耐熱合金鋼整鍛結(jié)構(gòu)。推力軸承位于前軸承箱處，與推力盤形成軸系的膨脹死點(diǎn)。高壓動(dòng)葉片葉根為菌型葉根，有效地降低了葉根處的應(yīng)力。高壓動(dòng)葉片中間體上打蒸汽平衡孔，降低葉輪前后壓差，調(diào)節(jié)機(jī)組軸向推力。調(diào)節(jié)級(jí)反向布置，高壓葉片反向布置，中壓葉片正向布置，設(shè)計(jì)有2段壓力平衡管，一段在高中壓間汽封體上，連通高壓排汽；一段在高壓后汽封體上，連通中壓排汽。保證機(jī)組在額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)保持不大的正推力，在甩負(fù)荷狀態(tài)下也可保證推力不超過35t，在推力軸承許用范圍內(nèi)。高中壓間汽封體采用2段結(jié)構(gòu)，第一段蒸汽漏向高中壓外缸與高壓內(nèi)缸夾層中，在啟機(jī)的時(shí)候起到夾層加熱作用，第二段蒸汽漏向中壓第一個(gè)隔板后，起到冷卻轉(zhuǎn)子的作用。

由于工業(yè)抽汽需要調(diào)整，采用沖動(dòng)式設(shè)計(jì)更加合理。通過熱力計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)隔板在中壓第6級(jí)。轉(zhuǎn)動(dòng)隔板設(shè)計(jì)采用單圈平衡室設(shè)計(jì)，以平衡轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)前后的推力，考慮到安全系數(shù)，要求油動(dòng)機(jī)出力為開啟方向14t，關(guān)閉方向16t。

5 機(jī)組設(shè)計(jì)

5.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）高中壓部分汽封系統(tǒng)

高壓后汽封為三段抽汽，中壓后汽封為二段抽汽。高中壓間汽封體采用2段結(jié)構(gòu)，第一段蒸汽漏向高中壓外缸與高壓內(nèi)缸夾層中，第二段蒸汽漏向中壓第一個(gè)隔板后，起到冷卻轉(zhuǎn)子的作用，中壓第1級(jí)隔板與高中壓間汽封體通過零間隙汽封圈相連，防止中壓進(jìn)汽的高溫蒸汽與轉(zhuǎn)子直接接觸。此處結(jié)構(gòu)同我廠常規(guī)沖動(dòng)式機(jī)組結(jié)構(gòu)。

（2）高中壓部分軸向推力系統(tǒng)

推力軸承放在高中壓缸調(diào)端，前軸承箱內(nèi)。

高中壓間汽封體做成2個(gè)臺(tái)階，高壓側(cè)為直徑755mm（迷宮式汽封體最小處，其余均同），中壓側(cè)為820mm。第一段蒸汽通過平衡管與高排相連；高壓后汽封體第一段蒸汽通過平衡管與中排相連，保證機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)保持不大的正推力，最大為8t，在甩負(fù)荷狀態(tài)下也可保證機(jī)組推力不超過35t，在推力軸承許用范圍內(nèi)。

平衡孔部分，高壓部分在高壓動(dòng)葉片中間體上開平衡孔，中壓部分在葉輪上開平衡孔。

（3）軸承支撐系統(tǒng)，高中壓部分為雙支點(diǎn)結(jié)構(gòu)，軸承跨距6090mm，一階臨界轉(zhuǎn)速2026r/min。

（4）滑銷系統(tǒng)，高中壓部分滑銷結(jié)構(gòu)采用定中心梁結(jié)構(gòu)。

5.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）高壓部分采用一個(gè)高壓內(nèi)缸，然后在高壓內(nèi)缸上打孔，通過抽汽插管向高加供汽，中壓部分，采用3個(gè)隔板套將中壓缸分成4個(gè)腔室：1段中壓進(jìn)汽，3段抽汽。

（2）采用中壓隔熱罩結(jié)構(gòu)，在中壓進(jìn)汽側(cè)安裝1個(gè)中壓隔熱罩，隔開高壓外缸與再熱蒸汽，高壓內(nèi)缸上開小漏氣孔通到中壓隔熱罩與高中壓夾層中，冷卻高壓外缸溫度。

（3）進(jìn)汽插管采用疊片式結(jié)構(gòu)如圖1。

（4）動(dòng)葉采用菌型葉根型線，應(yīng)力比倒T型葉根型線小。隔板采用中分面螺栓把合，添加密封鍵結(jié)構(gòu)來減少漏汽。

（5）轉(zhuǎn)動(dòng)隔板如圖，采用在實(shí)際運(yùn)行中表象良好的軸向彈性汽封體結(jié)構(gòu)。根據(jù)其他電廠轉(zhuǎn)動(dòng)隔板運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，將轉(zhuǎn)動(dòng)隔板轉(zhuǎn)環(huán)板體加厚，材料由鑄件換成鍛件，加工工藝由分體焊接改為整體加工。轉(zhuǎn)動(dòng)隔板轉(zhuǎn)環(huán)板體與隔板體接觸處間隙加大。采用新式DAVE合金來適應(yīng)高壓力高溫度。在DAVE合金與隔板板體安裝面添加墊片，有效解決DAVE合金耐磨，裝配時(shí)加工余量去不掉，安裝后接觸面比設(shè)計(jì)值高2～3mm，平整度不高的問題。

（6）汽缸中排為1根φ1219的大抽汽口，采暖抽汽為2根φ1056的抽汽口，工業(yè)抽汽為1根φ910的抽汽口，這4個(gè)抽汽口均在中排附近，對(duì)汽缸強(qiáng)度影響很大，所以設(shè)計(jì)汽缸時(shí)，在φ1056、φ910抽汽口中均布置了50厚的十字交叉加強(qiáng)筋，在2根φ1056的抽汽口中間，氣缸內(nèi)部還有一50mm厚的立筋，在上下半缸按30°分布共焊有12根φ76的撐桿，法蘭處焊有4根φ48的撐桿，用來加強(qiáng)汽缸中排處的強(qiáng)度和剛度。

（7）內(nèi)部支撐滑動(dòng)結(jié)構(gòu)：高中壓部分為沖動(dòng)式，采用沖動(dòng)式機(jī)組常用的中分面搭子，底部平鍵結(jié)構(gòu)。

圖1

6 結(jié)論

通過以上設(shè)計(jì)，此機(jī)組經(jīng)濟(jì)性能夠滿足用戶工業(yè)抽汽和采暖抽汽兩種工況的要求，同時(shí)機(jī)組具有很高的安全性及可靠性。

（編輯 黃 荻）

TK262

A

1002-2333（2013）08-0240-02

畢春媚（1981-），女，工程師，從事機(jī)械設(shè)計(jì)工作。

2013-03-12