一種新型80MW亞臨界汽輪機(jī)

孔繁錦

摘 要：針對(duì)新的市場(chǎng)形勢(shì)，開(kāi)發(fā)出一種滿足鋼廠需求的高參數(shù)小功率汽輪機(jī)。本文先對(duì)汽輪機(jī)的本體結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，后來(lái)又摘取汽輪機(jī)研發(fā)過(guò)程中的相關(guān)計(jì)算過(guò)程和結(jié)果進(jìn)而對(duì)整個(gè)新型汽輪機(jī)進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；本體結(jié)構(gòu)；軸系；馬赫數(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.035

0 引言

大量運(yùn)行的100MW等級(jí)汽輪機(jī)技術(shù)成型早，蒸汽參數(shù)低，不能滿足鋼廠對(duì)高參數(shù)汽輪機(jī)的使用要求，無(wú)法提高整機(jī)的熱循環(huán)效率。另外結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有待優(yōu)化，通流和汽道壓損大、缸效率低，總體性能差。另外材料選取過(guò)于保守，汽輪機(jī)成本較高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力較差。由于以上原因開(kāi)發(fā)此新型80MW亞臨界汽輪機(jī)。

1 概述

本產(chǎn)品為哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司研制的亞臨界，一次中間再熱，單軸，兩缸，單排汽，濕冷凝汽式汽輪機(jī)。本機(jī)組采用反動(dòng)式通流結(jié)構(gòu)、低壓損型閥門(mén)、蝸殼式高、中壓進(jìn)汽結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)而成。在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用最優(yōu)化設(shè)計(jì)，并將具有豐富運(yùn)行業(yè)績(jī)、在多臺(tái)具有相近蒸汽參數(shù)和相近功率的機(jī)組上得到驗(yàn)證的汽缸和閥門(mén)模塊進(jìn)行組合，同時(shí)采用適合高溫蒸汽參數(shù)、已有使用業(yè)績(jī)的新型高溫材料。該機(jī)組具有優(yōu)良的熱力性能和通流效率，較高的產(chǎn)品可靠性，機(jī)組啟停靈活、運(yùn)行安全可靠、檢修維護(hù)簡(jiǎn)便。

2 本體結(jié)構(gòu)

汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu)為兩缸設(shè)計(jì)，一個(gè)單獨(dú)整體運(yùn)輸?shù)母邏焊啄K，為內(nèi)、外雙層缸形式；中壓缸與低壓缸為合缸結(jié)構(gòu)，分為三部分，中壓缸前部，后部及排汽缸，汽缸結(jié)合面采用垂直法蘭連接，中壓缸高溫部分為雙層缸結(jié)構(gòu)。高壓通流為反向流動(dòng)布置，無(wú)調(diào)節(jié)級(jí)，中壓部分通流為繞流布置。這樣設(shè)置的通流形式既能提高各缸的效率，又能有效縮短機(jī)組軸向尺寸、控制末級(jí)葉片長(zhǎng)度和減小轉(zhuǎn)子軸向推力。

本機(jī)組軸系由兩根汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與一根發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子構(gòu)成，其中汽輪機(jī)中低壓轉(zhuǎn)子，為保證高溫環(huán)境及低溫環(huán)境轉(zhuǎn)子材料均具有良好的強(qiáng)度及韌性，將轉(zhuǎn)子分為高溫區(qū)與低溫區(qū)兩段，采用不同材料充分利用材料性能。

汽輪機(jī)共設(shè)有3個(gè)支持軸承和1個(gè)推力軸承，均為可傾瓦軸承。推力軸承位于中軸承箱，轉(zhuǎn)子以推力盤(pán)為相對(duì)死點(diǎn)向兩側(cè)膨脹。絕對(duì)死點(diǎn)設(shè)計(jì)在低壓缸排汽中心線，為整個(gè)機(jī)組的膨脹死點(diǎn)，前軸承箱設(shè)計(jì)為單獨(dú)死點(diǎn)，前軸承箱處汽缸貓爪設(shè)計(jì)為滑動(dòng)，立鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有足夠的安裝間隙，能夠吸收機(jī)組的整體膨脹。絕對(duì)膨脹指示器裝在前軸承箱兩側(cè)。汽輪機(jī)總長(zhǎng)約14m，機(jī)組中心線距運(yùn)行平臺(tái)為1067mm。

本機(jī)組設(shè)有一臺(tái)高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥和一臺(tái)中壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥，均布置在汽輪機(jī)右側(cè)（從機(jī)頭向機(jī)尾看），均與汽缸直接連接，取消主汽管，降低管道損失，提高機(jī)組效率。

新蒸汽通過(guò)單獨(dú)布置的高壓主汽調(diào)節(jié)閥進(jìn)入高壓部分，蒸汽通過(guò)高壓調(diào)節(jié)閥的閥座進(jìn)入高壓內(nèi)缸切向進(jìn)汽蝸殼，進(jìn)入高壓部分的蒸汽經(jīng)過(guò)反動(dòng)式壓力級(jí)作功后，由高壓外缸下部排汽口排出進(jìn)入再熱器。再熱后的蒸汽通過(guò)一個(gè)單獨(dú)布置的再熱主汽調(diào)節(jié)閥進(jìn)入中壓部分，蒸汽通過(guò)中壓進(jìn)汽短管進(jìn)入中壓內(nèi)缸切向進(jìn)汽蝸殼，先經(jīng)過(guò)9級(jí)反向布置的壓力級(jí)作功后繞流至第10級(jí)前，再經(jīng)過(guò)11級(jí)壓力級(jí)作功后，最后直接經(jīng)過(guò)排汽缸排入凝汽器。

3 相關(guān)核算

3.1 軸系穩(wěn)定性---臨界轉(zhuǎn)速

結(jié)論：機(jī)組各階臨界轉(zhuǎn)速均避開(kāi)工作轉(zhuǎn)速±15%，機(jī)組軸系臨界轉(zhuǎn)速滿足要求。

3.2 軸系穩(wěn)定性---扭振頻率

結(jié)論：機(jī)組扭振頻率均避開(kāi)45Hz～55Hz和93Hz～108Hz，扭振頻率合格。

3.3 葉片氣動(dòng)計(jì)算

4 結(jié)論

本機(jī)組采用反動(dòng)式通流結(jié)構(gòu)、低壓損型閥門(mén)、蝸殼式高、中壓進(jìn)汽結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)而成。在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用最優(yōu)化設(shè)計(jì)，并將具有豐富運(yùn)行業(yè)績(jī)、在多臺(tái)具有相近蒸汽參數(shù)和相近功率的機(jī)組上得到驗(yàn)證的汽缸和閥門(mén)模塊進(jìn)行組合，同時(shí)采用適合高溫蒸汽參數(shù)、已有使用業(yè)績(jī)的新型高溫材料。該機(jī)組具有優(yōu)良的熱力性能和通流效率，較高的產(chǎn)品可靠性，機(jī)組啟停靈活、運(yùn)行安全可靠、檢修維護(hù)簡(jiǎn)便。