第38卷 第3期
2009年9月
热力透平THERMAL TURBINE
Vol.38No.3S ept.2009
HE 型联合循环汽轮机结构特点分析
陈 倪,董 真,沈 坚
(上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂,上海200240)
摘 要:通过对引进西门子HE 型联合循环汽轮机的总体布置和结构特点的描述,分析了该汽轮机的独特性和先进性所在,为今后同类型汽轮机的自主设计起到引导和借鉴作用。关键词:H E 汽轮机;联合循环;结构特点;先进性
中图分类号:T K 263 文献标识码:A 文章编号:1672-5549(2009)03-0153-03
Structure Characteristics of HE Combined Cycle Steam Turbines
CH E N N i,DON G Zhen,SH EN J ian
(Shanghai Electric Power Generati on Equipm ent Co.,Ltd.Shanghai Turbine Plant,Shanghai 200240,China)
Abstract: T his paper pr esents the particular cha racteristics of Siemens H E combined cycle steam tur bines,
and analyzes its uniqueness and adv antag e,w hich can g ive a r efer ence to t he design of similar steam tur bines.Key words: H E steam turbine;combined cycle;structure characterist ic;advantage
收稿日期:2008-05-16
作者简介:陈倪(1965-),1985年毕业于上海机械学院动力系,现任上汽轮机厂设计研究所设计二室主任,多年来一直从事汽轮机结构
设计开发。
0 前言
上海电气在我国第二捆燃机项目中向西门子引进了配F 级燃机的H E 型联合循环汽轮机的技术,并陆续生产了9台,已在4个电厂全部投入运行。该汽轮机在结构合理性、运行灵活性、高效节能方面都是非常出色的,在同类型机组中居世界先进水平。其结构设计从总体到局部都经过了缜密的构思,先进、独特而又合理,这些先进的设计方法可供借鉴以提高自身设计水平。本文从总体布置和结构特点这两大方面对该型号汽轮机最主要的特点进行描述和分析。
1 总体布置
1.1 单层同轴布置
该型号汽轮机为双缸、三压再热型。与西门子其它同类产品一样,该汽轮机采用了模块化的设计,即采用了H 和E 两个模块(亦称H 缸和E 缸)。除了这两个模块之外,该机组还配置了一个
自同步离合器。使得整套联合循环机组自前到后
由燃气轮机、发电机、自同步离合器、汽轮机H 缸、汽轮机E 缸几大部分构成同轴布置,如图1所示。这也正是西门子H E 型联合循环机组总体布置的一大特点。
图1 燃气轮机、发电机、汽轮机布置示意图
由于汽轮机部分为双缸结构,汽轮机转子由高压和中低压2根转子组成,两者之间刚性连接,采用三支点支承方式。考虑了自同步离合器的支承后,汽轮机部分共有4个轴承,分别装在落地式的前轴承座、中轴承座和座缸式的后轴承座内。其中,中轴承为袋式轴承,集径向轴承和推力轴承为一体,为机组相对死点;汽轮机的绝对死点也设在中轴承座处。
H E 型联合循环汽轮机结构特点分析
该机组总体布置的另一大特点是单层布置,这得益于汽轮机E 缸独特的轴向排汽方式。因此,凝汽器布置在E 缸的后端,而汽轮机的出轴则设于高压缸的前端,这一点也是与常规汽轮机明显不同的。
同轴、单层布置使电厂整个工程的造价大大降低,带来了极大的经济和社会效率。
1.2 自同步离合器
由图1可以看出,发电机位于燃气轮机和汽轮机之间。发电机转子与燃机转子直接刚性连接,而与汽轮机转子则是通过自同步离合器连接在一起的。其目的是在燃气轮机和汽轮机同轴布置的情况下,使燃气轮机的启动和运行不受汽轮机的制约,也就是汽轮机在必要时可以连接或断开燃机发电机组,以实现联合循环或燃机单循环。该离合器是英国SSS Gear Ltd.公司的专利产品,又称SSS 离合器(其典型结构见图2)。它是一种中继式、低速保护型离合器,中继式离合可以保证啮合、脱开的可靠性,低速保护可保证离合器的输入端(汽轮机端)在低于某个转速时离合器不产生啮合动作,不妨碍汽轮机转子正常的低速运转,如
停机状态下的盘车。
图2 SSS 离合器结构原理图
SSS 离合器还具有吸收汽轮机、发电机转子膨胀的功能。汽轮机、发电机转子各有自己的死点,并向离合器方向膨胀而产生差胀,SSS 离合器在结构上保证了可以吸收这个差胀。
虽然SSS 离合器的采用使轴系稍显复杂,但它带来的好处也是明显的。它使燃气轮机的启动和运行不受汽轮机的制约,可实现燃机单循环运行;汽轮机启动后可通过SSS 离合器连上发电机,输出功率;在SSS 离合器脱开状态下,汽轮机还可独自进行维护。因此,SSS 离合器的采用,大大增加了联合循环机组运行的灵活性,缩短了联
合循环的启动时间,降低了运行成本。SSS 离合
器的采用是整个联合循环装置的一大亮点,并已逐渐成为许多联合循环设备供应商和电厂用户的首选。
1.3 配汽机构)))无导汽管布置
该H E 型汽轮机配备了三组阀门:主汽阀组、再热阀组和补汽阀组。它们有着共同的特点,都是直接固定在汽缸上,其间无导汽管连接。其中主汽阀组为焊接式,其它为法兰连接式;下方都用支架支撑自身重量,以利于汽缸热胀。
图3所示为再热阀组与汽缸直接连接的结构型式。
图3 E 缸三维模型图
由于阀门与汽缸直接连接,无导汽管,所以它具有蒸汽压损极小、效率高的特点;加之采用了中低压合缸模块,没有中低压联通管,因而实现了本体无导汽管布置,使整个机组结构更加简洁和高效。
1.4 固定式前轴承座)))独特的滑销结构前轴承座内仅装有SSS 离合器轴承、前轴承和SSS 离合器,不仅落地,而且前轴承座是固定于基础上的。H 缸的后猫爪支承在中轴承座上
并作轴向定位,前猫爪支承在前轴承座上,H 缸的热胀使前猫爪在前轴承座上产生滑动。由于前轴承座不参与热胀滑动,使得前轴承座包括轴承与支承在轴承上的转子重量均不产生磨擦阻力,仅H 缸静子部分的约一半重量在滑动面上产生磨擦阻力,使磨擦阻力降至最小,极大地有利于H 缸的热胀。
2 结构特点
2.1 H 缸)))圆筒型设计
H 缸采用的是西门子独特的圆筒型设计,圆筒型汽缸的优点已经为业界所认识,它可以减小
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运行中产生的应力,加快启动速度,提高设备寿命,这些对联合循环汽轮机来说尤为重要。图4所示为H
缸的结构示意图。
图4 H 缸纵剖面示意图
该H 缸采用内外双层缸设计,除外缸采用了圆筒型的特色设计外,还有以下几个特点:
(1)高压进汽为切向进汽
如图5所示,主蒸汽由外缸进汽口,经内外缸夹层后,切向进入内缸作功。切向进汽明显减小了蒸汽压损,提高了效率。
E
缸的再热进汽也同样采用了切向进汽。
图5 高压切向进汽
(2)内缸低应力设计
内缸为中分面型,可以看到,整个内缸都被高温高压蒸汽包围,使中分面螺栓以及缸体自身不受到高压蒸汽张力,虽然级份越往后内外温差越大,但壁厚也越薄,温度应力的分布偏均匀。而内缸轴向定位外圆所受到的轴向力,通过结构的巧妙设计互相抵消而达到最小。端部的端盖因其工作在压力较低的汽封区域,使固定端盖的螺栓受力很小。
2.2 E 缸)))轴向排汽
E 缸模块采用的是中、低压合缸的结构型式。中压部分采用内外双层缸结构,低压部分则采用持环型式。流道设计成中压逆流、低压顺流的反
流形式,以减小转子轴向推力。转子采用焊接转
子,以解决中压段的FAT T 和低压段的机械强度问题。
E 缸最大的特点在于轴向排汽,其优点如1.1所述。除此之外,E 缸还有另外几处独到的设计:
图6 E 缸纵剖面示意图
(1)外缸采用铸铁材料
虽然中压部分的进汽为经过再热的高温蒸汽,但外缸仍采用铸铁材料,这得益于两点,一是进汽部分的合理设计,二是以中压的内外缸夹层作为中压排汽通向低压部分的通道,使外缸的工作温度降低。
外缸采用铸铁材料可大大降低机组成本,同时使整个汽缸的刚度得到提高。
(2)空心静叶
汽轮机的末级静叶采用由模锻成型钢板拼焊而成的空心结构,其空心的腔室经特别设计的通
道与凝汽器相连,在静叶顶部一定高度表面上加工有若干小孔。这种独特设计在节约材料和成本的同时,还起到了高效的除湿作用。利用这些小孔和凝汽器真空,将静叶表面的水分吸出并排入凝汽器,比起传统的除湿手段,这种小孔除湿的方法在除湿效能上要强许多。
(3)液压驱动的回转设备
该机组回转设备位于转子排汽末端,由液压马达驱动,液压马达与转子之间采用超越离合器连接。液压马达在正常盘车时采用高压顶轴油驱动,其它时间采用轴承润滑油驱动。这种设计的优点是:1)由于与转子同轴,采用超越离合器自动啮合和脱离,不存在常规回转设备中需齿轮啮合脱开的过程,动作可靠;2)采用顶轴油驱动,只要顶轴油压建立,就驱动液压马达进行盘车,不需另
(下转第201页)
程持续的时间更短、
受到的扰动更小。
5 结论
通过仿真结果可以看出,串级负荷控制系统仿真模型在控制参数优化整定后,不仅可以实现真实系统的控制功能,而且控制性能有较大提高。另外,本文所采用的图形化建模方法,可以对真实系统快速建模,开展仿真研究,降
低新算法应用的风险性,避免控制参数调整的
盲目性,对真实控制系统优化运行起到预测和指导作用。
参考文献:
[1]金以慧.过程控制[M ].北京:清华大学出版社,2000.[2]高伟等.300M W 汽轮发电机组负荷控制模型与仿真研究
[J].汽轮机技术,1994(7).
(上接第155页)
设TSI 元件测零转速来启动盘车,系统简单而合理;3)汽轮机升速越过液压马达转速时,超越离合器使转子自动与液压马达脱离;4)采用DENISON CA LZONI 的MR 型径向活塞式液压马达(如图7所示),具有高机械效率、低油耗、大输出扭矩、高
可靠性等特点。
图7 液压马达
3 小结
H E 型汽轮机的设计无疑是先进的,其单层同轴布置、SSS 离合器、高效的配汽机构、固定式前轴承座、圆筒型高压缸、中低压合缸、中空静叶、液压回转设备,以及其它细节(如不设同轴主油泵、采用电超速等)构成了整个H E 汽轮机的灵魂。不仅如此,它的叶片、辅助系统、控制系统等都有其独特和先进的设计,使整个机组的优良性能在电厂得以充分体现。事实上,西门子仍在对该产品进行优化改进,如改E 缸的反流为顺流等。随着对清洁能源需求的不断增加,H E 型汽轮机将会有更好的市场前景。
参考文献:
[1]何劲,董真,陈倪.西门子H E 型联合循环汽轮机的技术特点
[J ].上海电力,2006(1):9-12.
锅炉和汽轮机的分类及特点 锅炉篇 一、锅炉的分类 1、按用途分类： ①电站锅炉：用于发电，大多为大容量、高参数锅炉，出口工质为过热蒸汽。 ②工业锅炉：用于工业生产和采暖，大多数为低压、低温、小容量锅炉，出口工质为蒸汽的称为蒸汽锅炉，出口工质为热水的称为热水锅炉。 ③船用锅炉。 ④机车锅炉。 ⑤注汽锅炉：用于油田对稠油的注汽热采，出口工质一般为高压湿蒸汽。 2、按结构分类： ①火管锅炉：烟气在火管内流过，一般为小容量、低参数锅炉，热效率低，但结构简单，水质要求低，运行维修方便。 ②水管锅炉：汽水在管内流过，可以制成小容量，低参数锅炉，也可以制成大容量、高参数锅炉。电站锅炉一般均为水管锅炉，热效率高，但对水质和运行水平的要求也较高。 3、按循环方式分类： ①自然循环锅筒锅炉 ②多次强制循环锅筒锅炉 ③低倍率循环锅炉 ④直流锅炉 ⑤复合循环锅炉 4、按锅炉额定工作压力分类： ①低压锅炉：≤3.8MPa ②中压锅炉：3.8MPa≤P＜5.4MPa。 ③次高压锅炉：5.4MPa≤P＜9.8MPa； ④高压锅炉：9.8MPa≤P＜13.7MPa；
⑤超高压锅炉：13.7MPa≤P＜16.7MPa； ⑥亚临界压力锅炉：16.7MPa≤P＜22.1MPa； ⑦超临界压力锅炉：22.1MPa≤P＜27.0MPa； ⑧超超临界锅炉: P≥27.0MPa或额定出口温度≥590℃的锅炉。 5、按所用燃料或能源分类： ①固体燃料锅炉：燃用煤等固体燃料； ②液体燃料锅炉：燃用重油等液体燃料； ③气体燃料锅炉：燃用天然气等气体燃料； 6、按燃烧方式分类： ①火床燃烧锅炉： 主要用于工业锅炉，包括固定炉排炉、往复炉排炉等。 ②火室燃烧锅炉： 主要用于电站锅炉，燃用液体燃料、气体燃料和煤粉的锅炉均为火室燃烧锅炉。 ③流化床锅炉(沸腾炉）： 送入炉排空气流速较高，使大颗粒燃煤在炉排上面的沸腾床中翻腾燃烧，小颗粒燃煤随空气上升并燃烧。 ④旋风燃烧炉： 旋风燃烧是按照强旋涡的原理组织炉内旋风火焰燃烧的一种方式。 除了以上的分类方法外，锅炉还有几种不常用的分类方法，这里就不一一介绍，下文主要以按燃烧方式分类为主，对四类锅炉的性质特点进行比较。 二、几种常用锅炉的性质及特性分析 1、火床燃烧锅炉 火床燃烧是指燃料主要在火床（又称炉排）上完成燃烧全过程的一种燃烧方式。 添加在正在燃烧的火床上的新鲜燃料受到炉膛高温及已燃高温煤层的加热而点燃。燃烧所需要的空气从火床下部的风是通过炉排上的通风孔穿入煤层供给燃烧用。火床燃烧只能燃用固体燃料。基本用于工业生产和采暖，大多为低参数、小容量锅炉。
联合循环汽轮机的热力设计探讨 发表时间：2018-01-28T21:43:09.497Z 来源：《基层建设》2017年第32期作者：徐承浩1 鉴小宝2 [导读] 摘要：本文对综合气化联合循环（IGCC）系统优化研究的集体设计进行了研究：归纳IGCC系统的主要热特性、两级、组合周期和IGCC系统，提出了大型交叉迭代设计优化的新思路；采用模块化建模方法建立系统设计优化模型。 1.青岛特温暖多能生态科技有限公司山东 266000; 2.山东金诺建设项目管理有限公司山东 266000 摘要：本文对综合气化联合循环（IGCC）系统优化研究的集体设计进行了研究：归纳IGCC系统的主要热特性、两级、组合周期和IGCC系统，提出了大型交叉迭代设计优化的新思路；采用模块化建模方法建立系统设计优化模型。介绍了联合循环汽轮机的热设计和设计特点。 关键词：联合循环；汽轮机；热力设计 1前言 燃料和燃气联合循环电厂，在80年代后期发展迅速，因为它可以快速启动，越来越多的熊峰剃须，因此，在联合循环中为汽轮机提出了许多新的要求，主要体现在以下几个方面：（1）由于燃气轮机的启动速度非常快，相应的涡轮可快速启动； （2）为了提高整个循环的效率，需要汽轮机运行； （3）根据燃气轮机、废热锅炉和蒸汽轮机启动时间的不同步，可以配备旁路系统； （4）燃气轮机进口单位或国外技术生产，数字电液控制系统的控制系统，为了使整个电厂控制水平一致，要求涡轮也可以采用数字电液控制系统。 综合煤气化联合循环（IGCC）是一种先进的动力系统，结合高效的联合循环和清洁煤技术，提供了最有前景的洁净煤发电技术。IGCC是一种集热发电、煤化工、环境技术、多学科、多设备组合为一体的复杂能源动力系统，与许多高新技术相结合。很长一段时间，IGCC系统的优化设计研究是围绕提高热性能为主要目标，以提高整体性能的IGCC系统，一方面，继续完善关键设备技术，寻求新的突破，另一方面，每个设备全面优化匹配的规则的深入研究，找到一个系统作为一个整体解决方案。 2热力设计 2.1热力设计主要过程见图1 图1热力设计主要过程 2.2热力设计原则 与传统的汽轮机相比，组合式循环汽轮机有很大的不同。主要特点：（1）无调节水平，节流调整的蒸汽分配方式； （2）汽轮机排汽流量比常规蒸汽流量高出30%。 （3）最后阶段的特殊设计需要特别考虑热应力对结构设计的影响。 （4）采用东旗厂的成熟模式和最先进的现代设计技术，确保运行的可靠性和最先进的经济； （5）结构和辅助系统的设计是为了满足两班换班和快速起动的需要。 2.3热力设计特点 （1）没有热量返回系统。为了尽可能多地使用燃气轮机的废气，增加汽轮机的输出功率，蒸汽轮机在联合循环中一般不购买给水加热器，热水和由废热锅炉承担的氧气，有时是由冷凝器氧。 （2）优化蒸汽参数。在热锅炉的合理传热区域内选择最优的蒸汽循环系统和蒸汽初始参数，使联合循环机组达到最佳的供电效率。 （3）优化流程设计。常规汽轮机流动优化技术可用于联合循环汽轮机。 （4）汽轮机由滑动压操作，调整阶段不再设置，汽轮机的所有级别都使用汽轮机。在这种情况下，滑动压力达到50%的负载情况：一方面，锅炉在可变工况下产生相对较多的蒸汽。另一方面，在变工况下，温度变化引起的热应力减小。 （5）由于无抽汽热水平，对于双压力、三中压汽轮机和注气量，因此，常规热电式汽轮机总发电容量的组合式循环汽轮机排汽量比为30%左右。因此，与常规机组相比，低压水位的流动区域应该增加30%左右。 （6）除了排汽，冷凝器也有各种形式，如轴向蒸汽排气和侧向排气。其中，轴向流阻力小；该单元的对称性很好，所以该单元不能设置两层操作平台，这样可以降低工厂成本。但单缸轴向排气的体积流量是有限的，只能在较小的动力涡轮中使用。 3汽轮机的通流及本体部分设计
汽轮机技术及产品介绍 1.设置于最后一级高加后，利用回热抽汽的过热度来提升最终给水温度，提升经济性的装置是（）。（6.0分） A.除氧器 B.低压加热器 C.省煤器 D.外置式蒸冷器 2.火力发电厂汽轮机的主要任务是：（6.0分） A.将热能转化为电能 B.将热能转化为机械能 C.将电能转化为机械能 D.将机械能转化为电能 3.汽轮机的热力循环过程称之为（）（6.0分） A.卡诺循环 B.朗肯循环 C.布雷登循环 D.联合循环
4.汽轮机的级是由（）组成的。（6.0分） A.隔板+喷嘴 B.汽缸+转子 C.喷嘴+动叶 D.主轴+叶轮 5.主蒸汽参数为1 6.7MPa.a的汽轮机为（）（6.0分） A.高压汽轮机 B.超高压汽轮机 C.亚临界汽轮机 D.超临界汽轮机 1.热电联产汽轮机，调整抽汽可调整抽汽时，采用的手段包括（）（8.0分）） A.直接打孔抽汽 B.回热抽汽 C.旋转隔板 D.座缸阀 E.联通管抽汽
2.下列属于汽轮机和电厂性能指标的是（）（8.0分）） A.汽轮机热耗 B.汽轮机内效率 C.汽轮机热效率 D.供电煤耗 E.发电煤耗 3.下列属于火力电站的设备的是（）（8.0分）） A.锅炉 B.汽轮机 C.发电机 D.核岛 E.凝汽器 4.汽轮机热力循环系统中，系统上的管道损失主要包括（）（8.0分）） A.主汽水管道损失 B.再热压损 C.回热抽汽管道压损 D.汽轮机进汽压损
E.排汽损失 5.下述汽轮机属于按热力特性分类的是（）（8.0分）） A.凝汽式汽轮机 B.抽汽式汽轮机 C.空冷汽轮机 D.多压式汽轮机 E.电站汽轮机 1.火电厂中汽轮机的热力循环过程叫朗肯循环。（6.0分） 2.反动级中，蒸汽在动叶中不仅受到冲动力的作用，仅受到反动力的作用。（6.0分） 3.双轴汽轮机就是两台汽轮机，两台机组间没有任何关系。（6.0分） 4.反动度为0.5的级称为反动级。（6.0分）
国外燃气-蒸汽联合循环汽轮机 郑云之 (上海汽轮机有限公司,上海200240) 摘 要: 结合介绍国外燃气-蒸汽联合循环汽轮机的实绩和发展,综合联合循环汽轮机在蒸汽参数、总体布置、快速启动和两班制运行、结构设计等方面的特点以及典型的应用实例,对联合循环汽轮机的总体及其特色有较全面的分析。 关键词: 燃气-蒸汽联合循环汽轮机; 蒸汽参数; 总体布置; 快速启动; 两班制运行; 结构设计特点; 应用实例 中图分类号: T K26 文献标识码:A Steam Turbines for Gas-Steam Combined-Cycle Power Plant Abroad ZH EN G Yun-z hi (Shanghai Turbine Co.Ltd.,Shanghai200240) Abstract: T his paper makes al-l around analysi s for the features of combine-cycle steam turbine by introduc-ing the ex periences and development of g as-steam turbine combined cycle,integrating the characteristics and typically applied actual ex amples of its steam condition,general layout,fast start-up,daily start and stop and structure design etc. Key words: steam turbine of g as-steam combine cycle; steam condition; general layout; fast startup; daily start and stop; structure design featur es; applied actual examples 1 发展业绩实例 燃气轮机及燃气 蒸汽联合循环的发展十分迅速,仅以Siemens KWU1999年的统计为例,KWU公司的实绩如下: 投入运行的燃气轮机:287台 运行小时总数:850万小时 启动总次数:24万次 至1999年的燃气轮机总数: 360台 (包括订单)4300万千瓦 其中:燃气 蒸汽联合循环机组: >192套、3932万千瓦 联合循环3932万千瓦中燃机和汽机均由KWU制造:2804万千瓦 燃机由KWU制造、汽机由别的厂家生产:1128万千瓦 联合循环3932万千瓦中: 收稿日期:2000-07-18 作者简介:郑云之(1937-),男,上海汽轮机有限公司副总工程师,教授级高级工程师,中国动力工程学会透平专委会委员兼秘书长,先后发表论文40余篇。
第２６卷第４期 ２０１２年７ 月ＰＯＷＥＲ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．４ Ｊｕｌｙ．２０１２ 收稿日期：２０１２－０４－２３ 作者简介：刘向民（１９７７－），男，工程师，主要从事汽轮机及其热力系统性能试验研究。 Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｘｉａｎｇｍｉｎ＠ｓｐｅｒｉ．ｃｏｍ．ｃｎ 联合循环汽轮机热力性能试验方法的研究 刘向民 （上海发电设备成套设计研究院，上海２００２４０） 摘 要：介绍了燃气轮机改联合循环发电的汽轮机热力性能试验，给出了试验方案、计算方法、修正方法和试验不确定度计算方法，分析了试验结果，提出了优化试验方案的建议。通过试验得出：热耗率总不确定度为±０．４２０，发电机功率总不确定度为±０．３５５％，表明了该试验方案能够保证试验结果的准确、有效。 关键词：联合循环；汽轮机；热力性能；试验方法；改造 中图分类号：ＴＫ２６７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－０８６Ｘ（２０１２）０４－０２２６－０４ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｓｔｅａｍ Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆＧａｓ Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｕｎｉｔ Ｅｘｐａｎｄｅｄ ｔｏ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｃｙｃｌｅ ＬＩＵ Ｘｉａｎｇ－ｍｉｎ （Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｐｏｗｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２４０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｔｅｓｔ ｏｆ ａ ｇａｓ ｔｕｒｂｉｎｅ ｕｎｉｔ ｅｘｐａｎｄｅｄ ｔｏ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｃｙｃｌｅ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｅｓｔ ｐｒｏｇｒａｍ，ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｔｅｓｔ ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｒｅ ｇｉｖｅｎ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｐｌａｎ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｉｔ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｏｕｇｈ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ ｏｆ ｈｅａｔ ｒａｔｅ ｉｓ±０．４２０ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ ｏｆ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｕｔｐｕｔ ｉｓ±０．３５５％．Ｉｔ ｉｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｐｒｏｇｒａｍ ｃａｎ ｅｎｓｕｒｅ ａｃｃｕｒａｔｅ ａｎｄ ｖａｌｉｄ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｃｙｃｌｅ；ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅ；ｔｈｅｒｍａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ；ｒｅｔｒｏｆｉｔ 一座以天然气为燃料的燃气轮机电厂装有４台９Ｅ级燃气轮机发电机组，在运行一段时间后，需要改造成联合循环，利用燃气轮机排出的余热发电，以进一步提高发电厂的热经济性，为此进行了扩建工程，安装了４台余热锅炉和２台汽轮机。该扩建工程项目规定了必须对汽轮机的热力性能保证值进行考核。对联合循环中汽轮机的热力性能试验，国内至今尚无专门标准可循，因此在实际工作中以ＧＢ／Ｔ ８１１７．１《大型凝汽式汽轮机高准确度试验》［１］作为参考，综合考虑了试验的准确度、实施难易度和试验成本等因素，研究制定了试验方案。 １ 试验方案 该汽轮机为单压、无再热、直接冷凝式的引进汽轮机，其额定主蒸汽压力为４．２０２ＭＰａ，主蒸汽温度为５０３℃。额定工况下汽轮机热力性能保证值：热耗１１ １０２ｋＪ／（ｋＷ·ｈ），发电机输 出功率１０７ ２９１ｋＷ。额定工况热平衡图见图１ 。 图１ 额定工况的汽轮机热平衡图
工业汽轮机组系统与结构介绍 杭州汽轮机股份有限公司 二00三年
工业汽轮机组系统与结构介绍 一、汽轮机组系统组成说明： 汽轮机组主要由蒸汽疏水系统、润滑油系统、调节系统组成；主要设备有汽轮机、齿轮减速箱（直联除外）、压缩机、油站、凝汽器、射汽抽气器（或射水抽气器）等。 1.1蒸汽疏水系统： 由锅炉（或装置产汽）来的蒸汽经过汽轮机主汽门，由调节汽阀控制流量进入汽轮机通流部分膨胀做功(产生的机械能经齿轮减速箱[直联除外]和联轴器传递给压缩机做功），做功后排出的蒸汽经凝汽器凝结成水，由凝结水泵加压，经低压加热器和除氧器引至锅炉给水泵打回锅炉（或回相应的装置），蒸汽完成一次循环。 由冷却塔（或湖、河、海）经循环水泵来的冷却水进入凝汽器与排汽完成热交换，带走热量，射汽抽气器抽出排汽中的非凝气体维持凝汽器的真空。 1.2润滑油系统： 由油站的主油泵从油箱中抽吸透平油并加压，一部分经滤油器引入调节系统；一部分经冷油器冷却，再经减压后由滤油器进行过滤，然后送至汽轮机、压缩机、齿轮减速箱等各轴承，完成润滑和冷却功能的润滑油经回油管返回油箱，完成一次循环。 油站主、辅油泵互为备用。 事故状态下由直流电机驱动的事故油泵，或者高位油箱提供润滑油以维持机组惰走。 起动前或停机后由电动、液压冲击或手动盘车装置进行机组盘车。
1.3调节系统： 机组一般采用电液调节，因此需压力油维持系统运行。由主油泵（辅助油泵）提供的压力油经危急保安装置、电磁阀和起动装置实现主汽门的打开、快速关闭，并为电液转换器和错油门提供动力油源，根据调速器给出的信号对进汽流量进行控制。 在超速、轴位移过大及其他非正常情况下的停机和正常停机都是通过危急保安装置和电磁阀由压力油的变化来实现的。 此外，压力油通过一个三通阀可在运行状态下对主汽门进行卡涩检查。 电子调节器通过接收转速信号及其他信号，对机组设定参数进行比较，经程序处理后输出调整信号给调节汽阀，改变汽轮机的进汽量达到新的工况要求。 二、汽轮机组设备结构说明： 2.1 汽轮机 2.1.1一般说明 汽轮机形式为纯凝汽式。 汽轮机为轴流式、单缸结构，通过联轴器与压缩机直联（或通过 齿轮减速箱与压缩机联接）。 蒸汽通过主汽门进入整铸在前缸上部的进汽室，经汽缸顶部的调节汽阀和喷嘴组进入汽轮机，四只调节汽阀及一只旁路过负荷阀由一套液压执行机构控制。主汽门阀体与汽缸为整体结构，以提高热效率，降低热应力。 蒸汽在汽轮机内为轴向流动，高压膨胀部分分为两段。第一段为一级冲动式的调节级，第二段则为随后的多列反动式转鼓级。
常规汽轮机电站的联合循环系统更新改造 技术 0引言 到目前为止，我国老火电厂改造有三种方法：蒸汽轮机全三维设计改造、原有锅炉替换为循环流化床锅炉、蒸汽轮机发电机组改为热电并供电厂。但是，这些方法并不能同时满足大幅度降低能耗和解决燃煤的环境问题。为达到同时满足这两个条件，必须在以上设备改造基础上，对原有蒸汽轮机发电厂进行联合循环系统更新改造。 联合循环系统更新改造技术从热力学角度而言，是将具有高温加热优势的燃气轮机(Brayto n循环)动力装置和较低排汽温度的汽轮机(Rankine循环)动力装置有机结合起来，取长补短，按能的品位高低进行梯级利用。达到扩容降耗的目的。因此，不仅可以大幅度提高发电效率，而且可以同时解决环境污染问题。 采用联合循环系统更新改造传统燃煤火电站在国外近几十年来得到很大发展，并积累了成熟经验。其改造方案主要有以下四种：给水加热型(FWH-Repowering ),排气助燃型(FF -Repowerin g),余热锅炉型(H RSG-Repowe ring) 和平行混合型(PP-Repow ering)。特别是80年代后，美国、曰本、荷兰、德国、意大利等国发展势头更是方兴未艾，
尤其是HRS G-Repoweri ng应用得最多，主要进行改造的机组等级为100丽、200M W、300MW。但是，我国国情与国外不同：国外火电机组用天然气和液体燃料的电站比较多，天然气和燃油供应比较充足，而我国天然气和燃油比较缺乏，煤炭比较丰富；国外的燃煤机组有脱硫脱硝装置，而我国的中小型燃煤机组没有脱硫脱硝设备；国外发达国家财力雄厚，可投入大量资金进行余热锅炉型的更新改造， 而我国是发展中国家，资金缺乏。 因此，对我国现有火电站进行升级改造时，结合我国实际情况，尽可能降低改造费用。如原本应淘汰的5万千瓦汽轮机组采用给水加热型联合循环更新改造技术后，使全厂发电效率可从%提高到%，达到3 0万千瓦大机组的水平［1-2］。 根据中国具体情况，本文主要讨论给水加热型和排气助燃型两种联合循环，并从热力学角度对它们进行热力特性分析与比较。改造后联合循环系统总输出功率以蒸汽轮机为主，锅炉燃料仍然是煤，而新增加的燃气轮机则燃用油或者天然气，即以煤炭为主的双燃料动力系统。同时这种双燃料动力系统也适合我国环境污染严重的西部地区（双燃料基地的能源结构）。 1改造常规电站联合循环系统 给水加热型联合循环系统给水加热型联合循环系统是 用燃气轮机的排气加热锅炉给水，以减少汽轮机用于给水
第11卷第5期中国水运V ol.11 N o.5 2011年5月Chi na W at er Trans port M ay 2011 收稿日期：作者简介：唐美琼（）女，武汉都市环保工程技术股份有限公司工程师。 浅谈燃气-蒸汽联合循环中双压汽轮机系统 唐美琼 （武汉都市环保工程技术股份有限公司，湖北武汉430071） 摘 要：文中对燃气-蒸汽联合循环发电工程中双压汽轮机系统的配置和特点进行了分析和总结，对汽轮机系统热力 参数的选择进行了探讨，为公司以后燃气-蒸汽联合循环汽轮机系统的设计提供了一定的借鉴作用。关键词：燃气-蒸汽联合循环；汽轮机系统中图分类号：TP39文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2011）05-0109-03一、概述 由于联合循环电站具有热效率高、机动性好且能满足日益严格的环保要求等优点，近年来我国对联合循环电站的需求迅速增加。除了提高燃气轮机性能之外，合理利用低品质的燃气轮机排气余热，产生蒸汽用于发电,是提高联合循环电站效率的关键。即余热锅炉和蒸汽轮机组成的热力系统的优 化设计,对联合循环的性能有很大的影响。因此，分析和探讨 燃气-蒸汽联合循环中汽轮机的系统配置和特点、合理的选择热力参数,显得尤为重要。 联合循环中蒸汽循环的系统配置自有独特之处，本文以我公司独立设计并成功并网发电的涟钢燃气-蒸汽联合循环发电工程为基础，分析了该项目中汽轮机系统配置与常规电厂中汽轮机系统配置的区别，研究了汽轮机系统的特点，探讨了热力参数的基本选择原则。 分析结果可作为联合循环系统总体优化设计的参考。二、联合循环中汽轮机系统配置 涟钢燃气-蒸汽联合循环发电工程的燃机是三菱公司的M251S 型燃机，出力为28.5MW ；汽轮机为南京汽轮机厂生产的双压凝汽式汽轮机，出力为22MW ；余热锅炉为德尔塔公司生产的双压锅炉。早在电厂初步方案选择阶段，我公司与德尔塔就电厂整个系统选择进行了大量的计算比较，供用户选择确定。最终，涟钢工程选用了双压锅炉配双压汽机。 1．机炉选型 联合循环系统配置的余热锅炉同常规锅炉不同，实际上,该锅炉仅有常规锅炉中的换热部分，是一个特殊的换热器,没有燃烧系统和送风系统。为了增加其换热效率，现在大多采用多级换热也就是多压锅炉，尽量降低余热锅炉的排烟温度，但同时也要考虑由此引起的投资及维护费用的增加。 本项目在初步设计阶段对炉双压/机单压，炉双压/机双压，炉三压/机双压三种组合进行计算比较，炉双压/机双压方案比炉双压、机单压方案出力增加5%左右，而炉三压/机双压方案又比炉双压/机双压方案出力增加2%左右，但炉三压方案要同时考虑酸露点及水露点对锅炉的腐蚀影响。综合考虑了以上因素，涟钢电厂选用了炉双压、机双压方案。这样既体现了出力的优势,又可使投资和维修费用相对增加不多。 2．汽轮机系统配置 为了适应快速启停的要求，联合循环汽轮机辅助系统有其自身特点。 （1）旁路系统 联合循环机组为单元制运行，在快速启动或紧急停机情况下，旁路系统应能将余热锅炉产生的全部蒸汽经减温减压 后送入汽轮机到凝汽器。本机组选用容量100%的旁路系统。 主蒸汽旁路和补汽旁路分别配备有一个减温减压阀（先减压后减温），减温水来自凝结水泵出口管道，减温减压阀出口蒸汽多为汽水混合物，压力约在0.4MPa 左右，凝汽器上设置了二级减温减压器,可将汽水混合物进一步减温减压后后送入凝汽器。 （2）凝汽器 由于余热锅炉承担了常规电厂汽轮机系统中给水加热与除氧的任务，汽轮机不再需要设置抽汽级去加热给水。在常规电厂中加热给水的抽汽量一般占主蒸汽流量的10%~30％，即排入凝汽器的蒸汽只有主蒸汽流量的70％~90%左右。而在双压联合循环中，汽轮机非但不抽汽，还在低压缸内补入约占主蒸汽量15％的低压蒸汽。由于补汽的参数较低，体积较大，因此要求联合循环中的汽轮机的低压缸比常规电厂的汽轮机低压缸通流能力增大，联合循环的凝汽器比常规电厂凝汽器换热面积增大。 （3）轴封系统 轴封系统为适应快速启停的需要，汽封压力调节阀和汽封蒸汽减温调节阀的灵活可靠性就特别重要。汽封压力调节阀是控制汽封蒸汽压力保持适度的重要阀门，由高压供汽调节阀和溢流阀组成，由控制系统集中控制。汽封蒸汽在进入汽封之前,需用调节阀降低汽封供汽的温度,这是靠控制凝结水的喷入量实现温度控制的，以防止汽封壳体可能的变形和损坏汽轮机转子。为了简化系统结构，增加系统可靠性和灵活性，可采用压力和温度都能控制的特殊专用阀门。 （4）油系统 油系统主要包括润滑油系统和顶轴油系统及控制油系统,各系统自成体系。值得一提的是,此机组润滑油系统中的油箱采用组合油箱，电动辅助油泵、交流润滑油泵、直流润滑油泵、排油烟系统接口、液位指示器等都装在油箱顶部，注油 2011-02-24 1979-
汽轮机结构 结构部件 由转动部分和静止部分两个方面组成。转子包括主轴、叶轮、动叶片和联轴器等。静子包括进汽部分、汽缸、隔板和静叶栅、汽封及轴承等。 汽缸 汽缸是汽轮机的外壳，其作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开，形成封闭的汽室，保证蒸汽在汽轮机内部完成能量的转换过程，汽缸内安装着喷嘴室、隔板、隔板套等零部件；汽缸外连接着进汽、排汽、抽汽等管道。 汽缸的高、中压段一般采用合金钢或碳钢铸造结构，低压段可根据容量和结构要求，采用铸造结构或由简单铸件、型钢及钢板焊接的焊接结构。 高压缸有单层缸和双层缸两种形式。单层缸多用于中低参数的汽轮机。双层缸适用于参数相对较高的汽轮机。分为高压内缸和高压外缸。高压内缸由水平中分面分开，形成上、下缸，内缸支承在外缸的水平中分面上。高压外缸由前后共四个猫爪支撑在前轴承箱上。猫爪由下缸一起铸出，位于下缸的上部，这样使支承点保持在水平中心线上。 中压缸由中压内缸和中压外缸组成。中压内缸在水平中分面上分开，形成上下汽缸，内缸支承在外缸的水平中分面上，采用在外缸上加工出来的一外凸台和在内缸上的一个环形槽相互配合，保持内缸在轴向的位置。中压外缸由水平中分面分开，形成上下汽缸。中压外缸也以前后两对猫爪分别支撑在中轴承箱和1号低压缸的前轴承箱上。 低压缸为反向分流式，每个低压缸一个外缸和两个内缸组成，全部由板件焊接而成。汽缸的上半和下半均在垂直方向被分为三个部分，但在安装时，上缸垂直结
合面已用螺栓连成一体，因此汽缸上半可作为一个零件起吊。低压外缸由裙式台板支承，此台板与汽缸下半制成一体，并沿汽缸下半向两端延伸。低压内缸支承在外缸上。每块裙式台板分别安装在被灌浆固定在基础上的基础台板上。低压缸的位置由裙式台板和基础台板之间的滑销固定。 转子 转子是由合金钢锻件整体加工出来的。在高压转子调速器端用刚性联轴器与一根长轴连接，此节上轴上装 有主油泵和超速跳闸机构。 所有转子都被精加工，并且在装配上所有的叶片后，进行全速转动试验和精确动平衡。 套装转子：叶轮、轴封套、联轴节等部件都是分别加工后，热套在阶梯型主轴上的。各部件与主轴之间采用过盈配合，以防止叶轮等因离心力及温差作用引起松动，并用键传递力矩。中低压汽轮机的转子和高压汽轮机的低压转子常采用套装结构。套装转子在高温下，叶轮与主轴易发生松动。所以不宜作为高温汽轮机的高压转子。 整锻转子：叶轮、轴封套、联轴节等部件与主轴是由一整锻件削而成，无热套部分，这解决了高温下叶轮与轴连接容易松动的问题。这种转子常用于大型汽轮机的高、中压转子。结构紧凑，对启动和变工况适应性强，宜于高温下运行，转子刚性好，但是锻件大，加工工艺要求高，加工周期长，大锻件质量难以保证。焊接转子：汽轮机低压转子质量大，承受的离心力大，采用套装转子时叶轮内孔在运行时将发生较大的弹性形变，因而需要设计较大的装配过盈量，但这会引起很大的装配应力，若采用整锻转子，质量难以保证，所以采用分段锻造，焊接组
第一章600WM汽轮机低压缸及发电机结构简介 一、汽轮机热力系统的工作原理 1、汽水流程： 1〉再热后的蒸汽从机组两侧的两个中压再热主汽调节联合阀及四根中压导汽管从中部进入分流的中压缸，经过正反各9 级反动式压力级后，从中压缸上部四角的4 个排汽口排出，合并成两根连通管，分别进入Ⅰ号、Ⅱ号2个低压缸。低压缸为双分流结构，蒸汽从中部流入，经过正反向各7 级反动式压力级后，从2个排汽口向下排入凝汽器。排入凝汽器的乏汽在凝汽器内凝结成凝结水,由凝结水泵升压后经化学精处理装置、汽封冷却器、四台低压加热器，最后进入除氧器，除氧水由给水泵升压后经三台高压加热器进入锅炉省煤器，构成热力循环。 二、汽轮机本体缸体的常规设计 低压汽缸为三层缸结构，能够节省优质钢材，缩短启动时间。汽机各转子均为无中心孔转子，采用刚性联接，，提高了转子的寿命及启动速度。#1 低压转子的前轴承采用两瓦块可倾瓦轴承，这种轴承不仅有良好的自位性能，而且能承受较大的载荷，运行稳定。低压转子的另外三个轴承为圆筒轴承，能承受更大的负荷。 三、岱海电厂的设备配置及选型 1）我公司的汽轮机组选用上海汽轮机厂生产的 N600-16.7/538/538 型600MW 机组。最大连续出力可达648.624MW。这是上海汽轮机厂在引进美国西屋电气公司技术的基础上，对通流部分作了设计改进后的新型机组，它采用积木块式的设计。形式为亚临界参数、一次中间再热、单轴、四缸、四排汽凝汽式汽轮机。具有较好的热负荷和变负荷适应性，采用数字式电液调节（DEH）系统。机
组能在冷态、温态、热态和极热态等不同工况下启动。 汽轮机有两个双流的低压缸；通流级数为28级。低压汽缸为三层缸结构，能够节省优质钢材，缩短启动时间。汽机各转子均为无中心孔转子，采用刚性联接，提高了转子的寿命及启动速度。低压缸设有四个径向支持轴承。#1 低压缸的前轴承采用两瓦块可倾瓦轴承，这种轴承不仅有良好的自位性能，而且能承受较大的载荷，运行稳定。低压转子的另外三个轴承为圆筒轴承，能承受更大的负荷。 汽轮机低压缸有4级抽汽，分别用于向4 台低压加热器提供加热汽源。N600-16.7/538/538汽轮机采用一次中间再热，其优点是提高机组的热效率，在同样的初参数条件下，再热机组一般比非再热机组的热效率提高4%左右，而且由于末级蒸汽温度较非再热机组大大降低，因此，对防止汽轮机组低压末级叶片水蚀特别有利。但是中间再热式机组的热力系统比较复杂。 汽轮机额定基本参数 型号 N600-16.7/538/538 铭牌出力 603.7MW 结构形式亚临界、一次中间再热、单轴、四缸、四排汽、反动式、冷凝式 主汽压力 16.7MPa 主汽温度538℃ 再热汽压力 3.194MPa 再热汽温度538℃ 背压 11.8kPa（a） 冷却水温18℃ 给水温度278.2℃ 转速 3000r/min 旋转方向从汽轮机端向发电机端看为顺时针 汽轮机抽汽级数 8级 通流级数 58级 高压部分级数 I+11级，叶片全部由围带固定
第38卷 第3期 2009年9月 热力透平THERMAL TURBINE Vol.38No.3S ept.2009 HE 型联合循环汽轮机结构特点分析 陈 倪,董 真,沈 坚 (上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂,上海200240) 摘 要:通过对引进西门子HE 型联合循环汽轮机的总体布置和结构特点的描述,分析了该汽轮机的独特性和先进性所在,为今后同类型汽轮机的自主设计起到引导和借鉴作用。关键词:H E 汽轮机;联合循环;结构特点;先进性 中图分类号:T K 263 文献标识码:A 文章编号:1672-5549(2009)03-0153-03 Structure Characteristics of HE Combined Cycle Steam Turbines CH E N N i,DON G Zhen,SH EN J ian (Shanghai Electric Power Generati on Equipm ent Co.,Ltd.Shanghai Turbine Plant,Shanghai 200240,China) Abstract: T his paper pr esents the particular cha racteristics of Siemens H E combined cycle steam tur bines, and analyzes its uniqueness and adv antag e,w hich can g ive a r efer ence to t he design of similar steam tur bines.Key words: H E steam turbine;combined cycle;structure characterist ic;advantage 收稿日期:2008-05-16 作者简介:陈倪(1965-),1985年毕业于上海机械学院动力系,现任上汽轮机厂设计研究所设计二室主任,多年来一直从事汽轮机结构 设计开发。 0 前言 上海电气在我国第二捆燃机项目中向西门子引进了配F 级燃机的H E 型联合循环汽轮机的技术,并陆续生产了9台,已在4个电厂全部投入运行。该汽轮机在结构合理性、运行灵活性、高效节能方面都是非常出色的,在同类型机组中居世界先进水平。其结构设计从总体到局部都经过了缜密的构思,先进、独特而又合理,这些先进的设计方法可供借鉴以提高自身设计水平。本文从总体布置和结构特点这两大方面对该型号汽轮机最主要的特点进行描述和分析。 1 总体布置 1.1 单层同轴布置 该型号汽轮机为双缸、三压再热型。与西门子其它同类产品一样,该汽轮机采用了模块化的设计,即采用了H 和E 两个模块(亦称H 缸和E 缸)。除了这两个模块之外,该机组还配置了一个 自同步离合器。使得整套联合循环机组自前到后 由燃气轮机、发电机、自同步离合器、汽轮机H 缸、汽轮机E 缸几大部分构成同轴布置,如图1所示。这也正是西门子H E 型联合循环机组总体布置的一大特点。 图1 燃气轮机、发电机、汽轮机布置示意图 由于汽轮机部分为双缸结构,汽轮机转子由高压和中低压2根转子组成,两者之间刚性连接,采用三支点支承方式。考虑了自同步离合器的支承后,汽轮机部分共有4个轴承,分别装在落地式的前轴承座、中轴承座和座缸式的后轴承座内。其中,中轴承为袋式轴承,集径向轴承和推力轴承为一体,为机组相对死点;汽轮机的绝对死点也设在中轴承座处。
Z711.08/01_ LCZ60-5.7/1.57/0.58型 60MW联合循环汽轮机 调节系统说明书 南京汽轮电机(集团)有限责任公司
南京汽轮电机(集团)有限责任公司代号Z711.08/01 代替 共 17 页 第 1 页 LCZ60-5.7/1.57/0.58型60MW联合循环汽轮机调节系统说明 书 编 制 校 对 审 核 会 签 标准审查 审 定 批 准 标记 数量 页次 文件代号 简要说明 签名 磁盘（代号） 底图号 旧底图号 归档
目 次 1 引言 (3) 2 调节保安系统的主要技术规范 (3) 3 供油系统 (4) 3 保安系统 (10) 4 保安系统的调整与试验 (12)
1 引言 本说明书为LCZ60-5.7/1.57/0.58 60MW汽轮机调节保安系统的安装，调试以及日后的使用维护和检修提供必要的依据。本说明书分别列出了调节(控制)、保安、供油及热工系统的主要技术规范，并对其工作原理，功能，调整与试验，系统各部套的主要安装数据等进行介绍；并简单介绍了汽轮机热工控制系统。在使用说明书时，还需要随时参考本机组的其他有关文件和图纸，特别是与调节系统有关的系统总图及相关部套图纸。 2 调节保安系统的主要技术规范 序号 项 目 单位 技术规范 备注 1 汽轮机额定转速 r/min 3000 2 汽轮机额定抽汽压力 MPa(a) 1.57 3 油泵进口油压 MPa 0.08-0.15 4 主油泵出口油压 MPa ～1.96 5 转速不等率 % 3～6 6 危急遮断器动作转速 r/min 3270～3330 7 危急遮断器复位转速 r/min 3055±15 8 喷油试验时危急遮断器动作转速 r/min 2920±30 9 电超速保护值(停机) r/min 3330 10 转子轴向位移报警值(正推定位) mm +0.8或-1.2 负为反向 11 转子轴向位移保护值 mm +1.2或-1.6 停机值 12 胀差报警值 mm +3或-2 13 胀差停机值 mm +4或-3 14 轴承座振动报警值 Mm 0.05 15 轴承座振动保护值 Mm 0.08 16 轴振动报警值 Mm 0.127 17 轴振动保护值 Mm 0.254 18 润滑油压降低报警值(交流润滑油泵)MPa 0.069 19 润滑油压降低报警值(直流润滑油泵)MPa 0.058 20 润滑油压降低保护值(停机) MPa 0.0396
探究联合循环电厂汽轮机供热运行的若干问题 发表时间：2020-01-15T10:20:03.667Z 来源：《电力设备》2019年第19期作者：谢荣对 [导读] 摘要：在社会经济迅速发展的时代背景下，用电量需求逐渐增加。当前各个电厂发电规模有限，无法满足供电需求。联合循环汽轮机作为重要发电装置，对发电建设影响较大。 （身份证号码：452402************） 摘要：在社会经济迅速发展的时代背景下，用电量需求逐渐增加。当前各个电厂发电规模有限，无法满足供电需求。联合循环汽轮机作为重要发电装置，对发电建设影响较大。为了改善联合循环汽轮机供热控制方案，文章对供热运行情况展开分析，总结一些问题，并拟定解决方案，旨在为汽轮机供热控制改进研究提供参考。 关键词：汽轮机；供热运行；联合循环 前言 为了满足供电需求，扩大电厂规模，增加发电设备等方式成为了增加发电量的主要途径。这种解决方案虽然可以提高发电量，满足用电需求，但是未能提高资源利用率[1]。联合循环电厂建设理念的提出，打破了扩大规模增加发电量模式，利用汽轮机排出的“废气”进行二次开发。本文将对此供热运行问题展开研究。 1 汽轮机供热运行中的问题 联合循环发电模式与普通发电模式不同，借助余热锅炉，向其中添加热水，生成高压蒸汽，使得汽轮机得以推动，维持正常作业状态，以此提高资源利用率。由于该项技术还未成熟，在供热运行过程中存在一些问题[2]。为了深入理解联合循环供热模式，本文对汽轮机供热运行现场发生的问题进行总结分析，为改进策略研究奠定基础。 1.1 汽轮机组振动问题 汽轮机处于排汽状态时，环境温度偏高，导致机组内部压力迅速增加，排气装置膨胀较为严重。与此同时，各个转轴之间的气压值也很高。在高压作用下，装置结构变形，产生机组振动问题。另外，汽轮机作业过程中产生热量较多，一些机械零件受此影响温度升高，致使气缸后座升高，此时排气温度逐渐升高，引发机组振动[3]。如果在启动汽轮机组时，预热时间过短，加大了汽轮机组疲劳，同样会引发汽轮机组振动问题。 1.2 给水泵汽化问题 依据联合循环汽轮机工作原理，机组给水除氧操作是一个独立模块。当水蒸汽渗入装置时，装置内部水量过多，水温度变动幅度较大[4]。此情况容易引发水位、气压变化，引发给水泵汽化问题，对汽轮机供热造成影响。因汽轮机内部结构问题，测得装置内部水量较多，超过正常水量范围，对装置气压造成影响，改变了汽轮机其他参数数值，导致整个机组发生异常。 1.3 高压加热器注水问题 当前的联合循环汽轮机缺少注水操控阀门，因而操控技术不支持注水管道控制。汽轮机启动后，内部高压热水器不能够控制注水量及速度，导致加热器正常运行受到影响，不利于汽轮机正常运行。在实际运行过程中，缺少注水管道控制技术，采用人工控制方法进行操控，存在较大误差，开启注水阀门后，对于注水速度及水量难以控制，因而影响到了加热器运行。 1.4 机组稳定性问题 汽轮机组运行过程中，因转速偏低，容易引发油膜共振问题，对机组的稳定运行造成影响。另外，机组各个轴承之间形成较大蒸汽差值时，加大了机组内部压力。随着转轴负荷值的增加，间隙振荡频率越高，且蒸汽量有所增加，对机组各个零件寿命造成影响。 1.5 机组腐蚀问题 联合循环汽轮机工作原理主要依靠水蒸气提高压力，产生能量，难免受到水蒸气影响。在实际运行过程中，油中混有水，导致部分油流失，对机组造成腐蚀。另外，设备长期暴露在外，容易受到空气中的水蒸气侵蚀，因而引发腐蚀问题。 1.6 机组操控技术问题 由于联合循环汽轮机研发及投入使用时间较短，能够掌握机组操控技术的人员数量较少，很多操控岗位为实习生和培训生，在机组导师的带领下，完成机组操控任务。由于这些工作人员技能偏低，难免出现错误操作情况，遇到突发事件无法及时处理。据了解，大部分机组异常问题是因机组操控不当而引发，急需加强人员机组操控能力。 2 汽轮机供热运行改进建议 2.1 汽轮机组振动改进 考虑到机组后座升高的原因是温度过高，长期使用出现后座松动问题。针对此问题，升高机械零件环境温度，缩小温度差值，从而避免后座松动。对于排汽致使环境温度过高问题，可以在日常工作中，实时查看此环境温度，发现温度达到限定值，采取降温处理，从而避免排气装置膨胀，降低机组振动发生可能性。另外，在操控过程中，延长预热时间，使得机组从疲劳状态恢复到正常状态后，开启作业模式，以此避免机组振动。 2.2 给水泵汽化改进 针对给水泵汽化问题，通过调节压力值，改善除氧装置性能。在实际运行过程中，如果装置水位过低，立即采取补水处理，从而避免水位大幅度变化。而气压值的调节，利用阀门操控，通过设置阀门开关度，实现压力大小调节，经测量判断当前压力值是否满足汽轮机运行需求，如果不满足，则根据计算差值再次调节阀门，以此达到改进给水泵汽化的目的。 2.3 高压加热器注水改进 在当前注水操控结构基础上，增加操控阀门数量，在每一个注水管道上安装一个操控阀门，通过控制阀门开关度，实现注水量、注水速度的有效控制，维持高压注水器正常运行。在实际应用中，根据注水情况，随时调节阀门开关度，从而准确控制注水量及速度。为了避免注水过多，通过计算阀门关闭速度与注水量之间的数值大小，确定两者之间的函数关系，依据此关系，控制阀门关闭时间和速度，从而保证在当前阀门关闭后，注水量未超过最高限制，起到良好控制作用。 2.4 机组稳定性改进 对于油膜共振问题，通过调节汽轮机组转速，提高转动速度，使其能够满足机组稳定运行需求。在实际操控中，需要逐渐增加转速，
联合循环汽轮机汽封系统优化配置 发表时间：2019-09-11T14:29:10.173Z 来源：《基层建设》2019年第11期作者：刘维信[导读] 摘要：汽轮机的汽封系统是汽轮机的主要辅助系统，本文主要对燃气-蒸汽联合循环汽轮机汽封系统的优化配置等问题进行阐述，明确汽封供汽阀门站的最佳配置方式。 东方汽轮机有限公司产品研发中心四川德阳 618000 摘要：汽轮机的汽封系统是汽轮机的主要辅助系统，本文主要对燃气-蒸汽联合循环汽轮机汽封系统的优化配置等问题进行阐述，明确汽封供汽阀门站的最佳配置方式。 关键词：汽封系统；汽封供汽阀门站；汽封汽源配置 1联合循环汽轮机汽封系统配置目前燃气轮机的最大单机功率约470MW，一般对应的汽轮机的功率约为其半左右，因此汽轮机单机功率不高；如果采用二拖一布置方式（两台燃气轮机组配一台汽轮机组），其汽轮机单机功率也只是与燃气轮机组功率相当，所以汽轮机的布置方式一般采用高中压合缸配低压缸的组合方式，对小功率的更是只采用高低压一体的单缸机组。 轴封的外侧抽汽口都连接到轴封冷却器，通过轴封冷却器回收工质及热量，并维持轴封抽口处负压状态；相邻的第二级接口与汽封供汽母管相连，通过调节安装在汽封供汽母管上的相应调节阀组可控制接口处处于正压状态；若汽轮机正常运行时缸内压力较高时，还需进行汽封压力平衡，如图1中高压端轴封处的“去中压缸排汽”接口。 联合循环汽轮机组汽封系统的供汽阀门站，其设有主蒸汽汽源供汽阀门站和辅助蒸汽汽源供汽阀门站，其中辅助蒸汽汽源供汽阀门站的蒸汽来源有辅助锅炉新蒸汽和机组冷再热蒸汽汽源两路。每套控制阀门站都配有控制阀上游和下游的隔离阀门和旁路阀门，在上游和下游隔离阀之间配有放水通气阀，阀门站与汽封母管间还配有防止蒸汽倒流的止回阀。 汽封母管中蒸汽直接供给高中压缸轴端轴封，供给低压缸轴封的蒸汽一般都需进行减温处理才能满足供给温度要求。 2汽封系统优化配置 2.1汽封供汽阀门站优化配置 对于联合循环汽轮机组的汽封系统，目前都是采用自密封系统，即利用高中压缸轴封漏汽供给低压缸轴封蒸汽，且基本都能实现完全自密封，多余的蒸汽排向凝汽器。因此汽封供汽阀门站调节阀在机组实现自密封时处于关闭状态并且应随时备用。作为随时供汽备用一路的调节阀前管路需随时保持暖管，另一路亦备用或停用；由此都会造成调节阀进出口处长期维持较大温差，很容易引起调节阀门阀芯部件变形，从而导致阀门内漏损失工质，严重时会引起调节阀卡涉，降低阀门使用寿命。 现将阀门站配置方式优化如图1。配置图中取消了调节阀出口闸阀、调阀组出口止回阀、管段启动放水阀，简化了系统配置，可节省电厂布置空间。在调节阀和调阀前关断阀之间布置一根疏水管，在系统启动暖管或汽源备用暖管时管道中积水均通过此疏水管上孔板[2]排入汽封疏水系统；当阀组需要作为备用汽源阀组时，关闭调节阀前电动截止阀，汽封母管内的蒸汽通过此疏水管可维持调节阀前后温度一致，同时对管道进行暖管。可以有效改善调节阀工作环境，增加阀门使用寿命。 图1优化后的阀门站配置 2.2汽封供汽系统优化配置 在汽封系统运行中，当需要向轴封系统供给蒸汽时，若机组辅助汽源供汽阀门站所提供蒸汽的参数达不到要求，汽封供汽由主汽汽源供汽站供给。不论采用何种蒸汽作为供给汽源，供给高中压缸轴封蒸汽温度都需满足各机组的相应要求，典型的高中压缸轴封蒸汽温度需求见图2：