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华电新乡宝山电厂660MW超临界火力发电机组技术丛书第一分册汽轮机设备及系统王秀波主编照片内容提要为适应我厂一期2×660MW机组汽轮机专业生产培训的需要，依据上海汽轮机等设备厂家提供的资料，参考其他电厂的有关材料进行编写的。
本教材在刘希勇副总经理和陈可露主任的直接领导与支持下完成的。
整套教材共分六章，第一章概述，分别从汽轮机发展的特点，专业基础知识、电厂热经济指标以及我厂汽轮机的技术规范、概况等方面进行了介绍。
第二章汽轮机本体结构，分别从汽轮机的转子部分、静子部分以及配汽机构等对汽轮机结构进行了详细介绍。
第三章汽轮机调节保安系统，分别介绍了汽轮机的高压抗燃油系统、危急保安系统、机械超速遮断系统、DEH、ETS以及TSI系统。
第四章对汽轮机各辅助系统和设备进行了详细叙述。
第五章汽轮机运行，详细论述了汽轮机部件的热应力、热变形、热膨胀等基础知识，汽轮机的启停、汽轮机的变压运行以及运行维护等内容。
第六章汽轮机事故处理，介绍了汽轮机的事故处理原则，就汽轮机防止大轴弯曲等8个主要的典型事故进行了详细的论述。
由于水平有限，在教材中难免存在缺点和不足之处，真诚希望各位同仁给予批评指正。
目录第一章概述-------------------------------------------------------5第一节汽轮机发展特点及规范――――――――――――――――――――――5第二节基础知识――――――――――――――――――――――――――――9第三节电厂主要热经济指标―――――――――――――――――――――――16 第四节汽轮机蒸汽参数及热平衡―――――――――――――――――――――19 第五节汽轮发电机组的性能试验―――――――――――――――――――――24第六节超临界汽轮机――――――――――――――――――――――――――28 第七节我厂汽轮机性能技术介绍―――――――――――――――――――――35 第二章汽轮机本体-----------------------------------------------------41第一节汽轮机静子部分―――――――――――――――――――――――――41 第二节汽轮机转子部分―――――――――――――――――――――――――75 第三节汽轮机配汽机构―――――――――――――――――――――――――81 第三章汽轮机调节保安系统---------------------------------------------87第一节概述――――――――――――――――――――――――――――――87 第二节 EH油系统―――――――――――――――――――――――――――87第三节 EH 油动机及危急保安系统―――――――――――――――――――－92 第四节机械超速遮断系统――――――――――――――――――――――――104 第五节 DEH 控制系统――――――――――――――――――――――――――106第六节 ETS 危急保安系统――――――――――――――――――――――――114 第七节 TSI 汽机监测系统――――――――――――――――――――――――119 第四章汽轮机各系统及设备---------------------------------------------121 第一节汽轮机主、再热蒸汽、旁路及疏水―――――――――――――――――121 第二节高低压旁路系统―――――――――――――――――――――――――123 第三节回热抽汽系统及其设备―――――――――――――――――――――－125 第四节辅助蒸汽系统――――――――――――――――――――――――――132 第五节轴封供汽系统――――――――――――――――――――――――――133 第六节抽真空系统―――――――――――――――――――――――――――137 第七节凝结水系统―――――――――――――――――――――――――――140 第八节给水系统――――――――――――――――――――――――――――149 第九节给水泵小汽轮机―――――――――――――――――――――――――164 第十节循环水系统―――――――――――――――――――――――――――174 第十一节开式水和闭式水系统―――――――――――――――――――――――180 第十二节发电机密封油系统――――――――――――――――――――――――183 第十三节发电机定子内冷水系统――――――――――――――――――――――192 第十四节发电机氢气系统―――――――――――――――――――――――――200 第五章汽轮机的运行---------------------------------------------------207 第一节汽轮机部件的热应力、热变形、热膨胀―――――――――――――――207 第二节汽轮机启动―――――――――――――――――――――――――――214 第三节冷态启动的特点―――――――――――――――――――――――――225 第四节汽轮机的停止―――――――――――――――――――――――――227 第五节汽轮机的变压运行――――――――――――――――――――――――231 第六节汽轮机运行维护―――――――――――――――――――――――――236 第七节汽轮机保护系统及定期试验―――――――――――――――――――237 第六章汽轮机事故处理-------------------------------------------------241 第一节事故处理的原则―――――――――――――――――――――――――241 第二节大轴弯曲――――――――――――――――――――――――――――242 第三节汽轮机进水―――――――――――――――――――――――――――244 第四节轴瓦烧损――――――――――――――――――――――――――――246 第五节严重超速――――――――――――――――――――――――――――247 第六节汽轮机叶片断裂―――――――――――――――――――――――――248 第七节油系统着火―――――――――――――――――――――――――――249 第八节汽轮发电机振动―――――――――――――――――――――――――250 第九节防止汽轮机真空下降―――――――――――――――――――――――253第一章概述第一节汽轮机发展特点及规范一、汽轮机的发展特点自1883年瑞典工程师拉瓦尔和1884年英国工程师帕森斯分别创制了第一台实用的单级冲动式和多级反动式汽轮机以来，汽轮机已有一百余年的历史。
第三章封闭母线第一节概述在电厂中，发电机至变压器的连接母线如采用敞露式母线，会导致绝缘子外表容易被灰尘污染，尤其是母线布置在屋外时，受气候变化和污染更为严重，很易造成绝缘子闪络及由于外物所致造成母线短路故障。
随着机组容量的增大，对出口母线的可靠性要求越来越高，而采用封闭母线是一种较好的解决方法。
封闭母线分以下几种类型：1、共箱封闭母线：三相〔或直流〕母线设在没有相间隔板的金属公共外壳内，共箱封闭母线包括不隔相共箱封闭母线、隔相共箱封闭母线及交直流励磁共箱母线，广泛用于100MW 以下发电机引出线与主变压器低压侧之间或75MW 及以上机组厂用变压器低压侧与高压配电装置之间的电流传输。
共箱封闭母线也可用于发电机交直流励磁回路、变电所用电引入母线或其它工业民用设施的电源引线。
我厂共箱绝缘母线用于高厂变、高备变低压侧与6kV开关柜之间的连接、交流励磁母线用于励磁变低压侧与励磁整流柜之间的连接、直流励磁母线用于励磁整流柜与发电机之间的连接。
2、隔相式封闭母线：三相〔或直流〕母线布置在相间有金属〔或绝缘〕隔板的金属外壳内，隔相封闭母线是广泛应用于50MW 及以上发电机引出线回路及厂用分支回路的一种大电流传输装置；3、分相封闭母线：其每相导体分别用单独的铝制圆形外壳分闭。
根据金属外壳各段的连接方法，可分为分段绝缘式和全连式〔段间焊接〕。
分相封闭母线主要用于大型发电机组，对200MW及以上发电机引出线回路中。
我厂发电机出口与主变压器、厂用高压变压器、励磁变压器之间的连接采用全连式分相封闭母线，采用分相封闭母线的优点为：〔1〕、减少接地故障，防止相间短路。
大容量发电机出口的短路电流很大，给断路器的制造带来极大困难，发电机也承受不了出口短路的冲击。
封闭母线因有外壳保护，可根本消除外界潮气。
灰尘以及外物引起的接地故障，提高发电机运行的连续性。
母线需要分相封闭，也根本杜绝相间短路的发生。
〔2〕、消除周围钢构的发热。
敞露的大电流母线使得周围的钢构和钢筋在发电机输出电流电磁感应下产生方向相反、大小相等的涡流和磁滞损耗，发热温度高，损耗大，会降低构筑物的强度。
汽机运行培训教材目录第1章汽轮机概述 (1)1.1.总体介绍 (1)1.2.汽轮机主要技术参数 (5)1.3.汽轮机设计运行条件 (6)1.4.汽轮机启、停特性 (7)1.5.660MW超临界与超超临界汽轮机介绍 (9)第2章汽轮机本体 (15)2.1.汽缸 (15)2.2.转子、叶片及联轴器 (31)2.3.汽封 (36)2.4.滑销系统 (42)2.5.汽轮机轴承 (43)2.6.盘车装置 (46)2.7.汽轮机蒸汽激振和轴系稳定性 (48)第3章汽轮机配汽系统 (51)3.1.概述 (51)3.2.高压主汽阀 (54)3.3.高压调节阀 (56)3.4.中压联合汽阀 (57)3.5.导汽管和喷嘴室 (59)第4章汽轮机调节保安及TSI安全监视系统 (62)4.1. 调节保安系统概述 (62)4.2. 液压伺服系统 (62)4.3. 机组跳闸保安系统 (69)4.4. 高压抗燃油系统 (76)4.5. 汽轮机TSI安全监视系统 (85)4.6. 联锁及保护 (88)4.7. 调节保安系统试验 (89)第5章汽轮机润滑油系统 (94)5.1. 润滑油系统 (94)5.3. 润滑油净化系统 (112)第6章旁路系统 (119)6.1. 概述 (119)6.2.旁路系统型式 (120)6.3. 汽轮机组旁路系统规范及运行 (122)第7章凝结水系统 (138)7.1. 概述 (138)7.2. 系统设备 (140)7.3. 凝结水系统运行 (154)第8章汽轮机抽汽回热系统 (158)8.1.概述 (158)8.2.抽汽系统组成 (161)8.3.系统运行和维护 (176)第9章辅助蒸汽系统 (179)9.1.概述 (179)9.2.系统流程 (179)9.3.系统运行与调整 (181)第10章除氧器系统及设备 (183)10.1. 概述 (183)10.2.除氧器 (184)10.3. 除氧器运行 (189)第11章给水系统 (194)11.1.概述 (194)11.2. 汽动给水泵组 (196)11.3 电动定速给水泵组 (200)11.4 给水泵汽轮机 (204)11.5.维护 (217)第12章机组真空系统 (221)12.1. 真空系统概述 (221)12.2 真空泵结构特点及工作原理 (223)12.3 真空系统运行 (227)13.1.概述 (229)13.2.系统组成 (229)13.3.疏放水系统运行方式 (232)第14章循环水系统 (235)14.1 系统概述 (235)14.2 循环水系统设备 (236)14.3.循环水泵的运行 (251)14.4. 循环水泵的运行性能 (256)第15章开式、闭式冷却水系统 (257)15.1.开式水系统概述 (257)15.2.闭式冷却水系统 (261)第16章汽轮机的启动和停运 (266)16.1.启动状态的划分及中压缸启动特点 (266)16.2.冷态中压缸启动 (268)16.3.其它状态启动及启动方式 (270)16.4.汽轮机停运 (272)第17章主要热经济指标 (275)17.1.热效率 (275)17.2.能耗 (277)17.3.汽轮机循环蒸汽参数及热平衡 (278)17.4.汽轮发电机组的性能试验 (284)附图： (289)附图1：机组偏周波运行曲线 (289)附录2：汽机主要数据汇总 (290)附录3：机组冷态启动曲线 (293)附录4：机组温态启动曲线 (294)附录5：机组热态启动曲线 (295)附录6：机组极热态启动曲线 (296)附录7：机组正常停机曲线 (297)第1章汽轮机概述1.1.总体介绍我公司汽轮机为东方汽轮机厂引进日立技术生产制造的超超临界压力汽轮机，型号为：N660-25/600/600，是典型的超超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、双背压、纯凝汽式汽轮机；最大功率为742.109MW，额定出力660 MW。
上汽66万千⽡汽轮机培训教材超超临界660MW等级汽轮机培训资料⽬录1. 概述2. 汽轮机本体结构特点2.1总体结构特点2.2⾼压缸的特点2.3主汽门调门2.4 补汽阀2.5中压汽轮机2.6再热主汽门2.7低压汽轮机2.8中低压连通管道2.9轴承座2.10盘车装置2．11滑销系统3．辅助系统3.1轴承3.2.疏⽔系统3.3润滑油系统3.4轴封系统3.5低压缸喷⽔系统3.6⾼压缸通风4.热⼒性能和启动4.1热⼒循环4.2热⼒特性4.3启动5.控制保护系统1.概述本机组为具有超群的热⼒性能、⾼度可靠性、⾼效率、⾼稳定性、容易维护、检修所花时间少、运⾏灵活、快速启动及调峰能⼒。
机组形式为四缸四排汽、中间再热机组。
机组的设计蒸汽参数、功率、转速等均标在汽轮机的铭牌上。
汽轮机的内部结构详见汽轮机纵剖⾯图。
机组的⾼、中压缸均可采⽤⼚内精装出⼚，整体发运现场的先进的组装形式。
机组的五个轴承座均为落地布置，不参与机组的滑销系统，除⾼压转⼦外，其余三根转⼦为单轴承⽀撑。
机组长度短。
推⼒轴承位于＃2轴承座内。
汽轮机采⽤全周进汽加补汽阀的配汽⽅式，⾼、中压缸均为切向进汽。
⾼、中压阀门均布置在汽缸两侧，阀门与汽缸直接连接，⽆导汽管。
蒸汽通过⾼压阀门和单流的⾼压缸后，从⾼压缸下部的两个排汽⼝进⼊再热器。
蒸汽通过再热器加热后，通过两只再热门进⼊双流的中压缸，由中压外缸顶部的中低压连通管进⼊两只双流的低压缸。
在每只汽缸的下部都设有⽤于给⽔加热⽤的抽汽⼝。
运⾏模式：定-滑-定（由补汽阀调频）汽轮机外型尺⼨：26 ×8.12× 7汽轮机总重：约1570 t2 汽轮机本体结构特点本机组的总体型式为单轴四缸四排汽；所采⽤的积⽊块是西门⼦公司近期开发的1000MW等级的HMN型积⽊块组合：⼀个单流圆筒型H30⾼压缸，⼀个双流M30中压缸，两个N30双流低压缸。
⾼压缸共有18级，中压缸共有2×16级，低压缸共有2×2×7级，全机共有41级。
第一章 电气运行基本知识第一节 电气设备简介一、火力发电厂生产过程及电气系统简介火力发电厂的生产过程概括起来是：先将燃料加工成适于现代锅炉燃用的形式（如把煤磨成很细的煤粉），在借助热风送入锅炉内充分燃烧，使储存于燃料中的化学能转变为热能；锅炉内的水吸热后在一定压力下变为饱和蒸汽，饱和蒸汽在过热器内继续加热成过热蒸汽，沿蒸汽管道进入汽轮机，在汽轮机内膨胀做功，驱动汽轮发电机组转子旋转，将蒸汽的能量转换成汽轮发电机转子旋转的机械能；发动机转子旋转时，在发电机转子内由励磁电流形成的磁场也随之旋转，使定子线圈所交链的磁通发生周期性的变化，在定子线圈中产生感应电势，发出电能，通过电力网将电能输送到工矿企业等用户；完成了机械能向电能的转换。
单位时间内发电机发出的电能称为电功率。
电功率又分为视在功率、有功功率和无功功率。
视在功率S 为发电机输出的线电压U （kV ）和线电流I （kA ）有效值乘积的3倍，以kVA 为单位，则有：UI S 3=（kVA ）；有功功率ϕcos S P =（kW ），ϕcos 为功率因数；无功功率ϕsin S Q =（kVar ）。
视在功率、有功功率和无功功率的关系为222Q P S +=。
发电机发出电能后，为减少线路损耗，要通过主变压器将电压升高到一定值（如：330、750kV 等），然后通过输电线路输送，在到达用户之前，再通过变压器将电压降低到需要的值（如：10、6kV 和380V 等）。
发电厂在生产过程中需要大量的机械设备进行燃料、水、油、空气、灰等的处理和传输，也需要用电。
这部分电能称为厂用电，根据设备使用的电压等级不同分为高压（6、10kV ）和低压（380V ）。
我公司机组接线为单元接线，厂用电源从发电机出口引接，通过一台厂用高压变压器将电压降至6kV 。
厂用高压变压器为分裂变，低压侧有两个线圈，分别接两段母线，母线上接高压辅机和低压厂用变压器。
根据不同的作用，每台机组配置不同的专业低压厂用变压器（汽机变、锅炉变、除尘变、脱硫变、化学变、输煤变、翻车机变、公用变等）接各动力中心母线（PC 段）。
QFSN-660-2型发电机培训教材
生产准备处
赵强
1、发电机概述
核电秦山联营有限公司扩建工程的两台汽轮发电机是上海发电机有限责任公司引进美国西屋公司世界级技术基础上，对已成熟投产的600MW产品进行优化后设计制造的国产核能汽轮发电机，发电机的型号为QFSN-660-2型（QF—代表汽轮发电机；S—代表定子水内冷；N—氢内冷；660—额定容量为660MW；2—代表两极），该型发电机为三相交流两极同步发电机，发电机采用水氢氢冷却方式，即定子绕组为水内冷，转子绕组为氢内冷，定子铁心及结构件为氢冷。
励磁方式采用同轴无刷励磁，励磁控制采用ABB的UN5000自动电压调节系统，氢、油、水系统采用集装式自动控制。
发电机总装配图各部件布置及名称如附图1示:
附图1：发电机总装配图
QFSN-660-2型汽轮发电机汽轮机直接联接传动，其工作环境要求海拔高度不超过1000米，环境温度为5~40℃,要求周围环境不含导电灰尘、腐蚀性气体，无爆炸、振动和机械损伤等危险，该型汽轮发电机工作方式为连续长期运行。
发电机的主要参数如表1，励磁机组的参数如表2。
发电机的冷却介质有氢气，定子内冷却水，氢气冷却器内的冷却水，轴承润滑油和密封油，其基本参数如下。
发电机定子、转子，主励磁机定子、转子，永磁机定子的绝缘等级为F级，其温度限值符合F级绝缘要求，发电机主要部件和冷却介质及润滑油的允许温度限值如表7。
思考题：
1、秦山二期发电机型号是什么？采用何种冷却方式？
2、什么是发电机的负序能力？
3、水内冷汽轮发电机定子同层线圈出水温度有何规定？
2、发电机结构
660MW汽轮发电机（不包括励磁机、励磁装置、氢系统、密封油系统、定子线圈冷却水系统）主要有9大部分组成：转子；油密封、轴承、端；挡风盖、导风环；冷却器与外罩；定子线圈；定子机座、定子铁心；定子出线；定子出线端点和中心点外罩；定子外部水管。
发电机的总体结构图见图2-1
由于发电机采用气隙取气径向多路通风的冷却方式，转子本体沿全长分为11个风区，转子绕组采用中间铣孔的斜流通风结构，转子槽楔为风斗式，结构上为一斗两路通风。
与转子相对应，定子铁心也分为11个风区，定子铁心设径向通风道，沿全长共有95个风道，风区的构成是由机座隔板形成的。
定子铁心和定子机座间采用立式弹簧板隔振结构。
在发电机汽、励端各设一个单级轴流式风扇。
为了不使机座和转子过长，发电机的冷却器装配方式采用背包式，即两个冷却器罩壳设置在发电机汽、励两端的上部。
冷却器横向装配在罩壳内。
发电机采用端盖式轴承，轴瓦为2块可倾式瓦，发电机采用双流双环式油密封。
发电机定子绕组为60º相带，双层2支路并联绕组，采用水内冷，定子线棒为4排导线，空实线组合比为一空二实。
绕组端部固定结构为刚——柔性结构，绕组引出线为4排。
机座励端下部设置出线盒，主
引线和6个出线瓷套端子为水内冷。
出线盒座和汽端下部的底座还作为定子运输时挂货钩的钩挂位置。
发电机转子汽端热套装联轴器，发电机转子励端联轴器与无刷励磁机刚性联接，发电机转子引线与励磁机引出线为端面接触，采用机械把合联接结构。
发电机的总体设计尺寸如下表2-1：
图2-1 发电机的总体结构
2.1发电机定子结构
2.1.1 定子机座
定子机座由优质钢板装焊而成，焊后经消除应力处理。
机座的端板为80mm厚钢板，外皮为25mm厚钢板经滚制成型的圆筒拼焊构成，机座内的辐向隔板共18块（机座铁心本体段12块、汽励两端机座各3块），其中装焊吊攀座的4块（靠近定子铁心端部）的厚度为50mm，其余为30mm厚，幅向隔板和轴向筋板以及通风钢管构成的骨架将使机座具有足够的强度和刚度。
定子机座铁心本体段12块辐向隔板及轴向通风管一起构成机座的11向风区，为保证各风区的风量，各冷风区的通风管都是由端部直通到各自风区。
机座汽、励两端的上部设有联接冷却器罩壳的联接法兰，法兰接合面开有矩形密封槽，内充满密封胶以防氢气泄露之用。
机座顶部还设有人孔、检查孔，都有盖板密封。
在机座励端下部设有联接出线盒的法兰，法兰上开有出线盒出风孔。
机座汽端下部特别设有供定子运输用的法兰座以钩挂运输挂货钩。
把机座设计成“耐爆”型压力容器，就是指机座能承受0.01到0.02MPa(表计)下氢气和空气混合气体的最强烈爆炸。
机座两侧共有4个可拆卸的吊攀，和供装配测温引线接线端子板的法兰，机座的上部开设有夹紧环调节孔，下部开设有清理孔及充排氢气，二氧化碳气体的管路接口及测量风压、联接漏水探测器的接口。
其中氢气汇流管在机座的顶部；二氧化碳汇流管在机座底部，并开有小孔。
发电机的定子冷却水汇流管的进出法兰设在机座上部的侧面。
汇流管的排污法兰设在机座两端的下部。
定子机座两侧的底脚将支撑整个发电机的重量和承受突然短路时产生的扭矩，它们具有足够的强度和刚度，底脚板厚度为82mm。
在定子机座中心处，底脚上开设有轴向位槽，以装配机座与底板间的轴向固定键。
未装外罩板前定子机座框架见图2-3。
定子机座的强度在1.4MPa氢压下机座的最大应力不超过材料的屈服极限。
定子机座外形图见图2-4。
为了减小于磁拉力在定子铁芯中产生的倍频震动对基础的影响，定子机座与铁心间的隔振结构采用西屋型式的立式弹簧板结构，定子铁心经夹紧环与弹簧板相连
接。
弹簧板的下端与装焊在机座隔板上的座板相连接。
沿轴向共设11组隔振弹簧板，每组中两块弹簧板布置在夹紧环的两侧，一块在夹紧环的底部，以保持系统的稳定。
弹簧板材质为高强度可焊钢板，其屈服极限为690MPa，弹簧板的应力计算是假定在突然短路时作用在弹簧板上的扭矩为额定转矩的30倍。
此时弹簧板的最大应力为517.9MPa。
机座模态试验结果：机座椭园形的固有频率
1）嵌线前：137 Hz
2）总装后：130 Hz、132 Hz（包括转子、冷却器所有部件）
结果表明机座椭园形的固有频率远离100HZ倍频。
结合其他试验证明：弹簧板的隔振效果是良好的。
定子机座与铁心间的隔振结构见图2-2
图2-2 定子机座与铁心间的隔振结构。
