汽轮机构造及基本工作原理

汽轮机构造及基本工作原理

1.公司三大主要设备简介：

我公司汽轮机设备为上海汽轮机有限公司生产CZK330-16.7/0.4/538/538型亚临界参数、单轴、一次中间再热、双缸双排汽、直接空冷、抽汽凝汽式汽轮机，产品编号：C153。汽轮机排汽冷却方式为机力通风直接空冷。与上海锅炉厂有限公司生产的SG-1170/17.5-M722型亚临界参数、一次中间再热、燃煤自然循环汽包炉及上海汽轮发电机有限公司生产的QFSN-330-2型的水氢氢冷却、机端自并励发电机配套，锅炉与汽轮机热力系统采用单元制布置。本汽轮机可供热网抽汽，压力可在0.25MPa(a)～0.7MPa(a)间调整。

2.汽轮机组主要参数

额定出力：330MW 主蒸汽压力：16.7Mpa

主蒸汽温度：538℃ 额定背压：14.5 KPa

额定转速：3000r/min 级数：36级

旋转方向：从机头向发电机方向看为顺时针旋转

汽轮机总重（不包括罩壳）：约685t

汽轮机全长（不包括罩壳）：17500mm

高中压外缸（上、下部）：71.5 t 高压内缸：13.830t

高压静叶持环（上、下部）：6.750t 中压#1静叶持环（上、下部）：3.700t

中压#2静叶持环（上、下部）：5.784t 中压#3静叶持环（上、下部）：6.022t

喷嘴组：0.984t 高压排汽侧平衡活塞汽封体：2.060t 低压外缸（调阀端）：31.664t 低压外缸（电机端）：31.694t

低压内缸（上、下部）：44.5t 低压进、排汽导流环：1.486t、3.200t

高中压转子：26.891 t 低压转子：37.629 t

前轴承座：4.875t 前轴承座台板：2.826t

低压第五级隔板（左、右旋）：1.070 t/1.070t

低压第六级隔板（左、右旋）：1.750t/1.750t

主汽门（左、右侧）：9.750t、9.750t

再热主汽门（左侧、右侧）：5.800t、5.800t

3.汽轮机本体结构

3.1高中压外缸

本机组为双缸双排汽结构，高中压缸采用合缸结构，反向布置，缸体部分为双层缸。高中压外缸采用铬钼钢铸件，在水平中分面处分开，形成上缸和下缸。其中设有6 个高压进汽口，上、下半各3 个，通过6 根挠性管道与调节阀出口相连，蒸汽从焊于进汽口的挠性套筒进入高压缸。一个高压排汽口设在高中压缸调阀端的下部，两个中压进汽口位于高中压外缸下半的中底部，而中压排汽口则位于高中压外缸的上部（靠电机端）。

汽缸上下半开有数个抽汽口，除#1 抽汽口位于上半之外，其余抽汽口均设在汽缸的下半部。这些抽汽口除抽汽供各加热器及辅汽联箱外，设在中压排汽的下方有两个大抽汽口，供热网抽汽使用。

高中压外缸是由 4 个与下缸端部铸成一体的猫爪所支承。在电机端，2 个猫爪支承在中轴承座调阀端的键上，在键上猫爪可自由滑动。在调阀端，汽缸猫爪也同样支承在前轴承座的键上，可以自由滑动。汽缸离开轴承座的任何倾向都受到每个猫爪上的双头螺栓所限制。

在外缸下半的每一端，由一个H 型梁并用螺栓和定位销连接到汽缸和邻近的轴承座上。这些梁在汽缸热胀时起推拉作用，使汽缸相对于轴承座可保持正确的轴向和横向位置。前轴承座可在其机座上轴向自由滑动，但为了防止横向移动，由一轴向键放在它和机座之间的轴向中心线上。前轴承座两侧装有压板，压板与轴承座之间有足够的装配间隙，可允许轴向自由移动并防止歪斜和跳动。

高中压外缸上还设有多个热电偶测点，测量汽缸的金属和蒸汽温度以控制启动及监测汽缸进水。监测汽缸进水的热电偶上、下缸成对设置，当汽缸进水时，将会出现上下缸温差突变（下缸温度突然降低）现象,超过一定值时（50℃），机组会报警或跳闸以防损坏转子和叶片。

3.2 高中压内缸:

高压内缸与中压内缸也都采用铬钼钢铸件，在水平中分面处分开，形成下缸和上缸，上下半用法兰螺栓连接固定。

内缸用固定于下半缸的支撑键支托于外缸水平中分面的下垫片处，并有上垫片限制其向上窜动，从而保证了内缸的水平位置，轴向定位是通过凸肩配合来实现的，横向是靠位于顶部和底部的中心定位销与外缸定位的，这样既能保持内缸轴线的正确位置，又能允许自由膨胀。

高压缸喷嘴室进口焊在高压内缸上，靠喷嘴室上的键槽镶嵌在内缸上、下半的凸缘上定位。进汽套管用滑动接口连接到各个喷嘴室，使由于温度变化所引起变形的可能性减至最小。

内、外缸进汽口通过进汽挠性套筒来连接。挠性套筒焊接于外缸接口上，通过挠性套筒连接来吸收内外缸差胀及减小热应力，同时进汽套筒与内缸进汽口均与密封环相配（有3个密封环），以防止漏汽。

在高压内缸下半主蒸汽进口右侧设有金属温度测点，热电偶穿过外缸伸入内缸壁，用测得的内缸金属温度来代替高压转子第一级温度；用测得的金属与蒸汽的温度差和预先规定的数值相比较，来控制汽轮机的启动与负荷变动，以达到限制转子热应力的目的。

内缸下半底部开有疏水孔，通过挠性疏水管穿过外缸引出，用来排走内缸进汽腔室的积水，疏水管在电厂现场装配好后焊于内外汽缸上。

3.3 高、中压持环及平衡活塞

汽轮机高中压部分各级隔板固定于持环上，持环再固定于汽缸上。持环上装有多级隔板，持环内除了安装各级隔板外，还装有径向汽封，它与动叶外缘围带相配，以减少蒸汽绕过动叶顶部的泄漏。

高压静叶持环装于高压内缸上，内装11 级隔板；中压#1 持环装于中压内缸上；中压#2、#3 持环直接装于高中压外缸上，中压持环内共装有12 级隔板。

由于反动式汽轮机动叶反动度较高，转子推力相应比较大，因此转子被加工出几个凸台用以平衡叶片上的推力，此装置称为平衡活塞。高中压缸内共有3 个平衡活塞汽封，高压侧平衡活塞汽封装于高压内缸上，高压排汽侧平衡活塞汽封装于外缸的调阀端，中压侧平衡活塞汽封装于中压内缸上。它们的支承方式等均与持环相同。这3 个平衡活塞汽封用于密封高中压转子上相应的三个凸台，从而平衡转子的轴向推力。

3.4 高中压转子

高中压转子是由整体合金钢锻件加工而成的无中心孔转子，高中压转子高压与中压为反流布置，转子支承于两径向轴承上，跨距为6030.8mm，装好叶片的转子重约30 吨。高压包括1 级枞树型叶根的调节级及11 级T

型叶根的压力级。中压共12 级在各级动叶围带处，均装有径向汽封，在转子两端有成组高低齿槽用于安装汽封，以防各级间漏汽及蒸汽的外泄。

转子调阀端连接转子延伸轴，其上装有推力盘、主油泵轮并与危急遮断器小轴相连。转子电机端与低压转子端部两个法兰用配合螺栓刚性地连接在一起，形成刚性联轴器连接。

4. 低压部件

4.1低压外缸

低压外缸为碳钢板的大型焊接结构，它是汽轮机本体中尺寸最大的部件。为了减轻其重量和保证真空条件下的刚度，上半采用了大、小圆弧构成的薄壁拱顶，端壁焊有撑管，下半为端壁与侧壁构成的长方形框式结构，在接近中分面处依赖四周连续座架得以加强；在排汽接口处，沿纵向与横向焊上加强肋与撑管来增强刚性。

低压外缸：分为上、下各2块，在现场拼装紧固，在座架底板上沿纵向凹口和横向的方孔，与锚固件匹配而构成机组的滑销系统。低压外缸内装有内缸、进汽导流环和排汽导流环。低压缸两侧的端汽封分别固定在中轴承座和后轴承座下部并通过波纹管与低压外缸相连，既能保持低压外缸真空的密封，又能在低压外缸变化时，不影响端汽封的径向间隙。由汽封供汽系统往端汽封输送压力稳定的蒸汽进行密封，而汽封排汽则送往汽封冷却器。

由于低压外缸的温度较低，运行中的差胀引起中心变化较小，因此，采用非中分面的支承方式。轴承座与四周座架一起支承于基础台板上，在轴承座与高中压缸之间设有H 形定中心梁。它们将各缸沿轴向的膨胀联系在一起。

尺寸庞大的低压外缸因受加工和运输条件的限制，增加了一个垂直中分，将外缸分成上、下半各2 块。外缸上半有4 个人孔，每端两个，可在不揭缸情况下，人员可进入外缸内部进行检查。两个排大气隔膜阀位于外缸上半的顶部。正常运行时，阀的盖板被大气压紧，当凝汽器真空被破坏而超压时，蒸汽能冲开盖板，撕裂铅隔膜向大气排放。通常铅隔膜在压力为0.034～0.048MPa(g)时破坏。

4.2 低压内缸

低压内缸为碳钢焊接结构，第一级两端半环为锻件，其余半环为铸件，其余部件为钢板。低压内缸两半用螺栓紧固，内缸借助下半中分面法兰两侧之凸边支承于外缸之凸台上。

内缸两端的环上对称地装有第1～6 级隔板。低压内缸上半顶部有圆形窗口，与低压外缸进汽口相匹配。下半底部有4 个抽汽口。低压内缸下半近中心线对角线布置的2孔，为低压第2 级后抽汽口，用于#6 低压加热器，远中心线对角线布置的2 孔，为低压第4 级后抽汽口，用于#7 低压加热器。

内缸两端固定有排汽导流环，它与外缸的锥形端壁结合，形成排汽扩压通道。借助于扩压作用，可充分利用末级叶片的排汽速度，将速度能转换为压力能，从而提高汽轮机的效率。排汽降温用喷水装置固定于排汽导流环出口的外缘上，当转速达到2600r/min 时，喷水自动投入，直至机组带上15%负荷。

4.3 低压转子

低压转子由整段合金钢锻件加工而成，无中心孔低压转子为双流 6

级。前4 级为鼓式，末两级采用盘式，它可有效地减轻转子重量。在轮缘上加工出侧装枞树形叶根槽，该类叶根具有较大的承载能力。

各级之间装有隔板汽封，动叶顶部装有围带汽封。低压转子两端均有联轴器，它们与转子制成一体。转子调阀端与高中压转子刚性连接，电机端与发电机转子刚性联。

5.通流部分:

5.1 高压通流部分:

汽轮机的通流部分由高、中、低压3 部分组成，高压由1个冲动调节级和11 级压力级组成，中压为12 级，低压为双流2×6 级，共计36 级。

调节级动叶由方钢铣制而成，采用直侧装枞树形叶根及整体加铆接围带结构，属冲动式叶片，11 级静叶均装于高压静叶持环上。静叶片为变截面扭叶，由方钢制成，它采用偏心叶根和整体围带动叶片由方钢铣制而成，为等截面直叶片，采用倒T 型叶根，采用 T 型叶根可有效地防止蒸汽泄漏，从而进一步提高高压缸的效率。

各级动叶片均装有围带，围带装在叶片顶端的铆钉头上，用铆接来固定，并将叶片连接成组，末叶片应位于成组叶片围带的中间。在静叶持环内径及隔板内径处均装有嵌入式汽封，与动叶围带和转子形成较小的径向间隙，减少各级间漏汽。

5.2 中压通流部分

高中压缸的中压通流部分由装在汽缸静叶持环上的静叶片和装于转子叶轮上相同级数的动叶片组成。静叶片由方钢铣制而成，为变截面扭叶。它采用叶根和整体围带结构。动叶片由方钢铣制而成，为变截面扭叶，它亦采用侧装式枞树型叶根及整体围带结构。安装定位方式与调节级动叶相同。

中压部分静叶持环内径及隔板内径处亦装有嵌入式汽封，以与动叶围带和转子形成较小的径向间隙，减少各级间漏汽。

5.3 低压通流部分

低压缸的双流低压通流部分（调阀端），它由装在低压内缸上的6级静叶片和装于转子上相同级数的动叶片组成。第 1～4 级静叶片由方钢铣制而成，为变截面扭叶，第 5、6 级静叶片模锻或精铸后经机械加工而成，为变截面扭叶片，