超超臨界660mw汽輪機本體(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 件下，轉子的溫度變化比汽缸快，因此轉子與汽缸之間存在膨脹差，而這差值是指轉子相對于汽缸而言的，故稱為相對膨脹差，簡稱脹差(汽缸與轉子間的相對膨脹之差 )。 ? 在機組啟動加熱時，轉子的膨脹大于汽缸，其相對膨脹差值被稱為正脹差。而當汽輪機停機冷卻時，轉子冷卻較快，其收縮亦比汽缸快，產生負脹差。負脹差也說明了機組有汽缸膨脹快，轉子膨脹得慢的情況，該情況發生在有法蘭加熱裝置而使用不當的汽輪機上。 ? 本機組推力軸承設在高壓缸后軸承座內，汽輪機推力軸承的位置，就是轉子相對于汽缸膨脹的死點，本機組死點設在 2軸承座內。高壓缸轉子從推力軸承處開始朝高壓缸前軸承座方向膨脹；中壓缸轉子則從推力軸承處開始朝發電機方向膨脹。低壓缸轉子在軸系膨脹作用下，從推力軸承向發電機的方向偏移。 本汽輪機汽缸與轉子的膨脹圖 。 Company Logo 石二二期 660MW 汽輪機本體結構 ? 高壓缸和高壓轉子從推力軸承處開始朝高壓缸前軸承座方向膨脹，高壓轉子和高壓缸之間的脹差，是由從高壓缸后軸承座開始的膨脹不同而產生的，因此在距推力軸承最遠的一端，高壓缸的差脹最大，高壓轉子的膨脹量比高壓缸的膨脹量小，因此出現負脹差。 ? 對于中壓缸和兩個低壓缸來講，差脹情況比較復雜，因為這三個汽缸均采用了雙流布置。中壓缸和中壓轉子從推力軸承處開始朝發電機方向膨脹，中壓缸轉子和汽缸之間的差脹，也是由從高壓缸后軸承座開始的膨脹不同而產生的，因此在距推力軸承最遠的一端，中壓缸的差脹最大，中壓轉子的膨脹量比中壓缸的膨脹量大，因此出現正脹差。低壓缸轉子和汽缸之間的差脹，是由軸的膨脹與低壓內缸的位移不同而造成的，低壓內缸的位移由中壓外缸和低壓內缸膨脹產生（中壓外缸和低壓內缸之間用推力螺栓聯接）。 Company Logo 石二二期 660MW 汽輪機本體結構 第三節 汽輪機轉子與葉片 一 . 汽輪機轉子 ?轉子是汽輪機轉動部分的總稱，它負責把從噴嘴葉柵出來的蒸汽動能轉變為推動軸旋轉的機械能，是汽輪機的重要部件。我們知道，汽輪機是高速旋轉機械，轉子在高溫和高濕度環境中工作，除了在動葉通道中完成能量轉換、主軸傳遞扭矩外，勢必還要承受動葉和主軸部件在旋轉中產生的離心力及各部分溫差引起的熱應力，以及由振動產生的動應力。因此，汽輪機的轉子必須要用耐熱性能優良、高強度、高韌性的金屬材料制造。為了保證汽輪機通流部分有較高的效率，轉子和靜止部件之間所留的間隙很小。如果轉子上存在缺陷，就會直接影響到汽輪機運行的安全性，所以轉子是汽輪機設備極為重要的部件之一。 Company Logo 石二二期 660MW 汽輪機本體結構 ? 按主軸與其它部件間的組合方式，汽輪機轉子可分為套裝轉子、整鍛轉子、焊接轉子和組合轉子四大類。一臺機組采用何種類型轉子，由轉子所處的溫度條件和鍛冶技術來確定。石二二期二期 660MW機組汽輪機轉子采用的是整鍛轉子，鍛件進口，無中心孔。汽輪機設計允許不揭缸進行轉子的動平衡。 ? 廠商承諾提供的轉子可以保證汽輪機在所有穩定運行工況下（轉速為額定值）運行時，在任何軸頸上所測得的雙振幅（水平、垂直方向）相對振動值不大于 ，軸承座振動限值不大于 ，各轉子軸系在通過臨界轉速時各軸頸雙振幅相對振動允許值不大于，軸承座的振動值不大于 。 ? 石二二期 660MW 機組汽輪機高壓轉子和中壓轉子鍛件材料均為10CrMoWV 鋼，其 FATT（ 50%為脆性） ≤50176。 C。該材料的 FATT 值優于常規 1CrMoV 和 12CrMoV 鋼，同時又具有良好的高溫蠕變強度。低壓轉子鍛件材料為 鋼。其 FATT（ 50%為脆性） ≤－ 10176。 C，具有良好的低溫抗脆斷性能。高壓轉子、中壓轉子和低壓轉子的 FATT 試樣取自軸頸部位，以避免在轉鼓中心取樣造成應力的增加（ FATT: 脆性轉變溫度。低碳鋼和高強度合金鋼在某些溫度下有較高的沖擊韌性，但隨著溫度的降低，其沖擊韌性將有所下降，沖擊韌性顯著下降時的溫度稱低溫脆性轉變溫度（ FATT），金屬的低溫脆性轉變溫度就是脆性斷口占 50％時的溫度。）。 Company Logo 石二二期 660MW 汽輪機本體結構 ?石二二期二期兩臺 660MW超超臨界壓力汽輪機為反動式，汽輪機組的軸系由 1個單流程反向高壓轉子、 1個雙流程中壓轉子和 2個雙流程低壓轉子組成。這 4個汽輪機轉子均為整鍛式轉子，由整鍛主軸及一體鍛造的聯接法蘭和插入式葉片組成，所有轉子均無中心孔。各轉子之間全部采用剛性聯軸器連接。采用整鍛轉子的目的在于縮小轉子的軸向尺寸、避免套裝轉子可能出現的松動等不足、提高機組的負荷適應性和運行靈活性。汽輪機的每根轉子分別由兩個軸承支承，軸系的推力盤（軸系相對死點）設在中壓轉子的前端，即位于中軸承座（箱）內。 Company Logo 石二二期 660MW 汽輪機本體結構 ? 高、中轉子通流部分的主要特點有： ①小直徑、多級數、雖然增加了制造成本，但是也提高了輪周的效率，減小了轉子的應力。 ②各葉片級與靜葉對應的轉子上裝有汽封，形成較大的漏氣阻尼，有效的減少了漏氣損失。 ③動葉基本采用“ T”葉根，與側裝式葉根相比，減少了軸向漏氣損失。 ? 石二二期 660MW超超臨界汽輪機組各轉子的臨界轉速 名稱 單位 轉速 高壓轉子 軸段 (一階 /二階 ) r/min 2150/10040 軸系 (一階 /二階 ) r/min 2040/6960 中壓轉子 軸段 (一階 /二階 ) r/min 2250/6680 軸系 (一階 /二階 ) r/min 2040/5250 低壓轉子 I 軸段 (一階 /二階 ) r/min 1320/4100 軸系 (一階 /二階 ) r/min 1220/3520 低壓轉子 II 軸段 (一階 /二階 ) r/min 1320/4100 軸系 (一階 /二階 ) r/min 1300/3620 發電機轉子 軸段 (一階 /二階 ) r/min 840/2180 軸系 (一階 /二階 ) r/min 749/2176 Company Logo 石二二期 660MW 汽輪機本體結構 二．汽輪機葉片 1. 靜葉 ? 汽輪機葉片按用途可分為動葉片和靜葉片兩種。 ? 靜葉片安裝在隔板或持環上。在靜葉柵中，蒸汽的壓力和溫度降低，流速增加，將熱力勢能轉換為動能。 ? 汽輪機的靜葉是構成汽輪機級的主要部件之一。蒸汽在靜葉組成的汽流通道中膨脹加速，將熱能轉變成動能，從靜葉出來的高速汽流進入動葉作功，推動動葉從而使汽輪機轉子驅動發電機發電。 ? 石二二期二期 660MW超超臨界機組高壓缸和中壓缸的第一級靜葉葉片采用斜置靜葉結構，全三維馬刀形葉片，效率高、漏汽損失小。葉根均采用整體正交葉根，葉片上設有整體正交圍帶。高中壓缸的第一級設計為低反動級，其中在靜葉列中完成大部分能量轉換，這樣靜葉列的下游蒸汽溫度已降低。靜葉的兩端受到支持以防止葉尖漏汽，并且第一列靜葉的流量通過遮擋環來提高。 Company Logo 石二二期 660MW 汽輪機本體結構 2. 動葉 ? 動葉片安裝在轉子的轉鼓上，承受噴嘴葉柵射出的高速氣流產生的沖擊力和蒸汽在其中膨脹產生的反作用力，推動轉子旋轉，把蒸汽的動能和熱力勢能轉換為機械能。 ? 動葉片的型線設計和工作狀態直接影響汽輪機的工作效率，也直接影響汽輪機的經濟性。另一方面，動葉片在工作過程中，承受著復雜的動、靜應力，而且有的還承受著高溫、高壓或濕蒸汽的沖刷、工作環境十分惡劣。因此，動葉片除了要保證高的工作效率外，還應保證具有足夠的安全性，包括在動靜應力作用下的強度、抗振性能和抗腐蝕性能。 ? 每一只動葉片通常由葉根部分、中間體、型線部分、圍帶 (葉頂 )四部分組成。動葉片由葉根牢固地固定在葉輪或轉鼓上，中間體把葉根和葉片型線部分連接成一體；型線部分用于構成汽流通道；圍帶用來與同一級的其他動葉片相連接，以增強抗振性能，同時起著汽道徑向密封和葉柵軸向密封的作用。 Company Logo 石二二期 660MW 汽輪機本體結構 ? 高中壓缸的第一級設計為低反動級。該汽輪機高壓缸、中壓缸和低壓缸的第一級動葉葉片采用反動度為 30%40%的馬刀形反動式葉片，葉根均采用整體正交葉根，葉片上設有整體正交圍帶板。 ? 低壓動葉的第一列葉片為馬刀形葉片級，設計為倒 T型葉根和整體圍帶。最后兩列動葉具有樅樹形葉根，插進汽輪機軸中的軸向槽內，并用嵌縫件固定。末級低壓動葉為自由扭葉片，可以承受葉根和葉尖之間相當大的轉速差，不設拉筋或圍帶。這些扭葉片采用沖鍛，葉根為樅樹形葉根，裝配在轉子上形狀與之相似的葉根槽中。 Company Logo 石二二期 660MW 汽輪機本體結構 3. 石二二期 660MW汽輪機組葉片 石二二期 660MW 汽輪機組葉片是采用先進的、成熟的技術，使葉片在允許的周波變化范圍內不致產生共振。 ⑴關于石二二期 660MW 汽輪機組葉片的具體說明： ①高、中壓第一級： 高中壓第一級采用了斜置靜葉。這種設計不僅效率高，而且非常成功的解決了大功率超超臨界汽輪機調節級的強度及機組運行的可靠性問題。其特點： a. 第一組為低反動度葉片級（約 20％的反動度），降低進入轉子動葉的溫度。 b．進汽的第一級斜置靜葉結構：效率高，漏汽損失小。 c．滑壓運行方式：大幅度提高超臨界機組部分負荷的經濟性。 d． 100％的全周進汽，對動葉片無任何附加激振力。 e．滑壓及全周進汽根本上消除了噴嘴調節造成的汽隙激振問題。 f．滑壓及全周進汽使第一級動靜葉片的最大載荷大幅度下降，根本解決了第一葉片級采用單流程的強度設計問題。 ②高中低反動式全彎曲扭動靜葉片級： a．所有的葉片級全采用馬刀型。 b．較低的反動度葉片級：根據最佳的氣動設計，已不是 50％反動度的純反動度式葉片，級的反動度控制在 30％～ 50％的水平。 Company Logo 石二二期 660MW 汽輪機本體結構 c．變反動度的設計原則：即每一葉片級的反動度是不相等的。反動度與葉片的幾何尺寸、焓降，進出角特性對應的：變反動度的設計是以最佳的氣動特性決定各級的反動度，而不是按統一的反動度去犧牲某些氣動的性能。不同的反動度葉片級的組合將提高整個缸的效率。 d．整體自帶圍帶結構，動應力小，抗高溫蠕變性能好。 e．小直徑，多級數，制造成本會增加，但效率高，轉子應力小。 f．各葉片級與靜葉對應的轉子上葉裝有多道汽封，形成較大的漏汽阻尼。 g．動葉基本采用 T 葉型葉根，與側裝式相比，可減少軸向漏汽損失。 ③低壓末三級標準長葉片級： a．次末級及次次末級為自帶圍帶葉片。 b．末級為 葉片。靜葉片為全三元的彎扭葉片。 c．長葉片在允許的周波變化范圍內不致產生共振。 ⑵低壓末級及次末級葉片具有必要的抗應力腐蝕及抗水蝕措施，汽輪機設有足夠的除濕用的疏水口。賣方提供葉片抗水蝕措施。賣方提供機組熱耗與背壓的關系曲線。 Company Logo 石二二期 660MW 汽輪機本體結構 第四節汽輪機軸封 ? 汽輪機在正常運行時，轉子處于高速旋轉狀態，而靜止部分如汽缸、隔板等固定不動，因此轉子和固定部分見需要留有適當的間隙，以避免相互碰磨，然而當間隙兩側存在壓差時就會導致漏汽。級內間隙漏汽會使做功的蒸汽量減少，降低汽輪機的內效率；軸端汽缸間隙漏汽則不僅降低效率，而且影響安全運行。 ? 為了阻止蒸汽漏出汽缸和空氣漏入汽缸，汽輪機的軸封必須配置軸封系統，它由軸封供汽系統和軸封抽汽系統組成。軸封供汽系統向軸封通入高于