汽轮机(超临界···)
汽轮机——超临界与超超临界
■ ２ ６ ２ ０ １ ４ 年第５ 期
《
作 ，是一 种 较 为精 密 的重 型 机 械 ，一 般 须 与 锅 炉 头 ，而 目前装机 设备 仍不 能满 足 国民需求 。 主要 瓶
（ 或其他蒸汽 发生器 ）、发 电机（ 或其他被驱动机 械１ 颈在 于我 国能 源的结 构特 点 ：我 国是产煤 大 国 ，但
都在朝着 研究 与开 发大容 量 、高参 数汽轮机 的方 向
发展 。而 中国的汽轮 机发 展起步 相对较 晚 ， １ ９ ５ ５ 年 上海汽轮机厂制造 出第一 台６ Ｍｗ汽轮机 ，２ ０ 世纪７ ０
汽 轮机是一 种 以蒸汽 为动力 ，并将 蒸气 的热能 转 化为机 械功 的旋转 机械 ，又称蒸 汽透 平 ，是现代 火 力发 电厂 中应 用最 广泛 的原动机 ，在 国 民生产生
我 国能 源结构 以煤 为主 ，油 、气资 源长期依 赖进 口，再加上 近年 来对 电力设 备 需求 的持 续增
长 ，促 使汽轮机 蒸汽参数 不断提 高 ，以适应社 会生产要 求。超 临界和 超超 临界 汽轮 机在运 用过程 中
体现 的 高效 、节能 、环保 适应 了发展 需要 ，也 遵循 可持 续发展 规律 ，发展 前景 十分广 阔。随着汽轮
作者单 位 ：北京科技大学材料科学与工程学院，北京 １ ０ ０ ０ ８ ３
汽轮机 已经达￣ Ｊ Ｊ ｓ ｏ ｏ ～ ６ ０ ０ Ｍｗ等级水平 。１ ９ ８ ２ 年世界 分 、汽缸 、隔板和静 叶栅 、汽封及轴承等 。
汽 轮 机 通 常 在 高 温 高 压 及 高 转 速 的 条 件 下 Ｔ
年代末 国产机组 占到 总容量 ７ ０ ％。另 外 ，南 于中 同 汽轮机研 究水平 较低 ，因而不得 不借 助 国外 汽轮机 技术 促进 中 国汽 轮机 的发展 ，例如 ２ ０ 世 纪８ ０ 年代从
超临界汽轮机概述
1.汽轮机概述1.1概述1.1.1产品概述本产品是一台超临界、一次中间再热、表凝式间接空冷、单抽（采暖抽汽）、凝汽式汽轮机。
机组按照“以热定电”的原则，结合国内外先进的设计经验进行重新设计，通流结构介于反动式与冲动式透平之间，级数少，效率高；整锻转子高压通流反向布置，中压通流正向布置，低压通流为对称布置，轴向推力自平衡；采用多层缸结构，通流部分轴向间隙大，径向间隙小，具有较好的热负荷适应性；采用数字式电液调节（DEH）系统，自动化程度高。
引进后对该机组进行了完善化采用控制涡流型设计；现在又采用全三维设计手段，进行了全面优化设计。
全部动叶自带围带整圈联接；高压缸压力级叶片为倒T型叶根，中、低压采用枞树型叶根。
1.1.2适用范围本产品适用于大、中型电网承担基本电负荷及热负荷。
本机组寿命在30年以上，该机型能运用在缺水地区，能适应直接空冷系统运行条件。
1.2技术规范汽轮机型式：超临界、一次中间再热、表凝式间接空冷、单抽（采暖抽汽）、凝汽式汽轮机额定功率MW 350主汽门前蒸汽压力MPa.a 24.2主汽门前蒸汽温度℃ 566℃中联门前蒸汽温度℃566℃排汽压力kPa.a(TRL)/(THA) 28/12额定给水温度℃285±5最大采暖抽汽流量t/h 600采暖抽汽压力Mpa（可调整） 0.3～0.5工作转速r/min 3000旋转方向（从汽轮机向发电机看）顺时针调节控制系统型式 DEH最大允许系统周波摆动HZ 48.5～51.5噪音水平dB（A）＜85各轴承处最大垂直振动(双振幅)mm ＜0.025通流级数 34高压部分级数 I+12中压部分级数 11低压部分级数 2×5末级动叶片长度 mm 680盘车转速 r/min 3.35汽轮机总长m（包括罩壳）～17汽轮机最大宽度 m（包括罩壳）～10.17汽轮机本体重量 t ～708汽轮机中心距运行层标高 mm 10671.3结构特点1.3.1主机结构汽轮机通流采用冲动式与反动式组合设计。
超超临界1000MW凝汽式汽轮机总体介绍
•调门与汽缸之间无蒸汽管道，直接 与汽缸相连。切向进汽。
•阀门与汽缸安装，采用大型螺纹连 接有利于大修拆装。
•阀门直接支撑在基础上、对汽缸附 加作用力小
•阀门布置在汽缸两侧，切向进汽， 损失小；起吊高度低。
•阀门采取小网眼、大面积的不锈钢 加强永久性滤网。其特点是过滤网 直径小，滤网刚性好，不易损坏。
采用SIEMENS成熟的单轴、HMN组合机型
H- 高压单流缸 K-高中压合缸 M- 中压双流缸 E- 中低压合缸 N- 低压双流缸 压力等级： 25~30MPa，温度 ：600°C/610 °C
超超临界1000MW凝汽式汽轮机
机组纵剖面图
长 宽 高 转子带叶片 整体重量 (mm) (mm) (mm) 重量（T） （T）
6.40X4.20X4.89
主门调门
5.9X5.2X2.23
再热门调门
7.33X5.47X2.26
中压转子带叶片
6.23X1.72X1.72
中低压ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ通管
5.98X2.28X2.35
低压内缸上半
4.12X6.59X3.80
低压内缸下半
6.49X6.89X3.30
低压转子带叶片
8.05X4.19X4.19
超超临界1000MW凝汽式汽轮机 独特的高压第一级设计
• 第一级低反动度20%， 降低转子温度。
• 切向进汽、斜置静叶、 效率高。
• 全周进汽、无附加汽 隙激振。
• 大动静距离有利防冲 蚀。
• 滑压运行低负荷效率 高。同时大幅降低第一 级载荷，解决大功率机 组高压第一级的强度问 题。
超超临界1000MW凝汽式汽轮机
超超临界1000MW凝汽式汽轮机
超临界汽轮机事故预案
为保障超临界汽轮机在运行过程中的安全稳定，降低事故发生概率，提高事故处理能力，特制定本预案。
本预案适用于我国超临界汽轮机运行过程中的各类事故，包括但不限于汽轮机跳闸、汽轮机振动、汽轮机泄漏、汽轮机叶片断裂等。
二、事故分类及处理原则1. 汽轮机跳闸（1）发现汽轮机跳闸时，立即停止向汽轮机送汽，迅速关闭主汽门。
（2）检查汽轮机跳闸原因，如为外部故障，及时排除故障；如为内部故障，立即启动备用汽轮机。
（3）在故障排除前，确保其他设备正常运行，保证机组安全稳定。
2. 汽轮机振动（1）发现汽轮机振动异常时，立即停止向汽轮机送汽，迅速关闭主汽门。
（2）检查振动原因，如为轴承故障，及时更换轴承；如为叶片故障，立即启动备用汽轮机。
（3）在故障排除前，确保其他设备正常运行，保证机组安全稳定。
3. 汽轮机泄漏（1）发现汽轮机泄漏时，立即停止向汽轮机送汽，迅速关闭主汽门。
（2）检查泄漏原因，如为管道、阀门故障，及时排除故障；如为汽轮机本体泄漏，立即启动备用汽轮机。
（3）在故障排除前，确保其他设备正常运行，保证机组安全稳定。
4. 汽轮机叶片断裂（1）发现汽轮机叶片断裂时，立即停止向汽轮机送汽，迅速关闭主汽门。
（2）检查叶片断裂原因，如为材料缺陷，更换新叶片；如为设计缺陷，及时修改设计。
（3）在故障排除前，确保其他设备正常运行，保证机组安全稳定。
1. 发现事故时，立即向值班领导报告，启动事故应急预案。
2. 值班领导接到报告后，立即组织相关人员开展事故处理工作。
3. 根据事故类型，按照本预案要求，采取相应的处理措施。
4. 事故处理过程中，确保其他设备正常运行，防止事故扩大。
5. 事故处理完毕后，及时向上级部门报告事故处理情况。
四、事故预防措施1. 定期对汽轮机进行维护保养，确保设备正常运行。
2. 加强人员培训，提高操作人员的安全意识和操作技能。
3. 完善设备监控系统，及时发现设备异常情况。
4. 制定严格的操作规程，严格执行操作流程。
超超临界汽轮机本体结构介绍
高 (mm) 3450 4340 8395
转子带叶片 整体重量 重量（T） （ T） 14.1 44.7 110 125 205 396 轴承 跨距
#1-#2 (mm) 4275
#2-#3 (mm) 6075
#3-#4 (mm) 8000
#4-#5 (mm) 8050
7100 10800
机组外形尺寸 机组总重
• 补汽阀相当于在主汽门后 连接的第三个调节阀。 • 对经济工况与最大工况流 量相差大的机组：还可明显 提高经济性。
超超临界1000MW凝汽式汽轮机
补汽调节阀技术特点
主蒸汽进口
• 在原主汽门后、调门前引出一个管道，
接入一个补汽阀，该补汽阀的结构与主 调门相同，位于高压缸下部。
补汽阀接口
补汽阀阀体 蒸汽出口
超超临界1000MW凝汽式汽轮机 高效率单流程高压缸通流
•全周进汽提高了机组运行的经济性和安全可靠性 。 •高压通流部分采用小直径多级数的设计原则。 • 单流程叶片级通流面积比双流程要增加一倍，叶片端损大幅度下降。 • 全部采用‘T’型叶根、漏汽损失小。
超超临界1000MW凝汽式汽轮机 独特的高压第一级设计
2。高压缸部分
超超临界1000MW凝汽式汽轮机 独特的圆筒型高压外缸
排汽缸 进汽缸
• 高压缸整体发运。
• 高压缸采用双层缸设计。外缸 为桶形设计，由垂直径向中分面 分为进汽缸和排汽缸。内缸为垂 直纵向平分面结构。由于缸体为 旋转对称，使得机组在启动停机 或快速变负荷时缸体的温度梯度 很小，热应力保持在一个很低的 水平。 • 外缸承受一定的压力，而内缸 为垂直纵向平分面结构，仅承受 内外缸的压差，所以中分面螺栓 应力也很小，安全可靠性好。
蒸汽进口
660MW超超临界汽轮机(三缸)
62.2
61.3
1029mm末级叶片设计特点
10
新型
旧型
1 ISB GB
阻尼
围带和凸台拉筋在离心力的作 用下产生扭转恢复并接触，具 有非常好的阻尼效应。
降低振动应力
新型
旧型
采用直加强型纵树型叶根， 减少局部的离心应力
进一步提高运行可靠性
低 压 缸 疏 水 设 计
三缸四排汽超超临界660MW机组设计特点
1029mm自带围带末级动叶片 高效全三维自带围带反动式高、中、低压叶片 三胞胎调节级动叶片 12%Cr钢转子锻件 12%Cr钢高中压内缸、喷嘴室铸件 中压转子的冷却蒸汽系统 高压和中压排汽涡壳最优设计，最小的压力损失 低压全三维设计的排汽缸 防固粒腐蚀的有效措施 防低频振动的有效措施 高温材料具有高的抗蠕变强度特性
功率 MW 660 660 660 660 660 660 660 660
投运年份
2010 2010 2011 2011 2009 2010 2009 2010
信阳4#机组运行情况
信阳4#机组运行情况
信阳#4机组热力性能试验报告
三缸四排汽超超临界660MW机组
优势： 丰富的设计经验 成熟的运行业绩 安全经济的末叶 全三维设计技术
机组
机组 名称
功率 主蒸汽参数 MW
信阳
4号机
652.9 4
25.3 8
600. 2
禹州
3号机
660.8
24.9
581. 3
THA工况 设计值
25 600
低压进 汽℃ 378
358
379.5
温度（℃）
5号抽 6号抽汽
汽口
口
261
东方—日立1000MW超超临界汽轮机说明书(含调试及控制)
东方—日立1000MW超超临界汽轮机说明书(含调试及控制) 东方—日立1000MW超超临界汽轮机说明书(含调试及控制)一、前言1.1 引言本文档是关于东方—日立1000MW超超临界汽轮机的详细说明书，包括其设计、结构、工作原理、调试过程及控制系统等方面的内容。
该说明书旨在为使用者提供清晰、准确的信息，以确保汽轮机的正常运行和维护。
1.2 文档目的本文档的目的是提供东方—日立1000MW超超临界汽轮机的全面信息，包括使用前的准备、调试过程中的操作指导、控制系统的说明等内容。
通过本文档，使用者可以了解该汽轮机的工作原理，正确操作和维护汽轮机，以确保其安全、高效运行。
二、产品概述2.1 产品说明东方—日立1000MW超超临界汽轮机是一种高效、大功率的汽轮机设备，具有超超临界参数下的高温高压汽轮机技术。
该汽轮机拥有先进的设计和制造工艺，在能源转换领域具有广泛的应用。
2.2 产品特点- 高功率输出.1000MW超超临界参数下的汽轮机设计，满足大功率需求。
- 高效节能：采用先进的汽轮机技术，提高能源转换效率，降低能耗。
- 可靠稳定：具有可靠的结构设计和精确的控制系统，确保汽轮机的稳定运行。
- 易维护：提供完善的维护指南和维修手册，方便维护人员进行保养和维修。
三、产品结构3.1 主要组成部件东方—日立1000MW超超临界汽轮机主要由以下组成部件构成：- 汽轮机本体：包括高压缸、中压缸、低压缸等部分，用于驱动发电机发电。
- 蒸汽系统：包括给水加热器、锅炉、燃烧器等部分，提供汽轮机所需的高温高压蒸汽。
- 冷却系统：包括冷却塔、冷却水循环泵、冷却器等部分，用于冷却汽轮机和发电设备。
- 油路系统：包括润滑油泵、冷却器、滤清器等部分，提供润滑和冷却油液给汽轮机各部件。
- 控制系统：包括自动控制系统、保护系统、监控系统等部分，用于对汽轮机进行控制和监测。
3.2 组件功能说明每个组件的功能及作用如下：- 汽轮机本体：将蒸汽能量转化为机械能，驱动发电机发电。
哈汽600MW超临界汽轮机
• 2.1 华能太仓＃3机2号低压缸6瓦振动超标 • 华能太仓＃3机2号低压缸6瓦振动超标， 最大达0.13㎜。主要原因是2号低压转子 与发电机对轮间的垫片平行度超差（瓢 偏），导致两个对轮同心度超标。电厂更 换垫片，将垫片平行度改为0.025㎜,同心 度调整为0.015㎜后，振动消除。哈汽厂 对垫片平行度设计允许正负0.05㎜，而对 轮的瓢偏加工精度允许正负0.03㎜，要求 不匹配。
• 加10％冷紧后，仍有漏气，在增加20％后， 暂时消除了泄漏。沁北电厂目前高、中压 缸的导汽管法兰更换的垫片采用高强金属 缠绕垫片，厚度选用4.5mm，紧固后保证 法兰结合面间隙为0，有效治理了该缺陷。 但随运行时间增长、负荷增加，不排除可 能还会出现泄漏。
• 1.2 中压主汽门蝶阀与门柄连接处断裂 • 中压主汽门蝶阀与门柄连接处断裂，主要 原因是门柄设计、加工不合理，R角太小， 在关闭阀门的冲击力作用下，应力集中所 致。
4 . 低压缸
• 本机组具有两个低压缸。低压外缸全部由 钢板焊接而成，为了减少温度梯度设计成3 层缸。由外缸、1号内缸、2号内缸组成， 减少了整个缸的绝对膨胀量。汽缸上下半 各由3部分组成：调端排汽部分、电端排汽 部分和中部。各部分之间通过垂直法兰面 由螺栓作永久性连接而成为一个整体，可 以整体起吊。
• 汽轮机本体存在的主要设备质量问题 • 1、三个电厂的共性问题 • 5台机组试运后，汽机主机存在的共性问题 有3个，主要是一些部件设计不合理，这些 问题是： • 1.1 高、中压导汽管法兰漏气 • 5台机普遍存在高、中压导汽管法兰漏气， 主要原因是螺栓强度不足，垫片规格（厚度） 不当造成，使高压导汽管法兰设计热紧弧长 过小，中压导汽管设计冷紧力矩过小。太仓 电厂按原高压导汽管热紧弧长增加10％ 热 紧，对中压导汽管将设计冷紧力矩增
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汽轮机
科技名词定义
中文名称：汽轮机
英文名称：steam turbine
定义：将蒸汽的热能转换为机械能的叶轮式旋转原动机。
应用学科：电力（一级学科）；汽轮机、燃气轮机（二级学科）
百科名片
汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械。
又称蒸汽透平。
主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。
还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。
工作原理
汽轮机是能将蒸汽热能转化为机械功的外燃回转式机械，来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶，将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。
蒸汽在汽轮机中，以不同方式进行能量转换，便构成了不同工作原理的汽轮机。
配套设施
汽轮机通常在高温高压及高转速的条件下工作，是一种较为精密的重型机械，一般须与锅炉（或其他蒸汽发生器）、发电机(或其他被驱动机械)以及凝汽器、加热器、泵等组成成套设备，一起协调配合工作。
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。
汽轮机
按蒸汽初压可分为低压蒸汽轮机（蒸汽初压力小于1.47MPa）、中压蒸汽轮机（蒸汽初压为1.96~3.92MPa）、高压蒸汽轮机（蒸汽初压为5.88~9.8MPa）、超高压蒸汽轮机（蒸汽初压为11.77~13.73MPa）、亚临界蒸汽轮机（蒸汽初压为
15.69~17.65MPa）、超临界蒸汽轮机（蒸汽初压大于22.16MPa）等，并对分类里面的每种类型的蒸汽轮机都进行了详细说明。
具体分类详见下表1——1。
分
类
型式说明
按热力特性凝汽式蒸汽轮机排汽在低于大气压力的真空状态下
进入凝汽器凝结成水
抽汽凝汽式蒸汽轮机排汽压力低于大气压力，从蒸汽轮
机中间级中抽出一定压力
的蒸汽作为它用
背压式蒸汽轮机排汽压力大于大气压力
背压抽汽式蒸汽轮机排汽压力大于大气压力，中间抽出
部分汽体供给其它部门
多压式蒸汽轮机充分利用工业生产工艺流程的副产
蒸汽，热能综合利用好
按工作原理冲动式蒸汽轮机蒸汽主要在喷嘴叶栅内膨胀
反动式蒸汽轮机蒸汽在静叶栅和动叶栅内膨胀
冲动和反动组合式蒸汽轮机转子各级动叶片既有冲动级又有反
动级
按结构单级蒸汽轮机通流部分只有一级，一般为背压式
蒸汽轮机
多级单级蒸汽轮机通流部分具有两个以上的级，可为
凝汽式、背压式、抽汽冷凝式、多
汽轮机按照蒸汽参数（压力和温度）分为：
5．—— 低压汽轮机：主蒸汽压力小于1.47Mpa ；
6．—— 中压汽轮机：主蒸汽压力在1.96—3.92Mpa ； 7．—— 高压汽轮机：主蒸汽压力在5.88—9.8Mpa ； 8．—— 超高压汽轮机：主蒸汽压力在11.77—13.93Mpa ； 9．—— 亚临界压力汽轮机：主蒸汽压力在15.69—17.65Mpa ； 10．—— 超临界压力汽轮机：主蒸汽压力大于22.15Mpa ；
压式等
按 蒸 汽 初 压
低压蒸汽轮机 中压蒸汽轮机 高压蒸汽轮机 超高压蒸汽轮机 亚临界蒸汽轮机 超临界蒸汽轮机 蒸汽初压力小于1.47MPa 蒸汽初压为1.96~3.92MPa 蒸汽初压为5.88~9.8MPa 蒸汽初压为11.77~13.73MPa 蒸汽初压为15.69~17.65MPa 蒸汽初压大于22.16MPa
按 气
流 方
向 轴流式蒸汽轮机 蒸汽在蒸汽轮机内基本上沿轴向流动
辐流式蒸汽轮机 蒸汽在蒸汽轮机内基本上沿辐向（径向）流动
周流（回流）式蒸汽轮机 蒸汽在蒸汽轮机内大致沿轮周方向流动，功率较小
按 用 途
中心电站用蒸汽轮机
绝大部分用抽汽冷凝式、抽汽背压式蒸汽轮机，同时供电供热的蒸汽轮机叫热电蒸汽轮机
船（舰）用蒸汽轮机 用于船（舰）推进动力装置，驱动螺旋桨
工业蒸
汽轮机
单纯驱动 仅驱动各种工业机械、不向外供热，为凝汽式蒸汽轮机，可以变转速运行。
用于化工、炼油、冶炼和电站等部门
驱动并供热 驱动各种工业机械，并向外供热蒸汽。
为抽汽凝汽式、抽汽背压式、背压式蒸汽轮机，可以变转速运行。
用于化工、炼油和冶炼等部门
单纯发电 工业企业自备电站中用于驱动发电机的蒸汽轮机，定转速运行
发电并供热
蒸汽轮机为抽汽冷凝式、抽汽背压式或背压式，定转速运行
11．——超超临界压力汽轮机：主蒸汽压力大于32Mpa；
表1——1。