汽轮机本体培训课件

超超临界1000MW等级汽轮机

培训资料

上海汽轮机有限公司

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

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名牌上。

汽轮机的内部结构详见汽轮机总剖面图。

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：29m X 10.4m X 7.75m

汽轮机总重：约1570 t

2 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三个最大功率可达到1100MW等级的HMN型积木块组合：一个单流圆筒型H30高压缸，

“HMN”组合的功率范围为300MW至1100MW。一个双流M30中压缸，两个N30双流低压缸。

根据排汽容积流量的大小（背压及功率）可选配1至3个低压缸。本机组技术先进、成熟、安全可靠；所有的最新技术近期均有成功的应用业绩，通过这些技术的最优组合，使该机型的总体性能达到了世界一流的先进水平。

机组纵剖面图

2.1总体结构特点

低压部分

中压部分

发电机

高压部分

凝汽器

进汽阀门

汽轮发电机组三维立体视图

本机组采用一只高压缸、一只中压缸和二只低压缸串联布置。汽轮机四根转子分别由五只径向轴承来支承，除高压转子由两个径向轴承支承外，其余三根转子，即中压转子和两根低压转子均只有一只径向轴承支承。这种支承方式不仅是结构比较紧凑，主要还在于减少基础变形对于轴承荷载和轴系对中的影响，使得汽机转子能平稳运行。这五个轴承分别位于五个轴承座内。

整个高压缸静子部件和整个中压缸静子部件由它们外缸上的猫爪支承在汽缸前后的二个轴承座上。而低压部份静子部件的支撑方式较为独特，其外缸直接支撑于与它焊在一起的凝汽器颈部，与汽轮机基座没有任何关联，内缸等其它静子部件则通过低压内缸上伸出外缸的猫爪支撑于其前后的轴承座上，与低压外缸也不存在任何支撑关系，所以低压内、外缸在受热膨胀或变形时不会彼此造成影响。

五只轴承座均浇灌在汽轮机基座上，在机组从冷态到运行时与基座不发生相对滑动。所有轴承座与汽缸猫爪之间的滑动支承面均采用灌有石墨的低摩擦合金滑块。它的优点是具有良好的摩擦性能，不需要另注油脂润滑，有利于机组膨胀畅顺。在低压端部汽封、中低压连通管低压进汽口以及低压内缸猫爪等低压内、外缸接合处均设有大量的波纹管进行弹性连接，以吸收这些连接处内、外缸间的热位移。

在2号轴承座内装有径向推力联合轴承。因此，整个轴系是以此为死点向两头膨胀；而高压缸和中压缸的猫爪在2号轴承座处也是固定的，因此2号轴承座也是整个静子滑销系统的死点。高压缸受热后以2号轴承座为死点向机头方向膨胀。中压外缸与低压内缸间用推拉杆在猫爪处连接，汽缸受热后也会朝电机方向上顺推膨胀，因此，转子与静子部件在机组启停时其膨胀或收缩的方向能始终保持一致，这就确保了机组在各种工况下通流部分动静之间的差胀比较小，有利于机组快速启动。

转子绝对膨胀

相对膨胀

静子绝对膨胀

汽轮机膨胀示意图

高、中压外缸两侧各布置有由一只个主汽门和一只调门组成的联合汽门，其结构及布置风格也是与众不同的，在阀门与汽缸之间没有蒸汽管道，主调门采用大型罩螺母与高压缸连接，再热调门采用法兰螺栓与中压缸连接，这种连接方式结构紧凑、损失小、附加推力小。

由于本机组采用全周进汽滑压运行＋补汽阀的配置模式，在主汽门后设有一个补汽阀，该补汽阀相当于第三个主调阀，该阀门的功能和设置原理在热力系统章节中另有详述；该阀门吊装运转层平台以下高压缸的区域，通过两根导汽管将蒸汽从主汽门后导入补汽阀内，再通过另两根导汽管将蒸汽从补汽阀后导入高压缸的相应接口上。

由于本机组采用独特的结构和合理的布置模式，使机组的可用率高，维护方便，机组的大修间隔长较长，与其他机型相比，其大修间隔要长一倍以上，可达到10万小时（约12年）。

2.2高压缸的特点

高压缸采用双层缸设计。外缸为独特的桶形设计，由垂直中分面分为左右两半缸。内缸为垂直纵向平中分面结构。各级静叶直接装在内缸上，转子采用无中心孔整锻转子，在进汽侧设有平衡活塞用于平衡转子的轴向推力。高压缸结构非常紧凑，在工厂经总装后整体发运到现场，现场直接吊装，不需要在现场装配。

圆筒型高压缸在轴向上根据蒸汽温度区域分为进汽缸和排汽缸两段，以紧凑的轴向法兰连接，可承受更高的压力和温度，有极高的承压能力。无中分面的圆筒型高压缸有极高的承压能力，汽缸应力小。即使高压内缸有中分面设置于垂直方向将汽缸分为左右两半，采用高温螺栓进行连接，螺栓不需要承受内缸本身的重量，但其因此其螺栓应力也较小，安全可靠性好。目前用于该机型的高压缸积木块HI30，其设计压力达到30MPa 。

高压转子

排汽缸

高压内缸

补汽阀进汽口

猫爪

高压转子

高排

主蒸汽进汽进汽缸

抽汽口

高压缸装配三维视图

1、＃2轴承座

2、径向推力联合轴承

3、高压转子

4、高压内缸

5、第一级斜置静叶

6、高压静叶

7、高压动叶

8、高压外缸进汽段

9、高压进汽口 10、补汽阀进汽口 11、高压外缸排汽段 12、高压轴承

13、＃1轴承座 14、液压盘车

补汽阀蒸汽从高压第无级后引入高压缸。同时，采用将高压第四级后540℃左右的蒸汽漏入内、外缸的夹层，再通过夹层漏入平衡活塞前的方法；而平衡活塞前的蒸汽一路经平衡活塞向后泄漏至与高排相通腔室，一路则经过前部汽封向前流动与第一级静叶后泄漏过来的蒸汽混合后经过内缸的内部流道接入高压第五级后补汽处。经过内部流道的这一布置，使第一级后泄漏过来的高温蒸汽只经过小直径的转子表面，同时大尺寸的外缸进汽端和转子平衡活塞表面的工作温度只有540℃左右，降低了结构的应力水平，延长其工作寿命。

H型单流圆筒型高压缸

2.3主汽门调门

机组设有两套主汽门调门组件，主汽门和主调门为一拖一形式，共用一个阀壳布置在机组的两侧。主调门通过大型螺母与汽缸直接连接无导汽管。

主汽门调门与汽缸连接方式

主蒸汽通过主蒸汽进口进入主汽门和主调门，主调阀内部通过进汽插管和高压内缸缸相连，主蒸汽通过进汽插管直接进入高压内缸，不设常规机组的导汽管。阀壳与高压外缸通过大型螺母连接。

主汽门调门

主汽门是一个内部带有预启阀的单阀座式提升阀。蒸汽经由主蒸汽进口进入装有永久滤网的阀壳内，阀门滤网采用环形波纹钢板缠绕形式，滤网的网孔直径相当小（仅

阀门弹簧支架

主汽阀

连接大螺母

高压缸

油动机

主调阀

主汽门进汽口

补汽进汽接口

1.6mm）,刚性较好，滤网面积与阀门喉部面积比约为7：1，即使有部分堵塞也不影响机组的正常运行。主汽门打开时，阀杆带动预启阀先行开启，从而减少打开主汽门阀碟所需要的提升力，以使主汽门阀碟可以顺利打开。主汽门由独立的油动机开启，由弹簧力关闭，安全可靠性好。

主调阀也为单阀座式提升阀，在阀碟上设有平衡孔以减小机组运行时打开调门所需的提升力。和主汽门相同，主调阀也由独立的油动机开启，由弹簧力关闭。

主汽门内部结构

主调门内部结构

2.4 补汽阀

机组在主汽门后调门前各引出一路进入补汽阀，补汽阀相当于主汽门后的第三个主调阀，该阀门一般在最佳运行经济工况点后开启，满足在该工况外机组能够到达更高的负荷，同时该阀门还具有调频功能；该阀门吊装运转层平台以下高压缸的区域，通过两根导汽管将蒸汽从主汽门后导入补汽阀内，再通过另两根导汽管将蒸汽从补汽阀后导入高压缸的相应接口上

补汽阀的调节方式与主调阀相同。

1、补汽阀油动机

2、补汽阀出汽口

3、补汽阀进汽口

4、补汽阀支吊点

2.5中压汽轮机

中压缸采用双流程和双层缸设计，内外缸均在水平中分面上分为上、下两半，采用发兰螺栓进行连接。可以采用厂内总装精装出厂的先进技术。

中压缸装配三维视图中压缸纵剖面图各级静叶直接装于内缸上，蒸汽从中压中部通过进汽插管直接进入中压内缸，流经对称布置的双分流叶片通道至汽缸的两端，然后经内外缸夹层汇集到中压缸上半中部的中压排汽口，经中低压连通管流向低压缸。因此中压高温进汽仅局限于内缸的进汽部分。整个中压外缸处在小于300℃排汽温度中，压力也只有0.6MPa(a)左右，汽缸应力较小，安全可靠性好。由于通流部分采用双分流布置，转子推力基本能够左右平衡。

中压缸也可在工厂经总装后整体发运到工地，不需要在现场重新装配。

5、中压动叶

6、第一级斜置静叶

7、中压缸排汽口

8、中压缸进汽口

2.6再热主汽门

中压阀门和高压部分相同，中压缸也有两个再热主汽门与再热调门的组件，分别布置在中压缸两侧。每个组件包括一个再热主汽阀和一个再热调节阀，他们的阀壳组焊为一体。

再热蒸汽通过再热蒸汽进口进入再热主汽门和再热调门，再热调阀通过再热进汽插管和中压缸相连，再热蒸汽通过进汽插管直接进入中压内缸。

再热调阀与中压缸间采用法兰螺栓连接，阀门采用非常简洁的弹性支架直接支撑在汽机基座，对汽缸附加作用力小，同时有利于大修时的拆装。

再热主汽阀与主汽阀、再热调阀与主调阀在内部结构及调节控制方式基本相同。

调门

1、再热蒸汽进口

2、中压缸

3、再热主门和调门组件

4、再热调门油动机

5、再热主门油动机

6、中压进汽插管

7、再热调门

8、再热主汽门

9、阀门支架

再热主门内部结构

再热调门内部结构

2.7低压汽轮机

1、低压转子

2、低压外缸上半

3、低压内缸上半

4、低压外缸

6、低压内缸下半

7、低压外缸下半

低压缸为双流、双层缸结构。来自中压缸的蒸汽通过汽缸顶部的中低压连通管接口进入低压缸中部，再流经双分流低压通流叶片至两端排汽导流环，蒸汽经排汽导流环后汇入低压外缸底部进入凝汽器。内、外缸均由钢板拼焊而成，均在水平中分面分开成上下半，采用中分面法兰螺栓进行连接。

低压外缸下半由二个端板、二个侧板和一个下半钢架组成。低压外缸采用现场拼焊，直接坐落于凝汽器上，外缸与轴承座、内缸和基础分离，不参与机组的滑销系统。

外缸和内缸之间的相对膨胀通过在内缸猫爪处的汽缸补偿器、端部汽封处的轴封补偿器以及中低压连通管处的波纹管进行补偿。

低压汽轮机的各种波纹管补偿器

低压内缸通过其前后各二个猫爪，搭在前后二个轴承座上，支撑整个内缸及其内部静子部件的重量，并以推拉装置与中压外缸相连，保障汽缸间的顺推膨胀，以保证动静间隙。在低压内缸下半底部两端的中间位置处各伸出一只横向销，插入从该区域从汽机基座上伸入的销槽内，用于限制低压内缸的横向移动。

低压内缸中部左右侧各装有一个低压静叶持环，低压缸的前几级静叶装入静中压外缸与低压内缸的推拉装置

推拉杆

中压外缸低压外缸

低压内缸

膨胀节

猫爪

端部汽封

轴封补偿器

低压内缸横向固定装置

低压内缸

低压静叶持环

叶持环中，末两级或末级叶片直接装于低压内缸两端。低压排汽导流环与低压内缸焊为一体，这样不仅增加了整个低压内缸的刚性，减少低压内缸的挠度，而且可简化安装工序，缩短安装周期。其缺点是和低压内缸猫爪一样，导致低压内缸运输尺寸过大，对一些运输受限制的地区，需要考虑结构上的调整。

低压内缸通过其前后各二个猫爪，搭在前后二个轴承座上，支撑整个内缸、持环及静叶的重量。并以推拉装置与中压外缸相连，以保证动静间隙

低压内缸通过其前后各二个猫爪，搭在前后二个轴承座上，支撑整个内缸、持环及静叶的重量。并以推拉装置与中压外缸相连，以保证动静间隙。

2.8中低压连通管道

机组设有一只中低压连通管，连通管将中压与两只低压缸连接起来。中压缸排汽通过连通管进入两只低压内缸，通过双流的低压缸做功后向下进入凝汽器。

1、中压缸排汽口

2、低压I 进汽口

3、低压II 进汽口

连通管与低压缸进汽口连接

中低压连通管管道内径为φ2000mm 。

连通管

外缸

内缸

外缸和连通管的连接 1

2 3

2.9轴承座

机组有五只轴承座，轴承座通过地脚螺栓与基础固定，不参与机组的滑销系统。汽缸通过猫爪搭在其前后轴承座上，轴承座与猫爪之间采用低摩擦系数耐磨的合金，该合金为自润滑形式，不需要加注润滑脂。五只轴承分别位于五只轴承座内，机组的死点为＃2轴承座，径向推力联合轴承位于该轴承座内。机组以＃2轴承座为死点向两头膨胀，中压外缸与低压内缸以及低压内缸与低压内缸之间以穿过轴承座的推拉杆相连接传递膨胀。

1、推拉杆

2、地脚螺栓

3、轴承座

4、润滑油进口、

5、顶轴油管路

6、轴承

7、端部汽封

8、润滑油回油口

推拉杆结构图

1、低压内缸

2、自润滑板

3、轴承座

4、汽缸补偿器

5、低压外缸

6、推拉杆

7、补偿器

8、中压外缸（低压内缸）