高效660MW超超临界空冷汽轮机结构特点课件.ppt

1、工程技术部2015年04月12高效高效660MW660MW超超临界汽轮机简介超超临界汽轮机简介1 1 高效高效660MW660MW汽轮机设计理念及技术特点汽轮机设计理念及技术特点2 2 高压缸模块主要技术特点高压缸模块主要技术特点3 3 中压缸中压缸模块主要技术特点模块主要技术特点4 4 低压缸低压缸模块主要技术特点模块主要技术特点5 5 高压模块整体发货及高压模块整体发货及HTCCSHTCCS系统介绍系统介绍 1.1超超临界660MW等级汽轮机机设计理念：充分利用已有的超超临界汽轮机研制技术。汽轮机通流采用具有更高效率的反动式设计技术。利用高效型1000MW汽轮机技术。1.2汽轮机主要技术特

2、点 1）热力系统采用八级回热，提高机组热效率；2）高、中、低压缸通流采用多级数反动式技术，高压缸效率90%、中压缸效率92%、低压缸效90%；3）最小压力损失的高、中压阀门技术，汽缸和阀门布置紧凑；4）低压内缸、外缸端汽封、轴承箱全部采用落地结构；5）应用HTCCS动静间隙测量方法，电厂安装时不需要调整通流间隙，一方面实现运行时汽封间隙与设计值吻合，保证机组效率；另一方面减少现场的工作量和安装周期。6）整体运输的高压缸模块；1.高效660MW汽轮机设计理念及技术特点3660MW高效超超临界空冷汽轮机序号项 目单位数 值1机组型式 超超临界，一次再热，单轴、三缸两排汽、空冷凝汽式2汽轮机型号 N

3、660-28/600/620 3主蒸汽额定进汽量t/h 18406设计背压KPa10.57配汽方式 节流调节8额定转速r/min 3000 9旋转方向顺时针（从汽机向发电机看）10回热级数（高加除氧低加）3+1+4 11低压末级叶片长度mm 94012通流级数 59高压缸级17 中压缸级216 低压缸级25 13中压缸排汽压力 MPa 0.6014汽轮机外形尺寸27.5m12m8m汽轮机主要技术规范660MW高效超超临界空冷汽轮机4汽轮发电机组外形布置图5单流程高压缸双分流中、低压缸高压阀对称布置高压缸两侧，与汽缸刚性连接，弹性支架支撑；再热阀对称布置在中压缸两侧，与中压缸刚性焊接，弹簧支撑；

4、660MW高效超超临界空冷汽轮机汽轮发电机组外形布置6660MW高效超超临界空冷汽轮机7660MW高效超超临界空冷汽轮机通流形式选择 根据经典理论：按反动度的大小，汽轮机的级分为纯冲动级（反动度0）和纯反动级（反动度0.5），相应的机组成为冲动式汽轮机和反动式汽轮机。冲动级蒸汽主要在喷嘴栅（静叶）中膨胀，在动叶栅中只有少量膨胀，反动级蒸汽在汽轮机的喷嘴栅和动叶栅中都有相当程度的膨胀 8660MW高效超超临界空冷汽轮机通流形式选择1.反动式的动、静叶型线基本相同，冲动式的则不同，导致冲动式动叶栅的气流转折角较大，以及叶栅反动度的差异，造成冲动式叶型损失比反动式叶栅大。2.反动式叶型进汽侧小圆直径

5、大，攻角适应范围广，部分负荷的效率高。3.反动式隔板厚度小，可以多布置级数，重热系数大，且反动式级不存在平衡孔漏汽，泄露损失小，可提高机组效率。4.冲动式采用隔板结构，由于承受的压差较大，隔板内径又小，因此隔板的厚度较厚。虽然级数反动式少，但通流长度却相差不多。5.反动级的静叶出汽侧至动叶进汽侧的轴向间隙较冲动级大，可减少对动叶的激振力，同时可容许转子和静子间有较大的相对膨胀，对提高机组的负荷适应性有利。6.反动式机组在设计、加工制造方面，相对冲动式更简单，冲动式隔板需要焊接，反动式隔板可采用装配方案，无焊接及热处理导致的变形，精度好，效率高。7.反动式叶型的叶栅损失比冲动式的小，但隔板汽封直

6、径大，平衡鼓汽封直径大，这两处的泄露损失比冲动式大。8.大机组功率大，流量大，汽封漏汽损失占的比重小，所以大机组宜采用反动式设计9660MW高效超超临界空冷汽轮机参照动叶片的设计理念和装配方式 装配式导叶的围带与围带、叶根与叶根之间有接触紧力，能够保持相互连接的稳定性 拆装的便利性，装配式隔板有损坏时可以更换指定的叶片，安装拆卸方便 装配式隔板不进行焊接，因此不存在由于焊接和焊接后进行热处理带来的叶片变形，从而更好保证叶片通流的精度，提高机组效率 焊接隔板实体图 焊接隔板纵剖图 装配式隔板实体图 装配式隔板纵剖图 装配式隔板 超超临界660MW材料提高参数机型参数25MPa/600/60028

7、.0MPa/600/62027MPa/600/610高压外缸ZG15Cr2Mo1不变高压内缸ZG1Cr10MoVNbN不变中压外缸ZG15Cr2Mo1不变中压内缸/CB2高压转子13Cr10.5Mo1.5NiVNbN不变中压转子13Cr10.5Mo1.5NiVNbN 新型12%Cr(FB2)主汽调节联合阀ZG1Cr10MoWVNbN不变再热调节联合阀ZG1Cr10MoWVNbNCB2高温材料选择660MW高效超超临界空冷汽轮机10通流采用反动式全三维设计技术，进一步提高缸效率；2180切向蜗壳进汽技术，降低进口部分流动损失，可允许提高蒸汽流速，蒸汽动能转换效率提高；第一级横置静叶，蒸汽在速度和

8、方向不发生骤变的情况下流入叶片，流动损失明显降低，气动效率提高1.3%；第一级冲动式技术，降低转子工作温度；各级动叶采用T型叶根，漏汽损失小；内缸采用红套环密封技术；高压模块适应整体运输要求。全周进汽方式，无部分进汽损失和阀门节流损失；2 高压缸模块主要技术特点11660MW高效超超临界空冷汽轮机（1）高压内缸密封技术高压内缸采用规则的圆筒形结构，取消水平结合面的法兰。结构更紧凑，热应力小，适应性好，启动及变负荷时间短。红套环过盈产生的收缩力密封，整圈受力、应力集中小、寿命长。内缸在长期稳态及瞬时变工况下运行期间无泄漏。机组在各种工况运行过程中，内缸和红套环的强度满足设计要求中分面应力与常规法

9、兰螺栓密封时的应力相当，可满足密封性要求。内缸材料ZG1Cr10MoVNbN，红套环的材料为2Cr10MoVNbN 2.2 高压缸模块主要部件结构特点12红套后的高压内缸和转子效果图660MW高效超超临界空冷汽轮机（2）切向蜗壳进汽高压缸进汽采用切向蜗壳，减小第一级导叶进口参数的切向不均匀性，提高效率。蜗壳结构能够减小进口部分的流动损失。蒸汽在速度和方向不发生骤变的情况下流入叶片。允许提高蒸汽流速，并具有很高的蒸汽动能转换效率第1级静叶与进汽蜗壳联合计算，总压损失系数0.6%。汽轮机进汽蜗壳实体图13高压进气蜗壳压力云图2.2高压缸模块主要部件结构特点660MW高效超超临界空冷汽轮机高压进汽蜗

10、壳气动计算与分析采用商业软件计算，ICEM划分网格，CFX求解。进口给定总温和总压，出口给定质量流量，工质为水蒸汽。蜗壳内部流域切面示意图 YZ平面速度矢量图 XY平面压力分布 压力分布图 蜗壳总压损失系数仅为0.15%。分析流动情况，汽流在蜗壳内逐渐膨胀加速，压力逐渐降低，变化均匀，压力等值线几乎与流线方向垂直。从压力云图看，由于切向进汽，汽流在离心力作用下，形成了蜗壳外侧压力高，内侧压力低，但切向非常均匀，压力等值线几乎是同心圆；14660MW高效超超临界空冷汽轮机（3）第一级横置静叶 高压缸第一级静叶片采用轴向布置形式，以配合切向蜗壳全周进汽形式；第一级采用了冲动式叶片级，第一级静叶后温

11、度降低20，从而降低第一级叶轮和转子表面的温度，为高压转子提供有利的工作条件。提高第一级的级效率。第一级轴向布置静叶实体图152.2 高压缸模块主要部件结构特点660MW高效超超临界空冷汽轮机（4）高压主汽调节联合阀每个联合阀包括一个主汽阀和一个调节阀。阀门通过调节阀的扩压延长段与内缸相连。阀体通过法兰连接在外缸上，阀门与汽缸之间没有蒸汽管道，结构紧凑、损失小。主汽阀带有预启阀，减少主汽门开启的提升力。主汽阀为阀门限位，具有自密封功能。调节阀为平衡阀，阀门限位，阀门全开时形成自密封162.2 高压缸模块主要部件结构特点高压主汽阀高压调节阀高压主汽阀高压调节阀执行机构高压调节阀高压调节阀执行机构

12、660MW高效超超临界空冷汽轮机高压主调阀气动分析计算采用商业软件进行，ICEM划分网格，CFX求解。进口给定总温和总压，出口给定质量流量，工质为水蒸汽。高压主调阀后处理各截面位置 阀门组内部三维流线图 截面1-3流线图 截面1-3压力云图 截面1-3马赫数云图 主阀+调阀计算总压损小于1%。从压力云图中看出整个流场流动较均匀，阀座喉部两侧流动对称；从流线图中看出，整个阀腔内没有出现较大的漩涡，喉部流动均匀。从马赫数云图中看出调阀的出口不均匀度小，调节阀出口的汽流均匀；17660MW高效超超临界空冷汽轮机18660MW高效超超临界空冷汽轮机防止汽流激振措施 增加高压转子刚度，提高汽轮机高压转子

13、临界转速；所有轴承采用油膜动特性系数交叉耦合项小、稳定性更好的四瓦可倾瓦轴承；进行考虑汽流激振影响的轴系稳定性的计算分析，减小高压转子的强迫挠度系数，减小汽流激振发生的概率；取消喷嘴进汽，采用全周进汽的方式；采用防汽流涡动汽封。3 汽轮机中压模块主要技术特点19第一级采用冲动式设计，降低转子表面温度，提高转子安全性。其余各级采用多级反动式设计技术，进一步提高中压缸效率。采用中压转子冷却系统，降低转子表面温度，提高转子安全余度分缸压力低于0.6MPa。中压内缸/中压阀体材料CB2。转子材料采用FB2。660MW高效超超临界空冷汽轮机中压再热调节联合阀结构图20 中压再热调节联合阀660MW高效超

14、超临界空冷汽轮机中压再热调节联合阀采用主汽阀与调节阀共用一个阀座的结构形式，结构紧凑，占据空间小，阀门压力损失低。防止固体颗粒侵蚀措施u 表面硬化处理(扩散渗透法渗硼)；提高表层材料的硬度最小950Hv。实践证明采用渗硼的方法强化喷嘴表面腐蚀程度下降到原来的20%。u 新型的防侵蚀叶型，合理的动静间隙，减少固体颗粒的碰撞速度，改变碰撞角度，使固体颗粒避开材料的高冲蚀区，因而减少对叶片的冲蚀。u 利用旁路系统，启动前可用旁路带走一部分固体颗粒。21660MW高效超超临界空冷汽轮机l加强型外缸l落地轴承箱l落地内缸l单层内缸l静叶去湿技术l940mm末级叶片22采用落地式轴承箱结构，即轴承直接支撑

15、在基础上，改善转子运行条件；低压内缸落地式结构，使转子与静子完美对中，不受真空变化影响；中低压缸分缸压力低于0.6MPa，温度低于300，使得低压缸进口温度降低，可以减小低压缸进、排汽温差，降低低压缸热应力，减小低压缸的变形，避免低压缸出现内漏，提高汽轮机经济性和可靠性，避免低压转子出现回火脆化问题；采用940mm自带围带末级动叶片，具有丰富使用业绩。4 低压缸模块主要技术特点低压内缸上半低压内缸下半内缸撑脚660MW高效超超临界空冷汽轮机23660MW高效超超临界空冷汽轮机低压模块内缸直接支撑在基础上 转子和内缸在真空变化、低压喷水、低负荷运行等各种工况下都保持完美的同心度，因为外 缸的变形

16、不会导致通流部件动静中心变化；可将因转子和静子零件接触而产生摩擦振动的危险降到最小。940mm末级叶片 24940mm叶片设计参数根径1718.51879mm环形面积7.85m28.32m2叶片支数6670叶根形式圆弧枞树形连接形式阻尼凸台/套筒+自带围带整圈连接材料12%Cr940mm叶片开发历程叶片开发历程2004200520062007气动设计和结构设计性能验证试验电厂使用 阻尼围带 高抗振衰减性 凸台/套筒拉筋 高抗振衰减性 12%Cr不锈钢 高强度、高硬度 薄叶片 高效率 减少离心力 枞树型叶根 降低叶片重量 降低离心力660MW高效超超临界空冷汽轮机25660MW高效超超临界空冷汽

17、轮机5.1 高压模块整体发货简介 缸体电端采用固定垫箱支撑，并固定汽缸。转子采用两个轻质支架支撑，缸体调端底部采用千斤顶支撑，与转子支架配合，用于汽缸的支撑及顶起。在内缸的调端及电端侧各设计4块支撑板用于厂内总装时内缸与转子定位。在外缸两侧端面处设计定心环用于高压模块整体运输。千斤顶转子辅助支架内缸固定垫箱转子辅助支架高压转子高压内缸支撑板高压外缸定位环265 高压模块整体发货及HTCCS系统介绍 660MW高效超超临界空冷汽轮机步骤1：高压内缸下半就位，安装好静叶、汽封 步骤2：转子支架就位，并起吊转子步骤3：调整辅助支撑位置及高度并安装高压内缸下半定位支撑板，将转子平稳装入高压内缸步骤4：

18、安装高压内缸上半支撑板后再安装高压内缸上半，把紧内缸中分面螺栓及定位销栓27660MW高效超超临界空冷汽轮机步骤5：高压内缸红套步骤6：红套环装配完成后将内缸与转子整体吊装步骤7：将高压转子及内缸装入外缸下半前将内缸下半的两块定位支撑板取下,安装支撑键步骤8：将内缸及转子整体装入外缸下半后取下内缸上半的两块定位支撑板，调整并安装外缸下半端部定位环下半定位环下半定位环28660MW高效超超临界空冷汽轮机步骤9：安装高压外缸上半(包括端部定位环)，把紧中分面螺栓及定位销栓，将高压模块整体起吊装入运输支架准备发货。定位环高压模块包装后尺寸8.4m3.9m3.8m，高压模块总重约160T。现场安装：将

19、高压模块整体起吊，缓慢落在轴承箱中，外缸猫爪支撑在轴承箱上，转子支撑在轴承上。调好后，拆卸定位环，连接转子对轮，高压模块与阀门连接。29660MW高效超超临界空冷汽轮机1).测量设备：HTCCS测量设备由以下几部分核心组件组成：1、API激光跟踪仪（带航空摄像头）2、导轨系统3、靶球固定工装4、测量靶球5.2 HTCCS测量技术简介660MW高效超超临界空冷汽轮机30HTCCS测量系统是利用带航空摄像头的API自动捕捉测量靶球的技术，配合可以令API沿汽轮机轴线方向移动的导轨系统，以及可以将测量靶球固定于汽封上的靶球固定工装，来实现全实缸无转子状态下汽轮机动静通流尺寸的测量。2).测量方法：6

20、60MW高效超超临界空冷汽轮机31 2)测量方法：u首先对测量基准进行测量，计算出轴线；u每级需测量位置，根据需要事先在4个位置固定测量球。利用上面的测量方法对这4个点进行测量，并进行坐标拟和；u分别计算这4点到轴线的距离，得出径向尺寸，并输入计算软件表格中；u将转子的相应通流部分径向尺寸输入到计算软件表格中；u结合转子的实际挠度，通过软件计算，得到机组所有动静通流间隙值；u用数控机床加工汽封齿配准整圈汽封间隙；uHTCCS测量方法从根本上保证了所得的间隙值与全实缸的间隙值一致，从而保证冷态安装时的间隙值准确反映机组运行时的间隙值。最大限度地保证机组的经济性和安全性。32高效660MW超超临界

21、空冷汽轮机33项 目三缸两排汽四缸四排汽三缸-四缸机组总长m27.532.9-5.4高压阀门主汽调节联合阀主汽调节联合阀相同中压阀门主汽调节联合阀主汽调节联合阀相同高中压缸高中压分缸高中压分缸相同高压通流级数17152中压通流级数2162128低压缸数量12低压通流级数25226支持轴承68转子34轴承箱45末级叶片940mm680mm660MW高效超超临界空冷汽轮机小结1).高压缸采用2180切向涡壳进汽技术,可 降低进口部分流动损失，提高蒸汽动能转换效率，计算总压损仅为0.15%；2).单流程第一级横置静叶，流动损失明显降低，气动效率提高1.3%。第一级设计成低反动度级，降低静叶后蒸汽温度

22、极大改善转子工作条件，提高转子使用寿命；由于全周进汽，可降低叶片工作应力，杜绝端部漏汽，明显降低端部损失和漏汽损失；3).高压第一级静叶表面进行渗硼强化，中压第一级静叶背弧侧表面进行等离子喷涂CrC涂层，有效预防叶片的固体颗粒冲蚀；4).中低压缸分缸压力降低到0.6 MPa以下，温度低于301.1。低压缸进口参数降低，可以减小低压缸进、排汽温差，降低低压缸热应力，减小低压缸的变形，避免低压缸出现内漏，避免低压转子出现回火脆化问题，提高汽轮机经济性和可靠性；34小结5).高、中压阀门采用无导汽管结构，无沿程损失，紧凑的阀门与缸体布置占据的空间较小，有效降低电厂基建成本；6).低压模块采用落地轴承

23、座和落地式内缸技术，应力水平更低。能适应大范围的真空变化和排汽温度变化，永远能够保证转子与静子部件的精确对中。合理的内缸结构杜绝了汽缸的内漏，充份保证了低压缸的效率；7).940mm自带围带钢制末级动叶片，排汽面积大，余速损失小，安全高效，具有广泛的使用业绩；8).采用定-滑压运行方式，如果不要求机组参与一次调频，可以阀门全开，纯滑压方式运行。运行时，根据负荷要求，通过增减锅炉燃料调节负荷，满足调峰要求。如果在阀门全开状态要求参加一次调频，可通过1号高加抽汽调节阀，限制一号高加进汽量，瞬间降低给水温度，达到短期一次调频需要。如果要求一次调频，而且不采用抽汽流量控制调频方式，可通过高压调节阀进行节流调节;35小结9).高压缸模块采用整体运输技术，能够缩短现场安装工期，保证安装质量；10).先进的HTCCS动静间隙测量方法，安装时不需要调整通流径向间隙，实现运行时汽封间隙与设计值吻合，保证机组效率；减少现场的工作量和安装周期；11)通过上述先进设计技术和间隙调整手段，能够切实提高机组经济性，并且有效保证运行经济性达到设计要求。3637请各位领导批评指正!谢谢!