300MW雙抽汽輪機設計

畢春媚

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱 150046）

300MW雙抽汽輪機設計

畢春媚

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱 150046）

介紹了300MW雙抽汽輪機的系統及結構設計方案，該方案吸收國內外超臨界機組的特點。在滿足熱效率的前提下，通過優化和改進，同時滿足了工業抽汽和采暖抽汽兩種工況。

雙抽汽輪機

1 引言

300MW雙抽汽輪機的設計方案，吸收國內外超臨界機組的特點。在滿足熱效率的前提下，通過優化和改進，同時滿足了工業抽汽和采暖抽汽兩種工況。

2 總體設計方案

2.1 設計原則

根據設計要求，在中壓排汽區域設2-φ1020×20的抽汽管道，在連通管上增加一道碟閥，用于調整采暖抽汽量，在13級后設1-φ920×20的抽汽管道，在汽缸下半左側（調端向電端看）掛油動機、14級隔板采用轉動隔板，用于調整工業用抽汽量。

通流設計采用全三維技術，機組效率要達到當代國際先進水平。

2.2 機組優化設計的主要內容

（a）機組采用高中壓合缸方式，高、中壓缸的推力自平衡。

（b）中壓進汽部分采用中壓隔熱罩降低汽缸壁溫。

（c）高中壓間汽封體采用2段結構，第一段蒸汽漏向高中壓外缸與高壓內缸夾層中，在啟機的時候起到夾層加熱作用，第二段蒸汽漏向中壓第一個隔板后，起到冷卻轉子的作用。

3 機組主要技術數據

汽輪機型式：超臨界、一次中間再熱、雙抽可調整凝汽式機組；主蒸汽流量：1018.26t/h，最大進汽量：1160t/h；純凝工況額定功率：350MW；主汽門進口蒸汽壓力：24.2MPa；主汽門進口蒸汽溫度：566℃；再熱蒸汽進口蒸汽溫度：566℃；額定工業抽汽壓力：0.981MPa（可調節，調節范圍：0.8～1.3MPa）；額定工業抽汽溫度：353.8℃；額定工業抽汽量：60t/h；最大工業抽汽量：300t/h；采暖抽汽壓力：0.39MPa（可調節，調節范圍：0.245～0.5MPa）；采暖抽汽溫度：245.1℃；額定采暖抽汽量：500t/h（工業抽汽量為60t/h）；最大采暖抽汽量：560t/h（工業抽汽量為 0）；額定背壓：4.9kPa；額定轉速：3000r/min；考核工況熱耗：7865.2kJ/kW·h。

4 結構特點

新蒸汽從下部進入置于該機兩側兩個固定支承的高壓主汽調節聯合閥，由每側各兩個調節閥流出，經過4根高壓導汽管進入高壓缸，進入高壓缸的蒸汽通過一個沖動式調節級和7個沖動式高壓級后，由外缸下部兩側排出進入再熱器。再熱后的蒸汽從機組兩側的兩個再熱主汽調節聯合閥，由每側各兩個中壓調節閥流出，經過兩根中壓導汽管由中部下半缸進入中壓缸，進入中壓缸的蒸汽經過7級沖動式中壓級后，從中壓缸上部經過1根φ1219聯通管進入低壓缸。低壓缸為雙分流結構，經過正反向各6級反動級后，從兩個排汽口向下排入一個凝汽器，在采暖抽汽工況下，連通管上的蝶閥的開度，可根據采暖參數的要求逐漸關小，使中排區域的壓力逐漸升高，然后蒸汽從中壓缸下部2-φ1020×20的抽汽口抽走，另一小部分蒸汽進入低壓缸，排入冷凝器；在工業抽汽工況下，通過汽缸上外掛的油動機調整轉動隔板開度，可根據抽汽參數的要求，逐漸關小，使13級后的壓力逐漸升高，然后蒸汽從中壓缸下部1-φ920×20的抽汽口抽走，另一小部分蒸汽進入中排、低壓缸，排入冷凝器。

高中壓轉子是高中壓部分合在一起的1根30Cr1Mo1V耐熱合金鋼整鍛結構。推力軸承位于前軸承箱處，與推力盤形成軸系的膨脹死點。高壓動葉片葉根為菌型葉根，有效地降低了葉根處的應力。高壓動葉片中間體上打蒸汽平衡孔，降低葉輪前后壓差，調節機組軸向推力。調節級反向布置，高壓葉片反向布置，中壓葉片正向布置，設計有2段壓力平衡管，一段在高中壓間汽封體上，連通高壓排汽；一段在高壓后汽封體上，連通中壓排汽。保證機組在額定負荷運行時保持不大的正推力，在甩負荷狀態下也可保證推力不超過35t，在推力軸承許用范圍內。高中壓間汽封體采用2段結構，第一段蒸汽漏向高中壓外缸與高壓內缸夾層中，在啟機的時候起到夾層加熱作用，第二段蒸汽漏向中壓第一個隔板后，起到冷卻轉子的作用。

由于工業抽汽需要調整，采用沖動式設計更加合理。通過熱力計算轉動隔板在中壓第6級。轉動隔板設計采用單圈平衡室設計，以平衡轉動環前后的推力，考慮到安全系數，要求油動機出力為開啟方向14t，關閉方向16t。

5 機組設計

5.1 系統設計

（1）高中壓部分汽封系統

高壓后汽封為三段抽汽，中壓后汽封為二段抽汽。高中壓間汽封體采用2段結構，第一段蒸汽漏向高中壓外缸與高壓內缸夾層中，第二段蒸汽漏向中壓第一個隔板后，起到冷卻轉子的作用，中壓第1級隔板與高中壓間汽封體通過零間隙汽封圈相連，防止中壓進汽的高溫蒸汽與轉子直接接觸。此處結構同我廠常規沖動式機組結構。

（2）高中壓部分軸向推力系統

推力軸承放在高中壓缸調端，前軸承箱內。

高中壓間汽封體做成2個臺階，高壓側為直徑755mm（迷宮式汽封體最小處，其余均同），中壓側為820mm。第一段蒸汽通過平衡管與高排相連；高壓后汽封體第一段蒸汽通過平衡管與中排相連，保證機組在正常運行時保持不大的正推力，最大為8t，在甩負荷狀態下也可保證機組推力不超過35t，在推力軸承許用范圍內。

平衡孔部分，高壓部分在高壓動葉片中間體上開平衡孔，中壓部分在葉輪上開平衡孔。

（3）軸承支撐系統，高中壓部分為雙支點結構，軸承跨距6090mm，一階臨界轉速2026r/min。

（4）滑銷系統，高中壓部分滑銷結構采用定中心梁結構。

5.2 結構設計

（1）高壓部分采用一個高壓內缸，然后在高壓內缸上打孔，通過抽汽插管向高加供汽，中壓部分，采用3個隔板套將中壓缸分成4個腔室：1段中壓進汽，3段抽汽。

（2）采用中壓隔熱罩結構，在中壓進汽側安裝1個中壓隔熱罩，隔開高壓外缸與再熱蒸汽，高壓內缸上開小漏氣孔通到中壓隔熱罩與高中壓夾層中，冷卻高壓外缸溫度。

（3）進汽插管采用疊片式結構如圖1。

（4）動葉采用菌型葉根型線，應力比倒T型葉根型線小。隔板采用中分面螺栓把合，添加密封鍵結構來減少漏汽。

（5）轉動隔板如圖，采用在實際運行中表象良好的軸向彈性汽封體結構。根據其他電廠轉動隔板運行中出現的問題，將轉動隔板轉環板體加厚，材料由鑄件換成鍛件，加工工藝由分體焊接改為整體加工。轉動隔板轉環板體與隔板體接觸處間隙加大。采用新式DAVE合金來適應高壓力高溫度。在DAVE合金與隔板板體安裝面添加墊片，有效解決DAVE合金耐磨，裝配時加工余量去不掉，安裝后接觸面比設計值高2～3mm，平整度不高的問題。

（6）汽缸中排為1根φ1219的大抽汽口，采暖抽汽為2根φ1056的抽汽口，工業抽汽為1根φ910的抽汽口，這4個抽汽口均在中排附近，對汽缸強度影響很大，所以設計汽缸時，在φ1056、φ910抽汽口中均布置了50厚的十字交叉加強筋，在2根φ1056的抽汽口中間，氣缸內部還有一50mm厚的立筋，在上下半缸按30°分布共焊有12根φ76的撐桿，法蘭處焊有4根φ48的撐桿，用來加強汽缸中排處的強度和剛度。

（7）內部支撐滑動結構：高中壓部分為沖動式，采用沖動式機組常用的中分面搭子，底部平鍵結構。

圖1

6 結論

通過以上設計，此機組經濟性能夠滿足用戶工業抽汽和采暖抽汽兩種工況的要求，同時機組具有很高的安全性及可靠性。

（編輯 黃 荻）

TK262

A

1002-2333（2013）08-0240-02

畢春媚（1981-），女，工程師，從事機械設計工作。

2013-03-12