國產汽輪機轉子防止彎曲方案

李昕，潘梓銘，黃揆

（1.哈電集團現代制造服務產業有限責任公司，哈爾濱 150046；2.大慶煉化公司聚丙烯廠，黑龍江 大慶 163411）

1 轉子彎曲危害及原因分析

隨著科學技術的進步和材料技術的發展，汽輪機進汽的主蒸汽溫度和蒸汽再熱溫度呈逐步升高趨勢，但隨著溫度的升高，材料的力學性能有所下降，造成轉子（尤其中壓轉子）蠕性變形彎曲，這一方面會使轉子產生很大的離心力，易引起機組振動偏大，另一方面容易造成汽輪機動靜摩擦。導致中壓轉子彎曲的原因如下：一是機組的材料性能不過關；二是在機組的原始設計中，沒有考慮增加冷卻蒸汽系統或冷卻結構，因而使機組在運行中發生大軸彎曲，最終導致轉子永久彎曲。針對以上原因，為防止轉子（尤其中壓轉子）彎曲，除了采用高溫性能較好的材料之外，還應采用蒸汽冷卻技術和相應的冷卻結構設計。本文重點介紹了4 種在300MW、600MW、1000MW 機組中應用的冷卻結構設計方案，以降低再熱蒸汽所包圍的中壓缸進汽口處的葉片根部的溫度和轉子的溫度，提高受影響區域的葉根和轉子的蠕變強度，減少轉子彎曲的可能性。

2 亞臨界300MW 機組冷卻技術

亞臨界300MW 機組冷卻蒸汽系統是采用美國西屋公司技術，使調節級后的一股蒸汽反向流動通過調節級葉輪根部的平衡孔，來冷卻高壓轉子及蒸汽室；另一股蒸汽通過高壓平衡環汽封漏進高壓外缸和高壓內缸的夾層，來冷卻高壓進汽部分及高壓內缸外壁；然后經過冷卻蒸汽管進入中壓進汽平衡環第一道汽封的后部，與另一股漏進中壓進汽平衡環汽封蒸汽匯合，漏進中壓第一級，冷卻中壓轉子，中壓內缸與中壓外缸的夾層中有來自中壓5 級后的冷卻蒸汽來冷卻中壓外缸內壁和內缸外壁。

3 亞臨界600MW 機組冷卻技術

亞臨界600MW 機組冷卻蒸汽系統是在高中壓分缸的基礎上，為降低中壓進汽區域的溫度，由來自高壓排汽來的冷卻蒸汽，通過冷卻蒸汽管道進入中壓部分，利用中壓葉輪與正反向縱樹型葉根的預留間隙流動，來冷卻中壓第1 級葉根，從而達到防止中壓轉子彎曲的目的。

4 600MW 超臨界、超超臨界機組蒸汽冷卻

600MW 超臨界、超超臨界機組冷卻蒸汽系統是在三菱公司高中壓合缸結構基礎上，由來自調節后的節流蒸汽為高中壓轉子中壓進汽部分進行冷卻，冷卻蒸汽覆蓋在高中壓轉子中壓部分的表面，使得高溫再熱蒸汽不會接觸轉子。高中壓缸采用雙層缸，高壓缸的低溫蒸汽有一部分直接通過內缸和外缸的夾層，進入中壓進汽口，以降低內外缸的溫差及壓差，從而冷卻中壓第1 級葉根，有效防止了中壓進汽區域由于鼓風導致的溫度升高，既消除了轉子發生大軸彎曲的可能，又可以延長轉子的設計壽命。

5 1 000MW 超超臨界機組蒸汽冷卻

1 000MW 超超臨界機組冷卻蒸汽系統是在東芝公司高中壓分缸結構基礎上，為降低中壓進汽部分前幾級的溫度，設計了中壓轉子冷卻蒸汽系統，來自高壓排汽的冷卻蒸汽，通過冷卻蒸汽管道進入中壓部分，利用中壓轉子前兩級葉輪與菌型葉根的預留間隙流動來冷卻中壓轉子前2 級葉根，有效防止了中壓進汽區域由于鼓風導致的溫度升高，消除了轉子發生大軸彎曲的可能，達到防止中壓轉子彎曲的目的，如圖1 所示。

圖1 冷卻系統圖

6 結語

以上4 種方案在國產300MW、600MW、1 000MW 汽輪機機組中應用廣泛，降低了轉子發生大軸彎曲的可能性，為機組安全運行和延長轉子壽命提供了保證。同時，還應注意在運行過程中確保操作準確無誤，這不僅是防止轉子彎曲的關鍵，而且可以及時發現其他原因造成的轉子彎曲，避免事故的進一步惡化。

［1］王仲奇，秦仁.透平機械原理［M］.北京：機械工業出版社，1988.

［2］靳智平.電廠汽輪機原理及系統［M］.北京：中國電力出版社，2006.

［3］肖高繪，葛慶，蔣浦寧，等.600MW 超臨界機組高中壓轉子彎曲的動平衡修復［J］.熱力透平，2009（12）：259-262.

［4］王濤.防止汽輪機組轉子彎曲的技術措施［J］.江西電力職業技術學院學報，2007（6）：22-23.