一種新型80MW亞臨界汽輪機

孔繁錦

摘 要：針對新的市場形勢，開發出一種滿足鋼廠需求的高參數小功率汽輪機。本文先對汽輪機的本體結構進行介紹，后來又摘取汽輪機研發過程中的相關計算過程和結果進而對整個新型汽輪機進行介紹。

關鍵詞：汽輪機；本體結構；軸系；馬赫數

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.035

0 引言

大量運行的100MW等級汽輪機技術成型早，蒸汽參數低，不能滿足鋼廠對高參數汽輪機的使用要求，無法提高整機的熱循環效率。另外結構設計有待優化，通流和汽道壓損大、缸效率低，總體性能差。另外材料選取過于保守，汽輪機成本較高，市場競爭力較差。由于以上原因開發此新型80MW亞臨界汽輪機。

1 概述

本產品為哈爾濱汽輪機廠有限責任公司研制的亞臨界，一次中間再熱，單軸，兩缸，單排汽，濕冷凝汽式汽輪機。本機組采用反動式通流結構、低壓損型閥門、蝸殼式高、中壓進汽結構等設計而成。在設計過程中采用最優化設計，并將具有豐富運行業績、在多臺具有相近蒸汽參數和相近功率的機組上得到驗證的汽缸和閥門模塊進行組合，同時采用適合高溫蒸汽參數、已有使用業績的新型高溫材料。該機組具有優良的熱力性能和通流效率，較高的產品可靠性，機組啟停靈活、運行安全可靠、檢修維護簡便。

2 本體結構

汽輪機本體結構為兩缸設計，一個單獨整體運輸的高壓缸模塊，為內、外雙層缸形式；中壓缸與低壓缸為合缸結構，分為三部分，中壓缸前部，后部及排汽缸，汽缸結合面采用垂直法蘭連接，中壓缸高溫部分為雙層缸結構。高壓通流為反向流動布置，無調節級，中壓部分通流為繞流布置。這樣設置的通流形式既能提高各缸的效率，又能有效縮短機組軸向尺寸、控制末級葉片長度和減小轉子軸向推力。

本機組軸系由兩根汽輪機轉子與一根發電機轉子構成，其中汽輪機中低壓轉子，為保證高溫環境及低溫環境轉子材料均具有良好的強度及韌性，將轉子分為高溫區與低溫區兩段，采用不同材料充分利用材料性能。

汽輪機共設有3個支持軸承和1個推力軸承，均為可傾瓦軸承。推力軸承位于中軸承箱，轉子以推力盤為相對死點向兩側膨脹。絕對死點設計在低壓缸排汽中心線，為整個機組的膨脹死點，前軸承箱設計為單獨死點，前軸承箱處汽缸貓爪設計為滑動，立鍵結構設計有足夠的安裝間隙，能夠吸收機組的整體膨脹。絕對膨脹指示器裝在前軸承箱兩側。汽輪機總長約14m，機組中心線距運行平臺為1067mm。

本機組設有一臺高壓主汽調節聯合閥和一臺中壓主汽調節聯合閥，均布置在汽輪機右側（從機頭向機尾看），均與汽缸直接連接，取消主汽管，降低管道損失，提高機組效率。

新蒸汽通過單獨布置的高壓主汽調節閥進入高壓部分，蒸汽通過高壓調節閥的閥座進入高壓內缸切向進汽蝸殼，進入高壓部分的蒸汽經過反動式壓力級作功后，由高壓外缸下部排汽口排出進入再熱器。再熱后的蒸汽通過一個單獨布置的再熱主汽調節閥進入中壓部分，蒸汽通過中壓進汽短管進入中壓內缸切向進汽蝸殼，先經過9級反向布置的壓力級作功后繞流至第10級前，再經過11級壓力級作功后，最后直接經過排汽缸排入凝汽器。

3 相關核算

3.1 軸系穩定性---臨界轉速

結論：機組各階臨界轉速均避開工作轉速±15%，機組軸系臨界轉速滿足要求。

3.2 軸系穩定性---扭振頻率

結論：機組扭振頻率均避開45Hz～55Hz和93Hz～108Hz，扭振頻率合格。

3.3 葉片氣動計算

4 結論

本機組采用反動式通流結構、低壓損型閥門、蝸殼式高、中壓進汽結構等設計而成。在設計過程中采用最優化設計，并將具有豐富運行業績、在多臺具有相近蒸汽參數和相近功率的機組上得到驗證的汽缸和閥門模塊進行組合，同時采用適合高溫蒸汽參數、已有使用業績的新型高溫材料。該機組具有優良的熱力性能和通流效率，較高的產品可靠性，機組啟停靈活、運行安全可靠、檢修維護簡便。