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(fā)出一種滿足鋼廠需求的高參數(shù)小功率汽輪機。本文先對汽輪機的本體結(jié)構(gòu)進行介紹，后來又摘取汽輪機研發(fā)過程中的相關(guān)計算過程和結(jié)果進而對整個新型汽輪機進行介紹。

關(guān)鍵詞：汽輪機；本體結(jié)構(gòu)；軸系；馬赫數(shù)

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(shù)成型早，蒸汽參數(shù)低，不能滿足鋼廠對高參數(shù)汽輪機的使用要求，無法提高整機的熱循環(huán)效率。另外結(jié)構(gòu)設(shè)計有待優(yōu)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(fā)此新型80MW亞臨界汽輪機。

1 概述

本產(chǎn)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(jié)構(gòu)、低壓損型閥門、蝸殼式高、中壓進汽結(jié)構(gòu)等設(shè)計而成。在設(shè)計過程中采用最優(yōu)化設(shè)計，并將具有豐富運行業(yè)績、在多臺具有相近蒸汽參數(shù)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(shù)、已有使用業(yè)績的新型高溫材料。該機組具有優(yōu)良的熱力性能和通流效率，較高的產(chǎn)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(jié)構(gòu)

汽輪機本體結(jié)構(gòu)為兩缸設(shè)計，一個單獨整體運輸?shù)母邏焊啄K，為內(nèi)、外雙層缸形式；中壓缸與低壓缸為合缸結(jié)構(gòu)，分為三部分，中壓缸前部，后部及排汽缸，汽缸結(jié)合面采用垂直法蘭連接，中壓缸高溫部分為雙層缸結(jié)構(gòu)。高壓通流為反向流動布置，無調(diào)節(jié)級，中壓部分通流為繞流布置。這樣設(shè)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(zhuǎn)子軸向推力。

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

汽輪機共設(shè)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(zhuǎn)子以推力盤為相對死點向兩側(cè)膨脹。絕對死點設(shè)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(shè)計為單獨死點，前軸承箱處汽缸貓爪設(shè)計為滑動，立鍵結(jié)構(gòu)設(shè)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(cè)。汽輪機總長約14m，機組中心線距運行平臺為1067mm。

本機組設(shè)有一臺高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥和一臺中壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥，均布置在汽輪機右側(cè)（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(diào)節(jié)閥進入高壓部分，蒸汽通過高壓調(diào)節(jié)閥的閥座進入高壓內(nèi)缸切向進汽蝸殼，進入高壓部分的蒸汽經(jīng)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(diào)節(jié)閥進入中壓部分，蒸汽通過中壓進汽短管進入中壓內(nèi)缸切向進汽蝸殼，先經(jīng)過9級反向布置的壓力級作功后繞流至第10級前，再經(jīng)過11級壓力級作功后，最后直接經(jīng)過排汽缸排入凝汽器。

3 相關(guān)核算

3.1 軸系穩(wěn)定性---臨界轉(zhuǎn)速

結(jié)論：機組各階臨界轉(zhuǎn)速均避開工作轉(zhuǎn)速±15%，機組軸系臨界轉(zhuǎn)速滿足要求。

3.2 軸系穩(wěn)定性---扭振頻率

結(jié)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(jié)論

本機組采用反動式通流結(jié)構(gòu)、低壓損型閥門、蝸殼式高、中壓進汽結(jié)構(gòu)等設(shè)計而成。在設(shè)計過程中采用最優(yōu)化設(shè)計，并將具有豐富運行業(yè)績、在多臺具有相近蒸汽參數(shù)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(shù)、已有使用業(yè)績的新型高溫材料。該機組具有優(yōu)良的熱力性能和通流效率，較高的產(chǎn)品可靠性，機組啟停靈活、運行安全可靠、檢修維護簡便。