单元机组运行原理课程设计.docx

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单元机组运行原理课程设计

单元机组运行原理课程设计

庄河电厂2×600MW机组热力系统

及汽轮机安全监视系统（TSI）

专业班级：

集控1107

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学号：

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指导教师：

时间：

2014.12.29—2015.1.9

华北电力大学

2014.12.29

1庄河电厂2×600MW机组设计

1.1庄河电厂2×600MW机组设备概述

1.1.1机组设计概况

“庄电一期工程”是国家“十五”末期重点工程项目，建设两台600MW超临界燃煤机组，同步建设高效静电除尘和烟气全脱硫装置，冷却水采用海水直流冷却，锅炉补给水由海水淡化提供，所发电能以两回500千伏电压等级线路接入辽宁南部大连电网。

锅炉由哈尔滨锅炉厂与三井巴布科克能源MITSUIBABCOCK（MitsuiBabcockEnergyLimited）公司合作设计制造，汽轮机为哈尔滨汽轮机有限责任公司制造，发电机为哈尔滨电机有限责任公司制造。

1.1.2锅炉设备概况

锅炉选用哈尔滨锅炉厂与三井巴布科克能源MITSUIBABCOCK（MitsuiBabcockEnergyLimited）公司合作设计、制造的600MW超临界本生（Benson）直流锅炉，型号：

HG-1950/25.4-YM3。

一次中间再热、变压运行，带内置式循环泵启动系统，固态排渣、单炉膛平衡通风、Π型布置、尾部双烟道、全钢构架悬吊结构、全封闭布置锅炉。

炉膛为单炉膛，断面尺寸22187.3mm×15632.3mm（宽×深）。

设计煤种为双鸭山煤，校核煤种为双鸭山混煤，锅炉以最大连续负荷（B-MCR）工况为设计参数，最大连续蒸发量1950t/h，过热器蒸汽出口温度为571℃，再热器蒸汽出口温度为569℃，给水温度285.3℃。

锅炉汽水流程以内置式汽水分离器为界成双流程。

水冷壁为膜式水冷壁，下部水冷壁及灰斗采用螺旋管圈，上部水冷壁为垂直管屏。

从冷灰斗进口一直到标高约46659mm的中间混合集箱之间为螺旋管圈水冷壁，连接至炉膛上部的水冷壁垂直管屏和后水冷壁吊挂管，然后经下降管引入折焰角和水平烟道侧墙，再引入汽水分离器。

锅炉启动系统带炉水循环泵的启动系统，在启动和停炉工况低于本生负荷时投入循环泵运行。

由内置汽水分离器、贮水箱、水位控制阀和炉水循环泵等组成。

省煤器为单级非沸腾式，分前后两部分布置于尾部烟道的下部。

下部水冷壁采用螺旋管圈，上部水冷壁采用一次上升垂直管屏，二者之间用过渡集箱连接。

四只启动分离器，壁厚较薄，温度变化时热应力小，水冷壁吸热均匀，水动力特性稳定，具有良好的变压、调峰和启动性能。

汽水分离器出来的蒸汽引至顶棚和包墙系统，再进入一级过热器，然后流经屏式过热器和末级过热器。

锅炉过热器由顶棚过热器、包墙过热器、一级过热器、屏式过热器和末级过热器组成。

顶棚过热器布置于炉顶，包墙过热器布置于尾部烟道顶部、尾部烟道前后墙、两侧墙及中间隔墙，一级过热器布置于尾部双烟道的后部烟道中，屏式过热器布置于炉膛上部，末级过热器布置于折焰角上方的水平烟道中。

屏式过热器前后各布置一级喷水减温器，每级均为2只。

锅炉主蒸汽温度控制主要靠调节“煤水比”和一、二级喷水减温水量进行调温，第一级减温水布置在屏过之前，第二级减温水布置在屏过之后，减温水取自给水母管，控制主汽温度在正常范围内。

锅炉给水系统配置一台30%容量的电动给水泵和两台50%容量的汽动给水泵

锅炉再热器分为低温再热器和高温再热器两段布置，中间无集箱连接，低温再热器布置于尾部双烟道中的前部烟道，高温再热器布置于水平烟道中逆、顺流混合与烟气换热。

再热蒸汽汽温控制主要靠尾部烟气挡板调节，辅助用装设在再热器入口管道的三级喷水减温器调整（减温水取自给水泵中间抽头），以防再热器超温。

锅炉采用单炉膛，燃烧方式为前后墙对冲燃烧，采用30只低NOX轴向旋流燃烧器（LNASB），前后墙各15只，分三层对称布置。

配有六台ZGM113型中速辊式磨煤机，燃烧设计煤种时，BMCR工况下5台运行，一台备用。

烟气依次流经上炉膛的屏式过热器、末级过热器、水平烟道中的高温再热器，然后至尾部双烟道中烟气分两路。

一路流经前部烟道中的立式和水平低温再热器、省煤器，一路流经后部烟道的水平低温过热器、省煤器，再流经布置在下方的两台三分仓回转式空气预热器，经除尘效率达99.5%以上的电除尘以及静叶调节轴流式引风机，最后经过烟气脱硫装置后经高231米，出口直径为：

的烟囱排入大气。

锅炉装设蒸汽吹灰器166只，其中98只V92型炉膛吹灰器,炉膛上部及尾部烟道布置56只PS-SL型长伸缩式吹灰器，在省煤器管组前布置8只PS-SB型半伸缩式吹灰器。

空气预热器装设4只PS-AT型伸缩式吹灰器，每台上下各装设1只，全部采用程控控制。

1.1.3汽轮机设备概况

　汽轮机为哈尔滨汽轮机有限责任公司制造的超临界、一次中间再热、单轴、三缸、四排汽、反动凝汽式汽轮机，型号是CLN600-24.2/566/566。

采用数字式电液调节（DEH）系统。

机组可分别在冷态、温态、热态和极热态等工况下启动，并可以在定压或定-滑-定压的任意一种方式下运行。

采用定-滑-定压运行方式时，滑压运行范围为30-90%BMCR。

　汽机通流采用冲动式与反动式联合设计。

新蒸汽从下部进入置于该机两侧两个固定支承的高压主汽调节联合阀，由每侧各两个调节阀流出，经过4根高压导汽管进入高压汽轮机，高压进汽管位于上半两根、下半两根。

进入高压汽轮机的蒸汽通过一个冲动式调节级和9个反动式高压级后，由外缸下部两侧排出进入再热器。

再热后的蒸汽从机组两侧的两个再热主汽调节联合阀，由每侧各两个中压调节阀流出，经过四根中压导汽管由中部进入中压缸，中压进汽管位于上半两根、下半两根。

进入中压汽轮机的蒸汽经过6级反动式中压级后，从中压缸上部排汽口排出，经中低压连通管，分别进入#1、#2低压缸中部。

　两个低压缸均为双分流结构，蒸汽从通流部分的中部流入，经过正反向7级反动级后，流向每端的排汽口，然后蒸汽向下流入安装在每一个低压缸下部的凝汽器。

　汽缸下部留有抽汽口，抽汽用于给水加热，本机设有8段非调整抽汽向由三台高压加热器、除氧器、四台低压加热器组成的回热系统及小汽机等供汽。

　本体结构特点：

　高中压缸：

由合金钢铸造的高中压外缸通过水平中分面形成了上下两半。

内缸同样为合金钢铸件并通过水平中分面形成了上下两半。

内缸支撑在外缸水平中分面处，并由上部和下部的定位销导向，使汽缸保持与汽轮机轴线的正确位置，使汽缸自由收缩和膨胀。

　低压缸:

本机组具有两个低压缸。

低压外缸全部由钢板焊接而成，为了减少温度梯度设计成3层缸。

低压缸排汽区设有喷水装置，排汽缸温度升高时按要求自动投入，降低低压缸温度，保护末级叶片。

　转子:

高中压转子是无中心孔合金钢整锻转子。

带有主油泵叶轮及超速跳闸装置的轴通过法兰螺栓刚性地与高中压转子在调端连接在一起,主油泵叶轮轴上还带有推力盘。

低压转子也是无中心孔合金钢整锻转子。

转子系统由安装在前轴承箱内的推力轴承定位，并有8个支撑轴承支撑。

静叶片：

调节级采用子午面收缩静叶栅，降低静叶栅通道前段的负荷，减少叶栅的二次流损失。

高中压静叶片全部为弯曲叶片，每只静叶自带菱型头形内外环，整圈组焊后在中分面处割开，成为上下半结构。

低压第一级为弯曲静叶，第2-4级为扭曲静叶，第5、6、7级为弯曲静叶。

低压前5级隔板导叶为自带菱型叶冠焊接结构，末二级隔板为单只静叶焊接在内外环上的焊接结构。

　动叶片:

调节级动叶片采用电脉冲加工成三只为一组并带有整体围带和三叉叶根的三联叶片。

高、中压动叶全部为弯曲自带冠叶片，枞树型叶根，低压1-7级为变截面扭曲动叶片，均为自带围带，枞树型叶根结构。

　滑销系统:

　机组膨胀的绝对死点在#1低压缸的中心，由预埋在基础中的两块横向定位键和两块轴向定位键限制低压缸的中心移动，形成机组绝对死点。

　高中压缸由四只“猫爪”支托，“猫爪”搭在轴承箱上，“猫爪”与轴承箱之间通过键配合，“猫爪”在键上可以自由滑动。

　盘车装置:

盘车装置由壳体、蜗轮蜗杆、链条、链轮、减速齿轮、电动机、润滑油管路、护罩、气动啮合装置等组成的低速盘车装置，安装在汽轮机#6轴承座#7轴承座之间。

驱动电动机型号为Y-200-6型，功率45Kw，980rpm，经减速后，盘车转速为3.35rpm。

既可远方操作，也可就地手动盘车。

　在汽轮机升速超过盘车转速并具有足以使盘车设备脱开的转速时，啮合小齿轮将自动脱开。

此时零转速指示器的压力开关将关闭，并提供气动啮合缸活塞下的压缩空气，把操纵杆推向完全脱离啮合的位置。

此时，弹簧座上的限位开关被拨到切断盘车电动机电源的位置。

　在汽轮机停机时,将控制开关转到盘车装置的自动位置,当转子转速降到600rpm时，自动程序电路将起作用，从而对盘车设备提供充足的润滑油.，并使顶轴装置投入运行。

当转子停转时，“零转速指示器”中压力开关将闭合,接通供气阀电源并向气动啮合缸提供压缩空气。

拨动弹簧座上的限位开关,使得盘车电动机启动.

　轴承:

　高中压缸和低压缸共六个支持轴承，该轴承由孔径镗到一定公差的四块浇有轴承合金钢制瓦组成，具有径向调整和润滑功能。

推力轴承安装在前轴承箱内。

1—#2轴瓦为四瓦块可倾瓦，3---#6瓦为四瓦块短园瓦。

　发电机两个轴承采用端盖式轴承，即端盖上设有轴承座，由端盖支撑轴承载荷。

轴承采用下半两块可倾式轴瓦。

能自调心，稳定性强，抗油膜扰动能力强。

为防止轴电流造成危害，在进油管与外部管道之间加设了绝缘。

　汽封：

　高中低压汽封为迷宫式汽封，高压缸的各汽封约在10％负荷时变成自密封，中压缸的各汽封约在25％负荷时变成自密封，此时，蒸汽排到汽封系统的联箱，再从联箱流向低压汽封。

大约在75%负荷下系统达到自密封。

如有任何多余蒸汽，会通过溢流阀流往凝汽器。

　润滑油系统：

　汽机润滑油系统由主油泵、交流润滑油泵、直流事故油泵、氢密封油泵（高压备用密封油泵）、顶轴盘车装置、冷油器、排烟系统、主油箱、射油器、油净化装置等组成，润滑油系统供回油管采用套装管路。

　汽机主轴驱动的主油泵是蜗壳式离心泵，正常运行时，主油泵出口油管向#1、#2射油器、机械超速脱扣和手动脱扣总管、高压密封备用油管供油。

#1射油器出口向主油泵入口及低压密封备用油管供油。

#2射油器出口向润滑油系统供油。

在机组启、停时由交流润滑油泵经冷油器向润滑油系统供油。

　电气设备概述

发电机为哈尔滨电机有限责任公司制造的QFSN-600-2YHG型三相交流隐极式同步发电机，由定子、转子、端盖及轴承、油密封装置、冷却器及其外罩、引出线及瓷套端子、集电环及隔音罩刷架装置、内部监测系统等部件组成。

采用整体全封闭、内部氢气循环、定子绕组水内冷、定子铁心及端部结构件氢气表面冷却、转子绕组气隙取气径向斜流氢内冷的冷却方式。

定、转子绕组均采用F级绝缘。

定子冷却水首先从外部水系统进入发电机励端汇流管，然后经绝缘引水管分别进入上、下层定子线棒，再经汽端的绝缘引水管进入汽端回水汇流管，最后返回到外部水系统中。

发电机采用双流双环式油密封。

发电机励磁系统采用机端静止可控硅自并励励磁方式，励磁整流及调节装置采用美国GE公司生产的EX2100励磁系统。

励磁变采用三台中国海南金盘电气有限责任公司公司生产的JBC139—2000/11.547型单相干式变压器，连接方式为Y.d11。

主变采用一台特变电工沈阳变压器集团有限公司生产的SFP-720000/500TH型三相油浸式无载调压电力变压器，连接方式为YN.d11，冷却方式为强迫导向油循环吹风冷却。

高厂变采用一台特变电工沈阳变压器集团有限公司生产的SFF10-CY-63000/20型三相具有分裂低压绕组油浸风冷式无载调压电力变压器，连接方式为D,yn1-yn1。

高厂变低压侧额定电压为6.3kV，中性点经低阻接地，

脱硫变采用一台特变电工沈阳变压器集团有限公司生产的SF10-20000/20型三相双绕组油浸风冷式无载调压电力变压器，连接方式为Dyn1。

1.2庄河电厂2×600MW机组热力系统设计

1.2.1小机润滑油系统

小汽轮机（NK50/56/0）油系统用油为大机润滑油，作为高速旋转的机械设备，其径向轴承和推力轴承需要大量的油来润滑和冷却，在机组动静结合、高速转动的摩擦部位，供油的任何中断，都会引起严重的设备损坏。

因此小机轴承必须有供油系统用于保证上述装置的正常工作。

此外，小机润滑油系统还做为小机的调节油，即速关阀用油。

汽机润滑油系统由主油泵、交流润滑油泵、直流事故油泵、氢密封油泵（高压备用密封油泵）、顶轴盘车装置、冷油器、排烟系统、主油箱、射油器、油净化装置等组成，润滑油系统供回油管采用套装管路。

汽机主轴驱动的主油泵是蜗壳式离心泵，正常运行时，主油泵出口油管向#1、#2射油器、机械超速脱扣和手动脱扣总管、高压密封备用油管供油。

#1射油器出口向主油泵入口及低压密封备用油管供油。

#2射油器出口向润滑油系统供油。

在机组启、停时由交流润滑油泵经冷油器向润滑油系统供油。

1.2.2小机供汽疏水系统

机组各处疏水经疏水管道排入到相应的疏水母管，通过疏水阔同期上的疏水接管进入疏水扩容器。

在各疏水扩容器上设有一定数量的喷孔，队疏水进入扩容器具有进一步的降压下能作用。

冷却水（凝结水）通过喷管的喷嘴从扩容器上部喷入，是扩容器内的闪蒸蒸汽温度迅速降低并凝结，增加了疏水扩容器的扩容能力。

壳体内还设置了支撑杆、肋板。

用以增强扩容器的刚性。

在疏水扩容器的汽、谁排出口设置缓冲板，以防止扩容器内的蒸汽和凝结水直接冲击到凝汽器内的部件影响到凝汽器的正常运行。

疏水扩容器上设有检修人孔门，用以队客气进行维护、清理等。

疏水系统包括：

小汽轮机本体疏水；高、低压蒸汽室疏水；放水母管；真空破坏门等其他小机供汽管道疏水。

工作流程：

各疏水安压力高低顺序经个疏水孔板或节流组件依次汇集于疏水母管，并通过疏水接管与疏水扩容器相连接，扩容后的蒸汽由扩容器的汽管进入凝汽器，凝结的疏水则通过疏水管接至凝汽器热井。

这种疏水方式阀门集中，便于控制、维护检修。

又由于汽水分离，避免了热井内汽水冲击。

1.2.3送风机液压油系统

工作原理：

液压系统最基本的原理就是液体内部压强处处相等。

利用油泵产生一定内部压力的液态油，通过液压管路传送到液压执行元件，比如液压油缸，高压油作用在活塞上，使得活塞两端压力不平衡，于是活塞运动做功，高压油也可以作用在周向布置的叶片上，带动叶片轴旋转，这就是油马达。

液压系统就是传送压强的装置，液压油是压强传送的载体，具有一定压强的液体作用在一定大小的面积而产生作用力，该作用力驱动零件运动。

系统组成：

送风机液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。

液压系统由信号控制和液压动力两部分组成，信号控制部分用于驱动液压动力部分中的控制阀动作。

工作流程：

1.快进：

高压油经单向阀10与低压油汇合→电液换向阀2左工位→调速阀4，电磁阀3应处于开启状态→油液进入油缸无杆腔→有杆腔内油液→经电液换向阀2左工位→经单向阀6（背压阀8应关闭）→油液进入压力管道，继续走向油缸无杆腔，形成差动回路。

2.工进：

高压油经单向阀10与低压油汇合→电液换向阀2左工位→调速阀4，电磁阀3应处于关闭状态→油液进入油缸无杆腔→有杆腔内油液→经电液换向阀2左工位→背压阀8应处于打开状态→经顺序阀7（顺序阀开启压力略大于系统工作压力，小于高压泵压力）→油箱。

3.快退：

在快进或工进的压力油将活塞杆顶到头时，油缸无杆腔压力升高→继电器14发讯使电液阀2换向至右工位，压力油经电液换向阀2右工位→进入油缸有杆腔→无杆腔出来的油液→经单向阀5→电液换向阀2右工位→通过单向阀13→油箱。

4.停止：

电液换向阀中位时，关闭向系统供油，压力油经溢流阀9回油箱，此时无杆腔与油箱经单向阀联通。

2汽轮机安全监视系统（TSI）

在汽轮机运行中，调节级压力和各抽汽段压力通称为“监视段压力”，用以监视汽轮机负荷的变化和通流部分的运行状况。

在汽轮机运行过程中，汽轮机安全监视系统（TSI）可以实时监视主要运行参数的变化。

2.1汽轮机监视仪表

监视主蒸汽温度和压力、凝汽器真空度、凝汽器冷却水的进出口温度、汽轮机轴瓦温度、润滑油温、润滑油冷却水水温、汽缸膨胀、轴向位移、轴瓦震动、热水井水位、润滑油压、安全油压、事故油压、轴瓦回油温度、转速、油动机行程、轴封压力等等。

2.2汽轮机安全监视系统和金属轴承温度

对转速、超速保护、偏心、轴振、盖（瓦）振、轴位移、胀差、热膨胀等参数进行监测，帮助运行人员判明机器故障，使得这些故障在引起严重损坏前能及时遮断汽轮发电机组，保证机组安全。

另外TSI监测信息提供了动平衡和在线诊断数据，维修人员可通过诊断数据的帮助，分析可能的机器故障，帮助提出机器预测维修方案，预测维修信息能推测出旋转机械的维修需要，使机器维修更有计划性，减少维修时间，其结果是减少了维修费用，提高了汽轮机组的可用率。

轴承温度是重要的运行监测参数。

正确判别轴承金属温度异常的真伪,是进行转动设备故障诊断,进而实施处理的首要条件。

如何正确通过测量参数的异常

变化,来判别是机务设备本身的故障,还是测量设备的故障,这是处理异常问题的首要条件。

2.3汽轮机安全监视系统

由于随着科学技术的不断发展，电能需求的日益增加，单机容量的不断扩大等原因，大型发电机组要求有更高的可靠性和自动化水平，否则它的事故将给电网造成巨大的损失，因此，在大型机组中，监测和保护系统（TSI和ETS）是非常重要的。

它不仅可以提高劳动生产率和电能质量，还能降低发电成本，改善劳动条件，并为大型机组的安全、经济运行提供了可靠的保证。

TSI系统能连续地监测汽轮机的各种重要参数。

3课程设计总结

两周的课程设计很快结束了。

通过本次单元机组课程设计，我有了一次全面综合应用以前所学的课程的过程。

两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。

通过课程设计，了解了庄河电厂2×600MW机组部分热力系统的组成结构，加深了对火电机组的全面认识，掌握了TSI系统的主要功能的认识

在这次设计过程中，体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。

课程设计过程中，提高了我查阅资料、检索文献、综合分析问题、阅图和画图的能力，也掌握了VISIO软件的基本使用方法。

同时，通过本课程设计也深刻地认识到，自己还欠缺许多。

谢谢老师的认真指导！

老师您的细心指导。

而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。

参考文献

[1]《300MW火电机组仿真机培训教材》,马进、马良玉、冯文宏、段新会，华北电力大学.

[2]《单元机组运行原理》，杨建蒙，中国电力出版社.

[3]《火电厂热工保护原理及应用》，王永健，史西银，许红彬，张同卫，中国电力出版社.