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汽轮机概述

第一章汽轮机概述

第一节汽轮机设备系统介绍

1.1.1汽轮机概述

我厂汽轮机采用上海汽轮机有限公司设计制造的,其型号是NZK300－16.7/537/537，型式是亚临界、一次中间再热、单轴、反动式、双缸双排汽、直接空冷凝汽式汽轮机。

其特点是采用数字电液调节系统、操作简便、运行安全可靠；高中压部分采用合缸顺流结构，低压部分采用双流反向结构；

主蒸汽管道按“2—1—2”配置，即主蒸汽从锅炉过热器出口联箱接出2根支管，然后汇成1根管道，到汽轮机前再分成2根支管分别到达汽轮机两侧的主汽阀和调节汽阀，并由6根挠性导汽管进入设置在高压缸内的蒸汽室；6根导汽管对称地接到高中压外缸上、下各3个进汽管接口。

高压通流部分由1级单列调节级（冲动式）和11级压力级（反动式）组成，高压喷嘴组安装于蒸汽室，11级隔板均装于高压静叶持环上，高压静叶持环由汽缸支承。

主蒸汽经过布置在高中压缸两侧的2个主汽阀和6个调节汽阀从位于高中压缸中部的上下各3个进汽口进入喷嘴室和调节级，然后再流经高压缸各级。

高压部分蒸汽由高压第7级后向上抽汽的1段抽汽抽至#1高压加热器，高压缸排汽从下部排出经再热冷段蒸汽管回到锅炉再热器，其中部分蒸汽由2段抽汽口抽汽至#2高压加热器；冷再管道按“1—2”制配管，即高压缸排汽管为1根管道从汽机引出，至锅炉再热器前再分成2根支管分别接入再热入口联箱两侧；从锅炉再热器出来的再热蒸汽经由再热热段蒸汽管到达汽轮机两侧的再热主汽阀与再热调节汽阀，并从上、下部两侧进入中压缸；再热蒸汽管道按“2—1—2”配置，即从再热器出口联箱接出2根的管道，然后汇成1根总管通往汽轮机，在汽轮机机头下部又分成2根支管，到达汽轮机两侧的再热主汽阀和再热调节汽阀，并从下部两侧进入中压缸。

汽轮机组具有七级非调整抽汽，一、二、三级抽汽分别供给三台高压加热器；五、六、七级抽汽分别供给三台低压加热器，其中五抽还向辅汽系统供汽；四级抽汽供汽给除氧器；三、四级抽汽抽自汽轮机中压缸；五、六、七级抽汽抽自汽轮机低压缸。

除第七级抽汽外，其它在靠近一、三、五、六级抽汽口和从低温再热蒸汽管道接出作为二级抽管道处的抽汽管道上分别装设气动逆止阀和具有快关功能的电动隔离阀各一个，气动逆止阀布置在电动隔离阀之前。

电动隔离阀作为汽轮机防进水的第一级保护，气动逆止阀作为防止汽轮机突然甩负荷后的超速保护，兼防止汽轮机进水事故的第二级保护。

由于除氧器为混合式加热器，因此在四级抽汽管道上装设两只串联的气动逆止阀可以有效防止机组起动、低负荷运行、汽轮机突然甩负荷或停机时，与除氧器相连的高压辅汽汽源的蒸汽倒入四级抽汽管道。

中压缸全部采用反动式压力级，分成两部分，共为9级；其中中压第1至5级静叶装于中压#1静叶持环上，中压第6至9级静叶装于中压#2静叶持环上；中压#1静叶持环装于中压内缸上，中压#2静叶持环装于高中压外缸上；中压缸第5级后出来的一部分蒸汽，经过高中压外缸下半的3段抽汽口抽汽至#3高压加热器；中压缸向上排汽经1根中低压连通管导入低压缸中部，中压缸排汽的下部是4段抽汽口，将一部分蒸汽抽至除氧器。

低压缸采用双流反动式压力级，共2×7级；蒸汽从低压缸中部进入，分别流向两端排汽口进入下部排汽装置；因为对称双流，故低压转子的轴向推力基本平衡；末级叶片长为665mm；在低压缸调阀端的第1、3、5级和低压缸电机端的第1、3、5级后分别设有完全对称的抽汽口，抽汽至低压加热器；第1级后的5段抽汽口抽汽至#5低压加热器，第3级后的6段抽汽口抽汽至#6低压加热器。

第5级后的7段抽汽口抽汽至#7低压加热器。

高中压及低压部分均为双层缸结构。

1.1.2汽轮机结构介绍

整个汽轮机由一个合缸的高中压缸和一个双流低压缸组成，高中压缸和低压缸均采用双层缸结构。

高、中压转子是由整体合金钢锻件加工而成的无中心孔转子,另用一短轴以螺栓连接在调阀端，端部装有主油泵叶轮和危急遮断器，低压转子同样也由合金钢锻件加工制成。

高、中压转子和低压转子之间用刚性联轴器联接，低压转子与发电机转子之间也采用刚性联轴器连接。

为了减小轴向推力，除高、中压通流部分设计成反向布置，低压通流部分设计成双流布置外，还在转子结构上采用了平衡活塞。

汽轮机整个通流部分共35级叶片，高压通流部分由1级单列调节级（冲动式）和11级压力级（反动式）所组成。

高压喷嘴组安装于蒸汽室，11级隔板均装于高压静叶持环上，高压静叶持环由汽缸支承。

汽轮发电机轴系被支承在7个轴承上，径向轴承承载转子的重量，还将轴系调整成如“链垂线”或垂弧线，使连接转子的联轴器接触面相互平行。

高中压转子的1、2号轴承（无顶轴油）和低压转子的3、4号轴承采用可倾瓦式，它具有良好的稳定性，可避免油膜振荡。

汽轮发电机轴系是由推力轴承轴向定位，推力轴承装于前轴承箱中。

推力轴承采用自位式，它能自动调整推力瓦块负荷，稳定性好，通过推力轴承壳体的定位机构，可测量并调整推力轴承的间隙。

在低压转子与发电机转子两联轴器间装有盘车用大齿轮。

该齿轮同时也作为联轴器垫片调整汽轮机转子与发电机转子的轴向位置。

盘车装置在启动时可自动脱开，同时可手动或自动投入进行连续盘车。

1.1.3滑销系统

本机组为单轴、两缸结构，一个高中压缸及一个双流低压缸轴向串联布置。

一个高中压转子，一个低压转子与发电机转子刚性地连接成轴系。

各转子分别支承在两径向轴承上，轴承座为落地结构，其中内装有推力轴承，作为整个轴系的膨胀“死点”。

在低压外缸前后两端之中心线上分别有1块横向定位板，引导低压外缸和轴承座作轴向膨胀而保证中心保持不变；在左右两侧各有1块轴向定位板，引导低压外缸和轴承座的横向膨胀。

因此，以距离低压缸排汽中心线600mm并朝向调阀端的一点构成了静子部分的膨胀“死点”，横向、轴向定位板均固定于基础中。

在轴承座之凸耳上装有角形垫块，安装时可按实际位置进行修正，以保证有适当的膨胀间隙。

高中压外缸的下缸有4只猫爪支撑，4只猫爪与下半汽缸一起整体铸出。

猫爪为悬挂式结构，支承面与汽缸中分面在同一平面上，从而避免因猫爪热胀引起的汽缸中心变化。

调阀端猫爪搁在前轴承座两侧的凸台上，凸台和“猫爪”之间有支承键。

电机端“猫爪”以同样方法搁在中轴承上。

每个“猫爪”与轴承座之间均有双头螺栓连接，以阻止汽缸的抬起。

螺栓平面与猫爪及螺栓与螺孔之间有适当的间隙，使汽缸能自由地膨胀。

在高、中压外缸下半两端的中部，均有H型中心梁分别与前轴承座、中轴承座相连，用螺栓和定位销把两者牢牢地固定在一起。

保证了前轴承座、高中压缸、中轴承座的中心不变。

同时依靠前轴承座同座架之间的纵向键，保证了汽轮机静子部件以中轴承座的中心为死点，向调阀端膨胀的轴向中心线不变。

低压缸由与外缸下半一体的并向外伸出的连续支脚或“裙边”支托。

支脚在台板上，台板在基础中。

支脚搁与台板之间的位置靠4个键来定位。

两端两个轴向键分别位于轴向中心线上，牢牢地固定住汽缸的横向位置，但允许作轴向自由膨胀。

两侧两个横向键，牢牢地固定住汽缸的轴向位置，但允许横向自由膨胀，距离低压缸排汽中心线600mm并朝向调阀端的一点为低压缸的“死点”。

中轴承座和后轴承座也分别有四个定位键，构成各自的“死点”，汽缸和轴承座可以在基础台板顶面的水平面内以死点为中心沿任何方向作自由膨胀。

1.1.4热力系统

主蒸汽从锅炉经2根主蒸汽管分别到达汽轮机两侧的2个高压主汽阀和6个调节汽阀。

并通过6根挠性导汽管进入设置在高压缸内的蒸汽室。

6根导汽管对称地接到高中压外缸上、下半各3个进汽管接口，然后进入喷嘴室和调节级再流经高压缸各级。

高压第7级后向上的1段抽汽口抽汽至#1高压加热器。

高压缸排汽从下部排出经再热冷段蒸汽管回到锅炉再热器。

其中部分蒸汽由2段抽汽口抽汽至#2高压加热器。

从锅炉再热器出来的再热蒸汽经由再热热段蒸汽管到达汽轮机两侧的2个再热主汽阀和2个再热调节汽阀，并从下部两侧进入中压缸。

中压缸第5级后出来的一部分蒸汽，经过高中压外缸下半的3段抽汽口抽汽至#3高压加热器。

中压缸向上排汽经1根中低压连通管分别导入低压缸之中部。

同时，中压缸排汽的下部有一个4段抽汽口，通过这个抽汽口将蒸汽抽至除氧器。

在低压缸调阀端的第1、3、5级和低压缸电机端的第1、3、5级后分别设有完全对称的抽汽口，抽汽至低压加热器。

其中，第1级后的5段抽汽口抽汽一部分至#5低压加热器，另一部分供辅汽联箱。

第3级后的6段抽汽口抽汽至#6低压加热器，第5级后的7段抽汽口抽汽至#7低压加热器。

低压缸做完功的蒸汽经导流环流向两端的排汽口并进入排汽装置，排汽装置经过一根蒸汽管道分别供给6根蒸汽立管进入6根空冷凝汽器蒸汽分配集管进行冷凝。

冷凝后的凝结水回到排汽装置热井，凝结水经凝结泵、轴加、低加、除氧器，再通过给水泵升压经高加送回锅炉。

回热系统设有七级非调整抽汽，分别供给三台高加、一台除氧器、以及三台低加。

高加疏水逐级自流至除氧器，低加疏水逐级自流至排汽装置。

高、低加均设有危急疏水，在危急情况下疏水可直接进入排汽装置。

给水系统配置三台50%BMCR容量的电动给水泵，根据负荷，启停给水泵。

1.1.5冷却水系统

冷却水系统有开式冷却水和闭式冷却水两种。

开式冷却水水源有上畛子水厂来水、提升泵房来水、煤泥区冷却水回水，通过三台开式循环水泵升压后为闭式水冷却器、真空泵冷却器、凝泵电机冷却器和机组润滑冷油器提供冷却水，正常两用一备。

闭式冷却水为闭式循环，采用除盐水和凝结水做为补水水源，主要为给水泵冷油器、炉侧风机油站、发电机氢气冷却器等设备提供冷却水。

1.1.6DEH电液调节系统

DEH系统是集散控制系统。

其先进性在于分散的结构和基于微处理器的控制，这两大特点加上冗余使得系统在具有更强的处理能力的同时提高了可靠性。

使各个控制器之间相互隔离，又可以通过它来相互联系，可以说是整套系统的一个核心。

系统的主要构成包括：

工程师站、操作员站、控制器等。

液压部分采用高压抗燃油（EH油）系统。

DEH硬件既可以与DCS的硬件相同，也可以是独立的硬件。

本调节保安系统大致可分为DEH系统（电子部分），EH供油系统，EH执行机构，危急保安系统、ETS（电子部分）和TSI系统这几大部分。

汽轮机组纯电调和液压伺服系统组成的数字式电液控制系统（DEH），提供了操作员自动控制、汽轮机自启动、自同期运行、DCS远控运行、手动控制等运行方式。

DEH控制系统主要由汽轮机状态控制回路、转速控制回路、功率控制回路、主汽压限制回路组成。

DEH调节系统可由操作员站通过LCD各画面控制完成汽轮机冲转、升速、并网、带负荷功能，并具有两种互为跟踪的操作员自动和手动相互无扰动切换的两种运行方式。

1.1.7旁路系统

汽机旁路系统容量为锅炉额定出力的30%，采用两级高、低压串联旁路，运用电动执行器。

可以实现空冷汽轮机的冷态启动、正常停机。

允许主蒸汽通过高压旁路，经再热冷段蒸汽管道进入锅炉再热器，再通过低压旁路而流入排汽装置，满足空冷凝汽器冬季启动及低负荷时的防冻要求。

通过DEH汽轮机可以实现不带旁路（旁路切除）启动，即高压缸启动方式，又可以实现带旁路（旁路投入）启动，即高、中压缸联合启动方式。

1.1.8汽轮机安全控制系统（TSI）概述

本机组所配置的监视检测仪表主要包括以下内容：

1）轴向位移监视器：

主要是用来测量汽轮机推力盘对于推力轴承的相对位移，探头与前置器产生一个与推力盘成正比的电信号，在监视仪上显示。

2）相对膨胀指示器：

主要用来连续监视转子相对于汽轮机汽缸基准点的伸长。

这是由于转子与汽缸在受热后的膨胀伸长的快慢不同所引起的膨胀差值，且监视机组动、静部件的摩擦相碰。

3）振动的监视：

通过涡流探头和前置器把振动振幅信号转换成正比的电信号，可测取轴承的绝对振动。

4）转子偏心监视器：

该系统能够测取大轴偏心度、峰-峰值和瞬时偏心值。

5）零转速监视器：

该系统有两个独立连续监视转速的通道，包括两个前置器以及相应的连线和监视器。

6）转速监视器：

该系统借用零转速2个通道，它能够连续测量转速。

7）绝对膨胀指示器：

它主要用于监视汽缸相对于基础的伸长，并把伸长量由LVDT转换成正比的电信号。

8）瞬时数据管理仪：

该系统由采样板和键相器板组成。

第二节汽轮机基本性能

1.2.1汽轮机的主要热力工况（带冷渣器）

1.汽轮发电机组能在下列条件下安全连续运行，发电机输出铭牌功率300MW（扣除静态励磁、给水泵等各项耗功后为292.698MW），此工况称为铭牌工况（TRL），此工况下的进汽量称为铭牌进汽量，此工况为出力保证值的验收工况。

1）额定主蒸汽参数及再热蒸汽参数，所规定的汽水品质。

主蒸汽压力16.70MPa

温度537℃

再热蒸汽温537℃

进汽量1027.191t/h

2）汽轮机低压缸排汽压力为34.00kPa；

3）补给水量为3%；

4）所规定的最终给水温度277.4℃

5）全部回热系统正常运行，但不带厂用辅助蒸汽；

6）给水泵满足额定供水参数；

7）发电机效率不低于98.89%，额定功率因数0.85（滞后），额定氢压0.32MPa。

8）毛功率300.140MW

9）扣除三台给水泵耗功8.442MW

10）净功率292.698MW

11）毛热耗值8724.7kJ/kW.h

12）毛汽耗值3.422kg/kW.h

13）净热耗值8946.5kJ/kW.h

2.汽轮机进汽量等于铭牌工况（TRL）进汽量，在下列条件下安全连续运行时，此工况下发电机输出的功率（扣除静态励磁所消耗的功率）称为最大保证出力（T—MCR）：

1）额定主蒸汽及再热蒸汽参数，所规定的汽水品质；

主蒸汽压力16.70MPa

温度537℃

再热蒸汽温537℃

进汽量1027.191t/h

2）汽轮机低压缸排汽压力为16.00kPa

3）补给水量为0%；

4）所规定的最终给水温度277.7℃

5）全部回热系统正常运行，但不带厂用辅助蒸汽；

6）给水泵满足额定供水参数；

7）发电机效率不低于98.89%，额定功率因数0.85（滞后），额定氢压0.32MPa。

8）毛功率321.847MW

9）扣除三台给水泵耗功8.224MW

10）净功率314.623MW

11）毛热耗值8223.1kJ/kW.h

12）毛汽耗值3.192kg/kW.h

13）净热耗值8411.9kJ/kW.h

3.汽轮发电机组能在调节阀全开，其它条件同2.1.2时，汽轮机的进汽量不小于103%的铭牌工况（TRL）进汽量，此工况称为阀门全开（VWO）工况。

1）额定主蒸汽及再热蒸汽参数，所规定的汽水品质；

主蒸汽压力16.70MPa

温度537℃

再热蒸汽温度537℃

进汽量1058.006t/h

2）汽轮机低压缸排汽压力为16.00kPa

3）补给水量为0%；

4）所规定的最终给水温度279.6℃

5）全部回热系统正常运行，但不带厂用辅助蒸汽；

6）给水泵满足额定供水参数；

7）发电机效率不低于98.89%，额定功率因数0.85（滞后），额定氢压0.32MPa。

8）毛功率330.013MW

9）扣除三台给水泵耗功8.455MW

10）净功率322.558MW

11）毛热耗值8213.6kJ/kW.h

12）毛汽耗值3.206kg/kW.h

13）净热耗值8403.4kJ/kW.h

4.当机组功率为300.169MW（扣除静态励磁、电动给水泵各项所消耗的功率为293.542MW）时，称为机组的热耗率验收（THA）工况，此工况为热耗率保证值的验收工况。

1）额定主蒸汽及再热蒸汽参数，所规定的汽水品质；

主蒸汽压力16.70MPa

温度537℃

再热蒸汽温度537℃

进汽量947.036t/h

2）汽轮机低压缸排汽压力为16.00kPa

3）补给水量为0%；

4）所规定的最终给水温度272.6℃

5）全部回热系统正常运行，但不带厂用辅助蒸汽；

6）给水泵满足额定供水参数；

7）发电机效率不低于98.89%，额定功率因数0.85（滞后），额定氢压0.32MPa。

8）毛功率300.169MW

9）扣除三台给水泵耗功7.627MW

10）净功率293.542MW

11）毛热耗值8250.3kJ/kW.h

12）毛汽耗值3.155kg/kW.h

13）净热耗值8436.6kJ/kW.h

第三节汽轮机及其附属系统技术规范

1.3.1汽轮机主要技术规范

汽轮机型式

亚临界、一次中间再热、单轴、反动式、双缸双排汽、

直接空冷凝汽式汽轮机

汽轮机型号

NZK300－16.7/537/537

制造厂

上海汽轮机有限公司

机组额定功率

300MW

最大连续功率

321.696MW

额定工况下净热耗

8436.6kJ/kW.h

工作转速

3000rpm

转向

从汽轮机端向发电机端看为顺时针

主蒸汽压力

16.7MPa

主蒸汽温度

537℃

再热蒸汽压力

3.359MPa

再热蒸汽温度

537℃

额定给水温度

272.6℃

凝汽器额定背压

16kPa

凝汽器额定阻塞背压

7.6kPa

空冷凝汽器夏季工况背压

34KPa

凝汽器冷却方式

直接空冷

主蒸汽流量

947.036t/h

再热蒸汽流量

783.496t/h

低压缸排汽流量

628.918t/h

低压末级叶片高度

665mm

给水泵驱动方式

电动

补给水率

3％

通流级数：

高压转子：

1+11，中压转子：

9，低压转子：

2x7

抽汽级数：

七级（三高、三低、一除氧）

盘车转速

2.51rpm

汽轮机总内效率

90.21%

高压缸效率

85.54%

中压缸效率

92.30%

低压缸效率

91.43%

1.3.2汽轮机的临界转速

汽轮机和发电机组整个轴系的振动、临界转速、联轴器等负责统一归口，保证机组的轴系有良好的稳定性。

汽轮发电机组的轴系各阶临界转速与工作转速避开±15%。

轴系临界转速值的分布保证能有安全的暖机转速和进行超速试验转速，轴系各临界转速值见下表。

（单位：

rpm）

高中压转子

低压转子

发电机转子

单

跨

一阶转速

1610.2

1753.5

1316.7

二阶转速

4094.7

3632.4

3459.5

轴

系

一阶转速

1690

1650

850

二阶转速

>4000

>4000

2360

本机组高中压转子采用无中心孔转子，所以原则上不需要中速暖机。

1.3.3汽轮机润滑油系统

主油泵

型式

双吸离心泵

出口压力

1.442-1.75MPa

转速

3000rpm（主机驱动）

吸入压力

0.0686～0.31Mpa

流量

270m3/h

制造商

上海汽轮机厂

交流润滑油泵

型式

长轴液下油泵

型号

LDX168-36

设计扬程

38.09m

流量

168m3/h

轴功率

27.50KW

转速

2952rpm

效率

63.46℅

出厂日期

11年06月

制造商

中铁第十八工程局涿州水泵厂

电机类型

隔爆型三相异步

型号

YB2-200L1-2

防护等级

IP55

电流

55.5/32.1A

制造商

德州恒力电机有限责任公司

转速

2950rpm

转向

俯视看（逆时针）

功率

30KW

功率因素

0.9

绝缘

F

高压密封备用油泵

型式

长轴液下油泵

吸入压力

0.022MPa

型号

ZCY-45/9-1A

排出压力

0.88MPa

流量

45m3/h

出厂日期

11年06月

转速

2960rpm

制造商

中铁第十八工程局涿州水泵厂

电机型号

YB2200L-2

转速

2950rpm

功率

30KW

功率因数

0.9

电压

380/660V

绝缘等级

F

电流

55.5/32.1A

转向

从泵向电机看（顺时）

频率

50HZ

防护等级

IP55

出厂日期

10年11月

制造商

德州恒力电机有限责任公司

直流油泵（EOP）

型式

长轴液下油泵

轴功率

26.23KW

型号

LDX168-36

转速

2942

设计扬程

37.28m

效率

65％

流量

168m3/h

出厂日期

11年06月

制造商

中铁第十八工程局涿州水泵厂

电机型号

Z2-71L3

转速

2950rpm

功率

30KW

绝缘等级

B

电压

220V（直流）

制造商

西安西玛电机

电流

158.5A

转向

俯视看（逆时针）

主机冷油器

型式

板式

冷却水流量

260000kg/h

油量

144480kg/h

冷却面积

171m2

冷却水入口设计温度

38℃

出口温度

43～49℃

净重

2000kg

制造商

APV/GEA/阿发拉法

顶轴油泵

型式

柱塞泵

出口压力

31.5MPa

转速

1500r/min

排量

63ml/Rev

电机型号

YB225M-4

电压

380V

功率

45KW

电流

84.2A

转速

1450rpm

功率因素

0.88

外壳类型

全封闭风机冷却

绝缘等级

F

制造商

泰州市华源电机有限公司

盘车及电机

盘车转速

2.51r/min

型式

链条、蜗轮蜗杆、齿轮复合减速摆轮啮合的低速盘车装置

电机型号

Y2-225M-6

额定电流

59.3A

额定功率

30KW

绝缘等级

F

额定电压

380V

额定转速

980

主油箱

型式

焊接卧式、圆筒型

运行液位

1.8m3

最大容积

39m3

运行液位容积

25m3

注油器吸入液位

677㎜

停机时不返回容积

1808㎜

停机时回油容积

4.7m3

注油器吸入口容积

9.5m3

最低液位

1270㎜

总长

5814㎜

最高液位

2616㎜

电加热器

4个

装载总容量

32m3

最低液位容积

15.7m3

主油箱排烟风机

型式

SFDVA-14-1

轴功率

4KW

风量

840m3/h

转速

2900rpm

全压

5000Pa

出厂日期

11年09月

制造商

杭州科星鼓风机有限公司

电机型号

YB2-112M-2

转速

2880r/min

功率

4KW