超临界超超临界机组汽机的结构特点1文档格式.docx
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哈汽采用东芝技术。
1.2母型机和模块设计
引进技术合作生产的超超临界1000MW汽轮机的参数容量均处于世界已运行的单轴机组的前沿,基本上没有相同机型,因而只能以技术支持方的接近机型为母型机组,进行模块化设计。
三种机型的相近机型分别见表1-1至表1-3。
表1-1西门子接近机型
序号
机组号/电厂
型号
容量
蒸汽参数
转速
末级叶片长度
周波
单轴/双轴
补汽阀
投运日期
MW
MPa/℃/℃-kPa
r/min
in/mm
HZ
1
SCHWARZEPUMP#1
TC4F
874
26.4/542/560-4.15
3000
38.5/978
50
单轴
无
1997
2
SCHWARZEPUMP#2
3
Q/BOXBERGBLOCK
TC6F
910
26.4/540/580-3.25
1999
4
ISOGO
TC2F
600
25.1/600/610-5.07
45.3/1146
2002
5
NIEDERAUSSEMBLOCK
1025
26.5/576/599-3.7
6
外高桥二期#1
980
25.0/538/566/4.8
2003
7
外高桥二期#2
2004
西门子公司与本工程机组接近机型(900MW—1000MW单轴机组)共有6台;
但西门子在德国机组的蒸汽温度均未达到600℃,最高的NIEDERAUSSEM(1025MW)机组为576℃/599℃;
只有1台机组(日本ISOGO电厂600MW机)为600℃/610℃。
西门子已投运的6台机组均不带补汽阀。
表1-2日立接近机型
原町#2
CC4F
1000
24.5/600/600-4.27
3000/1500
41/1041
双轴
1998
常陆那珂#1
24.5/600/600-5.09
占东厚真#4
700
25.0/600/600-3.33
43/1092.2
日立有较多1000MW、双轴机组的业绩,蒸汽温度600/600℃的有3台机组(原町#2、常陆那珂#1、占东厚真#4),在高温材料应用方面业绩最多;
但单轴机组业绩只有700MW(母型)。
在单轴1000MW机组轴系的稳定性经验较少。
表1-3东芝接近机型
Hz
原町#1
CC4F-41
24.6/566/593-4.3
1997.7
碧南#4/#5
TC4F-40
24.2/566/593-5.1
3600
40/1016
60
2001.2
橘湾#1
CC4F-48
1050
25.1/600/610
3000/1800
48/1219
2000.6
意大利Torviscosa
280
12.02/566/566
2006.5
袖浦#2
24.2/538/566
41
1975.9
東扇岛#1
1987.9
广野#4
1993.1
8
新地#2
1995.7
东芝有8台1000MW机组业绩,单轴机组有碧南#4、#5机(60Hz),其余6台为双轴机组;
只有1台机组(橘湾#1机)主、再热蒸汽温度达到600/610℃。
东芝汽轮机48”末级叶片2005年9月在意大利Torviscosa电厂投运。
由此可知,技术支持方相近机型的业绩,以接近容量单轴机组的业绩排序为:
西门子、东芝、日立;
以高温材料在600/600℃应用业绩的排序为:
日立、东芝、西门子。
1.2.1上汽—西门子型1000MW汽轮机
西门子标准积木块可以覆盖600MW—1200MW容量产品。
根据汽轮机产品积木块组合原则,按进汽参数及容量配置高、中压模块;
按排汽容积流量选择适合排汽面积长叶片的低压模块。
上汽—西门子型1000MW汽轮机组合了有运行业绩的一个H30单流高压缸,一个M30双流中压缸及两个N30低压缸。
高温部件材料与日本ISOGO电厂高温部件材料相同。
1.2.2东汽—日立型1000MW汽轮机
高中压模块及主汽阀、再热联合汽阀以原町2#机、常陆那珂1#机为母型机组,高中压部分的级数、材料和中低压分缸压力与母型机相同,仅对通流部分的动静叶型进行了优化设计。
低压模块以苫东厚真4#机为母型机,其低压部分级数与末级叶片高度与母型机相同。
1.2.3哈汽—东芝型1000MW汽轮机
高中压通流以原町1#机为母型,高温部件的结构和材料设计采用橘湾1#机高温技术;
轴系设计应用碧南4#和5#单轴1000MW机组的经验。
由于48″钢制叶片2005年9月在意大利Toruiscosa电厂已投入使用,因此Toruiscosa电厂的低压缸设计技术被应用在哈汽—东芝型机组上。
上汽—西门子型、东汽—日立型、哈汽—东芝型汽轮机都是吸取其技术支持方成熟的结构设计、先进的通流技术、高温材料和长叶片技术基础上优化组合有良好运行实践的最新技术,设计制造了具有容量大、效率高、安全可靠、运行灵活和维护方便等特点的新一代超超临界汽轮机。
本文将分别对三种机型的关键技术及特点进行分别介绍。
2上汽-西门子型1000MW汽轮机设计和结构特点
2.1总体介绍
上汽1000MW汽轮机由西门子公司设计,机组的总体型式为单轴四缸四排汽。
所采用的积木块是西门子公司近期开发的三个最大功率可达到1100MW等级的HMN型积木块组合:
一个单流圆筒型H30高压缸,一个双流M30中压缸,两个N30双流低压缸。
“HMN”组合的功率范围为300MW至1100MW。
根据排汽容积流量的大小(背压及功率)可选配1至3个低压缸。
因此该功率等级机组技术先进、成熟、安全可靠;
且所有的最新技术近期均有成功的应用业绩。
图2-1上汽1000MW超超临界汽轮机纵剖面图
2.2汽轮机主要技术特点
机组具有超群的热力性能;
优越的产品运行业绩及可靠性;
高效、高可用率、容易维护、检修所花时间少、运行灵活、快速启动及调峰能力。
机组采用一只高压缸、一只中压缸和二只低压缸串联布置。
汽轮机四根转子分别由五只径向轴承来支承,除高压转子由两个径向轴承支承外,其余三根转子,即中压转子和两根低压转子均只有一只径向轴承支承。
这种支承方式不仅是结构比较紧凑,主要还在于减少基础变形对于轴承荷载和轴系对中的影响,使得汽机转子能平稳运行。
这五个轴承分别位于五个轴承座内。
整个高压缸静子件和整个中压缸静子件由它们的猫爪支承在汽缸前后的二个轴承座上。
而低压部份静子件中,外缸重量与其它静子件的支承方式是分离的,即外缸的重量完全由与它焊在一起的凝汽器颈部承担,其它低压部件的重量通过低压内缸的猫爪由其前后的轴承座来支承。
所有轴承座与低压缸猫爪之间的滑动支承面均采用低摩擦合金。
它的优点是具有良好的摩擦性能,不需要润滑,有利于机组膨胀畅顺。
2号轴承座位于高压缸和中压缸之间,是整台机组滑销系统的死点。
在2号轴承座内装有径向推力联合轴承。
因此,整个轴系是以此为死点向两头膨胀;
而高压缸和中压缸的猫爪在2号轴承座处也是固定的。
因此,高压外缸受热后也是以2号轴承座为死点只支向机头方向膨胀。
而中压外缸与中压转子的温差远远小于低压外缸与低压转子的温差。
因此,这样的滑销系统在运行中通流部分动静之间的差胀比较小,有利于机组快速启动。
盘车装置采用液压马达,其按装于高压转子调阀端的顶端,位于1号轴承座内
2.2.1高压缸的特点
高压缸采用双层缸设计。
外缸为桶形设计,内缸为垂直纵向平分面结构。
由于缸体为旋转对称,避免了不理想的材料集中。
使得机组在启动停机或快速变负荷时缸体的温度梯度很小,这也就是将热应力保持在一个很低的水平。
1)圆筒型高压缸
无中分面的圆筒型高压缸有极高的承压能力,汽缸应力小,即使内缸有中分面,但其螺栓应力也小,安全可靠性好。
其中高压缸积木块H30,其设计压力达到30MPa,与25MPa相比,提高经济性还有约0.7%的潜力,见图2-2。
图2-2:
H型单流圆筒型高压缸
2)单流程高压通流部分
百万千瓦功率等级高压缸采用单流程设计是西门子公司的特有技术风格,单流程使超超临界参数下的叶片级通流面积比双流程要增加一倍,叶片端损大幅度下降,与其他机型的高压缸相比,其效率要高4.5%7%左右,见图2-3。
图2-3:
单流程高压缸
3)高压缸第一级叶片级的独特技术风格
该机组高压缸第一级叶片采用了独特的设计风格,具体表现在:
●采用斜置式静叶,效率高,漏汽损失小
●采用低反动度叶片级(约20%的反动度),一方面不像冲动式调节级会在动叶片进口形成小进汽角度的高速汽流,避免硬质颗粒冲蚀;
另一方面又可有较大的焓降,降低进入转子动叶的温度;
●动静叶片的轴向距离较大,同样有利于减少硬质颗粒冲蚀
●
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