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600MW亚临界机组说明书

N600—16.7/538/538

600MW亚临界中间再热凝汽式气轮机

说明书

Ⅵ—1本体结构

上海汽轮机有限公司

一九九八年七月

目录

目录1

1概述4

1.1主要技术参数4

1.2机组的主要热力工况4

1.3机组的通流部分设计2

1.4计算中热力系统的有关参数2

2主要热力数据汇总4

2.1基本特性4

2.2配汽结构4

2.3主要工况热力特性汇总5

2.4热平衡图６

2.5通流部分８

2.5.1高压通流部分8

2.5.2中压通流部分8

2.5.3低压通流部分8

3汽轮机本体结构8

3．1概述8

3．2汽缸8

3.2.1高压外缸8

3.2.2高压内缸（见图13高压内缸）8

3.2.3中压外缸8

3.2.4中压内缸8

3.2.5高中压进汽连接管、高压抽汽连接管8

3.2.6低压外缸8

3.2.7#1低压内缸8

3.2.8#2低压内缸8

3.3隔板套8

3.4蒸汽室（喷嘴组室）8

3.5转子8

3.5.1高压转子8

3.5.2中压转子8

3.5.3低压转子8

3.5.4联轴器和中间轴8

3.5.5轴系8

3.6通流部分8

3.6.1高压通流部分8

3.6.1中压通流部分8

3.6.3低压通流部分8

3.7汽封8

3.7.1高压隔板套汽封8

3.7.2中压隔板套汽封8

3.7.3高、中压缸前后汽封8

3.7.4低压隔板汽封和围带汽封8

3.7.5低压缸端汽封8

3.8阀门和蒸汽管道8

3.8.1主汽门和调节汽阀8

3.8.2再热主汽门和再热调节汽阀8

3.8.3主蒸汽进汽管道8

3.8.4再热进汽管道8

3.8.5中、低压连通管8

3.10盘车装置8

3.11轴承8

3.11.1推力轴承8

3.11.21号轴承（高压缸前轴承）8

3.11.32、3号轴承（高压缸后轴承、中压缸前轴承）8

3.11.44号轴承（中压缸后轴承）8

3.11.55号轴承（1号低压缸前轴承）8

3.11.66号、7号、8号轴承（1号低压缸后轴承,2号低压缸前、后轴承）8

3.12汽轮机支托和定位8

3.12.1静子部件的支托和定位8

3.12.2转子部件的支托和定位8

1概述

本机组是由上海汽轮机有限公司与美国西屋公司合作并按照美国西屋公司的技术制造的600MW亚临界、中间再热式、四缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机。

机组型号N600-16.7/538/538,工厂产品号为A157。

1.1主要技术参数

额定功率600MW

主汽门前蒸汽额定压力16.7MPa（a）

主汽门前蒸汽额定温度538℃

额定转速3000r/min

额定冷却水温20℃

额定背压4.9KPa（a）

额定工况给水温度274.1℃

回热级数三高、四低、一除氧

给水泵驱动方式小汽轮机

额定工况蒸汽流量1801.449t/h

额定工况下净热耗7862kJ/（kw·h）

1878Kcal/（KW·h）

低压末级叶片高度905mm

小汽机额定背压6.28kPa

1.2机组的主要热力工况

1.2.1汽机在额定进汽参数、额定背压、回热系统正常投运时能发出额定功率600MW。

此为本机组额定工况,其保证热耗为7862kJ/（KW·h）。

1.2.2本饥组在夏季运行，背压为11.8kPa（0.12ata），并有3%的补水时可发出额定功率为60OMW。

机组允许运行的最高背压为18.614Pa（0.19ata）。

1.2.3当饥组进汽量为夏季工况流量时,进汽压力为额定压力,背压为额定值,回热系统正常投运。

补给水率为零时,机组能连续运行并发出最大功率,此时称最大连续功率工况,即TMCR工况，机组出力为634MW。

1.2.4机组高加切除时,允许发出额定功

率。

1.2.5按用户要求，本机组允许在第二段，

第四段有适量抽汽。

1.3机组的通流部分设计

1.3.1本机组整个通流部分共58级叶片，其中高压缸I+11级，中压缸2×9级，低压缸4×7级。

1.3.2调节级动叶片为三联体叶片，低压缸末两级动叶片为调频叶片，其余叶片均为不调频叶片。

1.3.3调节级喷嘴及动叶采用最新的2193E、2175型线，并在喷嘴外壁采取子午面型线通道。

1.3.4高、中压缸及低压前四级叶片全部采用根据可控涡原理设计的新叶型。

1.3.5中压缸及低压前四级动叶为自带围带结构,并采用高强度的"P"型叶根。

1.3.6低压次末级静动叶为最新设计,末级动叶采用新设计的905mm叶片。

1.4计算中热力系统的有关参数

1.4.1管道压损

主汽阀、调阀及进汽管道压损3%

再热器及管道10%

中联阀及管道2.5%

各段加热器抽汽管道#l高加及#2离加为3%,其余为5%

小机进汽管5%

中低压连通管2%

1.4.2加热器端差

系统中除除氧器为混合式加热器外，各高、低压加热器均为表面式加热器。

各高、低压加热器均设有疏水冷却段。

高加设有过热蒸汽冷却段。

各加热器疏水为逐级回流，无疏水泵。

在计算时没有考虑各加热器及抽汽管的散热损失。

各加热器的上、下端差如下:

JGlJG2JG3CYJDIJD2JD3JD4

上端差-1.670002.782.782.782.78

下端差5.565.565.5605.565.565.565.56

1.4.3额定工况时的电机效率为98.85%。

1.4.4在额定工况下,给水泵效率不低于82%,小机效率不低于82%。

1.4.5本文件中所有压力数值均为绝对压力。

2主要热力数据汇总

2.1基本特性

项目

额定参数

额定负荷

最大负荷

工作转速

主机背压

小机背压

冷却水温

单位

Po（MPa）

To（℃）

N（MW）

Nmax（MW）

N（r/min）

Pk（Pa）

Pxk（kPa）

Tw（℃）

数值

16.7

538

600

634

3000

4.9

6.28

20

给水温度

厂用抽汽量

汽耗

保证热耗

Tfw（℃）

t/h

Kg/（Kw·h）

Kj/（Kw·h）

274.1

━━

3.002

7862

2.2配汽结构

项目

阀门号

阀门公称内径及面积

每阀控制喷嘴数及面积

比值

累计喷嘴数及面积

相应工况

D（mm）

F（mm）

Z

Fz（mm）

F/Fz

Z

Fz’（mm）

MPa/℃

负荷（kw）

Ⅰ

196.85

30434

34

11105.7

2.74

34

11105.7

Ⅱ

196.85

30434

34

11105.7

2.74

68

22211.4

Ⅲ

196.85

30434

34

11105.7

2.74

102

33317.1

16.7/538

599

Ⅳ

196.85

30434

34

11105.7

2.74

136

44422.8

16.7/538

655

2.3主要工况热力特性汇总

名称

单位

额定工况

TWCR工况

最大计算工况（VWO）

夏季工况

三阀全开工况

高加全切工况

发电机端功率

Kw

600010

634244

655400

600079

599058

600442

汽机总进汽量

Kg/h

1801449

1928193

2008010

1928193

1799198

1556644

主蒸汽压力/温度

MPa/℃

16.67/538

16.67/538

16.67/538

16.67/538

16.67/538

16.67/538

高压缸排汽压力/温度

MPa/℃

3.593/317.8

3.593/317.8

3.593/317.8

3.593/317.8

3.593/317.8

3.593/317.8

再热蒸汽流量

Kg/h

1480795

1577673

1638226

1568046

1479186

1517372

中压缸排汽压力/温度

MPa/℃

3.234/538

3.442/538

3.572/538

3.416/538

3.23/538

3.367/538

主机背压/排汽焓

Kpa/KJ/Kg

4.9/2335.2

4.9/2331.3

4.9/2329.6

4.9/2424.4

4.9/2335.3

4.9/2336

冷却水温度

℃

20

20

20

33

20

20

给水温度

℃

274.1

278.5

281.1

278.2

274.1

172.4

小汽机耗汽量

Kg/h

65245

69895

72531

81769

64928

54562

主给水泵压力/主给水泵功率

MPa/Kw

20.03/12356

20.33/13355

20.53/13784

20.51/13750

19.96/12298

19.62/10552

补水量

Kg/h

0

0

0

57846

0

0

流入凝汽器流量

Kg/h

1142323

1209201

1250556

1226784

1141157

1219561

热耗

KJ/Kw•h

7862

7860

7859

8309

7864

8144

2.4热平衡图

2．4．1额定工况

2．4．2阀门全开工况

2．4．3最大保证出力工况

2．4．4夏季工况

2.5通流部分

汽轮、机的通流部分由高、中、低压3部分组成,高压由调节级和11级压力级组成,中压为2×9级，低压为双流4×7级，共计58级。

2.5.1高压通流部分

高压通流部分由1个单列调节级和11级压力级组成。

单列调节级的形式和固定方法见图1。

调节级叶片为冲动式的三叉三销三联体叶片结构。

这种结构的叶片具有良好的强度性能。

每组叶片通过电解由1块单独的材料加工而成。

叶片根部为三叉形，安装时插入转子上已加工好的与之配合的槽内。

再由3只纵向的销子加以固定。

这种形式的叶片能够承受最小的部分进汽运行工况而不会损坏。

高压11级压力级通流部分见图2。

11级静叶均装于高压静叶持环上。

静叶片为变截面扭叶,由方钢制成,它采用偏心叶根和整体围带。

各叶根和围带焊接在一起,形成具有水平中分面的隔饭。

装于静叶持环上直槽内的每半块隔板,用一系列短的L型填隙条来锁紧。

填隙条装在直槽内加工出的附加槽内。

各上半隔板再用制动螺钉固定在静叶持环的上半,该螺钉位于水平中分面的左侧（当向发电机看时）。

动叶片由方钢铣制而成。

可控涡叶片采用倒T型叶根，见图2中叶片装配详图。

每级轮槽均有一末叶槽，叶片从末叶槽插入，并沿着周向装入轮槽内，叶片根部径向面相互贴合。

为使叶根支承面与轮槽紧密贴合，故每只叶片根底均填入垫片。

最后1只装入的末叶片，其与末叶槽连接的锁紧形式见图2A-A截面。

末叶片根部轴向两侧加工出与锁紧件齿形相同的半圆形槽,而转子末叶槽轴向两内侧加工出与上述相同的半圆形槽。

每级所用的两只锁紧件，由Ⅰ、Ⅱ两半组合而成，分别装于末叶根部与末叶槽内侧，然后将末叶片同半圆锁紧件I一起装入末叶槽。

当配准相应位置时，锁紧件转动900，并在锁紧件I端部的小孔冲铆，从而产生局部变形，卡位于末叶片上，以防锁紧件转动，末叶片则在末叶槽内锁紧。

各级动叶片均装有围带，围带装在叶片顶端的钢钉头上，用钢接来固定，并将叶片连接成组，末叶片应位于围带的中间。

高压部分由于压力较高，采用T型叶根可有效地防止蒸汽泄漏，从而进一步提高了高压缸的效率。

在静叶持环内径及隔板内径处均装有嵌入式汽封，以与动叶围带和转子形成较小径向间隙，减小各级间漏汽。

2.5.2中压通流部分

图3表示位于中压缸的双流中压通流部分（调阀端）。

它由装在汽缸静叶持环上的静l叶片和装于转子叶轮上相同级数的动叶片组成。

弹簧退让式汽封可保持转子和叶片围带间有较小的径向间隙，如果发生磨碰，则弹簧将产生挠曲，这样就使汽封齿的磨损减小到最小。

静叶片由方钢铣制而成。

为变截面扭叶。

它采用叶根和整体圈带结构。

各叶根和围带焊接在一起，成为整圈隔板，水平中分面锯开后，分为上、下两半。

装于静叶持环上直槽内的每半块隔板，采用一系列短的L型塞紧条来锁紧。

塞紧条装于直槽内侧加工出的附加槽内，并冲铆胀紧。

每半块隔板仅1只紧定螺钉固定在静叶持环上，该螺钉分别位于上、下半隔板的左、右侧（当向发电机端着时）,以防隔板转动。

动叶片由方钢铣制而成，为变截面扭叶，它采用侧装式枞树型叶根及整体围带结构。

叶片安装在转子叶轮外缘轴向加工出与叶根型线一致的轮槽内。

转子叶轮外缘有圈半圆槽。

各叶片的中间体底部也有一与转子上半圆槽相配的孔。

当每只叶片装入轮槽相应位置时，塞入定位销，锁紧叶片，防止轴向窜动。

各列叶片均配有一定数量的围带加厚片，以供装配调整用。

为保证叶片的径向辐射线位置和相邻叶片围带之间的紧密接触，应用专门的装配工艺，工装及量具逐一将叶片装入轮槽。

在不能安装定位销的末叶片，应采用专门的径向销紧键和定位片，将其固定在轮槽中，见图3的B向及B—B视图。

在运行状态下,由于离心力及热膨胀，致使叶片伸长，在围带之间可能存在很小的间隙。

该间隙限制了叶片的振幅，并有减少动应力的阻尼效应。

具有很高的耐振强度。

外汽封环为不同直径的圆环，每环由8块或10块弹簧支承的弧段组成。

外汽封的装配详图可见图3中的C-C和D-D截面。

各汽封环的凸缘均装在静叶持环上的汽封槽内，弹簧保持汽封的位置。

外汽封弧段在静叶持环上半用大圆柱头螺钉来保险。

内汽封环亦为不同直径的圆环，每1环由8弧段组成，内汽封的装配详图示于图I截面，汽封环的凸缘装在隔板槽内，由弹簧保持其位置。

内汽封弧段在隔板上半专用销保险。

由于压差，内外汽封环处于C-C相视B-B截面所示的密封位置。

如果它们与相应旋转部分的间隙过大，则应更换。

当更换汽封环时，新的汽封环必须安装在与原汽封环同样的相对位置。

每一汽封弧段的两端需在进汽面编号，以便识别。

2.5.3低压通流部分

图4表示位于低压缸的双流低压遁流部分（调阀端），它由装在汽缸或静叶持环上的7级静叶片和装于转子上相同级数的动叶片组成。

弹簧退让式汽封可保持转子和叶片围带间较小的径向间隙。

如果发生磨碰，则弹簧将产生挠曲，这样就使汽封齿的磨损减小到最小。

第1～5级静叶片由方钢铣制而成。

为变截面扭叶。

它采用叶根和整体围带结构。

各叶根和围带焊接在一起成为整圈隔板，水平中分面锯开后，分为上、下半。

装于内缸或静叶持环上直槽内的每半块隔板，采用一系列短的L型塞紧条来锁紧。

寨紧条装在直槽内侧加工出的附加槽内，并冲铆胀紧。

每半块隔板用1只紧定螺钉固定在内缸或静叶持环上，该螺钉分别位于上、下半隔板的左、右侧（当向发电机端看时）,以防隔板转动。

第6、7级静叶片用模锻或精铸后经机械加工而成，为变截面钮叶。

静叶片直接装于内外环之间，根顶部与内外环焊接在一起，成为整圈隔板，水平中分面锯开后，分为上、下两半隔板。

装于内缸上直槽内的每半块隔板采用一系列短的L型塞紧条来锁紧。

塞紧条装在直槽内侧加工出的附加槽内，并冲铆胀紧。

隔板外环水平中分面的左、右侧均有一键，安装于下半外环上，用冲铆来固定，以次连接上、下半隔板，起到密封、减小漏汽的作用。

第1～4级动叶片由方钢铣制而成，为变截面侧装式整体围带叶片。

第5级动叶片由精锻后经机械加工而成,为变截面扭叶，顶部局部加厚，也采用直侧装式榕树形叶根，叶片顶端有饼钉头，并装有围带，围带装在铆钉头上用铆接来固定，使叶片连接成组。

第6、7级动叶片由精锻后，经机械加工而成，为变截面扭叶，采用圆弧侧装式榕树形叶根。

第6级为自由叶片。

第7级叶身带有二道整体拉金凸台，用分组焊接叶片连接成组。

叶片进汽侧上部镶银焊整条司太立硬质合金片，以防水冲刷。

各级叶片安装在转子叶轮外缘轴向（直的或圆弧的）加工出与叶根型线一致的轮槽内。

转子叶轮外缘上有一圈半圆槽，各叶片的中间体底部均有一与转子上半圆槽相配的孔。

因此，当每只叶片装入到轮槽相应的位置时，孔内就塞入定位销，叶片就在转子叶轮上锁住，以防轴向窜动。

当叶片1个接着1个装入时，前1叶片塞入于转子上的定位销后，就被后l叶片的中间体底部无孔端挡住。

最后1只叶片装入后无法塞入定位销。

第1～4级整体围带叶片按专门的装配工艺、工装及量具以保证叶片的径向辐射线位置和围带之间的紧密接触。

整体围带动叶的末叶片由专门的径向锁紧键及定位片锁紧，第五级动叶的末叶是用围带连接在一组的中间，以固定其在轮槽中的位置。

第6级动叶由于为自由叶片，每只叶片除了在中间体底部塞入定位销外，在叶根底部两侧装有锁紧片，如图4I所示，锁紧片挂钩于叶根底槽内，同蝶形弹性垫片，填块和调整垫片一起使叶根和轮槽顶面靠紧，以加强叶片轴向位置的固定。

同样对末叶片，除了有锁紧片外，在中间体出汽侧上预钻孔并与相邻的叶片同钻饺孔，利用锁定销固定。

第7级动叶由于叶片型面扭曲度大，以及受拉金凸台的影响，最后将两只叶片从相对进出汽侧方向装入轮槽，因此有两只叶片无法塞入定位销。

该两只叶片拉金凸台分别与相邻的叶片焊接成组，以固定其轴向位置。

外汽封环为不同直径的困环，每环由12块弹簧支撑的弧段组成。

外汽封的装配祥图见图4中的C-C和D-D截面。

各汽封环的凸缘均装在静叶持环槽内，由弹簧保持汽封位置。

外汽封弧段在静叶持环槽内，由汽封保持其位置。

外汽封弧段在静叶持环上半用大圆柱头螺钉来保险。

内汽封环亦为不同直径的圆环，每环由16块弧段组成，内汽封的装配详图见图4I截面。

汽封环的凸缘装在隔板槽内，由弹簧可保持其位置。

内汽封弧段在隔板上半用专用销保险。

由于压差，内、外汽封环处于C一C、D—D截面所示的密封位置。

如果它与相应旋转部分间隙过大，则应更换。

当更换汽封环时，新的汽封环必须安装在与原汽封环同样的对位置。

每一汽封弧段的两端在进汽面编号，以便识别。

3汽轮机本体结构

3．1概述

60OMW汽轮机为亚临界、单轴、四缸、四排汽、中间再热、凝汽式汽轮机。

其主要参数见前第1页。

更详细的规范，则载入制造厂与电厂签订之“技术协议书”中。

本机组之基本通流部分见图5（纵剖面图），外型及布置见图6（a）（侧视图）及图6（b）（俯视图）。

本机组具有一单流且为顺流的高压缸，见图7（高压缸）。

来自锅炉的蒸汽通过主汽阀和调节汽阀后流向高压缸。

由调节汽阅控制通过高压进汽管进入高压缸的蒸汽流量。

高压进汽管通过位于高压缸上半和下半的各两个高压进汽接管与汽缸相连接。

每个高压进汽接管上都装有3只压力密封环，以防止蒸汽泄漏。

蒸汽经高压进汽接管进入蒸汽室（喷嘴组室）。

见图8（60OMW机组高温进汽部分）。

蒸汽通过喷嘴组、冲动式调速级和11级压力级后从高压缸下半的两个排汽口去锅炉再热器。

经再热后的蒸汽通过两个组合式的再热主汽阀和再热调节汽阀及其后的中压进汽管道进入中压缸上、下半共4个进汽口。

4个中压进汽连接管与中压缸连接处都装有2只压力密封环，以防止该处之漏汽。

中压缸为双流结构见图9（中压缸），蒸汽由中压缸中部进入，然后向两端（电机端和调阀端）各流经9级压力级后，从两端向上的排汽口排出。

再经两根中低压连通管进入两个低压缸。

每根中低压连通管分别与中压缸上半一侧的调阀端和同侧电机端的两排汽口相连，每根中低压连通管与一只低压缸相连。

在每根中低压连通管的电机端装有压力平衡膨胀节，以平衡连通管内的蒸汽力，而且膨胀节的变形，抵消了连通管的热膨胀。

两个低压缸都为反动式双流结构，蒸汽在通流部分的中部进入，分成两路，分别流向两端的排汽口，然后向下流入凝汽器，见图lO（低压缸Ⅰ）及图11（低压缸Ⅱ）。

为了抽汽加热给水，在汽缸上均开有抽汽口。

这些抽汽口的位置和尺寸已在传递图“汽轮机外型及接口图”上标明。

本机组有一根高压转子，一根中压转子和两根低压转子。

高压转子和中压转子为铬钼钒钢整锻转子，低压转子采用铬镍钼钒钢整锻转子。

该材料不仅强度高，而且脆性转变温度低，具有较高的塑性和韧性。

高压转子为无中心孔转子，中、低压转子有中心孔。

在两低压转子之间尚有一中间轴。

各转子连接端均有与转子一体制成的法兰式联轴器，4根转子及中间轴都采用螺栓刚性联结，并与发电机、励磁机共同组成汽轮机——发电机轴系。

汽轮机部分支撑于8个径向轴承上。

高压汽缸为双层缸结构。

高压内缸内装有高压平衡活塞汽封、蒸汽室（喷嘴组室）和高压隔板套。

高压隔板套内装有11级隔板。

高压外缸、内缸都分成上、下两半，在水平中分面用螺栓紧固。

高压外、内缸有4个进汽口，上、下半各两个。

通过4根挠性主蒸汽管与调节汽间出口相联，高压缸排汽口设置于下缸，左、右侧各一个。

中压缸为双流对称结构.亦为双层缸。

分外缸和内缸两部分。

其内装有隔板套，隔板套内装有隔板。

#1隔板套装于内缸内，#2隔板套装于外缸上。

在中压缸的中部上、下共有4个进汽口，通过4根挠性再热蒸汽进汽管与再热调节汽阀出口相联。

中压缸的排汽口为向上的，每端两个共4个。

两个低压缸结构相同，均为双层内缸加一外缸的3层缸结构。

采用3层缸结构的目的，是为了减小缸的温度梯度，以免产生过大的热变形。

低压缸亦为双流结构，进汽口设在上半缸顶部中间，蒸汽从进汽口进入汽缸，流向两端，再向下流入两排汽口，排入凝汽器。

低压外缸内装#1低压内缸和#2低压内缸。

外缸端壁中心孔处装有端汽封。

#1低压内缸的进汽部分，构成低压缸的高温区，进汽导流环装在其中间，两侧各装持环。

下半有两个抽汽口，抽汽经#2内缸引出。

#2低压内缸上半顶部有腰圆形窗口，与#1低压内缸进汽口相配，下半底部有8个抽汽口。

低压缸末几级处于湿蒸汽区，在次末级动叶顶部装置了先进的蜂窝式汽封，减少了叶顶漏汽，并能导出动叶甩出之水份，而在末级隔板的外缘设有去湿钩，以收集并排出动叶出口甩出的水滴。

#2内缸两端固定有排汽导流环，形成排汽扩压通道，以提高汽轮机的效率，见图12（排汽导流环）。

配置完善的热膨胀滑销系统，能保证机组安全可靠地运行。

高压缸藉前后端各两个"猫爪"分别支承于前轴承座和中轴承座凸台的键上。

中压缸藉前后端各两"猫爪"分别支承于中轴承座凸台的键和#1低压缸下半缸上。

高压缸与前轴承座间及高、中压缸与中轴承座间，中压缸与#1低压缸下半间都以定中心梁相连。

"猫爪"与轴承座间用螺栓相连接并留有适当间隙，使其能自由胀缩。

轴承座两侧面的压板限制了轴承座的抬高和倾斜，其间留有足够的间隙，允许轴承座在基础台板上轴向滑动。

每个低压缸都是由与外缸下半一体并向外伸出的裙式连续支座支托，支座搁置在浇灌于基础中的独立台板上。

台板用地脚螺钉与基础固定。

而低压缸支座用6块预埋锚固板在基础上定位。

#1和#2低压缸的两端沿轴向中心线各有一横向锚固板，作横向限位，但允许其轴向膨胀。

又在#l低压外缸中部两侧装有两轴向定位锚固板，作#1低压缸的轴向定位，但允许其横向膨胀。

6块锚固板均固定并浇灌于水泥基础中。

当汽轮机热胀时，将以#1低压缸轴向和横向锚固板中心线的交点为静子部分的“死点”，#l