三大动力厂1000MW机组汽机本体结构比较.doc

超超临界1000MW汽轮机本体结构分析 摘 要进入21世纪来，我们所面临的能源问题日益紧张，加之我们对工业产业经济性的追求，常规火力发电厂的发展面临重大的能源和环境等问题，而且常规火电厂的效率低、污染大及自动化程度低，都制约常规火电机组的发展。这就要求我们发展更为高效、节能、环保、经济性高的高参数、大容量的火电机组超超临界火电机组。本设计的意义在于通过学习和分析国内三大厂家典型的超超临界1000MW汽轮机的本体结构，更多地了解国内外先进的汽轮机技术，为将来从事汽轮机运行和检修工作奠定一定的理论基础。 关键字：超超临界、1000MW、汽轮机、本体结构、哈尔滨汽轮机厂 1 目 录 1 概述. 31.1 超超临界1000MW汽轮机的发展简史 . 31.2 超超临界1000MW机组的优势 . 52 哈尔滨汽轮机厂超超临界1000MW汽轮机本体结构分析 . 62.1 概述 . 62.2 汽轮机的进汽部分 . 82.3 汽轮机转子 . 122.4 动（静）叶片 . 152.5 汽缸及滑销系统 . 162.6 隔板和隔板套 . 192.7 汽封 . 202.8 轴承 . 202.9 盘车装置 . 223 国东方汽轮机超超临界1000MW汽轮机简介 . 223.2 上海汽轮机厂超超临界1000MW汽轮机简介 . 233.3 三大厂家超超临界1000MW汽轮机的比较 . 25总 结 . 27参考文献 . 28 2 1 概述能源是社会发展的物质基础，环境是人类维护自身生存和发展的前提。由于煤炭在一次能源结构中的主导地位，决定了电力生产中以煤电为主的格局。根据我国能源资源的特点，煤炭在一次能源生产与消费中的比例会长期保持在75左右的水平上，而且这一比重在将来的几十年超超临界1000MW汽轮机的发展简史1.1.1 国外超超临界机组的发展超超临界技术的发展至今以有近50的历史了，其发展过程经历了20世纪50年代的起始阶段、80年代的优化及新技术发展阶段和90年代的技术成熟阶段。20世纪90年代以来，由于环保及节约能源的需要，超超临界机组又进入了新一轮的发展时期。美国是发展超临界机组最早的国家，从20世界50至70年代起，以美国GE和西屋公司为核心的发电机组制造企业就开始了超临界机组的生产，当时的起点就是超超临界参数，1956年325MW超超临界机组的进汽压力位34.5MPa，进汽温度达到了649.。该机组目前仍在运行，是目前世界上运行时间最长的超超临界机组。日本发展超超临界机组是采用引进美国和欧洲的技术，并进行第二次开发创新，现已跃居世界发展超超临界技术的先进国家行列。日本450MW以上机组均采用超临界或超超临界技 3 术，站总装机容量的百分之六十多。进入20世纪90年代以来，随着新技术和耐高温材料的出现，欧洲和日本燃煤发电工业进入了一个采用更高参数的发展阶段，火电厂投运机组的汽温达到600.目前，超超临界参数的蒸汽轮机电站已经在主要工业化国家趋于成熟，并获得广泛应用，日本等各国正着手更高参数的超超临界机组全面的研究。 1.1.2 我国超超临界机组的发展过程国中国超超临界机组投产情况4 1.2 超超临界1000MW机组的优势超超临界机组由于参数较高，因此效率高是其最显著的特点，效率的他高又使得有害物质的排放量相对减少，燃料的运输成本相对降低，同时由于超超临界机组往往伴随大容量1000MW，这又具有单容量造价低、定员少、易于进行烟气净化等一系列优势。随着材料技术、制造工艺和自动控制技术的不断提高，超超临界机组的安全性、可靠性、灵活性自动化程度都达到了心得高度。目前世界上超超临界机组的最高热效率达到了47%。一般认为参数为24.1MPa/538/538机组比参数为17.1MPa/538/538的亚临界机组效率提高2.0%至2.5%，参数为31MPa/566/566机组比17.1MPa/538/538的亚临界机组提高效率4.0%至6.0%超超临界机组的温度参数一般会有580/580、580/600、600/600等档次，如果机组进行二次再热，效率还会进一步提高，根据玫瑰GE公司的测算，不同温度档次以及二次再热的机组效率如表1-2所示。表1-2 蒸汽参数对机组效率的影响 火力发电的发电成本主要取决于电站的投资和燃料的价格，由于超超临界机组的参数较高，其主蒸汽和贼热蒸汽的管道、阀门和相关部件的材料投资很高，因此，超超临界机组在发电成本上的主要取决于材料与燃料的价格比。随着材料技术的不断提高和世界能源的日益紧张，超超临济机组的优势越来越得到体现。由于超超临界机组的高效率，发电煤耗低于300g/(kW·h),比同容量的亚临界机组每度电少耗煤进20g左右，因此大大有利于对环境的污染排放，有利于人类的身体健康和自然界的生态环境。一台1000MW的超超临界机组与常规机组每年少排放100多百万立方米的二氧化碳气体。5 2 哈尔滨汽轮机厂超超临界1000MW本体结构分析2.1 概述2.1.1 哈尔滨汽轮机厂超超临界1000MW汽轮机整体介绍哈尔滨汽轮机厂有限责任公司与日本东芝公司共同研制。机组为一次中间再热、四缸、四排汽（双流低压缸）单轴、带有48英寸末级叶片的1000MW超超临界冲动凝汽式汽轮机，哈汽型号为“CCLN1000-25/600/600”，东芝型号为“TC4F-48”。汽轮机应用的设计和结构特征，在很多相近蒸汽参数和相近功率的机组上得到验证。汽轮机纵剖面和外形图如2-1,2-2所示。 2-1 哈汽N1000-25/600/600汽轮机纵剖面图6 2-2 哈汽N1000-25/600/600汽轮机外形图 7 2.1.2 哈尔滨汽轮机厂CCLN000-25/600/600型汽轮机技术规范表2-1 哈尔滨汽轮机厂CCLN000-25/600/600型汽轮机技术规范2.2 汽轮机的进汽部分主蒸汽经主汽阀进入主汽调节阀，然后由高压导汽管进入高压缸的蒸汽通过双流调节级，流向调端通过冲动式压力级，做功后由高压排汽口排入再热器。再热后的蒸汽通过再热主汽调节联合阀流回到汽轮机双分流的中压缸。通过冲动式中压压力级做功后由中低压连通管流入两个双流的低压缸。蒸汽在通过冲动式低压级后，向下排到冷凝器。2.2.1 高压进汽部分 2.2.1.1 布置方式哈汽N1000-25/600/600汽轮机有4个主汽阀和4个主汽调节阀，阀门都采用立式结构，4个主汽阀的出口与4个主汽调节阀的进口对接焊成一个整体，用吊架支撑，布置在前轴承箱前方的运行层之下。如图2-3所示。 8 图2-3 哈汽N1000-25/600/600汽轮机高压主汽阀，调节阀布置2.1.1.2 高压主汽阀和调节汽阀机组为了减小流动损失，在主汽阀前的蒸汽管道上不再装设电动主汽阀及其他阀门，因此主汽阀就是汽轮机进汽的总阀门。主汽阀打开，汽轮机就有了汽源，有了驱动力；主汽阀关闭，汽轮机就被切断了汽源，失去了驱动力。汽轮机正常运行时，主汽阀全开；汽轮机停机时，主汽阀关闭。主汽阀的主要功能就是，运行中当汽轮机的任一遮断型保护装置动作时，主汽阀应能快速关闭，实现停机。主汽阀的关闭速度主要由其控制系统的性能所决定，哈汽CCLN1000-25/600/600要求主汽阀完成关闭动作的时间小于0.2S。图2-5 哈汽N1000-25/600/600汽轮机高压主汽阀和调节阀结构示意图哈汽N1000-25/600/600汽轮机高压主汽阀与高压调节汽阀为一体式结构，由耐热合金钢铸件同时制成，如图2-5所示。主要包括阀壳、阀座、阀碟(阀碟内装有预启阀)、阀杆、 9 阀杆套筒、阀盖、蒸汽滤网等部件。2.1.1.3 喷嘴蒸汽室大型汽轮机高压缸的进气端一般设立单独的两个喷嘴汽室，因而第一喷嘴就不能像其他压力级那样装设在隔板或者静叶环上，而是直接固定在喷嘴室上。采用这样的结构主要考虑的因素是：将汽缸与最高参数的蒸汽像接触的部分限制在最小的范围双流喷嘴示意图2.2.2 中压进汽部分2.2.2.1 布置方式由锅炉来的再热蒸汽管道至运行层下方后分成两根汽管，分别进入布置在中压缸中部左右两侧的再热主汽调节联合阀，从再热主汽调节联合阀出来经短管自中压缸下半中部的左下方和右下方进入中压缸。这种布置方式的有点时左右两侧进汽的温度均匀，再热主汽调节联合阀后至中压缸进汽室之间的容积较小，事故情况下再热主汽调节联合阀快速关闭后不致引起机组超速。2.1.2.2 再热主汽调节联合阀再热主汽阀与再热主汽调节阀组合成一体就称为再热主汽调节联合阀，简称再热阀。再热主汽阀属保护装置，它不参与负荷调节，其阀门位置只有全开和全关两个位置。再热主汽调节阀只在蒸汽旁路系统投入的情况下，调节中压缸的进汽量，高负荷下旁路系统关闭时，再热主汽调节阀处于全开状态不参与调节，以避免节流损失。10 图2-7 哈汽N1000-25/600/600汽轮机再热主汽调节联合阀图2-7是哈汽N1000-25/600/600汽轮机再热主汽调节联合阀的结构示意图。中压主汽阀与高压调节汽阀公用一个壳体，为立式结构，其上部为再热主汽调节阀，下部为再热主汽阀，两阀合用一个壳体和同一腔室、同一阀座，而且两者的阀碟呈上、下串联布置。两阀各自配有执行机构，一个位于再热阀侧面的油动机和弹簧操纵座通过杠杆控制再热调节阀的开启或关闭；而位于再热阀下部的另一个油动机和弹簧操纵座则控制再热主汽阀的开启或关闭。2.2.3 汽轮机通流部分的固体颗粒侵蚀（SPE）及防护措施2.2.3.1 固体颗粒侵蚀汽轮机尤其是超临界压力汽轮机，通流部分高、中压级的喷嘴、动叶片及主蒸汽阀、旁路阀经常会发生固体颗粒侵蚀( Solid Particle Erosion 简称SPE，也称硬质颗粒侵蚀) 是一种发生在锅炉启动或者长期低负荷运行情况下，锅炉过、再热器及主蒸汽管道内剥落下来的氧化垢层，这些坚硬的固体颗粒随蒸汽一起进入汽轮机，侵蚀通流部分的喷嘴、动叶片。固体颗粒的侵蚀导致汽轮机通流效率降低，功率下降，检修周期缩短，维修费用上升。2.2.3.2 固体颗粒侵蚀的防范措施解决冲蚀最合理的办法是消除固体颗粒源。从锅炉方面通常采用定期清洗锅炉管道，在粒子进入管道之前用滤网和旁通阀将粒子去除等办法可以减少进入汽轮机的粒子数目。但是此举还是不能完全消除颗粒源，这就要求在汽机发的结构和运行上采取必要的措施。在超超临界汽轮机结构设计上的防治措施包括：11 （1）改进调节级喷嘴端壁面的几何形状，喷嘴采用子午面型线，既可以减少二次损失，也能起到减少固体颗粒侵蚀的效果。（2）冲动级喷嘴出口气流速度比反动级高，冲动级静叶出口和动叶受到的固体颗粒侵蚀比反动级严重。尽可能的把冲动式叶片的使用局限在调节级，其余高中压级采用反动式叶片。（3）采用倾斜喷嘴可减少撞击在喷嘴出口表面上的固体颗粒数量，并使得撞击速度降低，撞出角减小，使第一级喷嘴出汽边固体颗粒侵蚀的损伤率减小。（4）调节级和再热第一级喷嘴和动叶的设计，应选取蠕变强度高和耐固体颗粒侵蚀能力强的高温叶片材料。（5）调节级和再热第一级的喷嘴和动叶采用防固体颗粒侵蚀的保护镀层或者涂层。 目前表面涂层技术主要有表面等离子喷涂工艺和扩散渗层工艺。超临界压力汽轮机的高压级和中间再热的前几级的喷嘴及动叶片采用表面硬化处理方法能大大提高其耐固体颗粒侵蚀的性能。电厂运行经验证明喷嘴采用硼化物扩散渗层及动叶片采用碳化铬等离子涂层是预防汽轮机通道SPE损伤的有效方法，能延长喷嘴、动叶片的使用寿命并能长时间保持机组的较高的可靠性和效率，大大降低机组的维修成本。2.2.3.3 哈汽1000MW汽轮机采取的防固粒腐蚀措施哈汽N1000-25/600/600汽轮机中，中压第1级静叶的腐蚀是由于动叶片反弹回来的固体颗粒冲击产生的，主要在静叶片的出汽边背弧损害较大。因此，中压第1级的静叶片采用涂陶瓷材料的方法防止腐蚀。高压喷嘴的腐蚀在出汽边的汽轮机转子转子是汽轮机转动部分的总称，它担负着把喷嘴叶栅出来的蒸汽的转动能转变为推动轴选装的机械功及传递功率的重任，是汽轮机最重要的部件。2.3.1 转子的结构汽轮机的转子可以分为轮式转子和鼓式转子两种基本类型。轮式转子装有安装动叶片的轮，鼓式转子则没有叶轮，动叶直接装在转鼓上。通常冲动式汽轮机采用轮式转子；反动式汽轮机为了减小转子上的轴向推力，采用鼓式转子。（1）轮式转子按转子的制造工艺，汽轮机转子可分为套装转子、整段转子、焊接转子和组合转子。一台机组采用何种类型的转子，由转子所处的温度条件及各国的锻冶技术来确定。套装转子套装转子的叶轮与主轴分别加工制造，然后热套在轴上。这种转子加工方便，材料利用合理，叶轮及主轴锻件尺寸小，质量容易保证。但它不宜在高温条件下工作，否则会因为高温蠕变变化过大的端差使叶轮与主轴的过盈消失，发生松动。所以套装转子只适用于中亚汽轮机和高压以上汽轮机的低压部分。整段转子整段转子有轮式和鼓式两种结构，后者多用于反动式汽轮机。整段转子的叶轮、轴封套和联轴节等部件与主轴是由一整锻件车削而成，五热套部件，这解决了高温下叶轮与主轴连接可能松动的问题，因此，整段转子常用于大型汽轮机的高、中亚转子。整段转子的优点是：结构紧凑，装配零件少，可缩短汽轮机的轴向尺寸；没有套装的零件，对启动和变工况的适应性较强，适于在高温条件下运行；转子刚性较好。缺点是： 12 工艺要求高，加工周期长，大锻件质量难以保证；且质检比较复杂，又不利于材料的合理使用。现代大型汽轮机，由于末级叶片长度的增加，套装叶轮的轻度已不能满足要求，所以某些机组的低压转子也开始采用整段结构。整段转子通常钻有一直径为100mm左右的中心孔，目的是去点锻件中心的杂志及输送部分，以防止缺陷扩展，同时便于借助潜望镜等仪器检查转子1000MW汽轮机转子的特点大型汽轮机机组的转子广泛采用整段转子。叶轮和主轴是一体锻造出来的，所以，不存在键槽应力腐蚀开裂和套装件的松弛等问题，比套装转子具有明显的优越性。大型汽轮机转子广泛采用无中心孔的整段转子。过去生产的大型汽轮机转子多数是有中心孔的。开中心孔的目的主要是为了除去中心材质最薄弱的部分，同时也便于探伤检查。但转子开中心孔也带来不少弊端。中心孔的存在使得孔面的离心应力增加一倍以上，工作应力的上升还使得工作在高温区域转子的材料蠕变损伤速度加快。随着炼钢、锻造、热处理以及探伤技术水平的提高，无中心孔的整段转子结构得到了广泛的应用。国外很多电厂采用了无中心孔的结构。归结起来无中心孔整段转子有如下优点：工作应力低；安全性能好；有利于使用更长的叶片；可以改善机组的启动性能，缩短启动时间；造价便宜等。2.3.3 哈汽1000MW转子结构哈汽N1000-25/600/600超超临界汽轮机为冲动式，采用转轮式转子。其轴系由一个但流程反向布置的高压转子、一个分流式中压转子和两个分流式低压转子组成。所有转子均为无中心孔整段转子，转子与转子之间的连接采用刚性联轴器，转子采用独立的双轴承支撑。高压转子跨距为5810mm，中亚转子跨距为5750mm，低压转子跨距为7500mm。转子叶轮处揩油平衡孔，以减小转子的轴向推力。高压转子采用具有良好的耐高温和抗疲劳强度的12Cr合金钢制成，并进行加工而形成轴、叶轮、推力盘和联轴器法兰。高压分流式调节级喷嘴后的腔室体内，发电机端的腔体设计压力要比前轴承箱端的腔室压力略在高。这样调节级出口的蒸汽，可以从电端向调端流动，防止高温蒸汽在转子和喷嘴室之间的腔室内停滞，并且可以冷却转子表面和喷嘴室高温进汽部分，高压转子冷却结构如图2-8所示。13 图2-8 哈汽N1000-25/600/600汽轮机高压转子冷却结构中压转子是具有良好的耐高温和抗疲劳强度的12Cr锻造而成，为分流是对称是结构，并进行加工而成轴、叶轮、联轴器法兰。为了降低转子高温区域的热应力，中亚进汽部分设计了合理的冷却结构对高温区域进行冷却。中压转子的冷却结构图如2-9所示。 图2-9 哈汽N1000-25/600/600汽轮机中压转子冷却结构分流式中压第一级隔板采用的特殊的结构形式，是中压进汽与中压转子隔开。同时在汽轮机运行时，抽取适量的高压调节级后经过节流的蒸汽与第一段抽汽混合后，引入中压第一级隔板与叶轮组成的封闭空间哈汽厂1000MW汽机组转子的临界转速 14 2.4 动（静）叶片叶片按用途可分为动叶片（叶片）和静叶片（静叶栅）片两种。动叶片安装在转子叶轮（冲动式汽轮机）或转鼓（反动式汽轮机）上，接受静叶栅射出的高速气流，把蒸汽的动能转换成轴旋转的机械能，使转子旋转。静叶片安装在隔板或静叶环上，蒸汽的压力和温度降低，流速增加，将热能转换为动能。2.4.1 叶片的结构叶片的工作条件很复杂，除因告诉旋转和气流作用而承受较高的静应力和动应力外， 因其分别处在过热蒸汽区、两相过渡区和湿蒸汽区内工作而承受高温、高压、腐蚀和冲蚀作用，因此它的结构，材料和加工、装配质量对汽轮机的安全经济运行有几大的影响。所以在设计、制造叶片时，既要考虑到有足够的强度和刚度，又要有良好的型线，以提高汽轮机的效率。对于在高温区域工作的叶片，应考虑材料的蠕变问题；对于在湿蒸汽区域工作的叶片，应考虑材料受湿蒸汽冲蚀的问题。任何一只叶片的断裂都有可能造成严重后果。实践表明，汽轮机发生的事故以叶片部分的为最多，所以必须给予足够的重视。叶片一般由叶根、工作部分（叶身、叶型）、叶顶连接件（围带）或拉筋组成。叶根部分叶片是通过叶根与叶轮或者轮毂相连接的。叶根的作用是将动叶嵌固在叶轮轮缘或转鼓的沟槽里，在气流力的作用下不至于从沟槽里甩出来。叶根的结构形式有T形、外包T形、双T形、菌形、叉形、枞树形等，其适用范围和装配要求各不相同。叶型部分指叶片的工作部分。叶片工作部分的横截面形状称为叶型。叶型的轴线称为型线。相邻叶片的叶型部分构成蒸汽流动的通道，它要求具有良好的空气动力特性的型线，以减少气流的能量损失，提高机组的内效率。同时还要满足架构强度、刚度和加工工艺的要求。 按照工作原理的不同，汽轮机的级分为冲动级和反动级两大类。冲动级动叶片的进、出口压差不大，级的反动度较小，蒸汽在动叶栅流通截面积稍呈减缩形；反动级动叶片的进、出口压差不小，级的反动度较大，蒸汽在动叶栅中的膨胀程度和导叶栅差不多，动叶栅流通横截面与倒叶页栅的几何形状相似。按照叶片的截面形状和截面面积沿叶高是否变化，可以吧叶片分为等截面叶片、变截面叶片和扭曲叶片。等截面叶片的叶型形状和截面面积额沿叶高是不变的，也成为直叶片；变截面叶片的叶型截面面积沿叶高按一定的规律变化，各截面面积不相等；若叶片不同高度各横截面逐渐扭转一定角度，且各截面面积不相等，称为扭曲叶片。为了使动叶片之间组成良好的通道，保证气流沿外缘周界上的良好流动性，降低漏气损失，提高级的效率，通常叶片的叶顶上都装设有围带，将动叶连成叶片组。这样提高了叶片叶栅的刚度，降低了叶片中的弯曲应力，改善其频率特性；在扭曲叶片加装围带后，能限制动叶片外缘部分在蒸汽作用力下发生扭转。叶顶的结构各有不同，整体围带结构，铆接围带架构。拉筋一般是一根6到12mm的金属丝或金属管，穿在叶身的拉筋孔中。拉筋也叶片之间可以是焊接的，也可以是不焊接的。拉筋处在气流通道中间，影响级内气流流动，同时，拉筋孔削弱了叶片的刚度，所以在满足振动和强度要求的情况下，有的长叶片可以设计成不 15 装设拉筋和围带的自由叶片。2.4.2 哈汽1000MW汽轮机叶片特点分析固粒腐蚀的防护（1）改进叶型。通过叶型气动设计提高喷嘴抗冲蚀性能的主要途径是减少固体颗粒的碰撞速度和碰撞角度，使得碰撞角度避开材料的高冲蚀区。（2）表面强化技术（3）防固体颗粒腐蚀措施48"末级叶片48"叶片采用圆弧枞树形叶根，并以拉筋凸耳及套筒连接，提高了叶列的频率，从而提高了叶片寿命。48"叶片的参数如表2-3所示。表2-3 48"叶片设计参数开发具有更大环形面积和高性能的动叶是提高汽轮机性能效率的有限手段。此外，48"末级叶片通过减薄叶型厚度，同时实现了减轻重量和提高空气动力学性能等目标。叶片的材料也有很好的耐腐蚀和耐侵蚀性。末级叶片去湿技术静叶片采用性能良好的前“掠式”空心结构。叶片的吸力面及压力面设有疏水缝隙，外环的汽缸及滑销系统2.5.1 汽缸汽缸是汽轮机的外壳，是汽轮机最重要的部件之一，也是汽轮机中重量大，形状和受力状态复杂的一个部件。汽缸的作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开，形成封闭的汽室完成蒸汽的能量转换过程；在其内部支承固定着喷嘴组、隔板和隔板套（反动式汽轮机为静叶环和静叶持环）、汽封等静止部件。汽缸外部还连接有进汽、排汽、回惹热抽汽及疏水等管道，以及与低压缸相连接的支撑座架等。蒸汽在汽轮机内流动做功后蒸汽参数下降，汽缸的高中压部分承受蒸汽的内压力，低压部分有一部分缸体需承受外部的大气压。汽缸应具有足够的强度和刚度，以承受工作时汽缸内外的压力差、蒸汽流出静叶时对静止部分的反作用力和各种连接管道热状态时对气缸的作用力。同时，能承受各零件的自重和管道的安装拉力，以及沿气缸轴向、径向温度分布不均而引起的热应力。特别是在快速启动、停机和工况变化时，将引起很大的温度变化，会在汽缸和法兰中产成很大的热应力和热变形。不同机组的汽缸有不同的结构特点，它受机组容量、进汽参数、排汽参数、是否中间再热和制造厂家的制造方法等影响。根据进汽参数不同，可分为高压缸、中压缸和低压缸；按每个汽缸的内部层次可分为单层缸、双层缸和三层缸；按蒸汽的流动方向分为顺向布置、反向布置和对称分流布置；按汽缸的形状可分为圆筒形、圆锥形和阶梯圆筒形或球形等。2.5.2哈汽1000MW汽缸结构哈汽1000MW超超临界汽轮机高压缸为单流式、双层缸结构，包括一个分流式调节级 16 和九个压力级，压力级采用全三维设计。中压缸为分流/式、双层缸结构，每个流向包括全三维设计的七个压力级。两个分流是低压缸，每个流向包括六个压力级。2.5.2.1 高压缸 图2- 10 哈汽CCLN1000-25/600/600汽轮机高压缸剖面图哈汽CCLN1000-25/600/600汽轮机高压缸为单流双层结构，高压缸纵剖面如图2-10所示。高压缸共有10级，在哈汽CCLN1000-25/600/600汽轮机中压缸剖面图2.5.2.3 低压缸17 哈汽CCLN1000-25/600/600汽轮机两个组低压缸结构相同，均为双层、分流、落地式结构，低压缸纵剖面如图2-12所示。采用双层汽缸，将通流部分全部置于哈汽CCLN1000-25/600/600汽轮机低压缸剖面图2.5.3 滑销系统汽轮机在启动、运行和停机中，汽缸的温度变化很大。为了使汽缸能自由地膨胀或收缩，并保持汽缸、轴承箱和基础台板三者之间的中心不变，汽轮机都设有一套完整的滑销系统，包括：纵销、横销、立销及角销。纵销。纵销多安装在轴承箱的底部与台板之间，某些大机组的低压缸机脚与台板之间也装有纵销(低压缸与轴承箱分离式除外)，所有的纵销均安装在汽轮机的纵向中心线上。引导汽缸和轴承箱在台板上沿轴向滑动并在横向定位。横销。作用是引导汽缸沿横向膨胀，并对汽缸轴向定位。高、中压缸的横销因装在猫爪下，因此又称为猫爪横销。本机共设有4对猫爪横销，猫爪横销不仅进到高、中压缸横向膨胀，还起着确定高、中压缸与其相邻的轴承箱之间轴向相对位置的作用，以及汽缸膨胀或收缩时推、拉轴承箱的作用。立销。立销与纵销同处于机组的纵向中心线上，这些立销引导各汽缸沿垂直方向膨胀，并与纵销一起共同保持台板、轴承箱和汽缸三者之间的纵向中心一致。角销。角销也称压板，一般对在台板上滑动的轴承箱都设有角销，角销安装在轴承箱底部左、右两侧台板凸缘的外侧，每一侧凸缘前、后都要安装。18 转子膨胀死点 膨胀死点 膨胀死点 膨胀死点高压缸、中压缸膨胀1#低压缸膨胀2#低压缸膨胀图2-13 哈汽CCLN1000-25/600/600汽轮机滑销系统图哈汽CCLN1000-25/600/600汽轮机滑销系统共设有三个纵向绝对膨胀死点，如图2-13所示，分别位于1低压缸的后排汽室、2低压缸的前排汽室和3号轴承箱底部横销中心线与纵销中心线的交点。汽缸以此为基点，1低压缸和2低压缸分别向机头和发电机方向膨胀；高、中压缸连同前、中轴承箱一起向机头方向膨胀。高、中、低压隔板和隔板套隔板的作用是把汽缸的内部空间分成若干个蒸汽参数不同的腔室，汽轮机从第二级以后的各级喷嘴叶栅都安装在隔板上。蒸汽通过隔板叶栅，降压、降温增速，完成热能向动能的转换。因此，隔板在工作时候，隔板前后要承担很大的压差，要求隔板具有一定的刚度和强度。由于发动级的动叶栅反动度大，叶栅前后的压差大，为了减小轴向推力，固不采用叶轮节后，其静叶栅做成隔板式结构，内外圆半径差减小。反动式汽轮机的隔板也称为静叶持环。对应的隔板套也称环套。隔板由隔板提、喷嘴叶栅和隔板外缘组成。持环有外环、静叶栅和内环组成，均为水平中分面就够，隔板通常分为两类：焊接隔板和铸造隔板。由于焊接隔板由较高的强度和刚度，较好的汽密性，适用于高温度环境。因此，高参数、大容量的机组均采用焊接隔板，2.6.1 哈汽1000MW汽轮机的隔板哈汽CCLN1000-25/600/600汽轮机共用48级隔板，其中高压II+9，中压是2×7，低压是4×6，全部为焊接隔板。2.6.1.1 高中压隔板高中压隔板均为焊接隔板，由隔板外环、内外围带、喷嘴和隔板提组成。喷嘴有许多单个静叶片加工而成，喷嘴组嵌在具有叶型孔槽的内外围带上，并焊成环形叶栅，然后再将它与隔板外环、隔板体焊接成整体，在隔板外环上带有高低齿式径向密封。2.6.1.2 低压隔板低压隔板的结构情况基本与高、中压隔板相同，但隔板汽封采用平齿，所对应的转子部分为光滑表面。末两级隔板外环上设有去湿槽，以降低该两级蒸汽的适度，减轻水珠对叶片的冲蚀和湿汽损失。19 2.7 汽封汽轮机在运行时，转子处于高速旋转状态，而静止部分如汽缸、隔板等固定不动，因此转子与固定部分即动静之间要留有适当的间隙，以免仙湖碰撞摩擦；然后间隙两侧的压差存在会导致漏气。级轴承轴承是汽轮机的一个重要组成部件，分为径向支持轴承和推理轴承两种类型，他们用来承受转子的全部质量并且确定转子在汽缸中的正确位置。径向支持轴承用来承担转子的质量和旋转的不平衡力，并确定转子的径向位置，以确保转子旋转中心与汽缸中心的一致，从而保证转子与汽缸、汽封、各版等静止部件的径向间隙。锐利轴承承受蒸汽作用在转子上的轴向推力，并确定转子的轴向位置，以保证同流部分动静间的轴向间隙，因此，推理轴承被看成是转子的定位点。2.8.1 轴承工作原理汽轮机是高速旋转机械，转子的质量和轴向力都很大，轴承不仅起着转子的径向和轴向定位作用，而且还要承受转子的径向和轴向载荷，同时在转子与静子的承载面之间建立起润滑隔离油膜，防止动、静部件直接接触，并带走摩擦产生的热量。 20 图 2-14 轴承动压油膜及油楔的形成原理由流体润滑原理可知，在两个具有相对运动的表面之间形成动压油膜必须具备三个条件：（1）在两个相对滑动表面之间必须具有楔形间隙；（2）两个滑动表面必须具有一定的相对速度并承受载荷；（3）流体必须具有一定的黏度和充足的油量。2.8.2 轴承的结构支持轴承又称径向轴承或主轴承，主要形式有圆筒行轴承、椭圆形轴承、多油楔轴承及可倾瓦轴承等。（1）圆筒轴承圆筒形支持轴承的轴瓦是由上、下两半组成的，他们用螺栓连接起来。下瓦支持在三块垫块上，垫块用螺钉与轴瓦固定在一起，中间的垫片是用来为轴瓦找中心的，增减它厚度就可以调整轴瓦的径向位置。上瓦顶部的垫块和垫片则用来调整轴瓦和轴承盖之间的紧力。这种形式轴承具有较高稳定性和可靠性。（2）椭圆形轴承椭圆形支持轴承的结构与圆筒形支持轴承的结构基本相同，只是轴承侧边间隙加大了。它的轴瓦椭圆形轴承（3）多油楔轴承三油楔轴承的加工制造和安装比较复杂，特别是安装比较复杂，找中心比较麻烦。（4）可倾瓦轴承可倾瓦块采用松配合螺纹挂销固定在瓦套上，防止旋转；每个瓦块可随转子方向自由摆动，获取最佳油楔；每个可倾瓦块自动找中，获得最佳位置；自位能力好、稳定性高推力轴承作用是确定转子的轴向位置和平衡转子的轴向推力，现代大型汽轮机组广泛采用密切尔式推力轴承，这种轴承在推理盘两面圆周方向上各装有6至12个扇形瓦块。承受正向推力21 一侧的瓦块成为工作瓦块，而推理盘另外一侧的瓦块成为非工作瓦块。2.8.3 哈汽1000MW汽轮机组的轴承哈汽CCLN1000-25/600/600汽轮机组共有8个支持轴承。1号轴承，2、3号轴承，4号轴承分别位于前轴承箱、中轴承箱和3号轴承箱，他们分别支撑着高压转子和中压转子。5号轴承，6号轴承，7号轴承和8号轴承分别位于低压A缸和低压B缸之间及两端的轴承箱盘车装置盘车装置安装在后轴承箱国东方汽轮机超超临界1000MW汽轮机简介3.1.1 东方汽轮机超超临界1000MW汽轮机整体介绍东方引进超超临界1000 MW汽轮机为单轴四缸四排汽型式，从机头到机尾依次串联一个单流高压缸、一个双流中压缸及两个双流低压缸。高压缸呈反向布置(头对中压缸)，由一个双流调节级与8个单流压力级组成。中压缸共有2×6个压力级。两个低压缸压力级总数为2×2×6级。末级叶片高度为43"，采用一次中间再热。其纵剖面图如图3-1所示。图3-1 东汽N100025.0/600/600汽轮机纵剖面图3.1.2 东方汽轮机厂N100025.0/600/600型汽轮机技术规范表3-1 东方汽轮机厂N100025.0/600/600型汽轮机技术规范22 3.2 上海汽轮机厂超超临界1000MW汽轮机简介3.2.1 上海汽轮机厂超超临界1000MW汽轮机整体介绍该汽轮机是由上海汽轮机有限公司和德国SIEMENS公司联合设计制造的超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、八级回热抽汽、反动凝汽式汽轮机。该汽轮机的整个流通部分由四个汽缸组成，即一个高压缸、一个双流中压缸和两个双流低压缸，其纵剖面图如图3-2所示。23 图3-2 上汽N100025.0/600/600汽轮机纵剖面图3.2.2 上海汽轮机厂N100025.0/600/600型汽轮机技术规范表3-2 上海汽轮机厂N100025.0/600/600型汽轮机技术规范 24 3.3 三大厂家超超临界1000MW汽轮机的比较前面章节对国国内典型超超临界1000MW汽轮机技术特点对比25 26 总 结经过七周多的时间，我顺利完成了我的毕业设计，在这期间我翻阅了关于汽轮机的各种教材，上网查阅了很多关于超超临界1000MW汽轮机的资料，回忆并且加深了以前所学过的汽轮机知识。本次设计的题目为超超临界1000MW汽轮机本体结构分析，我重点分析哈汽超超临界1000MW汽轮机本体结构，具体内容见（1）高压缸进汽部分采用双流喷嘴，减小动叶所承受的负荷。（2）高压喷嘴采用了渗硼处理，中压喷嘴采用涂陶瓷材料处理。以获取较好的防治固体颗粒的侵蚀。（3）所有转子采用无中心孔的整锻式转子，可以承受高温高压的工作条件。（4）高压分流式调节级喷嘴后的腔室体内，发电机端的腔体设计压力要比前轴承箱端的腔室压力略在高。这样调节级出口的蒸汽，可以从电端向调端流动，防止高温蒸汽在转子和喷嘴室之间的腔室内停滞，并且可以冷却转子表面和喷嘴室高温进汽部分。（5）分流式中压第一