300MW双抽汽轮机设计

毕春媚

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨 150046）

300MW双抽汽轮机设计

毕春媚

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨 150046）

介绍了300MW双抽汽轮机的系统及结构设计方案，该方案吸收国内外超临界机组的特点。在满足热效率的前提下，通过优化和改进，同时满足了工业抽汽和采暖抽汽两种工况。

双抽汽轮机

1 引言

300MW双抽汽轮机的设计方案，吸收国内外超临界机组的特点。在满足热效率的前提下，通过优化和改进，同时满足了工业抽汽和采暖抽汽两种工况。

2 总体设计方案

2.1 设计原则

根据设计要求，在中压排汽区域设2-φ1020×20的抽汽管道，在连通管上增加一道碟阀，用于调整采暖抽汽量，在13级后设1-φ920×20的抽汽管道，在汽缸下半左侧（调端向电端看）挂油动机、14级隔板采用转动隔板，用于调整工业用抽汽量。

通流设计采用全三维技术，机组效率要达到当代国际先进水平。

2.2 机组优化设计的主要内容

（a）机组采用高中压合缸方式，高、中压缸的推力自平衡。

（b）中压进汽部分采用中压隔热罩降低汽缸壁温。

（c）高中压间汽封体采用2段结构，第一段蒸汽漏向高中压外缸与高压内缸夹层中，在启机的时候起到夹层加热作用，第二段蒸汽漏向中压第一个隔板后，起到冷却转子的作用。

3 机组主要技术数据

汽轮机型式：超临界、一次中间再热、双抽可调整凝汽式机组；主蒸汽流量：1018.26t/h，最大进汽量：1160t/h；纯凝工况额定功率：350MW；主汽门进口蒸汽压力：24.2MPa；主汽门进口蒸汽温度：566℃；再热蒸汽进口蒸汽温度：566℃；额定工业抽汽压力：0.981MPa（可调节，调节范围：0.8～1.3MPa）；额定工业抽汽温度：353.8℃；额定工业抽汽量：60t/h；最大工业抽汽量：300t/h；采暖抽汽压力：0.39MPa（可调节，调节范围：0.245～0.5MPa）；采暖抽汽温度：245.1℃；额定采暖抽汽量：500t/h（工业抽汽量为60t/h）；最大采暖抽汽量：560t/h（工业抽汽量为 0）；额定背压：4.9kPa；额定转速：3000r/min；考核工况热耗：7865.2kJ/kW·h。

4 结构特点

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缸，进入高压缸的蒸汽通过一个冲动式调节级和7个冲动式高压级后，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，经过两根中压导汽管由中部下半缸进入中压缸，进入中压缸的蒸汽经过7级冲动式中压级后，从中压缸上部经过1根φ1219联通管进入低压缸。低压缸为双分流结构，经过正反向各6级反动级后，从两个排汽口向下排入一个凝汽器，在采暖抽汽工况下，连通管上的蝶阀的开度，可根据采暖参数的要求逐渐关小，使中排区域的压力逐渐升高，然后蒸汽从中压缸下部2-φ1020×20的抽汽口抽走，另一小部分蒸汽进入低压缸，排入冷凝器；在工业抽汽工况下，通过汽缸上外挂的油动机调整转动隔板开度，可根据抽汽参数的要求，逐渐关小，使13级后的压力逐渐升高，然后蒸汽从中压缸下部1-φ920×20的抽汽口抽走，另一小部分蒸汽进入中排、低压缸，排入冷凝器。

高中压转子是高中压部分合在一起的1根30Cr1Mo1V耐热合金钢整锻结构。推力轴承位于前轴承箱处，与推力盘形成轴系的膨胀死点。高压动叶片叶根为菌型叶根，有效地降低了叶根处的应力。高压动叶片中间体上打蒸汽平衡孔，降低叶轮前后压差，调节机组轴向推力。调节级反向布置，高压叶片反向布置，中压叶片正向布置，设计有2段压力平衡管，一段在高中压间汽封体上，连通高压排汽；一段在高压后汽封体上，连通中压排汽。保证机组在额定负荷运行时保持不大的正推力，在甩负荷状态下也可保证推力不超过35t，在推力轴承许用范围内。高中压间汽封体采用2段结构，第一段蒸汽漏向高中压外缸与高压内缸夹层中，在启机的时候起到夹层加热作用，第二段蒸汽漏向中压第一个隔板后，起到冷却转子的作用。

由于工业抽汽需要调整，采用冲动式设计更加合理。通过热力计算转动隔板在中压第6级。转动隔板设计采用单圈平衡室设计，以平衡转动环前后的推力，考虑到安全系数，要求油动机出力为开启方向14t，关闭方向16t。

5 机组设计

5.1 系统设计

（1）高中压部分汽封系统

高压后汽封为三段抽汽，中压后汽封为二段抽汽。高中压间汽封体采用2段结构，第一段蒸汽漏向高中压外缸与高压内缸夹层中，第二段蒸汽漏向中压第一个隔板后，起到冷却转子的作用，中压第1级隔板与高中压间汽封体通过零间隙汽封圈相连，防止中压进汽的高温蒸汽与转子直接接触。此处结构同我厂常规冲动式机组结构。

（2）高中压部分轴向推力系统

推力轴承放在高中压缸调端，前轴承箱内。

高中压间汽封体做成2个台阶，高压侧为直径755mm（迷宫式汽封体最小处，其余均同），中压侧为820mm。第一段蒸汽通过平衡管与高排相连；高压后汽封体第一段蒸汽通过平衡管与中排相连，保证机组在正常运行时保持不大的正推力，最大为8t，在甩负荷状态下也可保证机组推力不超过35t，在推力轴承许用范围内。

平衡孔部分，高压部分在高压动叶片中间体上开平衡孔，中压部分在叶轮上开平衡孔。

（3）轴承支撑系统，高中压部分为双支点结构，轴承跨距6090mm，一阶临界转速2026r/min。

（4）滑销系统，高中压部分滑销结构采用定中心梁结构。

5.2 结构设计

（1）高压部分采用一个高压内缸，然后在高压内缸上打孔，通过抽汽插管向高加供汽，中压部分，采用3个隔板套将中压缸分成4个腔室：1段中压进汽，3段抽汽。

（2）采用中压隔热罩结构，在中压进汽侧安装1个中压隔热罩，隔开高压外缸与再热蒸汽，高压内缸上开小漏气孔通到中压隔热罩与高中压夹层中，冷却高压外缸温度。

（3）进汽插管采用叠片式结构如图1。

（4）动叶采用菌型叶根型线，应力比倒T型叶根型线小。隔板采用中分面螺栓把合，添加密封键结构来减少漏汽。

（5）转动隔板如图，采用在实际运行中表象良好的轴向弹性汽封体结构。根据其他电厂转动隔板运行中出现的问题，将转动隔板转环板体加厚，材料由铸件换成锻件，加工工艺由分体焊接改为整体加工。转动隔板转环板体与隔板体接触处间隙加大。采用新式DAVE合金来适应高压力高温度。在DAVE合金与隔板板体安装面添加垫片，有效解决DAVE合金耐磨，装配时加工余量去不掉，安装后接触面比设计值高2～3mm，平整度不高的问题。

（6）汽缸中排为1根φ1219的大抽汽口，采暖抽汽为2根φ1056的抽汽口，工业抽汽为1根φ910的抽汽口，这4个抽汽口均在中排附近，对汽缸强度影响很大，所以设计汽缸时，在φ1056、φ910抽汽口中均布置了50厚的十字交叉加强筋，在2根φ1056的抽汽口中间，气缸内部还有一50mm厚的立筋，在上下半缸按30°分布共焊有12根φ76的撑杆，法兰处焊有4根φ48的撑杆，用来加强汽缸中排处的强度和刚度。

（7）内部支撑滑动结构：高中压部分为冲动式，采用冲动式机组常用的中分面搭子，底部平键结构。

图1

6 结论

通过以上设计，此机组经济性能够满足用户工业抽汽和采暖抽汽两种工况的要求，同时机组具有很高的安全性及可靠性。

（编辑 黄 荻）

TK262

A

1002-2333（2013）08-0240-02

毕春媚（1981-），女，工程师，从事机械设计工作。

2013-03-12