国产汽轮机转子防止弯曲方案

李昕，潘梓铭，黄揆

（1.哈电集团现代制造服务产业有限责任公司，哈尔滨 150046；2.大庆炼化公司聚丙烯厂，黑龙江 大庆 163411）

1 转子弯曲危害及原因分析

随着科学技术的进步和材料技术的发展，汽轮机进汽的主蒸汽温度和蒸汽再热温度呈逐步升高趋势，但随着温度的升高，材料的力学性能有所下降，造成转子（尤其中压转子）蠕性变形弯曲，这一方面会使转子产生很大的离心力，易引起机组振动偏大，另一方面容易造成汽轮机动静摩擦。导致中压转子弯曲的原因如下：一是机组的材料性能不过关；二是在机组的原始设计中，没有考虑增加冷却蒸汽系统或冷却结构，因而使机组在运行中发生大轴弯曲，最终导致转子永久弯曲。针对以上原因，为防止转子（尤其中压转子）弯曲，除了采用高温性能较好的材料之外，还应采用蒸汽冷却技术和相应的冷却结构设计。本文重点介绍了4 种在300MW、600MW、1000MW 机组中应用的冷却结构设计方案，以降低再热蒸汽所包围的中压缸进汽口处的叶片根部的温度和转子的温度，提高受影响区域的叶根和转子的蠕变强度，减少转子弯曲的可能性。

2 亚临界300MW 机组冷却技术

亚临界300MW 机组冷却蒸汽系统是采用美国西屋公司技术，使调节级后的一股蒸汽反向流动通过调节级叶轮根部的平衡孔，来冷却高压转子及蒸汽室；另一股蒸汽通过高压平衡环汽封漏进高压外缸和高压内缸的夹层，来冷却高压进汽部分及高压内缸外壁；然后经过冷却蒸汽管进入中压进汽平衡环第一道汽封的后部，与另一股漏进中压进汽平衡环汽封蒸汽汇合，漏进中压第一级，冷却中压转子，中压内缸与中压外缸的夹层中有来自中压5 级后的冷却蒸汽来冷却中压外缸内壁和内缸外壁。

3 亚临界600MW 机组冷却技术

亚临界600MW 机组冷却蒸汽系统是在高中压分缸的基础上，为降低中压进汽区域的温度，由来自高压排汽来的冷却蒸汽，通过冷却蒸汽管道进入中压部分，利用中压叶轮与正反向纵树型叶根的预留间隙流动，来冷却中压第1 级叶根，从而达到防止中压转子弯曲的目的。

4 600MW 超临界、超超临界机组蒸汽冷却

600MW 超临界、超超临界机组冷却蒸汽系统是在三菱公司高中压合缸结构基础上，由来自调节后的节流蒸汽为高中压转子中压进汽部分进行冷却，冷却蒸汽覆盖在高中压转子中压部分的表面，使得高温再热蒸汽不会接触转子。高中压缸采用双层缸，高压缸的低温蒸汽有一部分直接通过内缸和外缸的夹层，进入中压进汽口，以降低内外缸的温差及压差，从而冷却中压第1 级叶根，有效防止了中压进汽区域由于鼓风导致的温度升高，既消除了转子发生大轴弯曲的可能，又可以延长转子的设计寿命。

5 1 000MW 超超临界机组蒸汽冷却

1 000MW 超超临界机组冷却蒸汽系统是在东芝公司高中压分缸结构基础上，为降低中压进汽部分前几级的温度，设计了中压转子冷却蒸汽系统，来自高压排汽的冷却蒸汽，通过冷却蒸汽管道进入中压部分，利用中压转子前两级叶轮与菌型叶根的预留间隙流动来冷却中压转子前2 级叶根，有效防止了中压进汽区域由于鼓风导致的温度升高，消除了转子发生大轴弯曲的可能，达到防止中压转子弯曲的目的，如图1 所示。

图1 冷却系统图

6 结语

以上4 种方案在国产300MW、600MW、1 000MW 汽轮机机组中应用广泛，降低了转子发生大轴弯曲的可能性，为机组安全运行和延长转子寿命提供了保证。同时，还应注意在运行过程中确保操作准确无误，这不仅是防止转子弯曲的关键，而且可以及时发现其他原因造成的转子弯曲，避免事故的进一步恶化。

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