《汽轮机原理》第07章01

B. 高压反动级叶片
改进后的优化引进型300MW汽轮机组：有11个高压反动级（P34图2—
7），静叶片改成扭叶片，叶型为S—1587、S—1589。动叶片改成等截面直 叶片，可提高效率0.8%；叶根为T型。
12
（2）中压部分叶片

中压部分：
全采用反动式压力级， 分成两部分，共9级；有2段 回热抽汽，在第16、20级， 去3号加热器和除氧器。
℃
rpm mm ℃ ℃ rpm rpm rpm
＜110
4.29 851 ≤121℃ ≤27℃ 1394 1698 1769
20
二、600MW汽轮机组简介
（一）哈尔滨第三热电厂600MW汽轮机简介（图1—10）
该机为亚临界压力、一次中间再热、单轴、反动式、四缸 四排汽机组。其中，中压缸和两个低压缸都是反向对置形式。 可承担基本负荷及调峰负荷。可用寿命30年。
调节级+11个反动级 9个反动级
低压缸
27个反动级
22，配汽方式 23，给水泵驱动方式
喷嘴调节 小汽轮机
7
（二） 300MW汽轮机的整体概述
1.
引进型N300-16.67/537/537型汽轮机：
为亚临界、一次中间再热、单轴、双缸双排汽、 高中压缸和缸、低压缸双流程的反动式凝汽式 汽轮机；

2
图7-1
3
图7-2
4
5
9.
再热汽阀前额定蒸汽温度
538 ºC 3000 r/m
10. 额定转速
11. 旋转方向
自机头往发电机看，为顺时针方向
20 ºC 33 ºC
12. 额定冷却水温
13. 维持额定功率的最高冷却水温度 14. 额定排汽压力 15. 维持额定功率时的排汽压力
4.91 kPa(a) 11.8 kPa(a)
17
300MW汽轮机设计规范表：
项 目 单 位 数 据 N300-16.67/537/537 亚临界、单轴、双缸双排汽、一次 再热、冲动凝汽式汽轮机 东方汽轮机厂 顺时针（从汽轮机向发电机看） t/h t/h MW 1025 900 300
汽轮机型号 机组型式 制造厂 旋转方向 主蒸汽最大进汽量 主蒸汽额定进汽量 TRL工况
1000
22 22
图1—10
p20
23 23
2. 机组设计特点
：
（1）高、中、低通流部分用为可控涡流型，高、中压力级全部 采用扭曲静叶片和变截面动叶片。
（2）调节级采用子午面型线的弯曲静叶片；低压末二级采用子
午面型线的弯曲静叶片；可减小二次流损失，减小对动叶的 激振力。 （3）新的低压缸模型（三元流流型）：末级叶片长1000mm ，低 压缸静叶片全部采用扭曲叶片；动叶：前4级变截面动叶片， 后三级采用扭曲叶片。 （4）动叶片自带围带，可减少共振、减少动应力。
第4、5段抽汽有一部分供厂用汽； 机组配备30%额定容量的两级旁路系统；
机组调节系统为新华电站工程公司的DEH-Ⅲ型数字式电液调节系统；机
组的启停和调节均由DEH系统完成。机组有12个油动机，分别控制2个高 压主汽阀、6个高压调节阀、2个中压主汽阀、2个中压调节阀。 机组具有好的负荷适应性，调峰幅度在50~100%内。设计寿命为30年。 在额定工况下，机组保证热耗率为8808.5kj/(kW.h)。
第七章
大型汽轮机及特种汽轮机
大型汽轮机简介
第一节
目前，世界汽轮机都是朝着大容量、高参数、高效率和现代化控制
三方面发展。世界最大单轴全速汽轮机是俄罗斯科斯特罗姆电站1200MW
（23.5MPa、540/540℃），最大双轴汽轮机是美国阿摩斯电站的1300MW （24.7MPa、538/538 ℃）。
近30年来，我国电力事业发展迅速。目前主要是生产300MW、600MW
转子总长6984mm，包括延伸轴共8319.5mm，重量为26.535t，材料为30Cr1Mo1V
钢。
16
2. 低压转子（图2—15）

低压转子的两端各有7个压力级，前5个级无叶轮，后2级有叶 轮。转子中部外圆和两端均有动平衡螺塞孔，供平衡之用。低
压转子中心孔径为φ=190.5，长7509mm。
29 29
*、北仑港电厂2号600MW汽轮机简介
该机是Alsthom公司制造的亚临界压力、一次中间再热、单轴、冲动式、 四缸四排汽机组。

汽缸：高、中、低缸均为双层结构；
转子：高、中、低压转子均为无中心孔整锻转子（其中，高压转子因有缺
24 24
3.
4.

喷嘴调节：
蒸汽流动过程：
共四组喷嘴组。
蒸汽由两侧从运行层下部进入两侧的两个“高压主汽/调节联合阀”，经 过4根导汽管进入喷嘴组。高压有（1调节级+10级）。

高压缸排汽到再热器，然后经机组两侧的“中压主汽/调节联合阀”到反 向对臵的双流程中压缸（各有9反动级）；

从中压缸排出后，经两根导汽管分别进入反向对臵的双流程A、B低压缸 （有2×2×7反动级）；
13
（3）低压部分叶片
低压部分的特点是蒸汽比容变化大，通流部分（面积、叶高）变化 剧烈。本机的排汽体积为进汽车体积的1420倍。因此，为了机组的单机容 量，减少末级余速损失，提高机组效率，常采用： a、采用多排汽口； b、增大末级叶片长度。
c、采用双层叶片。
本机低压部分采用对臵分流（图1—2），两低压缸两排汽，各有7个 低压级（图2—9）。叶根为枞树型。
高、中压通流部分反向对臵，高中缸为双层结 构，低压缸为双流式、三层缸，反向对臵。
8

高、中压转子和低压转子为整锻转子；
机组有2个主汽阀—调节汽阀组合部套，每一组有1个主汽阀和3个调节汽
阀；2个再热联合汽阀组件。 全机共8段回热抽汽，有3高、1除、4低加热器。

给水泵为汽动泵，汽源为中压排汽（第4段抽汽）；

9Hale Waihona Puke Baidu
2. 国产优化引进型300MW汽轮机
在引进型300MW汽轮机基础上，进行了改造。具体情况为： （上汽厂）优化引进型N300-16.7/538/538汽轮机，其主要技术参数为：
额定主、再热蒸汽温度由537升高为538；
额定排汽压力由5.4kPa降到4.9kPa； 高压级从10级增加为11级；
另有一延长轴，在前轴承箱。延长轴上依次为危急遮断器、主轮泵叶轮、测速 齿轮、推力轴承的推力盘。高、中压转子本体上依次有第一号轴承轴颈、高、 中压缸前轴汽封、高压排汽侧平衡活塞、高压11个压力级叶片、冲动式调节级 叶片、高压平衡活塞、中压平衡活塞、中压通流部分9个压力级叶片、高、中压 缸后轴汽封、第二号轴承轴颈和联轴节。
设计指标
额定背压
冷却水温度 给水温度 最大保证工况热耗 转速 通流级数（高中低） 临界转速（高中低低）
kPa
C C kJ/kWh r/min
4.9
20 272.6 7836.5 3000 57=(1+10)+29+(7 2+7 2)
r/min
2057,1976,1702,1764
末级叶高
mm
12.
28 28
13.
自动控制系统（该600MW机组）可实现下列控制：
（1）自动判断机组启动条件（汽压、汽温、差胀、挠度、油压、真空等），决定机
组是否能启动，自动给定升速的目标转速； （2）计算转子热应力及变化趋势，给出升速率、暖机时间、升负荷率。对转子热应 力进行闭环控制（ATC投入时）或进行监视（ATC退出，由司机控制启动时）。 （3）对汽轮机一些重要参数（差胀、振动、油温、窜轴、真空等）进行监视。当这 些参数超限时，报警，对某些参数进行事故追忆打印。 （4）自动控制机组同期并网，实现机组功率、频率闭环自动控制； （5）危急自动保护装臵（ETS）对汽轮机一些重要参数进行不间断监视。当汽轮机 某些重要参数超限时，快速关闭所有进汽阀，保证机组安全。 （6）对阀门进行最佳模式管理，使机组启动、停机或负荷变化过程中，各部件温度 场均匀，减少热应力和热变形。
和1000MW亚临界压力、超临界压力机组。其中，超临界压力600MW机组的保 证热耗达到7600kJ/(kWh)以下，汽轮发电机组的绝对电效率达46%以上，为
世界先进水平。
1
一、N300-16.67/537/537型机组简介（图7-1）
（一）主要技术规范
1.
2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
本机为中间再热机组，只是最后3级在湿汽区工作。为了减少水滴对叶 片的冲击，将第5、6级之间、第6、7级之间的间隙加大。在末级动叶进汽 边镶焊有成型的“防水蚀司太合金片”。
14
15
（四）转子 1. 300MW机的高、中压转子
300MW机的高、中压部分和为一缸，高、中压转子也制成一体（图2—12）。

5.
最后从四个排汽口排向两个凝汽器。
回热抽汽：共8段，分别于第8、11、16、20、22、24、25、26级后 （图2—1）。
25 25
26 26
6.
汽缸结构：高、中缸为双层结构，低压缸为三层结构。
7.
转子：高、中、低均为有中心孔整锻转子，轴系均用刚性联
轴器联结，联轴器与转子整锻为一体。
8.
轴承：各转子均由两个轴承支持，8个支持轴承，1个推力轴 承。其中，高、中转子两端为4个可倾瓦轴承。1号低压转子 前端选2瓦块可倾瓦轴承，其余3个为短圆轴承。
16. 额定工况时汽轮机主蒸汽流量
17. 额定工况时再热蒸汽流量 18. 额定工况时给水温度
918.438
t / h
756 t / h 274.7 ºC
6
19.
回热系统： 3个高压加热器，1个除氧器，4个低压加
热器，共8级回热抽汽
20. 21. 额定工况下净热耗率 汽轮机级数
高压缸 中压缸
7993 kj/(kW.h) 35 级
调节级动、静叶片采油新型叶片，使调节级内效率提高4%；
高压级动叶片改换，使级的内效率提高0.8%； 静叶片由等截面直叶片改为扭叶片；
高压静叶环汽封改为镶嵌式结构；
高压动叶片叶根改为T形叶根，可减少漏报汽，可使级的内效率提高 0.4~0.7%;
经过改造之后，热耗率可降低63 kj/(kW.h)。
10
（三） 300MW机通流部分
20 2×6.69 90.61 84.92 92.28 90.91
19
通流级数 高压缸 中压缸 低压缸 轴振动X、Y方向最大值 最低允许真空
级 级 级 级 mm kPa
27 I+8 6 2×6 ≤0.076 ＞78
低压缸最高允许排汽温度
盘车转速 低压缸末级叶片长度 高中压转子脆性转变温度（FATT） 低压转子脆性转变温度（FATT） 发电机转子临界转速 高中压转子临界转速 低压转子临界转速
型号
型式
N300-16.7/538/538型
亚临界、一次中间再热、单轴、双缸双排汽反动式凝汽式汽轮机 MW MW
额定功率 300
保证最大功率（T—MCR） 326 VWO+5%OP工况功率 主汽阀前额定蒸汽压力 主汽阀前额定蒸汽温度 再热汽阀前额定蒸汽压力 329 MW 16.7
Mpa(a)
538 ºC 3.63 Mpa
[y1]
VWO工况
TMCR工况
MW
MW
332.8
312.8
18
主蒸汽压力 主蒸汽温度
MPa ℃
16.67 537
再热蒸汽压力
再热蒸汽温度 配汽方式 设计冷却水温度 末级叶片排汽面积 汽轮机总内效率 高压缸效率 中压缸效率 低压缸效率
[y1]
MPa
℃
3.165
537 喷嘴配汽+节流配汽
℃ m2 % % % %
（1）高压部分叶片
a. 调节级叶片： 本机采用喷嘴调节，由6个调节阀分别控制6组喷嘴组。调节级为 带反动度的冲动级，是单列级。 喷嘴和动叶都采用效率较高叶型。
b，高压反动级叶片
原引进型机组：有10个高压反动级，在第7、
10级抽汽，去1、2号加热器。喷嘴和动叶片都 采用等截面直叶片，叶根为枞树型。
11
1.
主要技术规范：
( 见 p23)
21 21
其热耗率为：7835.6 (kJ/kwh）
哈尔滨第三电厂600MW汽轮机组主要技术规范（部分）
名
额定功率 主汽压力 主汽温度 额定流量 再热汽压力 再热汽温度
称
MW
单
MPa C T/h MPa C
位
600 16.67 537 1783 3.205 537
推力轴承
轴承。 9 .
位于高、中缸之间的中轴承箱内，为自位推力
顶轴油装臵：各轴承均设有。
27 27
10.
轴承失稳转速：
按规范要求，失稳转速大于125%工作转速（3750r/min），才稳 定，从表2—2可以看出，该机组在工作转速内不会失稳。
11.
轴系临界转速：
按规范要求，临界转速应避开工作转速15%。对于3000r/m机组， 轴系临界转速<2550或>3450r/m，从表2—3可以看出，该机组就可以 保证工作转速下稳定运行。 自动控制系统：（DEH）系统和（ETS）危急自动保护系统。