汽轮机本体设备及系统介绍
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防止汽机油系统着火 防止压力容器爆破事故（除氧器，高 加等） 防止汽轮机超速 防止轴系断裂事故 防止汽轮机大轴弯曲 防止轴瓦烧损事故
39
汽轮机有关热工监视、控制系 统
DCS分散控制系统 分布式计算机控制系统，对生产过程
进行集中监视、操作、管理和分散控制 的一种新型控制技术，包括CCS、SCS、 DAS系统等。
26.535 62.790 4.150 33.142 18.000 37.060 4.150 36.500 32.000 92.628 650.000
7
Hale Waihona Puke 级的概念汽轮机级是汽轮机作 功的基本单位。 一个级由一级静叶和 一级动叶组成。 静叶实现热动转换成 动能 动叶实现动能转换成 机械能。
8
高中压转子
36
危险点——从人身伤害的角度 （续1）
高温高压水泄漏 高加疏水（#1高加疏水251.8℃） 给水（278.9℃，20.08MPa） 低加疏水（#5低加疏水109.3℃） 凝结水（131.5℃，1.7MPa）
37
危险点——从人身伤害的角度 （续2）
润滑油着火 氢气爆炸 触电
38
危险点——从设备损坏的角度
油压（LBO） 、低EH油压（LP） 、轴向位移 超过极限值（RP） 、汽轮机轴振大（VB） 、 集控室手动停机、外部信号跳机。
45
DEH
数字电液控制系统（DEH） 其主要的功能是实现汽机的自动升速、同
步和带负荷。 还可实现：阀门试验及阀门管理；转子热
应力计算和控制功能；当CCS投入时，DEH系 统满足锅炉跟踪、汽机跟踪、机炉协调、定压 变压运行、快速减负荷（RUNBACK）、手动 等运行方式的要求；OPC超速保护功能；还留 有与DCS、TSI、ETS等其它设备的接口。
31
32
盘车装置
为使汽轮机机组在起动和停机时上下 汽缸与转子的各部分受热或冷却均匀， 在汽轮机起动前和停机都应使转子转动， 因此设有盘车装置。 盘车装置由驱动电机、传动轮系和降 低转速的减速齿轮、啮合杆杠以及传动 与联锁装置等组成
33
盘车装置
盘车电机转速 980rpm
盘车转速
2.51rpm
34
汽轮机本体设备及控制系统 介绍
郭汉森 2012年8月
介绍内容
汽轮机基本情况 汽缸、转子 汽封 汽门 汽轮机抽汽 转子和汽缸的支撑方式 盘车装置 有关热工监视、控制系统
2
汽轮机基本情况
本厂装有4台上海汽轮机厂引进美国CE 公司技术 制造的N300／16.7/538/538型汽轮机，亚临界、中间一 次再热、高中压合缸、单轴双缸双排汽、凝汽式汽轮 机。
各调节汽门的开度，分别由单独的 油动机按调节系统来的信号而控制，从 而调节进入高压缸的蒸汽流量。
24
中压主汽门、中压调门
中压主汽门 ---- reheat steam valve ---- RSV1、RSV2
中压调门 ---- interceptor valve ---- IV1、 IV2
25
中压主汽门、中压调门
文本 文本
9
中压缸隔板
10
高 中 压 缸
11
高中压部分
▪ 高中压缸合缸、反向布置 ； ▪ 高压布置1个调节级和11个压力级 ；
中压布置9个压力级。 ▪ 高中压缸采用双层缸结构，为全合金铸钢件 15Cr1Mo。内缸承受高温，压力由内外缸分 担。内外缸夹层之间有冷却蒸汽流，对汽缸 和进汽管进行冷却。
汽轮机转子共有３5级，其中高压转子１２级、
中压转子９级、低压转子２＊７级，未级叶片高度为
905mm，共有８级抽汽，分别提供给三台高加、四台 低加、一台除氧器用汽。（#2机2010年底通流改造后 为高压布置1个调节级和13个压力级，中压布置10个压 力级，转子共有38级）
机组控制系统一期采用美国贝利公司分散控制系
29
轴承——转子的固定
#1、2机——8个轴承（其中1个为推力轴承） #3、4机——7个轴承（其中1个为推力轴承） 径向支持轴承是用来承担转子的重量，以及 由于部分进汽或振动而产生附加作用力，并 确定转子的径向位置，以保证转子与汽缸中 心线的一致。 推力轴承承担汽流作用在转子上的剩余轴向 推力，并确定转子的轴向位置，以保证通流 部分动静间正确的轴向间隙。
除氧器 、小汽机 #5低加 #6低加 #7低加 #8低加
27
轴承——转子的固定
按照轴承的工作原理， 轴承可分为：
滚动轴承 滑动轴承
28
轴承——转子的固定
滑动轴承： 表面能形成润滑膜将运动副表 面分开，从而大大降低滑动摩 擦力。由于运动副表面不直接 接触，因此也避免了磨损。 滑动轴承的承载能力大，回转 精度高，润滑膜具有抗冲击作 用，因此，在工程上获得广泛 的应用。
40
CCS
协调控制系统（CCS） 包括给水控制系统和机炉协调控制系统
两部分 机炉协调控制系统——有MAN（手动）、
BF（炉跟机）、TF（机跟炉）、CCS（协调 方式）四种
41
SCS
顺序控制系统SCS 承担着发电机组辅机（包括：电动机、
阀门、挡板等设备）的启动、停止和开、关 等操作的自动控制任务，使单元机组实现顺 序控制。
再热主汽门、再热调节汽门布置于 汽缸前部两侧；
锅炉来的再热蒸汽通过再热主汽门、 再热调节汽门返回中压缸作功。
26
抽汽
级数 一 二 三
四 五 六 七 八
抽汽点 高压缸第8级后 高压缸排汽 中压缸第5级后
中压缸排汽 低压缸调阀端第2级后 低压缸电机端第4级后 低压缸两端第5级后 低压缸两端第6级后
供给设备 #1高加 #2高加 #3高加
30
猫爪——汽缸的固定
低压缸及轴承箱、前箱均为落在基础台板上。 通过低压缸上的横销、纵销，确定低压进汽 中心点为汽轮机静止部分的膨胀死点，低压 缸可以沿着限定的方面，在台板上膨胀。 高中压缸通过猫爪支撑在前后轴承座上，采 用下缸中分面支撑。通过猫爪上的横销及定 中梁，前箱台板上的纵销，限定高中压缸的 膨胀方向。
42
DAS
数据采集系统DAS 主要用于监视和报警，不用于控制
43
TSI
汽轮机监视系统（TSI） 监视汽轮机转速、轴承振动、轴振
动、胀差、偏心、汽缸绝对膨胀、轴 向位移等参数。
44
ETS
汽机事故跳闸系统ETS 其主要功能是在危急情况下关闭TV、GV、
RSV、IV进行紧急停机： 电超速（OS）、低真空（LV） 、低润滑
低压缸为中间进汽，双排汽结构， 级数为2×7级。
低压转子为整体进口合金锻件，没 有中心孔。
低压缸采用三层缸结构，普通钢板 焊接。其中#1、#2内缸为整体件；外缸 分成三段并采用法兰拼接。
17
低压部分（续）
#1内缸里布置了低压前五级，采用 持环和静叶槽结构。调端持环装2级，电 端持环装4级。其他级直接安装在#1内缸 静叶槽内。
上海汽轮机有限公司生产
4
汽轮发电机组示意图
锅
炉
中低压连通管
过 热
器
励磁机
发电机
去凝汽器
低压缸
锅 炉 再 热 器
高中压缸
5
汽轮机尺寸（m）
机组总长（包括罩壳） 机组最大宽度（包括罩壳）
18.3 10.373
6
汽轮机重量（t）
转子 上汽缸 下汽缸 总重
高中压转子 低压转子 高压内缸 高中压外缸 低压内缸 低压外缸 高压内缸 高中压外缸 低压内缸 低压外缸
盘车齿轮和大轴齿轮安装图
35
危险点——从人身伤害的角度
高温高压蒸汽泄漏：
主 蒸 汽——538℃，16.8MPa， 再热蒸汽——538℃，3.2MPa， 各级抽汽——一抽383℃，5.87MPa
六抽142℃，0.131MPa 高压缸排汽（冷再蒸汽）——317.6℃，3.57MPa 轴封蒸汽 辅助蒸汽——250℃，0.7MPa 汽轮机本体疏水、管道的疏水
46
SOE
顺序事件记录系统SOE
47
小汽机有关热工控制系统
给水泵汽轮机数字电液控制系统MEH、 给水泵汽轮机本体安全监视仪表
MTSI、 给水泵汽轮机危机跳闸系统METS、
48
统，二期采用新华公司分散控制系统。汽机调节系统
采用美国西屋公司DEH调节系统。
3
汽轮机组基本参数
铭牌出力：300MW 机组型式：单轴、双缸双排汽、
一次中间再热、凝汽式 主汽压力：16.7 MPa 主汽温度：538℃ 再热温度：538℃ 额定排汽压力：6.0kPa（即真空95.3kPa）
12
高中压部分（续）
高中压缸的动叶 均为反动式、等截面叶片； 静叶 采用静叶持环结构；
高压缸11个压力级安装在高压静叶持环上。 中压缸前五级安装在#1中压静叶持环上；
后四级安装在#2中压静叶持环上。 高中压缸转子的平衡采用平衡活塞结构。
13
高中压转子平衡活塞
14
低压转子
15
低压缸
16
低压部分
高压主汽门 ----throttle valve----TV1、TV2
高压调门 ----governing valve----GV1~GV6
21
高压主汽门、高压调门
22
23
高压主汽门、高压调门
高压主汽门、高压调门布置于汽机 左、右侧。来自锅炉的新蒸汽，首先进 入两个主汽门，然后，各经过三只调节 汽门进入高压蒸汽室。
#2内缸里直接安装有低压6、7级静 叶，#2内缸包住#1内缸。#2内缸外即为 低压缸排汽。
18
汽封
轴端汽封——防止汽缸内蒸汽漏出—— 造成汽水损失，防止漏汽由轴承进入油系 统。同时亦防止低压侧轴端吸入空气。 级内汽封——减少漏汽损失，提高汽轮 机效率。
19
轴端汽封系统示意图
20
高压主汽门、高压调门
39
汽轮机有关热工监视、控制系 统
DCS分散控制系统 分布式计算机控制系统，对生产过程
进行集中监视、操作、管理和分散控制 的一种新型控制技术，包括CCS、SCS、 DAS系统等。
26.535 62.790 4.150 33.142 18.000 37.060 4.150 36.500 32.000 92.628 650.000
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Hale Waihona Puke 级的概念汽轮机级是汽轮机作 功的基本单位。 一个级由一级静叶和 一级动叶组成。 静叶实现热动转换成 动能 动叶实现动能转换成 机械能。
8
高中压转子
36
危险点——从人身伤害的角度 （续1）
高温高压水泄漏 高加疏水（#1高加疏水251.8℃） 给水（278.9℃，20.08MPa） 低加疏水（#5低加疏水109.3℃） 凝结水（131.5℃，1.7MPa）
37
危险点——从人身伤害的角度 （续2）
润滑油着火 氢气爆炸 触电
38
危险点——从设备损坏的角度
油压（LBO） 、低EH油压（LP） 、轴向位移 超过极限值（RP） 、汽轮机轴振大（VB） 、 集控室手动停机、外部信号跳机。
45
DEH
数字电液控制系统（DEH） 其主要的功能是实现汽机的自动升速、同
步和带负荷。 还可实现：阀门试验及阀门管理；转子热
应力计算和控制功能；当CCS投入时，DEH系 统满足锅炉跟踪、汽机跟踪、机炉协调、定压 变压运行、快速减负荷（RUNBACK）、手动 等运行方式的要求；OPC超速保护功能；还留 有与DCS、TSI、ETS等其它设备的接口。
31
32
盘车装置
为使汽轮机机组在起动和停机时上下 汽缸与转子的各部分受热或冷却均匀， 在汽轮机起动前和停机都应使转子转动， 因此设有盘车装置。 盘车装置由驱动电机、传动轮系和降 低转速的减速齿轮、啮合杆杠以及传动 与联锁装置等组成
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盘车装置
盘车电机转速 980rpm
盘车转速
2.51rpm
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汽轮机本体设备及控制系统 介绍
郭汉森 2012年8月
介绍内容
汽轮机基本情况 汽缸、转子 汽封 汽门 汽轮机抽汽 转子和汽缸的支撑方式 盘车装置 有关热工监视、控制系统
2
汽轮机基本情况
本厂装有4台上海汽轮机厂引进美国CE 公司技术 制造的N300／16.7/538/538型汽轮机，亚临界、中间一 次再热、高中压合缸、单轴双缸双排汽、凝汽式汽轮 机。
各调节汽门的开度，分别由单独的 油动机按调节系统来的信号而控制，从 而调节进入高压缸的蒸汽流量。
24
中压主汽门、中压调门
中压主汽门 ---- reheat steam valve ---- RSV1、RSV2
中压调门 ---- interceptor valve ---- IV1、 IV2
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中压主汽门、中压调门
文本 文本
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中压缸隔板
10
高 中 压 缸
11
高中压部分
▪ 高中压缸合缸、反向布置 ； ▪ 高压布置1个调节级和11个压力级 ；
中压布置9个压力级。 ▪ 高中压缸采用双层缸结构，为全合金铸钢件 15Cr1Mo。内缸承受高温，压力由内外缸分 担。内外缸夹层之间有冷却蒸汽流，对汽缸 和进汽管进行冷却。
汽轮机转子共有３5级，其中高压转子１２级、
中压转子９级、低压转子２＊７级，未级叶片高度为
905mm，共有８级抽汽，分别提供给三台高加、四台 低加、一台除氧器用汽。（#2机2010年底通流改造后 为高压布置1个调节级和13个压力级，中压布置10个压 力级，转子共有38级）
机组控制系统一期采用美国贝利公司分散控制系
29
轴承——转子的固定
#1、2机——8个轴承（其中1个为推力轴承） #3、4机——7个轴承（其中1个为推力轴承） 径向支持轴承是用来承担转子的重量，以及 由于部分进汽或振动而产生附加作用力，并 确定转子的径向位置，以保证转子与汽缸中 心线的一致。 推力轴承承担汽流作用在转子上的剩余轴向 推力，并确定转子的轴向位置，以保证通流 部分动静间正确的轴向间隙。
除氧器 、小汽机 #5低加 #6低加 #7低加 #8低加
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轴承——转子的固定
按照轴承的工作原理， 轴承可分为：
滚动轴承 滑动轴承
28
轴承——转子的固定
滑动轴承： 表面能形成润滑膜将运动副表 面分开，从而大大降低滑动摩 擦力。由于运动副表面不直接 接触，因此也避免了磨损。 滑动轴承的承载能力大，回转 精度高，润滑膜具有抗冲击作 用，因此，在工程上获得广泛 的应用。
40
CCS
协调控制系统（CCS） 包括给水控制系统和机炉协调控制系统
两部分 机炉协调控制系统——有MAN（手动）、
BF（炉跟机）、TF（机跟炉）、CCS（协调 方式）四种
41
SCS
顺序控制系统SCS 承担着发电机组辅机（包括：电动机、
阀门、挡板等设备）的启动、停止和开、关 等操作的自动控制任务，使单元机组实现顺 序控制。
再热主汽门、再热调节汽门布置于 汽缸前部两侧；
锅炉来的再热蒸汽通过再热主汽门、 再热调节汽门返回中压缸作功。
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抽汽
级数 一 二 三
四 五 六 七 八
抽汽点 高压缸第8级后 高压缸排汽 中压缸第5级后
中压缸排汽 低压缸调阀端第2级后 低压缸电机端第4级后 低压缸两端第5级后 低压缸两端第6级后
供给设备 #1高加 #2高加 #3高加
30
猫爪——汽缸的固定
低压缸及轴承箱、前箱均为落在基础台板上。 通过低压缸上的横销、纵销，确定低压进汽 中心点为汽轮机静止部分的膨胀死点，低压 缸可以沿着限定的方面，在台板上膨胀。 高中压缸通过猫爪支撑在前后轴承座上，采 用下缸中分面支撑。通过猫爪上的横销及定 中梁，前箱台板上的纵销，限定高中压缸的 膨胀方向。
42
DAS
数据采集系统DAS 主要用于监视和报警，不用于控制
43
TSI
汽轮机监视系统（TSI） 监视汽轮机转速、轴承振动、轴振
动、胀差、偏心、汽缸绝对膨胀、轴 向位移等参数。
44
ETS
汽机事故跳闸系统ETS 其主要功能是在危急情况下关闭TV、GV、
RSV、IV进行紧急停机： 电超速（OS）、低真空（LV） 、低润滑
低压缸为中间进汽，双排汽结构， 级数为2×7级。
低压转子为整体进口合金锻件，没 有中心孔。
低压缸采用三层缸结构，普通钢板 焊接。其中#1、#2内缸为整体件；外缸 分成三段并采用法兰拼接。
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低压部分（续）
#1内缸里布置了低压前五级，采用 持环和静叶槽结构。调端持环装2级，电 端持环装4级。其他级直接安装在#1内缸 静叶槽内。
上海汽轮机有限公司生产
4
汽轮发电机组示意图
锅
炉
中低压连通管
过 热
器
励磁机
发电机
去凝汽器
低压缸
锅 炉 再 热 器
高中压缸
5
汽轮机尺寸（m）
机组总长（包括罩壳） 机组最大宽度（包括罩壳）
18.3 10.373
6
汽轮机重量（t）
转子 上汽缸 下汽缸 总重
高中压转子 低压转子 高压内缸 高中压外缸 低压内缸 低压外缸 高压内缸 高中压外缸 低压内缸 低压外缸
盘车齿轮和大轴齿轮安装图
35
危险点——从人身伤害的角度
高温高压蒸汽泄漏：
主 蒸 汽——538℃，16.8MPa， 再热蒸汽——538℃，3.2MPa， 各级抽汽——一抽383℃，5.87MPa
六抽142℃，0.131MPa 高压缸排汽（冷再蒸汽）——317.6℃，3.57MPa 轴封蒸汽 辅助蒸汽——250℃，0.7MPa 汽轮机本体疏水、管道的疏水
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SOE
顺序事件记录系统SOE
47
小汽机有关热工控制系统
给水泵汽轮机数字电液控制系统MEH、 给水泵汽轮机本体安全监视仪表
MTSI、 给水泵汽轮机危机跳闸系统METS、
48
统，二期采用新华公司分散控制系统。汽机调节系统
采用美国西屋公司DEH调节系统。
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汽轮机组基本参数
铭牌出力：300MW 机组型式：单轴、双缸双排汽、
一次中间再热、凝汽式 主汽压力：16.7 MPa 主汽温度：538℃ 再热温度：538℃ 额定排汽压力：6.0kPa（即真空95.3kPa）
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高中压部分（续）
高中压缸的动叶 均为反动式、等截面叶片； 静叶 采用静叶持环结构；
高压缸11个压力级安装在高压静叶持环上。 中压缸前五级安装在#1中压静叶持环上；
后四级安装在#2中压静叶持环上。 高中压缸转子的平衡采用平衡活塞结构。
13
高中压转子平衡活塞
14
低压转子
15
低压缸
16
低压部分
高压主汽门 ----throttle valve----TV1、TV2
高压调门 ----governing valve----GV1~GV6
21
高压主汽门、高压调门
22
23
高压主汽门、高压调门
高压主汽门、高压调门布置于汽机 左、右侧。来自锅炉的新蒸汽，首先进 入两个主汽门，然后，各经过三只调节 汽门进入高压蒸汽室。
#2内缸里直接安装有低压6、7级静 叶，#2内缸包住#1内缸。#2内缸外即为 低压缸排汽。
18
汽封
轴端汽封——防止汽缸内蒸汽漏出—— 造成汽水损失，防止漏汽由轴承进入油系 统。同时亦防止低压侧轴端吸入空气。 级内汽封——减少漏汽损失，提高汽轮 机效率。
19
轴端汽封系统示意图
20
高压主汽门、高压调门