大型乙烯装置裂解气压压缩机用汽轮机的研究开发设计

第 “ 卷 第 １期 ２ＯＯ２年 ２月
汽 轮 机 技 术
ＵＲＢⅡ Ｅ ＴＥＣ｜ＨＮ ＯＩＤ ＣＹ
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Ⅵ ．４４ Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．２０ｏ２
大型乙烯装置裂解气压缩机用汽轮机的研究开发设计
严 建华 ，孔建 强 ，陈金铨 ，杨 雄 民
（杭 州汽轮 机 股份 有 限套 司 ，杭 州 ３１００２２）
７ ９６３ｒ／ｎｆ ｉｎ，跳 闸转 速８４６３ｒ／ｍｉｎ，一阶临界 转速３ ５４０ｒ／ｎｎｎ（计 算 ），二阶临界 转 速 １０ ｌｌ０ｒ／ｍｉｎ（计算 ）。表 面 式凝 汽器 执行 Ｉｔｇｌ标 准 ，冷却 面积为 １∞０ ，采 用 ＭＩＣＲＯＮＥＴ综合 控 制 系 统 ，机组 外型 尺寸（ｎ埘）：长 ４ＯＯＯ×宽 ４ＯＯＯ×高 ３ＯＯＯ。
ｏｆｔＬｌｒｂｉＩｌｅｔａｕｘｉｌｉａｒｙｔｉＩｌｓｔｍｒｒｍ☆ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｓ，ａｓｗｅｌｌ ａｓｔｈｅ ＶＳ￣ ｌｌｌｌｌ￣ｓｔｅｍ．３１ｔｉｓ ｕｎｉｔｉｓｔｏ ｃｏｎｎｅｃｔｗｉｔｈｔｈｅ ｃｒ￣ｃｋｉｎ ｇ ａｉｒ ｃｏｍｐｒｅｓ—
ｓＤｒ Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｂｌｉｎｔｚ＊Ｗ ．
即 为 ：１５２ｌ９ｋ ２）汽 轮机 的功率与转速 对所有操 作点进行保证。 ３）汽轮机在零抽汽 工况下要求发足压缩机正常功率。 ４）计 算 汽 耗 保 证 误 差 为 ±２％。
１ ２ 设 计手 段 及 措 施 １，２ １ 设 计 手段
本汽轮机 热力计算 过程 垒郁 由改进 后的西 门子 引进程 序 自动设计 完成 ，整个计算过程包括 ：
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｓｔｅａｍ Ｔｕｒｂｉｎｅ ｆｏｒ Ｃｒａｃｋｉｎｇ Ａｉｒ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ０ｆ ｌ 一ＳＣａｌｅ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｄｅｖｉｃｅ
ＹＡＮ Ｊｉａｎ－ｈｕａ，ＫＯＮＧ Ｊｉａｎ－ｑｉ￣．ｇ，ＣＨＥＮ Ｊｉｎ－ｑｕａｎ，ＹＡＮＧ Ｘｉｏｎｇ－ｍｉｎ
（Ｈａｔ－ｌ ＯＵ Ｓｔｅａｍ Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ，ｍｎ ｈ０ｕ ３１００２２ Ｃｈｉｎａ）
Ａｌｌｓｔｒｌｌｃｔ；Ｔｈｅ ｔｈｅｍｕｄ ａｎｄ ｓｌｘｅｎｇｔｈ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＥＮＫ４０／４５／６０ ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｉｎｄｕｄｅ ｔｈｅ ｇｏｖｅｒｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ，ｓｌｒｔｔｅ￣ｒｅ
１ 热 力 、强 度 设 计
１ １ 设计条件
１ １ １ 蒸汽务件 （袁 １）
表 １
蒸 汽 条 件
１．１．２ 汽轮机操作蒂件（功 率与转速）（袁 ２） 表 ２ 汽轮机操作条件 （功 率与转速
图 Ｉ 汽 轮 机 纵 剖 面 图 杖稿 日期 ：２００１—０７—２５ 作者简介 ：严建华（１９５８一），男 ．高级工程师 ．杭州汽轮机股份柏限公 司剐总工程 师．杭州 工业 汽轮机研究所 所长 ． 长 稠 从 事 工业 汽 轮 机 的 设
１）ＴＷ００２０／１０程 序 — — 训 节 级 详 细 计 算 及 转 鼓 级 方 案 计 算
２）ＴＭ￣０１０程序—— 转鼓级 详细计 算 ３）ＴＷ００７０程 序— — 变 工 况 计算 ４）Ｔ￣００５０程序—— 汽耗修正 岫线计算 ５）ＴＭ０１０１程序—— 轴承油量及耗功计算 ６）ＴＭ０３０３程序—— 转子推力计算 ７） ｓ０５０程序—— 转子振动计 算 ８）Ｔ ∞ １０程 序— — 叶片 图 及 通 流 圈 绘 制 １ ２ ２ 难点 聂 措 施 由于汽轮机的进汽压 力及 温度较高 （９ ７ＭＰａ，５００￣Ｃ），抽 汽压力高达４ ８５ＮＰａ，超出了西门子 的三 系列设计 准则 ，若用 普通结构 的进汽室 则 由于轮室 压力 太高 （达６．５ＭＰａ），高压 缸 的 强度 得 不 到 保 证 ；如果 为 了 满 足 汽 缸 强 度 而 降 低 轮 室 压 力 ．则叉要影响整机效率 。 因此 。为丁满足 可靠性 及高效 率，采取 了如下几 个 主要 措 施 ： （１）特殊 设 计 本 汽轮机 的通流部 分是针 对用户 的要求而进 行专 门独 立 的设计 ．周点布置 台理 。井根 据压缩 机的功 率及转 速 和汽 轮机抽 汽参数 的不同台理改 变叶片的级数和尺 寸 ，故 运行的 适应性好 。效率高 ： （２）内 缸结 构 本汽轮机 的进汽部分采 用两半 内缸结构 ，在进汽 室上再 带部 分 转鼓 级 ．高 压 部 分 采 用 双 层 结 构 ，这 样 一 方 面 保 证 了 汽 缸 的 强 度 ，另 一 方 而又 提 高 了汽 轮 机 效 率 。 （３）新 叶 型 本汽 轮 机 的厦 动 式 直 叶 片 采 用 最 新 ＿ｒ４、１５、Ｔ７叶 型 ．相 比早期 ＿乃 叶型 主要通过改变型线 获得 了台适 的冲角 ，井使 出汽边 减薄 ．从而碱 少 丁冲角损Байду номын сангаас失和尾 迹湍 流损失 ．使 级的 效率提高了 ２％ ～３％．同时 ，动叶 中存 在 的反动 度改善 了动 叶 中的 流 动 特性 ，碱少 了 叶片 附而 层 的 损失 。 （４）通 流 布 置 在通流布置上 ，从 进汽 段开 始优化通 流 的布置结 构 ，使 流道 光滑顺 畅 ．脒谰节 级 为部分 进１ 汽外 ．其 余叶 片均为 全周 进汽 ，减少 了部分进汽损失 ，提高 了余 速利用率 。同时 在动叶 围带 及 级 问 设 置 台 理 必 要 的 迷 宫 式 汽 封 齿 。减 少 了 漏 汽 损 失 １ ３ 计算结果 １ ３．】 热 力计算 结果 汽轮机进汽为喷嘴 调节 ，共有 ４个高 压调 节周 ，设 计点
汽轮 机 通 流 部 分 级 数 ２ｏ级 （图 １）．即 调节 级 １＋ＥＢ１３级 ＋ＥＢＲ１４级 ＋２级 低 压 标 准 扭 叶 ，主 汽 Ｈ １×Ｄｇ２００，溢 流 阀 １ ｘ Ｄｇ１５０，抽汽速 关阀 １ ｘ ＤｇＺＣＯ，前轴 颈 １６０，后轴颈 ￣５２００， 均 为 可 倾 瓦 轴 承 推 力 轴 承 为 金 氏 轴 承 。最 太 连 续 转 速
计 、研 究 及 领导 主持 重 大 ］：业 汽 轮 机 的 设 计研 究 工 作 ．井 有 多 项 工 业 汽 轮 机 的设 计 获 国家 、省 市 和 部 的 科技 进 步 奖 。
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汽 轮 机 技 术
第 ４４卷
１．１．３ 汽轮 机热力设计要 求 １）汽 轮 机 额 定 功 率 按 压 缩 机 额 定 功 率 的 １０％ 进 行 设 计 ，
Ｋｅｙ ｗ ｏｒｄｓ：
一ｓｃａｌｅ ｅｔｈｙｌｅｎｅｆｌｅｖｉｅｅ；ｅｒａａＯ￣ ａｉｒ ｎｐｒ ｒ； Ⅲ ｔｕｒｂｉ ｎｅ；ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｄ
０ 前 言
ＥＮＫ４０／４５／６０型汽轮机是杭州汽轮机股份有限公 司为大 庆石 化总厂 ４８万吨／年 乙烯二 期改 扩建 工程 提供 的裂解 气 压缩 机驱动 用汽轮 机 汽轮 机为多 级 多阀抽 汽凝 汽式。汽 轮机本 体 设 计 制 造 执行 ＡＰＩ６１２—９５标 准 ，噪 声 控 制 执 行 ＡＰＩ６１５—８７标 准 ，轴振 动 、轴 位移 、轴承 温度 监控 系 统执行 ＡＰＩ６７０—９３标 准 。
摘 要 ：介绍 了与沈阳鼓风机厂研制 的裂解气压缩机配套 的大型 乙烯装置改造项 目驱动裂 解气压缩 机用汽轮机 的热 力 和强 度 、调节系统 、汽轮机结 构 、装置和但控以及真空系统 的设计思想和方法。 关键词 ：大型乙烯装置 ；裂解气 压缩 机组 ；工业汽轮机 ；研究设计 分类号 ：ＴＫ２６２ 文献标识码 ：Ａ 文童编号 ：１００１—５８￣４（ｍ ｌｏｔ一０００１—０４