超超临界1000MW汽轮机本体结构介绍
试论1000MW超超临界汽轮机设计特点及调试技术
试论1000MW超超临界汽轮机设计特点及调试技术作者：王中平来源：《科学与财富》2016年第23期摘要：1000MW超超临界汽轮机在电厂的使用中是经常能见到的，汽轮机的向使用可以提高电厂的工作效率，是电厂生产中经常会用到的设备，但是机组的启动调试还存在着问题，本文是通过对上汽1000MW超超临界汽轮机的设计进行研究，对调试中出现问题及时解决，提出具体的解决措施，对汽轮机的设计有着重要的意义。
1000MW超超临界汽轮机在电厂中扮演着重要的角色，如果没有汽轮机，电厂是不能正确运行的，如果电厂不能正确运行。
电力系统就会出现问题，对人们的生产和生活产生着严重的影响，1000MW超超临界汽轮机在使用的过程中经常会出现问题，如果没有及时解决这些问题，就会对电厂的正常生产产生影响，在对汽轮机进行调试的过程中，发现汽轮机在制造、设计和安装上都存在着问题，主要就是经验不足，技术较为落后，本文对这一问题积极性研究，为系列汽轮机的制造提供借鉴作用。
1 汽轮机的总体结构在上汽1000MW超超临界汽轮机的总体结构如下：汽轮机的整个流通部分是由4个气缸组成的，这四个气缸分别是一个高压缸、1个双流中压缸和2个双流低压缸，共设64级，均为反动级。
高压缸部分有14单流压力级，不设调节级。
中压缸部分有2×13个压力级。
2个低压缸压力级总数为2×2×6级。
末级叶片高度为1146mm。
汽轮发电机轴系由汽轮机高压转子、中压转子、2个低压转子、发电机转子及励磁机转子组成，转子之间采用刚性联轴器联接。
除发电机转子外，轴系设计采用独特的单轴承N+1支承模式，与其他两家国产超超临界汽轮机轴系采用双轴承支承相比，汽轮机转子轴系长度仅为29m，同比缩短了8～10米。
整个汽轮发电机组轴系长度为49m，共有7个径向轴承和1个径向推力联合轴承支承。
除高压转子由2个径向轴承支承外，汽轮机其他转子均由单轴承支承。
2 汽轮机的设计特点汽轮机的设计方式也有着严格的要求，在设计上主要是体现了以下特点：2.1 使用的是圆筒型高压外缸圆筒形高压外缸的设计可以减少缸体的重量，这样的设计可以减少制造成本，能够节省资源，对制造企业来说是极有利的，这护送高压缸是由厂家整体发运的，高压缸使用的是双层缸设计，双层缸是由内缸和外缸组成，内缸是由静叶持环组成的，外缸的形状是圆筒形的，这种高压缸在里面是不设置隔板的，如果设置了隔板就会出现反效果，无法发挥高压缸的作用，在缸内还要安装静叶栅，静叶栅是反动式的，这就是内缸的设计理念，外缸使用的设计理念与内缸是完全不同的，外缸采用圆筒的设计形式，分为进气缸和排气缸，汽轮机在运行的时候会出现大量的废气，这些废气会影响着汽轮机的使用，需要有进气缸支撑着汽轮机的正常使用，而排气缸主要是为了将废气都排出去，让汽轮机可以正常的使用，高压外缸在汽轮机的构成中是非常重要的，内缸的方向为垂直纵向分布，这样可以汽轮机可以很好的受热，让材料的受热情况保持一致，如果没有保持一致就会出现高温现象，对汽轮机中的其他部件来说也是一种损害。
毕业设计(论文)_超临界1000MW汽轮机本体结构分析
毕业设计（论文）_超临界1000MW汽轮机本体结构分析超临界1000MW汽轮机本体结构分析摘要进入21世纪来，我们所面临的能源问题日益紧张，加之我们对工业产业经济性的追求，常规火力发电厂的发展面临重大的能源和环境等问题，而且常规火电厂的效率低、污染大及自动化程度低，都制约常规火电机组的发展。
这就要求我们发展更为高效、节能、环保、经济性高的高参数、大容量的火电机组——超超临界火电机组。
本设计的意义在于通过学习和分析国内三大厂家典型的超超临界1000MW汽轮机的本体结构，更多地了解国内外先进的汽轮机技术，为将来从事汽轮机运行和检修工作奠定一定的理论基础。
关键字:超超临界、1000MW、汽轮机、本体结构、哈尔滨汽轮机厂如需图纸，QQ153893706目录1 概述 ..................................................................... .. (3)1.1 超超临界1000MW汽轮机的发展简史 (3)1.2 超超临界1000MW机组的优势 (5)2 哈尔滨汽轮机厂超超临界1000MW汽轮机本体结构分析 (6)2.1 概述 ..................................................................... (6)2.2 汽轮机的进汽部分 (8)2.3 汽轮机转子 ..................................................................... .. (12)2.4 动(静)叶片 ..................................................................... .152.5 汽缸及滑销系统 (16)2.6 隔板和隔板套 ..................................................................... .192.7 汽封 ..................................................................... . (20)2.8 轴承 ..................................................................... . (20)2.9 盘车装置..............................................................................22 3 国内典型超超临界1000MW汽轮机主要技术特点比较 (22)3.1 东方汽轮机超超临界1000MW汽轮机简介 (22)3.2 上海汽轮机厂超超临界1000MW汽轮机简介 (23)3.3 三大厂家超超临界1000MW汽轮机的比较 (25)总结 ..................................................................... ............................27 参考文献...................................................................... . (28)1 概述能源是社会发展的物质基础，环境是人类维护自身生存和发展的前提。
1000MW超超临界燃煤机组汽轮机
4、 高中压转子通流部分采取独有技术风格 小直径、多级 数，制造成本会增加，但效率高，转子应力小。 各叶片级与静 叶对应的转子上也装有汽封，形成较大的漏汽阻尼。 动叶基本采用 ‘T‘叶根，与侧装式叶根相比，可减少轴向漏汽损 失
5 、主调门及再热调门的独特技 术风格 布置在汽缸两侧，切向进汽， 损失小；起吊高度低。 阀门直接支撑在基础上。 阀门与汽缸采用大型罩螺母 方式连接。 西门子采用两个主调门及两 个再热主调门，其结构及布置 风格也是与众不同的。下为主 蒸汽进汽部分
2、高压缸的特点： • 高压缸采用双层缸设计。外缸为桶形设计， 内缸为垂直纵向平分面结构。由于缸体为 旋转对称，避免了不理想的材料集中。使 得机组在启动停机或快速变负荷时缸体的 温度梯度很小，这也就是将热应力保持在 一个很低的水平。
A、圆筒型高压缸圆筒后外缸圆筒前外缸H型 单流圆筒型高压缸 无中分面的圆筒型高压缸有极高的承压能 力，汽缸应力小，即使内缸有中分面，但 其螺栓应力也小，安全可靠性好。目前用 于玉环机型的高压缸积木块H30，其设计压 力达到30MPa，与25MPa相比，提高经济 性还有约0.7%的潜力。
1、总体特点： • 机组具有超群的热力性能；优越的产品运行业绩及可靠 性；高效、高可用率、容易维护、检修所花时间少、运 行灵活、快速启动及调峰能力。 • 机组采用一只高压缸、一只中压缸和二只低压缸串联布 置。汽轮机四根转子分别由五只径向轴承来支承，除高 压转子由两个径向轴承支承外，其余三根转子，即中压 转子和两根低压转子均只有一只径向轴承支承。这种支 承方式不仅是结构比较紧凑，主要还在于减少基础变形 对于轴承荷载和轴系对中的影响，使得汽机转子能平稳 运行。这五个轴承分别位于五个轴承座内。
• 整个高压缸静子件和整个中压缸静子件由它们的 猫爪支承在汽缸前后的二个轴承座上。而低压部 份静子件中，外缸重量与其它静子件的支承方式 是分离的，即外缸的重量完全由与它焊在一起的 凝汽器颈部承担，其它低压部件的重量通过低压 内缸的猫爪由其前后的轴承座来支承。所有轴承 座与低压缸猫爪之间的滑动支承面均采用低摩擦 合金。它的优点是具有良好的摩擦性能，不需要 润滑，有利于机组膨胀畅顺。
超超临界1000MW凝汽式汽轮机总体介绍
•调门与汽缸之间无蒸汽管道，直接 与汽缸相连。切向进汽。
•阀门与汽缸安装，采用大型螺纹连 接有利于大修拆装。
•阀门直接支撑在基础上、对汽缸附 加作用力小
•阀门布置在汽缸两侧，切向进汽， 损失小；起吊高度低。
•阀门采取小网眼、大面积的不锈钢 加强永久性滤网。其特点是过滤网 直径小，滤网刚性好，不易损坏。
采用SIEMENS成熟的单轴、HMN组合机型
H- 高压单流缸 K-高中压合缸 M- 中压双流缸 E- 中低压合缸 N- 低压双流缸 压力等级： 25~30MPa，温度 ：600°C/610 °C
超超临界1000MW凝汽式汽轮机
机组纵剖面图
长 宽 高 转子带叶片 整体重量 (mm) (mm) (mm) 重量（T） （T）
6.40X4.20X4.89
主门调门
5.9X5.2X2.23
再热门调门
7.33X5.47X2.26
中压转子带叶片
6.23X1.72X1.72
中低压ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ通管
5.98X2.28X2.35
低压内缸上半
4.12X6.59X3.80
低压内缸下半
6.49X6.89X3.30
低压转子带叶片
8.05X4.19X4.19
超超临界1000MW凝汽式汽轮机 独特的高压第一级设计
• 第一级低反动度20%， 降低转子温度。
• 切向进汽、斜置静叶、 效率高。
• 全周进汽、无附加汽 隙激振。
• 大动静距离有利防冲 蚀。
• 滑压运行低负荷效率 高。同时大幅降低第一 级载荷，解决大功率机 组高压第一级的强度问 题。
超超临界1000MW凝汽式汽轮机
超超临界1000MW凝汽式汽轮机
1000MW超超临界汽轮机本体讲解
汽轮机本体1.1汽缸概述汽缸是汽轮机的外壳，它是汽轮机中重量最大、形状复杂并且处在高温高压下工作的静止部件。
它的作用是将蒸汽与大气隔绝，形成蒸汽能量转换的封闭空间。
汽缸内安装着调节级喷嘴室及隔板、隔板套、转子等部件。
蒸汽在汽轮机内流动做功后蒸汽参数下降，汽缸的高中压部分承受蒸汽的内压力，低压部分有一部分缸体需承受外部的大气压。
在运行过程中，由于蒸汽的温度和比容变化较大，汽缸各部分承受的应力沿汽缸的分布有较大的差别。
因此，汽缸在设计和制造过程中，需考虑较多的问题，其中主要有：汽缸及其结合面的严密性、汽轮机启动过程中的汽缸热膨胀、热变形和热应力，以及汽缸的刚度、强度和蒸汽流动特性等。
为了便于加工、装配和检修，汽缸一般做成水平中分形式，其主要特点是：通常把汽缸分为上下两个部分，转子从其径向中心穿过。
为了使汽缸承受较大的蒸汽压力而不泄漏，汽缸上下两个部分用紧固件连接，最常用的是用螺栓、螺帽，它们沿上下缸中分面外径的法兰将上下缸紧密联接在一起。
为了保证法兰结合面的严密性，汽缸中分面在制造过程中必须光洁、平整。
法兰螺栓的连接一般采用热紧方式，也就是在安装螺栓时给螺栓一定的预紧力，在经过一段时间的应力松弛后仍能保证法兰的严密性。
汽缸工作时受力情况复杂，它除了承受缸内外的压差以及汽缸本身和装在其中的各零部件的总量等静载荷外，还要承受蒸汽流出静叶时对静止部分的反作用力，以及各种连接管道冷热状态下，对汽缸的作用力以及沿汽缸轴向、径向温度分布不均匀所引起的热应力。
特别是在快速启动、停机和工况变化时，温度变化大，将在汽缸和法兰中产生很大的热应力和热变形。
由于汽轮机的型式、容量、蒸汽参数、是否采用中间再热及制造厂家的不同，汽缸的结构也有多种形式。
例如，根据进汽参数的不同，可分为高压缸、中压缸和低压缸；按每个汽缸的内部层次可分为单层缸、双层缸和三层缸；按通流部分在汽缸内的布置方式可分为顺向布置、反向布置和对称分流布置；按汽缸形状可分为有水平接合面的或无水平接合面的和圆筒形、圆锥形、阶梯圆筒形或球形等等。
超超临界1000MW汽轮机本体结构分析
上海汽轮机厂
德国西门子 N1000-
25.0/600/600 单流
15 整锻无中心孔 斜置式静叶、
全周进气
整体围带，马 刀型三维叶片
轴向对分桶型 外缸
哈尔滨汽轮机 厂
日本东芝
东方汽轮机厂 日本日立
CCLN100025.0/600/600 双流调节级+单
流压力级 2*1+9
N100025.0/600/600 双流调节级+单
钢 高压缸启动
有去湿槽空心静叶， 动叶片顶部进汽边高
频蘸火
高中压缸联合启动
型式
单轴、四缸、四排气
外形尺寸（长*宽 *高）m*m*m
大修周期/年
29*10.4*7.75 12
10*10.1*7.5 6
37.9*9.9*6.8 8
谢谢观看！
整体围带
1*11.87
整体围带，三维 设计
铆接围带、高负 荷扭曲叶片
1*10.11
低压缸与凝汽器 连接
刚性连接
弹性连接
弹性连接
转子支撑方式
单轴承支撑（5个） 双轴承支撑（8个) 双轴承支撑（8个）
调节方式
滑压调节（定滑） 喷嘴调节（定-滑-定） 喷嘴调节（定-滑-定）
防固体颗粒侵蚀 （SPE)措施
1 超超临界1000MW机组的优势
• 超超临界机组由于参数较高，因此效率高 是其最显著的特点，效率高又使得有害物 质的排放量相对减少，燃料的运输成本相 对降低，同时由于超超临界机组往往伴随 大容量1000MW，这又具有单容量造价低、 定员少、易于进行烟气净化等一系列优势。 随着材料技术、制造工艺和自动控制技术 的不断提高，超超临界机组的安全性、可 靠性、灵活性自动化程度都达到了新的高 度。
1000mw汽轮机特点介绍
GPEC Page 11
二、汽轮机的设计和结构特点
低压汽缸
低压末级隔板由内环、外环、静叶片组成。静叶片的 吸力面及压力面均设有疏水缝隙，外环的内表面、内 环的外表面、与冷凝器相连接，因此也处于真空状态。 末级产生的水滴由疏水缝隙收集，通过空心静叶片、 空心内环、空心外环及在中分面处的连接管，由下半 的疏水管流入冷凝器。
高压汽缸
高压缸首级双列对称布局
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二、汽轮机的设计和结构特点
中压汽缸
中压汽缸为双流式、双层缸结构，结构和原理同高压缸相同。每个流向包括全三维设计的7个 冲动式压力级。中压缸转子也由具有良好的耐高温和抗疲劳强度的12Cr 合金钢制成的双分流 对称结构，并进行加工而形成轴、叶轮、支持轴径和联轴节法兰。
主汽阀和调节阀
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二、汽轮机的设计和结构特点
再热主汽调节联合阀
机组配有两套再热主汽调节联合阀，每根再 热蒸汽管上装有一套。中压主汽阀、调节阀 共壳体，由合金钢铸件制成。主汽阀碟与调 节阀碟共享一个阀座，主汽阀与调节阀可以 各自独立地，互不干扰地全行程移动，不受 对方位置的影响。中压阀门的第一个作用是 紧急情况的保护，在紧急跳闸系统的作用下， 它们同时关闭，防止积累在再热器的蒸汽进 入汽轮机；第二个作用是汽轮机进汽量的控 制。阀门结构紧凑，减少了管道损失。中压 联合阀上装有与高压主汽阀相同结构的精过 滤网，可防止再热器及管道中的固体粒子进 入中压阀门及中压缸。
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二、汽轮机的设计和结构特点
滑销系统
汽轮机绝对死点，分别在1号低压缸和2号低压缸及3号轴承箱的中心处，以键固定以防止轴 向移动，机组在运行工况下膨胀和收缩时，1号和2号轴承箱可沿轴向自由滑动。轴承箱和低 压缸也要加以固定防止横向移动。为了使汽缸和滑销及台板之间能更好的接触与滑动，在两 者之间装有油浸渍黄铜或铸铁，并保证足够的接触面积。
超超临界汽轮机本体结构介绍
高 (mm) 3450 4340 8395
转子带叶片 整体重量 重量（T） （ T） 14.1 44.7 110 125 205 396 轴承 跨距
#1-#2 (mm) 4275
#2-#3 (mm) 6075
#3-#4 (mm) 8000
#4-#5 (mm) 8050
7100 10800
机组外形尺寸 机组总重
• 补汽阀相当于在主汽门后 连接的第三个调节阀。 • 对经济工况与最大工况流 量相差大的机组：还可明显 提高经济性。
超超临界1000MW凝汽式汽轮机
补汽调节阀技术特点
主蒸汽进口
• 在原主汽门后、调门前引出一个管道，
接入一个补汽阀，该补汽阀的结构与主 调门相同，位于高压缸下部。
补汽阀接口
补汽阀阀体 蒸汽出口
超超临界1000MW凝汽式汽轮机 高效率单流程高压缸通流
•全周进汽提高了机组运行的经济性和安全可靠性 。 •高压通流部分采用小直径多级数的设计原则。 • 单流程叶片级通流面积比双流程要增加一倍，叶片端损大幅度下降。 • 全部采用‘T’型叶根、漏汽损失小。
超超临界1000MW凝汽式汽轮机 独特的高压第一级设计
2。高压缸部分
超超临界1000MW凝汽式汽轮机 独特的圆筒型高压外缸
排汽缸 进汽缸
• 高压缸整体发运。
• 高压缸采用双层缸设计。外缸 为桶形设计，由垂直径向中分面 分为进汽缸和排汽缸。内缸为垂 直纵向平分面结构。由于缸体为 旋转对称，使得机组在启动停机 或快速变负荷时缸体的温度梯度 很小，热应力保持在一个很低的 水平。 • 外缸承受一定的压力，而内缸 为垂直纵向平分面结构，仅承受 内外缸的压差，所以中分面螺栓 应力也很小，安全可靠性好。
蒸汽进口
(完整版)1000MW超超临界汽轮机总体详细介绍
➢ 30MPa压力积木块的技术储备 ➢ 独特的圆筒型高压缸结构 ➢ 压力不断升高的产品应用业绩
上海汽轮机有限公司
超超临界1000MW凝汽式汽轮机
百万千瓦汽轮机运行业绩（至2004年）
周波
地区 双轴 高中全速，低压半速 单轴
2004 25
538/566
2007 26.25 600/600
2007 27.0
600/600
上海汽轮机有限公司
超超临界1000MW凝汽式汽轮机
2x874MW 德国黑泵电厂- 1997 投运
1个H30-100 1个M30-100-配抽汽口 2个N30-10
上海汽轮机有限公司
25.3MPa,544°C/560 °C- 5kPa, 工业调整抽汽最大 800t/h,0.45MPa 2级热网抽汽最大120MW
超超临界1000MW凝汽式汽轮机
日本电厂超 超临界业绩
参数
31/566/566/566 31/566/566/566
功率 MW 700
700
周波
60 60
1990年后压力 不大于25MPa
24.1/538/593
700
60
24.1/566/593
600
50
24.1/566/593
500
60
24.5/566/593 1000 50
CHINA(KWU) CHINA(KWU) CHINA (Siemens-STC) CHINA (Siemens-STC)
MW 874 874 415 414 910 933 933 600 1025 750 980 980 1000 1000
东方超超临界1000+MW汽轮机结构特点介绍
喷嘴配汽
节流配汽
节流配汽
定-滑-定
定-滑-定
定-滑-定
高压缸启动 中压缸启动 中压缸启动
采 用 配 置 容 采用配置容量 采 用 配 置 容
量为 30％BM⁃ 为 40％ BMCR 量为40％BM⁃
CR 的 一 级 串 的二级串联旁 CR 的二级串
联旁路，在高 路 ，在 高 压 排 联旁路，在高
压 主 汽 管 上 汽管上设通风 压 排 汽 管 上
超超临界、一 超超临界、一 超超临界、一
次中间再热、 次中间再热、 次中间再热、
单轴、四缸四 单轴、四缸四 单轴、四缸四
排汽、凝汽式 排汽、凝汽式 排汽、凝汽式
汽轮机
汽轮机
汽轮机
40.2×11.42× 37.5×11.42× 37.7×11.42×
8.9
8.9
8.9
4.9
4.7
4.92
3 高加＋1 除 3 高加＋1 除 3 高加＋1 除 氧＋4 低加 氧＋4 低加 氧＋5 低加
推力轴承位于 力轴承位于高 力轴承位于高
高中压间
中压间
中压间
2.1 高压模块
图 2 D1000A 高压通流结构示意图
D1000A 机组高压模块采用双层缸结构，共有 2 个调节级和 8 个压力级。高压 4 个进汽口，上、下 半各 2 个。高压共有 2 段抽汽，第 1 段抽汽口布置 在高压第 7 级后的汽缸上，第 2ห้องสมุดไป่ตู้段抽汽布置在再热
（2） 通流级数不同，抽汽级数不同。进、排汽 参数的优化，使得 3 种机型在中压通流级数和抽汽 级数、抽汽位置进行了调整，D1000A 为中压 2×6 级，有 2 级回热，分别位于中压 3 级后和 6 级后； D1000H 为 2×7 级，有 3 级回热，分别位于中压 2 级 后、5 级后和 7 级后；D1000K 为 2×8 级，有 3 级回 热，分别位于中压 3 级后、6 级后和 8 级后。
1000MW汽轮机介绍
从2011年5月13日以后，该机组在2011年6月22日和2011年6月23日热态 启机的过程中，盘车时间都足够长，但是启机过程中转速低于600r/min时，偏 心度的值在70~91范围内，反映了转子在热态启动时有一定的弯曲；经过热工 人员的确认，偏心度的测点没有安装上的问题。说明#1机的高中压转子存在一 定的弯曲，弯曲量的具体值目前还无法确定。 造成转子弯曲的原因主要有转子材质不均匀、残余内应力释放、汽缸进冷 汽或冷水、严重动静碰摩、高中压缸出现积水等，从这若干次启停机过程高中 压缸上下内缸的温度曲线来看，高压缸和中压缸下半内缸的温度均高于上半内 缸的温度，证明了没有高中缸内缸的水积问题。 从主蒸汽温度的变化曲线、汽机轴封母管蒸汽温度曲线、一段抽汽管壁温 度、三 段抽汽管壁温度，没有发现这些温度测点出现异常，因此可以排除高 中压缸进冷汽和冷水的可能性。
4
该机组以前启机和停机过临界的振动特性如表1所示。 表1 #1机高中压转子振动数据表 通频：微米 基频：微米/度 工况 时间 10月2日 升速过程 10月2日 降速过程 冷态首次冲转 1550 r/min 1657 r/min 通频 基频 通频 基频 通频 基频 通频 基频 通频 基频 50 34/117 96 96/263 37 18/111 21 10/154 27 18/228 37 30/199 130 120/318 29 20/199 19 12/242 38 26/255 16 14/110 69 68/288 15 8/53 20 12/355 27 20/316 12 4/150 130 120/218 14 8/111 17 10/73 19 14/43 转速 #1X #1Y #2X #2Y
198MW滑参数停机(主 汽461℃) 11年4月16日 降速过程
1000MW超超临界机组发电机设计介绍
a. 采用先进的加工工艺，以保证产品各密封 面的加工精度。如采用数控机座加工中心一次 装夹加工各个面，采用数控车床、数控镗床加 工端盖、密封支座等。 b. 选用进口密封衬垫及密封胶，保证密封性 能良好。 c. 采用引进技术的单流环式密封结构，除密 封瓦沿轴表面主密封油，在密封瓦侧面还有一 道次密封，防止氢气从密封瓦侧面泄漏。 d. 所有接线板选用良好的密封结构，组件经 过气密试验后再装配到机座上，保证机座密封 性能。
45～55Hz 92.5～105Hz 以外
45～55Hz 95～105Hz
以外
45～55Hz 95～105Hz 以外
三
主要参数
1
1112MVA 额定容量（包 0.52MPa（g）氢压 括氢压、功率 Cosφ =0.9 因数、氢冷却 氢冷却器的进水温度：38º C 器的进水温度）
最大连续容量 （包括氢压、 功率因数、氢 冷却器的进水 温度） 短路比SCR 保证值 Xd'≤28 测试值:20 Xd''≥15 测试值:17 Smax=1222.2MVA 0.5MPa（g）氢压 Cosφ =0.9 氢冷却器的进水温度：32.4º C ≮0.50
F（B）/转子绕组含银铜线/转子 绕组直接氢冷/转子采取气隙取气， 径向通风冷却方式/转子采用空心 铜线
2
3
提高调峰 能力的措 施
具有伸缩结构 10000次起停机 1）定子绕组槽内设滑移层， 端部固定的滑销系统可使定子 线圈端部沿轴向有一定伸缩量 。 2）转子槽绝缘内表面、槽楔 下垫条靠铜线侧、转子护环下 绝缘筒内圆等与转子绕组相接 触部分均喷涂滑移层。 3）转子铜线为含银铜线，抗 蠕变能力强。 4）发电机设置横向、轴向定 位键，机座的热胀冷缩不会导 致中心线位移。 5)定子线圈的冷却水系统设置 水温自动调节装置，保证冷却 水温恒定。
东方1000MW 超超临界汽轮机设计特点
东方1000MW 超超临界汽轮机设计特点王建录喻刚（东方汽轮机厂）1 总体介绍1.1 总体结构东方超超临界1000MW 汽轮机为一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式汽轮机。
从机头到机尾依次串联一个单流高压缸、一个双流中压缸及两个双流低压缸。
高压缸呈反向布置（头对中压缸），由一个双流调节级与8 个单流压力级组成。
中压缸共有2×6 个压力级。
两个低压缸压力级总数为2×2×6 级。
末级叶片高度为43″。
其总体结构如图1.1.1 所示。
图1.1.1 汽轮机总体结构图1.2 主要技术规范⑴型号N1000-25.0/600/600（2）额定参数功率1000MW高压主汽阀前蒸汽压力25.0MPa.a，温度600℃中压主汽阀前蒸汽压力 4.25MPa.a，温度600℃正常排汽压力(平均值) 0.0051 MPa(a)最终给水温度298.5℃主蒸汽流量2733t/h额定转速3000r/min机组总长37.9m(不含电机)旋转方向逆时针冷却水温（设计水温）21.5℃维持额定功率时的最高计算冷却水温36℃配汽方式全电调(阀门管理)（3）通流级数:热力级为20 级，结构级为45 级，其中高压缸I(双流调节级)+8 压力级中压缸2X6 级(单缸双流程)低压缸(A、B) 2X2X6 级(双流程)2 主机设计特点2.1 经济性好2.1.1 先进的非定场全三维通流设计技术叶片各截面沿叶高三维空间成型，在叶道内沿径向形成“C”型压力分布，即：压力两端高，中间低（C 型），二次流由两侧向中间流动汇入主流，减小了端部二次流损失（见图2.1.1）。
2.1.2 动叶叶顶整圈自带冠采用减振效果优良的单层自带冠结构，静态时连接件间留有最佳安装间隙，在一定转速下开始接触，在额定转速时连接件接触面产生一定的最佳正应力，在此正应力作用下，阻尼件将大大地消耗叶片振动能量，衰减振动，降低叶片的动应力（见图2.1.2）。
东汽-日立型超超临界1000MW汽轮机结构介绍
2.东汽－日立型超超临界1000MW汽轮机2.1 热力特性该汽轮机为单轴四缸四排汽型式，从机头到机尾依次串联，一个单流高压缸、一个双流中压缸及两个双流低压缸。
高压缸呈反向布置（头对中压缸），由一个双流调节级与8个单流压力级组成。
中压缸共有2×6个压力级。
两个低压缸压力级总数为2×2×6级。
末级叶片高度为43″,采用一次中间再热，汽轮机总长为35.6m，汽轮发电机组总长54.652m。
其纵剖面图如图1所示。
主蒸汽从高中外缸中部上下对称布置的4个进汽口进入汽轮机，通过高压9级作功后去锅炉再热器。
再热蒸汽由中压外缸中部下半的2个进汽口进入汽轮机的中压部分，通过中压双流6级作功后的蒸汽经一根异径连通管分别进入两个双流6级的低压缸，作功后的乏汽排入两个不同背压的凝汽器。
图1 东方－日立型超超临界100MW汽轮机高压主汽阀，调节阀悬吊在机头前运行平台下面，通过4根导汽管与高压汽缸相接。
其布置图如图2所示。
中压联合阀布置在高中压缸两侧，通过中压进汽管与汽缸焊接，并采用浮动式弹簧支架固定在平台上。
图2 高压主汽阀调节阀布置图特性参数：⑴型号N1000-25/600/600⑵机组型式超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式汽轮机⑶额定参数功率1000MW高压主汽阀前蒸汽压力25.0MPa.a温度600℃中压主汽阀前蒸汽压力 4.25MPa.a温度600℃正常排汽压力(平均值) 0.0051 Mpa(a)未级动叶片度43″(1092mm)最终给水温度294.8℃主蒸汽流量2733.4t/h机组热耗7410 KJ/kw.h （1769.85 kcal/kw.h）额定转速3000r/min机组总长35.6m(不含电机)旋转方向逆时针冷却水温（设计水温）～20℃维持额定功率时的最高计算冷却水温33℃给水回热级数3高加+1除氧+4低加配汽方式全电调(阀门管理)⑷通流级数:热力级为20级，结构级为45级，其中高压缸I(双流调节级)+8压力级中压缸2×6级(双流程)低压缸(A、B) 4×6级(双流程)2.2 母型机组全部高、中、低压三个汽缸另部件都经过运行考验，证明是成熟可靠结构。
(完整版)1000MW超超临界汽轮机总体详细介绍
26.5MPa,576°C/600 °C 2.91/3.68kPa;
上海汽轮机有限公司
- 1个H30高压缸 - 1个M30中压缸 - 3个N30-12.5 低压缸
超超临界1000MW凝汽式汽轮机
STC国内单轴百万千瓦机组业绩
➢ 2003-2004投运,外高桥II-2X900MW-25. MPa/538°C/566°C ➢ 2003年11月签定华能玉环4X1000MW 26.25MPa/600°C/600°C ➢ 2005年2月签定外高桥Ⅲ期2X1000MW27MPa/600°C/600°C
超超临界1000MW凝汽式汽轮机
日本电厂超 超临界业绩
参数
31/566/566/566 31/566/566/566
功率 MW 700
700
周波
60 60
1990年后压力 不大于25MPa
24.1/538/593
700
60
24.1/566/593
600
50
24.1/566/593
500
60
24.5/566/593 1000 50
单
三菱/三菱
双
三菱/三菱
电厂
川越#1 川越#2 碧南#3
能代#2 七尾太田#1
原町#1 三隅#1 原町#2 七尾太田#2 松蒲#2 四国电力 橘湾#1 敦贺#2 橘湾#2 玑子#1 占东厚真#4 碧南#4 苓北#2 常陆那珂#1 広野#5 舞鹤#1
上海汽轮机有限公司
日期
1989/9 1990/6 1993/4
上海汽轮机有限公司
超超临界1000MW凝汽式汽轮机
2x900MW 外高桥II期-2003/2004 投运
1000MW超超临界汽轮机设备参数
1.7 安装和检修比较 汽轮 机 两 次大修间隔:东汽为8年，上汽为12年，哈汽为6 年。上汽采用单轴承支撑，轴系短，整个机组长度比东汽 和哈汽短8-10m，高压缸整装供货，可节省安装工作量， 缩短安装工期，但检修难度大，另外高、中压缸和主汽门、 再热汽门之间无连接管道。上汽采用单轴承支撑，这种支 撑方式较双轴承支撑技术难度大。 1.8 凝汽器参数比较 三个 制造厂的凝汽器型式均为双背压、双壳体、单流程、 钛管、表面式。上汽的凝汽器与低压缸是刚性连接，其余 两家均为弹性连接。有关凝汽器面积的参数见下表
2.6 轴系各阶临ຫໍສະໝຸດ 转速 东 汽 :上汽:哈汽:
2.7 轴承振动 三家制造厂汽轮机轴承振动比较:转子均能保证汽轮机在 所有工况下稳定运行，任何轴颈双振幅(水平、垂直方向) 振动值不大于0.05mm，轴承座振动限值不大于0.025mm, 各转子轴系在通过临界转速时双振幅振动允许值不大于 0.15mm，轴承座振动值不大于0.075mm。
上海 汽 轮 机厂采用西门子技术，是反动式机型。总 体结构布臵是从机头到机尾依次串联一个单流程“ H” 形圆筒高压缸、一个双流中压缸及两个双流低压缸。 高压缸共14级;中压缸共2×14级;两个低压缸压力级总 数为2×2×6级; 机组总长为29m。末级叶片长1146mm;低压排汽面 积:10.96 m2;总低压排汽面积:43.84 m2。 高压主汽门、高压调节汽门直接和高压缸连接，中压 联合汽门直接和中压缸连接，该汽轮机无主蒸汽和再 热蒸汽导汽管。
2 主机运行特性比较 2.1 启动方式及启动时间
2.2 冷态启动预暖时间及从冲转至3000r/min的时间比较
2.3 机组轴系扭振频率比较
2.4 寿命损耗
三 个制 造 厂的寿命损耗数值偏差较大，可能与计算 方法不一致有关。
超超临界汽轮机本体结构介绍
• 再热门与汽缸通过法兰连接， 无导汽管，损失小，阀门直接支 撑于基础上，对汽缸附加力小。
超超临界1000MW凝汽式汽轮机
独特的中压进汽结构
•中压双流切向进汽，全部为T型叶根，漏汽损失小。 •第一级斜置静叶，20%反动度，大的轴向动静距离防冲蚀。
高压外缸 高压内缸 汽缸螺栓 中压内缸 主汽门阀体 主汽门阀壳 主汽门螺栓 再热阀体 再热阀壳
进汽缸：GX12CrMoWVNbN10-1-1 高压第一级动叶
排汽缸：G17CrMoV5-10 GX12CrMoVNbN9-1
高压第一级斜置静叶
X19CrMoNbVN11-1
中压第一级动叶
GX12CrMoVNbN9-1
超超临界1000MW凝汽式汽轮机
感谢各位领导、专家指导！
End Of the Presentation
机组外形尺寸 ~29*10.4*7.75m
396
机组总重
1570t
超超临界1000MW凝汽式汽轮机
机组外型布置图
低压部分
• 低压外缸现场焊接。避免了超 大部件运输困难问题。
• 阀门与汽缸直接连接，无导汽 管
中压部分
•高压缸可采用补汽阀。
发电机
•全周进汽提高了机组运行的经
高压部分
济性和安全可靠性 。相对于喷 嘴调节不存在高温叶片强度和汽
超超临界1000MW凝汽式汽轮机
百万等级超超临汽轮机 总体介绍
超超临界1000MW凝汽式汽轮机
介绍内容
1。总体结构 2。高压缸部分 3。中压缸部分 4。低压缸部分 5。主要部件材质 6。大型部件外形尺寸及重量 7。小结
超超临界1000MW凝汽式汽轮机
1000MW 超超临界总体介绍
（2）3D反动式叶片 系列，ISB叶片系列
（3）长叶片设计系统
（3）合作制造2X350MW 机组 （4）合作制造2X900MW 超超临界
（4）与玉环项目同步 新的百万千瓦超超临 (6) 1000MW超超临界技术 界技术转让 引进,玉环4X1000MW机组
合作制造
（5）合作设计制造600MW 超临界机组
STC开发超超临界汽轮机的技术基础
全面 引进ABB600MW超临界高压缸技术 （1）超临界高压缸全套资料及设计技术 热力、通流部分设计、动静叶片、转子、汽缸、 总体设计的计算机程序、手册、规范。
材料及制造工艺、质保、标准。
给水泵小机全套资料及设计技术 对STW为石洞口#3/#4机组的设计方案技术咨询 （2）1989年-2002年上海市成立超临界办公室组织13年 的技术攻关。
上海汽轮机有限公司
——中国唯一的大型汽轮机制造合资公司
前身是上海汽轮厂（STW）成立于1953年， 为我国第一家电站汽轮机的生产厂家。
1995年 STW 与 美国西屋公司成立 合资公司--上海汽 轮机有限公司 1999年转为西 门子合资公司 .
STW 68%股份、西门子 32%股份
STC开发超超临界汽轮机的技术基础
（1）设计制造
（2）性能保证 （3）分包监造
STC
（4）调试服务
1000MW项目
STC与SIEMENS 合作优势
合资伙伴 具有相同的 技术平台
多项成功合作
（1）合作设计制造 2X300MW抽汽机组
（1）西门子成 员参与公司的 管理 （2）通过西门 子的质量论证 （3）国际市场 合作伙伴
（1）合资后西门子24 （2）合作设计制造 2X600MW亚临界 项补充技术转让
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• 双分流形式，中部两侧切向进 汽，排汽口位于汽缸中间顶部位 置。
• 再热门与汽缸通过法兰连接， 无导汽管，损失小，阀门直接支 撑于基础上，对汽缸附加力小。
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超超临界1000MW凝汽式汽轮机
GX12CrMoWVNbN10-1-1
NiCr20TiAl X12CrMoWVNbN10-1-1 NiCr20TiAl X12CrMoWVNbN10-1-1
改进的9-10Cr钢适当减少了Cr，加入了微量Mo、W、V、Nb、N元素， 进一步加入B、Co元素，其高温性能更好，可在620C条件下工作。
上海汽轮机有限公司
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超超临界1000MW凝汽式汽轮机
补汽调节阀技术特点
蒸汽出口
主蒸汽进口
补汽阀接口
补汽阀阀体
蒸汽进口
• 在原主汽门后、调门前引出一个管道， 接入一个补汽阀，该补汽阀的结构与主 调门相同，位于高压缸下部。
•补汽阀的存在使滑压运行机组在额定 流量下，进汽压力达到额定值，避免了 全周进汽滑压运行模式没有用足蒸汽压 力的能力。
1） 所有的高中低叶片级（除末 三级）均为弯扭的马刀型动、 静叶片。 （2）变反动度（30%-60%） 3）整体围带叶片、全切削加工； 强度好、动应力低、抗高温蠕 变性能好。
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超超临界1000MW凝汽式汽轮机
2。高压缸部分
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超超临界1000MW凝汽式汽轮机 独特的圆筒型高压外缸
中低压连通管
5.98X2.28X2.35
低压内缸上半
4.12X6.59X3.80
低压内缸下半
6.49X6.89X3.30
低压转子带叶片
8.05X4.19X4.19
低压外缸下半
10.80X4.5X4.95
低压外缸上半
10.80X3.60X3.45
重量
125 195 35 48 42 15 52 65 109 14 20
• 第一级低反动度20%， 降低转子温度。
• 切向进汽、斜置静叶、 效率高。
• 全周进汽、无附加汽 隙激振。
• 大动静距离有利防冲 蚀。
• 滑压运行低负荷效率 高。同时大幅降低第一 级载荷，解决大功率机 组高压第一级的强度问 题。
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超超临界1000MW凝汽式汽轮机
主调门的连接方式
•调门与汽缸之间无蒸汽管道，直接 与汽缸相连。切向进汽。 •阀门与汽缸安装，采用大型螺纹连 接有利于大修拆装。 •阀门直接支撑在基础上、对汽缸附 加作用力小 •阀门布置在汽缸两侧，切向进汽， 损失小；起吊高度低。 •阀门采取小网眼、大面积的不锈钢 加强永久性滤网。其特点是过滤网 直径小，滤网刚性好，不易损坏。
中压部分
•高压缸可采用补汽阀。
发电机
•全周进汽提高了机组运行的经
高压部分
济性和安全可靠性 。相对于喷 嘴调节不存在高温叶片强度和汽
流激振问题，是大功率汽轮机最
凝汽器 安全可靠的配汽方式。
阀门
•除高压转子外，其他 转子均由
机组机构特点
单轴承支撑，结构紧凑，并能减 少基础变形对轴承载荷及轴系对
•机组总长~28m,比同等级的其他机组缩 中的影响。
•盘车装置的配有超速离合器，能做到在汽轮机冲转达到一定转速后自动 退出，并能在停机时自动投入。
液压马达
前轴承座 高压转子
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超超临界1000MW凝汽式汽轮机
3。中压缸部分
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超超临界1000MW凝汽式汽轮机
中压缸双分流双层缸结构特点
• 中压缸整体发运。
•内外缸双层结构，水平中分面分 成上下半。
激光表面硬化的特点
• 叶片的进汽边硬化层能完全穿透，表面硬度可 超过500HV 。
•在表面形成压应力不但不会降低（一般下降20%50%），反而有利于提高材料的抗疲劳强度和抗
应腐蚀能力 。
•低压缸N30积木块与外高桥超临界 900MW相同，末级叶片为1146mm。 •该1146mm叶片1997年投运，至今运 行已超过27500小时 •低压末级及次末级叶片具有良好的 抗应力腐蚀及抗水蚀措施 •末端叶片采用抗腐蚀性能好的174PH材料 •末级静叶采取空心叶片结构，有抽 出水分的除湿装置。
110
2XN30
125 轴承 4275 6075 8000 8050
跨距 205
机组外形尺寸 ~29*10.4*7.75m
396Βιβλιοθήκη 机组总重1570t上海汽轮机有限公司
超超临界1000MW凝汽式汽轮机
机组外型布置图
低压部分
• 低压外缸现场焊接。避免了超 大部件运输困难问题。
• 阀门与汽缸直接连接，无导汽 管
排汽缸
进汽缸
• 高压缸整体发运。
• 高压缸采用双层缸设计。外缸 为桶形设计，由垂直径向中分面 分为进汽缸和排汽缸。内缸为垂 直纵向平分面结构。由于缸体为 旋转对称，使得机组在启动停机 或快速变负荷时缸体的温度梯度 很小，热应力保持在一个很低的 水平。
• 外缸承受一定的压力，而内缸 为垂直纵向平分面结构，仅承受 内外缸的压差，所以中分面螺栓 应力也很小，安全可靠性好。
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7. 小结
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超超临界1000MW凝汽式汽轮机
先进的现代化汽轮机设计开发及制造体系造就出 具有世界级先进水平的高品质汽轮机产品
•以合资公司的合作平台，以STC与西门子签定百万千瓦技术转让合 同(设计技术、制造、质 保、安装、服务技术)为基础。 •高效的全三维弯扭（马刀型）叶片，使机组具有卓越的热力性能。 •良好稳定的转子轴系，合理新颖的静子滑销系统，全三维高效的动 静叶片，以及简洁方便的机组布置形式，使机组运行灵活，启动迅 速，安全可靠性高， •高中压缸整体发运，缩短现场安装周期。超长的汽轮机大修周期 （允许等效间隔时间96000小时），电厂维护简单方便。 •单轴承支撑使机组结构紧凑，汽轮机总长缩短8~10m，厂房投资相 应下降。 •国内已有高桥二期同类项目正在进行施工设计，可借鉴性强。为我 们设计及制造百万等级汽轮机打下了坚实的基础，积累了丰富的经 验。
独特的中压进汽结构
•中压双流切向进汽，全部为T型叶根，漏汽损失小。 •第一级斜置静叶，20%反动度，大的轴向动静距离防冲蚀。
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超超临界1000MW凝汽式汽轮机 独特的切向旋涡冷却技术
• 利用涡流原理降低温度约15度，以
满足较高再热温度的要求。
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超超临界1000MW凝汽式汽轮机
玉环百万等级超超临汽轮机 总体介绍
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超超临界1000MW凝汽式汽轮机
介绍内容
1。总体结构 2。高压缸部分 3。中压缸部分 4。低压缸部分 5。主要部件材质 6。大型部件外形尺寸及重量 7。小结
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超超临界1000MW凝汽式汽轮机
1。总体结构
短约8~10m。
•转子均采用无中心孔整锻转子，
•高压缸和中压缸整体发运。现场不需开 刚性好，应力小。
缸直接吊装，大大缩短安装周期。
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汽缸支撑结构及膨胀特点
• 5个轴承座均支撑在基础上，不随 • 高压缸后猫爪和中压缸前猫爪在#2
机组膨胀移动。
轴承座上固定。
主、再热门的特点
•主汽门及调门阀壳合为一体，结 构紧凑，易于维护
•再热门与汽缸直接相连，无导汽 管，损失小，阀门直接支撑于基 础上，对汽缸附加力小
•最优扩散口流道设计，压力损失 小
•阀门采用电液调节的油动机进行 控制，弹簧关闭。阀门动态控制 性能好
•小网眼永久滤网，滤网刚性好， 不易损坏
上海汽轮机有限公司
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超超临界1000MW凝汽式汽轮机 内缸及支脚示意图
•低压内缸通过其前后各二个猫爪，搭在前后二个轴承座上，支撑整个内缸、持 环及静叶的重量。 •低压内缸两侧底部设有横向定位键槽与基础埋件相连接，防止低压内缸横向和 周向移动。
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超超临界1000MW凝汽式汽轮机 世界上（有运行业绩）最大尺寸的低压末级叶片
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超超临界1000MW凝汽式汽轮机 高效率单流程高压缸通流
•全周进汽提高了机组运行的经济性和安全可靠性 。 •高压通流部分采用小直径多级数的设计原则。 • 单流程叶片级通流面积比双流程要增加一倍，叶片端损大幅度下降。 • 全部采用‘T’型叶根、漏汽损失小。
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超超临界1000MW凝汽式汽轮机 独特的高压第一级设计
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超超临界1000MW凝汽式汽轮机
低压缸布置方式
• 单联通管，直径φ2000，与 外缸柔性连接。
•低压缸双层缸双分流结构，汽缸 沿水平中分面分为上下半，内外 缸均为钢板焊接形式。
•外缸与轴承座分离，直接与凝 汽器刚性连接，不与基础连接。 • 低压除末级叶片为自由叶片 外其他叶片均为自带围带叶片。
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超超临界1000MW凝汽式汽轮机
独特的补汽阀技术
• 高压缸采用补汽阀，补汽阀 是与全周进汽、滑压运行配 套，提高效率的先进技术。 已在山西阳城电厂6X350MW 和玉环电厂4X1000MW以及 外高桥三期2X1000MW中成 功应用。 • 补汽阀相当于在主汽门后 连接的第三个调节阀。 • 对经济工况与最大工况流 量相差大的机组：还可明显 提高经济性。
•末级动叶片采用新型的激光表面硬 化技术，这是西门子公司的一项特有 技术。