汽轮机本体结构(低压缸与发电机)

第一章600WM汽轮机低压缸及发电机结构简介

一、汽轮机热力系统的工作原理

1、汽水流程：

1〉再热后的蒸汽从机组两侧的两个中压再热主汽调节联合阀及四根中压导汽管从中部进入分流的中压缸，经过正反各9 级反动式压力级后，从中压缸上部四角的4 个排汽口排出，合并成两根连通管，分别进入Ⅰ号、Ⅱ号2个低压缸。低压缸为双分流结构，蒸汽从中部流入，经过正反向各7 级反动式压力级后，从2个排汽口向下排入凝汽器。排入凝汽器的乏汽在凝汽器内凝结成凝结水,由凝结水泵升压后经化学精处理装置、汽封冷却器、四台低压加热器，最后进入除氧器，除氧水由给水泵升压后经三台高压加热器进入锅炉省煤器，构成热力循环。

二、汽轮机本体缸体的常规设计

低压汽缸为三层缸结构，能够节省优质钢材，缩短启动时间。汽机各转子均为无中心孔转子，采用刚性联接，，提高了转子的寿命及启动速度。#1 低压转子的前轴承采用两瓦块可倾瓦轴承，这种轴承不仅有良好的自位性能，而且能承受较大的载荷，运行稳定。低压转子的另外三个轴承为圆筒轴承，能承受更大的负荷。

三、岱海电厂的设备配置及选型

1）我公司的汽轮机组选用上海汽轮机厂生产的

N600-16.7/538/538 型600MW 机组。最大连续出力可达

648.624MW。这是上海汽轮机厂在引进美国西屋电气公司技术的基础上，对通流部分作了设计改进后的新型机组，它采用积木块式的设计。形式为亚临界参数、一次中间再热、单轴、四缸、四排汽凝汽式汽轮机。具有较好的热负荷和变负荷适应性，采用数字式电液

调节（DEH）系统。机组能在冷态、温态、热态和极热态等不同工况下启动。

汽轮机有两个双流的低压缸；通流级数为28级。低压汽缸为三层缸结构，能够节省优质钢材，缩短启动时间。汽机各转子均为无中心孔转子，采用刚性联接，提高了转子的寿命及启动速度。低压缸设有四个径向支持轴承。#1 低压缸的前轴承采用两瓦块可倾瓦轴承，这种轴承不仅有良好的自位性能，而且能承受较大的载荷，运行稳定。低压转子的另外三个轴承为圆筒轴承，能承受更大的负荷。

汽轮机低压缸有4级抽汽，分别用于向4 台低压加热器提供加热汽源。N600-16.7/538/538汽轮机采用一次中间再热，其优点是提高机组的热效率，在同样的初参数条件下，再热机组一般比非再热机组的热效率提高4%左右，而且由于末级蒸汽温度较非再热机组大大降低，因此，对防止汽轮机组低压末级叶片水蚀特别有利。但是中间再热式机组的热力系统比较复杂。

汽轮机额定基本参数

型号N600-16.7/538/538

铭牌出力603.7MW

结构形式亚临界、一次中间再热、单轴、四缸、四排汽、反动式、冷凝式

主汽压力16.7MPa

主汽温度538℃

再热汽压力 3.194MPa

再热汽温度538℃

背压11.8kPa（a）

冷却水温18℃

给水温度278.2℃

转速3000r/min

旋转方向从汽轮机端向发电机端看为顺时针

汽轮机抽汽级数8级

通流级数58级

高压部分级数I+11级，叶片全部由围带固定

中压部分级数2×9级，叶片全部由围带固定

低压部分级数2×2×7级，其中前5级叶片由围带固定；

次末级叶片为自由叶片；末级叶片由两道

拉筋分组固定，为防水蚀叶片。

低压缸末级叶片长度905 mm

4）发电机设备

1〉发电机采用引进技术的端盖轴承先进设计，轴承与密封支座都装在端盖上。这样可以缩短转轴长度并具有良好的支承刚度，由于轴承中心线距基座端面较近，使端盖在支承重量和承受机内氢压

时变形最小，以保证可靠的气密性。

2〉端盖为厚钢板拼焊而成，焊后就要进行焊缝的气密试验和退火处理，并要进行水压试验。上、下半端盖的合缝面的密封及端盖与基座把合面的密封均采用密封槽填充密封胶的结构。为提高端盖合缝面连接刚度，端盖合缝面采用双排连接螺钉。

3〉发电机的轴承为分块式可倾瓦轴承，其上半部为圆柱瓦，下半部轴瓦则为二块纯铜瓦机体的可倾瓦，其抗油膜扰动能力强，具有良好的运行稳定性。分瓦块下有瓦托，瓦块与瓦托的支撑点在45度中心线上作为轴瓦的摆动支点。轴瓦与其定位销与下半轴承座绝缘，上半轴瓦与端盖之间也加设轴承绝缘顶块。

4〉本型发电机的励端端盖轴承、油密封及外油挡盖均为双重绝缘，并在密封支座与端盖之间增设一个对地绝缘的中间环，这样就加强了励端转轴对基座端盖的绝缘，又便于在运行过程中对转轴和轴承与油密封的绝缘电阻进行检测，有利于防止轴电流损伤转轴、轴承和密封瓦。

四、重点设备

1、低压缸体

1）低压缸全部由板件焊接而成，为减小温度梯度而设计成三层缸，汽缸的上半和下半被垂直地分成三部分。大机组由于蒸汽的容积流量大，排汽真空高，因此，低压缸尺寸很大。目前，缸体的强度已不是什么重要问题，而如何保证缸体的足够刚度和合理的排汽通道则是大机组低压缸的关键问题。为了改善低压缸的热膨胀，600MW 机组低压缸采用三层缸结构，将通流部分设在内缸中，是体积较小的内缸承受温度变化，而外缸及庞大的排汽缸则均处于排汽低温状态，使其膨胀变形较小，这种结构还有利于

设计成径向排汽。以减小排汽损失，缩短轴向尺寸。为了减少汽轮机的余速损失，尽可能将末级动叶排出的蒸汽动能转念为压力能，在末级动叶的出口处设置了一种上下对称的扩压导流环，扩压导流环的型线是按照空气动力学的要求设计的。在空负荷及初负荷情况下，不希望排汽缸过热，为此，在末级出口处的扩压导流环上，设有一组减温水喷头，设计承载转子的转速达到

600rpm以上时自动投入，并在机组负荷15%前连续运行。如果温度超过79.4℃，则必须通过增加负荷或改善真空逐步地降低排汽缸的温度。排汽缸的极限温度为121℃，如果达到这一温度，则应停机并排除故障。每个排汽缸的最上部设有Φ880mm 的大气安全门，它是真空系统的安全保护措施。当凝汽器循环水突然中断时，它能防止缸内蒸汽压力过高，保护排汽缸和凝汽器，大气安全门动作参数为0.118~0.137Mpa。

2）低压外缸提供向凝汽器排汽的通道。在外缸的内部装有两个内缸，它将内缸的反作用力矩传递至基础上，并承受所有安装于外缸上部件的结构重量。此外，低压外缸还必须承受真空负荷，因此需要具有足够的强度和刚度，使其不产生过大的变形，以避免影响动、静部分间的间隙。#1 和#2 低压外缸结构基本相同，均为是碳钢板的大型焊接件。它们是汽轮机本体中尺寸最大的部件。

3）为了减轻其重量，但又必须保证具有足够的真空条件下的刚度，上半采用了大、小弧构成的薄壁拱顶，端壁焊有撑管，下半为端壁与侧壁构成的长方形框式结构，在接近中分面处依赖与沿周边连续架座得以加强，在排汽接口处，沿纵向与横向焊上加强肋与撑管来增强刚性。由于低压外缸的温度低，运行中的差胀引起的中心变化很小，因此，可采用非中分面的支撑方式，轴承座与外缸制成一体，轴承座与周边架座一起支撑于基础台板上。低压外缸尺寸庞大，受加工和运输条件之限制，增加了两个垂直中分面，将外缸分成上下半各3 块，在制造厂内组装后拆开装运，待至电厂现场后再拼装紧固。两个低压缸由周边裙式座架和浇入基础的6 个预埋固定板定位。板的位置为：#1 和#2 低压缸每端各有一个固定板布置在纵向中心线上，使汽缸横向定位，但允许沿轴向自由膨胀。#1 低压缸的中部两侧各有一个固定板布置在