高效660MW超超临界空冷汽轮机结构特点
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防止汽流激振措施
增加高压转子刚度，提高汽轮机高压转子临界转速； 所有轴承采用油膜动特性系数交叉耦合项小、稳定性更好的四瓦可倾瓦轴承；
进行考虑汽流激振影响的轴系稳定性的计算分析，减小高压转子的强迫挠度系数，减小
汽流激振发生的概率； 取消喷嘴进汽，采用全周进汽的方式； 采用防汽流涡动汽封。
18
13
660MW高效超超临界空冷汽轮机
高压进汽蜗壳气动Hale Waihona Puke Baidu算与分析
采用商业软件计算，ICEM划分网格，CFX 求解。进口给定总温和总压，出口给定质 量流量，工质为水蒸汽。
蜗壳内部流域切面示意图 蜗壳总压损失系数仅为0.15%。 分析流动情况，汽流在蜗壳内逐渐膨胀加速，压力逐渐降低，变化均匀，压力等值线几乎 与流线方向垂直。 从压力云图看，由于切向进汽，汽流在离心力作用下，形成了蜗壳外侧压力高，内侧压力 低，但切向非常均匀，压力等值线几乎是同心圆；
中压再热调节联合阀结构图
20
660MW高效超超临界空冷汽轮机
中压外缸
中压内缸 高压转子
不变
CB2 不变
中压转子
主汽调节联合阀 再热调节联合阀
新型12%Cr(FB2)
不变 CB2
10
660MW高效超超临界空冷汽轮机
2 高压缸模块主要技术特点
2.1高压缸模块技术特点如下： 通流采用反动式全三维设计技术，进一步提高缸效率； 2×180°切向蜗壳进汽技术，降低进口部分流动损失，可允许提高蒸汽流速，蒸汽动 能转换效率提高； 第一级横置静叶，蒸汽在速度和方向不发生骤变的情况下流入叶片，流动损失明显降 低，气动效率提高1.3%； 第一级冲动式技术，降低转子工作温度； 各级动叶采用T型叶根，漏汽损失小； 内缸采用红套环密封技术； 高压模块适应整体运输要求。 全周进汽方式，无部分进汽损失和阀门节流损失；
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660MW高效超超临界空冷汽轮机
中压再热调节联合阀
中压再热调节联合阀采用主汽阀与调节阀
共用一个阀座的结构形式，结构紧凑，占
据空间小，阀门压力损失低。
This document contains information proprietary to Harbin Turbine Co., LTD. It is submitted in confidence and is to be used solely for the purpose for which it is furnished and returned upon request. This document and such information is not be reproduced, transmitted, disclosed or used otherwise in whole or in part without the written authorization of Harbin Turbine Co., LTD. Harbin Turbine Co., LTD
660MW高效超超临界空冷汽轮机
汽轮机主要技术规范
序号 1 项 目 机组型式 单位 数值 超超临界，一次再热，单轴、 三缸两排汽、空冷凝汽式
2
3 6 7 8 9 10 11
汽轮机型号
主蒸汽额定进汽量 设计背压 配汽方式 额定转速 旋转方向 回热级数（高加＋除氧＋低加） 低压末级叶片长度 通流级数 高压缸 中压缸 低压缸 中压缸排汽压力 汽轮机外形尺寸 mm 级 级 级 MPa r/min t/h KPa
1
高效660MW超超临界汽轮机简介 1 高效660MW汽轮机设计理念及技术特点 2 高压缸模块主要技术特点 3 中压缸模块主要技术特点
4 低压缸模块主要技术特点 5 高压模块整体发货及HTCCS系统介绍
2
660MW高效超超临界空冷汽轮机
1.高效660MW汽轮机设计理念及技术特点
1.1超超临界660MW等级汽轮机机设计理念： 充分利用已有的超超临界汽轮机研制技术。 汽轮机通流采用具有更高效率的反动式设计技术。 利用高效型1000MW汽轮机技术。 1.2汽轮机主要技术特点 1）热力系统采用八级回热，提高机组热效率； 2）高、中、低压缸通流采用多级数反动式技术，高压缸效率≥90% 、中压缸效率≥92%、低压缸效≥90%； 3）最小压力损失的高、中压阀门技术，汽缸和阀门布置紧凑； 4）低压内缸、外缸端汽封、轴承箱全部采用落地结构； 5）应用HTCCS动静间隙测量方法，电厂安装时不需要调整通流间隙，一方面实现运行时汽封间隙与设计值 吻合，保证机组效率；另一方面减少现场的工作量和安装周期。 6）整体运输的高压缸模块； 3
时变工况下运行期间无泄漏。 机组在各种工况运行过程中，内缸和红套环 的强度满足设计要求
中分面应力与常规法兰螺栓密封时的应力相
当，可满足密封性要求 。 内缸材料ZG1Cr10MoVNbN，红套环的材 料为2Cr10MoVNbN 红套后的高压内缸和转子效果图
12
660MW高效超超临界空冷汽轮机
截面1-3压力云图
截面1-3流线图
截面1-3马赫数云图
主阀+调阀计算总压损小于1%。 从压力云图中看出整个流场流动较均匀，阀座喉部两侧流动对称； 从流线图中看出，整个阀腔内没有出现较大的漩涡，喉部流动均匀。 从马赫数云图中看出调阀的出口不均匀度小，调节阀出口的汽流均匀；
17
660MW高效超超临界空冷汽轮机
7
660MW高效超超临界空冷汽轮机
通流形式选择
1. 反动式的动、静叶型线基本相同，冲动式的则不同，导致冲动式动叶栅的气流转折角较 大，以及叶栅反动度的差异，造成冲动式叶型损失比反动式叶栅大。 2. 反动式叶型进汽侧小圆直径大，攻角适应范围广，部分负荷的效率高。 3. 反动式隔板厚度小，可以多布置级数，重热系数大，且反动式级不存在平衡孔漏汽，泄 露损失小，可提高机组效率。 4. 冲动式采用隔板结构，由于承受的压差较大，隔板内径又小，因此隔板的厚度较厚。虽 然级数反动式少，但通流长度却相差不多。 5. 反动级的静叶出汽侧至动叶进汽侧的轴向间隙较冲动级大，可减少对动叶的激振力，同 时可容许转子和静子间有较大的相对膨胀，对提高机组的负荷适应性有利。 6. 反动式机组在设计、加工制造方面，相对冲动式更简单，冲动式隔板需要焊接，反动式 隔板可采用装配方案，无焊接及热处理导致的变形，精度好，效率高。 7. 反动式叶型的叶栅损失比冲动式的小，但隔板汽封直径大，平衡鼓汽封直径大，这两处 的泄露损失比冲动式大。 8. 大机组功率大，流量大，汽封漏汽损失占的比重小，所以大机组宜采用反动式设计。
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660MW高效超超临界空冷汽轮机
2.2 高压缸模块主要部件结构特点
（1）高压内缸密封技术 高压内缸采用规则的圆筒形结构，取消水平
结合面的法兰。
结构更紧凑，热应力小，适应性好，启动及 变负荷时间短。 红套环过盈产生的收缩力密封，整圈受力、
应力集中小、寿命长。内缸在长期稳态及瞬
660MW高效超超临界空冷汽轮机
3 汽轮机中压模块主要技术特点
第一级采用冲动式设计，降低转
子表面温度，提高转子安全性。 其余各级采用多级反动式设计技 术，进一步提高中压缸效率。
采用中压转子冷却系统，降低转
子表面温度，提高转子安全余度
分缸压力低于0.6MPa。 中压内缸/中压阀体材料CB2。 转子材料采用FB2。
第一级轴向布置静叶实体图
15
660MW高效超超临界空冷汽轮机
2.2 高压缸模块主要部件结构特点
（4）高压主汽调节联合阀
每个联合阀包括一个主汽阀和 一个调节阀。 阀门通过调节阀的扩压延长段 与内缸相连。 阀体通过法兰连接在外缸上， 阀门与汽缸之间没有蒸汽管道 高压调节阀执行机构 高压调节阀执行机构 高压调节阀 高压主汽阀
660MW超超临界空冷 汽轮机技术介绍
工程技术部 2015年04月
This document contains information proprietary to Harbin Turbine Co., LTD. It is submitted in confidence and is to be used solely for the purpose for which it is furnished and returned upon request. This document and such information is not be reproduced, transmitted, disclosed or used otherwise in whole or in part without the written authorization of Harbin Turbine Co., LTD. Harbin Turbine Co., LTD
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660MW高效超超临界空冷汽轮机
装配式隔板
参照动叶片的设计理念和装配方式 装配式导叶的围带与围带、叶根与叶根
之间有接触紧力，能够保持相互连接的稳
定性 拆装的便利性，装配式隔板有损坏时可 焊接隔板实体图 焊接隔板纵剖图 以更换指定的叶片，安装拆卸方便
装配式隔板不进行焊接，因此不存在由
于焊接和焊接后进行热处理带来的叶片变 形，从而更好保证叶片通流的精度，提高 机组效率
压力分布图
XY平面压力分布
YZ平面速度矢量图
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660MW高效超超临界空冷汽轮机
2.2 高压缸模块主要部件结构特点
（3）第一级横置静叶
高压缸第一级静叶片采用轴向布置 形式，以配合切向蜗壳全周进汽形 式； 第一级采用了冲动式叶片级，第一 级静叶后温度降低20℃，从而降低 第一级叶轮和转子表面的温度，为 高压转子提供有利的工作条件。 提高第一级的级效率。
装配式隔板实体图
装配式隔板纵剖图
9
660MW高效超超临界空冷汽轮机
高温材料选择 超超临界660MW材料 参数 高压外缸 高压内缸 25MPa/600/600℃ 提高参数机型 28.0MPa/600/620℃ 27MPa/600/610℃ 不变 不变
ZG15Cr2Mo1
ZG1Cr10MoVNbN ZG15Cr2Mo1 / 13Cr10.5Mo1.5NiVNbN 13Cr10.5Mo1.5NiVNbN ZG1Cr10MoWVNbN ZG1Cr10MoWVNbN
N660-28/600/620
1840 10.5 节流调节 3000 顺时针（从汽机向发电机看） 3+1+4 940 59 17 2×16 2×5 0.60 27.5m×12m×8m
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13 14
4
660MW高效超超临界空冷汽轮机
汽轮发电机组外形布置
单流程高压缸 双分流中、低压缸 高压阀对称布置高压缸两侧，与汽缸刚性连接，弹性支架支撑； 再热阀对称布置在中压缸两侧，与中压缸刚性焊接，弹簧支撑；
汽轮发电机组外形布置图
5
660MW高效超超临界空冷汽轮机
汽轮机滑销系统
6
660MW高效超超临界空冷汽轮机
通流形式选择
根据经典理论：按反动度的大小， 汽轮机的级分为纯冲动级（反动度 0）和纯反动级（反动度0.5），相 应的机组成为冲动式汽轮机和反动 式汽轮机。 冲动级蒸汽主要在喷嘴栅（静叶） 中膨胀，在动叶栅中只有少量膨胀， 反动级蒸汽在汽轮机的喷嘴栅和动 叶栅中都有相当程度的膨胀 冲动级 反动级
，结构紧凑、损失小。
主汽阀带有预启阀，减少主汽 门开启的提升力。 主汽阀为阀门限位，具有自密 封功能。 调节阀为平衡阀，阀门限位， 阀门全开时形成自密封 高压主汽阀 高压调节阀
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660MW高效超超临界空冷汽轮机
高压主调阀气动分析
计算采用商业软件进行，ICEM 划分网格，CFX求解。进口给定总 温和总压，出口给定质量流量，工 质为水蒸汽。 高压主调阀后处理各截面位置 阀门组内部三维流线图
2.2高压缸模块主要部件结构特点
（2）切向蜗壳进汽
高压缸进汽采用切向蜗壳，减小第一
级导叶进口参数的切向不均匀性，提 高效率。
蜗壳结构能够减小进口部分的流动损
失。
蒸汽在速度和方向不发生骤变的情况 下流入叶片。 允许提高蒸汽流速，并具有很高的蒸
汽轮机进汽蜗壳实体图
汽动能转换效率
第1级静叶与进汽蜗壳联合计算，总 压损失系数0.6%。 高压进气蜗壳压力云图
增加高压转子刚度，提高汽轮机高压转子临界转速； 所有轴承采用油膜动特性系数交叉耦合项小、稳定性更好的四瓦可倾瓦轴承；
进行考虑汽流激振影响的轴系稳定性的计算分析，减小高压转子的强迫挠度系数，减小
汽流激振发生的概率； 取消喷嘴进汽，采用全周进汽的方式； 采用防汽流涡动汽封。
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660MW高效超超临界空冷汽轮机
高压进汽蜗壳气动Hale Waihona Puke Baidu算与分析
采用商业软件计算，ICEM划分网格，CFX 求解。进口给定总温和总压，出口给定质 量流量，工质为水蒸汽。
蜗壳内部流域切面示意图 蜗壳总压损失系数仅为0.15%。 分析流动情况，汽流在蜗壳内逐渐膨胀加速，压力逐渐降低，变化均匀，压力等值线几乎 与流线方向垂直。 从压力云图看，由于切向进汽，汽流在离心力作用下，形成了蜗壳外侧压力高，内侧压力 低，但切向非常均匀，压力等值线几乎是同心圆；
中压再热调节联合阀结构图
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中压外缸
中压内缸 高压转子
不变
CB2 不变
中压转子
主汽调节联合阀 再热调节联合阀
新型12%Cr(FB2)
不变 CB2
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660MW高效超超临界空冷汽轮机
2 高压缸模块主要技术特点
2.1高压缸模块技术特点如下： 通流采用反动式全三维设计技术，进一步提高缸效率； 2×180°切向蜗壳进汽技术，降低进口部分流动损失，可允许提高蒸汽流速，蒸汽动 能转换效率提高； 第一级横置静叶，蒸汽在速度和方向不发生骤变的情况下流入叶片，流动损失明显降 低，气动效率提高1.3%； 第一级冲动式技术，降低转子工作温度； 各级动叶采用T型叶根，漏汽损失小； 内缸采用红套环密封技术； 高压模块适应整体运输要求。 全周进汽方式，无部分进汽损失和阀门节流损失；
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中压再热调节联合阀
中压再热调节联合阀采用主汽阀与调节阀
共用一个阀座的结构形式，结构紧凑，占
据空间小，阀门压力损失低。
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660MW高效超超临界空冷汽轮机
汽轮机主要技术规范
序号 1 项 目 机组型式 单位 数值 超超临界，一次再热，单轴、 三缸两排汽、空冷凝汽式
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3 6 7 8 9 10 11
汽轮机型号
主蒸汽额定进汽量 设计背压 配汽方式 额定转速 旋转方向 回热级数（高加＋除氧＋低加） 低压末级叶片长度 通流级数 高压缸 中压缸 低压缸 中压缸排汽压力 汽轮机外形尺寸 mm 级 级 级 MPa r/min t/h KPa
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高效660MW超超临界汽轮机简介 1 高效660MW汽轮机设计理念及技术特点 2 高压缸模块主要技术特点 3 中压缸模块主要技术特点
4 低压缸模块主要技术特点 5 高压模块整体发货及HTCCS系统介绍
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660MW高效超超临界空冷汽轮机
1.高效660MW汽轮机设计理念及技术特点
1.1超超临界660MW等级汽轮机机设计理念： 充分利用已有的超超临界汽轮机研制技术。 汽轮机通流采用具有更高效率的反动式设计技术。 利用高效型1000MW汽轮机技术。 1.2汽轮机主要技术特点 1）热力系统采用八级回热，提高机组热效率； 2）高、中、低压缸通流采用多级数反动式技术，高压缸效率≥90% 、中压缸效率≥92%、低压缸效≥90%； 3）最小压力损失的高、中压阀门技术，汽缸和阀门布置紧凑； 4）低压内缸、外缸端汽封、轴承箱全部采用落地结构； 5）应用HTCCS动静间隙测量方法，电厂安装时不需要调整通流间隙，一方面实现运行时汽封间隙与设计值 吻合，保证机组效率；另一方面减少现场的工作量和安装周期。 6）整体运输的高压缸模块； 3
时变工况下运行期间无泄漏。 机组在各种工况运行过程中，内缸和红套环 的强度满足设计要求
中分面应力与常规法兰螺栓密封时的应力相
当，可满足密封性要求 。 内缸材料ZG1Cr10MoVNbN，红套环的材 料为2Cr10MoVNbN 红套后的高压内缸和转子效果图
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660MW高效超超临界空冷汽轮机
截面1-3压力云图
截面1-3流线图
截面1-3马赫数云图
主阀+调阀计算总压损小于1%。 从压力云图中看出整个流场流动较均匀，阀座喉部两侧流动对称； 从流线图中看出，整个阀腔内没有出现较大的漩涡，喉部流动均匀。 从马赫数云图中看出调阀的出口不均匀度小，调节阀出口的汽流均匀；
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660MW高效超超临界空冷汽轮机
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660MW高效超超临界空冷汽轮机
通流形式选择
1. 反动式的动、静叶型线基本相同，冲动式的则不同，导致冲动式动叶栅的气流转折角较 大，以及叶栅反动度的差异，造成冲动式叶型损失比反动式叶栅大。 2. 反动式叶型进汽侧小圆直径大，攻角适应范围广，部分负荷的效率高。 3. 反动式隔板厚度小，可以多布置级数，重热系数大，且反动式级不存在平衡孔漏汽，泄 露损失小，可提高机组效率。 4. 冲动式采用隔板结构，由于承受的压差较大，隔板内径又小，因此隔板的厚度较厚。虽 然级数反动式少，但通流长度却相差不多。 5. 反动级的静叶出汽侧至动叶进汽侧的轴向间隙较冲动级大，可减少对动叶的激振力，同 时可容许转子和静子间有较大的相对膨胀，对提高机组的负荷适应性有利。 6. 反动式机组在设计、加工制造方面，相对冲动式更简单，冲动式隔板需要焊接，反动式 隔板可采用装配方案，无焊接及热处理导致的变形，精度好，效率高。 7. 反动式叶型的叶栅损失比冲动式的小，但隔板汽封直径大，平衡鼓汽封直径大，这两处 的泄露损失比冲动式大。 8. 大机组功率大，流量大，汽封漏汽损失占的比重小，所以大机组宜采用反动式设计。
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660MW高效超超临界空冷汽轮机
2.2 高压缸模块主要部件结构特点
（1）高压内缸密封技术 高压内缸采用规则的圆筒形结构，取消水平
结合面的法兰。
结构更紧凑，热应力小，适应性好，启动及 变负荷时间短。 红套环过盈产生的收缩力密封，整圈受力、
应力集中小、寿命长。内缸在长期稳态及瞬
660MW高效超超临界空冷汽轮机
3 汽轮机中压模块主要技术特点
第一级采用冲动式设计，降低转
子表面温度，提高转子安全性。 其余各级采用多级反动式设计技 术，进一步提高中压缸效率。
采用中压转子冷却系统，降低转
子表面温度，提高转子安全余度
分缸压力低于0.6MPa。 中压内缸/中压阀体材料CB2。 转子材料采用FB2。
第一级轴向布置静叶实体图
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660MW高效超超临界空冷汽轮机
2.2 高压缸模块主要部件结构特点
（4）高压主汽调节联合阀
每个联合阀包括一个主汽阀和 一个调节阀。 阀门通过调节阀的扩压延长段 与内缸相连。 阀体通过法兰连接在外缸上， 阀门与汽缸之间没有蒸汽管道 高压调节阀执行机构 高压调节阀执行机构 高压调节阀 高压主汽阀
660MW超超临界空冷 汽轮机技术介绍
工程技术部 2015年04月
This document contains information proprietary to Harbin Turbine Co., LTD. It is submitted in confidence and is to be used solely for the purpose for which it is furnished and returned upon request. This document and such information is not be reproduced, transmitted, disclosed or used otherwise in whole or in part without the written authorization of Harbin Turbine Co., LTD. Harbin Turbine Co., LTD
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660MW高效超超临界空冷汽轮机
装配式隔板
参照动叶片的设计理念和装配方式 装配式导叶的围带与围带、叶根与叶根
之间有接触紧力，能够保持相互连接的稳
定性 拆装的便利性，装配式隔板有损坏时可 焊接隔板实体图 焊接隔板纵剖图 以更换指定的叶片，安装拆卸方便
装配式隔板不进行焊接，因此不存在由
于焊接和焊接后进行热处理带来的叶片变 形，从而更好保证叶片通流的精度，提高 机组效率
压力分布图
XY平面压力分布
YZ平面速度矢量图
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660MW高效超超临界空冷汽轮机
2.2 高压缸模块主要部件结构特点
（3）第一级横置静叶
高压缸第一级静叶片采用轴向布置 形式，以配合切向蜗壳全周进汽形 式； 第一级采用了冲动式叶片级，第一 级静叶后温度降低20℃，从而降低 第一级叶轮和转子表面的温度，为 高压转子提供有利的工作条件。 提高第一级的级效率。
装配式隔板实体图
装配式隔板纵剖图
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高温材料选择 超超临界660MW材料 参数 高压外缸 高压内缸 25MPa/600/600℃ 提高参数机型 28.0MPa/600/620℃ 27MPa/600/610℃ 不变 不变
ZG15Cr2Mo1
ZG1Cr10MoVNbN ZG15Cr2Mo1 / 13Cr10.5Mo1.5NiVNbN 13Cr10.5Mo1.5NiVNbN ZG1Cr10MoWVNbN ZG1Cr10MoWVNbN
N660-28/600/620
1840 10.5 节流调节 3000 顺时针（从汽机向发电机看） 3+1+4 940 59 17 2×16 2×5 0.60 27.5m×12m×8m
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660MW高效超超临界空冷汽轮机
汽轮发电机组外形布置
单流程高压缸 双分流中、低压缸 高压阀对称布置高压缸两侧，与汽缸刚性连接，弹性支架支撑； 再热阀对称布置在中压缸两侧，与中压缸刚性焊接，弹簧支撑；
汽轮发电机组外形布置图
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660MW高效超超临界空冷汽轮机
汽轮机滑销系统
6
660MW高效超超临界空冷汽轮机
通流形式选择
根据经典理论：按反动度的大小， 汽轮机的级分为纯冲动级（反动度 0）和纯反动级（反动度0.5），相 应的机组成为冲动式汽轮机和反动 式汽轮机。 冲动级蒸汽主要在喷嘴栅（静叶） 中膨胀，在动叶栅中只有少量膨胀， 反动级蒸汽在汽轮机的喷嘴栅和动 叶栅中都有相当程度的膨胀 冲动级 反动级
，结构紧凑、损失小。
主汽阀带有预启阀，减少主汽 门开启的提升力。 主汽阀为阀门限位，具有自密 封功能。 调节阀为平衡阀，阀门限位， 阀门全开时形成自密封 高压主汽阀 高压调节阀
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高压主调阀气动分析
计算采用商业软件进行，ICEM 划分网格，CFX求解。进口给定总 温和总压，出口给定质量流量，工 质为水蒸汽。 高压主调阀后处理各截面位置 阀门组内部三维流线图
2.2高压缸模块主要部件结构特点
（2）切向蜗壳进汽
高压缸进汽采用切向蜗壳，减小第一
级导叶进口参数的切向不均匀性，提 高效率。
蜗壳结构能够减小进口部分的流动损
失。
蒸汽在速度和方向不发生骤变的情况 下流入叶片。 允许提高蒸汽流速，并具有很高的蒸
汽轮机进汽蜗壳实体图
汽动能转换效率
第1级静叶与进汽蜗壳联合计算，总 压损失系数0.6%。 高压进气蜗壳压力云图