汽轮机系统概述

汽轮机系统概述
一、汽轮机相关系统简要概述
(一) 主蒸汽、再热蒸汽系统
主蒸汽系统是指从锅炉过热器联箱出口至汽轮机主汽阀进口的主蒸汽管道、主汽阀和调节阀、疏水管等设备、部件组成的系统，如图1－1。

其作用是将新蒸汽引至汽轮机的缸体内做功。

再热蒸汽系统包括冷段和热段两部分。

再热冷段指从高压缸排汽至锅炉再热器进口联箱入口处的阀门和管道。

再热器热段指锅炉再热器出口至中联门前的蒸汽管道。

主蒸汽系统以及再热蒸汽系统的蒸汽流量取决于压力和调节阀的开度，但是最大流量和最小流量则取决于锅炉的最大蒸发量和维持锅炉稳定燃烧的最低负荷。

系统内一般设置有减温器，当蒸汽温度可能超限时，向其内部喷注减温水，使蒸汽温度符合要求。

(二) 高低压旁路系统
汽轮机旁路系统是现代单元机组热力系统的一个组成部分。

它的功能是，当锅炉和汽轮机的运行情况不相匹配时，即锅炉产生的蒸汽量大于汽轮机所需要的蒸汽量时，多余部分可以不进入汽轮机而经过旁路减温减压后直接引入凝汽器。

此外，有的旁路还承担着将锅炉的主蒸汽经减温减压后直接引入再热器的任务，以保护再热器的安全。

旁路系统的这些功能在机组启动、降负荷或甩负荷时是十分需要的。

高压旁路可使多余蒸汽不进入汽轮机高压缸而直接进入再热器，蒸汽的压力和温度通过减温减压装置使蒸汽参数降至再热器人口处的蒸汽参数。

低压旁路可使再热器出来的蒸汽部分进入或不进入汽轮机的中低压缸而直接进入凝汽器，通过减压减温装置将再热器出口蒸汽参数降至凝汽器的相应参数。

I级大旁路是把过热器出来的多余蒸汽经减压减温后直接排入凝汽器，即把整台汽轮机全部旁路掉。

旁路系统由旁路阀、旁路管道、暖管设施以及相应的控制装置（包括液压控制和DEHC控制系统）和必要的隔音设施组成，如图1－2。

旁路的系统的流量不是越大越好，一般必须和机组的运行情况相适应。

衡量旁路系统的指标主要是响应时间，响应时间越短越好。

一般要求在1～2s内完成旁路开通动作，在2～3s内完成关闭动作。

(三) 轴封蒸汽系统
轴封蒸汽系统的主要功能是向汽轮机、给水泵小汽轮机的轴封和主汽阀、调节阀的阀杆汽封
供送密封蒸汽，同时将各汽封的漏气合理导向和抽出。

在汽轮机的高压段，轴封系统的正常功能是防止蒸汽向外泄漏，以确保汽轮机运行时有较高的效率；在汽轮机的低压段，则是防止外界的空气进入汽轮机内部，保证汽轮机有尽可能高的真空（也即近可能低的
背参数），也是保证汽轮机的高效率。

轴封系统主要由密封装置、轴封蒸汽目管、轴封加热器等设备以及相应的阀门、管路系统构成。

为了控制轴封系统蒸汽的温度和压力，系统内除管道、阀门之外，还设有压力调节装置和温度调节装置，如图1－3。

(四) 辅助蒸汽系统
辅助蒸汽系统的主要功能由两个方面。

当本机组处于启动阶段而需要蒸汽时，它可以将正在运行的相邻机组（首台机组）的蒸汽引送到本机组的蒸汽用户，如除氧器水箱预热、暖风器以及燃油加热、厂用热交换器、汽轮机轴封、真空系统抽气器、燃油加热以及物化、水处理室等；当本机组正在运行时，也可以将本机组的蒸汽送到相邻的正在启动的机组的蒸汽用户，或将本机组再热冷段的蒸汽引送到本机组各个需要辅助蒸汽的用户。

辅助蒸汽系统主要由辅助蒸汽母管、相邻机组辅助蒸汽母管至本机组辅助蒸汽母管供汽管、本机组再热冷段至辅助蒸汽母管主供汽管、本机组再热冷段至辅助蒸汽母管小旁路、轴封蒸汽母管，以及一系列相应的安全阀、减温减压装置组成，如图1－4。

(五) 回热抽汽系统
回热抽汽系统用来加热进入锅炉的给水（主凝结水）。

目前我国600MW等级的汽轮机组，采用8段回热抽汽。

3段用于高压加热器的抽汽，1段用于除氧器的抽汽，4段用于低压加热器的抽汽。

通常，用于高压加热器和除氧器的抽汽，由高、中压缸（或它们的排汽管）处引出，而用于低压加热器的抽汽由低压缸引出。

理论上，回热抽汽的级数越多越好，但是考虑经济因素，不可能设置太多。

回热抽汽系统主要设备包括高压加热器、除氧器、低压加热器和轴封冷却器等。

至今为止，汽轮机回热系统大多数采用表面式回热加热器。

表面式回热加热器从结构上可分为两种，联箱－盘香管式和管板－U型管（或直管）式。

目前采用最多的是管板－U形管形式的回热加热器。

布置方式主要由立式布置和卧式布置，如图1－5。

(六) 真空抽汽系统
真空系统的主要作用就是用来建立和维持汽轮机组的低背压和凝汽器的真空。

低压部分的轴封和低压加热器也依靠真空抽汽系统的正常工作才能建立相应的负压或者真空。

真空抽汽系统主要包括汽轮机的密封装置、真空泵以及相应的阀门、管路等设备和部件。

对于600MW汽轮机组，目前真空抽汽系统采用的抽气设备多数是水环式真空泵和射气式抽气器相结合，如图1－6。

(七) 凝结水系统
凝结水系统的主要功能是将凝汽器热井中的凝结水由凝结水泵送出，经除盐装置、轴封冷凝器、低压加热器输送至除氧器，其间还
对凝结水进行加热、除氧、化学处理和除杂质。

此外，凝结水系统还向各有关用户提供水源，如有关设备的密封水、减温器的减温水、各有关设备的补给水以及汽轮机低压缸喷水等。

凝结水系统的最初注水以及运行时的补水来自汽轮机的凝结水储存箱。

凝结水系统设备主要包括凝汽器、凝结水泵、凝结水储存箱、凝结水输送泵、凝结水收集箱、凝结水精除盐装置、轴封冷凝器、低压加热器、除氧器以及水箱及连接上述各设备所需要的管道、阀门等，如图1－7。

(八) 给水系统
给水系统的主要功能是将除氧器水箱中的凝结水通过给水泵提高压力，经过高压加热器进一步加热之后，输送到锅炉的省煤器入口，作为锅炉的给水。

此外，给水系统还向锅炉再热器的减温器、过热器的一、二级减温器以及汽轮机高压旁路装置的减温器提供减温水，用以调节上述设备出口蒸汽的温度。

给水系统的最初注水来自凝结水系统，如图1－8。

我国目前已采用的600MW汽轮机组给水系统主要设备包括两台50％的汽动给水泵及其前置泵，驱动小汽轮机及驱动电机，电动给水泵、液力联轴器及其驱动电机，电动给水泵的前置泵及其驱动电机，8号、7号、6号高压加热器等设备以及管道、阀门等配套部件。

600MW汽轮机组的给水泵组，目前基本配置是：两台50％的纯电调汽动给水泵和一台25％－40％的液力调速的备用电动给水泵。

一般汽动给水泵的小汽轮机的调速范围为2700～6000r/min,允许负荷变化率为10％/min；要求电动给水泵从零转速的备用状态启动至给水泵出口的流量和压力达到额定参数的时间为12～15s。

(九) 循环水系统
循环水系统的主要功能是向汽轮机的凝汽器提供冷却水，以带走凝汽器内的热量，将汽轮机的排汽（通过热交换）冷却并凝结成凝结水。

此外，系统还为除灰系统还开式冷却水系统提供水源。

由于电厂地理条件不同，循环水系统所采用的循环水将有所不同，可能是江河、湖泊的淡水，也可能是海水（如海边的电厂）。

系统的设置分为开式和闭式两种。

开式循环水系统将循环水从水源输送到用水装置之后，即将循环水排出，不在利用，这种方式用于水源充足的环境；闭式循环水系统将循环水从水源输送到用水装置之后，排水经冷却装置（凉水塔）冷却后再次循环使用，运行过程中只补充小部分损失掉的循环水。

循环水系统的设备主要包括取水头、进水盾沟、进水工作井、循环水泵房设备、循环水进水管道、凝汽器、循环水排水管（箱涵）、虹吸井、排水工作井、排水盾沟＆排水头等部分。

其中用于海边电厂的循环水系统设
计的问题＆设备以及辅助设备较多，如图1－9。

(十) 汽轮机油系统
润滑油系统的主要作用是可靠的向汽轮发电机组的各个轴承、盘车装置提供合适的润滑、冷却油。

一般包括主机和小机润滑油系统、主机顶轴油系统。

各个动力厂的整体布置不同，所以润滑油系统的设置也有所不同。

但是从必不可少的要求来看，润滑油系统主要由润滑油箱（及其回油滤网、排烟风机、加热装置、测温元件、油位计）、主油泵、交流电动（备用）油泵、直流电动（事故）油泵、冷油器、油温调节装置（或油温调节阀）、轴承进油调节阀、滤油装置、油温/油压检测装置以及管道、阀门等部件组成，典型润滑油系统图如1－10。

国产600MW机组的润滑油系统，其离心式主油泵由汽轮机主轴驱动。

在额定工况下，主油泵向三方面供油，一路经射油器作为动力油，将主油箱的油抽出，并经过冷油器之后送往机组的各个润滑点、低压密封备用油管路和主油泵进口；一路送往机械式超速装置；一路送往电机的高压密封油系统。

汽轮机组一般设置有顶轴油系统，主要是避免汽轮机组盘车时发生干摩擦，防止轴颈与轴瓦相互损伤。

但是也有的机组不设置顶轴油系统，如浙江北仑港电厂#1机组。

另外，为了保证汽轮机润滑油的正常工作，系统一般设置有润滑油净化系统。

润滑油系统的主要作用是确保润滑油的理化性能和清洁度。

(十一) 汽轮机调节以及保安系统
汽轮机调节和保安系统的作用主要是保证机组能够按照电网的实际需求进行工作，而在发生意外的情况下，又能保证机组以及系统的安全。

目前，600MW汽轮机组通常采用数字电液调节控制系统（DEHC）。

国内600MW以及1000MW汽轮机组的控制系统生产商主要有ABB公司、西门子公司，还有国内的新华控制有限公司等。

汽轮机调节和保安系统的主要设备（汽轮机专业所属设备）有危机遮断控制块、隔膜阀、电液转换器、蓄能器、油泵、冷油器以及相应的阀门和管路，如图1－11。

调节系统最重要的安全技术参数是危机遮断器的动作转速、主汽门以及调节汽门的严密性和汽门完成关闭的时间。

(十二) 发电机冷却系统和密封油系统
发电机定子绕组、铁芯、转子绕组的冷却方式，可采用水、氢、氢的冷却方式，也可以采用水、水、氢的冷却方式，近年来还有采用空气冷却的方式。

无论采用何种冷却方式，最终目的都是把铁芯和绕组产生的热量、转子与气体摩擦产生的热量、励磁损耗和轴承摩擦损耗带走。

采用水、水、氢冷却和水、氢、氢冷却必须有制氢站、定冷水站、氢干燥装置等，以及相应的
阀门和管路。

发电机密封油系统的主要功能是向发电机密封瓦提供压力稍微高于氢压的密封油，以防止发电机内的氢气从发电机轴伸出处向外泄漏。

密封油进入密封瓦后，经密封瓦与发电机轴之间的密封间隙，沿轴向从密封瓦流出，即分为氢气侧回油和空气侧回油，并在该密封瓦间隙处形成密封油流，即起到密封作用，同时又润滑和冷却密封瓦。

密封油系统的主要设备由主密封油泵、交流事故密封油泵、直流事故密封油泵、真空油箱、氢侧回油油箱、备用氢侧回油油箱、压力调节阀、差压调节阀以及有关的管路、阀门、滤网等。

系统还设置有真空泵、氢油分离箱、排气风机等设备，典型密封油系统如图1－12。

(十三) 压缩空气系统
压缩空气系统的主要功能是向电厂各个工作系统以及有关设备提供符合不同品质要求的压缩空气。

它主要有三个部分组成：空压机、厂用气系统、仪表用气系统，典型压缩空气系统如1－13。