阚山电厂600MW 超超临界汽轮机介绍

刘毅张向阳

江苏阚山发电有限公司，徐州221011

Introduction on 600MW ultra-supercritical unit of Kanshan power plant

Liu Yi, Zhang Xiangyang

Jiangsu Kanshan Power Co. Ltd., Xu Zou

摘要：详细介绍了600MW 超超临界汽轮机的主要结构、应用情况，以及采取的预防固体颗粒腐

蚀和蒸汽激振力的措施。

关键词：超超临界汽轮机结构

Abstract: The main structure and application of 600MW ultra-supercritical turbine is illustrated in detail, as well as the measures taken to prevent solid particle erosion and steam-excited vibration. Key words: ultra-supercritical, steamturbine, structure

1 概述

阚山电厂汽轮机为中国首批国产60 万千瓦超超临界汽轮机组，是由哈尔滨汽轮机厂有

限责任公司与日本三菱联合设计制造。见图1

图1 汽轮机外形图

该汽轮机为单轴、二缸二排汽、一次中间再热、凝汽式汽轮机。高中压汽轮机采用合缸结构，

低压汽轮机采用一个双流的48 英寸末级叶片的低压缸。这种结构降低了汽轮机总长度，紧缩了电厂

的布局，我公司2 台机组汽机房总长度仅为151.5 米。机组的通流及排汽部分采用三维优化设计，

具有高的运行效率。汽轮机总内效率为90.5%。

机组设计有两个主汽调节联合阀，分别布置在机组的两侧。阀门通过挠性导气管与高中压缸连

接，这种结构使高温部件与高中压缸隔离，大大的降低了汽缸内的温度梯度，可有效防止启动过程

中缸体产生裂纹。主汽阀、调节阀为联合阀结构，每个阀门由一个水平布置的主汽阀和两个垂直布

置的调节阀组成。这种布置减小了所需的整体空间，将所有的运行部件布置在汽轮机运行层以上，便于维修。

进入喷嘴室的蒸汽流过冲动式调节级，做功后温度明显下降，然后流过反动式高压压力级，做

功后通过外缸下半上的排汽口排入再热器。

再热后的蒸汽通过布置在汽缸前端两侧的两个再热主汽阀和四个中压调节阀返回中压部分，中

压调节阀通过挠性导汽管与中压缸连接，因此降低了各部分的热应力。

蒸汽流过反动式中压压力级，做功后通过高中压外缸上半的出口离开中压缸。出口通过连通管

与低压缸连接。

高压缸与中压缸的推力是单独平衡的，因此中压调节阀或再热主汽阀的动作对推力轴承负荷的

影响很小。

低压缸采用双分流结构，蒸汽进入低压缸中部，同过反动式低压压力级做功后流向排汽端，向

下进入凝汽器。低压缸的高效叶片设计、扩散式通流设计及可最大限度回收热量的排汽涡壳设计可

明显提高缸效率，降低热耗。

该汽轮机主要规范如下：

1 额定功率（在发电机端）：MW 600

2 汽轮机型式：超超临界、一次中间再热、单轴、二缸二排汽、凝汽式。

3 参数

主汽门前额定压力：MPa（a）25

主汽门前额定温度：℃600

再热主汽阀前额定温度：℃600

4 回热加热级数：8

5 设计背压：kPa（a）5.1

6 给水温度（TRL 工况）：℃289

7 工作转速r/min 3000

8 旋转方向（从汽机向发电机看）顺时针

9 机组THA 工况的保证热耗率为：7424 kJ/kW.h

10 从汽轮机向发电机看，润滑油管路为右侧布置，汽封管路为左侧布置。

11 给水泵为每台机组配置2 台50％容量的汽动给水泵和一台30%容量的启动及备用电动给水

泵。

2 使用业绩

该种参数的机组已经在日本广野#5 机投运，运行效果良好。

3 汽轮机主要结构

3.1 叶片

汽轮机通流包括一个反向布置的带有部分进汽的冲动式调节级，10 级反向布置的反动式高压压

力级，7 级正向布置的反动式中压压力级，2×5 双分流的低压压力级。

冲动式调节级在宽阔的负荷变化范围内有较高的运行效率，机组有较好的负荷适应性。调节级

动叶采用三只为一组的三胞胎叶片，强度好，在高温、高压下运行可靠。中间级采用高效率的全三

维设计的反动式叶片，通过控制设计参数（反动度，流量和流动角度）来使损失最小化。反动式叶

片通道，蒸汽流动速度相对较慢，摩擦损失较低，具有较好的空气动力效率。见图2。图4 冷却蒸汽示意图

高中压转子和低压转子之间通过整体的联轴器法兰刚性联接。转子通过前轴承箱中的推力轴承

定位。

3.3 汽缸

汽缸的结构类型和支撑方式，保证在热态膨胀自如，且变形对称，从而使扭曲变形降到最小。

最优的排汽涡壳设计，压力损失最小。

高中压外缸是由合金钢铸件制成，在水平中分面分为两半形成上下两半。

内缸同样是合金钢铸件，在水平中分面分为两半形成上下半。内缸支撑在外缸水平中分面上，

通过定位销在顶部和底部导向，以保持中心线的准确位置，并在同时允许零件根据温度变化自由膨

胀和收缩。

平衡环支撑在内缸水平中分面上，通过定位销在顶部和底部导向，以保持中心线的准确位置。

与内缸支撑在外缸中的方式相同，中压隔板套以相同的方式支撑在外缸中。

低压缸是由与外缸下半一体的并向外伸出的撑角支托。撑角坐在台板上，台板浇筑在基础中，

低压缸的位置靠键来定位。两端有两个预埋在基础里的轴向定位键位于轴向中心线上，牢牢地固定

住汽缸的横向位置，但允许做轴向自由膨胀。因此两横向定位键中心线与两轴向定位键中心线交点

为低压缸独立绝对死点，低压缸可以以死点为中心在基础台板上自由膨胀。

高中压外缸是由四只猫爪支托的，这四只猫爪与下半汽缸一起整体铸出，位于下半水平法兰的

上部，因而使支承面与水平中分面齐平。在电端“猫爪”搭在位于轴承箱两侧的键上，并可以在其上

自由滑动。轴承箱是落地的。在调端“猫爪”以同样方式搭在前轴承箱下半两侧的支撑键上，并可以

同样方式自由滑动。在前后端，高中压外缸与相邻轴承箱之间都用“H”型定中心梁连接，它们与汽缸

及相邻轴承箱间有螺栓及定位销固定。这些定中心梁保证了汽缸相对于轴承箱正确的垂直向与横向

位置。前轴承箱与台板之间轴向键可在其台板上沿轴向自由滑动，但是它的横向移动却受到轴向键

的限制，轴承侧面的压板限制了轴承座产生任何倾斜或抬高的倾向，这些压板与轴承座凸肩留有适

当的间隙，允许轴向滑动，每个“猫爪”与轴承座之间都用双头螺栓连接，以防止汽缸与轴承座之间

产生脱空。螺母与“猫爪”之间留有适当的间隙，当温度变化时，汽缸猫爪能自由“胀缩”。

中轴承箱同样采用预埋在基础中轴向键与横向键形成绝对死点。中轴承箱可以以死点为中心在