本文關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)原理，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

1、高壓缸部分 一 熱力系統(tǒng)的熱力計(jì)算

主蒸汽壓力Po=16.7MPa，高壓缸的進(jìn)汽損失?P?4.2%P0，故高壓缸進(jìn)口壓力P01?P0??P?(1?4.2%)P0?16MPa。

由P01?16MPa，t0=537℃，查h-s圖，hi0=3395.78KJ/kg。因?yàn)楦�、中壓缸分缸壓力一般為入口壓力�?8%~26%，所以選取排汽壓力為

PEH?P01?22.630%?3.62MPa。

由PEH?3.62MPa等熵，查h-s圖知 hHS?2981.1KJ/Kg故H01 = h0 - hHS =3395.78 – 2981 = 415KJ/kg。

初步估計(jì)高壓缸效率為y?iH?88%，則實(shí)際焓降為： Hi??oiH?H01?88%?415?365.2KJ/Kg

hH?h0?Hi?3394?365.2?3029.8KJ/Kg

由以上數(shù)據(jù)，可畫出高壓缸近似膨脹過程曲線如圖1-1。

2、中、低壓缸部分

如第一部分所述，高壓缸排出蒸汽通過再熱器后壓力降為3.26MPa，溫度升高為537℃。 選取再熱損失△P＝9.58%，所以Pzr=(1-△P) PzH =90.42%×3.62=3.272MPa�？紤]中壓缸進(jìn)汽損失，有PI＝(1-1.74%)Pzr=(1-1.74%)×3.282MPa。由tzr=537℃，查h-s圖可知， hzr=3537.7KJ/kg，中壓缸效率可初步估計(jì)為?oim=90%，將中壓缸 分缸壓力選為入口壓力的25.5%，中壓缸的排汽壓力為

PzI=25.5%×PI=25.5%×3.224=0.81MPa。

由PzI=0.81MPa等熵，查h-s圖，知hzs=3106.7KJ/kg， H02=hzs=3537.7-3106.7=431KJ/kg

實(shí)際焓降Hi=?oim×H02=90%×431=387.9KJ/kg，所以蒸汽通過中、低壓缸間的管道時，壓力將會降低，取低壓缸進(jìn)汽損失△P=2% PzI，則低壓缸進(jìn)汽壓力：

PL=(1-△P) PzI=(1-2%)×0.81=0.80MPa

由排汽壓力Pk=5.4KPa，等熵查h-s圖可知，hks=2273.8KJ/kg，所以： H03=h2-hks=hzr-hi-hks=3537.7-387.9-2273.8=875.3KJ/Kg。 初步估計(jì)低壓缸效率=87%，則低壓缸實(shí)際焓降： ’

Hi''=?oiL?H02=87%×875.3=761.51KJ/kg。

由以上所求出的各點(diǎn)參數(shù)值，便可畫出中低壓缸近似膨脹過程曲線。 綜上可估計(jì)汽輪機(jī)的膨脹過程曲線。見附圖1

hiK?hz?Hi''=3537.7-387.9-761.51=2388.3KJ/kg 3、確定各級軸汽點(diǎn)參數(shù)

（1）由汽輪機(jī)背壓PK=5.4KPa，查飽和水蒸汽與飽和水表，在此壓力下，飽和水蒸汽溫

?度t?K=34.2℃，設(shè)過汽度為1℃，則冷凝器出口溫度tK=tK=34.2℃。

在冷凝汽力，排汽在恒壓下將汽化潛熱傳遞給冷卻水，不考慮蒸汽在冷凝器冷卻管間的冷阻影響則可得凝結(jié)水的參數(shù)。壓力為5.4KPa，溫度為36℃，對應(yīng)焓值HtK=143.5KJ/kg，給水溫度為272.5℃，按飽和水考慮，查飽和水與飽和水熱汽表可得：

tfw=1197.2 KJ/kg 則理論給水焓升R=tfw-tK=1197.2-143.5=1053.7 KJ/kg

（2）各加熱器給水焓升分配

選擇給水溫度和加熱級數(shù)后，合理確定熱力系統(tǒng)及其給水焓升分配原則，對經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行的可靠性有較大的影響。

通常對于非有再熱機(jī)組，給水回?zé)嵯到y(tǒng)多采用等焓升分配原則。但對于中間再熱式汽輪機(jī)，應(yīng)考慮再熱后蒸汽從焓值提高對給水回?zé)岬挠绊懀挂粋�加熱器的抽汽來自再熱的冷端，并使該級給水焓升增大，約為再熱后一級的1.5～1.8倍，從降低再熱后回?zé)岢槠麎毫�，增加抽汽作功量，再熱后各級給水加熱一般也采用等焓升分配原則。在實(shí)際回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)中，還應(yīng)考慮除氧器的定壓運(yùn)行情況及加熱器生產(chǎn)情況，熱力系統(tǒng)的布置方式等因素。

對于本N300一次中間再熱式汽輪機(jī)組，參考同類機(jī)組，考慮了生產(chǎn)實(shí)際中所遇到的各種因素的限制，將加熱器參數(shù)匯總見下表（表1-2）

表1-2 回?zé)峒訜崞鲄?shù)匯總表

4、熱平衡計(jì)算

（1）估計(jì)總進(jìn)汽量D0

D0?3600?Nel?m??D0 （1-1） H0??oi??m??el.g

其中 Nel――額定電功率

?m――機(jī)構(gòu)效率

?0i――汽輪機(jī)組相對內(nèi)效率 ?el,g――發(fā)電機(jī)效率

m――抽汽量增加系數(shù)

H0――汽輪機(jī)整機(jī)理想焓降

△D0――漏汽量和汽水損失

對于本N300型機(jī)組，各參數(shù)取值如下：

Nel=300000kw,?m=0.995，ηm=0.885，η［5］

el.g=0.987；對于中小功率機(jī)組△D＝（0.03-0.05）

D0，取△D＝0.03D0；又對于再熱機(jī)組，M＝1.1~1.25，所以可選M＝1.248；從而H0＝H01＋H02＋H03＝1722.4KJ/kg，則D0?921.2 T/h。

5、對各級加熱器進(jìn)行熱平衡計(jì)算，確定各級抽汽量

熱平衡計(jì)算的目的是：確定熱力系統(tǒng)各部分蒸汽和水的參數(shù)和流量，機(jī)組的功率、汽耗和熱耗。計(jì)算主要是根據(jù)各加熱器的流量平衡方程式和熱量平衡方程式，以及通流部分的能量方程式進(jìn)行的。計(jì)算過程中以汽輪機(jī)進(jìn)汽量求解功率，然后校核功率，按所得的功率修正進(jìn)汽量，反復(fù)進(jìn)行多次熱平衡計(jì)算，逐步逼近給定功率。

汽輪機(jī)段流量及功率具體計(jì)算如下表1-3所示：

表1-3 汽輪機(jī)段流量和功率校核計(jì)算表

續(xù)表1-3汽輪機(jī)段流量和功率校核計(jì)算表

6、功率校核

汽輪機(jī)總內(nèi)功率Ni＝0.2778∑Djhij=305.676MW 機(jī)械損失△Nm＝1500kw

汽輪機(jī)軸端功率Ne＝Ni－△Nm＝304.176MW 機(jī)組電功率Nel＝Ne×ηg＝300.222MW 驗(yàn)算誤差： ??

Ne1?N額300.222－?100%?0.07%?3%

N額300000

故功率校核合格。

機(jī)組電功率Nel基本符合已定的計(jì)算功率，原先估計(jì)的進(jìn)汽量正確。不用再修正進(jìn)汽量。

7、主要經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)計(jì)算

(1)汽耗率

d?D0/Ne1?(2)給水泵耗功

NP?(D0??h)/(3600??P) （1-2）

921?1000

?3.07KJ/(kw?h)

300222

?h為1kg給水焓升，?h=16.6KJ/kg

?P為給水泵效率，?P=0.95

故NP?

921?16.6?1000

?4517.9kw

3600?0.94

(3)發(fā)電機(jī)凈功率：

Ne1?Ne1?NP?300222?4517.9?295704.1kw (4)熱耗率：

q＝d[(t0-tfw’)+（De/D0）*(hr-hk)]=8032.1 kJ/(kW.h) (6)裝置效率：

?e1?3600/q?(3600/8032.1)?100%?44.82%

8、整機(jī)熱力過程線

圖1-1 整機(jī)熱力過程線

二 通流部分設(shè)計(jì)

2.1 透平的直徑及級數(shù)確定（調(diào)節(jié)級除外）

2.1.1 選定汽缸和排汽口數(shù)

本N300型汽輪機(jī)組為單軸雙缸雙排汽，冷凝式再熱汽輪機(jī)，其中高中壓合缸。

2.1.2 確定第一壓力級平均直徑和末級直徑

1、第一級平均直徑 d1?60G1V1sX1 （2-1） 2M1?n1l1?sin?1

對第一級靜葉，參考同類機(jī)組，取參數(shù)如下： 噴嘴流量：G1?

速比：X1=0.61

轉(zhuǎn)速：n=3000r/min

部分進(jìn)汽率：??1

出口截面高度：l1?0.064m

流量系數(shù)：?1=0.960

出口角正弦值：Sin?1?0.25 (D0??D0)?100095%?921??251.25kg/s 36003.6

V1s?0.028m3/kg 故d1?60?251.25?0.61?0.028?0.845m 20.960?3.14?3000?1?0.064?0.25

2、高壓缸末級平均直徑

高壓缸末級平均直徑 dE?GzzVz

?2?c2H0Tsin?2

［9］ （2-2） 對高壓缸末級動葉，參考同類機(jī)組

氣體流量： GE?，知： D0??D0?D1?232kg/s 3.6

?z取10.0，?c2取0.004（余速動能損失系數(shù)）［6］

在高壓缸出口出口角接近90°，取sin?2?1；H0T=H0-H調(diào)＝415－72＝343KJ/kg為高壓缸

的等熵焓降VE為末級出口氣體比容，VE＝0.078m/kg（調(diào)節(jié)級焓降H調(diào)＝98KJ/kg,其效率在額定工況下90％），故。參考同類機(jī)組：取d1=845mm， dZ=1065mm。 3dE?232?10.0?0.078

3.14?2?0.004?343?1000?1?1.065m

2.1.3 確定高壓缸壓力級的平均直徑，速比和焓降的變化規(guī)律

1、確定壓力級平均直徑的變化

根據(jù)《汽輪機(jī)原理》所描述的蒸汽通道形狀，確定壓力級平均直徑的變化規(guī)律，通常采用作圖法。在縱坐標(biāo)上任取長度為a的線段BD（一般a=25cm），用以表示第一壓力級至末級動葉中心之軸向距離。在BD兩端分別按比例畫出第一壓力級與末級的平均直徑值。根據(jù)選擇的通道形狀，用光滑曲線將A、C兩點(diǎn)連接起來。AC曲線即為壓力級各級直徑的變化規(guī)律。

2、壓力級的平均直徑dm（平均）

將BD線等分為m等分，取1、2、3……m-1點(diǎn)。為了減小誤差，建議>6。從圖中量出割斷長度，求出平均直徑為dm＝1014mm。

dm（平均）=（AB+（1-1）+（2-2）+……+CD）/（m+1）*k ，

式中的k 為比例尺。（見圖3-1）

圖2-1 壓力級平均直徑變化曲線圖

3、確定速比

Xa=u/ca。參考同類機(jī)組，Xa＝0.57，逐級增加。

4、確定平均焓降

己選平均速比Xa（平均）=0.62， 則

Δht（平均）=0.5*（π*dm（平均）*n/60/Xa（平均））＝33 kJ/kg

5、確定級數(shù)

Z=(1+α)*Δht/Δht（平均）＝10.3取整為Z=11級。式中Δht(p)--壓力級的理想比焓降，α為重?zé)嵯禂?shù)，本機(jī)α=0.05，將Z取整。

6、各級平均直徑的求取

求取壓力級級數(shù)后，再將上圖中BD線段重新分為(Z-1)等分，如圖所示。在原擬定的平p2

均直徑變化曲線上，求出各級的平均直徑，如圖2-2。

圖2-2 各級平均直徑大小

7、各級比焓降分配

根據(jù)求出的各級平均直徑，選取相應(yīng)的速比，求出各級的理想比焓降Δht。 Δht=0.5*(π*dm*n/60/Xa)^2

2.2 高壓缸焓降分配

參考以上數(shù)據(jù)，參考同類機(jī)組�？蓪⒏邏焊赘鲄�(shù)列表如下：

表2－1 高壓缸比焓降分配表

2.3 中低壓缸的級數(shù)確定和各級焓降的分配

重復(fù)上面的步驟，可得中、低壓缸參數(shù)的匯總數(shù)據(jù)：

中壓缸：

表2-2中壓缸比焓降分配表

低壓缸：

表2-3低壓缸比焓降分配表

3.4 詳細(xì)計(jì)算高壓缸第一壓力級

3.4.1 高壓缸第一壓力級計(jì)算過程

高壓缸第一壓力級詳細(xì)計(jì)算過程如下表所示：

表2-4高壓缸第一壓力級詳細(xì)計(jì)算過程

2.4.2 高壓缸第一壓力級速度三角形

高壓缸第一壓力級速度三角形如下圖所示：

圖2－3高壓缸第一壓力級速度三角形

圖中：C1＝167.5m/s，C2=45m/s，u1=132.7m/s，u2=132.7m/s，w1=52.2m/s，w2=154.5m/s，

?1?15?，?2?69.3?，?1?56.20，?2?15.8?。 2.5 各壓力級詳細(xì)計(jì)算表格

2.5.1 調(diào)節(jié)級詳細(xì)熱力計(jì)算表格

表2-5 調(diào)節(jié)級詳細(xì)熱力計(jì)算表格

2.5.2高壓缸末級詳細(xì)計(jì)算表格

表2-6高壓缸末級詳細(xì)計(jì)算表格

2.5.3中壓缸第一壓力級詳細(xì)計(jì)算表格

表2-7 中壓缸第一壓力級詳細(xì)計(jì)算表格

2.5.4中壓缸末級詳細(xì)計(jì)算表格

表2-8中壓缸末級詳細(xì)計(jì)算表格

2.5.5低壓缸第一壓力級詳細(xì)計(jì)算表格

表2-9低壓缸第一壓力級詳細(xì)計(jì)算表格

2.5.6低壓缸末級詳細(xì)計(jì)算表格

表2-10低壓缸末級詳細(xì)計(jì)算表格

3.6 調(diào)節(jié)級、高壓缸第一壓力級、末級速度三角形圖

各項(xiàng)數(shù)據(jù)

調(diào)節(jié)級進(jìn)口速度三角形 α1=14°,β1=23°

調(diào)節(jié)級出口速度三角形 α2=44°,β2=17.7°

圓周速度u=405.3

圖2-4 調(diào)節(jié)級、高壓缸第一壓力級、末級速度三角形圖

三 汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1.1 主蒸汽及再熱蒸汽系統(tǒng)

本300MW機(jī)組主蒸汽系統(tǒng)采用單元制系統(tǒng)。本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡單、管道短、閥門少，能夠節(jié)省大量的高級耐熱合金鋼；事故僅限于本單元內(nèi)，全廠安全可靠性比較高；控制系統(tǒng)按單元設(shè)計(jì)制造，運(yùn)行操作少，易于實(shí)現(xiàn)集中控制，提高自動化水平；工質(zhì)壓力損失少，散熱小，熱經(jīng)濟(jì)性較高，效率高；維護(hù)工作簡單，費(fèi)用低，主廠房土建費(fèi)用少。

高壓缸的排汽一部分進(jìn)入二號高壓加熱器，一部分進(jìn)入再熱器進(jìn)行再熱，提高系統(tǒng)的效率。

本機(jī)組配置了旁路系統(tǒng)，它對于鍋爐穩(wěn)定燃燒、汽水回收和機(jī)組快速啟動等都十分有利。旁路系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩級旁路。主蒸汽旁路直接引入高壓缸排汽，二級旁路是再熱蒸汽直接引入凝汽器。

本機(jī)組主蒸汽及再熱蒸汽系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)見圖3.1。

圖3.1 主蒸汽及再熱蒸汽系統(tǒng)圖

3.1.2 給水回?zé)嵯到y(tǒng)

給水系統(tǒng)是從除氧器給水箱下降管入口到鍋爐省煤器進(jìn)口之間的管道、閥門和附件之總稱�；�?zé)嵯到y(tǒng)包括了低壓給水系統(tǒng)和高壓給水系統(tǒng)，回?zé)嵯到y(tǒng)

為了減少冷源損失，提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，提高給水溫度，采用了抽汽加熱給水的回?zé)嵯到y(tǒng)，包括一臺混合式加熱器做除氧器，七臺表面式加熱器，其中四臺低壓加熱器，三臺高

壓加熱器。

全機(jī)共有八段非調(diào)整抽汽，分別在8、12、17、21級后和低壓缸第2、4、5、6級后，抽到相應(yīng)的加熱器中加熱給水，回?zé)嵯到y(tǒng)見附回?zé)嵯到y(tǒng)圖。

在熱力系統(tǒng)中，設(shè)置有一臺凝汽器，兩臺涉水抽汽器，四臺低壓加熱器和三臺高壓加熱器。

本機(jī)組給水回?zé)嵯到y(tǒng)具體設(shè)計(jì)見圖4.2。

圖4-2 給水回?zé)岢槠到y(tǒng)圖

3.2 汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.2.1 蒸汽流程

本30萬千瓦汽輪機(jī)采用噴嘴調(diào)節(jié)，新蒸汽通過兩個高壓主汽門，四個高壓調(diào)節(jié)汽門進(jìn)入高壓缸。高壓缸排汽經(jīng)排汽逆止門進(jìn)入中間再熱器，蒸汽再熱后經(jīng)過兩個中壓主汽門，四個中壓調(diào)速汽門進(jìn)入中壓缸。中壓缸排汽進(jìn)入兩個排汽缸后，排入凝汽器。汽輪機(jī)負(fù)荷變化主要依靠高壓缸調(diào)速汽門調(diào)節(jié)，在低于額定負(fù)荷35%時，中壓調(diào)速汽門才參與調(diào)節(jié)，其余工況中壓調(diào)速汽門全開。事故停機(jī)時，主汽門和調(diào)速汽門快速關(guān)閉，以防事故擴(kuò)大。

汽輪機(jī)通流采用沖動式與反動式組合設(shè)計(jì)。新蒸汽從下部進(jìn)入置于該機(jī)兩側(cè)兩個固定支承的高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥，由每側(cè)各兩個調(diào)節(jié)閥流出，經(jīng)過4根高壓導(dǎo)汽管進(jìn)入高壓汽輪機(jī)，高壓進(jìn)汽管位于上半兩根、下半兩根。進(jìn)入高壓汽輪機(jī)的蒸汽通過一個沖動式調(diào)節(jié)級和11個反動式高壓級后，由外缸下部兩側(cè)排出進(jìn)入再熱器。再熱后的蒸汽從機(jī)組兩側(cè)的兩個再熱主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥，由每側(cè)各兩個中壓調(diào)節(jié)閥流出，經(jīng)過四根中壓導(dǎo)汽管由中部進(jìn)入中壓汽輪機(jī)中壓進(jìn)汽管位于上半兩根、下半兩根。進(jìn)入中壓汽輪機(jī)的蒸汽經(jīng)過9級反動式中壓級后，從

中壓缸上部排汽口排出，經(jīng)中低壓連通管，進(jìn)入低壓缸中部。低壓缸為雙分流結(jié)構(gòu)，蒸汽從通流部分的中部流入，經(jīng)過正反向7級反動級后，流向每端的排汽口，然后蒸汽向下流入安裝在每一個低壓缸下部的凝汽器。汽缸下部留有抽汽口，抽汽用于給水加熱。

3.2.2 高中壓閥門

高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥殼是一個整體合金鋼鍛件，機(jī)組裝有兩個高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥，分別位于高中壓缸兩側(cè)，每個主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥包括一個水平安裝的主汽閥和兩個相同的垂直安裝的調(diào)節(jié)閥。這些閥門的開度均由各自的油動機(jī)來控制，油動機(jī)由數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)來控制。聯(lián)合閥總的體積小，運(yùn)行維護(hù)方便。調(diào)節(jié)閥碟為球形，閥頭與閥桿為松動連接，以使其具有良好的對中性能。主汽閥可作緊急關(guān)閉用，也可在起動時控制轉(zhuǎn)速。閥門均依靠液壓開啟，彈簧關(guān)閉。

再熱主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥殼是合金鋼鑄件，機(jī)組裝有兩個再熱主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥，分別位于高中壓缸兩側(cè)，每個再熱主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥包括一個搖板式主汽閥和兩個調(diào)節(jié)閥。再熱主汽閥是具有轉(zhuǎn)軸的不平衡搖板式閥門，設(shè)外旁通節(jié)流孔以平衡搖板前后的壓力，從而保證閥門在實(shí)驗(yàn)情況下能打開。調(diào)節(jié)閥平衡式閥門，閥蝶頭部具有撓性結(jié)構(gòu)，可緩沖與閥座接觸的沖擊并提高密封性。這些閥門的開度均由各自的油動機(jī)來控制，油動機(jī)又由數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)來控制。

3.2.3 汽缸結(jié)構(gòu)

1、高中壓缸

高壓缸設(shè)計(jì)為雙層缸結(jié)構(gòu)，中壓缸為單層隔板套式結(jié)構(gòu)，其中低壓缸是對稱分流式。為滿足機(jī)組快速啟動需要，高中低壓缸均設(shè)有法蘭、螺栓加熱裝置。

汽缸橫向定位，依靠與臺板和軸承座相配的滑銷來保證.縱向熱膨脹有兩個死點(diǎn)。高中壓缸向前膨脹，低壓缸向后膨脹，它們依靠軸承座與臺板間的縱銷導(dǎo)向。其前后端汽封是耐高溫、耐腐蝕的薄鋼帶制成。

汽缸的結(jié)構(gòu)形式和支撐方式在設(shè)計(jì)時給予充分考慮，當(dāng)受熱狀況改變時，可以保持汽缸自由且對稱的收縮和膨脹，并且把可能發(fā)生的變形降到最低限度。高中壓汽缸由高中壓外缸，高壓內(nèi)缸和中壓內(nèi)缸組成，形成雙層缸結(jié)構(gòu)。為了使每層汽缸承受的壓差和溫度都降低，設(shè)有蒸汽冷卻系統(tǒng)。由合金鋼鑄造的高中壓外缸通過水平中分面形成了上下兩半。內(nèi)缸同樣為合金鋼鑄件并通過水平中分面形成了上下兩半。內(nèi)缸支撐在外缸水平中分面處，并由上部和下部的定位銷導(dǎo)向，使汽缸保持與汽輪機(jī)軸線的正確位置，同時使汽缸可根據(jù)溫度的變化自由收縮和膨脹。

高壓汽輪機(jī)的噴嘴室也由合金鋼鑄成，并通過水平中分面形成了上下兩半。它采用中心線定位，支撐在內(nèi)缸中分面處。噴嘴室的軸向位置由上下半的凹槽與內(nèi)缸上下半的凸臺配合定位。上下兩半內(nèi)缸上均有滑鍵，決定噴嘴室的橫向位置。這種結(jié)構(gòu)可以保證噴嘴室根據(jù)主蒸汽溫度變化沿汽輪機(jī)軸向正確的位置收縮或膨脹。主蒸汽進(jìn)汽管與噴嘴室之間通過彈性密

封環(huán)滑動連接，這樣可把溫度引起的變形降到最低限度。外缸上半及內(nèi)缸下半可采用頂起螺釘抬高，直到進(jìn)汽管與噴嘴室完全脫離，然后按常規(guī)方法用吊車吊起。在拆卸外缸上半或內(nèi)缸下半時，盡量保持進(jìn)汽密封處蒸汽室的形狀，當(dāng)汽缸放下時與密封環(huán)同心。

汽輪機(jī)高壓隔板套和高中壓進(jìn)汽平衡環(huán)支撐在內(nèi)缸的水平中分面上，并由內(nèi)缸上下半的定位銷導(dǎo)向。汽輪機(jī)中壓1號隔板套﹑中壓2號隔板套和低壓排汽平衡環(huán)支撐在外缸上，支撐方式和內(nèi)缸的支撐方式一樣。

高中壓缸的上下半，在水平中分面上用大型雙頭螺栓或定位雙頭螺栓連接。為使每個螺栓中保持準(zhǔn)確的應(yīng)力，必須對它們進(jìn)行初始擰緊獲得一定的預(yù)應(yīng)力。高中壓內(nèi)缸之間由平衡環(huán)隔開，為了使螺紋部分應(yīng)力均勻，不易咬扣，因此采用3/1000錐形結(jié)構(gòu)，并采用縮勁結(jié)構(gòu)，因此負(fù)荷適應(yīng)性好。

2、低壓缸

本機(jī)組低壓外缸全部由鋼板焊接而成，為了減少溫度梯度，設(shè)計(jì)成3層缸。由外缸、1號內(nèi)缸、2號內(nèi)缸組成，減少了整個缸的絕對膨脹量。汽缸上下半各由3部分組成：調(diào)端排汽部分、電端排汽部分和中部。各部分之間通過垂直法蘭面由螺栓作永久性連接而成為一個整體，可以整體起吊。

排汽缸內(nèi)設(shè)計(jì)有良好的排汽通道，由鋼板壓制而成。面積足夠大的低壓排汽口與凝汽器彈性連接。低壓缸四周有框架式撐腳，增加低壓缸剛性，撐腳座落在基架上承擔(dān)全部低壓缸重量，并使得低壓缸的重量均勻地分在基礎(chǔ)上。在低壓缸撐腳四邊通過鍵槽與預(yù)埋在基礎(chǔ)內(nèi)的錨固板配合形成膨脹的絕對死點(diǎn)。在蒸汽入口處，1號內(nèi)缸、2號內(nèi)缸通過1個環(huán)形膨脹節(jié)相連接，1號內(nèi)缸通過1個承接管與連通管連接。內(nèi)缸通過4個搭子支承在外缸下半中分面上，1號內(nèi)缸、2號內(nèi)缸和外缸在汽缸中部下半通過1個直銷定位，以保證三層缸同心。為了減少流動損失，在進(jìn)排汽處均設(shè)計(jì)有導(dǎo)流環(huán)。每個低壓缸兩端的汽缸蓋上裝有兩個大氣閥，其用途是當(dāng)?shù)蛪焊椎膬?nèi)壓超過其最大設(shè)計(jì)安全壓力時，自動進(jìn)行危急排汽。低壓缸排汽區(qū)設(shè)有噴水裝置，空轉(zhuǎn)或低負(fù)荷、排汽缸溫度升高時按要求自動投入，降低低壓缸溫度，保護(hù)末葉片。

3.2.4 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

1、高中壓轉(zhuǎn)子

高中低兩個轉(zhuǎn)子，依次為整鍛、爭端加套裝和套裝結(jié)構(gòu)，高中和中低轉(zhuǎn)子間均為剛性聯(lián)結(jié)，高中壓轉(zhuǎn)子共用三個軸承支撐，考慮到安裝，檢修需要，特備有中軸瓦。

高中壓轉(zhuǎn)子是由GmoV合金鋼整鍛而成的無中心孔合金鋼整鍛轉(zhuǎn)子，它們并沒有斷開，全長6985mm，裝葉片后的最大直徑為1510mm。轉(zhuǎn)于可以由流經(jīng)調(diào)節(jié)級冷卻孔的蒸汽冷卻，因?yàn)檎羝鹘?jīng)調(diào)節(jié)級后焓降較大。中壓進(jìn)汽部分由高壓缸排汽抽出一段蒸汽用來冷卻轉(zhuǎn)子。推力盤，主油泵，測速齒輪、推力軸承的推力盤及危急遮斷器均安裝在轉(zhuǎn)子前端用螺栓聯(lián)接的伸長軸上。高壓缸葉片全部為具有T型葉根的直葉片。為了平衡軸向推力，高中缸內(nèi)的汽

流流向相反，同時還有三個平衡活塞，對軸向推力進(jìn)行平衡，以保持不大的巨向推力，確保額定負(fù)荷時轉(zhuǎn)子不飄移，運(yùn)行平衡。

2、低壓轉(zhuǎn)子

低壓轉(zhuǎn)子是由GrNiMoV合金鋼整鍛而成的無中心孔合金鋼整鍛轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子全長7510mm，安裝葉片后最大直徑為3478mm。轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是以進(jìn)汽中心線為基準(zhǔn)，兩側(cè)對稱，中間的2×5級呈轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)，而次末級和末級為整鍛葉輪結(jié)構(gòu)，以達(dá)到合理的應(yīng)力分布，低壓部分前2×5級為直葉片，葉根采用側(cè)裝或樅樹形。末級葉片長890mm，其葉型是根據(jù)三流元分析和模型試驗(yàn)確定的變截面扭曲葉片，汽流分布均勻，有兩個自帶的拉筋用來調(diào)整葉片的固有頻率，在葉片的進(jìn)汽邊頂部鑲焊有成型的防水刷司太立合金片，以抗水刷。由于低壓轉(zhuǎn)子采用對分式，其軸向推力基本能夠自相平衡，無需采取其他平衡措施。

3.2.5 聯(lián)軸器

聯(lián)軸器是連接多缸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子或者轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的重要部件，借以傳遞扭矩，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子克服電磁反力矩作高速旋轉(zhuǎn)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>

高中壓轉(zhuǎn)子與低壓轉(zhuǎn)子的連接，以及低壓轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的連接均采用剛性聯(lián)軸器。這樣形成的旋轉(zhuǎn)單元是由高壓轉(zhuǎn)子上的推力軸承軸向定位，并有6個徑向軸承支持。高中壓轉(zhuǎn)子與低壓轉(zhuǎn)子的剛性聯(lián)軸器采用螺栓連接，而低壓轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的剛性聯(lián)軸器，因需傳遞的扭矩較大，初用螺栓連接外，還采用了剪力環(huán)結(jié)構(gòu)。

3.2.6 葉片結(jié)構(gòu)

葉片是由動葉片和靜葉片組成的。動葉片安裝在轉(zhuǎn)子葉輪上，接受噴嘴葉柵射出的高速汽流，把蒸汽的動能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。靜葉片安裝在隔板或者汽缸上，在反動式汽輪機(jī)中起噴嘴作用。葉片由葉跟、工作部分、葉頂連接件（圍帶或拉金）。

1、高壓部分葉片

（1）調(diào)節(jié)級葉片

本300MW機(jī)組調(diào)節(jié)級采用用單列沖動級，既有較高的效率。調(diào)節(jié)級由固定在噴嘴室上的噴嘴組及與之相配的安裝在轉(zhuǎn)子葉輪上的沖動式動葉柵組成。在額定工況下，級前汽壓力為16MPa，氣溫537℃，級后壓力11.77MPa，整級壓差4.23MPa，部分進(jìn)汽度為0.95。本機(jī)組調(diào)節(jié)級葉輪與轉(zhuǎn)子鍛成一體，采用了樅樹型葉根。葉片采用整體圍帶，為了減低振動應(yīng)力，圍帶上還嵌入鋼帶，將葉片分組鉚接起來，形成雙層鉚接圍帶結(jié)構(gòu)。調(diào)節(jié)級動靜葉片的幾何尺寸見附表1：調(diào)節(jié)級詳細(xì)熱力計(jì)算表。

（2）高壓反動級葉片

高壓反動級由11個發(fā)動壓力級組成。在第7、11級后，有兩段回?zé)岢槠?、2號高壓加熱器。高壓反動級的動靜葉片均采用等截面直葉片。動葉片經(jīng)銑制或者鍛造而成，動葉型線為5600A，采用切向裝配的T型葉跟，葉頂用斜圍帶分組連接起來；靜葉由型材加工而成，具有偏置的根部和整體圍帶。葉根和圍帶分別在沿葉片組成的內(nèi)緣和外緣上焊接在一起，，構(gòu)

成葉片隔板，并在水平中分面處分成兩半，每半塊葉片隔板嵌入靜葉持環(huán)的直槽中。當(dāng)上下兩半葉片隔板裝入后，則在直槽側(cè)面的凹槽中，用一系列短的L型鎖緊片使其固定。動靜葉具體數(shù)據(jù)見附表中各高壓缸壓力級詳細(xì)計(jì)算表。通流部分圖見大圖。

2、中壓部分葉片

中壓部分全部采用反動式壓力級，共9級，期間由兩段回?zé)岢槠�，分別在第17級和第21級后。動葉片采用等截面直葉片，靜葉片采用S7640－2、S7660－2的扭轉(zhuǎn)葉型。葉根為樅樹型，動葉用斜圍帶連接成組。中壓缸動、靜葉數(shù)據(jù)具體見附表中各中壓缸壓力級詳細(xì)計(jì)算表。通流部分圖見大圖。

3、低壓部分葉片

低壓部分葉片采用對分流布置，兩端對稱的葉片尺寸相同，但方向相反。蒸汽由低壓缸中部引入，經(jīng)分流環(huán)導(dǎo)向兩端流動，各自通過7個反動級后，經(jīng)排汽口進(jìn)入凝汽器。低壓部分全部靜葉采用扭葉片，動葉采用等截面葉片。低壓部分兩端的1～5級用斜圍帶分段將動葉片連接成組。第6級為自由葉片，第7級由兩根拉金將葉片連接成組。所有動葉片仍采用側(cè)裝式樅樹型葉根。

本機(jī)組動靜部分的軸向間歇較大，這樣可以適應(yīng)較大的相對膨脹，因此減少了脹差對機(jī)組啟動過程的限制，有利于機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)峰。

3.2.7 靜葉環(huán)和靜葉持環(huán)

反動式汽輪機(jī)動葉片直接嵌裝在轉(zhuǎn)子的外緣上，靜葉環(huán)裝在汽缸內(nèi)壁或者靜葉持環(huán)上。

1、高中壓缸靜葉環(huán)和靜葉持環(huán)

本機(jī)組的高中壓缸靜葉片由方鋼加工而成，具有偏置的根部和整體圍帶，各葉跟和圍帶在沿靜葉片組的外圓和內(nèi)圓焊接在一起，構(gòu)成相似隔板形狀的靜葉環(huán)。高壓缸有11個反動級，其靜葉環(huán)全部支撐在一個靜葉持環(huán)中，而靜葉持環(huán)固定在高壓內(nèi)缸上。中壓缸前五級的靜葉環(huán)支撐在一個靜葉持環(huán)中，而靜葉持環(huán)固定在中壓缸內(nèi)缸上，后四級的靜葉環(huán)支承在另一個靜葉持環(huán)中，而此靜葉持環(huán)固定在中壓外缸中。

2、低壓缸靜葉環(huán)和靜葉持環(huán)

低壓缸的靜葉環(huán)，其結(jié)構(gòu)形式與高中壓缸的靜葉環(huán)相似。低壓缸是對分式布置，該缸有兩個靜葉持環(huán)，中壓缸端的前2級靜葉環(huán)支承在一個靜葉持環(huán)中，而該靜葉持環(huán)固定在低壓一號內(nèi)缸上。在發(fā)電機(jī)端的前四級靜葉環(huán)支承在另一個靜葉持環(huán)中，該持環(huán)也固定在低壓一號內(nèi)缸上。靜葉環(huán)內(nèi)圓上開有汽封槽。

3.2.8軸承和軸承座：

本機(jī)配有5個主軸承，均系三油楔式，其正常工作位置（從機(jī)頭看）應(yīng)為沿軸承水平面逆時針方向傾斜35度，只有這一位置它能承受負(fù)荷。為了機(jī)組起停時減小盤車力矩，并避免軸承合金的磨損，還配置了高壓油頂軸裝置。

主油泵布置在前軸承箱中，經(jīng)齒形聯(lián)軸器由汽輪機(jī)主軸帶動。

本汽輪機(jī)有4個徑向支持軸承，高中壓轉(zhuǎn)子和低壓轉(zhuǎn)子各2個，編號為1號、2號、3號、4號。1號和2號軸承均為可傾瓦式軸承，3號和4號軸承為三墊塊式圓軸承。高中壓轉(zhuǎn)子采用了十塊可傾瓦式的支持軸承，該軸承在濕度變化的情況下仍能保持對中，由于可傾瓦塊用球面調(diào)整銷支承在軸承套內(nèi)，所以自位性能好，特別適用于柔性轉(zhuǎn)子，此外還有調(diào)整塊可調(diào)整軸承的中心位置。該軸承由4塊澆有巴氏合金的可傾瓦、軸承體、和軸承殼體以及其他附件組成。兩個軸承的軸勁分別為?304.8mm和?365.6mm。長徑比約為0.7，間隙比為

1.8‰。

低壓轉(zhuǎn)子采用兩個相同的三墊塊式圓軸承，軸承外圓的三墊塊為球面，自位性能好，適用于柔性轉(zhuǎn)子。通過球面墊塊調(diào)整中心位置。該軸承結(jié)構(gòu)可承載較大負(fù)荷，且運(yùn)行穩(wěn)定。軸徑為?48.26，長徑比為1，間隙比約2‰。

3.2.9 汽封及汽封套

為了減少蒸汽泄漏和防止空氣漏入，需要有密封裝置，既汽封。汽缸前后端汽封，靜葉汽封，都采用梳齒式汽封。

3.3 調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)（DEH）

本機(jī)組的調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)（DEH）如附圖所示。DEH是由電子控制器、操作系統(tǒng)、油系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、保護(hù)系統(tǒng)組成的。DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)有四大功能：汽輪機(jī)自動程序控制功能、汽輪機(jī)負(fù)荷自動調(diào)節(jié)功能、汽輪機(jī)自動保護(hù)功能、機(jī)組和DEH的監(jiān)控功能。調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)（DEH）的具體設(shè)計(jì)請參照圖3-3。

圖3-3 DEH系統(tǒng)圖

3.4 供油系統(tǒng)

本機(jī)組的潤滑油系統(tǒng)如附圖所示。系統(tǒng)主要由潤滑油主油箱、主油泵、交流電動輔助油泵、注油器、冷油器、直流事故油泵、頂軸油泵、油煙分離裝置和凈油裝置等組成。

在正常運(yùn)行時，潤滑油系統(tǒng)所需的全部油量由主油泵和注油器提供。主油泵的出口壓力油先進(jìn)入潤滑油主油箱內(nèi)油管路，分為兩路：一路向汽輪機(jī)機(jī)械式超速危急遮斷裝置供油，同時作為發(fā)電機(jī)高壓備用氫密封油；另一路作為注油器的射流動力油。注油器的出油分為三路：主油泵進(jìn)口油；經(jīng)冷油器送至各徑向軸承、推力軸承以及盤車裝置的潤滑油；發(fā)電機(jī)低壓備用氫密封油。

在啟動和停機(jī)過程中，投入交流電動輔助油泵，以滿足系統(tǒng)供油需要。在交流交流電動輔助油泵發(fā)生故障時，啟動事故備用油泵，保證汽輪機(jī)組軸承潤滑油和氫密封油供應(yīng)。

結(jié)論

通過以上的設(shè)計(jì)過程，已經(jīng)完成了對本汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)課題。這包括300MW中間再熱式兩缸兩排汽反動式新型汽輪機(jī)的熱力計(jì)算、熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

在熱力計(jì)算過程中，采用了速度三角形法，按已給定的設(shè)計(jì)條件，確定機(jī)組通流部分的幾何尺寸、熱力參數(shù)，以獲得盡可能高的效率和要求的功率，為汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核提供條件。在熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，通過到廣州恒運(yùn)電廠畢業(yè)實(shí)習(xí)和之前在電廠的生產(chǎn)實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，并參考同類型機(jī)組，對本機(jī)組的熱力系統(tǒng)完成了總體的設(shè)計(jì)，其中包括主蒸汽再熱蒸

汽系統(tǒng)圖和給水回?zé)嵯到y(tǒng)圖等。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，主要設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)子、汽缸、葉片、軸承、汽封、高中壓閥門等基本結(jié)構(gòu)型式。這期間我參考了國內(nèi)外同類型機(jī)組的經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化了汽輪機(jī)的整體結(jié)構(gòu)和末級葉片。綜上，設(shè)計(jì)出了一臺運(yùn)行安全可靠、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的大型汽輪機(jī)。

由于這次畢業(yè)設(shè)計(jì)時間短、在汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面只是進(jìn)行了簡單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。還有在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，很多經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)參考了汽輪機(jī)技術(shù)手冊中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，本人沒有去驗(yàn)證這些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否正確。另外此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的不足是由于熱力系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)計(jì)算量比較大而沒有了強(qiáng)度校核部分，使很多結(jié)構(gòu)尺寸沒有求出來，進(jìn)而影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

目前我國的汽輪機(jī)的發(fā)展還滯后外國發(fā)展20多年。目前國外汽輪機(jī)發(fā)展的主要方向是發(fā)展大容量、高參數(shù)的機(jī)組，以提高一次能源的利用效率，減少污染物的排放，同時提高汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、安全可靠性、負(fù)荷適應(yīng)性和自動化水平。另外國外也正大力發(fā)展以IGCC（整天煤汽化聯(lián)合循環(huán)）和GSCC(燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán))為代表的新技術(shù)，以保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源。

未來國內(nèi)汽輪機(jī)的發(fā)展方向是在吸收國外的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)前提下創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。未來汽輪機(jī)的發(fā)展還有待我們這些能源工作者繼續(xù)努力。

參考文獻(xiàn)

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