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一种新型80MW亚临界汽轮机 2019-07-18


  摘 要:针对新的市场形势,开发出一种满足钢厂需求的高参数小功率汽轮机。本文先对汽轮机的本体结构进行介绍,后来又摘取汽轮机研发过程中的相关计算过程和结果进而对整个新型汽轮机进行介绍。

  关键词:汽轮机;本体结构;轴系;马赫数

  0 引言

  大量运行的100MW等级汽轮机技术成型早,蒸汽参数低,不能满足钢厂对高参数汽轮机的使用要求,无法提高整机的热循环效率。另外结构设计有待优化,通流和汽道压损大、缸效率低,总体性能差。另外材料选取过于保守,汽轮机成本较高,市场竞争力较差。由于以上原因开发此新型80MW亚临界汽轮机。

  1 概述

  本产品为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司研制的亚临界,一次中间再热,单轴,两缸,单排汽,湿冷凝汽式汽轮机。本机组采用反动式通流结构、低压损型阀门、蜗壳式高、中压进汽结构等设计而成。在设计过程中采用最优化设计,并将具有丰富运行业绩、在多台具有相近蒸汽参数和相近功率的机组上得到验证的汽缸和阀门模块进行组合,同时采用适合高温蒸汽参数、已有使用业绩的新型高温材料。该机组具有优良的热力性能和通流效率,较高的产品可靠性,机组启停灵活、运行安全可靠、检修维护简便。

  2 本体结构

  汽轮机本体结构为两缸设计,一个单独整体运输的高压缸模块,为内、外双层缸形式;中压缸与低压缸为合缸结构,分为三部分,中压缸前部,后部及排汽缸,汽缸结合面采用垂直法兰连接,中压缸高温部分为双层缸结构。高压通流为反向流动布置,无调节级,中压部分通流为绕流布置。这样设置的通流形式既能提高各缸的效率,又能有效缩短机组轴向尺寸、控制末级叶片长度和减小转子轴向推力。

  本机组轴系由两根汽轮机转子与一根发电机转子构成,其中汽轮机中低压转子,为保证高温环境及低温环境转子材料均具有良好的强度及韧性,将转子分为高温区与低温区两段,采用不同材料充分利用材料性能。

  汽轮机共设有3个支持轴承和1个推力轴承,均为可倾瓦轴承。推力轴承位于中轴承箱,转子以推力盘为相对死点向两侧膨胀。绝对死点设计在低压缸排汽中心线,为整个机组的膨胀死点,前轴承箱设计为单独死点,前轴承箱处汽缸猫爪设计为滑动,立键结构设计有足够的安装间隙,能够吸收机组的整体膨胀。绝对膨胀指示器装在前轴承箱两侧。汽轮机总长约14m,机组中心线距运行平台为1067mm。

  本机组设有一台高压主汽调节联合阀和一台中压主汽调节联合阀,均布置在汽轮机右侧(从机头向机尾看),均与汽缸直接连接,取消主汽管,降低管道损失,提高机组效率。

  新蒸汽通过单独布置的高压主汽调节阀进入高压部分,蒸汽通过高压调节阀的阀座进入高压内缸切向进汽蜗壳,进入高压部分的蒸汽经过反动式压力级作功后,由高压外缸下部排汽口排出进入再热器。再热后的蒸汽通过一个单独布置的再热主汽调节阀进入中压部分,蒸汽通过中压进汽短管进入中压内缸切向进汽蜗壳,先经过9级反向布置的压力级作功后绕流至第10级前,再经过11级压力级作功后,最后直接经过排汽缸排入凝汽器。

  3 相关核算

  3.1 轴系稳定性---临界转速

  结论:机组各阶临界转速均避开工作转速±15%,机组轴系临界转速满足要求。

  3.2 轴系稳定性---扭振频率

  结论:机组扭振频率均避开45Hz~55Hz和93Hz~108Hz,扭振频率合格。

  3.3 叶片气动计算

  4 结论

  本机组采用反动式通流结构、低压损型阀门、蜗壳式高、中压进汽结构等设计而成。在设计过程中采用最优化设计,并将具有丰富运行业绩、在多台具有相近蒸汽参数和相近功率的机组上得到验证的汽缸和阀门模块进行组合,同时采用适合高温蒸汽参数、已有使用业绩的新型高温材料。该机组具有优良的热力性能和通流效率,较高的产品可靠性,机组启停灵活、运行安全可靠、检修维护简便。