【正文】 哈汽 CCLN100025/600/600 汽輪機高壓缸為單流雙層結(jié)構(gòu)， 高壓缸縱剖面 如圖 210 所示。中壓缸為分流 /式、雙層缸結(jié)構(gòu) ，每個流向包括全三維設(shè)計的七個壓力級。根據(jù)進汽參數(shù)不同，可分為高壓缸、中壓缸和低壓缸；按每個汽缸的內(nèi)部層次可分為單層缸、雙層缸和三層缸； 按蒸汽的流動方向分為順向布置、反向布置和對稱分流布置；按汽缸的形狀可分為圓筒形、圓錐形和階梯圓筒形或球形等。特別是在快速啟動、停機和工況變化時，將引起很大的溫度變化，會在汽缸和法蘭中產(chǎn)成很大 的熱應力和熱變形。汽缸應具有足夠的強度和剛度，以承受工作時汽缸內(nèi)外的壓力差、蒸汽流出靜葉時對靜止部分的反作用力和各種連接管道熱狀態(tài)時對氣缸的作用力。汽缸外部還連接有進汽、排汽、回惹熱抽汽及疏水等管道，以及與低壓缸相連接的支撐座架等。 汽缸及滑銷系統(tǒng) 汽缸 汽缸是汽輪機的外殼，是汽輪機最重要的部件之一，也是汽輪機中重量大，形狀和受力狀態(tài)復雜的一個部件。葉片的吸力面及壓力面設(shè) 有疏水縫隙，外環(huán)的內(nèi)表面、內(nèi)環(huán)的外便面均與空心靜葉相接配并與冷凝器相連接，基本處于真空狀態(tài)。葉片的材料也有很好的耐腐蝕和耐侵蝕性。 表 23 48葉片設(shè)計參數(shù) 葉高 葉頂圓周速度 678m/s 環(huán)形面積 ㎡ 葉根形式 圓弧樅樹形 根經(jīng) 材料 15Cr 鋼 低壓末級排出蒸汽的全部動能將損失掉（余速損失），與環(huán)形面積的平方成反比因此，開發(fā)具有更大環(huán)形面積和高性能的動葉是提高汽輪機性能效率的有限手段。 （ 2）表面強化技術(shù) （ 3）防固體顆粒腐蝕措施 48末級葉片 48葉片采用圓弧樅樹形葉根，并以拉筋凸耳及套筒連接，提高了葉列的頻率，從而提高了葉片壽命。 哈汽 1000MW汽輪機葉片特點分析 固粒腐蝕的防護 （ 1）改進葉型。拉筋也葉片之間可以是焊接的，也可以是不焊接的。葉頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)各有不同，整體圍帶結(jié)構(gòu)，鉚接圍帶架構(gòu)。 為了使動葉片之間組成良好的通道，保證氣流沿外緣周界上的良好流動性，降低漏氣損失，提高級的效率，通常葉片的葉頂上都裝設(shè)有圍帶，將動葉連成葉片組。按照葉片的截面形狀和截面面積沿葉高是否變化，可以吧葉片分為等截面葉片、變截面葉片和扭曲葉片。 按照工作原 理的不同，汽輪機的級分為沖動級和反動級兩大類。相鄰葉片的葉型部分構(gòu)成蒸汽流動的通道，它要求具有良好的空氣動力特性的型線，以減少氣流的能量損失，提高機組的內(nèi)效率。葉片工作部分的橫截面形狀稱為葉型。葉根的結(jié)構(gòu)形式有 T 形、外包 T 形、雙 T 形、菌形、叉形、樅樹形等，其適用范圍和裝配要求各不相同。 葉根部分葉片是通過葉根與葉輪或者輪轂相連接的。實踐表明，汽輪機發(fā)生的事故以葉片部分的為最多，所以必須給予足夠的重視。 對于在高溫區(qū)域工作的葉片，應考慮材料的蠕變問題；對于在濕蒸汽區(qū)域工作的葉片，應考慮材料受濕蒸汽沖蝕的問題。 葉片的結(jié)構(gòu) 葉片的工作條件很復雜，除因告訴旋轉(zhuǎn)和氣流作用而承受較高的靜應力和動 應力外， 因其分別處在過熱蒸汽區(qū)、兩相過渡區(qū)和濕蒸汽區(qū)內(nèi)工作而承受高溫、高壓、腐蝕和沖蝕作用，因此它的結(jié)構(gòu)，材料和加工、裝配質(zhì)量對汽輪機的安全經(jīng)濟運行有幾大的影響。 動葉片安裝在轉(zhuǎn)子葉輪（沖動式汽輪機）或轉(zhuǎn)鼓（反動式汽輪機）上，接受靜葉柵射出的高速氣流，把蒸汽的動能轉(zhuǎn)換成軸旋轉(zhuǎn)的機械能，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。因此，大功率汽輪發(fā)電機組基本都采用剛性聯(lián)軸器。 哈汽 CCLN100025/600/600 汽輪機組的軸系的高、中壓轉(zhuǎn)子、兩根低壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機轉(zhuǎn)子全部采用剛性聯(lián)軸器。汽輪機各轉(zhuǎn)子之間以及汽輪機低壓轉(zhuǎn)子與發(fā)電機轉(zhuǎn)子之間均要用聯(lián)軸器把它們連接起來，以傳遞做工扭矩和軸向推力。在低壓轉(zhuǎn)子的中部和前后各有一個動平衡面。同時在汽輪機運行時，抽取適量的高壓調(diào)節(jié)級后經(jīng)過節(jié)流的蒸汽與第一段抽汽混合后，引入中 壓第一級隔板與葉輪組成的封閉空間內(nèi)轉(zhuǎn)子表面進行冷卻。中壓轉(zhuǎn)子的冷卻結(jié)構(gòu)圖如 29 所示。 14 圖 28 哈汽 N100025/600/600 汽輪機高壓轉(zhuǎn)子冷卻結(jié)構(gòu) 中壓轉(zhuǎn)子是具有良好的耐高溫和抗疲勞強度的 12Cr 鍛造而成，為分流是對稱是結(jié)構(gòu)，并進行加工而成軸、葉輪、聯(lián)軸器法蘭。 高壓分流式調(diào)節(jié)級噴嘴后的腔室體內(nèi)，發(fā)電機端的腔體設(shè)計壓力要比前軸承箱端的腔室壓力略在高。轉(zhuǎn)子葉 輪處揩油平衡孔，以減小轉(zhuǎn)子的軸向推力。所有轉(zhuǎn)子均為無中心孔整段轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間的連接采用剛性聯(lián)軸器，轉(zhuǎn)子采用獨立的雙軸承支撐。 哈汽 1000MW 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 哈汽 N100025/600/600 超超臨界汽輪機為沖動式，采用轉(zhuǎn)輪式轉(zhuǎn)子。國外很多電廠采用了無中心孔的結(jié)構(gòu)。中心孔的存在使得孔面的離心應力增加一倍以上，工作應力的上升還使得工作在高溫區(qū)域轉(zhuǎn)子的材料蠕變損傷速度加快。開中心孔的目的主要是為了除去中心材質(zhì)最薄弱的部分，同時也便于探傷檢查。 大型汽輪機轉(zhuǎn)子廣泛采用無中心孔的整段轉(zhuǎn)子。 1000MW 汽輪機轉(zhuǎn)子的特點 大型汽輪機機組的轉(zhuǎn)子廣泛采用整段轉(zhuǎn)子。國產(chǎn) 300MW 汽輪機的抵押轉(zhuǎn)子采用了焊接轉(zhuǎn)子 （ 2）鼓式轉(zhuǎn)子 國產(chǎn)引進型 300MW、 600MW 反動式汽輪機采用鼓式轉(zhuǎn)子。此外還具有質(zhì)量較輕，剛度大，不 需要大型整體鍛件，葉輪與端軸的鍛件尺寸小質(zhì)量容易保證等優(yōu)點。 焊接轉(zhuǎn)子 焊接轉(zhuǎn)子有鼓式和輪式兩種結(jié)構(gòu)形式。這樣，既保證了高溫區(qū)域各級葉輪工作的可靠性，有避免采用過大尺寸的鍛件及節(jié)約耐高溫的金屬材料，降低制造成本。 現(xiàn)代大型汽輪機，由于末級葉片長度的增加，套裝葉輪的輕度已不能滿足要求，所以某些機組的低壓轉(zhuǎn)子也開始采用整段結(jié)構(gòu)。整段轉(zhuǎn)子的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)緊湊，裝配零件少，可縮短汽輪機的軸向尺寸；沒有套裝的零件，對啟動和變工況的適應性較強，適于在高溫條件下運行；轉(zhuǎn)子剛性較好。 整段轉(zhuǎn)子 整段轉(zhuǎn)子有輪式和鼓式兩種結(jié)構(gòu)，后者多用于反動式汽輪機。但它不宜在高溫條件下工作，否則會因為高溫蠕變變化過大的端差使葉輪與主軸的過盈消失，發(fā)生松動。 套裝轉(zhuǎn)子 套裝轉(zhuǎn)子的葉輪與主軸分別加工制造，然后熱套在軸上。 （ 1）輪式轉(zhuǎn)子 按轉(zhuǎn)子的制造工藝，汽輪機轉(zhuǎn)子可分為套裝轉(zhuǎn)子、整段轉(zhuǎn)子、焊接轉(zhuǎn)子和組合轉(zhuǎn)子。輪式轉(zhuǎn)子裝有安裝動葉片的輪，鼓式轉(zhuǎn)子則沒有葉輪，動葉直接裝在轉(zhuǎn)鼓上。 汽輪機轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子是汽輪機轉(zhuǎn)動部分的總稱，它擔負著把噴嘴葉柵出來的蒸汽的轉(zhuǎn)動能轉(zhuǎn)變?yōu)橥苿虞S選裝的機械功及傳遞功率的重任，是汽輪機最重要的部件。因此，中壓第 1級的靜葉片采用涂陶瓷材料的方法防止腐蝕。電廠運行經(jīng)驗證明噴嘴采用硼化物擴散滲層及動葉片采用碳化 鉻等離子涂層是預防汽輪機通道 SPE 損傷的有效方法，能延長噴嘴、動葉片的使用壽命并能長時間保持機組的較高的可靠性和效率，大大降低機組的維修成本。 目前表面涂層技術(shù)主要有表面等離子噴涂工藝和擴散滲層工藝。 （ 4）調(diào)節(jié)級和再熱第一級噴嘴和動葉的設(shè)計，應選取蠕變強度高和耐固體顆粒侵蝕能力強的高溫葉片材料。盡可能的把沖動式葉片的使用局限在調(diào)節(jié)級，其余高中壓級采用反動式葉片。 在超超臨界汽輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計上的防治措施包括： 12 （ 1）改進調(diào)節(jié)級噴嘴端壁面的幾何形狀，噴嘴采用子午面型線，既可以減少二次損失，也能起到減少固體顆粒侵蝕的效果。從鍋爐方面通常采用定期 清洗鍋爐管道，在粒子進入管道之前用濾網(wǎng)和旁通閥將粒子去除等辦法可以減少進入汽輪機的粒子數(shù)目。固體顆粒的侵蝕導致汽輪機通流效率降低，功率下降，檢修周期縮短，維修費用上升。兩閥各自配有執(zhí)行機構(gòu)，一個位于再熱閥側(cè)面的油動機和彈簧操縱座通過杠桿控制再熱調(diào)節(jié)閥的開啟或關(guān)閉；而位于再熱閥下部的另一個油動機和彈簧操縱座則控制再熱主汽閥的開啟或關(guān)閉。 11 圖 27 哈汽 N100025/600/600 汽輪機再熱主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥 圖 27 是哈汽 N100025/600/600 汽輪機再熱主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥的結(jié)構(gòu)示意圖。再熱主汽閥屬保護裝置，它不參與負荷調(diào)節(jié)，其閥門位置只有全開和全關(guān)兩個位置。這種布置方式的有點時左右兩側(cè)進汽的溫度均勻，再熱主汽調(diào) 節(jié)聯(lián)合閥后至中壓缸進汽室之間的容積較小，事故情況下再熱主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥快速關(guān)閉后不致引起機組超速。隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，由于主流的吸收作用，腔室中的蒸汽流出，使得轉(zhuǎn)子和噴嘴室得到冷卻。缺點是葉片數(shù)目增加、造價高、軸承跨度增大。高壓第二級以后的壓力級用單流結(jié)構(gòu)。 哈汽 N100025/600/600 汽輪機噴嘴室為雙流壓力級單流結(jié)構(gòu)。采用這樣的結(jié)構(gòu)主要考慮的因素是：將汽缸與最高參數(shù)的蒸汽像接觸的部分限制在最小的范圍內(nèi)，可以使汽輪機轉(zhuǎn)子以及除進汽室第一級噴嘴以外的缸體等靜止部件僅與壓降后的蒸汽相接處，降低汽缸的整體機械應力，有利于 汽輪機的安全，并使得汽缸的結(jié)構(gòu)簡單，缸體較薄，提高了幾組對工況的適應性。主要包括閥殼、閥座、閥碟 (閥碟內(nèi)裝有預啟閥 )、閥桿、 10 閥桿套筒、閥蓋、蒸汽濾網(wǎng)等部件。主汽閥的關(guān)閉速度主要由其控制系統(tǒng)的性能所決定，哈汽 CCLN100025/600/600 要求主汽閥完成關(guān)閉動作的時間小于 。 汽輪機正常運行時，主汽閥全開；汽輪機停機時，主汽閥關(guān)閉。 9 圖 23 哈汽 N100025/600/600 汽輪機高壓主汽閥，調(diào)節(jié)閥布置 高壓主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥 機組為了減小流動損失，在主汽閥前的蒸汽管道上不再裝設(shè)電動主汽閥及其他閥門，因此主汽閥就是汽輪機進汽的總閥門。 高壓進汽部分 布置方式 哈汽 N100025/600/600 汽輪機有 4 個主汽閥和 4 個主汽調(diào)節(jié)閥，閥門都采用立式結(jié)構(gòu)，4 個主汽閥的出口與 4 個主汽調(diào)節(jié)閥的進口對接焊成一個整體，用吊架支撐，布置在前軸承箱前方的運行層之下。通過沖動式中壓壓力級做功后由中低壓連通管流入兩個雙流的低壓缸。 21 哈汽 N100025/600/600 汽輪機縱剖面圖 7 22 哈汽 N100025/600/600 汽輪機外形圖 8 哈爾濱汽輪機廠 CCLN00025/600/600 型汽輪機技術(shù)規(guī)范 表 21 哈爾濱汽輪機廠 CCLN00025/600/600 型汽輪機技術(shù)規(guī)范 編號 項目 單位 數(shù)據(jù) 1 機組型式 超超臨界、一次中間再熱、四缸、四排汽、單軸、 凝汽式 2 汽輪機型號 CCLN100025/600/600 3 THA工況 MW 1000 4 額定主蒸汽壓力 MPa（ a） 25 5 額定主蒸汽溫度 ℃ 600 6 額定再熱蒸汽進口溫度 ℃ 600 7 主蒸 汽額定進汽量 t/h 2740 8 額定排汽壓力 MPa（ a） 9 配汽方式 噴嘴調(diào)節(jié) 10 額定轉(zhuǎn)速 r/min 3000 旋轉(zhuǎn)方向（從汽輪機端向發(fā)電機端 看） 逆時針 11 給水回熱級數(shù)（高加＋除氧＋低加） 8 (3+1+4) 12 低壓末級葉片長度 mm 13 通流級數(shù) 48 高壓缸 級 II+9 中壓缸 級 27 低壓缸 級 46 14 低壓缸末級葉片數(shù)據(jù) 低壓缸末級葉片長度 mm 低壓缸末級葉片環(huán)形面