100万千瓦汽轮机本体培训教材

100万千瓦汽轮机概述 超超临界1000MW等级汽轮机 培训资料 上海汽轮机有限公司 目 录 1. 概述 2. 汽轮机本体结构特点 2.1总体结构特点 2.2高压缸的特点 2.3主汽门调门 2.4 补汽阀 2.5中压汽轮机 2.6再热主汽门 2.7低压汽轮机 2.8中低压连通管道 2.9轴承座 2.10盘车装置 3．辅助系统 3.1轴承 3.2.疏水系统 3.3润滑油系统 3.4轴封系统 3.5低压缸喷水系统 3.6高压缸通风 4.热力性能和启动 4.1热力循环 4.2热力特性 4.3启动 5.控制保护系统 1.概述 本机组为具有超群的热力性能、高度可靠性、高效率、高稳定性、容易维护、检修所花时间少、运行灵活、快速启动及调峰能力。机组形式为四缸四排汽、中间再热机组。机组的蒸汽参数、功率、转速等均标在汽轮机的名牌上。 汽轮机的内部结构详见汽轮机总剖面图。 机组的高、中压缸均可采用厂内精装出厂，整体发运现场的先进的组装形式。 机组的五个轴承座均为落地布置，不参与机组的滑销系统，除高压转子外，其余三根转子为单轴承支撑。机组长度短。推力轴承位于＃2轴承座内。 汽轮机采用全周进汽加补汽阀的配汽方式，高、中压缸均为切向进汽。高、中压阀门均布置在汽缸两侧，阀门与汽缸直接连接，无导汽管。 蒸汽通过高压阀门和单流的高压缸后，从高压缸下部的两个排汽口进入再热器。蒸汽通过再热器加热后，通过两只再热门进入双流的中压缸，由中压外缸顶部的中低压连通管进入两只双流的低压缸。 在每只汽缸的下部都设有用于给水加热用的抽汽口。 运行模式：定-滑-定（由补汽阀调频） 汽轮机外型尺寸：29m X 10.4m X 7.75m 汽轮机总重： 约1570 t 2 汽轮机本体结构特点 本机组的总体型式为单轴四缸四排汽；所采用的积木块是西门子公司近期开发的三个最大功率可达到1100MW等级的HMN型积木块组合：一个单流圆筒型H30高压缸，一个双流M30中压缸，两个N30双流低压缸。“HMN”组合的功率范围为300MW至1100MW。根据排汽容积流量的大小（背压及功率）可选配1至3个低压缸。本机组技术先进、成熟、安全可靠；所有的最新技术近期均有成功的应用业绩，通过这些技术的最优组合，使该机型的总体性能达到了世界一流的先进水平。 机组纵剖面图 2.1总体结构特点 汽轮发电机组三维立体视图 本机组采用一只高压缸、一只中压缸和二只低压缸串联布置。汽轮机四根转子分别由五只径向轴承来支承，除高压转子由两个径向轴承支承外，其余三根转子，即中压转子和两根低压转子均只有一只径向轴承支承。这种支承方式不仅是结构比较紧凑，主要还在于减少基础变形对于轴承荷载和轴系对中的影响，使得汽机转子能平稳运行。这五个轴承分别位于五个轴承座内。 整个高压缸静子部件和整个中压缸静子部件由它们外缸上的猫爪支承在汽缸前后的二个轴承座上。而低压部份静子部件的支撑方式较为独特，其外缸直接支撑于与它焊在一起的凝汽器颈部，与汽轮机基座没有任何关联，内缸等其它静子部件则通过低压内缸上伸出外缸的猫爪支撑于其前后的轴承座上，与低压外缸也不存在任何支撑关系，所以低压内、外缸在受热膨胀或变形时不会彼此造成影响。 五只轴承座均浇灌在汽轮机基座上，在机组从冷态到运行时与基座不发生相对滑动。所有轴承座与汽缸猫爪之间的滑动支承面均采用灌有石墨的低摩擦合金滑块。它的优点是具有良好的摩擦性能，不需要另注油脂润滑，有利于机组膨胀畅顺。在低压端部汽封、中低压连通管低压进汽口以及低压内缸猫爪等低压内、外缸接合处均设有大量的波纹管进行弹性连接，以吸收这些连接处内、外缸间的热位移。 在2号轴承座内装有径向推力联合轴承。因此，整个轴系是以此为死点向两头膨胀；而高压缸和中压缸的猫爪在2号轴承座处也是固定的，因此2号轴承座也是整个静子滑销系统的死点。高压缸受热后以2号轴承座为死点向机头方向膨胀。中压外缸与低压内缸间用推拉杆在猫爪处连接，汽缸受热后也会朝电机方向上顺推膨胀，因此，转子与静子部件在机组启停时其膨胀或收缩的方向能始终保持一致，这就确保了机组在各种工况下通流部分动静之间的差胀比较小，有利于机组快速启动。 汽轮机膨胀示意图 高、中压外缸两侧各布置有由一只个主汽门和一只调门组成的联合汽门，其结构及布置风格也是与众不同的，在阀门与汽缸之间没有蒸汽管道，主调门采用大型罩螺母与高压缸连接，再热调门采用法兰螺栓与中压缸连接，这种连接方式结构紧凑、损失小、附加推力小。 由于本机组采用全周进汽滑压运行＋补汽阀的配置模式，在主汽门后设有一个补汽阀，该补汽阀相当于第三个主调阀，该阀门的功能和设置原理在热力系统章节中另有详述；该阀门吊装运转层平台以下高压缸的区域，通过两根导汽管将蒸汽从主汽门后导入补汽阀内，再通过另两根导汽管将蒸汽从补汽阀后导入高压缸的相应接口上。 由于本机组采用独特的结构和合理的布置模式，使机组的可用率高，维护方便，机组的大修间隔长较长，与其他机型相比，其大修间隔要长一倍以上，可达到10万小时（约12年）。 2.2高压缸的特点 高压缸采用双层缸设计。外缸为独特的桶形设计，由垂直中分面分为左右两半缸。内缸为垂直纵向平中分面结构。各级静叶直接装在内缸上，转子采用无中心孔整锻转子，在进汽侧设有平衡活塞用于平衡转子的轴向推力。高压缸结构非常紧凑，在工厂经总装后整体发运到现场，现场直接吊装，不需要在现场装配。 圆筒型高压缸在轴向上根据蒸汽温度区域分为进汽缸和排汽缸两段，以紧凑的轴向法兰连接，可承受更高的压力和温度，有极高的承压能力。无中分面的圆筒型高压缸有极高的承压能力，汽缸应力小。即使高压内缸有中分面设置于垂直方向将汽缸分为左右两半，采用高温螺栓进行连接，螺栓不需要承受内缸本身的重量，但其因此其螺栓应力也较小，安全可靠性好。目前用于该机型的高压缸积木块HI30，其设计压力达到30MPa。 1、＃2轴承座 2、径向推力联合轴承 3、高压转子 4、高压内缸 5、第一级斜置静叶 6、高压静叶 7、高压动叶 8、高压外缸进汽段 9、高压进汽口 10、补汽阀进汽口 11、高压外缸排汽段 12、高压轴承 13、＃1轴承座 14、液压盘车 补汽阀蒸汽从高压第无级后引入高压缸。同时，采用将高压第四级后540℃左右的蒸汽漏入内、外缸的夹层，再通过夹层漏入平衡活塞前的方法；而平衡活塞前的蒸汽一路经平衡活塞向后泄漏至与高排相通腔室，一路则经过前部汽封向前流动与第一级静叶后泄漏过来的蒸汽混合后经过内缸的内部流道接入高压第五级后补汽处。经过内部流道的这一布置，使第一级后泄漏过来的高温蒸汽只经过小直径的转子面，同时大尺寸的外缸进汽端和转子平衡活塞表面的工作温度只有540℃左右，降低了结构的应力水平，延长其工作寿命。 2.3主汽门调门 机组设有两套主汽门调门组件，主汽门和主调门为一拖一形式，共用一个阀壳布置在机组的两侧。主调门通过大型螺母与汽缸直接连接无导汽管。 主汽门调门与汽缸连接方式 主蒸汽通过主蒸汽进口进入主汽门和主调门，主调阀内部通过进汽插管和高压内缸缸相连，主蒸汽通过进汽插管直接进入高压内缸，不设常规机组的导汽管。阀壳与高压外缸通过大型螺母连接。 主汽门调门 主汽门是一个内部带有预启阀的单阀座式提升阀。蒸汽经由主蒸汽进口进入装有永久滤网的阀壳内，阀门滤网采用环形波纹钢板缠绕形式，滤网的网孔直径相当小（仅1.6mm）,刚性较好，滤网面积与阀门喉部面积比约为7：1，即使有部分堵塞也不影响机组的正常运行。主汽门打开时，阀杆带动预启阀先行开启，从而减少打开主汽门阀碟所需要的提升力，以使主汽门阀碟可以顺利打开。主汽门由独立的油动机开启，由弹簧力关闭，安全可靠性好。 主调阀也为单阀座式提升阀，在阀碟上设有平衡孔以减小机组运行时打开调门所需的提升力。和主汽门相同，主调阀也由独立的油动机开启，由弹簧力关闭。 主汽门内部结构 主调门内部结构 2.4 补汽阀 机组在主汽门后调门前各引出一路进入补汽阀，补汽阀相当于主汽门后的第三个主调阀，该阀门一般在最佳运行经济工况点后开启，满足在该工况外机组能够到达更高的负荷，同时该阀门还具有调频功能；该阀门吊装运转层平台以下高压缸的区域，通过两根导汽管将蒸汽从主汽门后导入补汽阀内，再通过另两根导汽管将蒸汽从补汽阀后导入高压缸的相应接口上 补汽阀的调节方式与主调阀相同。 1、补汽阀油动机 2、补汽阀出汽口 3、补汽阀进汽口 4、补汽阀支吊点 2.5中压汽轮机 中压缸采用双流程和双层缸设计，内外缸均在水平中分面上分为上、下两半，采用发兰螺栓进行连接。可以采用厂内总装精装出厂的先进技术。 中压缸装配三维视图 中压缸纵剖面图 各级静叶直接装于内缸上，蒸汽从中压中部通过进汽插管直接进入中压内缸，流经对称布置的双分流叶片通道至汽缸的两端，然后经内外缸夹层汇集到中压缸上半中部的中压排汽口，经中低压连通管流向低压缸。因此中压高温进汽仅局限于内缸的进汽部分。整个中压外缸处在小于300℃排汽温度中，压力也只有0.6MPa(a)左右，汽缸应力较小，安全可靠性好。由于通流部分采用双分流布置，转子推力基本能够左右平衡。 中压缸也可在工厂经总装后整体发运到工地，不需要在现场重新装配。 1、中压转子 2、中压外缸 3、中压静叶 4、中压静叶 5、中压动叶 6、第一级斜置静叶 7、中压缸排汽口 8、中压缸进汽口 2.6再热主汽门 中压阀门和高压部分相同，中压缸也有两个再热主汽门与再热调门的组件，分别布置在中压缸两侧。每个组件包括一个再热主汽阀和一个再热调节阀，他们的阀壳组焊为一体。 再热蒸汽通过再热蒸汽进口进入再热主汽门和再热调门，再热调阀通过再热进汽插管和中压缸相连，再热蒸汽通过进汽插管直接进入中压内缸。 再热调阀与中压缸间采用法兰螺栓连接，阀门采用非常简洁的弹性支架直接支撑在汽机基座，对汽缸附加作用力小，同时有利于大修时的拆装。 再热主汽阀与主汽阀、再热调阀与主调阀在内部结构及调节控制方式基本相同。 调门 1、再热蒸汽进口 2、中压缸 3、再热主门和调门组件 4、再热调门油动机 5、再热主门油动机 6、中压进汽插管 7、再热调门 8、再热主汽门 9、阀门支架 再热主门内部结构 再热调门内部结构 2.7低压汽轮机 1、低压转子 2、低压外缸上半 3、低压内缸上半 4、低压外缸 6、低压内缸下半 7、低压外缸下半 低压缸为双流、双层缸结构。来自中压缸的蒸汽通过汽缸顶部的中低压连通管接口进入低压缸中部，再流经双分流低压通流叶片至两端排汽导流环，蒸汽经排汽导流环后汇入低压外缸底部进入凝汽器。内、外缸均由钢板拼焊而成，均在水平中分面分开成上下半，采用中分面法兰螺栓进行连接。 低压外缸下半由二个端板、二个侧板和一个下半钢架组成。低压外缸采用现场拼焊，直接坐落于凝汽器上，外缸与轴承座、内缸和基础分离，不参与机组的滑销系统。 外缸和内缸之间的相对膨胀通过在内缸猫爪处的汽缸补偿器、端部汽封处的轴封补偿器以及中低压连通管处的波纹管进行补偿。 低压汽轮机的各种波纹管补偿器 低压内缸通过其前后各二个猫爪，搭在前后二个轴承座上，支撑整个内缸及其内部静子部件的重量，并以推拉装置与中压外缸相连，保障汽缸间的顺推膨胀，以保证动静间隙。在低压内缸下半底部两端的中间位置处各伸出一只横向销，插入从该区域从汽机基座上伸入的销槽内，用于限制低压内缸的横向移动。 低压内缸中部左右侧各装有一个低压静叶持环，低压缸的前几级静叶装入静叶持环中，末两级或末级叶片直接装于低压内缸两端。低压排汽导流环与低压内缸焊为一体，这样不仅增加了整个低压内缸的刚性，减少低压内缸的挠度，而且可简化安装工序，缩短安装周期。其缺点是和低压内缸猫爪一样，导致低压内缸运输尺寸过大，对一些运输受限制的地区，需要考虑结构上的调整。 低压内缸通过其前后各二个猫爪，搭在前后二个轴承座上，支撑整个内缸、持环及静叶的重量。并以推拉装置与中压外缸相连，以保证动静间隙 低压内缸通过其前后各二个猫爪，搭在前后二个轴承座上，支撑整个内缸、持环及静叶的重量。并以推拉装置与中压外缸相连，以保证动静间隙。 2.8中低压连通管道 机组设有一只中低压连通管，连通管将中压与两只低压缸连接起来。中压缸排汽通过连通管进入两只低压内缸，通过双流的低压缸做功后向下进入凝汽器。 1、中压缸排汽口 2、低压I进汽口 3、低压II进汽口 连通管与低压缸进汽口连接 中低压连通管管道内径为φ2000mm。 2.9轴承座 机组有五只轴承座，轴承座通过地脚螺栓与基础固定，不参与机组的滑销系统。汽缸通过猫爪搭在其前后轴承座上，轴承座与猫爪之间采用低摩擦系数耐磨的合金，该合金为自润滑形式，不需要加注润滑脂。五只轴承分别位于五只轴承座内，机组的死点为＃2轴承座，径向推力联合轴承位于该轴承座内。机组以＃2轴承座为死点向两头膨胀，中压外缸与低压内缸以及低压内缸与低压内缸之间以穿过轴承座的推拉杆相连接传递膨胀。 1、推拉杆 2、地脚螺栓 3、轴承座 4、润滑油进口、 5、顶轴油管路 6、轴承 7、端部汽封 8、润滑油回油口 推拉杆结构图 1、低压内缸 2、自润滑板 3、轴承座 4、汽缸补偿器 5、低压外缸 6、推拉杆 7、补偿器 8、中压外缸（低压内缸） 2.10盘车装置 1、高压转子 2、与＃1轴承座连接 3、离合器 4、液压马达 本机组盘车设备安装于前轴承座前，采用液压马达这一独特的驱动方式进行驱动，马达由5个伸缩油缸及1根偏心轴组成，工作原理为：需要盘车时，顶轴油的电磁阀打开，借助于在伸缩油缸中的压力油柱，把压力传递给马达的输出偏心轴，使马达伸出轴通过中间传动轴带动转子转动，其安全可靠性及自动化程度均非常高。盘车工作油源来自顶轴油，压力约145Bar。 盘车装置是自动啮合型的，能使汽轮发电机组转子从静止状态转动起来，盘车转速约为60转/分。 盘车装置的配有超速离合器，能做到在汽轮机冲转达到一定转速后自动退出，并能在停机时自动投入。盘车装置与顶轴油系统、发电机密封油系统间设联锁。 3．辅助系统 3.1轴承 3.1.1 径向轴承 (#1轴承) 功能 径向轴承的功能是维持转子在相对于固定汽缸的中心位置。 轴承的表面设计布置成大部分轴承和转子之间的油膜抑制来自转子的自由振动。 结构组成 径向轴承支撑转子，由上半和下半壳体（件1；4）、支撑垫块（件5）、轴承壳体（件10）和定位键组成。 轴承壳体内侧设有巴氏合金，通过圆锥销和螺栓联结在一起。如图2所示。轴承金属测温元件采用热电偶（件13，14）。 采用圆柱壳体来支撑轴承以保证和转子偏差曲线相配合。 轴承壳体通过横向键（件7）来固定横向位置。竖直方向力通过轴承座的面（件11）传递到基础上。在极端不平衡时所产生的向上的力，通过键（件6）传递到轴承座上半，通过边上的地脚螺栓到基础上。水平方向力通过轴承盖底部平面的筋板传递到基础上。 供油 通过轴承一边的润滑油口直接给轴承供油，或在轴承上半部分通过圆周油管来供油。通过转子（件3）的旋转，将油从油瓤中挤出。离开轴承壳体后，通过油封环（件2）回到轴承座中。 1：轴承壳体上半 2：油封 3：转子 4：轴承壳体下半 5：支撑垫块 6：键 7：键 8：调整垫片 9：调整垫片 10：圆柱垫块 11：轴承座 12：顶轴油孔 顶轴油 为了防止在盘车装置运行时汽轮机转子摩擦，在盘车启动时减少扭矩，提供高压油来顶起转子。高压顶轴油通过顶轴油孔（件11）到轴承低部中心。 轴承壳体拆卸 在不抽转子的情况下，轴承壳体上、下半都可以拆卸。在轴封间隙的范围内，通过顶轴设备将转子稍微顶起。通过适当的设备，轴承壳体下半能绕转子旋转并拆卸。 在运行中监视轴承金属温度，测温元件采用三线制热电阻。根据机组安装后实际投运的温度情况，在控制系统中设置轴承金属温度报警值。如果正常运行时所有汽轮机轴承金属温度都小于90℃，则报警值为90℃，调闸值为130℃；如果正常运行时汽轮机轴承金属温度都小于105℃，则报警值为105℃，调闸值为130℃ 3.1.2.径向联合推力轴承（#2轴承） 功能 径向联合推力轴承的功能是支撑转子和承受由轴系产生的而平衡活塞不能平衡的残余轴向推力。推力轴承所能承受轴向推力的大小和方向取决于汽轮机的负荷情况。整个汽轮机转子轴系须考虑热膨胀和轴承维护运行所需的轴向公差。 结构和运行模式 径向推力联合轴承由上、下半轴承壳体（见2；9），整体式油封，衬套（件5），推力瓦块（件4），球面垫块（件11），球面座（件13）和键。 上、下半轴承壳体通过锥销和螺栓固定在一起。 衬套表面覆盖巴氏合金。 通过圆柱销（件20），推力轴承瓦块被倾斜地放置在轴承体的环行槽中，通过弹性元件（件18）变成柔性支撑（N-N剖面）。瓦块的工作面是巴氏合金。瓦块支撑在汽轮机转子的环行表面上。 轴承的球面块和球面座设计成可调整的，在安装时，允许在轴向和径向调整以满足转子要求。 轴承壳体通过边上的键（件8）来定位。竖直方向的力通过支撑垫块和轴承座底部的支撑块传递到基础上。在任何极端不平衡状态下所产生的向上的力，通过轴承座上部的键（件3）和地脚螺栓传递到基础上。 轴断面的横向力和轴向力通过轴承体和键（14；15）传递到基础上。 1：轴承座 上半 6：转子 11：球面垫块 2：轴承壳体上半 7：轴承座下半 12：调整垫片 3：键 8：键 13：球面座 4：推力瓦块 9：轴承壳体下半 a：顶轴油孔 5：轴承衬套 10：调整垫片 测温元件 金属温度测量点布置于巴氏合金衬套的上部，轴承衬套的下部（见D-D剖面），在推力轴承的正、负瓦块上都布置有热电偶（件16；17）。 供油 通过轴承一边的润滑油口直接给轴承供油，或在轴承上半部分通过圆周油管来供油。通过在轴承衬套上钻孔，将部分油进入径向轴承的油瓤。通过轴承体的凹槽，大部分油直接供到环形槽，并与径向轴承的回油混合供给推力轴承工作面。通过轴承两端的油封润滑转子并最后回到轴承座的下部。 推力瓦块（截面） 2：轴承壳体上半 18：挡油环 4：推力瓦块 19：键 9：轴承壳体下半 20：定位销 顶轴油 为防止盘车运行时转子和径向轴承干摩擦及盘车启动时减少启动扭矩，通过顶轴油口（B-B剖面a）在轴承下半壳体设置了两个凹槽（详见Y）。 密封环（件21）放置与轴承衬套9（件5）与轴承壳体下半之间，防止油渗漏。 3.1.3.径向轴承（#3、#4、#5轴承） 结构 径向轴承的功能是支撑汽轮机转子。大体上说，径向轴承分成上、下半壳体（件2；6），球面座（件3）和垫块（件8）。 轴承的工作面是巴氏合金面，滑动面是机械加工面。刮削是不合适也是不允许的。壳体都是用圆锥销和螺栓来固定联结在一起的。 允许调整轴承壳体以保证与转子相匹配。球面垫块座（件3）和调整垫片（件8；9）通过螺栓紧固在轴承壳体上（件12）。 测量轴承金属温度的热电偶（件10）布置见B-B剖面。 供油 润滑油通过轴承壳体内部水平结合点铣出的油道在径向供给转子。在巴氏合金的油室与转子之间形成油膜，并通过专门的回油通道回流到轴承座中（件5） 图7 径向轴承部件 1：巴氏合金 6：轴承壳体下半 2：轴承壳体上半 7：轴承座上半 3：球面垫块 8：调整垫片 4：轴承座垫块 9：垫片 5：轴承座下半 轴承壳体拆卸 在不抽转子的情况下，轴承壳体上、下半都可以拆卸。在轴封间隙的范围内，通过顶轴设备将转子稍微顶起。通过适当的设备，轴承壳体下半能绕转子旋转并拆卸。 10：测温元件 图8 测温元件（B-B剖面） 图9 轴承座（俯视图） 11：轴承座 12：调整垫块 轴承数据汇总表： 编号 直径×宽度(mm) 轴瓦型式 比压 许用比压 运行温度(℃) 1 250×180 椭圆 1.51 2.31 <105 2 380×300 椭圆 2.04 2.53 <105 3 475×475 袋式 2.90 3.20 <105 4 560×560 袋式 3.10 3.19 <105 5 560×425 袋式 1.96 2.43 <105 推力 外径630 内径380 可倾瓦 1.9 <105 3.2.疏水系统 汽轮机及其部件，包括蒸汽阀门，必须加以保护使之免受凝结水（水滴冲击腐蚀、热冲击等）。 如图10所示： • 逆止阀（1）和（2）前 • 阀门（3）和（4）内 • 管道内 通过疏水阀（5）和立管/疏水扩容器进入凝汽器。 如果疏水不充分，可能导致下列不正常的工作情况从而损害汽轮发电机组： • 一旦凝结水从蒸汽管线进入汽轮机对汽缸和轴产生过冷却导致变形 • 凝结水在汽轮机低部积聚对汽缸产生单侧冷却导致变形 • 管道和支吊架损坏，以及由于水锤导致的汽轮机对中变化 • 由于凝结水积聚在轴封蒸汽母管导致轴封蒸汽压力控制系统失灵 汽轮机疏水 a 高压缸部件 2 抽汽 b 中压缸部件 3 主蒸汽阀 c 低压缸部件 4 旁路阀 1 冷再热 5 气动疏水阀 运行及控制： 疏水系统部件及其功能描述如下： • 主控制阀1前的疏水阀 MAL11AA051 • 主控制阀2前的疏水阀 MAL12AA051 随着截止阀打开，主蒸汽阀阀体的预热蒸汽经过疏水阀排至凝汽器，疏水阀由于其对预暖特别重要也被称作预暖阀。 主控制阀前的疏水阀作为主控制阀阀位的函数由疏水的回路控制操作。另外，阀门的动作也由汽轮机子组控制用来操作阀门升程控制器同样的步骤执行。 截止阀和控制阀的目标位置作为控制标准。 • 过载阀前疏水阀 MAL19AA051 过载阀前疏水阀的打开作为高压控制阀、高压截止阀和汽轮机转速的函数由疏水的回路控制执行。另外，疏水阀的动作也由汽轮机子组控制执行。 • 过载阀下游疏水阀 MAL20AA051 过载阀下游疏水阀的打开由疏水的回路控制根据饱和蒸汽温度进行控制。 饱和蒸汽温度取决于主蒸汽压力并与高压内缸的温度进行比较。如果高压内缸比设定值热或高压控制阀离开“打开”位置，疏水阀将关闭。 • 活塞H10下游高压缸疏水阀 MAL14AA051 • 高压缸疏水阀 MAL22AA051 汽缸疏水阀作为温度的函数或在作为发电机输出功率函数的温度测量装置失灵的情况下由疏水的回路控制操作。 当高压外缸温度超过设定值，或温度测量装置失灵、发电机输出功率超过设定值，阀门关闭。当高压外缸温度低于设定值，或发电机输出功率下降到设定值以下，阀门打开。 对于手动操作，疏水阀不能关闭，直到汽缸温度足够高而不再产生蒸汽凝结。如果汽缸温度下降到该值以下，疏水阀必须重新打开。 • 冷再热管线1疏水阀 MAL65AA051 • 冷再热管线2疏水阀 MAL66AA051 每个冷再热管线上的疏水阀的阀位由疏水的回路控制定位。打开和关闭疏水阀的标准是高压缸下游冷再热管线上逆止门的阀位。 只要逆止门打开或离开“关闭”位置，疏水阀关闭；当逆止门关闭或离开“打开”位置，疏水阀打开。 • 再热截止阀1前的疏水阀 MAL23AA051 • 再热截止阀2前的疏水阀 MAL24AA051 再热截止阀前的疏水阀由汽轮机子组控制操作。 • 再热控制阀1前的疏水阀 MAL26AA051 • 再热控制阀2前的疏水阀 MAL27AA051 再热控制阀前的疏水阀作为再热控制阀、再热截止阀和汽轮机转速的函数由疏水的回路控制操作。另外，阀门的动作也由汽轮机子组控制用来操作阀门升程控制器同样的步骤执行。 当阀体的温度在蒸汽的饱和温度以上足够远时以及汽轮机带负荷时，阀门关闭。当阀体的温度下降到蒸汽的饱和温度以下时，阀门打开。 对于手动操作，疏水阀不能关闭，直到阀体温度足够高而不再产生蒸汽凝结。如果阀体温度下降到该值以下，疏水阀必须重新打开。 • 再热控制阀1和 2下游的疏水阀 MAL31AA051 疏水阀的阀位作为温度的函数由疏水的回路控制来定位。 当中压内缸的温度在蒸汽的饱和温度以上足够远时疏水阀关闭。 当中压内缸的温度下降到蒸汽的饱和温度以下时疏水阀打开。 对于手动操作，疏水阀不能关闭，直到中压内缸温度足够高而不再产生蒸汽凝结以及汽轮机带负荷。如果中压内缸温度下降到该值以下，疏水阀必须重新打开。 • 轴封漏汽母管疏水阀 MAL25AA051 疏水阀的动作作为轴封漏汽管线温度的函数由疏水的回路控制来执行。如果温度达到设定值，疏水阀打开和关闭。 • A8抽汽逆止门前的疏水阀 MAL41AA051 • A6抽汽逆止门前的疏水阀 MAL45AA051 • A5抽汽逆止门前的疏水阀 MAL47AA051 • A4抽汽逆止门前的疏水阀 MAL51AA051 • A3抽汽逆止门前的疏水阀 MAL54AA051 疏水阀的控制依据抽汽逆止门阀位和发电机输出功率的函数来执行。 对一个疏水阀的打开命令，至少一个抽汽逆止门必须达到设定位置或发电机输出功率必须达到设定值。对A5抽汽，如果压差小于设定值，同样发出一个疏水阀的打开命令。 如果所有抽汽逆止门的阀位达到设定值以及发电机输出功率高于设定值，疏水阀关闭。另外，对于抽汽A5，压差必须高于设定值。 • 密封蒸汽母管疏水阀 MAL81AA051 疏水阀的动作作为密封蒸汽母管前后温度的函数由疏水的回路控制来执行。 • 密封蒸汽母管疏水，节流装置 MAL81BP001 固定尺寸的节流孔允许少量的蒸汽从密封蒸汽母管到凝汽器连续流动。 3.3润滑油系统 汽轮机润滑油系统主要包括润滑和冷却系统、顶轴油系统以及排油烟系统。 简要说明： • 汽轮机润滑油和冷却油系统的供应由主油泵（2）从主油箱（1）吸油，经过冷油器（3）和过滤器（4）输送至轴承。 • 在电源故障情况下，危急（直流）油泵（5）将绕过冷油器和过滤器直接供油至轴承。 • 对于启动和停机以及低转速盘车运行，轴系也需要供应顶轴油。由顶轴油泵（6）经过滤器（7）将压力油供至轴的低部。 • 润滑和冷却油以及顶轴油从轴承流出经回油管线进入主油箱。 • 排油烟风机（8）在润滑油系统内维持轻微的负压。 • 油净化系统（9-选项）将特定部分流量经旁路输送。 油系统 1 主油箱 6 顶轴油泵 2 主油泵 7 过滤器 3 冷油器 8 排油烟装置 4 过滤器 9 油净化系统（选项） 5 危急油泵 T 汽轮机 G 发电机 M 马达 润滑油箱模块 润滑油系统的设备采用模块一体化设计，将油系统中主要设备全部集中安装在一个框架之内，如图12所示： 油箱模块 润滑油品质要求 根据规范，透平油是矿物油或含有增加抗侵蚀能力和稳定性的合成油。根据汽轮机的设计，只能使用符合DIN51 519粘度等级ISO VG46的透平油。 透平油通常是基于石蜡矿物油并包含饱和烃的混合物。不能给出不同成分含量的限定值。选择透平油的标准是其物理特性。其包含的添加物不能对油系统材料造成任何副作用。不能含有有机金属化合物成份（如，有机锌化合物成分）。 透平油必须能够在汽轮机部件（如轴承、连轴器）最高120°C的温度和油箱最高80°C的温度时物理化学性质不发生改变。必须能与少量（最多4%体积）的其他同类型（矿物或合成）的透平油混合。这种少量的混合不能发生透平油的任何变质。透平油不能对遵照常规工业卫生惯例进行操作的人员造成安全或健康上的危险。 透平油交货条件 特性 数值 单位 测试方法 DIN/ISO ASTM 40°C（140°F）时运行粘度 ISO VG32 ISO VG46 28.8-35.2 41.4-50.6 mm2/s mm2/s DIN 51 562-1 ASTM D 445 50°C（122°F）时空气释放 ≤4 min DIN 51-381 ASTM D 3427 中和 ≤0.20 mg KOH/g DIN 51 558-1 ASTM D 974 水含量 ≤100 mg/kg DIN 51 777-1 ASTM D 1744 25°C（77°F）时的泡沫 趋势 稳定性 ≤400 ≤450 ml s ISO 6247 （步骤1） ASTM D 892 (步骤1) 水可分离性 ≤300 s DIN 51 589-1 - 抗乳化性 ≤20 min DIN 51 599 ASTM D 1401 15°C（59°F）时密度 ≤900 kg/m3 DIN 51-757 ASTM D 1298 闪点 ISO VG32 ISO VG46 >160(>320) >185(>365) °C(°F) °C(°F) ISO 2592 ASTM D 92 倾点 ≤-6(≤21.2) °C(°F) ISO 3016 ASTM D 97 清洁度等级 ≤17/14 （8级） - ISO 4406 （NAS 1638） 颜色 ≤2 - DIN ISO 2049 ASTM D 1500 对铜的侵蚀作用 ≤2-100A3 - DIN EN ISO 2160 ASTM D 130 对铁的侵蚀保护作用 ≤0-B - DIN 51 585 ASTM D 665 老化特性：2500小时后中和数的增加 ≤2.0 mg KOH/g DIN 51-587 ASTM D 943 润滑油温度 汽轮发电机在额定转速运行期间，借助油温控制阀使汽轮机和发电机轴承的入口温度保持大约50℃。 3.4轴封系统 功能 轴封蒸汽用来密封穿过汽缸的轴。各汽封采用同一汽源供汽（280-320℃（转子温度不大于300℃时为240℃，0.3-0.8Mpa），机组达到约70％负荷时汽封能够自密封，不再需要外部供汽，高、中压汽封漏气直接供向低压汽封。 运行及结构组成 供汽调节阀（1）和溢流调节阀（2）在轴封蒸汽母管中维持一定的压力（35mbar）。 在正常运行期间，从高压缸来的过量的汽封蒸汽经母管向低压缸汽封供汽。 从进汽阀门（3）来的门杆漏汽输送到排放管线。 为了防止轴封蒸汽溢出至大气，从轴封蒸汽外侧的泄漏蒸汽被抽出并输送到汽封冷却器（4）。凝结的泄漏蒸汽排至主凝汽器。夹带的空气由风机（5）从汽封冷却器抽出并排放至大气。 轴封系统 A 高压汽轮机 2 溢流调节阀 B 中压汽轮机 3 进汽阀门 C 低压汽轮机 4 汽封冷却器 1 供汽调节阀 5 风机 汽封冷却器 汽封冷却器 1 循环水入口 9 循环水侧排放接口 2 水室 10 管板 3 循环水侧排气接口 11 冷却器管子 4 空气和不凝结蒸汽出口 12 挡板 5 冷却器壳体 13 泄漏蒸汽凝结水出口 6 泄漏蒸汽/空气混合气体入口 14 循环水侧排放接口 7 循环水侧排气接口 15 人孔 8 循环水出口 16 导向板 功能 该系列汽封冷却器用在冷凝式汽轮机设备中。它们的功能是收集从汽轮机轴封系统泄漏的蒸汽/空气混合气体并凝结泄漏蒸汽。 结构特征 汽封冷却器设计成表面式凝结。 没有循环水进入与凝结水接触。管子布置在汽封冷却器的汽侧空间，由带有光滑表面的直管组成。循环水进出的管子端部胀接到管板中。管板焊接到冷却器壳体内将汽侧空间与循环水进出口端隔离。换热管采用不锈钢材料。 运行 轴封的泄漏蒸汽室维持轻微的真空防止泄漏蒸汽溢出到大气。这样，从大气来的空气经末级轴封流到泄漏蒸汽室。系统内轻微的真空由连接到汽封冷却器上的风机维持。 从泄漏蒸汽室来的泄漏蒸汽和空气的混合气体经过母管进入汽封冷却器的汽侧空间。混合气体中夹带的空气削弱换热系数。因此，泄漏蒸汽全部凝结是不经济的。 作为设计规范，泄漏蒸汽的非凝结部分总计大约30%是容许的。 蒸汽空间的挡板使整个流动发生偏移并使流速增加。空气对换热系数的影响因而降低。 泄漏蒸汽在冷却器管子的表面凝结。泄漏蒸汽疏水经排放管线被送回汽/水混合U型管进入汽轮机凝汽器。泄漏蒸汽的未凝结部分和夹带的空气由风机从汽侧空间抽出。 在凝结过程中释放的潜热被传递到从冷却器管子中流动的循环水中。辅助冷却水用作散热剂。 3.5低压缸喷水系统 功能及运行 冷却低压缸排汽，通过低压缸排汽温度保护系统防止低压缸出现不允许的高温。 当温度的设定值（低于允许极限）被超过时，喷水装置打开，通过布置在低压缸尾部的雾化喷嘴将冷却水喷入蒸汽。同时发出“低压缸排汽温度高”的报警信号。 汽轮机停机后盘车转速下降到设定的极限以下或加载运行达到设定输出时，关闭低压缸喷水装置。 组成 除了管道、节流阀和监视设备外，以下部件也是必须的： • 低压缸喷水系统减压阀 减压阀的主要作用是降低凝结水的压力以达到低压缸喷水系统的要求。 • 喷水电磁阀 电磁阀的开启取决于低压缸叶片区（电机端）后的测量温度和每一个低压缸上部（电机端）的缸壁温度。当低压缸喷水不再需要时关闭，例如，在加载负荷或盘车后。 • 低压缸喷水系统前的过滤器 过滤器的作用是除去凝结水中的杂物，保证雾化喷嘴正常工作。 3.6高压缸通风 作用 高压缸通风的作用是防止高压缸叶片区域出现不允许的温升。在高压缸叶片区域不允许的温升和非常高的温度产生是由于在额定转速附近高压缸区域的流量不足和再热压力高。 在电厂运行时，上述情况可能发生在： • 在汽轮机跳闸期间，尤其在超速保护系统激活时 • 逆功率保护设备故障 • 在再热阀开启时，主调门或主蒸汽主汽门的不正常关闭 • 主蒸汽压力和再热蒸汽压力比下降到极限以下 • 汽轮机跳闸后机组滑行时，冷再热管道上的逆止阀泄漏或因故障没有关闭 • 调整装置发生故障 组成部件 除了管道，以下部件是必须的： 高压缸通风阀 高压缸通风阀是配有气动执行机构的减压阀。它通过弹簧打开、压缩空气关闭。空气来自于安全压缩空气系统。 高压缸通风阀在汽轮机跳闸开始时打开，当速度下降到一定的标准以下即高压缸叶片不会再产生鼓风的危险时关闭。 在汽轮发电机以低的稳定速度启动的初始阶段，通过高压缸叶片区域的压力差比额定转速下计算得到的最小允许压力差还低，此时，高压缸通风阀打开。在启动时，为了避免高压缸通风阀不必要的打开，打开的启动信号不被释放，直到汽轮机设定速度达到为止。当高压缸通风阀关闭时，选择的速度很低以便高压缸叶片鼓风的危险大大的降低。 电磁阀 电磁阀1 电磁阀2 电磁阀按2取1的方式连接，在失电压时关闭，用来降低高压缸通风阀执行机构内的空气压力，从而打开阀门。 4.热力性能和启动 4.1热力循环 超超临界1000MW汽轮机为一次中间再热循环，四缸四排汽、单轴凝汽式汽轮机。 从锅炉来的主蒸汽经过单流圆筒形高压缸两侧的主汽门和主调门进入高压缸第一级斜置静叶级，在第五级后有从主汽门和主调门之间抽出的新蒸汽流经补汽阀进入，并混合一起流过下游反动级组做功（当主调门全开时，若想进一步增加功率参与调频，则开启补汽阀），在高压第12级后有回热抽汽口接#1高加。高压缸排汽管道接#2高加和再热冷段。 从锅炉再热器出口再热蒸汽经过双流中压缸两侧的中联门进入中压缸第一级斜置静叶级，然后进入下游反动级组做功。中压缸上接有供#3高加，除氧器，给水泵汽轮机，#5低加的抽汽。中压缸排汽经过一根连通管进入两个双流低压缸。 低压缸上接有供#6、#7、#8低加的回热抽汽；低压排汽进入双背压凝汽器。 回热系统为三级高压加热器（内设蒸汽冷却段和疏水冷却段），一级除氧器和四级低压加热器组成八级回热系统；＃5低压加热器疏水自流至＃6低压加热器，＃6低压加热器设有疏水泵，#7及#8低压加热器的疏水分别进入位于#8低加与汽封冷却器之间的疏水冷却器；锅炉给水泵由给水泵汽轮机驱动。 4.2热力特性 汽轮机热耗率、缸效率、各缸功率分配等热力特性。 4.2.1热耗率计算 其中： Wms——主蒸汽流量 (kg/s) hms——主蒸汽比焓 (kJ/kg) Whr——再热热段蒸汽流量 (kg/s) hhr——再热热段蒸汽比焓 (kJ/kg) Wcr——再热冷段蒸汽流量(kg/s) Hcr——再热冷段蒸汽比焓(kJ/kg) Wfw——最终给水流量 (kg/s) hfw——最终给水比焓(kJ/kg) Wsh——过热器喷水流量 (kg/s) （设计值取0） Wrh——再热器喷水流量(kg/s) （设计值取0） hsh——过热器喷水比焓 (kJ/kg) hrh——再热器喷水比焓 (kJ/kg) HR——热耗率 (kJ/kWh) Pe——发电机出线端功率(扣除静态励磁耗功和电动主油泵耗功 ) (kW) 4.2.2缸效率计算 按效率公式定义：实际焓降与理想焓降的百分比。 玉环USC1000MW热耗保证工况缸效率计算见下表： 项目 符号 单位 高压缸 中压缸 进口压力 Bar 262.5 53.50 进口温度 ℃ 600 600 进口比焓 kJ/kg 3482.1 3664.0 出口压力 Bar 59.46 6.17 出口温度 ℃ 362.9 286.1 出口比焓 kJ/kg 3081.3 3032.7 出口理想比焓 kJ/kg 3038.64 2987.34 实际焓降 kJ/kg 400.80 631.30 理想焓降 kJ/kg 443.46 676.66 缸效率 — 90.38% 93.30% 4.2.3过程膨胀线 4.2.4各缸功率分配 外高桥三期USC1000MW工程THA工况计算各缸功率分配，结果如下： 功率KW 占整机功率百分数% 高压缸 301752 29.8% 中压缸 378604 37.4% 低压缸A 163572 16.2% 低压缸B 168200 16.6% [注]计算未考虑轴封的影响 4.2.5利用第五级后压力测量主蒸汽流量 按汽轮机原理，在多级叶片通流面积不变的条件下，进口压力与流量成正比。对常规冲动式喷嘴调节的机组，调节级后的某一级的压力与流量成正比，通常就由调节级后压力来判断；我公司采用全周进汽+补汽阀技术的超超临界汽轮机采用第五级后压力来判断流量，在补汽阀后（第五级级后）有专门的压力测点。这与常规按调节级后压力计算流量具有相同的精度。 4.2.6典型滑压运行参数变化 以玉环USC1000MW工程为例，下面的主蒸汽压力曲线对应两阀全开滑压运行和补汽阀开启定压运行；温度曲线根据锅炉运行要求，仅供参考 4.3启动 4.3.1对超超临界汽轮机启动参数要求 如下表所示： 启动工况 极热态2h 热态 8h 温态 48h 冷态 150℃ 极冷态 50℃ 主蒸汽温度 (℃) 最小值 580 560 380 360 360 推荐值 600 580 440 400 380 最大值 600 600 500 440 400 热段再热蒸汽温度(℃) 最小值 530 450 360 360 360 推荐值 570 510 440 400 380 最大值 600 600 500 440 400 主蒸汽压力 (MPa(a)) 最小值 10* 10* 6 6 6 推荐值 12* 12* 8.5 8.5 8.5 最大值 不限制 不限制 不限制 不限制 9 冷段再热蒸汽压力(MPa(a)) 最小值 不限制 不限制 不限制 不限制 不限制 推荐值 1.7 1.7 1.4 1.4 1.2 最大值 2.5** 2.5** 2.0 2.0 2.0 *满足过热度要求 **冷再温度可能超过510℃ 4.3.2对超超临界汽轮机冲转流量的要求和建议 对冲转前主蒸汽流量应满足以下要求：热态启动，主蒸汽流量>15%TMCR（TRL）主蒸汽流量；冷态、温态启动，主蒸汽流量>10%TMCR（TRL）主蒸汽流量。由于是超超临界锅炉，在汽轮机冲转前增大主蒸汽流量有利于减小固体颗粒冲蚀，所以推荐主蒸汽流量>20%TMCR（TRL）主蒸汽流量。 4.3.3超超临界汽轮机启动一般过程 超超临界机组启动过程简化描述如下（详细步骤请参照运行说明书和机炉联合启动曲线）： ​ 冲转前准备工作：对于冷态启动，需要预暖高压和中压管道和阀门。确保冲转蒸汽参数符合“超超临界汽轮机对启动参数的要求”。 ​ 开启TV，RSV；开启GV，IV，汽轮机冲转；对于极冷态启动，汽轮机在暖机转速400 r/min保持1h，其他状态启动通常在5min内就可以达3000 r/min。 ​ 升速到3000 r/min，等待同步并网。此过程中密切注意高排压力、温度的变化。 ​ 并网，带5%初负荷。此过程中注意高排压力、温度的变化。 当高排温度达470℃时，通过开大GV来增加高压缸的进汽量，进而降低高压缸的排汽温度；若高排温度进一步攀升，达到495℃时，将转变为仅中压缸进汽模式（即中压缸启动），此时GV关闭，高排逆止阀NCR关闭，高排通风阀（small evacuation line）打开，通过带走鼓风发热来降低高压缸的排汽温度；当高排温度达510℃时，机组报警；当高排温度达530℃时，机组跳机。 ​ GV，IV继续开大直至全开，旁路退出（约在25~35%BMCR时）， 增加锅炉负荷按汽机同步的滑压控制模式，至带上目标负荷。 5.控制保护系统