苏联大功率发电单元机组的给水泵汽轮机

苏联大功率发电单元机组的给水泵汽轮机 ,,,《}j ;1苏联大功率发电单元机组的给水泵汽聋苦机 一 ,主要性能和结构特点概况’ 苏联卡鲁斯克汽轮机厂(KT3)除生产小功率发电用汽轮机外,-还负责开发和生产给 水泵汽轮机.这类驱动汽轮机计有;为300,(310,320)500,800,1000~1200MW等大 功率火电和核电单元机组配套的给水泵汽轮机.给水泵汽轮机的变进汽参数和变排汽参数变 转速和小热降决定了必须采取一系列专门的结构措施和进行汽轮机参数的台理选择.该厂的 给水泵汽轮机主要技术性能列在表1 该厂头几台给水泵汽轮机在工厂试验台架上以及在运行中进行了广泛的试验,保证机组 选到必需的效率,可靠性和调节性能.该厂了专门的试验汽轮机用以对驱动用的湿蒸汽 汽轮机的通流部分进行全面调试. 目前,成批生产的K—l1—10?,K—l5一l5?,K一17一l7?,K一 7--1~(OK一 1811B一800),K一6--10(OK--18IIB--1200)型给水泵汽轮机可归纳为一个统一的系 列.K一17型汽轮机是其中最典型的有代表性的一种.P一11—15/3?和K一12—10IfA型 汽轮机则按单独设计进行生产. 最初,P一11一l5/3?,K,11,10If和K一17—15II型汽轮机予定与定压运行的主汽 轮机配套.由5~:300MW机组必须甩负荷,以及后来的500,800MW机组当主汽轮机滑压 运行时一昼夜的波谷期间,需把给水泵汽轮机转到在更宽的转速范围内运行.为此对P一11 一 l6/3?型,K一11—1oil型和K一17—1511型汽轮机进行了改型,而K—l7—171”I~K一7 一 l0,和K—l5—191Ill等型汽轮机在设计中已考虑了增大转速范围问. 从1966年开始,所有给水泵汽轮机都在发电站进行热试验,有苏联动力和电气化部的代 表参加.试验证实,给水泵汽轮机的经济性达到保证指标.根据试验结果而得的按喷咀前蒸 汽参数的效率值示于表2.’ ?2罨? 器昌f ?b 一 萤莩箸,-g?誊量f詈善皋 昌 n 占 竹昌 Z 皇 . 磊 ? 2 一 皇 ?29? 曲卜.0曲卜竹.II 稿..曲H\..+..._【...譬1\.....?. 竹.竹 .卜 剥旺联童州柱幢葡.刮譬?高.,?.’[uo糍.睾 )(.+..曲.竹苫II....? 0.0. 0.0. 000 0;0?N ?一._【 卜卜竹 _【0._【 0时竹_【_【 时00 00譬z ?H.H 竹 ,..【 0曲.【卜_【 n苫II ...._【. 0. 0.呻 00世 0;0? 81._【 时呻 曲0._【 00_【卜_【 n苫II ....竹 时. 曲..【 0 卜..【 0?.【.【.【 靛翊日苫R 驭蹈糕旺L皿霹H标 赠制酶 d苫R日靛鼎聚 哥探酶 蜜姥水泵汽靶机敏噎咀葡纛汽参藏的效率(根捂谴鞋结果) 试验所在的发电站计算效率 型号切列涅茨基加希尔斯基乌格列高尔基斯新伏罗涅斯基 值国家区域电站国家区域电站国家区域电站e.ckaR棱电站 P一11-.5/3n878588.7一86 K一17-15nA————83.9——82.4 K一12—10nA一一一82.980.5 图1给出了K一12—10FI型给水泵汽轮机喷咀前蒸汽压力随汽耗量变化的关系陆线,这 是在新伏罗涅斯克棱电站5单元机组上作试验时获得的.这些数据反映了试验值与计算值 能很好吻台. 大型发电单元机组的给水泵汽轮机通常用主汽轮机热 力循环中的蒸汽来运行的,在大多数情况下用主汽轮机的 抽出蒸汽.此时,给水泵汽轮机的进汽,其参数是随单元 机组的负荷而变化的.当单元机组采用滑压运行时,给水 泵汽机进汽参数韵变化更为显着,因此常常要求把主汽轮 机的抽汽点加切换,使其抽出蒸汽的参数满足给水泵的 要求,也就是使抽汽点压力得以较好地与给水泵汽轮机以 及给水泵的变工况性能相匹配,以便当单元机组负荷降到 3O时获得必需的抽汽参数.但是,在更低的负荷时必须 把给水泵汽轮机切换到更高参数的汽源.这样,在采用节 流配汽时可保证以较小的能量损失来操作给水泵汽轮机. 图1K--12--1O[I型给水泵汽轮 机喷咀前燕汽压力随汽耗量变化的 关系曲线1一试验值 2一计算疽 同时,为了使给水泵汽轮机获得高效率,必须建立小的功率贮备量.对单元机组整个凝结水 一一 给水系统应在全部运行工况上精确地在动力和材料选择上进行平衡.给水泵汽轮机的热 力试验表明,运行中状态参数偏离规定的技术要求值,首先,给水管冈阻力提高,给水泵转 速降低,锅炉给水调节器的压降增大,给水泵的效率降低,这些都导致单元机组在额定负荷 时经给水泵汽轮机的蒸汽消耗量增大以及旁路阀打开.这种状况要求发电站工作人员严格执 行工厂规程. 当单元机组系统中带有两台汽轮给水泵(带BB3P一1000的核电站为K—l2一lO?4型) 时,在两台连接到总管网的给水泵中,一台截止会引起另一台截止,这是由于在给水泵或前 置泵增大供水量的工况下汽轮机功率贮备不足和泵的汽蚀余量不足而I起的.当然在给水泵 汽轮机系统中安装几乎两倍供水量的装置在经济上是不可取_的,在 这些工况下应利用调节系 统保证单元机组的负荷而不致使给水泵组超负荷. 二,K—l7型给水泵汽轮机 K一17型(OK--181Iy~)凝汽式汽轮机(图2)用于驱动给水泵和前置泵,保证对 500,800和l2D0MW火电站动力单元机组锅炉的供水.这种型式的汽轮机可变转速,变进 ?80? 汽参数运行,由主汽轮机的非调整抽汽向给水泵汽机供汽.我国伊敏电厂引进的5ooMW单 元机组和绥中电厂引进的苏产800MW单元机组就是采用这种型式给水泵汽轮机.这些大型 单元机组的主汽轮机有哈尔科夫汽轮机厂(KT3)生产的K一500—24.型机,列宁格勒金属 工厂(SIM3)生产的K一800—240型和K一12oo一240型机,这些机组均按滑压方式运行 ‘ K一17型汽轮机在结构上已形成一个高度化(80—90%)的统一系列. 某些型号汽轮机的主要性能示于表3.汽轮机与主给水泵和前置泵一起安装在公共基础 上.在汽轮机前轴承3的支承座板2上安装着齿轮减速器1以驱动前置泵.由减速器传递的 功率为1140kw,而传动比为2.46. 图2C一17—15n型给水泵汽轮机 该型汽轮机是单缸机组,包括配汽部分和通流部分,后者由8级组成.转子9是整锻挠 性转子.为此该型汽轮机的工作转速范围扩大到2660--4720r/mln,该转子在刚性支承上 的临界转速为4250r/rain,即落在工作转速范围内,所以该机通过采用变刚度轴承来改变 转子的动力学特性.这种变刚度轴承是在前轴承6的轴瓦处安装埋入式胀缩盒,在后轴承12 的轴瓦处装设弹性悬架(轴承座)13而实现的.后轴承弹性轴承座架的刚度:为C=46.50 KN/cm(垂直方向)和Cy=105.ooKN/cm(水平方向).当胀缩盒投入工作时前轴承 座的刚度为c=200KN/cm.当泵一一调节器的滑油压力增达0.8MPa,即当转速高于3530 r/min(当用OMTH滑油时)或3950r/mln(当用T一22滑油时)前轴承的胀缩盒投入 工作.当转速低于n=3530(或3950)时汽轮机转子支承在刚性的前轴承和弹性的后轴承上 运转,此时临界转速为:nlkp=765r/miTI,nzkp=4880r/min.当n=3530(或3950)r /rain起,前轴承成为挠性的,这时临界转速分别为knIP;670min和n2kp=7250r/mln 因此,在整个工作转速范围内保证不出现转子共振.为了避免出现由于汽轮机和给水泵之间 的不对中所引起的显着的动态力,转子之间再用弹性盘式联轴器15来联轴(这种联轴器的横 ?31? ?3? 篱 磊’ g罟g暑器器gg 主善i墓釜景瑟景gg罟罟舍罟兽罟 鲁盆盆譬器盆式)的离C,N----N节器的工作轮.与发电用汽轮机相似,泵的 工作轮同时是径向推力轴承的推力环.在前轴承座盖上装有汽轮机的调节部套4. 汽轮机的汽缸8是钢焊接一一铸造结构.同时在汽缸m的排汽部分制有后轴承痉.由于 具有高质量的隔热措施和遵守技术操作规程,汽轮机百酞短河热状 态超琦: 启动前 汽轮机停机时间(小时)启动时回(分) 487O’ 245O l64O 835 为了防止汽轮机在停机后或启动前转子发生热挠曲,安装了盘车装置l4.它可使转予以 1or/mln的转速连续或周期性旋转-盘车装置用2.2kW电动机驱动.汽轮机的汽缸甩两个 猫爪支靠在前径向推力轴承滑动支座上并用两个排汽缸猫爪直接支承于基础底板上.由于前 轴承座沿着用纵向}骨销固定的前基础底板滑移,汽轮机的汽缸在结构上可自由热膨胀.汽轮 机的固定点是经过排汽管区域的异形滑销16所在的垂直平面与排汽管侧支承猫爪的棱形滑销 u连接线的交点. 汽轮机内装有轴端汽封和级间汽封.自动调节器端部汽封汽腔的蒸汽压力保持在必须的 范围内.在启动和小负荷工况下通过汽封调节器向汽封系统提供来自广用蒸汽总管的压力为 O.69MPa温度不高于200~C的饱和蒸汽或过热蒸汽.来自轴靖汽封边上的腔室以及各调节阀 和截止阀的阀杆密封装置的蒸汽空气混台气由抽气系统的射汽抽气器抽出. 该型汽轮机采用节流配汽.来自截止阿的新汽分成两股平行汽流进入单座节流阕(它由 调节部套传动).两只阀装于汽轮机两侧的汽缸下部.从汽轮机末级排出的蒸汽经排汽瞥排 入专用的凝汽器. K—l7型汽轮机的自动调节和保安系统以及轴承由主汽轮机的润滑系统来供油.来自主 图3P一11一l5/3n型汽轮机 ?80- 油泵的润滑油以压力0.IMPa,流量近4O米./时来供油. 三,P一11—15/3l”I型汽轮机 卡鲁斯克厂的P—ll-15/3?型汽轮机在驱动300MW单元机组的给水泵上获得广泛应 用(图3).该型汽轮机初产于1962年,后来经过多次改型以提高可靠性和扩大应用范围. 该机最初用来驱动由K一300—240nM3主汽轮机等组成的单元机组的?TH—ll5—34O I1M3型给水泵.后来需要用该机来驱动”无产者工厂”生产的?H一1l35—340型给水泵. 这是用于带K一3O0—24OxT3主汽轮机的单元机组中.但是随着300MW单元机组转变为滑 压运行,需要扩大该小汽轮机的转速范围.为此,该厂和全苏热工技术研究院(BTFI)一 起在鲁柯姆国家区域电站和乞利斯国家区域电站进行该型汽轮机叶片装置韵应力测量.根据 所得的测量数据对该机的叶片装置进行了改型,保证在单元机组宽广的负荷范围(带nTH 一 1】50一明时为3O%到100}带2”1H一1l35—34O泵时为从34%到100)内的滑动蒸汽 寰’.p-11一l5/3?基蛤水泵{t轮帆主要技来性能 附:K一3l0—23?5—3×73型主汽机配用的小汽机,在王机3级}卣汽抽汽压力I.68MPa,抽汽 量57.5t/h. ?3? 韧参数下,结水泵汽轮机能可靠运氘其转速变化范围分别为;50—60O0和鹳nO一515O r/min.当转速为3300r/min时,汽轮机的功率不应超过3MW.谈型汽轮 机的主要技术 性能示于表4. P一儿一15/31-1型(OP一12n型)汽轮机是冲动式背珏机组,由7级组成.喷咀组5 和隔板6是钢错焊接结构.转子7为整锻转子,其末端装有齿式联轴器t9以便和给水泵转子 联轴.轴端汽封和腽板(级间)汽封均为迷宫式.轴端汽封的抽汽通过集汽总管和主汽轮机 的轴封冷却器来实现. 前径向推力轴承2和主滑油泵结台在一起,而主滑油泵I的工作轮同时又是推力轴承的 推力l环.泵工作轮与汽轮机转轴制成一体,且开有径向钻乳通道. 汽轮机的汽缸8是钢焊接一一铸瀣结构.具有水平和垂直中分面.在汽缸下部两德装有 两只双座节流阀,这两只闽用以调节进’入汽轮机的蒸汽,后轴承座与汽轮机的排汽缸制成一 体.排汽管排墙的蒸汽引入主汽轮机系统.汽轮机支靠在基础台板4和1O上(籍助排汽缸箍 爪和位于前轴承下方的挠性支点3). 由子把炽热部分严密地隔离起来,因而可保证汽轮机从任何热状态进行启动而不限制时 间. 近年来,喻尔科夫厂新设计了双排汽的K一31O一23.5—3和K一32O一23.5—4型主汽 轮机以代替原来的K一3O0—240—2型机|上述3型主机配用背压式的P一11—15/2?型给 水泵汽轮机,而上述4型主机则配用凝汽式的K一1l一10?型给水泵汽轮机.这样配置既考 虑列经济性的理由,而且从长期运行经经验考虑,认为凝汽式给水泵l汽轮机的全工况性能比 背压式机更好. 四,K一12一loHA型汽轮机 K一12—1OfIA型汽轮机(图4)用于驱动功率为10OOMW采用K一5O0—6O/15OO型和 f K—l10o0一曲/l5oo型主汽轮机的核电站单元机组的给水泵和前叠泵.该型汽轮机经重新选 ? 35? 配蒸汽初参数也可甩子其他核电站.对核电站单元机组,每台K,5oo一0/o0窿装一台 汽动幕,两每台K—l0OO,6O/15o主汽轮机则配装两台汽动泵. 由于该型汽轮机采用低参数蒸汽,必须设计强有力曲湿汽分离装置, 曼要保证叶片装置 尤其是增犬尺寸的来几级叶片在瘴转速条4孛下曲据动强度. 壤拽轮机斑通流部分由两级组组成:第一级组,采用5级等截面叶片’第:级组,采婿 5级童截蕊升片,在周边张嘴咀处设有鲦湿装置.为了保证汽轮机在湿燕汽条件下的使甩寿 命,除了设置强有力的湿汽分离系统外,规定在配汽部分和通流部分的另件金属上进行防冲 饿和囊挑瘫授(袭绒溃蚀)保护,井在隔板轮缘l和中分面采用防腐蚀材料. 该型汽轮机的主要技术性能确于表钆由表5习看{珏,Kl2,1OnA型汽轮机在单元 囊jK—l2—10?A望耸水泵汽轮机主薹技术性麓 注t1.当调节阀全开,进汽参数为额定值,汽却水温为2c耐,汽轮机所发功率约12000kw. 2一按喷咀处参歙的内效率是按喷咀前参数诗箅,并考虑经前轴端汽封的汽和排汽速度动能损失. . 汽栝机由诬速减温减压装置供汽,驱动汽动给水泵. l帆组负荷从100%到3o的范围内由主汽轮机抽汽供给变参数蒸汽.此时给水泵汽机转速由额 窿的#50Or/min变化~lJ2645r/min.该机所发功率相应从11600变化到 3000kW.在小负 荷工抚和壤定负荷而冷却永温超过33,给水泵汽轮机规定由厂用蒸汽管网供汽.当主汽轮 机负荷降至低于30%,即主汽门前的蒸汽压力降低到0.29MPa时进行进汽切换.此时主汽门 前蒸汽压力达到1.18MPa,温度为187~C~切换时间不应小于5—10秒.规定该型汽轮机在 谣换脖的参数下总工作对坷不应超过总工作时间的20%. 来自主忾轮机集中的润措油系统经过滤的透半油在给水泵汽轮机轴线平面上的油压0小 于0.1MPa才能保证给水泵汽轮机可靠运行.要求供油量约72m/h.所采用的润柑油l按 ?? TOCT32--74的T,22牌润滑油或按TOCT9972--74~jTN--22油. 泼型汽轮机允许在停机后任何时间进行再次起动和运行.为此,在后轴承箱盖上装有盘 车装置13.给水泵汽轮机主辅采用了袖端迷宫式汽封租级阀迷富l式汽封.来自轴端汽封的蒸 汽空气混合气由自动抽器抽出.液拄调1节灌保挣蒋捶融遣微气脏室的蒸汽压力. 喷咀组9和隔板10是钢焊接结构.所有隔板和喷蛆的叶片用不锈钢 崩成.转予儿为整锻 件制成,是刚性转于.转子的一阶临界转建为:4400r/mino..’’ 转子前,后端装有齿式联轴器2和H以驱动(通过减速器1)前置泵和宝给求泵. 汽钲为锕焊接一一铸造结构.后轴承座与汽缸的排汽部分材成一体.汽缸韪过两巾囊爪 支靠在前轴承座3上.汽缸和轴承是用滑锗5,7固定以防止互相间龄移莉.当汽缸籀膨l龌 时前轴承吐及装在其上的前置泵减速器可在滑动支点上沿纵向轴线自由位移.两个节箕调节 阙8的壳体焊崔前汽缸下拳虹的两悄.由调节单元4的伺服马达经杠杆6传动两个节巍舞f, 实现氕轮机酌避汽调节.汽轮机的排艇支靠在基础平板上.排汽缸的定位与K—l7塑机类 似. 该型汽轮机{晰孵考虑蓟该机要在以0.4g的加建度沿任何,向作居于汽轮机轴线水平 面腾避负荷情况下并在撮动静条件下运行 此外,由于在专文中介绍了苏联生产的给水泵汽轮机的自动调节系统,车文不再j《 |}!滞略 ?3-