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汽轮机

汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械。又称蒸汽透平。主要用作发电用的原动机,也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。

还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要 。

汽轮机基本信息

汽轮机结构部件

简介

由转动部分和静止部分两个方面组成。转子包括主轴、叶轮、动叶片和联轴器等 。静子包括进汽部分、汽缸、隔板和静叶栅、汽封及轴承等。

汽缸

汽缸是汽轮机的外壳,其作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开,形成封闭的汽室,保证蒸汽在汽轮机内部完成能量的转换过程,汽缸内安装着喷嘴室、隔板、隔板套等零部件;汽缸外连接着进汽、排汽、抽汽等管道。

汽缸的高、中压段一般采用合金钢或碳钢铸造结构,低压段可根据容量和结构要求,采用铸造结构或由简单铸件、型钢及钢板焊接的焊接结构。

高压缸有单层缸和双层缸两种形式。单层缸多用于中低参数的汽轮机。双层缸适用于参数相对较高的汽轮机。分为高压内缸和高压外缸。高压内缸由水平中分面分开,形成上、下缸,内缸支承在外缸的水平中分面上。高压外缸由前后共四个猫爪支撑在前轴承箱上。猫爪由下缸一起铸出,位于下缸的上部,这样使支承点保持在水平中心线上。

中压缸由中压内缸和中压外缸组成。中压内缸在水平中分面上分开,形成上下汽缸,内缸支承在外缸的水平中分面上,采用在外缸上加工出来的一外凸台和在内缸上的一个环形槽相互配合,保持内缸在轴向的位置。中压外缸由水平中分面分开,形成上下汽缸。中压外缸也以前后两对猫爪分别支撑在中轴承箱和1号低压缸的前轴承箱上。

低压缸为反向分流式,每个低压缸由一个外缸和两个内缸组成,全部由板件焊接而成。汽缸的上半和下半均在垂直方向被分为三个部分,但在安装时,上缸垂直结合面已用螺栓连成一体,因此汽缸上半可作为一个零件起吊。低压外缸由裙式台板支承,此台板与汽缸下半制成一体,并沿汽缸下半向两端延伸。低压内缸支承在外缸上。每块裙式台板分别安装在被灌浆固定在基础上的基础台板上。低压缸的位置由裙式台板和基础台板之间的滑销固定。

转子

转子是由合金钢锻件整体加工出来的。在高压转子调速器端用刚性联轴器与一根长轴连接,此节上轴上装有主油泵和超速跳闸机构。

所有转子都被精加工,并且在装配上所有的叶片后,进行全速转动试验和精确动平衡。

套装转子:叶轮、轴封套、联轴节等部件都是分别加工后,热套在阶梯型主轴上的。各部件与主轴之间采用过盈配合,以防止叶轮等因离心力及温差作用引起松动,并用键传递力矩。中低压汽轮机的转子和高压汽轮机的低压转子常采用套装结构。套装转子在高温下,叶轮与主轴易发生松动。所以不宜作为高温汽轮机的高压转子。

整锻转子:叶轮、轴封套、联轴节等部件与主轴是由一整锻件削而成,无热套部分,这解决了高温下叶轮与轴连接容易松动的问题。这种转子常用于大型汽轮机的高、中压转子。结构紧凑,对启动和变工况适应性强,宜于高温下运行,转子刚性好,但是锻件大,加工工艺要求高,加工周期长,大锻件质量难以保证。

焊接转子:汽轮机低压转子质量大,承受的离心力大,采用套装转子时叶轮内孔在运行时将发生较大的弹性形变,因而需要设计较大的装配过盈量,但这会引起很大的装配应力,若采用整锻转子,质量难以保证,所以采用分段锻造、焊接组合的焊接转子。它主要由若干个叶轮与端轴拼合焊接而成。焊接转子质量轻,锻件小,结构紧凑,承载能力高,与尺寸相同、有中心孔的整锻转子相比,焊接转子强度高、刚性好,质量轻,但对焊接性能要求高,这种转子的应用受焊接工艺及检验方法和材料种类的限制。

组合转子:由整锻结构套装结构组合而成,兼有两种转子的优点。

联轴器

联轴器用来连接汽轮机各个转子以及发电机转子,并将汽轮机的扭矩传给发电机。现代汽轮机常用的联轴器常用三种形式:刚性联轴器,半挠性联轴器和挠性联轴器。

刚性联轴器:

这种联轴器结构简单,尺寸小;工作不需要润滑,没有噪声;但是传递振动和轴向位移,对中性要求高。

半挠性联轴器

右侧联轴器与主轴锻成一体,而左侧联轴器用热套加双键套装在相对的轴端上。两对轮之间用波形半挠性套筒连接起来,并以配合两螺栓坚固。波形套筒在扭转方向是刚性的,在变曲方向刚是挠性的。这种联轴器主要用于汽轮机-发电机之间,补偿轴承之间抽真空、温差、充氢引起的标高差,可减少振动的相互干扰,对中要求低,常用于中等容量机组

挠性联轴器

挠性联轴器通常有两种形式,齿轮式和蛇形弹簧式。这种联轴器,可以减弱或消除振动的传递。对中性要求不高,但是运行过程中需要润滑,并且制作复杂,成本较高。

静叶片

隔板用于固定静叶片,并将汽缸分成若干个汽室。

动叶片

动叶片安装在转子叶轮或转鼓上,接受喷嘴叶栅射出的高速气流,把蒸汽的动能转换成机械能,使转子旋转。

叶片一般由叶型、叶根和叶顶三个部分组成。

叶型是叶片的工作部分,相邻叶片的叶型部分之间构成汽流通道,蒸汽流过时将动能转换成机械能。按叶型部分横截面的变化规律,叶片可以分为等截面直叶片、变截面直叶片、扭叶片、弯扭叶片。

等截面直叶片:断面型线和面积沿叶高是相同的,加工方便,制造成本较低,有利于在部分级实现叶型通用等优点。但是气动性能差,主要用于短叶片。

弯扭叶片:截面型心的连线连续发生扭转,可很好地减小长叶片的叶型损失,具有良好的波动特性及强度,但制造工艺复杂,主要用于长叶片。

叶根是将叶片固定在叶轮或转鼓上的连接部分。它应保证在任何运行条件下的连接牢固,同时力求制造简单、装配方便。

T形叶根:加工装配方便,多用于中长叶片。

菌形叶根:强度高,在大型机上得到广泛应用。

叉形叶根:加工简单,装配方便,强度高,适应性好。

枞树型叶根:叶根承载能力大,强度适应性好,拆装方便,但加工复杂,精度要求高,主要用于载荷较大的叶片。

汽轮机的短叶片和中长叶片通常在叶顶用围带连在一起,构成叶片组。长叶片刚在叶身中部用拉筋连接成组,或者成自由叶片。

围带的作用:增加叶片刚性,改变叶片的自振频率,以避开共振,从而提高了叶片的振动安全性;减小汽流产生的弯应力;可使叶片构成封闭通道,并可装置围带汽封,减小叶片顶部的漏气损失。

拉筋:拉筋的作用是增加叶片的刚性,以改善其振动特性。但是拉筋增加了蒸汽流动损失,同时拉筋还会削弱叶片的强度,因此在满足了叶片振动要求的情况下,应尽量避免采用拉筋,有的长叶片就设计成自由叶片。

汽封

转子和静体之间的间隙会导致漏汽,这不仅会降低机组效率,还会影响机组安全运行。为了防止蒸汽泄漏和空气漏入,需要有密封装置,通常称为汽封。

汽封按安装位置的不同,分为通流部分汽封、隔板汽封、轴端汽封。

轴承

轴承是汽轮机一个重要的组成部分,分为径向支撑轴承和推力轴承两种类型,它们用来承受转子的全部重力并且确定转子在汽缸中的正确位置。

1.多油楔轴承(三油楔、四油楔):轻载、耗功大,高速小机

2.圆轴承:可承重载,瓦温高

3.椭圆轴承:可承重载

4.可倾瓦轴承:2、4、5、6瓦块轴承,稳定性好,承载范围大,耗油量较大

5.推力轴承:1)固定瓦块式:承载能力小,用于小机组

2)可倾瓦块式:

①密切尔式:瓦块背面线接触

②金斯伯里式:瓦块背面点接触

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汽轮机造价信息

  • 市场价
  • 信息价
  • 询价

  • 100#标号:100# 品种:油 类型:车用
  • kg
  • 中国石油
  • 13%
  • 丹东市振安区五龙背石油供应站
  • 2022-12-06
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  • 品种:油;标号:93#;类型:车用
  • kg
  • 大唐
  • 13%
  • 上海大唐石油化工有限公司
  • 2022-12-06
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  • 60-70#
  • kg
  • 13%
  • 广州航耀化工有限公司
  • 2022-12-06
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  • 100#
  • kg
  • 13%
  • 广州航耀化工有限公司
  • 2022-12-06
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  • 品种:油;类型:电火花油;净重:200L;
  • 长城
  • 13%
  • 山西鸿昇顺机电设备贸易有限公司
  • 2022-12-06
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  • 综合
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  • 韶关市南雄市2021年2季度信息价
  • 建筑工程
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  • 综合
  • kg
  • 韶关市南雄市2021年1季度信息价
  • 建筑工程
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  • 综合
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  • 建筑工程
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  • 综合
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  • 综合
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  • 建筑工程
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汽轮机测速模块

  • K-FC01-A.0.1
  • 3块
  • 3
  • 和利时
  • 中高档
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  • 2018-03-15
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汽轮机

  • 46#
  • 800公L
  • 3
  • 不含税费 | 不含运费
  • 2015-01-09
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汽轮机伺服模块

  • K-SV01-A.0.1
  • 6块
  • 3
  • 和利时
  • 中高档
  • 不含税费 | 含运费
  • 2018-03-15
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汽轮机(一期项目)

  • 中温中压单缸凝汽轮机
  • 1台
  • 1
  • 杭州汽轮机股份有限公司
  • 中高档
  • 含税费 | 含运费
  • 2022-09-26
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汽轮机(二期项目)

  • 中温中压单缸凝汽轮机
  • 1台
  • 1
  • 洛阳中重发电设备有限责任公司
  • 中高档
  • 含税费 | 含运费
  • 2022-09-22
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汽轮机优点

与往复式蒸汽机相比,汽轮机中的蒸汽流动是连续的、高速的,单位面积中能通过的流量大,因而能发出较大的功率。大功率汽轮机可以采用较高的蒸汽压力和温度,故热效率较高。19世纪以来,汽轮机的发展就是在不断提高安全可靠性、耐用性和保证运行方便的基础上,增大单机功率和提高装置的热经济性。

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汽轮机种类

简介

汽轮机种类很多,根据结构、工作原理、热力性能、用途、气缸数目的不同有多种分类方法。

按结构

有单级汽轮机和多级汽轮机;各级装在一个汽缸内的单缸汽轮机,和各级分装在几个汽缸内的多缸汽轮机;各级装在一根轴上的单轴汽轮机,和各级装在两根平行轴上的双轴汽轮机等。

按工作原理

有蒸汽主要在各级喷嘴(或静叶)中膨胀的冲动式汽轮机;蒸汽在静叶和动叶中都膨胀的反动式汽轮机;以及蒸汽在喷嘴中膨胀后的动能在几列动叶上加以利用的速度级汽轮机。

按热力特性

有凝汽式、供热式、背压式、抽汽式和饱和蒸汽汽轮机等类型。凝汽式汽轮机排出的蒸汽流入凝汽器,排汽压力低于大气压力,因此具有良好的热力性能,是最为常用的一种汽轮机;供热式汽轮机既提供动力驱动发电机或其他机械,又提供生产或生活用热,具有较高的热能利用率;背压式汽轮机的排汽压力大于大气压力的汽轮机;抽汽式汽轮机是能从中间级抽出蒸汽供热的汽轮机;饱和蒸汽轮机是以饱和状态的蒸汽作为新蒸汽的汽轮机。

按用途

可分为为电站汽轮机、工业汽轮机、船用汽轮机等。

按汽缸数目

可分为单缸汽轮机、双缸汽轮机和多缸汽轮机。

其他

另外还可按照蒸汽初压(低压、中压、高压、超高压、亚临界、超临界、超超临界)、排列方式(单轴、双轴)等进行分类。

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汽轮机常见问题

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汽轮机配套设施

汽轮机通常在高温高压及高转速的条件下工作,是一种较为精密的重型机械,一般须与锅炉(或其他蒸汽发生器)、发电机(或其他被驱动机械)以及凝汽器、加热器、泵等组成成套设备,一起协调配合工作。

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汽轮机常见问题

简介

在汽轮机运行过程中,汽轮机渗漏和汽缸变形是最为常见的设备问题,汽缸结合面的严密性直接影响机组的安全经济运行,检修研刮汽缸的结合面,使其达到严密,是汽缸检修的重要工作,在处理结合面漏汽的过程中,要仔细分析形成的原因,根据变形的程度和间隙的大小,可以综合的运用各种方法,以达到结合面严密的要求。

汽缸漏气原因

1.汽缸是铸造而成的,汽缸出厂后都要经过时效处理,就是要存放一些时间,使汽缸在住铸造过程中所产生的内应力完全消除。如果时效时间短,那么加工好的汽缸在以后的运行中还会变形,这就是为什么有的汽缸在第一次泄漏处理后还会在以后的运行中还有漏汽发生。因为汽缸还在不断的变形。

2.汽缸在运行时受力的情况很复杂,除了受汽缸内外气体的压力差和装在其中的各零部件的重量等静载荷外,还要承受蒸汽流出静叶时对静止部分的反作用力,以及各种连接管道冷热状态下对汽缸的作用力,在这些力的相互作用下,汽缸发生塑性变形造成泄漏。

3.汽缸的负荷增减过快,特别是快速的启动、停机和工况变化时温度变化大、暖缸的方式不正确、停机检修时打开保温层过早等,在汽缸中和法兰上产生很大的热应力和热变形。

4.汽缸在机械加工的过程中或经过补焊后产生了应力,但没有对汽缸进行回火处理加以消除,致使汽缸存在较大的残余应力,在运行中产生永久的变形。

5.在安装或检修的过程中,由于检修工艺和检修技术的原因,使内缸、汽缸隔板、隔板套及汽封套的膨胀间隙不合适,或是挂耳压板的膨胀间隙不合适,运行后产生巨大的膨胀力使汽缸变形。

6.使用的汽缸密封剂质量不好、杂质过多或是型号不对;汽缸密封剂内若有坚硬的杂质颗粒就会使密封面难以紧密的结合。

7.汽缸螺栓的紧力不足或是螺栓的材质不合格。汽缸结合面的严密性主要靠螺栓的紧力来实现的。机组的起停或是增减负荷时产生的热应力和高温会造成螺栓的应力松弛,如果应力不足,螺栓的预紧力就会逐渐减小。如果汽缸的螺栓材质不好,螺栓在长时间的运行当中,在热应力和汽缸膨胀力的作用下被拉长,发生塑性变形或断裂,紧力就会不足,使汽缸发生泄漏的现象。

8.汽缸螺栓紧固的顺序不正确。一般的汽缸螺栓在紧固时是从中间向两边同时紧固,也就是从垂弧最大处或是受力变形最大的地方紧固,这样就会把变形最大的处的间隙向汽缸前后的自由端转移,最后间隙渐渐消失。如果是从两边向中间紧,间隙就会集中于中部,汽缸结合面形成弓型间隙,引起蒸汽泄漏。

漏油

在现代工业的连续生产中,由于介质腐蚀、冲刷、温度、压力、震动等因素的影响,设备、管道、阀门及容器等都不可避免的出现泄露问题。带压堵漏技术是在不影响正常生产的前提下,带温、带压修复渗漏部位,达到重新密封的一种特殊技术手段。由于这种技术有事是在工艺介质、压力、流量均不降低,且有介质外泄的情况下实施的,因此它与传统的停车堵漏具有本质的区别,其经济价值更加显著。

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汽轮机常见故障

裂纹渗漏

汽轮机的油动机等液压设备,在工作过程中承受较大的压力及振动力。由于设备材质为铸铁,铸造过程中难免存在不易发现的铸造缺陷,加上长时间满负荷运行,在壳体的薄弱部位极容易出现砂眼渗漏或裂纹渗漏,使设备无法正常工作,液压油的泄漏同时给现场工作环境造成极大的安全隐患,严重威胁企业的安全连续化生产。

在出现此类问题后,企业往往没有及时有效的解决手段,由于铸铁的焊接性能非常差,加上液压设备的密封性要求较高,传统的焊补工艺根本无法实现修复。而现场一般没有此类设备的备品备件,购买更换需要大量的停机时间。上述问题已可以使用高分子复合材料进行现场修复,其优良的机械性能及良好的粘接力、耐压性,使得该问题得以有效解决。施工过程简单快速可满足现场施工之要求,并可延长设备使用寿命、提高生产率。

气缸变形

气缸变形的原因与汽缸壁及法兰金属的厚度和结构尺寸有关,与启停工况时投入法兰、螺栓加热的操作有关,与汽缸保温情况也有一定的关系,还与制造过程有关。由于汽缸铸造时的时效问题,以及复杂的受力情况,汽缸变形是不可避免的问题,通常会表现为汽缸出现内张口或外张口的情况,而且低压缸更容易出现这个问题。出现此问题后,应避免采用开槽等破坏性的修复手法,目前西方国家应用比较成熟的技术是采用德国西门子能源事业部采用的高温平面密封剂修复技术对变形的结合面间隙进行直接修复。

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汽轮机文献

汽轮机启动 汽轮机启动

汽轮机启动

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页数: 12页

汽轮机启动 4.1 汽轮机启动的有关规定 4.1.1 启动方式划分 4.1.1.1 DEH在每次挂闸时,自动根据汽轮机启动前高压内缸调节级处内上壁金属温度来 划分机组的启动状态,若内上壁金属温度测点坏,自动由该处下壁金属温度信号来代替: 1)冷态启动 T:<150℃ 2)温态启动 T:150℃~ 300℃ 3)热态启动 T:300℃~ 400℃ 4)极热态启动 T:≥ 400℃ 4.1.1.2 按启动时汽缸的进汽方式划分: 1)高、中压缸联合启动 2)中压缸启动 4.1.2 启动参考时间:见下表(单位 min) 表 4.1 启动状态 冲转方式 冲转至额定转速 时间( min) 并网至额定负荷 时间( min) 冲转至额定负荷 时间( min) 冷态 高、中压缸冲转 ~ 125 ~320 ~445 温态 高、中压缸冲转 ~25 ~115 ~140 热态 高、中压缸冲转 ~17

汽轮机大修 汽轮机大修

汽轮机大修

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页数: 14页

编号: Q3001B 中国长江动力公司 (集团 ) 2008 年 3 月 26 日 大修作业指导书 产品型号及名称 汽轮机 文 件 编 号 Q3001B 文 件 名 称 作业指导书 编 制 单 位 汽机工艺部 编 制 审 核 会 签 标 准 化 审 查 审 定 批 准 2008年 3月 26日 中国长江动力公司 (集团 ) 作业指导书 文件代号 共 12张 第 1 张 1.工程概况 本机为中冶纸业银河有限公司委托中国长江动力公司(集团)武汽发实业分公司大修的一台 B12-4.9/0.981 型背压汽轮机常规大修内容 2.验收要求 B12-4.9/0.981 型汽轮机按照下列标准执行: 2.1 GB/T5578-1985 《固定式发电用汽轮机技术条件》 2.2 GB/T13399-1992 《汽轮机安全监视装置技术条件》 2.

冲击式汽轮机汽轮机的应用

多级汽轮机从原理上说是将若干个单级串联在一根机轴上。这样,虽然蒸汽在汽轮机中总的等熵焓降很大(有时达2000kJ/kg),但在各级中顺序膨胀,每级的等熵焓降可减小到合理的程度,使各级都能在较理想的速度比下工作,获得较高的效率。多级汽轮机的轴向长度比多列速度级大。

多级汽轮机在船舶上多用作推进装置的主机,或用作经济性要求较高的大型辅机的原动机(如船舶电站汽轮机)。

多级汽轮机在船舶上有多种形式的组合。常见的有两大类:

(1)冲动式多级汽轮机:其中第一级常用复速级作为调节级(有的也用单级冲动级),其后由若干个冲动级、纯冲动级或复速级组成非调节级级组。为了提高效率,各级常带有不大的反动度。

(2)混合式多级汽轮机:它有两种形式:一种是第一级为复速级或单级冲动级,其后由若干个反动级组成非调节级级组;另一种形式是第一级是复速级,而非调节级级组由若干个冲动级和若干个反动级组成。

作为船舶主机的多级汽轮机由于级数多,常分成高、低压缸汽轮机,平行配置,共同驱动减速器的第一级大齿轮。也有以高、中、低压三缸汽轮机组成的船舶主机。

多级汽轮机中,如级组的等熵焓降一定,则由反动级组成的级数,远较由冲动级组成的级数为多 。2100433B

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半速汽轮机半速汽轮机与全速汽轮机比较

半速汽轮机经济性比较

1.热效率比较

在机组入口参数(主蒸汽压力、温度、湿度、流量)确定的情况下,汽轮机的效率主要取决于通流部分效率和排汽损失等。

(1)通流部分效率

在现代汽轮机设计中,由于使用现代流体力学计算技术和采用三维优化设计,减小了各项损失,使汽轮机通流部分效率有明显的提高。无论是全速汽轮机还是半速汽轮机,对通流部分效率的提高已经接近了开发极限。相比而言,由于叶片较长、级数减少等结构特点,半速汽轮机通流部分效率比全速汽轮机高一些。

(2)排汽损失

在蒸汽流量一定情况下,排汽面积越大,余速越低,余速损失越小。所以要减少余速损失,就需要较长的汽轮机末级叶片,以增大排汽面积。半速汽轮机由于末级叶片可以设计得比较长,能够提供较大的排汽面积,从而减少了排汽损失,提高了汽轮机的热效率。分析结果表明,排汽余速损失约为40 kJ/kg,机组的热力循环效率最好。另外转速降低,减少了湿蒸汽对叶片的侵蚀,改善了蒸汽的流动特性,从而也提高了热效率。

2.百万千瓦级核电汽轮机热效率

根据世界上各大核电汽轮机制造商的介绍情况,百万千瓦级核电半速汽轮机热效率比全速汽轮机高,平均高出2%最多的高出3.3%。如果反应堆热输出功率为2 905 MW,即相当于出力提高9.6%。

半速汽轮机安全可靠性

1.应力水平

一般来讲,全速汽轮机与半速汽轮机静子部件的应力水平大致相当,但对于转动部件来说两者的应力水平差别就比较大。由离心力引起动叶片的拉伸应力的公式:δ=MRω2(式中:M-动叶片的质量;R-动叶片的平均旋转半径;ω-角速度)。可看出:应力是与转速的平方成正比。如果1 500 r/min和3 000 r/min的汽轮机使用相同的动叶片(即M相等),那么全速与半速应力之比就是4: 1,这是理论上的比较。实际情况是全转速汽轮机转子应力比半转速高1.3 ~2倍。对于大功率机组,全速汽轮机转动部件的应力水平往往用到许用应力的极限,所以,从这一角度比较,对于大功率汽轮机,半速机组的安全裕量更大些。

2.汽缸的稳定性

在功率等级相同条件下,半速汽轮机尺寸和重量比全速机大,因而承受外界对机组产生的力和力矩的能力比全速汽轮机强,其稳定性优于全速机。

3.抗侵蚀、腐蚀能力

核电汽轮机大约2/3的作功在低压缸内完成,虽然核电汽轮机低压缸的进汽参数核火电差不多,但由于核电汽轮机在低压缸内的焙降较火电多,因此核电汽轮机低压缸的排汽湿度较大,一般高达12%-14%。发生侵蚀、腐蚀的部件,除动叶片外大部分与转速无关。由于末级及次末级长叶片长时间在湿蒸汽区工作,因此受侵蚀腐蚀情况比火电机组要严重得多。如果不作防水蚀处理,叶片运行一段时间后会因水滴冲击产生水蚀,在叶片顶部背弧进汽边处会出现蜂窝状的凹坑或被冲击成锯齿形。叶片的水蚀,不但使叶片热力性能降低,还可能造成叶片断裂等事故。

在现代汽轮机设计中,控制叶片侵蚀常用的几种方法是:1. 增加去湿,去除动叶片由于离心力的作用而被甩到并聚集在隔板外缘延伸环上的水分。2. 增加动、静叶片之间的轴向间隙。3. 在叶片进汽边顶部进行防水蚀处,如焊接司太立合金片等。在高压和低压末级动叶片顶部进汽边开设径向导流槽。

4.运行的灵活性

半速汽轮机由于转子直径大、重量重,高压缸的汽缸壁较厚,导致热应力增大,在快速起动和变负荷适应性方面比全速汽轮机稍微差些,但由于核电机组大部分为带基本负荷运行,起、停、变负荷次数较少,加上核电的进汽参数比较低,因此热应力的影响不是太大。

5.机组的振动特性

半速汽轮机由于转速较全速低、转子重量重、转动惯量大,因此其对激振力的敏感程度比全速机低,抗振性能比全速机优。

半速汽轮机投资成本

1.材料消耗

一般在相同功率等级的情况下,半速汽轮机组由于体积大,单个部件的重量要比全速机重得多,因此半速汽轮机的材料消耗量要比全转速汽轮机多。采用半速机后由于末级通流面积增加,低压缸的数量比全速机减少,因此对于整台机组来说半速汽轮机组的重量是全转速机组的1.2-2.4倍。

2.制造、起吊、运输、土建、安装等方面的成本

由于半速汽轮机的尺寸和重量比全速汽轮机大,使得半速汽轮机的制造、起吊和运输等方面的难度增加,从而增大了一系列的投资。

半速汽轮机与全速汽轮机在尺寸和重量上的差别较大的部件在低压模块。半速汽轮机低压内外缸体较大,末级叶片长,转子直径大。如低压转子装配后的重量接近200吨。这样就要求起吊吊车的吨位增大,低压内外缸加工机床、叶片加工机床、转子加工机床等加工设备都要相应增大。因而,制造厂在加工设备、起吊设备等方面需作适当的改造和更新,增加一定的投资,使制造成本相应提高。

由于半速汽轮机尺寸和重量的增大,相应的汽轮机基础的支承负荷也应加大。从而使汽轮机基础的支承梁的厚度增加、支承基础尺寸增大,在汽轮机运行平台上要求予留的检修面积增大。这就有可能使得厂房面积增加。使电厂厂房、汽轮机基础建设方面投资相应加大。

运输方面,由于半速机重量和尺寸的增大,使得运输难度增大,运输吨位增加,相应的运输成本也会提高。

安装方面,由于半速汽轮机的重量和尺寸都大于全速汽轮机,这就要求安装现场的行车等大型起吊设施的起吊能力要增大,从而增加了起吊设备的投资。对于安装来说,安装费用包括人工费、材料费用、机械台班使用费。由于半速机的结构和全速机组相比除尺寸大、重量重外基本一样,安装方面也没有什么特殊要求,且半速机低压缸的数量相对全速机减少,因而安装的人工费、材料费应和全速机相差不大。但由于国内安装承包商缺乏安装半速机的经验,会遇到一些新的问题影响安装进度,需要外方提供更多的技术支持,这就有可能使安装费用增加。

总之,在投资成本方面,半速汽轮机比全速汽轮机的投资成本相应要高些。根据有关供货商介绍,设备造价和安装土建费,半速机比全速机高20%一30%(对整个常规岛相当于高7%左右)。但对于不同的供应商,结果是不同的,如日立公司提供的信息表明,对于半速机,如考虑低压缸、辅机(如MSR,凝汽器、除氧器、各类加热器等)的数量相对全速机减少,其整个核电厂常规岛部分的造价与全速机相当。

半速汽轮机发展潜力

1.极限功率

由于核电站选址要求严格而又不太容易,且投资成本比较高,为了降低单位千瓦(KW)造价,在同样的厂址面积范围内增大单机的功率是降低造价的发展趋势。核电汽轮机功率一般为百万千瓦级,世界上最大的核电单机功率高达1 700 MW。末级叶片的通流能力是决定单机所能达到最大功率的主要因素。这样就要求不断增大汽轮机低压缸的排汽面积。为了增加排汽面积,要么增加低压缸数量,要么采用更长的末级叶片。

增加低压缸数量:运行的核电机组一般不超过3只低压缸,极少数采用4只低压缸。缸数的增加将使结构复杂、设计困难,尤其会给轴系的设计带来一些难以解决的问题。

采用更长的末级叶片:末级叶片的加长由于受到应力水平和材料的限制,全速机不可能采用很长的末级叶片,半速机的末级叶片可以适当加长。如ALSTOM的半速机末级叶片可达到1 450 mm,且已有几年的运行经验。末级叶片的加长,使得排汽面积增大,功率增大。从而使半速汽轮机的极限功率可以比全速汽轮机高。

一般分析认为,全速汽轮机适合用于1 200 MW以下,否则机组的安全可靠性不容易得到保证,而半速汽轮机则可达到1700 MW甚至更高。

2.发展趋势

从我国持续发展核电工业的政策出发,我国核电的本地化制造,不仅是百万千瓦级核电机组,而且要向1 200 MW, 1 300 MW, 1 500 MW, 1 700 MW甚至更高等系列发展。从这一方面来讲,半速汽轮机有更好的适应性,机组的安全可靠性更容易得到保证,有利于核电机组向大功率化不断发展。

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小汽轮机小汽轮机的型式

小汽轮机的型式有纯凝汽式、纯背压式、抽凝式、抽背压式几种,常用的是前两种。采用纯凝汽式小汽轮机,在主机排汽面积和发电机出力相同的条件下,可减少主机的凝汽流量和余速损失;纯背压式小汽轮机布置上比较灵活,但投资和金属耗量要大些。

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