PDF《东汽第8代300 MW汽轮机设计技术特点》

第19卷第3期2005年9月 东方电气评论 DONGFANG DIANQI PINGLUN V01.

19 No.3 Sep.2005 文章编号:1001―9006(2005)03―0117―06 东汽第8代300 MW汽轮机设计技术特点 王建伟,王建录 (东方汽轮机厂,四川德阳618000) 摘要:东方汽轮机厂第8代300MW汽轮机在消化吸收国外先进技术的基础上,采用当代先进的通流技术和结构设计技术, 通过理论分析和试验研究,解决了原机组存在的问题,提高了机组的经济性、可靠性和安全性.文章详细介绍了东汽第8代300 MW汽轮机的设计技术特点.表3 关键词:300MW汽轮机;

设计特点;

优化设计 中图分类号:TK262 文献标识码:A l 前言 我国火电装机容量中,300 MW等级机组约占 30%的比重.目前新开工的发电项目一般都安装

300 MW及以上机组.由于300 MW机组容量适中, 调峰灵活,在今后相当长一段时期内仍将是国内发 电市场的主力机组之一. 东汽厂300 MW机组经过30余年的发展,其间 经历了计划经济向市场经济转型,经历了初期试 制、投运及不断改进、完善,现开发到第8代产 品. 第8代300 MW汽轮机是采用全三维技术设计 的冲动式机组,主要在提高机组的经济性和可靠性 2个方面进行了优化设计.在提高经济性方面主要 采用了斜置调节级喷嘴、优化可控涡、层流叶型、 带冠弯曲静叶、平衡扭曲动叶、薄出汽边等先进的 通流技术;

在提高可靠性方面采用整体焊接式喷 嘴、可倾瓦轴承、应急排放阀(BDV)、汽缸中分面 法兰内流冷却技术、 H 型定中心梁推拉装置、 装配式进汽室低压内缸、刚性连接主油泵、联轴器 带止口、钢、台板等先进的结构技术. 第8代300 MW汽轮机设计热耗与第l代相 比,在同等背压下降322 kJ/kW・h,处于国内先进 水平,接近世界先进水平. 第8代300 MW汽轮机共有2种机型:二缸二 排汽凝汽式汽轮机(厂内代号D300N)和二缸二排汽 抽汽供热凝汽式汽轮机(厂内代号D300P).

2 东汽厂300MW机组设计开发历程 东汽厂从自行开发出高中压合缸、二缸二排 汽、1 m长末级动叶的凝汽式第1代300 MW汽轮机 至今已有30余年的历程.早期汽轮机的设计技术来 源于前苏联,在苏联200 MW汽轮机型的基础上, 通过自主试验、研究,于1974年开发出第1代300 MW汽轮机.该机型设计特点是:高中压合缸、二 缸二排汽、1 m长末级动叶、节流配汽、全液压调 节系统.工厂代号D06,安装在黄台电厂. 第2代300 MW机组设计于1986年.该机型吸 收了西屋公司和GE公司先进技术,末级动叶长为

851 mm,喷嘴配汽,电液并存调节系统.设计热耗 与第1代相比下降了180 kJ/kW・h.工厂代号 D42. 第3代300 MW机组设计于1990年.主要对该 机型设计投运中发生的故障进行改进,同时为缩小 再热冷段及再热段管道尺寸、降低电厂造价,采取 提高高排分缸压力措施.工厂代号D42―1. 收稿日期:2005―03―3l 作者简介:王建伟(1956一),男,副主任设计师,高级工程师,从事汽轮机开发设计工作. 王建录(196l一),男,毕业于西安交通大学涡轮机专业,副总工程师,高级工程师.从事汽轮机设计、试验研究工作.

118 东方电气评论 第19卷第4代300 MW机组设计于1992年.随着电子 技术和汽轮机自动化控制技术的发展,为适应用户 要求,该机型改进为全电调控制系统,采用美国贝 利ETSI公司INFl90,实现了汽轮机启动、升速、 带负荷及日常运行自动化;

同时为方便检修,高压 主汽调节阀由布置在汽轮机高压缸两侧改为布置在 机头运行层下.工厂代号D300H. 第5代300MW机组设计于1996年.为了减少 静叶的尾迹损失,提高机组经济性,采取了薄出汽 边技术,由原出汽边厚度l rain减薄到0.38ram;

同时,对低压缸次末级、次次末级由原仅有叶根而无 叶身的销口叶片改进为钛合金销口叶片.设计热耗 与第2代相比下降了21kJ/kW・h.工厂代号 D300H―l. 第6代300 MW机组设计于1997年.该机型在 消化吸收国外先进通流技术和工厂试验研究的基础 上,主要对高中压通流结构进行了优化设计,调整 了高中压缸通流根径,高压缸级数由原10级改为9 级,使各级U/Co接近效率最佳值;

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、2'

轴承采用 可倾瓦轴承;

采用整体焊接式喷嘴.设计热耗与第 5代相比下降了50.2kJ/kW・h.工厂代号D300K. 第7代300MW机组设计于1998年.对该机型 低压部分采用国外先进的通流设计技术进行优化设 计,进一步提高机组经济性.设计热耗与第6代相 比下降了37.7 kJ/kW・h.工厂代号D300L. 受国家宏观经济调控影响,从1998年开始,电 力开工建设项目减少,汽轮机市场竞争激烈,用户 对汽轮机的经济性和可靠性提出了更高的要求,在 这种情况下,东汽厂进行了第8代300MW汽轮机 技术开发.工厂代号D300N,D300P.开发设计的 重点主要集中在经济性和可靠性方面.在经济性方 面,该机型全面采用了经消化吸收的引进技术,包 括通流设计、高中压缸排汽涡壳设计、低压排汽缸 气动设计、低压进汽口气动设计、中低压间连通管 气动设计;

在可靠性方面,主要针对前七代汽轮机 在电厂运行中存在的l'

轴振动大、汽缸中分面漏 汽、汽缸膨胀不畅等问题,采用国外先进结构技术 对高中压汽缸结构、主油泵与高压转子连接方式、 台板的结构形式、低压缸进汽部分结构形式进行了 全面的优化设计.设计热耗与第7代相比下降了 33.5kJ/kW・h.

3 第8代300 MW汽轮机主要设计技 术特点 3.1 主要技术规范 3.1.1 纯冷凝机型(D300N) 型号 N3000―16.7/537/537―8型(合缸) 型式亚临界中间再热二缸二排汽凝汽式汽轮机 额定功率/Mw(ECR工况)

300 最大功率/MW(VWO工况)

330 额定蒸汽参数/(MPa/℃) 新蒸汽 (高压主汽阀前)16.7/537 再热蒸汽 (中压联合汽阀前)3.121/537 背压4.9―5.2l【Pa(设计冷却水温20~ 22.5℃) 额定新汽流量/t・h~899.6 最大新汽流量/t・h一1025 配汽方式 全电调(阀门管理) 通流级数共27级,其中 高压缸 1调节级+8压力级 中压缸 6压力级 低压缸 2*6压力级 给水回热系统3高加+1除氧+4低加(除氧器 采用滑压运行) 汽封系统 自密封系统(ssrt) 3.1.2 供热抽汽冷凝机型(D300P) 型号C300/220―16.7/0.3/537/537型(合缸) 表1 东汽厂300 MW高中压合缸机组设计开发历程 第3期 王建伟等:东汽第8代300MW汽轮机设计技术特点

119 型式亚临界中间再热二缸二排汽凝汽式汽轮机 额定功率/Mw(ECR工况)

300 最大功率/330 MW(VWO工况)

330 额定蒸汽参数/(MPa/℃) 新蒸汽 (高压主汽阀前)16.7/537 再热蒸汽 (中压联合汽阀前)3.12/537 背压4.9―5.2 kPa(设计冷却水温20一 额定新汽流量/t・h一 最大新汽流量/t・h. 采暖抽汽压力范围/MPa 配汽方式 额定供热工况 主蒸汽流量/t・h.1 供热压力/MPa 供热流量/t・h一 电机功率/MW 最大供热工况 22.5℃) 894.43

1 025 0.2~0.55 全电调(阀门管理) 894.43 0.3

550 220.89 主蒸汽流量/t・h一894.43 供热压力/MPa 0.3 供热流量/t・h一580 电机功率/MW 218.37 通流级共26级,其中 高压缸 1调节级+8压力级 中压缸 7压力级 低压缸 2*5压力级 给水回热系统 3高加+1除氧+4低加(除氧 汽封系统 3.2 通流设计技术特点 器采用滑压运行) 自密封系统(SSR) 第8代300 MW汽轮机通流设计是在消化吸收 引进国外先进技术,并结合工厂试验研究成果的基 础上进行开发设计的,主要先进技术包括: (1)调节级动静叶型采用新型优化叶型,喷嘴为 小负荷密叶喷嘴,动叶为具有 K 型通道的层流 叶型. (2)高压2~9级动叶采用平衡扭曲自带冠动 叶,多齿径向汽封. (3)高压2~9级静叶采用小型损层流叶型,静 叶出汽边厚0.38 ram;

高压2 79级隔板为分流叶 栅;

高压6~5级隔板为弯曲自带冠静叶叶栅. (4)中压l一6级动叶采用平衡扭曲自带冠动 叶,多齿径向汽封. (5)中压l一6级静叶采用小型损层流叶型,弯 曲自带冠静叶栅,静叶出汽边厚0.38mm. (6)低压1―5级动叶采用高效扭曲动叶型,低 压末级采用高效851叶型,低压末级动叶采用等离 子淬火防止叶片水蚀.动叶采取自主研发的阻尼摩 擦减振自带冠叶片以改良动叶片的振动特性,这种 结构使叶顶有条件做........