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1、1000MW超超临界汽轮机设备参数超超临界汽轮机设备参数. 及运行经济性比较分析及运行经济性比较分析1几种主要机型参数比较几种主要机型参数比较1.1本体结构比较本体结构比较 东东 方汽方汽 轮轮 机厂的技术支持方一日立公司的技术机厂的技术支持方一日立公司的技术来源于来源于GE公司，是冲动式机型。总体结构布置采公司，是冲动式机型。总体结构布置采用从机头到机尾依次串联一个单流高压缸、一个用从机头到机尾依次串联一个单流高压缸、一个双流中压缸及两个双流低压缸的方式。高压缸呈双流中压缸及两个双流低压缸的方式。高压缸呈反向布置反向布置(头对中压缸头对中压缸)，由一个调节级与，由一个调节级与8个单流个单流压
2、力级组成喷嘴调节配置压力级组成喷嘴调节配置; 中压缸共有中压缸共有26个压力级个压力级; 两个低压缸的压力级数为两个低压缸的压力级数为226级级;机组总长机组总长37.9m 。采用。采用43( 1092.2mm)末级叶片、根末级叶片、根径径:73( 1854.2mm)。低压排汽面积。低压排汽面积:10.11 m2，总，总低压排汽面积低压排汽面积:40.44 m2。上海上海 汽汽 轮轮 机厂采用西门子技术，是反动式机型。总机厂采用西门子技术，是反动式机型。总体结构布置是从机头到机尾依次串联一个单流程体结构布置是从机头到机尾依次串联一个单流程“H”形圆筒高压缸、一个双流中压缸及两个双流低压缸。形圆
3、筒高压缸、一个双流中压缸及两个双流低压缸。高压缸共高压缸共14级级;中压缸共中压缸共214级级;两个低压缸压力级总两个低压缸压力级总数为数为226级级;机组总长为机组总长为29m。末级叶片长。末级叶片长1146mm;低压排汽面低压排汽面积积:10.96 m2;总低压排汽面积总低压排汽面积:43.84 m2。高压主汽门、高压调节汽门直接和高压缸连接，中压高压主汽门、高压调节汽门直接和高压缸连接，中压联合汽门直接和中压缸连接，该汽轮机无主蒸汽和再联合汽门直接和中压缸连接，该汽轮机无主蒸汽和再热蒸汽导汽管。热蒸汽导汽管。哈尔哈尔 滨滨 汽汽 轮机厂采用东芝技术，是冲动式机型。高轮机厂采用东芝技术，是
4、冲动式机型。高压缸为单流式，包括压缸为单流式，包括1个冲动式调节级和个冲动式调节级和9个冲动式压个冲动式压力级。压力级采用具有较高效率和良好空气动力效率力级。压力级采用具有较高效率和良好空气动力效率的全三维设计冲动式叶片。中压汽缸为双流式、双层的全三维设计冲动式叶片。中压汽缸为双流式、双层缸结构，结构和原理同高压缸相同。每个流向均是全缸结构，结构和原理同高压缸相同。每个流向均是全三维设计的三维设计的7个冲动式压力级。两个双流低压缸结构个冲动式压力级。两个双流低压缸结构相似，叶片采用正、反向对称布置，每个流向配有相似，叶片采用正、反向对称布置，每个流向配有6个冲动式压力级，低压末级叶片为个冲动式
5、压力级，低压末级叶片为48in (1219. 2mm)钢叶片，总低压排汽面积为钢叶片，总低压排汽面积为47. 48m2。1.2 主机及主要设备型式比较主机及主要设备型式比较1.3 进汽方式比较进汽方式比较东汽东汽 、哈、哈 汽采用喷嘴调节方式，即在滑压变负荷过程汽采用喷嘴调节方式，即在滑压变负荷过程中部分阀门全开。在部分进汽情况下对调节级叶片会存中部分阀门全开。在部分进汽情况下对调节级叶片会存在一定的强度和振动问题，而高压模块采用双流调节级在一定的强度和振动问题，而高压模块采用双流调节级+单流压力级的结构对提高高压缸效率不利。单流压力级的结构对提高高压缸效率不利。上汽上汽 采采 用用 无调节级
6、，全周进汽、滑压运行加补汽阀方无调节级，全周进汽、滑压运行加补汽阀方式，高压第一级采用斜置静叶，第一级动叶的设计与一式，高压第一级采用斜置静叶，第一级动叶的设计与一般压力级接近，不存在特殊的强度和振动问题。全周进般压力级接近，不存在特殊的强度和振动问题。全周进汽、滑压运行方式从根本上消除了汽流激振对轴系稳定汽、滑压运行方式从根本上消除了汽流激振对轴系稳定性的影响，对提高汽轮机效率也较为有利。而采用补汽性的影响，对提高汽轮机效率也较为有利。而采用补汽阀型式的汽轮机业绩较少，其起始工况点为阀型式的汽轮机业绩较少，其起始工况点为THA工况，工况，当主蒸汽流量超过当主蒸汽流量超过THA工况时补汽阀投人
7、运行，机组热工况时补汽阀投人运行，机组热经济性降低。经济性降低。1.4防固体颗粒磨损比较防固体颗粒磨损比较东东 汽在汽在 高高 压调节级上采用斜面喷嘴型线技术和压调节级上采用斜面喷嘴型线技术和Cr-C保保护涂层技术护涂层技术;中压第一级加大了动静叶间隙，高压喷嘴和中压第一级加大了动静叶间隙，高压喷嘴和中压第一级静叶表面采用中压第一级静叶表面采用Cr-C保护涂层。保护涂层。哈哈 汽在汽在 高高 压喷嘴表面采用渗硼技术压喷嘴表面采用渗硼技术;中压第一级静叶表中压第一级静叶表面使用喷涂陶瓷材料进行处理。面使用喷涂陶瓷材料进行处理。上汽上汽 未未 采采 用专门的防固体颗粒侵蚀用专门的防固体颗粒侵蚀(S
8、PE)措施，但从结措施，但从结构上改善了性能，主要有以下几个方面构上改善了性能，主要有以下几个方面:(1) 无无 冲冲 动式调节级动式调节级:高中压第一级喷嘴设计为切向斜置高中压第一级喷嘴设计为切向斜置式，反动度为式，反动度为20%，冲蚀性低于冲动级。，冲蚀性低于冲动级。(2) 使使 用用 全周进汽、滑压运行方式，使第一级压比及烙全周进汽、滑压运行方式，使第一级压比及烙降不会随负荷降低而大幅度增加，静叶出口流速基本保降不会随负荷降低而大幅度增加，静叶出口流速基本保持在较低水平。持在较低水平。(3) 上上 汽汽 主汽门及再热汽门上装有网眼为主汽门及再热汽门上装有网眼为1.6m m的永久的永久滤网
9、。滤网。1.5末级叶片比较末级叶片比较东汽东汽 使使 用用 1092.2mm、带整体阻尼围带和凸台阻尼拉、带整体阻尼围带和凸台阻尼拉筋的叶片筋的叶片;叶根型式为叶根型式为8叉叶根。该叶型是从叉叶根。该叶型是从40in末级末级叶片几何模化而成，已在叶片几何模化而成，已在2002年投运的占东厚真年投运的占东厚真4号号机上使用。机上使用。其抗其抗 水水 蚀蚀 方式为方式为:设有足够的除湿用疏水口。设有足够的除湿用疏水口。 43in叶片材料为叶片材料为KT5333A，该材料具有自防水蚀性能，该材料具有自防水蚀性能，并采用顶部进汽边镶焊司太立合金技术以达到双重防并采用顶部进汽边镶焊司太立合金技术以达到双
10、重防水蚀保护。在末级隔板上采用空心导叶和去湿槽。水蚀保护。在末级隔板上采用空心导叶和去湿槽。哈汽哈汽 采采 用用 1219.2mm及阻尼凸台及阻尼凸台/套筒加自带围带整套筒加自带围带整圈连接叶片，叶根为圆弧枞树形叶根。其抗圈连接叶片，叶根为圆弧枞树形叶根。其抗 水水 蚀蚀 方方式为式为:末级内环、外环、静叶片均采用空心设计。末级内环、外环、静叶片均采用空心设计。静叶片的吸力面及压力面均设有疏水缝隙。因动叶静叶片的吸力面及压力面均设有疏水缝隙。因动叶材料为材料为15Cr (17-7PH)，硬度与斯太立合金接近，表，硬度与斯太立合金接近，表面不需做防水蚀措施。面不需做防水蚀措施。上上 汽汽 末末
11、级叶片使用级叶片使用1146mm 自由叶片，叶根型式为自由叶片，叶根型式为枞树型叶根。该叶片从枞树型叶根。该叶片从1997年开始投入使用。年开始投入使用。上上 汽末汽末 级级 叶片的抗水蚀方式为叶片的抗水蚀方式为:低压长叶片采用抗低压长叶片采用抗腐蚀性能更好的腐蚀性能更好的17-4PH材料。材料。结构上有足够的疏水槽。有相当大的轴向间隙，结构上有足够的疏水槽。有相当大的轴向间隙，这是十分有效的防冲蚀措施。末级静叶采取空心叶这是十分有效的防冲蚀措施。末级静叶采取空心叶片结构，配有抽吸槽可将水份抽出。末级动叶片采片结构，配有抽吸槽可将水份抽出。末级动叶片采用新型激光表面硬化技术。用新型激光表面硬化
12、技术。1.6材质使用比较材质使用比较(1) 各各 技技 术支持方对于主蒸汽术支持方对于主蒸汽(600)和再热蒸汽和再热蒸汽(600 )直接接触部件所选用材料的允许温度都能达到直接接触部件所选用材料的允许温度都能达到600 。(2) 三三 个个 制造厂低压转子制造厂低压转子S,Sn,As,Sb等杂质的控制水等杂质的控制水平均符合脆性转变温度的要求平均符合脆性转变温度的要求;高中压转子的冶炼均高中压转子的冶炼均采用真空除气或电渣重熔法进行，并真空浇注，可满采用真空除气或电渣重熔法进行，并真空浇注，可满足工艺要求。足工艺要求。(3) 三三 家家 制造厂的高、中压内缸和高压外缸材料均选制造厂的高、中压
13、内缸和高压外缸材料均选用不含用不含W元素的材料铸造，主要是因为在材料中加入元素的材料铸造，主要是因为在材料中加入W元素后在高温强度有所提高的同时，抗疲劳强度元素后在高温强度有所提高的同时，抗疲劳强度(低周疲劳和热疲劳低周疲劳和热疲劳)并未提高甚至有所下降并未提高甚至有所下降;不加不加W的的材料高温强度性能相对要略低一些，但是抗疲劳强材料高温强度性能相对要略低一些，但是抗疲劳强度度(低周疲劳和热疲劳低周疲劳和热疲劳)则相对较高。随着则相对较高。随着9%-10%Cr钢钢在超超临界汽轮机中多年应用经验的积累，特别是随在超超临界汽轮机中多年应用经验的积累，特别是随着超超临界汽轮机设计准则的日益完善，逐
14、渐认识到着超超临界汽轮机设计准则的日益完善，逐渐认识到抗疲劳强度抗疲劳强度(低周疲劳和热疲劳低周疲劳和热疲劳)才是超超临界机组高中才是超超临界机组高中压内缸、高温阀门等高温静止部件安全运行的关键。压内缸、高温阀门等高温静止部件安全运行的关键。(4) 上上 汽汽 中压外缸采用球墨铸铁材料，原因是中压外中压外缸采用球墨铸铁材料，原因是中压外缸的工作温度不超过缸的工作温度不超过300，工作温度较低，工作应力，工作温度较低，工作应力也低，而且缸体尺寸大，壁厚薄，铸铁的铸造工艺性也低，而且缸体尺寸大，壁厚薄，铸铁的铸造工艺性比铸钢好，铸铁的性能可满足使用要求。西门子有长比铸钢好，铸铁的性能可满足使用要求
15、。西门子有长期使用球墨铸铁的丰富经验，期使用球墨铸铁的丰富经验，ISOGO、外高桥、玉环、外高桥、玉环等项目均采用了球墨铸铁材料。哈汽、东汽的中压外等项目均采用了球墨铸铁材料。哈汽、东汽的中压外缸材料均选用合金铸钢制造。缸材料均选用合金铸钢制造。(5) 哈哈 汽汽 主蒸汽进汽阀后管道材质选为主蒸汽进汽阀后管道材质选为A335P91，原，原因是日本东芝公司没有使用因是日本东芝公司没有使用AS335P92的业绩。的业绩。1.7 安装和检修比较安装和检修比较汽轮汽轮 机机 两两 次大修间隔次大修间隔:东汽为东汽为8年，上汽为年，上汽为12年，哈汽为年，哈汽为6年。上汽采用单轴承支撑，轴系短，整个机组
16、长度比东汽年。上汽采用单轴承支撑，轴系短，整个机组长度比东汽和哈汽短和哈汽短8-10m，高压缸整装供货，可节省安装工作量，高压缸整装供货，可节省安装工作量，缩短安装工期，但检修难度大，另外高、中压缸和主汽门、缩短安装工期，但检修难度大，另外高、中压缸和主汽门、再热汽门之间无连接管道。上汽采用单轴承支撑，这种支再热汽门之间无连接管道。上汽采用单轴承支撑，这种支撑方式较双轴承支撑技术难度大。撑方式较双轴承支撑技术难度大。1.8 凝汽器参数比较凝汽器参数比较三个三个 制造厂的凝汽器型式均为双背压、双壳体、单流程、制造厂的凝汽器型式均为双背压、双壳体、单流程、钛管、表面式。上汽的凝汽器与低压缸是刚性连接，其余钛管、表面式。上汽的凝汽器与低压缸是刚性连接，其余两家均为弹性连接。有关凝汽器面积的参数见下表两家均为弹性连接。有关凝汽器面积的参数见下表2 2 主机运行特性比较主机运行特性比较2.1 2.1 启动方式及启动时间启动方式及启动时间2.2 2.2 冷态启动预暖时间及从冲转至冷态启动预暖时间及从冲转至3000r/min3000r/min的时间比较的时间比较2.3 2.3 机组轴系扭振频率比较机
