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3 本体结构
本机组为两缸两排汽型式,高中压部分采用合缸结构。因进汽参数较高,为减小汽缸应力,增加机组启停及变负荷的灵活性,高压部分设计为双层缸。低压缸为对称分流式,也采用双层缸结构,为简化汽缸结构和减小热应力,高压和中压阀置于高中压缸两侧.机组总长~13.6m。
高压通流部分设计为反向流动,高压和中压进汽口都布置在高中压缸中部,是整个机组工作温度最高的部分。来自锅炉过热器的新蒸汽通过主蒸汽管进入高压主汽调节阀,再经4根φ219×29高压主汽管和装在高中压外缸中部的四个高压进汽管分别从上下方向进入高压内缸中的喷嘴室,然后进入高压通流部分。蒸汽经一个单列调节级和8个压力级作功后,由高中压缸前端下部的2个高压排汽口排出,经二根冷段再热汽管去锅炉再热器.第7级后设回热抽汽供2#高加(JG2),第9级后(高压排汽)设回热抽汽供1#高加(JG1)。
再热蒸汽通过2根热段再热汽管进入中压联合汽阀,再经四根φ325×18中压主汽管从高中压外缸中部上下方向进入中压通流部分。中压部分共有10个压力级,中压6级后抽汽供加热除氧器(CY)及满足辅助蒸汽用汽,中压8级后供4#低加(JD4),中压10级后(中压排汽)供3#低加(JD3),其余部分从上半左右两个φ900mm中压排汽口进入连通管通向低压缸。
低压部分为对称分流双层缸结构.蒸汽由低压缸中部进入通流部分,分别向前后两个方向流动,经2×6个压力级作功后向下排入凝汽器。在3级和5级后依次设有6、7段抽汽口,分别供应2个低压加热器JD2和JD1。
3.1 高中压外缸 3.1.1 高中压外缸结构
高压外缸内装有高压内缸、喷嘴室、隔板套、隔板、汽封等高中压部分静子部件,与转子一起构成了汽轮机的高中压通流部分。外缸材料为高温性能较好的ZG15Cr2Mo1铸件。外缸重量~33t(不包括螺栓等附件),允许工作温度不大于566℃。
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外缸中部上下左右共有四个高压进汽口以及4个中压进汽口。外缸有安装固定高压内缸的凸台和凸缘以及安装隔板套的凸缘;下半有高压排汽口、高加抽汽口、除氧抽汽口、3#、4#低加抽汽口
高中压外缸中部水平中分面法兰共有40个M100×4×1185的通孔螺栓,材料为20Cr1Mo1VnbTiB,允许最高工作温度不大于570℃。前部有6个M76×4×370螺栓,螺栓上端罩螺母下配有自位性能较好的球面垫圈,可以改善螺栓的受力状况。 外缸中分面螺栓下螺母带有特制的止落止动机构。安装时,先旋上挂重螺栓,再将螺母挂在挂重螺栓上,然后将止动块和止落销装进相应的孔中。装配时需配准止动块高度,使止动块上端面与挂重螺栓端面贴合,下端面与止落销平面基本贴合,然后把止落销头部敲弯贴在止落块的斜面上,即可起到止落止动作用。拆卸时,先将止落销和止动块取出,再将螺母转一角度,螺母即可落下。安装时螺母要热紧,热紧顺序和数值详见《螺栓热紧说明书》。
安装时螺栓需要热紧,要求必须使用汽轮机螺栓电加热器,不允许用氧乙炔火焰加热。螺栓伸长满足设计要求,即可保证螺栓预紧力的要求。热紧数值、热紧顺序及注意事项见《螺栓热紧说明书》。 3.1.2 外缸的支承
外缸由下缸中分面伸出的前后左右4个元宝形猫爪搭在前轴承箱 和中低压轴承箱的水平中分面上,称为下猫爪中分面支承结构。这种结构有下列优点:动静间隙不受静子温度变化的影响;汽缸中分面联接螺栓受力状态和汽缸密封性好。
高中压缸与前轴承箱之间的推拉靠汽缸下半前猫爪与轴承座间的横向键来传递,缸下半与轴承座之间还设有拉回装置,外缸与前轴承下设有垂直导向键。高中压缸与中低压轴承箱之间的推拉力靠猫爪下面的横向键传递。为使汽缸与中低压轴承箱保持中心一致,汽缸下半后端设有立键。 3.1.3 高压进汽管
高中压外缸中部上、下、左、右共有4只高压进汽管,分别通过弹性法兰固定在外缸上。高压进汽管内套管通过活塞环与内缸相连接,弹性法兰与内套管间有遮热管,可以降低内套管内外温差,减小对弹性法兰的热辐射,下部进汽管有疏水管接口,这样的结构能吸收内、外缸及喷嘴室间的胀差。
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3.2 高压内缸
3.2.1 内缸结构和安装定位
高压内缸装有喷嘴组、高压2~7级隔板,隔板套内缸材料为 ZG15Cr2Mo1,允许工作温度不大于566℃。
内缸轴向定位死点位于高压进汽口之前,内缸此处有一定位环,其外缘与外缸上相应位置的凸缘配合,确定内外缸轴向位置,构成内缸相对于外缸的轴向膨胀死点。内外缸外壁高压第4级处设置有隔热环将内外缸夹层空间分成2个区域,如此可以降低内缸内外壁温差,提高外缸温度。内缸通过四只猫爪搭在外缸上,配准猫爪下面垫片可以调整内缸中心高度,上面垫片的配准是为了配准内外缸间的自由膨胀。 内缸中分面螺栓下螺母带有特制的止落止动机构。螺栓安装时需要热紧,热紧顺序和数值详见《螺栓热紧说明书》。 3.2.2 喷嘴室与喷嘴组
喷嘴室、喷嘴组均分为四组,喷嘴组嵌入喷嘴室中,用销钉和密封键定位密封,每个喷嘴室通过紧圈与内缸联接,用锥面定位,使受热膨胀后仍能保持密封。每个喷嘴室在周向和竖直方向均有导向键,可以保证自由膨胀和进汽中心不变。
3.3 高中压转子
高中压转子采用整锻结构,材料30Cr1Mo1V,转子总长5940(不含主油泵轴及危急遮断器),总重量~ 13.8t(包括叶片)。
高压部分包括调节级在内共9级叶轮,高压各级为等厚截面叶轮,倒T型叶根槽。中压各级也为等厚截面叶轮,1~7级为倒T型叶根槽,第8~10级为双倒T型叶根槽。高压2~9级叶轮在φ700节圆上均设有5个φ50平衡孔,中压1~10级叶轮在φ800节圆上均设有5个φ50的平衡孔,以减少叶轮两侧压力引起的转子轴向推力,叶轮间的隔板汽封和轴端汽封,都采用尖齿式结构。转子两端和转子中间段(即高压第9级、中压第10级和调节级叶轮处)外侧端面上有装平衡块的燕尾槽,供做动平衡用。 转子前轴颈为φ300,主油泵轴通过联接螺栓装在轴颈端面上,在主油泵轴的前端装有危急遮断器。
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转子后轴颈为φ400,推力盘厚度50mm,与低压转子用刚性联轴器联接。联轴器用16个特制螺栓与低压转子连接。高压第9级和中压第10 级叶轮处有平衡螺塞孔,供电厂不开缸作轴系动平衡用。
正常运行时,高压和中压进汽部分是工作温度最高的区域,当启动升速率或负荷变动率较大时,蒸汽温度变化较快,将导致转子热应力过大,损耗转子使用寿命。因此启动升速和变负荷市时,要按照《启动运行说明书》所推荐的升速率和变负荷率进行操作。尤其要注意热启动时主蒸汽和再热蒸汽的温度要与调节级叶轮和中压进汽部分的温度相匹配,以免汽缸转子温度骤变。具体要求见《启动运行说明书》。高压转子寿命损耗曲线见附录1。
转子材料的脆性转变温度为121℃,因此,冷态启动时要充分暖机,在升速到额定转速之前,转子中心部位必须加热到121℃以上。
3.4 喷嘴组和高中压隔板
喷嘴组和隔板是完成蒸汽热能向动能转换的部套,具有工作温度高,前后压差大,与转子间隙小的特点。本机在设计时充分考虑了结构强度、温度效应及工作条件,因而具有良好的安全可靠性。
喷嘴组分为4组,分别装于4个独立的喷嘴室,喷嘴组两端用密封键密封,其中一端用定位销固定在喷嘴组上,另一端可以自由膨胀。在喷嘴组各弧段间留有膨胀间隙。
本机高压部分共九级,第2~7级隔板装在高压内缸内,第8~9级隔板装在1#隔板套里,中压部分共10级,中压第1~3级隔板装在2#隔板套内,第4~6级隔板装在3#隔板套内,第7、8级隔板装在4#隔板套内,第9、10级隔板装在5#隔板套内。 高、中压隔板都采用焊接结构。高压隔板及中压1~5级隔板全部采用厚围带焊接方式, 中压6~10级隔板采用直焊方式。高压2~9级采用分流叶栅,中压各级采用弯曲导叶。
隔板的材料根据工作温度的不同隔板的材料分别采用12Cr1MoV和20CrMo;叶片分别采用1Cr11MoV和1Cr13。
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3.5 高中压汽缸温度测定
为合理地控制汽轮机的启动和负荷变化、监控汽缸和转子的热应力,本机组在汽缸上设置了相应的测点。(压力仅提供接口。) 内缸上半内壁金属温度 内缸上半外壁金属温度 内缸下半内壁金属温度 内缸下半外壁金属温度 内缸法兰内壁金属温度(左) 内缸法兰外壁金属温度(左) 内缸法兰内壁金属温度(右) 内缸法兰外壁金属温度(右) 调节级后蒸汽压力 调节后蒸汽温度
外缸上半内壁金属温度(高压进汽处) 外缸上半外壁金属温度(高压进汽处) 外缸上半内壁金属温度(中压进汽处) 外缸上半外壁金属温度(中压进汽处) 外缸上半内壁金属温度(高压排汽处 外缸下半内壁金属温度(高压进汽处) 外缸下半外壁金属温度(高压进汽处) 外缸下半内壁金属温度(中压进汽处) 外缸下半外壁金属温度(中压进汽处
外缸下半内壁金属温度(高压排汽处) 外缸上半法兰内壁金属温度(左) 外缸上半法兰外壁金属温度(左) 外缸下半法兰内壁金属温度(左) 外缸下半法兰外壁金属温度(左) 外缸上半法兰内壁金属温度(右)
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