引进型法国阿尔斯通公司
汽轮机组简介
关键词：汽轮机 设备 工作原理
摘要：本文主要介绍了某电厂主设备之一??汽轮机组设备的基本情况和特点，主要包括汽机本体结构部分和汽轮机控制部分。本文内容包括汽轮机主要部件设计原理、工作原理、运行情况，同时对汽轮机控制系统DEH进行了介绍等，重点是对介绍汽轮机组结构特点。本文主要针对新进公司人员和实习人员进行设备介绍，通过本文的内容的介绍，对我公司安装运行的汽轮机组可以有初步的了解。
某电厂4X300MW扩建工程主设备选型时，主要考虑到机组适应电网调峰性能和快速启动的要求，选用北京汽轮发电有限公司引进法国阿尔斯通公司技术生产的，亚临界中间再热单轴三缸双排汽冲动凝汽式汽轮机。该汽轮机采用喷嘴配汽方式。汽轮机额定功率330MW，最大功率为345MW，转动方向为从汽轮机向发电机看为逆时针方向。汽轮机总重量为342.66吨。该机组设计结构紧凑，制造工艺先进，相对于国产引进型300MW汽轮机组，具有以下优点：
1、 功率大，热耗低
本机组最大出力为345MW，即使高加全部切除仍能连续发出330MW的设计功率。在设计工况下（TRL）净热耗为8274.2KJ/KW.h。最大保证出力工况（T-MCR），热耗为7693.8 KJ/KW.h。安装相同型号机组的台洲电厂8号机，实测最大保证出力工况下的热耗值为7697 KJ/KW.h。；而引进型300MW机组实测最大出力310MW，最大保证出力工况热耗为8394 KJ/KW.h。且当高加解列运行时，只能带280MW的负荷运行。本机组叶片全部采用扭曲叶片，机组利用高压缸排汽做六号高加抽汽使用，中压缸排汽作为四号低加抽汽使用，在高压缸上不设抽汽口，这样即简化了汽缸结构，又使整机通流部分效率提高。
2、 启动性能好
本机组采用中压缸启动方式，配置容量为70%的高压旁路，容量为130%的低压旁路及纯电调DEH调节系统，启动控制灵活。尤其是中压缸启动方式，与高压缸启动方式相比，具有独特的技术先进性。
过热器 高压缸 中压缸 低压 缸 凝汽器 再热器 中压缸启动示意图
机组启动时，高压主汽阀、调节汽阀关闭，开启中压主汽阀和中压调节阀，以100rpm升速率进行升速，高压缸通向凝汽器的真空疏水阀关闭，高压缸排汽逆止阀的旁路阀打开，高压缸进行充汽。使高压缸在1.5Mpa压力下利用鼓风摩擦进行暖机。当转速在1000rpm下，高压缸温度升到190℃时，高压缸排汽逆止阀的旁路阀自动关闭，真空疏水阀自动打开，高压缸在隔离状态处在真空条件下，利用鼓风摩擦继续暖机，汽轮机升速至3000rpm时并入电网运行。
中压缸启动既可实现保持高的再热器压力满足旁路系统大流量提升温度和快速启动要求，又使中压缸进汽为全周进汽，对中压缸和中压转子加热均匀。由于高压缸不进汽做工，在同样工况下，进入中压缸蒸汽流量大，暖机更迅速充分。随同再热器压力对高压缸进行暖缸，高压缸和高压转子受热也比较均匀，其金属温升合理，汽缸易于胀出，启动初期，启动速度不受高压缸热应力和胀差的限制。1000rpm暖机结束后，即可使高、中转子提前渡过脆性转变温度，提高了机组在高速下的安全性、可靠性，缩短了启动时间。采用中压缸启动方式，冷态启动，自冲转至满负荷为3小时20分钟；停机8小时后热态启动，自冲转至满负荷为35分钟。极热态启动（停机1小时），自冲转至满负荷为25分钟。比常规高压缸启动方式快，节约燃料，多发电。
其次，和大容量的旁路相配合，对特殊工况具有良好的适应性，机组带厂用电运行和空负荷运行时间不受限制，机组可两班制运行，调峰性能极佳。同样，由于采用中压缸启动，因启动初期流经低压缸蒸汽流量大，能更有效地带走低压缸尾部由于鼓风摩擦产生的热量，保持低压缸尾部温度在较低水平，这样对防止末级叶片发生小流量下的颤振非常有效。 3、功能完善
调节系统采用双工质DEH-ⅢA全数字纯电调，数字信号采用双路冗余，重要信号采用三取二方式，调节的可靠性提高，动态特性稳定，可与锅炉或电网之间实现协调控制。电调速度快，灵敏准确，调节保安系统采用压力为14.0Mpa的高压抗燃油9而后，提升力大，动作迅速，迟缓率可小于0.06%，在升速过程中从1000rpm起，就可实现对转速进行闭环控制，升速平稳，并网方便。同样功率实行了闭环控制，避免了运行参数变化发生内扰，使功率偏离预定功率，负荷稳定性好。系统可在运行中任意调整速度变动率（3%-6%），改变调节静态特性。机组甩负荷时，由于切除功率给定值（N=0），所以动态超速小，静态能稳定在给定转速，便于事故后重新并网。此外，调节保安系统设置了保持控制油压稳定的四个高压蓄能器。
该DEH系统具备转子热应力计算及寿命损耗计算功能，可以根据机组热应力状况决定升速率和升负荷率，保证启停安全可靠。 4、安装方便，动平衡好
本机组高中压缸模块整装出厂，现场只需组装低压缸。高、中、低转子已在制造厂内完成动平衡，确保了动静间隙和机内清洁度，即保证了通流部分效率，又使机组安装快捷，缩短工期。
一．汽轮机主要技术规范 1、汽轮机技术规范
（1） 汽轮机型号：N330-17.5/540/540
（2） 汽轮机型式：亚临界、单轴三缸双排汽、一次中间再热、凝汽冲动式 （3） 铭牌出力：330MW （4） 配汽方式：喷嘴配汽
（5） 调节方式：双工质DEH纯电调 （6） 周波范围：48.5～50.5Hz （7） 主蒸汽、再热蒸汽额定参数
主蒸汽压力
主蒸汽温度 再热蒸汽温度 排汽压力
额定转速
17.75 MPa.a 540℃ 540℃ 4.9KPa 3000r/min
旋转方向 逆时针方向 (从汽轮机向发电机端)
冷却水温（设计水温） 20℃ 维持额定功率时的最高冷却水温 33℃ 2、汽轮机可承受下列可能出现的运行工况 <1> 汽轮机轴系（包括联轴器螺栓）能承受出口母线突然发生两相或三相短路或单相短
路重合或非同期合闸时所产生的扭矩；
<2> 汽轮机甩负荷后，允许空转时间不受限制，汽轮机采用中压缸启动，甩负荷可甩至
0负荷或厂用电负荷，此时高压缸抽真空隔离，由中、低压缸在低压、低温蒸汽作用下，长时间稳定运行；
<3> 汽轮机能在额定转速下长时间空负荷运行，完全能满足汽轮机启动后进行发电机试
验的需要；
<4> 汽轮机应允许在排汽温度达65℃时作长期运行；在80℃以下作低负荷连续运行； <5> 汽轮机采用中压缸启动，并有适当容量的旁路匹配，汽轮机高、中压缸为薄壁，多
层缸，大圆角过渡，高窄法兰结构，高压转子轻小，迷宫式汽封有较大轴向间隙，DEH配有全套全自动启停程序，有应力计算器监控，实行机炉协调，不仅可以带厂用电长时间稳定运行，而且可以在厂用电负荷至额定负荷之间快速升降负荷，具有良好的调峰性能，并且可两班制运行；
<6> 在汽轮机主蒸汽、再热蒸汽参数为额定值，背压4.9kPa.a，补给水率为0%，当全
部高加停用时，机组能连续发出330MW额定功率。
3、汽轮机在下列异常工况不允许运行
<1> 轴振大于100微米（峰—峰）
<2> 背压值：空负荷时大于0.008MPa.a，100%负荷时大于0.016 MPa.a <3> 频率＜47Hz，或＞51.5Hz（详见3.1.10） <4> 超速大于110% 4、汽轮机的零部件（不包括易损件）的设计使用寿命为30年，在其寿命期内承受下列工况，其寿命消耗约为55.65％。
<1> 冷态启动（停机超过72小时，金属温度已下降至满负荷值的约40％以下）200次 <2> 温态启动（停机在10～72小时之间，金属温度已下降至其满荷值的约40％至80％
之间） 1000次
<3> 热态启动（停机不到10小时，金属温度超过其满负荷值的约80％以上）3000次 <4> 极热态启动（机组脱扣后1小时以内，金属温度仍维持或接近其满负荷值）150次 <5> 负荷阶跃（大于10％铭牌功率） 12000次 5、在汽轮机运行中，主蒸汽及再热蒸汽参数偏离额定值的允许变化范围和允许连续运行时间如下：
（1）蒸汽压力和再热蒸汽压力：
a、连续运行的年平均压力不大于额定压力P0=１７．７５ MPa.a b、在年保证平均压力不大于100% P0（额定压力）的前提下，允许连续运行的压力为≤108%
P0
c、在非常规运行工况下，压力可瞬时升至120% P0，但全年累计运行时间不能超过12小时。 （2）主蒸汽温度和再热蒸汽温度：
a、连续运行的年平均温度不大于额定温度T0=５４０℃ b、在保证年平均温度不大于100% T0（额定温度）的前提下，允许连续运行的温度为≤５４８℃
c、在非常规运行工况下，汽温可超出的范围如下：
超14℃时，年累计运行不能超过400小时；超28℃时，年累计运行不能超过80小时。 6、当汽机负荷从100％甩至零时，汽轮发电机组能自动降至同步转速或带厂用电；运行主汽压力也相应降到变压运行的负荷—压力曲线的相应值；并自动控制汽轮机的转速，以防机组脱扣。
7、 主汽门突然关闭，发电机仍与电网并列时，允许无蒸汽运行15秒。
8、 机超速试验时，跳闸值：电气式为110％，机械式为110~112％；汽轮机允许在112％额
定转速下作短期空负荷运行，此时各部件的强度都可以保证，各轴系振动也不超过允许值。
汽轮机主要数据汇总表 序号 一 机组性能规范 1 机组型式 2 汽轮机型号 3 THA工况 4 TRL工况 5 VWO工况 6 T-MCR工况 7 高加停用工况(全停) 8 厂用汽工况 9 额定主蒸汽压力 10 额定主蒸汽温度 11 额定高压缸排汽口压力 12 额定再热蒸汽进口温度 13 主蒸汽进汽量（THA） 14 再热蒸汽额定进汽量（THA） 15 额定排汽压力 16 配汽方式 17 设计冷却水温度 18 额定给水温度（THA） 19 额定转速 额定再热蒸汽进口压力（THA） 主蒸汽最大进汽量 项目 单位 MW MW MW MW MW MW MPa.a ℃ MPa. a ℃ t/h t/h MPa. a ℃ ℃ 转/分 MPa. a t/h kJ/kW.h 数据 亚临界中间再热 单轴三缸双排汽 N330-17.75/540/540 330.201 330.134 353.357 345.427 330.141 330.193 17.75 540 4.127 540 926 844.1 0.0049 喷嘴配汽 20 253.5 3000 3.714 1004 7693.4 2+1+4 20 THA工况热耗率（毛热耗率） 21 给水回热级数(高压+除氧+低压)