600MW超超临界汽轮机介绍
第一部分
两缸两排汽 600MW超超临界汽轮机介绍
0 前言
近几年来我国电力事业飞速发展，大容量机组的装机数量逐年上升，同时随着国家对环保事业的日益重视及电厂高效率的要求，机组的初参数已从亚临界向超临界甚至超超临界快速发展。根据我国电力市场的发展趋势，25MPa/600℃/600℃两缸两排汽 600MW超超临界汽轮发电机组将依据其环保、高效、布局紧凑及利于维护等特点占据相当一部分市场份额，下面对哈汽、三菱公司联合制造生产的25MPa/600℃/600℃两缸两排汽600MW超超临界汽轮机做一个详细的介绍。 1 概述
哈汽、三菱公司联合制造生产的600MW超超临界汽轮机为单轴、两缸、两排汽、一次中间再热、凝汽式机组。高中压汽轮机采用合缸结构，低压汽轮机采用一个48英寸末级叶片的双分流低压缸，这种设计降低了汽轮机总长度，紧缩电厂布局。机组的通流及排汽部分采用三维设计优化，具有高的运行效率。机组的组成模块经历了大量的实验研究，并有成熟的运行经验，机组运行高度可靠。
机组设计有两个主汽调节联合阀，分别布置在机组的两侧。阀门通过挠性导汽管与高中压缸连接，这种结构使高温部件与高中压缸隔离，大大地降低了汽缸内的温度梯度，可有效防止启动过程缸体产生裂纹。主汽阀、调节阀为联合阀结构，每个阀门由一个水平布置的主汽阀和两个垂直布置的调节阀组成。这种布置减小了所需的整体空间，将所有的运行部件布置在汽轮机运行层以上，便于维修。调节阀为柱塞阀，出口为扩散式。来自调节阀的蒸汽通过四个导汽管（两个在上半，两个在下半）进入高中压缸中部，然后进入四个喷嘴室。导汽管通过挠性进汽套筒与喷嘴室连接。
进入喷嘴室的蒸汽流过冲动式调节级，然后流过反动式高压压力级，做功后通过外缸下半的排汽口进入再热器。
再热后的蒸汽通过布置在汽缸前端两侧的两个再热主汽阀和四个中压调节阀返回中压部分，中压调节阀通过挠性导汽管与中压缸连接，因此降低了各部分的热应力。
蒸汽流过反动式中压压力级，做功后通过高中压外缸上半的出口离开中压缸。出口
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 1
通过连通管与低压缸连接。
高压缸与中压缸的推力是单独平衡的，因此中压调节阀或再热主汽阀的动作对推力轴承负荷的影响很小。
低压缸采用双分流结构，蒸汽进入低压缸中部，通过反动式低压压力级做功后流向排汽端，向下进入凝汽器。低压缸的高效叶片设计、扩散式通流设计及可最大限度回收热量的排汽涡壳设计可明显提高缸效率，降低热耗。
汽轮机留有停机后强迫冷却系统的接口。位于高中压导汽管的疏水管道上的接头可永久使用，高中压缸上的现场平衡孔可临时使用。
汽轮机的外形图见图1，纵剖面图见图2。 2 技术规范：（除特殊说明外均为THA工况）
主蒸汽压力 主蒸汽温度 主蒸汽进汽量 VWO工况主蒸汽进汽量 再热蒸汽压力 再热蒸汽温度 再蒸汽进汽量 最终给水温度 背压
汽轮机总内效率 高压缸效率 中压缸效率 低压缸效率 额定出力 热耗率
25 MPa 600 ℃ 1621.6t/h 1792.5t/h 4.12MPa 600 ℃ 1330t/h 285.7℃ 5.1 KPa 90.5% 88.5% 94% 89.7% 600 MW 7424 kJ/kw.h
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 2
图1 汽轮机外形图
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
3
图2 汽轮机纵剖面图 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
4
3 汽轮机主要结构 3.1 叶片
汽轮机通流包括1个反向布置的带有部分进汽的冲动式调节级，10级反向布置的反动式高压压力级，7级正向布置的反动式中压压力级，2×5双分流的低压压力级。
冲动式调节级在较大的负荷变化范围内有较高的运行效率，机组有较好
图3 全三维设计静、动叶片
的负荷适应性。调节级动叶采用三支为一组的三胞胎叶片，强度好，在高温、高压下运行可靠。中间级采用高效率的全三维设计的反动式叶片，通过控制设计参数（反动度，流量和流动角度）来使损失最小化。反动式叶片通道，蒸汽流动速度相对较慢，摩擦损失较低，具有较好的空气动力效率。见图3、图4。
反动式机组构造简单，采用轮鼓式转子和径向密封。由于采用径向密封，轴向间隙大，故允许转子和汽缸之间有较大的胀差，保证机组启动灵活。
低压末几级的疏水，采用了特殊的疏水收集器结构。在隔板外环的疏水收集器设计中充分考虑到水滴的轨迹，达到最好的疏水效果。
低压末叶片为48英寸，为减小末
图4 全三维设计叶片流场示意图
级叶片水蚀，末级动叶的进汽边嵌入司太立合金；保证静叶和动叶之间合适的间隔，以使水滴形成较好的水雾；此外从湿汽区抽出蒸汽排到给水加热器，适当设计给水加热器的抽汽口，以使抽取的蒸汽水分最大。在末级动叶的顶部导流板上设置疏水槽。
所有的叶片都仔细设计，具有足够的振动强度裕度。特别是长叶片，设计时考虑自振频率、工作转速、1-6节径数无三重点共振。在开发这些叶片时，相同的叶片和叶轮均进行了全比例的转动频率试验，并且确认叶片组运行时无三重点共振。末级叶片采用
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
5
耐腐蚀和侵蚀合金制造，严格控制质量保证较好的振动阻尼特性。 3.2 转子
高中压转子采用具有高蠕变断裂强度的实心合金钢锻件加工而成。在高压端连接一个独立的短轴，装有推力盘、主油泵叶轮和超速跳闸装置。
低压转子同样采用高抗拉强度的实心合金钢锻件加工而成，具有很好的延展性。
转子直径和轴承跨距合理选择，使转子的临界转速远离工作转速。转子表面的几何结构进行详细的设计，使转子的瞬时热应力和弯曲应力的应力集中最小。
高中压转子中压进汽区由来自调节级
图5 冷却蒸汽示意图
后的蒸汽进行冷却，冷却蒸汽覆盖在转子的表面，高温再热蒸汽不直接接触转子。见图5。
高中压转子和低压转子之间通过整体的联轴器法兰刚性连接。转子通过前轴承箱中的推力轴承定位。 3.3 汽缸
合理的汽缸的结构类型和支撑方式，保证在热态膨胀自如，且热变形对称，从而使扭曲变形降到最小。最优的排汽涡壳设计，压力损失最小。
高中压外缸是由合金钢铸件制成，在水平中分面分为两半形成上，下半。 内缸同样是合金钢铸件，在水平中分面分为两半形成上，下半。内缸支撑在外缸水平中分面上，通过定位销在顶部和底部导向，以保持中心线的准确位置，并在同时允许零件根据温度变化自由膨胀和收缩。
平衡环支撑在内缸水平中分面上，通过定位销在顶部和底部导向，以保持中心线的准确位置。与内缸支撑在外缸中的方式相同，中压隔板套以相同的方式支撑在外缸中。
低压缸是由与外缸下半一体的并向外伸出的撑脚支托。撑脚坐在台板上，台板浇注在基础中，低压缸的位置靠键来定位。两端有两个预埋在基础里的轴向定位键位于轴向中心线上，牢牢地固定住汽缸的横向位置，但允许做轴向自由膨胀。两侧两个预埋在基
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
6
础里的横向键分别置于横向中心线上，牢牢地固定住汽缸的轴向位置，但允许横向自由膨胀。因此两横向定位键中心线与两轴向定位键中心线交点为低压缸独立绝对死点，低压缸可以以死点为中心在基础台板上自由膨胀。
高中压外缸是由四只“猫爪”支托的，这四只“猫爪”与下半汽缸一起整体铸出，位于下半水平法兰的上部，因而使支承面与水平中分面齐平。在电端“猫爪”搭在位于轴承箱两侧的键上，并可以在其上自由滑动。轴承箱是落地的。在调端“猫爪”以同样方式搭在前轴承箱下半两侧的支承键上，并可以同样方式自由滑动。在前后端，高中压外缸与相邻轴承箱之间都用“H”型定中心梁连接，它们与汽缸及相邻轴承箱间由螺栓及定位销固定。这些定中心梁保证了汽缸相对于轴承箱正确的垂直向与横向位置。前轴承箱与台板之间轴向键（位于轴向中心线上），可在其台板上沿轴向自由滑动，但是它的横向移动却受到轴向键的限制，轴承侧面的压板限制了轴承座产生任何倾斜或抬高的倾向，这些压板与轴承座凸肩间留有适当的间隙，允许轴向滑动，每个“猫爪”与轴承座之间都用双头螺栓连接，以防止汽缸与轴承座之间产生脱空。螺母与“猫爪”之间留有适当的间隙，当温度变化时，汽缸“猫爪”能自由胀缩。
中轴承箱同样采用预埋在基础中轴向键与横向键形成绝对死点。中轴承箱可以以死点为中心在基础台板上自由膨胀。高中压缸、前轴承箱通过定中心梁推动从中轴承箱死点向调端膨胀。
后轴承箱同样采用预埋在基础中轴向键与横向键形成绝对死点。后轴承箱可以以死点为中心在基础台板上自由膨胀。
汽轮机的每个轴承箱均直接安装在基础上，因此转子系统直接由基础支撑，增加了转子系统的稳定性。
低压缸上下半是装焊结构的，在水平中分面分开。低压缸采用双层缸结构，由内缸和外缸组成。内缸支撑在基础上，可保证运行时的高度可靠性。安装在汽轮机排汽缸上半部的大气释放膜可保护低压缸。 3.4 轴承
汽轮机每根转子均有两个径向轴承支撑，整个轴系有一个推力轴承。它们均是强迫润滑型的。
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 7
高中压转子的径向轴承，采用无扭转4瓦可倾瓦支撑轴承，增强抵抗由于调节级负荷变化引起的蒸汽力的能力，提高轴系稳定性。见图6。低压缸采用2瓦可倾瓦轴承，
图6 高中压四瓦块可倾瓦轴承
具有良好的对中性能。见图7。
推力轴承是自位式京士伯里型轴承。利用平衡桥的摇摆运动，使所有巴氏合金表面
图7 低压两瓦块可倾瓦轴承
载荷中心处在相同的平面内，使每一个瓦块受力均匀。见图8。
通过高中压转子上的推力盘，把转子推力传到瓦块上。机组的高中压缸反向流动、低压缸双分流结构，故蒸汽产生的推力在每个缸上保持平衡，因此阀门的开度对推力轴承载荷影响很小。
通过调整轴承键与壳体之间的调整垫片可保证轴承的位置。轴承与轴承箱下半之间装有制动销，防止轴承相对轴承箱转动。
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
8
润滑油的强制供给通过轴承箱、键、轴承壳体中的通道保证。 所有的轴承均带有检测金属温度的热电偶。 汽轮机装有防止轴电压事故的接地装置
3.5 大气阀
图8 京士伯里式推力轴承
安装在汽轮机排汽缸上半部的大气释放膜，保护低压缸。
大气释放膜为一个圆形薄隔板，每个隔板带有一个薄膜，通过钢网型支撑安装在低压汽缸上。此薄膜紧固在隔板压力轮盘和隔板持环之间。如果排汽压力超过设定值，迫使隔板压力轮盘向外移动，导致持环内边和隔板压力轮盘边缘之间的释放膜折断，卸载汽轮机排汽压力。
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
9
3.6 阀门 3.6.1 主汽阀
汽轮机有两个相同的主汽阀，由液压执行机构驱动，可以在启动时控制转速，并可以通过控制快速关闭阀门。上述操作可以通过控制室完成。
主汽阀为油动机控制水平放置的“柱塞”型阀门，主汽阀与阀体构成整体的阀门结构。主汽阀内包括内外两个单座不平衡阀门。预启阀位于主阀内并可远程驱动，参与控
图9 主汽阀
制全周进汽的启动、同步转速和带初始负荷。每个主汽阀包括启动时可拆卸的临时滤网和永久性滤网。
机组在运行时可进行阀门活动试验。见图9。 3.6.2 调节阀
调节阀蒸汽室与主汽阀蒸汽室采用整体的合金钢锻件制成。蒸汽通过主汽阀经由蒸汽室进入液压执行机构独立控制的柱塞型调节阀。位于机组两侧的两个蒸汽室结构相同，每个蒸汽室包括一个主汽阀及两个调节阀，机组共四个调节阀，控制高压缸的蒸汽流量。蒸汽室锚固在基础上，这样允许蒸汽室承受较高的用户管道力和力矩。
阀杆密封包括一个嵌在阀体上的紧密装配的
图10 高压调节阀 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
10
衬套，利用阀盖在适当位置紧固并具有适合的出口连接。高压漏汽连接到较低压力区， 低压漏汽连接到汽封冷却器。见图10。 3.6.3 再热主汽阀
在再热器和中压调节阀之间的每根再热蒸汽进汽管路上装有一个再热主汽阀。其目的是在超速跳闸机械装置动作时，中压调节阀未动作的情况下，提供一个防止汽轮机超速的额外安全装置。机组共有两个再热主汽阀，布置在机组两侧。
每个阀体一端采用固定支撑，另一端采用挠性支撑。两端均用螺栓固定，并固定在基础的底板上。此支撑方式允许阀门的轴向膨胀。
阀门通过螺母连接在阀碟摇臂上，摇臂通过键固定在主轴上。主轴通过连杆与活塞杆相连。连杆可以转动，油动机活塞向上运动阀打开直至全开位置，活塞向下运动阀门关闭。由压缩弹簧产生的正向关闭力作用在活塞上，通过活塞始终保持关闭力作用在阀门上。
图11再热主汽阀
在阀碟两侧装有旁通装置，使阀碟两侧蒸汽压力平均分布，以降低打开阀碟的力。 提供再热主汽阀油控跳闸阀，卸载在再热主汽阀关闭时作用于阀杆端部的不平衡蒸汽压力。
再热主汽阀包括阀门本体和执行机构。执行机构与液压控制油系统连接，在超速跳
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
11
闸阀和事故跳闸阀门关闭时，再热主汽阀打开，油控跳闸阀关闭。在超速跳闸装置机构脱扣时，油控跳闸阀打开，降低作用于轴端的蒸汽压力，使关闭再热主汽阀的力最小。见图12。 3.6.4 再热调节阀
汽轮机有四个中压调节阀。阀门是环型密封柱塞阀，装在阀杆突肩上。通过独立的执行机构控制每个中压调节阀。执行机构通过控制油压，控制阀门开度的大小。
阀门的上座和下座的直径设计成平衡作用于阀门的蒸汽压力。因此很容易打开阀门，并且在任一再热压力下很容易关闭。
阀杆密封由紧密装配连接到确定的低压区的衬套保证。当阀门处在全开位置时，阀门处在阀碟与阀杆衬套下端相接触的区域。这些布置可防止再热调节阀全开运行时，沿阀杆的蒸汽泄漏。
阀门装配有蒸汽滤网。它环绕阀体底部装配，并在阀体和阀盖顶部紧固。见图12。
机组在运行时可进行阀门的活动试验。 3.7 盘车装置
图12 中压调节阀
在低压缸和发电机联轴器处，提供一套自动啮合和脱开型的盘车装置。在机组启动前和停机后，低速旋转转子，保持转子均匀的加热或冷却，限制偏心值防止转子的热变形。盘车装置运行由零转速信号控制。设有顶轴压力低连锁保护，当顶轴油压低时，盘车控制回路上的压力开关将自动停止盘车装置运行。
3.8辅机设备
超超临界600MW汽轮机配套辅机设备主要包括：凝汽系统——凝汽器、给水回热系统——低压加热器、轴封系统——汽封冷却器、润滑油系统——冷油器、配套阀门——止逆阀。其中，汽封冷却器、冷油器、止逆阀等设备与超临界600MW机组的基本相同。 3.8.1. 凝汽器
超超临界600MW机组配置单壳体、单背压、双流程、表面式凝汽器一台，换热面积一般在30000m2以上。
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
12
与以往600MW机组凝汽器相比，超超临界600MW机组凝汽器主要存在如下差别： 以往600MW机组凝汽器 超超临界600MW机组凝汽器 以上型式的差别主要由机组主机结构来决定。以往600MW机组有两个排汽缸决定凝汽器为双壳体；做成双背压，可减小凝汽器面积；两壳体之间相联，就轻易地做成了单流程。而超超临界600MW机组只有一个排汽缸，决定了凝汽器的型式只能为单壳体、单背压，且壳体由于受电厂厂房空间的限制，其外型尺寸与以往双壳体当中的一个相比，增加幅度并不大。由此产生了凝汽器设计当中所必须面对的主
要问题：即如何将以往两个壳体的冷却管束合并后放入一个壳体中。要解决这个问题就要完全改变以往凝汽器的设计结构，从而要进行全新的设计。
第一是换热管规格的选定。以往600MW机组凝汽器的换热管普遍采用φ25系列，根数往往达到40000以上。在尺寸变化不大的管板上布置原有数量2倍的管孔，几乎无法实现。为此，我们在超超临界项目上选用了φ31.75系列的换热管，使管子的总根数降至原来的60%左右，适当加大管板即可实现布置。
第二是流程的选择。一般情况下，600MW凝汽器的循环水采用单流程形式较为合理，但超超临界却不一样。由于壳体数变成了一个，如果仍采用单流程，则换热管的长度将达到30米左右，现场无法实现布置。而以往的双流程形式均为下进上出或上进下出，使得凝汽器高度太高，运行层高度也要随之增高，从而加大成本，电厂无法接受。为此我们开发了左右回流的方式，只需适当加大凝汽器壳体的宽度，就可以很好地解决问题。
第三是合理设计水室。为适应左右回流，需在每个水室的下部并排设置一个进水口和一个出水口。但是受宽度限制在同一位置上是不可能排下两个水口的，所以我们把水口布置成下进侧出。 3.8.2. 低压加热器
超超临界600MW机组共设置低压加热器四级，与以往相比，5、6号低加结构基本相似， 但7、8号共壳体低加却只有一个，冷却面积也较大。 3.8.3. 锅炉启动疏水
与超临界机组一样，超超临界机组的凝汽器也要接收锅炉启动疏水，且对疏水参数
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
13
型式 双壳体 单壳体 双背压 单背压 单流程 双流程
都有一样的要求，即：对于600MW机组，疏水量应不大于900t/h，温度应不高于100℃，压力应不高于0.1Mpa(a)。
4 防固粒腐蚀措施
对于高压汽轮机，采用了冲动式调节级，在冲动式喷嘴中蒸汽流速比动叶高得多，所以仅在喷嘴上采用涂层。对于IP透平，采用了反动式叶片，蒸汽流速相对高压第一级喷嘴速度较慢，因此中压第一级不进行涂层。
在高压汽轮机第一级喷嘴采用扩散渗透法利用雾化硼来涂层以防止杂质造成的腐蚀，扩散涂层厚度最小50μm，涂层硬度最小950Hv。实践证明采用渗硼的方法强化喷嘴表面腐蚀程度下降到原来的20%。
5 预防蒸汽激振力措施
在大功率汽轮机中，高压缸经常发生低频振动。低频振动是高压转子的非同步振动。根据我们的研究，振动是由几类原因造成的，即：
1) 蒸汽涡动
2) 由调节级汽流扰动造成的强迫振动 3) 由转子和汽缸间摩擦造成的强迫振动
蒸汽涡动是高负荷运行时HP/IP转子系统中一阶振动模式的自激振动。蒸汽涡动的机理相对较复杂，但研究表明下列情况结合会发生这种涡动。
根据阀门开启顺序，如果调节级喷嘴向转子施加向上的力，转子系统将处于不
稳定状态。
HP/IP转子系统的刚性与可靠机组相比相对较低。 转子系统抵抗迷宫汽封激振力的阻尼相对较低。 为了防止蒸汽激振，我们采用下列设计特点：
1) 阀开启顺序保证任何运行条件下在HP/IP转子上都会产生适当的向下的力。 2) 单跨的刚性临界速度（一阶模式频率）应在2000rpm以上。 3) 高中压缸采用可倾瓦轴承以便给转子系统提供足够的阻尼。
4) 为防止调节级的汽流扰动造成的强迫振动，将高压缸中调节级出力限制在20%
左右。这不仅降低调节级激振力水平而且减少了蒸汽涡动。
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
14
5) 为防止由于转子和汽缸间的摩擦造成的强迫振动，根据成功的600MW超超临界
机组运行经验确定转子与汽缸间的适当的间隙。
6 两缸两排汽超超临界汽轮机主要设计特点
超超临界600MW汽轮机技术水平世界先进，大幅度提高汽轮机的经济性和可用性。这些先进技术有成功的运行业绩，高度的可靠性。本文介绍的两缸两排汽超超临界汽轮机主要设计特点如下：
48”自带围带末级动叶片
高效全三维自带围带反动式高、中、低压叶片 三胞胎调节级动叶片 中压转子的冷却蒸汽系统
高压和中压排汽涡壳最优设计，最小的压力损失 低压全三维设计的排汽缸 转子直接支撑在基础上 防固粒腐蚀的有效措施 防低频振动的有效措施
高温材料具有高的抗蠕变强度特性
本机组提供的高温材料、高效叶片、低压末级叶片均已在运行机组上得到证明。完全能够保证高效率、高度可靠性。
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
15
超超临界汽轮机介绍
第二部分
两缸两排汽机组与三缸四排汽机组设计比较
1 概述
超超临界600MW机组型式可采用两缸两排汽或三缸四排汽。采用两缸两排汽型式，机组高中压为合缸结构，低压一个48英寸末叶的低压缸，机组设计与三菱公司广野5#机组相同。目前中国市场已有的六台定货都是两缸两排汽型式。采用三缸四排汽型式，机组的高中压缸与两缸结构相同，低压部分采用两个1000mm叶片的低压缸模块，低压部分由哈汽设计。机组的设计概况见表1，机组的纵剖面比较见图1。 表1 机组型式 高压阀门 中压阀门 高中压缸 高压通流 中压通流 低压缸 低压通流 末级叶片
2 外形比较
两缸机组的机组总长约为21m，三缸机组的机组总长约28m，三缸机组比两缸机组长7m。两缸机组宽10.5m，三缸机组与两缸机组宽度相同，因为高中压缸及高中压阀门设计相同。两缸机组高7.5m，三缸机组高7.2m，两缸机组比三缸机组高0.3m。机组的外形比较见图2。
3 基础比较
两缸机组的基础总长为约21.5m，三缸机组的基础总长约28.5m，三缸机组比两缸基础长7m。两缸机组基础宽12.5m，三缸机组与两缸机组宽度相同，因为高中压缸及高中压阀门设计相同。两缸机组推荐的运转层标高为15m，三缸机组推荐的运转层标高为13.7m；机组的基础比较见图3。
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
16
两缸 两缸两排汽 高压主汽调节联合阀 再热主汽调节联合阀 高中压合缸 I+10 7 1 2×5 48\" 三缸 三缸四排汽 相同 相同 相同 相同 相同 2 2×2×7 1000mm
4 最小起吊高度
两缸机组的最小起吊高度为11m（吊钩中心线至运转层），三缸机组的最小起吊高度为10.5m（吊钩中心线至运转层），两缸机组比三缸机组高0.5m。比较见表2及图4、图5、图6。
表2 最小起吊高度比较 高中压缸 高中压转子 低压缸 低压转子
5 重量比较
两缸机组本体总重770t，三缸机组本体总重1020t，三缸机组比两缸机组重250t。
6 热经济性比较
两缸机组额定工况热耗7424kJ/kW.h，三缸机组额定工况热耗7400kJ/kW.h，三缸机组额定工况热耗略好于两缸机组。按照以下负荷模式对全年热耗加权平均，两种型式机组热耗水平基本相当，两缸比三缸高7.8 kJ/kW.h。两种型式机组热经济性基本相同。热耗比较见表3。
表3 热耗比较 负荷模式h 两缸热耗kJ/kW.h 三缸热耗kJ/kW.h 比较（两缸-三缸）kJ/kW.h 7 分工比较
两缸方案与三缸方案的设计分工比较见下表： 表5 设计分工比较
高压主汽调节联合阀 中压主汽调节联合阀 高中压内外缸 高压喷嘴、高中压隔板 高中压动叶片 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
两缸 mm 10470 9820 10970 11020 三缸 mm 10470 9820 10310 9730 100%THA 75%THA 50%THA 40%THA 加权平均 4200 2120 1180 300 7800 7424 7463 7651 7826 7461.6 7400 7472 7711 7827.3 7453.7 24 -9 -60 -1.3 7.8 设计 两缸 三菱 三菱 三菱 三菱 三菱 三缸 三菱 三菱 三菱 三菱 三菱 17
高中压转子 低压内外缸 低压隔板 低压动叶片 低压转子 8 结论
设计 两缸 三菱 三菱 三菱 三菱 三菱 三缸 三菱 哈汽 哈汽 哈汽 哈汽 综合上述，两缸机组与三缸机组比较见表5。 表5 综合比较 基础总长m 基础总高m 基础总宽m 起吊高度m 机组本体总重t 加权平均热耗kJ/kw.h
两缸 21.5 13.7 12.5 11 770 7461.6 三缸 28.5 13.7 12.5 10.5 1020 7453.7 两缸-三缸 -7 相同 相同 0.5 250 7.8 从表4中可以看出，两缸机组与三缸机组的热经济性基本相同，但基础的长度要求、基础的负荷均远小于三缸机组，可节约用户的一次性投资，运行维护相对简单，是比较合适的机组型式。
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 18
图1纵剖面比较 三缸机组纵剖面图 两缸机组纵剖面图
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
19
三缸机组外形图
两缸机组外形图
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
图2 外形比较
20
图3 基础比较
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
21
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
22
图4 高中压起吊
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
图5 两缸低压起吊
图6 三缸低压起吊
23
超超临界600MW汽轮机介绍
第三部分
三菱公司超超临界汽轮机业绩及运行情况
1 三菱公司超超临界机组业绩
三菱公司生产的超超临界汽轮机处于世界领先水平，到目前为止三菱公司已经制造投运了超超临界汽轮机7台，最长的机组已运行12年。
三菱公司超超临界机组业绩表 用户名称 电厂名称 机组 容量 温度 转速 排汽末叶投运序号 压力 压力 长度 时间 MW MPa ℃/℃ rpm kPa inch 1 中部电力 碧南电厂 #3 700 24.2 538/593 3600 5.07 40 1993 2 北陆电力 七尾大田#1 500 24.2 566/593 3600 5.07 31 1995 电厂 3 电源开发 松浦电厂 #2 1000 24.2 593/593 3600/5.07 46 1997 1800 4 中国电力 三隅电厂 #1 1000 24.6 600/600 3600/5.07 46 1998 1800 5 电源开发 橘湾电厂 #2 1050 25 600/610 3600/5.07 46 2000 1800 6 东京电力 广野 #5 600 24.6 600/600 3000 5.07 48 2004 7 关西电力 舞鹤 #1 900 24.6 595/595 3600/5.07 46 2004 1800 三菱公司制造的TC2F超超临界600MW机组（50Hz）已经在广野电厂投运，运行效果良好。国内方面，目前哈汽公司承揽了国内全部（共六台）超超临界600 MW机组的制造合同，将于06年、07年陆续出产。
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
21
2 广野电厂#5机组运行情况 2.1 投运进度 表2 现场投运进度表 时间 2004年3月 项目 4日首次进汽 10日首次并网 19日30%甩负荷 22日50%负荷 26日50%甩负荷 30日75%负荷 2004年4月 2日75%甩负荷 6日100%负荷 12日100%甩负荷 12日—25日停机检查 2004年5月-7月 7月1日商业运行 2.2 机组运行状况
广野5#机组在2004年4月6日达到满负荷，600MW出力运行时各参数稳定良好。
Thrust Brg. #1 HP/IP #2 #3LP #4#5GEN Bearing metal temp. 100500(1) (2) Fore Rear Alarm 99 Alarm 107 (1) (2) (1) (2) (1) (2) (1) (2) (1) (2) (1) (2) 54.954.756.755.370.973.069.874.372.565.477.169.066.761.06861Bearing return oil temp. 100500Alarm 77 51.951.853.155.366.666.661.662Rotor shaft vibration 1050X Y X Y X Y Alarm 12.5 X Y X Y 4.934.421.981.951.991.742.923.111.621.784.54.4图2 满负荷振动及轴承温度
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
22
图2为2004年4月7日现场记录，机组负荷602MW。从图中可以看到在满负荷运行，广野5#机组各轴振动值均小于0.05mm，达到优秀值。各轴瓦金属温度及回油温度符合设计值。
图3 满负荷各监视段温度及压力
图3为2004年4月7日现场记录，机组负荷600MW。从图中可以看到在满负荷运行，广野5#机组各监视段温度及压力均在设计范围内。 25 轴振动 （1/100mm P-P） 跳闸20/100mm 报警15/100mm #1 #2 #3 #4 #5 #6
0
0
150 300 出力（MW)
450 600 图4 试运行过程轴振动
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
23
图4为广野5#机组现场试运行时轴振动值，没有进行任何转子现场平衡，广野5#机组轴的振动值均在优秀范围内。 2.3 末级叶片运行状况
2次振形
振动数(Hz) 1次振形
转数(rpm)
1.0 图5 末级叶片实测坎贝尔图
3000rpm
实际负荷实验( 排汽流量×1.22) 振动应力[kg/mm2] 实测结果（真空度700mmHg） 实测结果（真空度722mmHg） 500mmHg 722mmHg 600mmHg 0.0 0
100 200 300 400 500 600
排汽流量[t/h]
0 150 300 450 600 出力 (MW)
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
24
图6 末级叶片实测动应力
5.3 疲劳强度 [kg/mm2] 允许设计应力（材料疲劳强度的1/10） 叶冠 中部 底部 叶根 允许设计应力（材料疲4.4 劳强度的1/10） 叶槽 稳定应力 [kg/mm2]
叶片
行安全稳定。
2.4 冷却蒸汽运行状况
軸方向温度分布60050091 稳定应力 [kg/mm2]
转子
77
图7 末级叶片实测动应力与允许值比较
48英寸末级叶片的实测动应力及坎贝尔图与设计值吻合较好，末级叶片运
广野5#机组为高中压合缸设计，采用高压排汽对
温度 (℃）400300200頂部(実測)頂部(予測)底部(実測)底部(予測)高中压内外缸夹层进行冷却。根据现场的实测结果，冷却蒸汽运行良好。
沿轴向的温度梯
度与以投运的机组分布相同； 与设计的温度分
布几乎一致； 外缸按照设计冷
却，保证机组安全运行。
图8冷却蒸汽运行状况示意图
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
25
2.5 结论
图9 广野5#机组外形图
从广野5#机组的实际运行情况看，整机运行稳定，轴振动优秀；末级叶片运行安全可靠；高温部件运行可靠；各监视段参数与设计值相符，实际热耗水平略低于设计值。
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
26
第四部分
超超临界机组旁路系统建议
1）基于三菱公司燃煤超超临界机组的经验，并且中国国内的电厂基本不要求机组具备FCB功能，我们建议超超临界机组采用一级旁路系统，即只有HP旁路，旁路容量：30%B-MCR。机组采用高压缸启动方式。一级旁路系统相对两级旁路系统具有造价低、运行维护简单、现场布置容易等优点。
三菱公司配置超临界机组配置HP 30%B-MCR旁路系统的业绩见下表：
序号 1 2 3 4 5 6 7 电厂名称 御坊电厂 赤穗电厂 宫津电厂 南港 三隅电厂 神户电厂 广野电厂 机组 #1 #1 #1 #1 #1 #1 #5 容量 MW 600 600 375 600 1000 700 600 压力 MPa 24.2 24.2 24.2 24.2 24.6 24.2 24.6 温度 ℃/℃ 538/538 538/566 538/566 538/566 600/600 538/566 600/600 转速 rpm 3600 3600 3600 3600 3600/1800 3600 3000 投运 时间 1984 1987 1989 1990 1998 2002 2004 除了采用一级旁路系统外，还可以采用两级旁路系统，机组采用高中压联合启动方式。
两种旁路系统的比较见下表：
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
27
FCB功能 只有HP 旁路系统设计 无。 失去电负荷在MFT.作用下机组跳闸。 HP/LP 旁路系统设计 有。 失去电负荷，机组转为带厂用电小岛运行。 备注 FCB：快速切除后返回 汽轮机旁路系 统比较 HP IP LP HP IP LP 锅炉 凝汽器 锅炉 高排通风阀 高排逆止阀 高排逆止阀 凝汽器 推荐的旁路系HP旁路：30%容量（在额定压力下）。 统容量 HP 旁路：30%容量（在额定压力下）。 LP 旁路：50%容量（在额定压力下）。 选择合适的旁路容量，在启动或FCB过程中主蒸汽压力低于锅炉PCV动作压力。注意EC 阀（锅炉出口去凝汽器）与旁路系统一起动作防止压力升高。 因为冷态启动空负荷运行时间较长，低旁的设定压力为其它启动状态的一半。 LP 旁路设定压- 力 高排通风阀 0.5 MPa abs（冷态启动） 1.0 MPa abs（温态、热态启动） 不需要。 需要。 启动过程中高压排汽的压力比任何一种HP/LP旁 路系统均低，不用担心高压排汽温度的升高。 低 高 成本
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
28
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容