给水泵汽轮机

1394给水泵汽轮机4.1概述给水泵汽轮机（俗称小机或小汽轮机）作为给水系统的一部分，能够在小机调速保安系统（MEH）的控制下以不同转速驱动给水泵，满足机组对给水的要求。汉川电厂三期工程1000MW汽轮机所配2×50%汽动给水泵的小机由东方汽轮机有限公司制造。4.1.1主要技术规范1型号：G22-1.02型式：单缸、单流、单轴、冲动式、纯凝汽、再热冷段汽外切换3铭牌功率：22000kW4额定参数额定功率：16604.8KW(THA工况)额定转速：5100r/min(THA工况)额定进汽压力(四段抽汽)：1.107MPa额定进汽温度(四段抽汽)：380.5℃排汽口压力：6.4kPa5旋转方向：从机头方向看为逆时针6运行转速范围：2800～6000r/min7脱扣转速电保护I：6380r/min电保护II：6380r/min8临界转速(计算值)一阶：2245r/min二阶：7968r/min9高压辅助汽源再热冷段蒸汽压力：4.604MPa再热冷段蒸汽温度：341.5℃10本体重量(包括基架、阀门)：～39t11本体外形尺寸(包括基架、阀门)：长×宽×高4600mm×4400mm×3560mm（不包括罩壳在内）4.2总体设计本小机组为自带底盘。底盘上除装有汽轮机本体外，还装有主汽阀、就地接140线盒、蓄能器及油管道等部件。小机为凝汽式汽轮机，但不自带凝汽器，蒸汽排汽向下经过排汽管进入主机凝汽器。每台1000MW汽轮机配两台给水泵汽轮机。两台给水泵汽轮机镜面对称布置。4.2.1蒸汽系统——汽源小机组有两个汽源：工作汽源为主机四段抽汽，备用汽源为再热冷段蒸汽。4.2.1.1配汽方式工作汽源和备用汽源使用同一个蒸汽室——喷嘴室(见图4-2-1)，喷嘴室分为5个腔室，采用喷嘴配汽。图4-2-1图4-2-24.2.1.2汽源切换小机工作汽源和备用汽源之间采用外切换的方式。当主机负荷降到约40%额定负荷(定压)或30%额定负荷(滑压)以下，调节阀开度大于95%，四段蒸汽流量仍不能满足给水泵的功率要求时，切换阀打开，将再热冷段蒸汽引入，通过切换阀的节流调节后，相继通过主汽阀、调节阀，然后进入喷嘴做功(见图4-2-2)。此时，四抽进汽管道上的逆止阀门自动关闭，工作汽源已由主机四段抽汽切换至再热冷段蒸汽。反之，当主机负荷升至约40%额定负荷(定压)或30%额定负荷(滑压)时，关闭切换阀，四抽进汽管道上的逆止阀门自动打开，主机四段抽汽通过主汽阀、调节阀，然后进入喷嘴做功。此时，工作汽源已由再热冷段蒸汽切换至主机四段抽汽。其它工况出现切换，原理同上。4.2.2轴封与疏水系统4.2.2.1轴封系统汽轮机轴封系统的主要作用是防止高参数蒸汽沿高压段轴端向外泄漏，并防止空气沿低压段轴端进入汽缸破坏凝汽器真空。小机共有前、后两组轴端汽封。前、后轴端汽封均采用迷宫式汽封，具有良141好的密封性能。前、后轴端汽封的第一段漏汽接至SSR接口，第二段漏汽导入汽封加热器(CF)。4.2.2.2疏水系统汽轮机疏水系统的主要作用是在机组启动、停机、低负荷运行或低参数运行时，汽轮机本体、阀门、蒸汽管道等都可能凝聚凝结水。这些凝结水必须及时疏泄出去，避免造成汽轮机进水，而引起水冲击，导致机器损坏。因此，合理布置疏水系统管路并及时疏水是保证汽轮机安全运行的必要条件。本小机组在主汽阀和调节阀壳上均设有疏水口，汽轮机本体上在调节级后设有一疏水口，各压力级的疏水采用逐级自流的方式。由于上述各疏水口的压力不同，因此，必须按压力高低顺序依次导出，以利于疏水畅通。4.2.3排汽系统本小机采用下排汽方式。排汽经由排汽接管，通过真空蝶阀和排汽管道进入主机凝汽器。为保证机组正常运行，在后汽缸和排汽管道上均设有压力和温度测点，作为排汽压力和排汽温度的保护。排汽压力正常值：6.2kPa报警值：21.3kPa停机值：33.6kPa排汽温度控制排汽温度≥l00℃时，喷水系统应自动投入，否则手动开启。报警值：≥135℃停机值：≥150℃在机组高背压低负荷运行工况下，因排汽温度升高而使后汽缸过热，将引起轴承中心高度发生变化，可引发机组振动等事故。为了保证安全运行，小汽机在后汽缸或排汽管内设置了喷水装置，在排汽温度升高时将凝结水经雾化喷头喷入，以降低后汽缸温度。喷水装置采用自动控制，当排汽温度达到l00℃时，由DCS控制系统发出指令将电动截止阀开启，来自除盐装置后的凝结水经雾化喷头形成雾状水帘喷入后汽缸或排汽管，使排汽温度下降。喷水设计压力为0.8～1.0MPa(a)，喷水设计流量约为2.5t/h。当后汽缸排汽温度降到65℃时，电动截止阀关闭，停止喷水。为减少管道对设备的作用力，排汽管道上应设置有压力平衡式万能膨胀节，用以吸收管道和设备的较大热膨胀。用户在安装支、吊架时，应考虑选用适当的弹簧刚度和适当的预载，使得膨胀节能够补偿管道的膨胀，并使汽机排汽口受力符合要求。1424.2.4滑销系统汽轮机在启动、停机和运行时，由于温度的变化，会产生热膨胀。滑销系统的作用就是为了使机组的动、静部分能够按照预定的方向膨胀，保证机组安全运行。滑销系统简图见图4-2-3。图4-2-3本小机组的基架浇死在基础上，而小汽机靠后汽缸处左右两撑脚座落在已焊于基架上的两个挠性支架上，汽缸两撑脚上距排汽中心线向后197毫米处各有一定位销，用以固定汽缸与基架的相对位置，并以此作为机组的绝对死点。前轴承箱、前汽缸及后汽缸通过螺栓依次连接在一起，成为一体，并在前支持轴承处挠性地支撑在基架上。汽缸的纵向和横向热膨胀由此三个挠性支撑吸收。在后汽缸末端对称于汽轮机中心线上，汽缸与基架之间设有一垂直定位键，用于保证机组膨胀时的中心位置不变。前轴承箱与前汽缸采用螺栓连接。前箱内装有推力轴承和前支持轴承，汽轮机转子相对于静子的固定点(相对死点)在转子推力盘的工作面处。4.3本体结构4.3.1轴系由汽轮机转子、给水泵轴及用以联接汽轮机转子和给水泵轴的挠性联轴器组成了该汽轮机一给水泵机组的轴系。汽轮机转子两端支撑在轴承上，轴承跨距为1432310mm。4.3.1.1转子汽轮机转子采用整锻转子，材料为30Cr2Ni4MoV，转子总长3174.5mm，总重约4162kg(包括叶片)。该转子包括调节级在内共6级叶轮，除调节级为菌形叶根外，其余叶轮均采用侧装式枞树型叶根槽。在第1-6级叶轮直径为φ530mm的节圆上均设有5个φ30mm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均采用迷宫型汽封。分别在转子第1、4级叶轮凸缘上设有径向平衡螺塞孔，在第6级叶轮侧面设有燕尾槽，供做动平衡用。4.3.1.2动叶片由于本小机组有较高的运行转速和较宽的转速运行范围(2800～6000r/min)，除2～4级动叶片外，其余各级均为不调频叶片，第2～4级动叶片满足本小机组在2800～6000r/min转速运行范围内的调频要求。除调节级动叶为直叶片外，其余各级动叶均为扭叶片。除调节级叶片材料采用2Crl2NiMo1W1V及末级叶片采用1Cr12Ni3Mo2VN外，其余各级叶片材料均采用1Cr12Ni2W1Mo1V。为防止水蚀，工作在湿蒸汽区的次次末级、次末级及末级动叶片均采用了等离子淬火的防水蚀措施，以提高叶片的抗水蚀强度。末级动叶片长度为421mm。4.3.1.3动平衡转子装配时，为保证获得好的整体动平衡，各级都经过叶片的力矩平衡。因此，转子装配后，制造厂只须进行低速动平衡，一般不必做高速动平衡，且转子经过制造厂严格的平衡试验后，电厂一般也不必重新进行动平衡。转子的动平衡依靠在转子第l、4级叶轮凸缘上设置的径向平衡螺塞孔内加放平衡螺塞、或者在转子第6级叶轮侧面设置的燕尾槽内加放平衡块来实现。如果电厂需要重新动平衡，则可通过汽缸上的预留孔，用制造厂提供的专用工具来取、放第l、4级叶轮凸缘上的径向平衡螺塞孔内的平衡螺塞或在第6级叶轮上取装平衡块，这两种方式均不必揭缸。4.3.1.4联轴器由于机组在运行时，因温度变化而引起各轴承的标高有所改变。为避免汽轮机转子和给水泵轴对接处及轴颈产生额外的挠曲变形而引起交变应力和振动，本小机组采用挠性联轴器(根据工程不同可以采用鼓形齿式联轴器或叠片挠性联轴器)，这种联轴器既可以补偿标高的变化值，同时又能吸收汽轮机和给水泵轴头的轴向和横向附加位移值，使整个轴系形成一条圆滑过渡的曲线，保证轴系工作的稳定性和可靠性。为防止联轴器中间传动段脱落而导致汽轮机转速飞升及其它恶性事故的发生，对采用鼓形齿式联轴器的机组，每次检修后启动前应仔细检查防脱挡圈及连接螺栓等零件，如有损伤零部件，应及时更换，以保证机组的安全运行。对采用叠片挠性联轴器的机组，每次检修后启动前应仔细检查连接螺栓、自锁螺母、开144口销等零部件是否有缺损，连接是否松动等，尤其应检查膜片组的外表面是否有碰伤、裂纹及过度的永久变形缺陷，如有损伤零部件，应及时更换，以保证机组的安全运行。4.3.2轴承4.3.2.1支持轴承本小汽轮机前、后支持轴承均为可倾瓦轴承。瓦块分别装在上、下剖分的轴瓦体内，上半三块，下半两块。前、后支持轴承均设有调整块和调整垫片，以便于机组安装时中心找正(见图4-3-1)。图4-3-14.3.2.2推力轴承本小机组的推力轴承安装在前轴承箱内，为活支可倾瓦块型。其工作推力瓦和定位推力瓦各有6块，分别装在各自的均载板上，使得各瓦块负荷都能随时均等。定位推力瓦和工作推力瓦位于转子推力盘的前后两侧，承受机组的轴向推力，以此成为机组的相对死点。每个推力瓦块在进油边均设有专门的进油槽道，这种前沿开槽的可倾瓦推力轴承不仅可以承受较大的轴向推力，还使该轴承的用油量比常规轴承大大减少。4.3.3汽缸本小汽轮机为单缸机组，由前、后两部分组成。前汽缸和后汽缸之间通过垂直法兰用螺栓连成一个整体(见图4-3-2)。1454.3.3.1前汽缸和喷嘴室前汽缸和低压喷嘴室采用铸造结构，材料为ZG230。低压喷嘴室分为5个独立的腔室，分别位于前汽缸上、下半内。4.3.3.2后汽缸后汽缸为焊接结构，材料为Q235-8。在末级动叶的出口处设置有导流装置以减少排汽损失。汽缸采用向下排汽的方式，排汽口与排汽管道以焊接形式相接。在后汽缸下半内设有两个篮式探头，用于测量排汽口静压。在后汽缸上半设有大气阀，它是真空系统的保护装置。当排汽压力升高到表压34.3kPa时，大气阀中的保护性隔膜破裂，蒸汽排入大气，避免汽缸、动叶片因压力过高而损坏，以保证机组的安全。图4-3-24.3.4喷嘴及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。本小机在设计时充分考虑了结构的强度、温度效应及工作条件，因而具有良好的安全可靠性。本小机喷嘴和隔板均为焊接结构。4.3.4.1喷嘴146喷嘴由内、外环，围带和导叶片组成，并通过螺栓将其固定在低压喷嘴室的端面上。喷嘴共分为5组，每组之间用挡板隔开，使其各组分别与喷嘴室的5个独立腔室相通，各由相应的调节阀供汽。4.3.4.2隔板本小机2、3级隔板装在前汽缸内，第乱6级隔板装在后汽缸内。各级隔板均设置有水平中分面，但上、下半之间无螺栓连接，而是靠悬挂销将隔板上半悬挂于汽缸上半内，以便于机组的安装和检修。为减小级间损失，所有隔板汽封都采用高低齿汽封，除末级隔板外，各级隔板在动叶顶部均带有径向汽封。4.3.5阀门本小机组四抽进汽由一个主汽阀和五个调节阀控制；再热冷段蒸汽则由一个切换阀控制，经节流调节后相继进入主汽阀和调节阀。4.3.5.1主汽阀主汽阀采用角阀结构，壳体为焊件。阀门直接与作为调节阀进汽室的蒸汽室盖联接。主汽阀与其操纵机构、油动机相连，并弹性地支撑在基架上。主汽阀的进汽管由用户自备，并应设有永久性吊架。主汽阀配合直径为φ355.6mm，阀杆行程16lmm。为减小阀门的提升力，主汽阀设有配合直径为φ135mm的预启阀。阀门依靠低压主汽阀油动机提供的开启力打开，并靠操纵座内的压缩弹簧的弹力关闭。4.3.5.2调节阀调节阀共5只，分别控制喷嘴室5个腔室的进汽。5只调节阀共用一个提升板，由一个调节阀油动机通过一杠杆机构来控